JP5024696B2 - 既存建造物の耐震補強構造 - Google Patents

Description

この発明は、既存建造物の耐震補強構造であり、既存建物の主に地下部分であって、「独立基礎を地中梁などの地中梁体で連結した基礎構造の地中梁部分」「布基礎構造」などの厚さとある程度の長さを持った部分、あるいは「ベタ基礎、基礎スラブなどの基礎盤体」の厚さと面積を持った部分を補強する構造であり、既存建物を解体せずに、基礎部分の補強をする発明である。

従来、既存の建築物で基礎部分（主に地下に位置する）を補強する際に、とりわけ地盤部分に問題がある場合には、建築物の直下で、地盤中に薬液を加圧注入し、既存建造物を基礎の周辺を含めて一体に地盤改良して補強する工法が提案されている（特許文献１）。

また、既存の建築物の基礎構造（フーチング基礎）を直接に補強する場合として、基礎構造の周辺に新たに複合杭等を形成し、その複合杭の頭部を包むようにフーチングを増設して、既設の基礎構造と一体とするような工法も提案されていた（特許文献２）。
特開２００４−３３９７４７ 特開２００２−１８８１５７

前記従来の技術では、特許文献１では地盤中に薬液を加圧注入するため、注入孔の近傍地盤や近接構造物を変伏させることがあり、薬液注入は極低圧力で長時間をかけての作業が必要であった。また、薬液注入工法では薬液注入孔周辺部以外には薬液が完全には行き届かないことがあり、既存の基礎構造下部全体に均質な改良体を造成することは難しく、また確認することさえ困難であった。

特許文献２では、新たな複合杭は、平面視で、既存の基礎構造（フーチング基礎）の周辺を囲むように配置してあり、複合杭の杭頭部を包むように増設フーチングを打設していた。従って、この方法では、既存の基礎構造の周辺にある程度の敷地が必須であり、敷地に余裕のないところでは施工不可能であった。

また、特許文献２では、フーチング直下の基礎は既存のものをそのままであり、また、フーチング２の周囲で複合柱１０の上端部のみが連結される構造であるため、既存のフーチングを含めた基礎部の全体を補強するためには、既存基礎と増設部の完全な一体化をはかり、増設後の基礎全体の構造として必要な耐力を発揮することが求められる。即ち、大規模な増設フーチング及び複合杭等を構築する必要があり、さらには、既存のフーチングを含めた基礎部と増設したフーチング等が完全に一体化していない限りは、耐震構造としてはほとんど効果を発揮しないという問題もあった。

また、通常は、フーチングは、布基礎として連続して形成され、また独立したフーチングであっても、隣接したフーチング同士を互いに梁で連結されている。従って、フーチングのほぼ全周に複合柱を埋設することは困難であった。

然るにこの発明は、地中梁体を横断する補強梁を地中梁体と一体に構築し、あるいは基礎盤体を帯状に削り、削った帯状部分に基礎盤体と一体に補強梁を構築するので、前記問題点を解決した。

即ち、この発明は、既存建物の地上付近の構造物で、基礎盤体を補強する構造であって、前記基礎盤体の中間位置で、前記基礎盤体を帯状に削り、削った帯状部分に、前記基礎盤体と一体に補強梁を構築することを特徴とする既存建造物の耐震補強構造である。

また、前記各発明において、補強梁の下方に補強杭を構築し、該補強杭の上端部を前記補強梁内に定着させたことを特徴とする既存建造物の耐震補強構造である。さらに、補強梁の下面を、地中梁体又は基礎盤体の下面より下方に位置させたことを特徴とする既存建造物の耐震補強構造である。

前記における既設建物の地中梁体は、基礎杭の杭頭部にフーチングを構築し、フーチングを地中梁で連結して構成される。基礎杭の構造は任意であり、基礎杭は通常は支持層に設置される支持杭であるが、いわゆる摩擦杭とすることもできる。

また、前記における基礎盤体は、複数の基礎杭の杭頭部に一体の盤状に形成されている部分である。

また、この耐震補強は、一般に杭頭部の剛性を確保すると共に、水平荷重に対する耐力を増強することを目的とする。

この発明は、地中梁体を横断する補強梁を地中梁体と一体に構築し、あるいは基礎盤体を帯状に削り、削った帯状部分に基礎盤体と一体に補強梁を構築するので、地中梁体又は基礎盤体の剛性を高め、地震時の水平荷重に対する抵抗を高める効果がある。

