JP5087026B2

JP5087026B2 - 耐震補強構造

Info

Publication number: JP5087026B2
Application number: JP2009035284A
Authority: JP
Inventors: 崇文飯塚; 俊恭谷口
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2009-02-18
Filing date: 2009-02-18
Publication date: 2012-11-28
Anticipated expiration: 2029-02-18
Also published as: JP2010189925A

Description

本発明は、既設建物に設置される耐震補強構造に関する。

既設建物の耐震補強構造として、例えば特許文献１に開示されたものが知られている。
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、というものである。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後施工アンカーを利用して補強架構を既設架構の前面に固着しているので、補強された既設建物の保有耐力の大小は、後施工アンカーのせん断耐力の大小に依存する。

特開２００８−５０７８８号公報

特許文献１の耐震補強構造において補強効率を向上させるためには、非常に多くの後施工アンカーを植設する必要があるところ、後施工アンカーの植設作業には、振動や騒音を伴うことがあるので、後施工アンカーの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。

このような観点から、本発明は、既設架構と増設架構との間に介在させる後施工アンカーを省略もしくは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、ＰＣａ柱とＰＣａ梁とを具備した耐震補強構造であって、前記ＰＣａ柱は、既設柱の前面に沿って配置される柱本体部と、前記柱本体部から側方に向って張り出す張出部とを有し、前記ＰＣａ梁は、既設梁の前面に沿って配置される梁本体部と、前記張出部の前側または後側に重ね合わされる接合端部とを有し、前記張出部、前記接合端部および前記既設梁を貫く緊張材に引張力を付与することにより、前記柱本体部が前記既設柱の前面に圧着される、ことを特徴とする。

要するに、本発明は、ＰＣａ柱の張出部、ＰＣａ梁の接合端部および既設梁に緊張材を貫設することにより、ＰＣａ柱を既設架構に圧着する、というものである。本発明によれば、既設架構に作用した地震時せん断力が、ＰＣａ柱と既設架構との間に働く摩擦力（圧着力）を介して増設架構（ＰＣａ柱およびＰＣａ梁）に伝達されるようになるので、せん断伝達部材である後施工アンカーを省略もしくは削減することが可能となる。また、本発明によれば、現場打ちコンクリートからなる梁やスラブを増設せずとも、既設架構を補強することが可能となる。なお、梁本体部は、既設梁の前面に圧着してもよいし、既設梁の前面との間に隙間をあけた状態で配置してもよい。

通常の柱梁架構においては、柱梁接合部（パネルゾーン）に応力が集中する傾向にあり、鉄筋コンクリート製の柱梁架構にあっては、多くの鉄筋が柱梁接合部に配筋されていることから、柱梁接合部への削孔や後施工アンカーの打ち込み等は慎重に行う必要があるところ、本発明においては、パネルゾーン（柱梁接合部）を避けた位置に緊張材を貫設しているので、構造上重要な柱梁接合部への削孔等を避けることが可能となる。

前記ＰＣａ柱に、前記柱本体部から側方に向って張り出す支持部を設け、前記ＰＣａ梁の前記接合端部を、前記支持部の上面に載置してもよい。このようにすると、緊張材に引張力を付与する前においても、ＰＣａ梁をＰＣａ柱に支持させておくことが可能となるので、ＰＣａ梁を仮支持する支保工等を省略もしくは削減することが可能となる。

前記ＰＣａ梁の接合端部を、前記張出部の後側に重ね合わせた場合には、前記接合端部の端面を、前記ＰＣａ柱の側面および既設柱の側面に突き合わせるとよい。このようにすると、既設架構に作用した地震時せん断力の一部が直接的にＰＣａ梁に伝わるようになるので、緊張材に掛かる負荷を低減することが可能となる。

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。

本発明の実施形態に係る耐震補強構造を示す斜視図である。本発明の実施形態に係る耐震補強構造の水平断面図である。本発明の実施形態に係る耐震補強構造の鉛直断面図（図２のＸ−Ｘ線断面図）である。本発明の実施形態に係る耐震補強構造を示す分解斜視図である。本発明の実施形態に係る耐震補強構造の変形例を示す水平断面図である。本発明の実施形態に係る耐震補強構造の他の変形例を示す鉛直断面図である。

実施形態に係る耐震補強構造は、図１に示すように、既設柱Ｐの前面（外面）が既設梁Ｂの前面（外面）よりも前側に位置している既設架構に適用される。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。

耐震補強の対象となる既設柱Ｐおよび既設梁Ｂは、鉄筋コンクリート構造からなる。本実施形態で例示した既設梁Ｂは、所謂ウォールガーダであるが、既設梁Ｂの形態を限定する趣旨ではない。

