JP4648235B2 - 組積造構造体の免震化工法 - Google Patents

Description

本発明は、既存の建物に対する免震化工法に関し、特に、組積造構造体（例えば煉瓦造りの煙突など）を有する建物に対する免震化工法に関する。

近年、耐震性に対する意識の高まりから、既存建物の最下層や中間層に免震装置（例えば積層ゴム）を組み込み、それにより既存建物を免震化することが行われている。この工法は、「免震レトロフィット工法」などと呼ばれることもある。以下、これについて図１０を参照して簡単に説明する。

図１０には、免震化された建物１５０が示されており、一例として、最下層の所定位置Ｌ₁のところに免震装置１１０が配置された構成となっている。具体的には、既存の建物の柱１１５を所定位置Ｌ₁で切断すると共に、その切断箇所に免震装置１１０が挿入されている。なお、こうした免震化工法の一例は例えば特許文献１にも開示されている。
特開平１１−２８０２６６号公報

ところで、既存建物の中には、図１１の建物１５１のように煙突１３２が設けられているものもある。煙突１３２は煉瓦造りの組積造構造となっており、その内部が煙道１３１となっている。さて、ここで問題となるのは煙突１３２が煉瓦で構成されていること、すなわち、柱のような単一の構造体ではなく組積造構造となっていることである。

上述のように、免震レトロフィット工法では所定位置Ｌ₁のところで建物を切断する必要がある。単一の構造体である柱１１５を切断する分には特に問題は生じないが、煙突１３２を切断する場合、組積造構造であることから、例えば、切断箇所の近傍の煉瓦がばらけて落下してしまうといった問題が生じることとなる。

これに対して従来の工法では、例えば、煙突としての機能を無くし、煙道１３１内に免震化対象階までコンクリートを充填したうえで煙突１３２を切断したり、あるいは、免震継手を備えた配管を煙突内に別途配置したうえで上部の煉瓦の解体を行ったり、といった手法が採られていた。

他にも、例えば図１２に示すように、所定位置Ｌ₁のところで切断された上側の煙突１３２Ａ内に保持体１１１を吊るすと共に、アンカー１１２により、該保持体１１１と躯体１２５とを連結する工法も考えられる。つまり、このように連結を行い仮支持した後に、煙突を切断しようとするものである。

しかしながらこの工法では、アンカー１１２により保持体１１１と躯体１２５とを一体化することができるが、アンカーを固定するには煙突内（切断前の煙突を指す）での作業が必要となる。免震レトロフィット工法では、１０階建程度の建物の１階または２階部分を切断することも多く、煙突内での作業は現実的ではない。ちなみに、１０階建−１ｍ角程度の煙突の耐火煉瓦の重量は５０ton程度にもなる。

本発明は上記問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、例えば煙突などの組積造構造体の免震化を比較的簡単な作業で行うことができ、しかも免震化後の信頼性も十分に確保し得る免震化工法を提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明の組積造構造体の免震化工法は、建物の免震化対象階を上下に貫通する組積造構造体を免震化する工法であって、前記組積造構造体の周囲の躯体壁と前記組積造構造体との間に第１の充填材を充填し固化させることで、前記組積造構造体と前記躯体壁とを部分的に接続する工程と、前記組積造構造体、前記第１の充填材、および前記躯体壁を貫通するコア孔を形成する工程と、前記コア孔内に、前記組積造構造体、前記第１の充填材、および前記躯体壁を貫通して延在する支持体を設ける工程と、前記支持体が設けられた後、前記支持体より下方の位置で前記組積造構造体を上下に分断する工程とを有する。

上記本発明の工法では、組積造構造体と躯体壁とを部分的に接続した後に組積造構造体の切断されるようになっており、切断された上側の煙突は落下することなく、そのままの位置に保持される。ここで、組積造構造体と躯体壁とを部分的に接続するための工程としては、第１の充填材の充填固化工程と、支持体を設ける工程とがあるが、これらの工程はいずれも、躯体壁の外側から実施可能である。したがって、例えば図１２に示したような、煙突内部での作業を要する工法と比較して作業の簡素化が実現される。「支持体」としては、例えば、コア孔内に充填された第２の充填材が固化したものであってもよい。

