JP6424044B2 - 補強構造物の製造方法及び耐震構造物 - Google Patents

Description

本開示は、既存建物を補強するための補強構造物の製造方法に関する。

特許文献１は、工場などで予め製造されたコンクリート部品（プレキャストコンクリート製の補強ユニット）を組み立てながら既存建物の外側（外壁）と一体化させ、既存建物を補強する補強工法を開示している。これらのコンクリート部品を組み立てる際には、補強柱となるコンクリート部品（補強柱ユニット）と補強梁となるコンクリート部品（補強梁ユニット）とを挿通する横ＰＣ鋼材により、これらに対して予め圧縮応力（プレストレス）を付与し、補強ユニットの耐震性能の向上を図っている。

特開２００５−１５５１３７号公報

特許文献１が開示するような補強ユニットを用いた補強工法の場合、重量物であるコンクリート部品を工場から現場に運搬する必要が生ずる。加えて、同補強工法の場合、補強ユニットを製造するための設備や、プレストレスを補強ユニットに付与する工程を要する。従って、補強工法の煩雑化や高コスト化を招いていた。

そこで、本開示は、既存建物の補強を簡易且つ低コストに行うことが可能な補強構造物の製造方法を説明する。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法は、柱部と、梁部と、柱部及び梁部が交差する箇所に位置する交差部とを備える既存建物を補強するための補強構造物の製造方法であって、既存建物の外壁面側で且つ柱部、梁部及び交差部に対応する位置に鉄筋を配置する工程と、鉄筋を配置する工程の後で、鉄筋のうち柱部に対応する部分に第１の型枠を構成する前に、第１の型枠の下端部の内側に位置するように、当該下端部を閉塞するための板状部材を配置する工程と、板状部材を配置する工程の後に、第１の型枠内にコンクリートを打設する工程と、鉄筋を配置する工程の後に、鉄筋のうち梁部に対応する部分に構成された第２の型枠内にコンクリートを打設する工程と、第１の型枠内にコンクリートを打設する工程の後に、板状部材を取り除く工程と、板状部材を取り除く工程及び第２の型枠内にコンクリートを打設する工程の後に、鉄筋のうち交差部に対応する部分に構成された第３の型枠内にポリマーセメントモルタルを充填する工程とを含み、ポリマーセメントモルタルが硬化したモルタル硬化体の圧縮強度はコンクリートが硬化したコンクリート硬化体の圧縮強度よりも大きい。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法では、第１及び第２の型枠内にコンクリートを打設して、既存建物の外壁面側で且つ既存建物の柱部及び梁部に対応する箇所にコンクリート硬化体を設けている。その後、第３の型枠内にポリマーセメントモルタルを充填して、既存建物の外壁面側で且つ既存建物の交差部に対応する箇所にモルタル硬化体を設けている。そのため、第１の型枠を取り除くことで、補強構造物の柱部（補強柱部）がコンクリート硬化体によって構成される。第２の型枠を取り除くことで、補強構造物の梁部（補強梁部）がコンクリート硬化体によって構成される。第３の型枠を取り除くことで、補強柱部及び補強梁部が交差する補強構造物の交差部（補強交差部）がモルタル硬化体によって構成される。

ところで、補強柱部、補強梁部及び補強交差部の全てをモルタル硬化体によって構成する場合、極めて強度の大きな補強構造物を得ることができる一方で、コストが大幅に嵩んでしまう。しかしながら、本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法では、より大きな強度が求められる補強交差部を、コンクリート硬化体よりも圧縮強度が大きいモルタル硬化体によって構成し、補強交差部ほどの強度を要しない補強柱部及び補強梁部をコンクリート硬化体によって構成している。そのため、補強構造物によって既存建物を十分に補強しつつ、補強構造物を低コストで製造することが可能となる。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法では、より大きな強度が求められる補強交差部を、コンクリート硬化体よりも圧縮強度が大きいモルタル硬化体によって構成している。そのため、補強構造物の全体をコンクリート硬化体によって構成した場合と比較して、補強柱部の幅及び補強梁部の梁成を小さくしても補強構造物としての強度が確保される。従って、補強構造物が設けられた既存建物の外観が補強柱部及び補強梁部によって損なわれ難くなるのみならず、設計の自由度が高まり意匠性に富んだ補強構造物を提供することが可能となる。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法では、板状部材を取り除く工程及び第２の型枠内にコンクリートを打設する工程の後に、鉄筋のうち交差部に対応する部分に構成された第３の型枠内にポリマーセメントモルタルを充填している。つまり、補強構造物を得るために、補強柱部及び補強梁部を構成した後に補強交差部を構成している。そのため、補強構造物の工期が極めて短くなる。従って、既存建物の補強を極めて簡易に行うことが可能となる。特に、既存建物が高層建築物の場合には、地面に近い側から高層側へと順次補強構造物を施工すると工期が長期にわたってしまうが、本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法によれば、既存建物の高さによる影響をほとんど受けずに、極めて短い工期で補強構造物を得ることができる。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法では、鉄筋を配置する工程の後で、鉄筋のうち前記柱部に対応する部分に第１の型枠を構成する前に、第１の型枠の下端部の内側に位置するように、当該下端部を閉塞するための板状部材を配置している。そのため、この場合、第１の型枠内にコンクリートを打設する際、コンクリートに含まれる水分やセメント粒子等（いわゆる「ノロ」）が第１の型枠の下端部を閉塞する板状部材によって留められ、第１の型枠の下方に流出し難い。そのため、下方に流出した当該水分等が他の第１の型枠内に浸入して、他の第１の型枠内のコンクリートの性質に影響を及ぼすといった事態を抑制することが可能となる。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法では、第１の型枠内にコンクリートを打設する工程の後に、板状部材を取り除いている。そのため、その後に補強交差部が形成された場合に、補強柱部の下端と補強交差部とが直接接合される。従って、補強構造物の強度をより向上させることが可能となる。