また、地中梁体及びその内側、基礎盤体及びその内側を補強するので、既存建造物の外周に新たな構造物が付加されないので、狭い敷地であっても有効に大震補強ができる効果がある。

また、地中梁体、基礎盤体を補強するので、地中梁体、基礎盤体の上方に位置する建造物の床は、解体する必要がなく、あるいは最低１階分程度の解体で補強作業ができるので、建物に居住したまま耐震補強作業ができる効果がある。

また、複数の地中梁体を補強梁で連結し、あるいは補強杭を使用し、あるいは補強梁の下面を、地中梁体又は基礎盤体の下面より下方に位置させると、少ない付加施工でより大きな耐震補強効果を得られる効果がある。

下方に基礎杭２Ａ付きのフーチング３Ａ、基礎杭２Ｂ付きのフーチング３Ｂ、基礎杭２Ｃ付きのフーチング３Ｃ、基礎杭２Ｄ付きのフーチング３Ｄを、地中梁４〜７で連結して既存建築物１とする（図５）。

次ぎに、補強したい地中梁４、５の中間部４ａ、５ａを露出させる。構築予定の補強梁１５の位置に合わせて、地盤を掘り凹溝１１を形成すると共に、補強杭１３、１３を構築する。

凹溝１１内に必要な鉄筋を配置し、コンクリートを打設し、固化発現したならば、梁せいＨ_１、幅Ｄ_１の補強梁１５が構築される。補強梁１５、既設の地中梁４、５、補強杭１３、１３が一体に接合された補強構造２０が構築される。

図１、図５に基づきこの発明の実施例を説明する。

（１） 既存の建築物１は、下方に基礎杭２Ａ、２Ａを構築したフーチング３Ａ、基礎杭２Ｂ、２Ｂを構築したフーチング３Ｂ、基礎杭２Ｃを構築したフーチング３Ｃ、基礎杭２Ｄ、２Ｄを構築したフーチング３Ｄが、４隅部に配置されている（図５）。フーチング３Ａ、３Ｂは地中梁４で、フーチング３Ｃ、３Ｄは地中梁５で、フーチング３Ａ、３Ｃは地中梁６で、フーチング３Ｄ、３Ｂは地中梁７で、夫々連結されている。

フーチング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ及び地中梁４、５、６、７の上面側に連続して床スラブが構築され、フーチング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの上方に柱の柱脚部が連結され（図示していない）、通常の建築物１ａが構築されている（図５（ｂ））。また、基礎杭２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの下端部は、支持層８で支持されている。

（２） 次ぎに改修工法について説明する。

まず、補強する地中梁４、５に係る床スラブを除去する。さらに上方の階の床スラブを除去するか否かは、補強杭２Ａ〜２Ｂの長さや構築作業に応じて（補強杭２Ａ〜２Ｂの構築作業で、必要な天井高さに応じて）、選択する。通常、補強杭２Ａ〜２Ｄの長さ（深さ）は、１階の分の階高より短いので、上方の階の床スラブを除去する必要はない。

次ぎに、補強したい地中梁４、５の中間部４ａ、５ａの周辺の土などを除去して、地中梁４、５の中間部４ａ、５ａを露出させる。構築する補強梁１５の構築位置（この実施例では、露出させた地中梁４、５の中間部４ａ、５ａの間の地盤）に合わせて、地盤を掘る。即ち、露出させた地中梁４、５間の地盤を、補強梁構築用の型枠を構築する作業ができるように凹溝１１を形成する。

続いて凹溝１１の底部で、補強杭１３、１３を構築する。補強杭１３、１３は凹溝１１の底部を所定深さまで掘削して、鉄筋を配置して、コンクリートを打設して構築する。また、補強杭１３は、杭穴を掘削しながら既製杭を埋設し、または杭穴を掘削した後に既製杭を埋設し、あるいは、杭穴を掘削せずに既製杭を打ち込むこともできる。

補強杭１３は、水平耐力を向上させるために使用するので、曲げ応力やせん断応力に対する抵抗が大きなＳＣ杭（鋼管被覆コンクリート杭）が望ましい。また、長さも最大で５ｍ程度で充分であり、通常は２〜４ｍ程度とする。