また、本発明の工法では、第１の充填材のみによる支持ではなく、第１の充填材と支持体とによって煙突が支持されるようになっている。特に、支持体は、煙突の重量をせん断力として受けるものであるため、煙突重量の支持がより効果的に行われることとなる。こうしたことから、本発明によれば、煙突の上部側がより確実に支持され、煙突を切断する際（または切断した後）に、上側の煙突が落下するといった問題も生じにくくなる。

上記本発明の免震化工法は、また、前記第１の充填材を充填する前に、前記組積造構造体の壁面および／または前記躯体壁の壁面に対し、前記第１の充填材による接着作用を高めるための粗面化処理を施す工程をさらに有するものであってもよい。また、同じく第１の充填材を充填する前に、前記組積造構造物と前記躯体壁との間に、前記第１に充填材を受けるための受け部材を配置する工程と、前記躯体壁のうち前記受け部材よりも上方となる位置に、前記第１の充填材を投入するための導入孔を形成する工程とをさらに有していてもよい。

例えば組積造構造体が煙突の場合、上記本発明は、変形自在に構成されたフレキシブル配管を用いて、上下に分断された前記組積造構造体同士を連結する工程をさらに有していてもよい。これにより、煙突の機能を損なうことなく煙突の免震化が行われることとなる。

上記支持体としては、第２の充填物を単に塊状に固化させたものであってもよいが、補強のために、その内部に軸部材が形成されていてもよい。また、上記支持体を形成する工程は、前記コア孔を閉塞する板状の閉塞板と、該閉塞板に取り付けられた軸部材とを有する充填用ジグを用いて行われるものであって、前記閉塞板が前記組積造構造体側に位置するように、前記充填用ジグを前記コア孔内に配置すると共に、その状態で、前記コア孔内に前記第２の充填材を充填することを含むものであってもよい。

より具体的な工法として、上記本発明の工法は、前記組積造構造体を包囲するように前記躯体壁が形成されている建物に対する免震化工法であって、前記第１の充填材を充填する前に、予め、前記躯体壁の一部を除去して前記組積造構造体を露出させる工程をさらに有していてもよい。

上述したように本発明の免震化工法によれば、煙突などの組積造構造体の免震化を比較的簡単な作業で行うことができ、しかも免震化後の信頼性も十分に確保することが可能である。

以下、図面を参照し、本発明の実施の形態について詳しく述べる。
（第１の実施形態）
まず、図１、図２等を参照し、本発明に係る免震化工法が適用される建物の構造について説明する。図１は、免震化が行われる前の建物の構造を示しており、図１（ａ）は縦断面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ切断線における横断面図である。図２は、免震化が行われた後の建物の構造を示しており、図２（ａ）は縦断面図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａ切断線における横断面図である。

図１に示すように、免震化が行われる前の建物５０’は、建物を上下に貫通して延びる煙突３２’を有しており、煙突３２’の周囲は躯体壁２５（壁材）によって取り囲まれている。煙突３２’は、煉瓦が積層された組積造構造であり、内部に煙道３１が形成されている。煉瓦自体は特に限定されるものではなく、一般には、断熱性を備えた耐火性のものである。躯体壁２５は、ＲＣ造、Ｓ造およびＳＲＣ造のいずれであってもよい。

特に限定されるものではないが、本実施形態では、煙突３２および躯体壁２５はいずれも矩形断面となっている（図１（ｂ）参照）。図１（ａ）において符号２４は、免震装置が設置される階（免震化対象階）の床面を示している。

次に、図２、図３を参照して、免震化が行われた後の建物の構造について説明する。免震化後の建物５０では、煙突３２が所定位置Ｌ₁の高さで上下に分断されている。上側の煙突３２Ａと下側の煙突３２Ｂとは、蛇腹状のフレキシブル配管３７によって相互に接続されており、これによ、免震化が実現されると共に煙突としての機能も損なわないようになっている。なお、フレキシブル配管３７としては、変形自在に構成されたものであれば特に限定されるものではない。