板状部材を配置する工程では、板状部材が鉛直方向に対して斜めの姿勢とされてもよい。この場合、第３の型枠内にポリマーセメントモルタルを充填する際、空気が第３の型枠外に排出されやすくなる。

板状部材は、鉄筋のうち第１の型枠の下端部に位置する剪断補強筋によって支持されていてもよい。

板状部材は石膏板材又はスチレン板材であってもよい。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法は、鉄筋を配置する工程の後で、第１の型枠内にコンクリートを打設する工程の前に、第１の型枠の下端部の内側で且つ板状部材上に位置するように網状部材を配置する工程をさらに含んでもよい。この場合、第１の型枠の下端部からの未固化コンクリートの流出を、網状部材によって抑制することが可能となる。

本開示の一つの観点に係る補強構造物の製造方法は、鉄筋を配置する工程の後で、第２の型枠内にコンクリートを打設する工程の前に、第２の型枠の各端部の内側に位置するように網状部材を配置する工程をさらに含んでもよい。この場合、第２の型枠の各端部からの未固化コンクリートの流出を、網状部材によって抑制することが可能となる。

本開示に係る補強構造物の製造方法によれば、既存建物の補強を簡易且つ低コストに行うことが可能となる。

図１は、既存建物に補強構造物が施工された補強済建物の一つの例を示す概略図である。 図２は、補強構造物を示す正面図である。 図３の（ａ）は、図２のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図であり、図３の（ｂ）は、図２のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図である。 図４は、主として交差部を示す補強構造物の透視図である。 図５は、補強構造物の製造過程の一つの例を示す図である。 図６は、補強構造物の製造過程の一つの例を示す図である。 図７は、補強構造物の製造過程の一つの例を示す図である。 図８は、既存建物に補強構造物が施工された補強済建物の他の例を示す概略図である。

本発明の実施形態について図面を参照して説明するが、以下の本実施形態は、本発明を説明するための例示であり、本発明を以下の内容に限定する趣旨ではない。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一符号を用いることとし、重複する説明は省略する。

まず、既存建物１に補強構造物２が施工された補強済建物３の構造について、図１を参照して説明する。既存建物１は、柱部４と、梁部５と、交差部６と、スラブ部７とを備える。柱部４、梁部５、交差部６及びスラブ部７は、例えば鉄筋コンクリートによって構成される。図示はしていないが、既存建物１は外壁等も備える。

柱部４は、基礎部８上に設けられ、鉛直方向に沿って延びる。梁部５は、隣り合う柱部４の間に配設され、水平方向に沿って延びる。そのため、柱部４と梁部５とが組み立てられた組物は、格子状を呈している。柱部４及び梁部５は、例えば矩形断面を有する四角柱状を呈する。柱部４の厚み（奥行）は、４００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度であってもよい。柱部４の幅は、４００ｍｍ〜１０００ｍｍ程度であってもよい。梁部５の厚み（奥行）は、例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度であってもよい。梁部５の幅は、５００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度であってもよい。

交差部６は、柱部４と梁部５とが交差する箇所に位置する部分である。交差部６は、柱部４の一部としても機能する。スラブ部７は、柱部４及び梁部５の間において水平面に沿って延びている。スラブ部７は、床や天井として機能する。図１においては、柱部４の上端と下端との間に、４つのスラブ部７が鉛直方向に沿って並んでいる。そのため、図１に例示される既存建物１は、３階建ての建物である。

補強構造物２は、既存建物１の外壁面（補強構造物２の施工面）Ｆ（図３参照）上に設けられている。補強構造物２は、図１に示されるように、補強柱部９と、補強梁部１０と、補強交差部１１とを備える。補強柱部９、補強梁部１０及び補強交差部１１は、例えば矩形断面を有する四角柱状を呈する。

補強柱部９は、外壁面Ｆ上で且つ柱部４に対応する位置に配置されている。補強柱部９は、柱部４の延在方向と同一方向に沿って延びている。すなわち、補強柱部９は、鉛直方向に沿って延びている。図１に示される例では、既存建物１の１階部分及び２階部分に補強柱部９がそれぞれ位置している。既存建物１の中央部分においては、既存建物１の３階部分にも補強柱部９が位置している。図１に示されるように、鉛直方向において隣り合う補強柱部９は、同一の柱部４に対応している。補強柱部９の厚み（奥行）は、例えば３５０ｍｍ〜６００ｍｍ程度であってもよい。補強柱部９の幅は、５００ｍｍ〜８００ｍｍ程度であってもよい。

補強梁部１０は、外壁面Ｆ上で且つ梁部５に対応する位置に配置されている。補強梁部１０は、梁部５の延在方向と同一方向に沿って延びている。すなわち、補強梁部１０は、水平方向に沿って延びている。補強梁部１０は、水平方向において隣り合う補強柱部９の間に位置している。図１に示されるように、水平方向において隣り合う補強梁部１０は、同一の梁部５に対応している。補強梁部１０の厚み（奥行）は、例えば３５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度であってもよい。補強梁部１０の梁成は、５００ｍｍ〜９００ｍｍ程度であってもよく、補強柱部９の幅よりも１００ｍｍ程度大きくてもよい。