凹溝１１内に補強梁形成用の型枠（図示していない）を構築し、必要な鉄筋を配筋する。この際、補強杭１３の杭頭部が補強梁１５内に含まれ、地中梁４、５の中間部４ａ、５ａも補強梁１５内に含まれるように、型枠を構築する。この場合、補強梁１５と連結する地中梁４、５の部分で、補強梁１５に鉄筋類を固定して、さらに必要ならば地中梁４、５のコンクリートを崩して鉄筋類を露出させ、補強梁１５との定着を強化することもできる。

続いて、型枠内にコンクリートを打設して、コンクリートが固化発現したならば、梁せいＨ_１、幅Ｄ_１の補強梁１５が構築される。補強梁１５は、両端部１６、１７に既設の地中梁４、５が夫々一体に連結され、補強梁１５の下面側には補強杭１３の杭頭部が一体に接合された補強構造２０が構築される。従って、補強梁１５の梁せいＨ_１は地中梁の梁せいＨ_０より大きく形成し、連結部で補強梁で地中梁の全断面（上下左右）を包むように連結構成される。

（３）他の実施例

前記実施例において、補強杭１３、１３を構築したが、補強梁１５のみで必要な耐力を確保できれば、補強杭１３を省略することもできる（図示していない）。

また、前記実施例において、梁せいＨ_１は地中梁４、５の梁せいＨ_０より大きく形成し、連結部分であって、補強梁１５により地中梁４、５の全断面（上下左右）を包むように連結したが、補強梁１５と既設の地中梁４、５とが充分な強度で連結されれば、Ｈ_０とＨ_１とを同程度に構成することでもできる。

また、前記実施例における補助杭１３は、５ｍ以下のＳＣ杭（鋼管被覆コンクリート杭）とすることが望ましいが、所望の水平耐力の増強が図られれば、材質・長さとの適宜選択して使用する（図示していない）。

また、前記実施例において、地中梁４、５の外周を包むように補強梁１５を構築したが、地中梁４、５の中間部のコンクリートを除去して、鉄筋を露出させて、補強梁１５を構築することもできる（図示していない）。この場合には、既設の地中梁４、５と補強梁１５との一体性を向上させることができる。

また、前記実施例において、補強梁１５のみを構築したが、複数の補強梁１５を並列して構築することもできる（図示していない）。

また、前記実施例において、補強梁１５に加えて、これと直交して平面十字状に補強梁１５Ｂを構築することもできる（図１（ａ）鎖線図示１５Ｂ）。この場合、補強梁１５Ｂの両端部は補強梁１５の場合と同様に地中梁６、７に夫々接合される。

また、前記実施例において、補強梁１５に代えて、地中梁４、５、６，７の内側に、地中梁４等に添えるように、補強梁１８ａ、１８ａを構築することもできる（図１（ａ）（ｂ）鎖線図示１８）。また、敷地の外方に余裕があれば、補強梁１８に代えて、あるいは補強梁１８と共に、地中梁４、５、６，７の外側に、地中梁４などに添えるように、補強梁１８ｂ、１８ｂを構築することもできる（図１（ａ）（ｂ）鎖線図示１８ｂ）。また、さらに補強梁１５及び／又は補強梁１５Ｂと共に、補強梁１８及び／又は補強梁１８ｂを構築することもできる。

また、ここで、地中梁４などの外側に補強梁１８ｂを構築する場合には、フーチング３Ａ〜３Ｄの外側面よりも外方に突出しないようにする。

図２、図５に基づき、この発明の他の実施例を説明する。この実施例は、実施例１の補強杭１３を省略して、下方に向けて梁せいを大きくした補強梁１５を複数構築する実施例である。

（１）既存の建築物１は、実施例１と同様で、下方に基礎杭２Ａ、２Ａを構築したフーチング３Ａ、基礎杭２Ｂ、２Ｂを構築したフーチング３Ｂ、基礎杭２Ｃを構築したフーチング３Ｃ、基礎杭２Ｄ、２Ｄを構築したフーチング３Ｄが、４隅部に配置されている（図５）。フーチング３Ａ、３Ｂは地中梁４で、フーチング３Ｃ、３Ｄは地中梁５で、フーチング３Ａ、３Ｃは地中梁６で、フーチング３Ｄ、３Ｂは地中梁７で、夫々連結されている。