煙突３２の免震化に合わせて、それを取り囲む躯体壁も所定位置Ｌ₁の高さで切断され、上側の躯体壁２５Ａと下側の躯体壁２５Ｂとに分断されている。躯体壁２５Ａ、２５Ｂの間にはスリット４５が形成されている。なお、図示は省略しているが、従来公知の工法により、建物の柱も所定位置Ｌ₁とほぼ同じ高さで上下に切断され、その切断箇所に免震装置（例えば積層ゴム）が挿入されている。

躯体壁２５Ａの下部側周辺の構造は、より詳細には次のようになっている。図３に示すように、煙突３２Ａと躯体壁２５Ａとの間には充填材１８（第１の充填材）が充填され、これにより両部材同士が接着されている。充填材１８は例えば無収縮グラウトである。ストッパ１４は、後述するように、投入された充填材１８を受けるための板材（受け部材）であり、木材等を利用してもよい。

支持材１２は、上記グラウトとは別工程で充填されたグラウト（第２の充填材）が固化したものである。支持体１２は、円柱状をなし、躯体壁２５Ａと充填材１８と煙突３２Ａとを貫通して横方向に延在している。なお、図３では１本の支持材１２のみが示されているが、正確には図２（ｂ）に示すように、煙突３２の各側面ごとに支持材１２が２本ずつ設けられている。支持体１２は、グラウトが端に塊状に固化したものであってもよいが、補強のために軸部材１２ａを有していてもよい。

本実施形態に係る免震化工法では、煙突が上下に分断されることとなるため、分断された上側の煙突３２Ａを何らかの手段で支持する必要がある。支持体１２は、そのための構造体であり、煙突３２Ａの自重をせん断方向の荷重として受けることで、煙突３２Ａを支持している。

煙突３２Ａと躯体壁２５Ａとの間に充填された充填材１８の接着力のみによって煙突３２Ａの自重を支持することも場合によっては可能である。しかし、本実施形態のように、充填材１８と支持体１２との両方によって煙突３２Ａの自重を受ける構成とする方が、信頼性向上の点で好ましい。特に、上述したように煙突３２Ａの自重は５０ton程度になることもあり、この場合、充填材１８の接着力のみで支持することは困難である。なお、支持体１２の本数や太さは適宜変更可能であり、煙突３２Ａの自重などに応じて設定すればよい。

次に、本発明に係る免震化工法の手順について、図４、図５を参照して説明する。

まず、図４（ａ）に示すように躯体壁２５の一部を除去する。これにより壁は躯体壁２５Ａ、２５Ｂに分断され、煙突の外周面の一部が露出することとなる。躯体壁２５Ａの下端は、所定位置Ｌ₁とほぼ同じ高さとなっている。この工程ではさらに、煙突３２の外周面および躯体壁２５Ａの内周面に対して（いずれか一方の面のみであってもよいが）、清掃、ケレン、目粗し、溝形成などといった、充填材１８による接着作用を高めるための粗面化処理を施す。これにより、充填材１８による接着（仮支持）がより良好に行われることとなる。

次いで、図４（ｂ）に示すように、躯体壁２５Ａの下端に、充填材１８受けるためのストッパ１４を取り付ける。これにより、煙突と躯体壁との間に有底状の隙間が形成されることとなる。またこの工程では、躯体壁２５Ａの下端より上方の位置に、充填材１８を投入するための導入孔１６を穿孔する。

次いで、図４（ｃ）に示すように、導入孔１６から充填材１８を投入する。この充填材１８が固化することにより、煙突３２と躯体壁２５Ａとが部分的に一体化し、煙突３２Ａが仮支持される。なお、本実施形態では、導入孔１６から充填材の投入を行っているが、これに限らず、上層階から充填材を投入するようにしてもよい。

充填材１８が収縮性を有するもの（固化する際に収縮することを意図する）である場合、煙突３２と躯体壁２５Ａとの間に十分な接着力が得られない可能性があるため、充填材１８は収縮率ができるだけ小さい無収縮グラウトであることが望ましい。あるいは、固化する際に逆に膨張するような充填材を利用することも可能である。