補強交差部１１は、外壁面Ｆ上で且つ交差部６に対応する位置に配置されている。補強交差部１１は、補強柱部９及び補強梁部１０の端部同士を接続している。そのため、補強交差部１１は、補強柱部９と補強梁部１０との交点に位置している。従って、補強構造物２は、補強柱部９、補強梁部１０及び補強交差部１１によって格子状に構成されている。補強交差部１１の厚み（奥行）及び幅の一方が６００ｍｍ以下であってもよい。補強交差部１１の高さは、例えば５００ｍｍ〜９００ｍｍ程度であってもよい。

補強柱部９及び補強梁部１０は、例えば鉄筋がコンクリート硬化体に埋設された鉄筋コンクリートによって構成されている。コンクリート硬化体は、コンクリートが硬化されてなる。補強交差部１１は、例えば鉄筋が埋設されたモルタル硬化体によって構成されている。モルタル硬化体は、ポリマーセメントモルタルが硬化されてなる。本実施形態において、モルタル硬化体の圧縮強度は、同日の材齢で比較した場合、コンクリート硬化体の圧縮強度よりも大きい。

ここで、ポリマーセメントモルタルについて説明する。ポリマーセメントモルタルは、ポリマーセメント組成物と水との混合物である。

＜ポリマーセメント組成物＞
本実施形態のポリマーセメント組成物は、補強工法用のポリマーセメント組成物であって、セメント、細骨材、流動化剤、再乳化形粉末樹脂、無機系膨張材、及び、合成樹脂繊維を含有する。

セメントは、水硬性材料として一般的なものであり、いずれの市販品も使用することができる。それらの中でも、ＪＩＳ Ｒ ５２１０：２００９「ポルトランドセメント」に規定されるポルトランドセメントを含むことが好ましい。流動性と速硬性の観点から、早強ポルトランドセメントを含むことがより好ましい。

強度発現性の観点からセメントのブレーン比表面積は、
好ましくは３０００〜６０００ｃｍ^２／ｇであり、
より好ましくは４０００〜５０００ｃｍ^２／ｇであり、
さらに好ましくは４２００〜４８００ｃｍ^２／ｇである。

細骨材としては、珪砂、川砂、陸砂、海砂及び砕砂等の砂類を例示することができる。細骨材は、これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。これらのうち、ポリマーセメントモルタルの型枠への充填性を一層円滑にする観点から、珪砂を含むことが好ましい。

細骨材をＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」に規定される方法でふるい分けた場合、連続する各ふるいの間にとどまる質量分率（％）が、ふるい目開き２０００μｍにおいて、０質量％であることが好ましい。ふるい目開き２０００μｍのふるいを細骨材がすべて通過する場合、上記質量分率は０質量％である。

連続する各ふるいの間にとどまる質量分率（％）が、
ふるい目開き１１８０μｍにおいて、５．０〜２５．０であり、
ふるい目開き６００μｍにおいて、２０．０〜５０．０であり、
ふるい目開き３００μｍにおいて、２０．０〜５０．０であり、
ふるい目開き１５０μｍにおいて、５．０〜２５．０であり、
ふるい目開き７５μｍにおいて、０〜１０．０であることが好ましい。

連続する各ふるいの間にとどまる質量分率（％）が、
ふるい目開き１１８０μｍにおいて、１０．０〜２０．０であり、
ふるい目開き６００μｍにおいて、２５．０〜４５．０であり、
ふるい目開き３００μｍにおいて、２５．０〜４５．０であり、
ふるい目開き１５０μｍにおいて、１０．０〜２０．０であり、
ふるい目開き７５μｍにおいて、０〜５．０であることがより好ましい。

細骨材を上記規定でふるい分けた場合、連続する各ふるいの間にとどまる質量分率（％）が上述の範囲内であることにより、より良好な材料分離抵抗性及び流動性を有するモルタルや、より高い圧縮強度を有する硬化体を得ることができる。

細骨材をＪＩＳ Ａ １１０２：２０１４「骨材のふるい分け試験方法」に規定される方法でふるい分けた場合、細骨材の粗粒率が
好ましくは、１．６０〜３．００であり、
より好ましくは、１．９０〜２．８０であり、
さらに好ましくは、２．１０〜２．７０であり、
特に好ましくは２．３０〜２．６０である。

細骨材の粗粒率が上述の範囲であることにより、より良好な材料分離抵抗性や流動性を有するポリマーセメントモルタルや、より良好な強度特性を有する硬化体を得ることができる。

上記ふるい分けは、ＪＩＳ Ｚ ８８０１−１：２００６「試験用ふるい−第１部：金属製網ふるい」に規定される目開きの異なる数個のふるいを用いて行うことができる。

細骨材の含有量は、セメント１００質量部に対して、８０〜１３０質量部であり、
好ましくは８５〜１２５質量部であり、
より好ましくは９０〜１２０質量部であり、
さらに好ましくは９５〜１１５質量部であり、
特に好ましくは１００〜１１０質量部である。