本実施形態に係る耐震補強構造は、上下方向に配置されたＰＣａ柱１と、ＰＣａ柱１に交差する方向に配置されたＰＣａ梁２と、ＰＣａ柱１、ＰＣａ梁２および既設梁Ｂに貫設された緊張材３，３，…を具備している。

ＰＣａ柱１は、プレキャストコンクリート部材（ＰＣａ部材）からなる。本実施形態のＰＣａ柱１は、既設柱Ｐの前面に沿って配置される柱本体部１１と、柱本体部１１から側方に向って張り出す張出部１２と、同じく柱本体部１１から側方に向って張り出す支持部１３とを備えている。張出部１２および支持部１３は、柱本体部１１の両側に設けられている。

柱本体部１１は、既設柱Ｐの前側に位置していて、既設柱Ｐの前面に圧着されている。図２にも示すように、柱本体部１１の幅寸法は、既設柱Ｐの幅寸法と同じである。本実施形態では、柱本体部１１の後面１１ｒを既設柱Ｐの前面Ｐｆに当接させているが、柱本体部１１と既設柱Ｐとの間に充填材（無収縮モルタルやエポキシ樹脂など）を介在させても差し支えない。

張出部１２は、ＰＣａ梁２に重ね合わされる部位である。図１に示すように、本実施形態では、一のＰＣａ柱１に接続される四つのＰＣａ梁２，２，…に対応して、合計四つの張出部１２，１２，…が設けられている。なお、複数の張出部１２，１２，…は、柱本体部１１に偏荷重が作用しないようにバランス良く（例えば、左右対称に）配置することが望ましいが、既設架構の現況等に応じて適宜変更しても差し支えない。

張出部１２は、正面視長方形を呈する鉄筋コンクリート造のコーベル（スパンの短い片持ち梁）であり、柱本体部１１と一体に成形されている。張出部１２の上下面は、ＰＣａ梁２の上下面と面一になっていて、張出部１２の前面は、柱本体部１１の前面と面一になっている。図２に示すように、本実施形態の張出部１２は、柱本体部１１の前半部の側面から側方に向って張り出していて、ＰＣａ梁２の前側に重ね合わされている。

張出部１２の中央部には、前後方向に貫通する貫通孔１２ａが形成されている。貫通孔１２ａには、緊張材３が挿通される。

図１に示す支持部１３は、ＰＣａ梁２の長手方向の端部を下から支持する部位であり（図３参照）、張出部１２の後側において柱本体部１１の側面から側方に向って張り出している（図４参照）。本実施形態では、一のＰＣａ柱１に接続される四つのＰＣａ梁２，２，…に対応して、合計四つの支持部１３，１３，…が設けられている。本実施形態の支持部１３は、鉄筋コンクリート造であり、柱本体部１１および張出部１２と一体に成形されている。図３に示すように、支持部１３の後端部は、柱本体部１１の後面１１ｒよりも既設梁Ｂ側に突出していて、既設梁Ｂの前面Ｂｆに当接している。図示は省略するが、支持部１３と既設梁Ｂとの間に充填材（無収縮モルタルやエポキシ樹脂など）を介在させてもよい。

図１に示すＰＣａ梁２は、鉄筋コンクリート製のプレキャスト部材（ＰＣａ部材）からなる。本実施形態のＰＣａ梁２は、その軸方向にプレストレス（圧縮力）が導入されたプレキャスト・プレストレストコンクリート部材（ＰＣａＰＣ部材）である。

ＰＣａ梁２は、既設梁Ｂの前面に沿って配置される梁本体部２１と、ＰＣａ柱１の張出部１２の後側に重ね合わされる接合端部２２，２２とを有する。

梁本体部２１は、既設梁Ｂの前側に位置し、図２にも示すように、既設梁Ｂの前面Ｂｆに圧着されている。本実施形態では、梁本体部２１の後面２１ｒを既設梁Ｂの前面Ｂｆに当接させているが、梁本体部２１と既設梁Ｂとの間に充填材（無収縮モルタルやエポキシ樹脂など）を介在させても差し支えない。

接合端部２２は、ＰＣａ柱１の張出部１２に重ね合わされる部位であるとともに、ＰＣａ柱１の支持部１３に載置される部位であり（図３参照）、ＰＣａ梁２の長手方向の端部に形成されている。本実施形態の接合端部２２は、図４に示すように、梁本体部２１の上半部分をＰＣａ柱１に向けて延出させたものであり、梁本体部２１と一体に成形されている。接合端部２２における梁せい（高さ寸法）は、梁本体部２１における梁せいよりも小さく、接合端部２２における梁幅は、梁本体部２１における梁幅と同じになっている。また、接合端部２２の上面は、張出部１２の上面と面一になっている。