フーチング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ及び地中梁４、５、６、７の上面側に連続して床スラブが構築され、フーチング３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄの上方に柱の柱脚部が連結され（図示していない）、通常の建築物１ａが構築されている（図５（ｂ））。また、基礎杭２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄの下端部は、支持層８で支持されている。

（２）次ぎに改修工法を説明する。

まず、実施例１と同様に、補強する地中梁４〜７に係る床スラブを除去する。この実施例では、補助杭１３を使用しないので、一般に上方に作業スペースを必要としないので、上方の階の床スラブを除去する必要がない。

次ぎに、補強したい地中梁４〜７の中間部４ａ〜７ａの周辺の土などを除去して、地中梁４〜７の中間部４ａ〜７ａを露出させる。構築する補強梁１５Ａ、１５Ｂの構築位置（この実施例では、露出させた地中梁４、５の中間部４ａ、５ａの間の地盤、地中梁６、７の中間部６ａ、７ａ間の地盤）に合わせて、地盤を平面十字状に掘る。即ち、露出させた地中梁４、５間、地中梁６、７間の地盤を、補強梁１５Ａ、１５Ｂ構築用の型枠を構築する作業ができるように凹溝１１、１１を形成する。

凹溝１１、１１内に補強梁１５Ａ、１５形成用の型枠を構築し、必要な鉄筋を配筋する。この際、地中梁４〜７の中間部４ａ〜７ａが補強梁１５Ａ、１５Ｂ内に含まれるように、型枠を構築する。この場合、補強梁１５Ａ、１５Ｂの梁せいＨ_２は、既設の地中梁４〜７の梁せいＨ_０より下方に向けて充分大きく形成してあり、とりわけ
Ｈ_２＞２×Ｈ_０
で形成することが望ましい（図２（ｂ））。

続いて、型枠内にコンクリートを打設して、コンクリートが固化発現したならば、平面十字状の補強梁１５Ａ、１５Ｂの端部１６Ａ、１７Ａが地中梁４，５に、端部１６Ｂ、１７Ｂが地中梁６、７に、夫々一体に連結された補強構造２０が構築される（図２）。

図３、図６に基づきこの発明の実施例を説明する。この実施例は、実施例１、２と異なり基礎杭の上部にベタ基礎が構築された既存建物に適用する実施例である。

（１）既存の建築物１は、基礎杭２、２の上端部に厚さＨ_４の平盤状のベタ基礎（基礎スラブ）が構築されている（図６）。ベタ基礎の上方に通常の建築物１ａが構築されている（図示していない）。また、基礎杭２の下端部は、支持層８に支持されている。

（２）次ぎに改修工法について説明する。

まず、補強するベタ基礎９を露出させる。

さらに上方の階の床スラブを除去するか否かは、補強杭の長さや構築作業に応じて、選択する。例えば、補強杭１３の長さ（深さ）が２ｍ程度の場合には、１階の分の階高より短いので、上方の階の床スラブを除去する必要はない。

次ぎに、補強したいベタ基礎９の中間部で補強梁１３を構築する位置に合わせて、平面視で帯状にコンクリートを除去し、鉄筋を露出させて空隙部２２を形成する。この際、空隙部２２内で、補強杭１３の構築に支障がないように、鉄筋を最低限度に切断しておく。

続いて、ベタ基礎９の空隙部（コンクリートを除去した部分）２２の下方で、必要な位置に補強杭１３、１３を構築する。補強杭１３は、前記実施例１と同様で、求める水平耐力の向上が図られれば、現場造成杭又は既製杭など工法、材料などは任意である。既製杭の場合には、杭頭部あるいは杭頭部を破棄して露出した鉄筋を、ベタ基礎９の空隙２２内（補強梁構築位置）に臨ませる。同様に、現場造成杭の場合には、上端部の鉄筋をベタ基礎の空隙内（補強梁構築位置）に臨ませる。

続いて、空隙部２２内にコンクリートを充填して、補強梁１５、１５と補助杭１３とベタ基礎９とが一体の補強構造２０を構築する。この際、ベタ基礎９の空隙部２２内はベタ基礎９の露出した表面が型枠になるので、型枠は不要であり、空隙部２２の下方の地面に捨てコンクリートを形成しておく。