細骨材の含有量を上述の範囲とすることにより、より高い圧縮強度を有する硬化体を得ることができる。

流動化剤は、メラミンスルホン酸のホルムアルデヒド縮合物、カゼイン、カゼインカルシウム、及びポリカルボン酸系のもの等を例示することができる。流動化剤は、これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。このうち、高い減水効果を得る観点から、ポリカルボン酸系の流動化剤を含むことが好ましい。ポリカルボン酸系の流動化剤を用いることによって、水粉体比を低減して、モルタル硬化体の強度発現性を一層良好にすることができる。

流動化剤の含有量は、セメント１００質量部に対して、
好ましくは０．０４〜０．５５質量部であり、
より好ましくは０．１１〜０．３８質量部であり、
さらに好ましくは０．１３〜０．３２質量部であり、
特に好ましくは０．１５〜０．２８質量部である。

流動化剤の含有量を上述の範囲とすることにより、より良好な流動性を有するポリマーセメントモルタルを得ることができる。また、一層高い圧縮強度を有するモルタル硬化体を得ることができる。

再乳化形粉末樹脂は、特にその種類及び製造方法は限定されず、公知の製造方法で製造されたものを用いることができる。また、再乳化形粉末樹脂は、表面にブロッキング防止剤を有していてもよい。モルタル硬化体の耐久性の観点から、再乳化形粉末樹脂は、アクリルを含有することが好ましい。さらに、接着性及び圧縮強度の観点から、再乳化形粉末樹脂のガラス転移温度（Ｔｇ）は、５〜２０℃の範囲であることが好ましい。

再乳化形粉末樹脂の含有量は、セメント１００質量部に対して、
０．２〜６．０質量部であり、
好ましくは０．５〜３．５質量部であり、
より好ましくは０．７〜２．８質量部であり、
さらに好ましくは０．９〜２．１質量部であり、
特に好ましくは１．１〜１．８質量部である。

再乳化形粉末樹脂の含有量を上述の範囲とすることにより、ポリマーセメントモルタルの接着性と、モルタル硬化体の圧縮強度を一層高水準で両立することができる。

無機系膨張材としては、生石灰−石膏系膨張材、石膏系膨張材、カルシウムサルフォアルミネート系膨張材、及び生石灰−石膏−カルシウムサルフォアルミネート系膨張材等を例示することができる。無機系膨張材は、これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。このうち、硬化体の圧縮強度をより向上する観点から、生石灰−石膏−カルシウムサルフォアルミネート系膨張材を含むことが好ましい。

無機系膨張材の含有量は、セメント１００質量部に対して、
好ましくは２．０〜１０．０質量部であり、
より好ましくは３．０〜９．０質量部であり、
さらに好ましくは４．０〜８．０質量部であり、
特に好ましくは５．０〜７．０質量部である。

無機系膨張材の含有量を上述の範囲とすることにより、一層適正な膨張性が発現され、モルタル硬化体の収縮を抑制することができる。

合成樹脂繊維としては、ポリエチレン、エチレン・酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）、ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリビニルアルコール、ビニロン及びポリ塩化ビニル等を例示することができる。合成樹脂繊維は、これらの中から選択される一種を単独で又は二種以上を組み合わせて用いることができる。

合成樹脂繊維の繊維長は、モルタル中での分散性、及びモルタル硬化体の耐クラック性向上の点から、
好ましくは４〜２０ｍｍであり、
より好ましくは６〜１８ｍｍであり、
さらに好ましくは８〜１６ｍｍであり、
特に好ましくは１０〜１４ｍｍである。

合成樹脂繊維の含有量は、セメント１００質量部に対して、
好ましくは０．１１〜０．６４質量部であり、
より好ましくは０．２１〜０．５３質量部であり、
さらに好ましくは０．２８〜０．４７質量部であり、
特に好ましくは０．３２〜０．４３質量部である。

合成樹脂繊維の繊維長及び含有量を上述の範囲にすることにより、モルタル中での分散性やモルタル硬化体の耐クラック性をより向上することができる。

本実施形態のポリマーセメント組成物は、用途に応じて、凝結調整剤、増粘剤、金属系膨張材、及び消泡剤等を含有してもよい。

＜ポリマーセメントモルタル＞
ポリマーセメントモルタルは、上述のポリマーセメント組成物と水とを含む。ポリマーセメントモルタルは、上述のポリマーセメント組成物と水とを配合し混練することによって調製することができる。このようにして調製されるポリマーセメントモルタルは、優れた流動性（フロー値）を有する。このため、補強構造物を形成するための型枠内への充填を円滑に行うことができる。したがって、既存建物の補強構造物用のポリマーセメントモルタルとして好適に用いることができる。ポリマーセメントモルタルを調製する際に、水粉体比（水量／ポリマーセメント組成物量）を適宜変更することによって、ポリマーセメントモルタルのフロー値を調整することができる。

水粉体比は、
好ましくは、０．１３５〜０．１８５であり、
より好ましくは、０．１４０〜０．１８０であり、
更に好ましくは、０．１４３〜０．１７７であり、
特に好ましくは、０．１４５〜０．１７５である。

本明細書におけるフロー値は、以下の手順で測定する。厚さ５ｍｍのみがき板ガラスの上に内径５０ｍｍ、高さ１００ｍｍの円筒形状の塩化ビニル製パイプを配置する。このとき、塩化ビニル製パイプの一端がみがき板ガラスと接触し、他端が上向きとなるように配置する。他端側の開口からポリマーセメントモルタルを注入して、塩化ビニル製パイプ内にポリマーセメントモルタルを充填した後、塩化ビニル製パイプを垂直に引き上げる。モルタルの広がりが静止した後、互いに直交する２つの方向における直径（ｍｍ）を測定する。測定値の平均値をフロー値（ｍｍ）とする。