図３に示すように、接合端部２２は、ＰＣａ柱１の張出部１２と既設梁Ｂとに挟持されていて、接合端部２２の前面２２ｆがＰＣａ柱１の張出部１２の後面１２ｒに当接し、接合端部２２の後面２２ｒが既設梁Ｂの前面Ｂｆに当接している。図示は省略するが、張出部１２と接合端部２２との間、および、接合端部２２と既設梁Ｂとの間に、充填材（無収縮モルタルやエポキシ樹脂など）を介在させても差し支えない。

図２に示すように、接合端部２２の端面２２ｔは、ＰＣａ柱１の柱本体部１１の側面および既設柱Ｐの側面に突き合わされている。本実施形態では、接合端面２２の端面２２ｔを柱本体部１１の側面および既設柱Ｐの側面に直に突き合わせているが、充填材（無収縮モルタルやエポキシ樹脂など）を介して突き合わせても差し支えない。

接合端部２２には、張出部１２の貫通孔１２ａと対応する位置に、前後方向に貫通する貫通孔２２ａが形成されている。貫通孔２２ａには、緊張材３が挿通される。

緊張材３は、張出部１２、接合端部２２および既設梁Ｂを貫いていて、引張力が導入された状態で張出部１２と既設梁Ｂとに定着される。緊張材３の材質等に制限はないが、本実施形態のものは、ＰＣ鋼材（例えば、ＰＣ鋼棒）からなる。緊張材３の両端部には、雄ねじが形成されている。

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に示すように、まず、既設梁Ｂの所定位置に貫通孔Ｂａを形成する。続いて、ＰＣａ柱１の張出部１２とＰＣａ梁２の接合端部２２とを既設梁Ｂの梁幅方向に重ね合わせつつ、ＰＣａ柱１およびＰＣａ梁２を既設架構（既設柱Ｐおよび既設梁Ｂ）の前側に仮組みする。仮組みすべきＰＣａ柱１の下側に他のＰＣａ柱１が既に設置されている場合には、仮組みすべきＰＣａ柱１を、下側のＰＣａ柱１の上面に載置し、両者を接合する。

ＰＣａ柱１およびＰＣａ梁２の設置順序に特に制限はなく、既設梁Ｂの前側にＰＣａ梁２を仮置きした後に、左右のＰＣａ柱１，１を仮置きしてもよいが、左右のＰＣａ柱１，１を仮置きした後に、ＰＣａ柱１，１の支持部１３，１３間にＰＣａ梁２を架設するとよい。ＰＣａ柱１，１を仮置きした後にＰＣａ梁２を架設すると、ＰＣａ梁２をＰＣａ柱１に仮支持させておくことが可能となるので、ＰＣａ梁２を支持する支保工等を省略もしくは削減することが可能となる。

続いて、図２および図３にも示すように、張出部１２の貫通孔１２ａ、接合端部２２の貫通孔２２ａおよび既設梁Ｂの貫通孔Ｂａに緊張材３を挿通し、緊張材３の両端のそれぞれに定着板３ｂやナット等の雌ねじ部材３ａを装着する。

なお、ＰＣａ柱１と既設柱Ｐとの間、ＰＣａ梁２と既設梁Ｂとの間、ＰＣａ柱１の張出部１２とＰＣａ梁２の接合端部２２との間などに隙間が存在している場合には、当該隙間に充填材を充填する。

その後、複数の緊張材３，３，…のそれぞれに引張力を付与し、かかる状態で各緊張材３の両端をＰＣａ柱１の張出部１２および既設梁Ｂに定着する。引張力の導入方法に制限はないが、例えば、緊張材３の一端をセンターホールジャッキ等で引っ張り、かかる状態で雌ねじ部材３ａを増締めすればよい。

引張力を付与した緊張材３，３，…を張出部１２，１２，…および既設梁Ｂに定着すると、柱本体部１１が既設柱Ｐの前面Ｐｆに圧着され、さらに、張出部１２と既設梁Ｂとに接合端部２２が挟持される結果、梁本体部２１および接合端部２２が既設梁Ｂの前面Ｂｆに圧着される。

以上のように構成された本実施形態の耐震補強構造によれば、既設架構（既設柱Ｐおよび既設梁Ｂ）に作用した地震時せん断力が、増設架構（ＰＣａ柱１およびＰＣａ梁２）と既設架構との間に働く摩擦力（圧着力）を介して増設架構に伝達されるようになるので、せん断伝達部材である後施工アンカーを省略もしくは削減することが可能となる。

また、本実施形態の耐震補強構造によれば、既設架構のパネルゾーン（柱梁接合部）を避けた位置に緊張材３，３，…を貫設しているので、構造上重要な柱梁接合部への削孔等を避けることが可能となる。