次いで、図５（ｄ）に示すように、躯体壁２５Ａ、充填材１８、および煙突３２とを貫通するようなコア孔１９を形成する（「コア抜き」とも言う）。この工程は、例えばドリル等を用い、躯体壁２５Ａ側から煙道３１側に向けて穴あけを行うものであってもよい。なお、図ではコア孔１９は水平方向に延在するように描かれているが、躯体壁２５Ａ、充填材１８、および煙突３２を貫通するものであればこれに限定されるものではない。

次いで、図５（ｅ）に示すように、このコア孔１９内にグラウト（第２の充填材）を充填し、固化させる。グラウトの充填は躯体壁２５Ａ側から実施可能である。これにより支持材１２が形成され、煙突３２と躯体壁２５Ａとが一体化する。次いで、このように煙突上部の自重が躯体壁２５Ａに支持された状態で、煙突の切断を行い、煙突を煙突３２Ａ、３２Ｂに分断する。この切断工程において、支持材１２等によって煙突３２と躯体壁２５Ａとが一体化しているため、上側の煙突３２Ａの自重が支持材１２（および充填材１８）を介して躯体壁２５Ａに支持されることとなる。つまり、煙突を切断したとしても上側の煙突３２Ａは落下することなく、そのままの位置に保持される。

なお、第２の充填材も、上記充填材１８と同様に、無収縮グラウトあるいは膨張性のある充填材であることが好ましい。また、支持体１２内に軸部材１２ａを設けるには、軸部材１２ａをコア孔１９のほぼ中心に位置させ、この状態でグラウトを充填し、固化させればよい。

その後、図５（ｆ）に示すように分断された煙突３２Ａと煙突３２Ｂとの間をフレキシブル配管３７で繋ぐと共に、一旦除去した躯体壁２５Ｂの一部を補修して修復壁２６とすることで免震化が完了する。もっとも、免震化の完了までには、上記の他にも適宜必要な工程が含まれていてもよい。例えば、支持材１２の露出側の端部（躯体壁２５Ａ側の端部）や、導入孔１６の開口部を隠すための壁紙等を貼り付けてもよい。

また、上記工程は、充填物１８の受け材として用意したストッパ１４を、作業完了まで取り付けたままにしておく例であったが、ストッパ１４は、充填物１８が固化したのち、例えば図５（ｄ）の工程で取り外されてもよい。この場合、図５（ｆ）に示した最終工程で、充填物１８の下部側にアゴ１５を形成してもよい。アゴ１５としては、コンクリートや鉄骨を利用可能であり、煙突と躯体壁との接着をより強化する。

以上説明したような本実施形態の免震化工法によれば、図５（ｅ）の工程において煙突と躯体壁とを部分的に接続したのち、煙突の切断が行われるため、上側の煙突３２Ａは落下することなくそのままの位置に保持される。ここで、本実施形態の工法によれば、充填材１８の充填固化工程と、コア孔１９内へのグラウトの充填固化工程（支持体１２形成のための工程）とを、いずれも躯体壁の外側からの作業で実施可能である。したがって、例えば図１２に示したような、煙突内部での作業を要する工法と比較して作業の簡素化が実現される。本実施形態の免震化工法は、他にも、免震化後も煙突をそのまま使用できる（煙突の機能を損なうものでない）点においても有利である。

なお、本発明は上記実施形態の構成および工程に限定されるものではなく、他にも種々変更可能である。以下、これについて説明する。

まず、コア孔１９内にグラウトを充填する工程は、具体的には、図６に示すようなジグを用いて行われるものであってもよい。図６の充填用ジグ２２は、コア孔１９の内径よりもやや小さい径を有する円板状の閉塞板２２ｂと、該閉塞板に対し垂直に取り付けられた軸部材２２ａとで構成さている。充填用ジグ２２の材質は特に限定されるものではないが、例えば、閉塞板２２ｂと軸部材２２ａとがいずれも金属からなるものであってもよい。

