JP5049328B2

JP5049328B2 - 耐震補強構造

Info

Publication number: JP5049328B2
Application number: JP2009236829A
Authority: JP
Inventors: 崇文飯塚; 弘之成原
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-10-14
Filing date: 2009-10-14
Publication date: 2012-10-17
Anticipated expiration: 2029-10-14
Also published as: JP2011084886A

Description

本発明は、耐震補強構造に関する。

既設建物の耐震補強構造としては、例えば特許文献１や非特許文献１に開示されたものがある。
特許文献１の耐震補強構造は、既設の架構（柱や梁など）の前面にコンクリート造の補強架構を増設するものである。特許文献１の耐震補強構造では、既設架構の前面に植設されたアンカーボルト（せん断伝達部材）を利用して補強架構を既設架構の前面に固着している。

非特許文献１の耐震補強構造は、既設の架構に植設されたアンカーボルトを介して枠付き鉄骨ブレース架構を配置するものである。

特開２００８−５０７８８号公報

財団法人日本建築防災協会、「既存鉄筋コンクリート造建築物の『外側耐震改修マニュアル』」、平成１１年、ｐｐ１１０−１１１

前記従来の耐震補強構造では、補強架構体の終局せん断強度（保有水平耐力）を保証するために、この耐力を設計用せん断力として、必要なアンカーボルトの本数を算出していた。そのため、アンカーボルトの本数は多数となり、この多数のアンカーボルト５１，５１，…は、図６に示すように、柱梁架構５０に対して所定の間隔により一様に設置されていた。

ところが、アンカーボルト５１，５１，…の設置作業には、振動や騒音を伴うことがあるので、アンカーボルト５１，５１，…の設置本数が多くなるに従って、建物利用者に与える不快感が増大する虞がある。
また、既設構造物へのアンカーボルト５１，５１，…の設置作業は、工事が煩雑で、時間を要するため、工期が長いという問題点も有していた。

このような観点から、本発明は、既設柱梁架構と増設柱梁架構との間に介在させるせん断伝達部材の数を削減することが可能な耐震補強構造を提供することを課題とする。

このような課題を解決する本発明は、既設柱梁架構の既設柱に増し打ちされた増設コンリート柱とこの柱と交差する方向に沿って形成された増設コンクリート梁からなる増設柱梁架構と、該増設柱梁架構と前記既設柱梁架構との境界部に跨って配設されたせん断伝達部材と、を備える耐震補強構造であって、前記増設コンクリート柱と前記増設コンクリート梁との交差部に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積は、前記交差部以外に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積よりも大きいことを特徴としている。

かかる耐震補強構造によれば、曲げモーメント勾配が大きく変化する柱と梁の交差部にせん断伝達部材が集中して配置されているため、既設柱梁架構と増設柱梁架構との接合を合理的に行うことを可能としている。
また、せん断伝達部材は、交差部に集中して配置されているため、一様に配置することで既設柱梁架構と増設柱梁架構との一体化を図る従来の耐震補強構造と比較してせん断伝達部材の量を減らすことができる。

また、前記耐震補強構造において、前記増設コンクリート梁に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積は、前記増設コンクリート柱に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積よりも大きくなるように設定するのが望ましい。

また、前記交差部に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積は、当該せん断伝達部材の耐力が前記増設柱梁架構の曲げ降伏時せん断耐力を上回り、かつ、前記増設コンクリート柱のせん断耐力以下となるように設定してもよい。

本発明によれば、既設架構と増設柱梁架構との間に介在させるせん断伝達部材の数を削減することが可能になるので、例えば建物の供用を継続しつつ耐震補強を行う場合には、建物利用者に与える不快感を緩和することが可能になる。

本発明の好適な実施の形態に係る耐震補強構造を示す斜視図である。図１に示す耐震補強構造の断面図である。図１に示す耐震補強構造の分解斜視図である。（ａ）〜（ｄ）は、耐震補強構造の各施工段階を示す断面図である。（ａ）は既設柱に作用する曲げモーメント分布を示す模式図であり、（ｂ）はせん断伝達部材の配置を示す正面図である。従来の耐震補強構造におけるせん断伝達部材の一般的な配置を示す正面図である。

添付した図面を参照しつつ、本発明を実施するための好適な実施の形態を説明する。なお、以下の説明においては、既設建物の室外側を「前側」とし、既設建物の室内側を「後側」とする。

本実施形態に係る耐震補強構造１は、図１に示すように、既設柱２１と既設梁２２とからなる既設柱梁架構２０と、既設柱２１に増し打ちされた増設コンクリート柱１１とこの増設コンクリート柱１１と交差する方向に沿って形成された増設コンクリート梁１２からなる増設柱梁架構１０と、を備えている。増設柱梁架構１０と既設柱梁架構２０との間には、図２に示すように、せん断伝達部材３０，３０，…が跨って配設されている。