また、本実施形態では、ＰＣａ梁２の長手方向の端面（接合端部２２の端面２２ｔ）を、ＰＣａ柱１の側面および既設柱Ｐの側面に突き合わせているので、既設架構に作用した地震時せん断力の一部が直接的にＰＣａ梁２に伝わるようになる。つまり、本実施形態の耐震補強構造によれば、増設架構（ＰＣａ柱１およびＰＣａ梁２）と既設柱Ｐとの物理的な噛み合い作用によってせん断伝達機構が形成され、地震時せん断力の一部が直接的に増設架構へ伝わるようになるので、緊張材３に掛かる負荷を低減することが可能となる。

また、本実施形態の耐震補強構造によれば、ＰＣａ柱１の張出部１２の上下面とＰＣａ梁２の上下面とが面一になっているので、正面から見た形状がすっきりとしたものになる。また、ＰＣａ柱１およびＰＣａ梁２を、それぞれ既設柱Ｐおよび既設梁Ｂの前側に沿わせているので、窓開口等の開口面積を狭める虞もない。

なお、本実施形態では、ＰＣａ梁２の接合端部２２をＰＣａ柱１の張出部１２の後側に重ね合わせた場合を例示したが、図５に示すように、ＰＣａ柱１の張出部１２の前側に重ね合わせてもよい。この場合には、引張力を付与した緊張材３の両端部を接合端部２２と既設梁Ｂとに定着すればよい。このようにすると、梁本体部２１が既設梁Ｂの前面に圧着され、さらに、接合端部２２と既設梁Ｂとに張出部１２が挟持される結果、柱本体部１１および張出部１２が既設柱Ｐおよび既設梁Ｂの前面に圧着されることになる。

本実施形態では、ＰＣａ梁２の梁本体部２１を既設梁Ｂの前面に圧着した場合を例示したが、既設梁Ｂの前面から離間した状態で梁本体部２１を配置してもよい。

また、本実施形態では、ＰＣａ柱１の張出部１２を正面視長方形とした場合を例示したが、他の形状に成形しても勿論差し支えない。また、本実施形態では、ＰＣａ柱１に支持部１３を設けた場合を例示したが、支持部１３を省略してもよい。

また、本実施形態では、ＰＣａ梁２の接合端部２２の梁せいを、梁本体部２１の梁せいよりも小さくした場合を例示したが、ＰＣａ梁２の形態を限定する趣旨ではない。図６に示すように、ＰＣａ梁２の接合端部２２の梁せいを、梁本体部２１の梁せいと同等にしても差し支えない。この場合には、例えば、接合端部２２の下半部の梁幅を上半部の梁幅よりも小さくして接合端部２２を断面逆Ｌ字状に成形し、接合端部２２の上半部をＰＣａ柱１の支持部１３に載置するとよい。また、図示は省略するが、ＰＣａ梁２の接合端部２２の断面形状を、梁本体部２１の断面形状と同一にしてもよい。

本実施形態では、一の張出部１２につき一本の緊張材３を貫設した場合を例示したが、一の張出部１２につき複数本の緊張材３を貫設してもよい。また、図示は省略するが、引張力を付与した緊張材を柱本体部１１と既設柱Ｐとに貫設して、柱本体部１１をより強固に既設柱Ｐに圧着してもよい。同様に、引張力を付与した緊張材を梁本体部２１と既設梁Ｂとに貫設して、梁本体部２１をより強固に既設梁Ｂに圧着してもよい。なお、既設柱Ｐに緊張材を貫設する場合には、既設梁Ｂとの接合部（パネルゾーン）を避けることが望ましい。

本実施形態では、張出部１２や接合端部２２に形成した貫通孔１２ａ，２２ａに緊張材３を挿通する場合を例示したが、張出部１２や接合端部２２に緊張材３を埋設しておいてもよい。

１ＰＣａ柱
１１柱本体部
１２張出部
１３支持部
２ＰＣａ梁
２１梁本体部
２２接合端部
３緊張材
Ｐ既設柱
Ｂ既設梁

Claims

ＰＣａ柱とＰＣａ梁とを具備した耐震補強構造であって、
前記ＰＣａ柱は、既設柱の前面に沿って配置される柱本体部と、前記柱本体部から側方に向って張り出す張出部とを有し、
前記ＰＣａ梁は、既設梁の前面に沿って配置される梁本体部と、前記張出部の前側または後側に重ね合わされる接合端部とを有し、
前記張出部、前記接合端部および前記既設梁を貫く緊張材に引張力を付与することにより、前記柱本体部が前記既設柱の前面に圧着される、ことを特徴とする耐震補強構造。
前記ＰＣａ柱は、前記柱本体部から側方に向って張り出す支持部を有し、
前記ＰＣａ梁の前記接合端部は、前記支持部の上面に載置されることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
前記ＰＣａ梁の前記接合端部を、前記張出部の後側に重ね合わせるとともに、前記接合端部の端面を、前記ＰＣａ柱の側面および既設柱の側面に突き合わせたことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の耐震補強構造。