充填用ジグ２２は、図７（ａ）に示すように、閉塞板２２ｂが煙道３１側となるようにしてコア孔１９内に挿入される。これにより、コア孔１９の煙道側の端部が閉塞板２２ｂにより閉塞される。次いでこの状態で、図７（ｂ）に示すように、コア孔１９内にグラウトが充填される。コア孔の端部が閉塞板２２ｂにより閉塞されていることから、グラウトが煙道３１側に漏れるおそれもない。

このように充填用ジグ２２を用いた場合であっても、グラウトが固化すること（すなわち支持体１２が形成されること）による効果は、上記と同じようにして得られることとなる。特に、図７のような構成によれば、支持体１２内に充填用ジグ２２の軸部材２２ａが存在することとなり、この軸部材が支持体１２の補強部材として機能することから、支持体１２のせん断強度をより向上させることが可能となる。軸部材のこうした機能に鑑みれば、軸部材２２ａはコア孔１９と同程度の長さを有していることが好ましい。

なお、以上、支持体１２をグラウトから構成する例について説明したが、本発明の「支持体」はこれに限定されるものではない。せん断力として煙突の自重を支持しうるものであれば、例えば金属等からなる棒状の芯材を支持体１２としてコア孔１９内に設けるようにしてもよい。

次に、免震化後の煙突３２のより具体的な一例について図８を参照して説明する。図２では詳細に示さなかったが、切断した煙突３２Ａ内には、断熱のための管状部材３４が配置されていてもよい。特に限定されるものではないが、図８の構成では、管状部材３４の下端はスリット４５とほぼ同じ高さとなっており、ここにフレキシブル配管３７が連結されるようになっている。管状部材３４は、少なくとも、充填材１８が存在している領域（図中のＡ₁₈を参照）を断熱するような長さを有していることが好ましい。なお、このような管状部材は下側の煙突３２Ｂ内に配置されていてもよい。

次に、コア孔１９を形成する位置について図９を参照して説明する。例えば、図９（ａ）に示すように３の煉瓦３９Ａ〜３９Ｃに対し、煉瓦３９Ａの下方、および煉瓦３９Ｃの下方にそれぞれ１つずつコア孔１９を形成してもよい。

または、図９（ｂ）に示すように、煉瓦３９Ａの下方、および煉瓦３９Ｂ、３９Ｃの両方にかかるような位置にそれぞれ１つずつコア孔１９を形成してもよい。このように、煉瓦層Ｚ１における各煉瓦の下方に少なくともコア孔１９の一部が存在するような形態でコア孔１９が形成されていることで、最終的には、各煉瓦３９Ａ〜３９Ｃが支持材１２（例えば図３参照）によって支持されることとなる。したがって、煉瓦の落下をより生じにくくさせることができる。

もっとも、図９（ａ）のような構成であったとしても、例えば、煙突の周囲にシート状の拘束部材を巻くなどして煉瓦の落下を防止することで、上記問題の発生を抑えることは可能である。拘束部材としては、一方の面に接着剤層が形成されたシート部材であってもよい。なお、コア孔１９の大きさに関して言えば、上下方向に見て、２つまたは３つの煉瓦にかかるような大きさ（一例として、外径φ＝２００ｍｍ）であることが好ましい。

また、上記実施形態では例えば図２に示すように、上側の躯体壁２５Ａで煙突３２Ａの重量を支持するような構成であったが、本発明はそれに限定されるものではなく、下側の躯体壁２５Ｂで煙突２５Ａの重量が支持されるような構成であってもよい。躯体壁２５Ａ、２５Ｂとしては、煙突の全周囲を包囲するものに限定されるものではない。例えば、対向する２つの躯体壁の間に煙突が設けられているような構成であってもよい。「組積造構造体」としては、基本的には上記に説明してきたような煙突を意図するが、組積造構造のものであれば必ずしもそれに限定されるものではない。