（３）前記実施例において、補強梁１５の梁せいＨ_５はベタ基礎と同じＨ_４としたが、下方に長い補強梁１５ａを形成することもできる（図３（ｂ）（ｃ）鎖線図示１５ａ）。この場合、ベタ基礎の空隙部の下方に凹溝を形成し、凹溝に型枠を構築して、補強梁を構築する。

図４、図６に基づきこの発明の他の実施例を説明する。この実施例は、実施例３で、補強杭１３を省略して、下方に向けて梁せいを大きくた補強梁１５を複数構築する実施例である。

（１）既存の建築物１は、実施例３と同様に、基礎杭２、２の上端部に厚さＨ_４の平盤状のベタ基礎（基礎スラブ）が構築されている（図６）。ベタ基礎の上方に通常の建築物１ａが構築されている（図示していない）。また、基礎杭２の下端部は、支持層８に支持されている。

（２）次ぎに改修工法について説明する。

まず、補強するベタ基礎９を露出させる。

さらに上方の階の床スラブを除去するか否かは、構築作業に応じて選択するが、この実施例では、補強杭１３を構築しないので、一般に高い天井の作業スペースを必要としないので、上方の床スラブが存在していても作業に支障がない。

次ぎに、補強したいベタ基礎９の中間部で、補強梁１５Ａ、１５Ｂの構築する位置に合わせて、平面視で十字の帯状にコンクリートを除去し、鉄筋を露出させて空隙部２２を形成する。

さらに、空隙部２２の下方で地盤を掘って、補強梁１５Ａ、１５Ｂの梁せいＨ_５を確保できるように凹溝１１、１１を形成する。

続いて、凹溝１１内に型枠を構築して、空隙部２２及び凹溝１１内にコンクリートを充填して、補強梁１５Ａ、１５Ｂとベタ基礎９とが一体の補強構造２０を構築する（図４）。この際、ベタ基礎９の空隙部２２内はベタ基礎９の露出した表面が型枠になるので、型枠は不要であり、必要ならば凹溝１１の底に捨てコンクリートを形成しておく。

この発明の第一の実施例で、補強後の構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＡ−Ａ断面図、（ｃ）Ｂ−Ｂ断面図である。 同じく第一の実施例の他の実施例で、補強後の構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＣ−Ｃ断面図、（ｃ）Ｄ−Ｄ断面図である。 この発明の第二の実施例で、補強後の構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＥ−Ｅ断面図、（ｃ）Ｆ−Ｆ断面図である。 同じく第二の実施例の他の実施例で、補強後の構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＧ−Ｇ断面図、（ｃ）Ｈ−Ｈ断面図である。 この発明の第一実施例で、補強前の構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＪ−Ｊ断面図である。 この発明の第二実施例で、補強前の構造を表し、（ａ）は平面図、（ｂ）はＫ−Ｋ断面図である。

符号の説明

１ 既存の建物
１ａ 建築物
２、２Ａ、２Ｂ、２Ｃ、２Ｄ 基礎杭（既存）
３、３Ａ、３Ｂ、３Ｃ、３Ｄ フーチング
４、５、６、７ 地中梁（既存）
４ａ、５ａ、６ａ、７ａ 地中梁の中間部（既存）
８ 支持層（既存）
９ ベタ基礎（既存）
１１ 凹溝
１３ 補強杭
１５、１５Ａ、１５Ｂ 補強梁
１５ａ 下方に延長した補強梁
１６、１６Ａ、１６Ｂ 補強梁の端部
１７、１７Ａ、１７Ｂ 補強梁の端部
２０ 補強構造
２２ 空隙部

Claims (3)

1. 既存建物の地上付近の構造物で、基礎盤体を補強する構造であって、
   前記基礎盤体の中間位置で、前記基礎盤体を帯状に削り、削った帯状部分に、前記基礎盤体と一体に補強梁を構築することを特徴とする既存建造物の耐震補強構造。
2. 補強梁の下方に補強杭を構築し、該補強杭の上端部を前記補強梁内に定着させたことを特徴とする請求項１に記載の既存建造物の耐震補強構造。
3. 補強梁の下面を、地中梁体又は基礎盤体の下面より下方に位置させたことを特徴とする請求項１に記載の既存建造物の耐震補強構造。

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