ポリマーセメントモルタルのフロー値は、
好ましくは、１６０〜２８０ｍｍであり、
より好ましくは、１６５〜２７０ｍｍであり、
さらに好ましくは、１７０〜２６０ｍｍである。

フロー値が上述の範囲であることにより、材料分離抵抗性及び充填性に優れたポリマーセメントモルタルを得ることができる。

＜モルタル硬化体＞
モルタル硬化体は、ポリマーセメントモルタルを硬化して形成することができる。このようにして形成されるモルタル硬化体は、既存建物の補強構造物を構成するコンクリートの柱や梁と一体化するに際し、強度発現性に優れる。このため、補強工法の工期を短縮することができる。また、高い圧縮強度を有することから、既存建物の耐震性を向上することができる。

圧縮強度とは、内径５ｃｍ、高さ１０ｃｍの円筒型枠にモルタルを充填し、２４時間後に脱型した後、所定材齢まで水中養生した試験体をＪＩＳ Ａ １１０８：２００６「コンクリートの圧縮試験方法」に準拠して測定される値（Ｎ／ｍｍ^２）である。

上述の試験方法で測定されるモルタル硬化体の材齢７日において圧縮強度は、
好ましくは、６０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、
より好ましくは、６１Ｎ／ｍｍ^２以上であり、
さらに好ましくは、６２Ｎ／ｍｍ^２以上である。
特に好ましくは、６３Ｎ／ｍｍ^２以上である。

材齢７日で上述の圧縮強度に到達できるような強度発現性を有するモルタル硬化体を用いることによって、補強工法の工期を一層短縮することができる。

上述の試験方法で測定されるモルタル硬化体の材齢２８日の圧縮強度は、
好ましくは、６５Ｎ／ｍｍ^２以上であり、
より好ましくは、７０Ｎ／ｍｍ^２以上であり、
さらに好ましくは、７１Ｎ／ｍｍ^２以上である。
特に好ましくは、７２Ｎ／ｍｍ^２以上である。

圧縮強度が上述の範囲であることにより、補強用のコンクリートの柱や梁と一体化した際に、一層優れた耐震性能を発揮することができる。

続いて、図２〜図４を参照して、補強構造物２についてより詳しく説明する。補強構造物２を構成する補強柱部９、補強梁部１０及び補強交差部１１内には、鉄筋１２と、網状部材１３とが設けられている。鉄筋１２は、鉛直鉄筋１４と、水平鉄筋１５とを有する。

鉛直鉄筋１４は、柱部４に対応する位置に配置されると共に、柱部４の延在方向と同一方向に沿って延びる。鉛直鉄筋１４は、鉛直方向に沿うように補強柱部９及び補強交差部１１内を縦断している。鉛直鉄筋１４は、主筋１６と、剪断補強筋１７とを含む。

主筋１６は、鉛直鉄筋１４の延在方向に延びる。複数の主筋１６は、鉛直方向から見て矩形状を呈するように並んでいる。主筋１６の外周面には、雄ねじが形成されている。図４に示されるように、主筋１６のうち補強柱部９の下端部近傍には、ナット１８が螺合されている。ナット１８のうち既存建物１（外壁面Ｆ）から離れる側の主筋１６と螺合しているナット１８Ａの高さ位置は、ナット１８のうち既存建物１（外壁面Ｆ）に近い側の主筋１６と螺合しているナット１８Ｂの高さ位置よりも高い。

剪断補強筋１７は、複数の主筋１６を取り囲むように主筋１６と接続されている。剪断補強筋１７と主筋１６との接続は、例えば、溶接や、フック等の係合部材を用いた係合により行われてもよい。以下では、補強柱部９の下端部近傍に位置する剪断補強筋１７を「剪断補強筋１７Ａ」と称することがある（図２、図４及び図５参照）。

水平鉄筋１５は、梁部５に対応する位置に配置されると共に、梁部５の延在方向と同一方向に沿って延びる。水平鉄筋１５は、水平方向に沿うように補強梁部１０及び補強交差部１１内を横断している。水平鉄筋１５は、主筋１９と、剪断補強筋２０とを含む。

主筋１９は、水平鉄筋１５の延在方向に延びる。複数の主筋１９は、水平方向から見て矩形状を呈するように並んでいる。

剪断補強筋２０は、複数の主筋１９を取り囲むように主筋１９と接続されている。剪断補強筋２０と主筋１９との接続は、例えば、溶接や、フック等の係合部材を用いた係合により行われてもよい。以下では、補強梁部１０の両端部近傍にそれぞれ配置される剪断補強筋２０を「剪断補強筋２０Ａ」と称することがある（図２、図４及び図５参照）。

鉄筋１２に使用する鋼材の降伏点は、３９０Ｎ／ｍｍ^２以上でもよく、４９０Ｎ／ｍｍ^２〜１２７５Ｎ／ｍｍ^２でもよく、６８５Ｎ／ｍｍ^２〜１２７５Ｎ／ｍｍ^２でもよい。当該鋼材の引張り強さは、５６０Ｎ／ｍｍ^２以上でもよく、６２０Ｎ／ｍｍ^２〜１５００Ｎ／ｍｍ^２でもよく、８００Ｎ／ｍｍ^２〜１５００Ｎ／ｍｍ^２でもよい。本明細書でいう「降伏点」及び「引張り強さ」は、ＪＩＳ Ｚ２２４１−２０１１に記載の方法に準拠して測定された値を意味する。