増設柱梁架構１０および既設柱梁架構２０は、鉄筋コンクリート構造からなる。

増設コンクリート柱１１は既設柱２１の前面に沿って形成されており、増設コンクリート梁１２は既設梁２２の前面に沿って形成されている。

増設コンクリート柱１１は、その全体が既設柱２１の前面よりも前側に位置していて、図３に示すように、既設柱２１の前面に植設されたせん断伝達部材３０，３０，…を利用して既設柱２１と接合されている。

増設コンクリート柱１１は、図２に示すように、コンクリートからなる柱本体１１１と、柱本体１１１の内に配筋された前側柱主筋１１２および後側柱主筋１１３と、両柱主筋１１２，１１３を取り囲むフープ筋１１４と、を具備している。

柱本体１１１は、前側柱主筋１１２、後側柱主筋１１３およびフープ筋１１４とともに、増設コンクリート柱１１の構造体部分（構造設計において考慮される部分）を形成している。

本実施形態の増設コンクリート梁１２は、コンクリートからなる梁本体１２１と、梁本体１２１の内に配筋された前側軸補強材１２２および後側軸補強材１２３と、両軸補強材１２２，１２３を取り囲むあばら筋１２４と、を具備している。なお、両軸補強材１２２，１２３は、増設コンクリート梁１２の長手方向に沿って配筋された鉄筋である。

増設コンクリート梁１２は、増設コンクリート柱１１または既設柱２１の側面に、その端面が当接した状態で形成されている。
本実施形態では、前側軸補強筋１２２を、増設コンクリート柱１１を貫通させた状態で配筋する。また、後側軸補強筋１２３は、その先端が増設コンクリート柱１２の端部において所定の被りを有した状態となるように配筋する。

梁本体１２１は、前側軸補強材１２２、後側軸補強材１２３およびあばら筋１２４とともに、増設コンクリート梁１２の構造体部分を形成している。
梁本体１２１の後面は既設梁２２の前面に当接している。本実施形態では、図３に示すように、既設梁２２の前面に植設されたせん断伝達部材３０，３０，…を介して梁本体１２１と既設梁２２とを連結している。
なお、増設柱梁架構１０の配筋は限定されるものではなく、適宜行えばよい。

せん断伝達部材３０は、既設柱梁架構２０の前面に植設されたアンカー筋である。本実施形態のせん断伝達部材３０は、図２に示すように、増設柱梁架構１０と既設柱梁架構２０との境界部に跨って配設される線材である軸部３１と、増設柱梁架構１０側の突出部分先端には、軸部３１よりも拡径された頭部３２が形成されている。

本実施形態では、図３に示すように、せん断伝達部材３０を、増設コンクリート柱１１と増設コンクリート梁１２との交差部１３に集約して配置するものとする。
交差部１３は、増設コンクリート柱１１と同幅とし、増設コンクリート梁１２の高さの上下に柱せいの１／２の高さを含めた範囲とする。なお、交差部１３の範囲は前記の範囲に限定されるものではなく、例えば、交差部１３の高さ方向の範囲を増設コンクリート梁１２の高さと同じ高さとしてもよいし、交差部１３の幅方向の範囲を増設コンクリート梁１２の幅に柱せいまたは梁せいの１／２を左右に加えた範囲としてもよい。

交差部１３に配設されたせん断伝達部材３０，３０，…の単位面積当りの断面積は、交差部１３以外に配設されたせん断伝達部材３０，３０，…の単位面積当りの断面積よりも大きくなっている。

つまり、せん断伝達部材３０としてすべて同一の部材を使用する場合には、交差部１３に配置されるせん断伝達部材３０の密度（見かけ単位面積当りのせん断伝達部材の断面積）が、交差部１３以外に配置されるせん断伝達部材３０の密度よりも大きくなる。
本実施形態では、増設柱梁架構１０に対して配置されるせん断伝達部材３０，３０，…の面積（同一断面の場合は本数）の５０％以上を交差部１３に配置するものとするが、交差部１３に配置されるせん断伝達部材３０，３０，…の比率は限定されるものではない。

交差部１３に配設されるせん断伝達部材３０，３０，…の単位面積当りの断面積は、せん断伝達部材３０，３０，…の耐力が増設柱梁架構１０の曲げ降伏時せん断耐力を上回るように設定されている。
このようにすると、せん断伝達部材３０が破損せずに増設柱梁架構１０に作用するせん断力を既設柱梁架構２０に伝達することができる。

また、交差部１３に配設されるせん断伝達部材３０，３０，…の単位面積あたりの断面積は、せん断伝達部材３０，３０，…の耐力が増設コンクリート柱１１のせん断耐力以下となるように設定されている。
このようにすると、過大なせん断力を伝達することで増設コンクリート柱１１に破損が生じることがない。

前記せん断伝達部材３０の配置により、一定のピッチで柱梁架構全体にせん断伝達部材を配置する従来の耐震補強構造（図６参照）よりもせん断伝達部材３０の本数を削減することが可能となる。