免震化が行われる前の建物の構造を示しており、図１（ａ）は縦断面図であり、図１（ｂ）はＡ−Ａ切断線における横断面図である。 免震化が行われた後の建物の構造を示しており、図２（ａ）は縦断面図であり、図２（ｂ）はＡ−Ａ切断線における横断面図である。 煙突と躯体壁とを一体化するための構造体を説明するための斜視図である。 本発明に係る免震化工法の手順を説明するための工程図である。 本発明に係る免震化工法の手順を説明するための工程図である。 支持体形成用のグラウトを充填する工程で用いられる充填用ジグを示す斜視図である。 図６のジグを用いた充填方法を説明するための工程図である。 本発明の免震化工法を適用可能な建物の他の構成例を示す縦断面図である。 煙突に対するコア孔の形成位置等を説明するための模式図である。 免震化された従来の建物を模式的に示す図である。 煙突が設けられた建物を示す図である。 煙突を免震化するための工法の参考例を示す図である。

符号の説明

１２ 支持材
１２ａ 軸部材
１４ ストッパ
１５ アゴ
１６ 導入孔
１８ 充填材
１９ コア孔
２２ 充填用ジグ
２４ 床面
２５、２５Ａ、２５Ｂ 躯体壁
２６ 修復壁
３１ 煙道
３２、３２Ａ、３２Ｂ 煙突
３４ 管状部材
３７ フレキシブル配管
４５ スリット
５０ 建物

Claims (9)

1. 建物の免震化対象階を上下に貫通する組積造構造体を免震化する工法であって、
   前記組積造構造体の周囲の躯体壁と前記組積造構造体との間に第１の充填材を充填し固化させることで、前記組積造構造体と前記躯体壁とを部分的に接続する工程と、
   前記組積造構造体、前記第１の充填材、および前記躯体壁を貫通するコア孔を形成する工程と、
   前記コア孔内に、前記組積造構造体、前記第１の充填材、および前記躯体壁を貫通して延在する支持体を設ける工程と、
   前記支持体が設けられた後、前記支持体より下方の位置で前記組積造構造体を上下に分断する工程とを有する、組積造構造体の免震化工法。
2. 前記第１の充填材を充填する前に、前記組積造構造体の壁面および／または前記躯体壁の壁面に対し、前記第１の充填材による接着作用を高めるための粗面化処理を施す工程をさらに有する、請求項１に記載の組積造構造体の免震化工法。
3. 前記第１の充填材を充填する前に、
   前記組積造構造物と前記躯体壁との間に、前記第１に充填材を受けるための受け部材を配置する工程と、
   前記躯体壁のうち前記受け部材よりも上方となる位置に、前記第１の充填材を投入するための導入孔を形成する工程とをさらに有する、請求項１または２に記載の組積造構造体の免震化工法。
4. 変形自在に構成されたフレキシブル配管を用いて、上下に分断された前記組積造構造体同士を連結する工程をさらに有する、請求項１から３のいずれか１項に記載の組積造構造体の免震化工法。
5. 前記支持体を設ける工程は、前記コア孔内に第２の充填材を充填し固化させることを含む、請求項１から４のいずれか１項に記載の組積造構造体の免震化工法。
6. 前記支持体を設ける工程は、前記支持体の内部に補強用の軸部材を設けることを含む、請求項１から５のいずれか１項に記載の組積造構造体の免震化工法。
7. 前記支持体を設ける工程は、前記コア孔を閉塞する板状の閉塞板と、該閉塞板に取り付けられた軸部材とを有する充填用ジグを用いて行われるものであって、
   前記閉塞板が前記組積造構造体側に位置するように、前記充填用ジグを前記コア孔内に配置すると共に、その状態で、前記コア孔内に前記第２の充填材を充填することを含む、請求項６に記載の組積造構造体の免震化工法。
8. 前記組積造構造体を包囲するように前記躯体壁が形成されている建物に対する免震化工法であって、前記第１の充填材を充填する前に、予め、前記躯体壁の一部を除去して前記組積造構造体を露出させる工程をさらに有する、請求項１から７のいずれか１項に記載の組積造構造体の免震化工法。
9. 前記第１および第２の充填材はいずれも、無収縮グラウトまたは膨張性を有するグラウトである、請求項５に記載の組積造構造体の免震化工法。

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