網状部材１３は、例えばメタルラス（ＪＩＳ Ａ ５５０５参照）である。網状部材１３としては、例えば、平ラス、こぶラス、波形ラス、リブラスを用いてもよい。網状部材１３の網目の大きさは、例えば、５ｍｍ〜２０ｍｍであってもよい。網状部材１３は、補強柱部９の下端部近傍と、補強梁部１０の両端部近傍とにそれぞれ配置されている。以下では、補強柱部９の下端部近傍に位置する網状部材１３を「網状部材１３Ａ」と称し、補強梁部１０の両端部近傍にそれぞれ配置される網状部材１３を「網状部材１３Ｂ」と称することがある（図４及び図５参照）。

図４に示されるように、網状部材１３Ａと、剪断補強筋１７のうち補強柱部９の下端部近傍に位置する剪断補強筋１７Ａとは、鉛直方向に対して斜めの姿勢となっている。具体的には、網状部材１３Ａ及び剪断補強筋１７Ａは、既存建物１（外壁面Ｆ）から離れるにつれて上に向かうように傾いている。水平面に対する網状部材１３Ａ及び剪断補強筋１７Ａの傾斜角は、例えば１．５°〜３．５°程度であってもよい。

補強構造物２と既存建物１とは、アンカー２１によって接続されている。アンカー２１の一端側は、補強構造物２（補強柱部９、補強梁部１０及び補強交差部１１）に埋設されている。アンカー２１の他端側は、既存建物１（柱部４、梁部５及び基礎部８）に埋設されている。アンカー２１は、既存建物１に加わる振動エネルギー（例えば、地震エネルギー）を補強構造物２に伝える役割を果たす。アンカー２１としては、例えば種々の公知のアンカーボルトを使用してもよい。

続いて、既存建物１に補強構造物２を施工する方法（補強構造物２の製造方法）について説明する。まず、柱部４、梁部５及び基礎部８の所定箇所をドリル等により穿孔し、複数の孔を形成する。次に、これらの孔内にアンカー２１を挿入し柱部４、梁部５及び基礎部８とアンカー２１とを接合する。柱部４、梁部５及び基礎部８とアンカー２１との接合には、例えばエポキシ系の接着剤を用いてもよい。

次に、既存建物１の外壁面Ｆ上で且つ柱部４、梁部５及び交差部６に対応する位置に、鉄筋１２を配置する。このとき、補強交差部１１の直上（補強柱部９の下端部近傍）においてナット１８Ａの高さ位置がナット１８Ｂの高さ位置よりも高くなるように、主筋１６にナット１８を螺合する（図４及び図５参照）。その後、これらのナット１８上に剪断補強筋１７Ａを載置し、ナット１８と剪断補強筋１７Ａとを接合する。ナット１８と剪断補強筋１７Ａとの接合は、例えば溶接によって行われてもよい。

その後、主筋１６に対応する位置に貫通孔が設けられた板状部材２２を用意する。そして、主筋１６の上端側から当該貫通孔に主筋１６を挿通して、図５に示されるように、板状部材２２を剪断補強筋１７Ａ上に載置する。板状部材２２としては、例えば、石膏板材（石膏ボードなど）や、スチレン板材（スチレンボード、スチレンペーパーなど）を用いてもよい。

その後、板状部材２２上に網状部材１３Ａを載置する。すなわち、補強柱部９の下端部となる箇所の近傍に網状部材１３Ａを配置する。補強交差部１１となる箇所の側方（補強梁部１０の端部となる箇所の近傍）に網状部材１３Ｂを配置する。網状部材１３Ｂは、剪断補強筋２０Ａよりも補強梁部１０の中央部寄りに位置していてもよい。網状部材１３Ｂは、例えば取り付け金具により剪断補強筋２０Ａに固定されていてもよい。

上記のようにナット１８Ａ，１８Ｂの高さ位置が異なっているので、ナット１８Ａ，１８Ｂ上に配置される剪断補強筋１７Ａ、板状部材２２及び網状部材１３Ａは、鉛直方向に対して斜めの姿勢となる。具体的には、剪断補強筋１７Ａ、板状部材２２及び網状部材１３Ａは、既存建物１（外壁面Ｆ）から離れるにつれて上に向かうように傾く。

次に、図６に示されるように、鉄筋１２のうち柱部４に対応する部分に、型枠（第１の型枠）２３を構成する。これにより、鉄筋１２のうち柱部４に対応する部分は、型枠２３と外壁面Ｆとで囲まれる。型枠２３と外壁面Ｆとで囲まれる空間の下端部には、網状部材１３Ａ及び板状部材２２が位置する。当該空間の下端部は、板状部材２２によって閉塞される。

図６に示されるように、鉄筋１２のうち梁部５に対応する部分に、型枠（第２の型枠）２４を構成する。これにより、鉄筋１２のうち梁部５に対応する部分は、型枠２４と外壁面Ｆとで囲まれる。型枠２４と外壁面Ｆとで囲まれる空間の両端部にはそれぞれ、網状部材１３Ｂが位置する。