なお、交差部１３以外の増設コンクリート柱および増設コンクリート梁１２に配設されるせん断伝達部材３０，３０，…の配置は、単位面積当りの断面積が交差部１３に配置されるせん断伝部材３０，３０，…の単位面積当りの断面積よりも小さければ限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

また、交差部１３以外へのせん断伝達部材３０，３０，…の配設は、構造計算上不要と判断された場合には省略してもよいし、構造計算上または施工上必要と判断された場合等には適宜配置すればよい。

次に、本実施形態に係る耐震補強構造の構築方法を説明する。
図４の（ａ）に示すように、まず、既設柱２１と既設梁２２との交差部の前面に複数のせん断伝達部材３０，３０，…を設置する。せん断伝達部材３０の設置方法に制限はないが、本実施形態では、既設柱２１の前面を穿孔して装着孔を形成し、その後、金属系アンカー（金属拡張アンカー）または接着系アンカーを固着することにより行う。
また、本実施形態では、既設梁２２の前面にせん断伝達部材３０，３０，…を設置する（図３参照）。

次に、図４の（ｂ）に示すように、柱本体１１１（図２参照）を構築する領域に前側柱主筋１１２、後側柱主筋１１３、フープ筋１１４などを配筋するとともに、梁本体１２１（図２参照）を構築する領域に前側軸補強材（梁主筋、腹筋）１２２、後側軸補強材（腹筋）１２３、あばら筋１２４などを配筋する。

また、図４の（ｃ）に示すように、柱本体１１１の柱用型枠１４を既設柱２１の前方に設置するとともに、梁本体１２１の梁用型枠１５を梁用既設梁２２の前方に設置する。

その後、図４（ｄ）に示すように、既設柱２１と柱用型枠１４との間の空間に柱本体１１１となるコンクリートを打設するとともに、既設梁２２と梁用型枠１５との間の空間に梁本体１２１となるコンクリートを打設する。コンクリート打設後、所定の強度が発現するまで養生し、柱用型枠１４および梁用型枠１５を脱型することで耐震補強構造１が完成する。なお、柱用型枠１４および梁用型枠１５として、柱用外装材および梁用外装材を使用して、それぞれ脱型せずにそのまま残置してもよい。

以上のように構成された本実施形態の耐震補強構造では、図５の（ａ）および（ｂ）に示すように、既設柱梁架構の曲げモーメントＭに起因するせん断力が大となる交差部にせん断伝達部材３０を集中して配置しているため、既設柱梁架構２０と増設柱梁架構１０との間で効果的に力の伝達が行われる。
なお、図５において、符号２３は、梁主筋である。

そのため、柱梁架構に対して一様にせん断伝達部材を配置する従来よりも、せん断伝達部材の数量を大幅に削減することが可能となり、材料費の削減が可能となる。
また、せん断伝達部材の数を減らすことにより、補強工事に伴う騒音や振動の低減が可能となった。

なお、本実施形態においては、増設コンクリート柱１１および増設コンクリート梁１２を現場打ちコンクリートにて構成した場合を例示したが、フルプレキャストコンクリート部材やハーフプレキャスト部材を利用して構成しても差し支えない。

また、前記実施形態では、交差部以外の増設コンクリート柱の前面にはせん断伝達部材を配置しない場合について説明したが、当該部分に対してもせん断伝達部材を配置してもよい。この場合において、増設コンクリート柱の前面に配置されるせん断伝達部材は、適宜設定すればよいが、増設コンクリート梁に配置されるせん断伝達部材よりも単位面積あたりの断面積が少なく配置するのが望ましい。

また、前記実施形態では、既設柱の奥行き長さが既設梁の厚みよりも大きく、既設柱の前面および後面が、既設梁の前面および後面より突出している場合について説明したが、既設柱と既設梁の前面または後面は面一であってもよい。

１耐震補強構造
１０増設柱梁架構
１１増設コンクリート柱
１２増設コンクリート梁
１３交差部
２０既設柱梁架構
２１既設柱
２２既設梁
３０せん断伝達部材

Claims

既設柱梁架構の既設柱に増し打ちされた増設コンクリート柱とこの増設コンクリート柱と交差する方向に沿って形成された増設コンクリート梁からなる増設柱梁架構と、
該増設柱梁架構と前記既設柱梁架構との境界部に跨って配設されたせん断伝達部材と、を備える耐震補強構造であって、
前記増設コンクリート柱と前記増設コンクリート梁との交差部に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積は、前記交差部以外に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積よりも大きいことを特徴とする耐震補強構造。
前記増設コンクリート梁に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積は、前記増設コンクリート柱に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積よりも大きいことを特徴とする、請求項１に記載の耐震補強構造。
前記交差部に配設されたせん断伝達部材の単位面積当りの断面積は、当該せん断伝達部材の耐力が前記増設柱梁架構の曲げ降伏時せん断耐力を上回り、かつ、前記増設コンクリート柱のせん断耐力以下となるように設定されていることを特徴とする、請求項１または２に記載の耐震補強構造。