次に、型枠２３，２４の上方からそれぞれ型枠２３，２４内にコンクリートを打設する。コンクリートが硬化してコンクリート硬化体となった後に型枠２３，２４を取り外すことで、補強柱部９及び補強梁部１０が得られる。このとき、補強柱部９の下端には板状部材２２が付着している。そのため、板状部材２２を破壊して取り除く。

次に、図７に示されるように、鉄筋１２のうち交差部６に対応する部分に、型枠（第３の型枠）２５を構成する。これにより、鉄筋１２のうち交差部６に対応する部分は、型枠２５と、外壁面Ｆと、補強柱部９の端面と、補強梁部１０の端面とで囲まれる。

次に、型枠２５の下方に取り付けられた供給管２６を介して、型枠２５と、外壁面Ｆと、補強柱部９の端面と、補強梁部１０の端面とで囲まれる空間内にポリマーセメントモルタルを圧入し、当該空間内をポリマーセメントモルタルで充填する。このとき、型枠２５の上方に取り付けられた空気抜き管２７から、空気が混入していないポリマーセメントモルタルが排出されるまで、当該空間内へのポリマーセメントモルタルの供給を続ける。これにより、当該空間内における空気が、ポリマーセメントモルタルによって置換される。ポリマーセメントモルタルが硬化してモルタル硬化体となった後に型枠２５を取り外すことで、補強交差部１１が得られる。

以上により、既存建物１に補強構造物２が設けられ、補強済建物３が完成する。

以上のような本実施形態では、型枠２３，２４内にコンクリートを打設して、既存建物１の外壁面Ｆ側で且つ既存建物１の柱部４及び梁部５に対応する箇所にコンクリート硬化体を設けている。その後、型枠２５内にポリマーセメントモルタルを充填して、既存建物１の外壁面Ｆ側で且つ既存建物１の交差部６に対応する箇所にモルタル硬化体を設けている。そのため、型枠２３を取り除くことで、補強柱部９がコンクリート硬化体によって構成される。型枠２４を取り除くことで、補強梁部１０がコンクリート硬化体によって構成される。型枠２５を取り除くことで、補強交差部１１がモルタル硬化体によって構成される。

ところで、補強柱部９、補強梁部１０及び補強交差部１１の全てをモルタル硬化体によって構成する場合、極めて強度の大きな補強構造物２を得ることができる一方で、コストが大幅に嵩んでしまう。しかしながら、本実施形態に係る補強構造物２の製造方法では、より大きな強度が求められる補強交差部１１を、コンクリート硬化体よりも圧縮強度が大きいモルタル硬化体によって構成し、補強交差部１１ほどの強度を要しない補強柱部９及び補強梁部１０をコンクリート硬化体によって構成している。そのため、補強構造物２によって既存建物１を十分に補強しつつ、補強構造物２を低コストで製造することが可能となる。

本実施形態では、より大きな強度が求められる補強交差部１１を、コンクリート硬化体よりも圧縮強度が大きいモルタル硬化体によって構成している。そのため、補強構造物２の全体をコンクリート硬化体によって構成した場合と比較して、補強柱部９の幅及び補強梁部１０の梁成を小さくしても補強構造物２としての強度が確保される。従って、補強構造物２が設けられた既存建物１の外観が補強柱部９及び補強梁部１０によって損なわれ難くなるのみならず、設計の自由度が高まり意匠性に富んだ補強構造物２を提供することが可能となる。

本実施形態では、補強柱部９及び補強梁部１０を構成した後に補強交差部１１を構成することで、補強構造物２が得られる。そのため、補強構造物２の工期が極めて短くなる。具体的には、最短で２日で補強構造物２が構成され、その後、３日程度の養生期間により補強構造物２を完成させることができる。従って、既存建物１の補強を極めて簡易に行うことが可能となる。特に、既存建物１が高層建築物の場合には、地面に近い側から高層側へと順次補強構造物２を施工すると工期が長期にわたってしまうが、本実施形態によれば、既存建物１の高さによる影響をほとんど受けずに、極めて短い工期で補強構造物２を得ることができる。

本実施形態では、型枠２３と外壁面Ｆとで囲まれる空間の下端部を、板状部材２２によって閉塞している。そのため、型枠２３内にコンクリートを打設する際、コンクリートに含まれる水分やセメント粒子等（いわゆる「ノロ」）が型枠２３の下端部を閉塞する板状部材によって留められ、型枠２３の下方に流出し難い。そのため、下方に流出した当該水分等が他の型枠２３内に浸入して、他の型枠２３内のコンクリートの性質に影響を及ぼすといった事態を抑制することが可能となる。

本実施形態では、コンクリート硬化体を得た後、型枠２５を構成する前に、板状部材２２を取り除いている。そのため、その後に補強交差部１１が形成された場合に、補強柱部９の下端と補強交差部１１とが直接接合される。従って、補強構造物２の強度をより向上させることが可能となる。

本実施形態では、型枠２３と外壁面Ｆとで囲まれる空間の下端部に配置される板状部材２２が、鉛直方向に対して斜めの姿勢とされている。そのため、型枠２５内にポリマーセメントモルタルを充填する際、空気が型枠２５外に排出されやすくなる。

本実施形態では、型枠２３と外壁面Ｆとで囲まれる空間の下端部に、網状部材１３Ａを配置している。そのため、型枠２３の下端部からの未固化コンクリートの流出を、網状部材１３Ａによって抑制することが可能となる。

本実施形態では、型枠２４と外壁面Ｆとで囲まれる空間の両端部にそれぞれ、網状部材１３Ｂを配置している。そのため、型枠２４の各端部からの未固化コンクリートの流出を、網状部材１３Ｂによって抑制することが可能となる。

これらの網状部材１３（１３Ａ，１３Ｂ）として、網部分が非平面状に形成された部材（例えば、こぶラス、波形ラス、リブラスなど）を採用すると、補強柱部９及び補強梁部１０の端面が網状部材１３の形状に応じて非平面状となる。この場合、補強交差部１１との接触面積が増加する。従って、補強柱部９及び補強梁部１０と補強交差部１１とをより強固に接続することが可能となる。

以上、本発明の実施形態について詳細に説明したが、本発明の要旨の範囲内で種々の変形を上記の実施形態に加えてもよい。例えば、上記の実施形態のように補強構造物２が既存建物１の外壁面Ｆに接していなくてもよい。具体的には、図８に示されるように、補強構造物２が外壁面Ｆと離間しており、補強構造物２と外壁面Ｆとの間を補強梁部２８及び補強スラブ２９で接続していてもよい。補強梁部２８は、既存建物１の交差部６と補強構造物２の補強交差部１１との間で延びている。補強スラブ２９は、既存建物１の梁部５と、補強構造物２の補強梁部１０と、補強構造物２とで囲まれる領域において、水平方向に拡がるように配置されている。補強梁部２８及び補強スラブ２９は、鉄筋コンクリートで構成されていてもよいし、プレキャストコンクリートで構成されていてもよい。

未硬化コンクリートの型枠２３，２４からの流出を抑制できる機能を有していれば、網状部材１３に代えて、網状以外の形状を呈する他の部材を採用してもよい。

コンクリートに含まれる水分等の下方への流出を抑制でき、且つ、コンクリートが硬化した後に除去可能な機能を有していれば、板状部材２２として種々の部材又は材料を採用してもよい。板状部材２２の表面形状は、平面状のみならず、非平面状（例えば、凹凸形状、波形状、鋸刃状など）であってもよい。この場合、補強柱部９の下端面が非平面状になりやすい。そのため、補強柱部９と補強交差部１１との接触面積が増加する。従って、補強柱部９と補強交差部１１とをさらに強固に接続することが可能となる。

型枠２３〜２５を取り外す順番は、上記の実施形態に限定されない。例えば、型枠２５に充填されたポリマーセメントモルタルがモルタル硬化体となった後に、型枠２３〜２５を取り外すようにしてもよい。

水平鉄筋１５のうち梁部５に対応する部分に構成される型枠２４は、底板と、外壁面Ｆと対向する側板とからなり、天板を有していなくてもよい。この場合、上方から容易に型枠内にコンクリートを打設することができる。一方、水平鉄筋１５のうち梁部５に対応する部分に構成される型枠２４は、底板と、外壁面Ｆと対向する側板と、天板とからなっていてもよい。この場合、例えば天板に形成された開口部からコンクリートを型枠内に打設することができる。

１…既存建物、２…補強構造物、３…補強済建物、４…柱部、５…梁部、６…交差部、９…補強柱部、１０…補強梁部、１１…補強交差部、１２…鉄筋、１３，１３Ａ，１３Ｂ…網状部材、１７，１７Ａ…剪断補強筋、２０，２０Ａ…剪断補強筋、２３…型枠（第１の型枠）、２４…型枠（第２の型枠）、２５…型枠（第３の型枠）、Ｆ…外壁面。

Claims (9)

1. 柱部と、梁部と、前記柱部及び前記梁部が交差する箇所に位置する交差部とを備える既存建物を補強するための補強構造物の製造方法であって、
   前記既存建物の外壁面側で且つ前記柱部、前記梁部及び前記交差部に対応する位置に鉄筋を配置する工程と、
   前記鉄筋を配置する前記工程の後で、前記鉄筋のうち前記柱部に対応する部分に第１の型枠を構成する前に、前記第１の型枠の下端部の内側に位置するように、当該下端部を閉塞するための板状部材を配置する工程と、
   前記板状部材を配置する前記工程の後に、前記第１の型枠の下端部の内側で且つ前記板状部材の上方に近接して第１の網状部材を配置するか、又は、前記第１の型枠の下端部の内側で且つ前記板状部材の上に第１の網状部材を載置する工程と、
   前記板状部材を配置する前記工程の後で且つ前記第１の網状部材を配置又は載置する前記工程の後に、前記第１の型枠内にコンクリートを打設する工程と、
   前記鉄筋を配置する前記工程の後に、前記鉄筋のうち前記梁部に対応する部分に構成された第２の型枠内にコンクリートを打設する工程と、
   前記第１の型枠内にコンクリートを打設する前記工程の後に、前記板状部材を取り除く工程と、
   前記板状部材を取り除く前記工程及び前記第２の型枠内にコンクリートを打設する前記工程の後に、前記鉄筋のうち前記交差部に対応する部分に構成された第３の型枠内にポリマーセメントモルタルを充填する工程とを含み、
   前記ポリマーセメントモルタルが硬化したモルタル硬化体の圧縮強度は前記コンクリートが硬化したコンクリート硬化体の圧縮強度よりも大きい、製造方法。
2. 前記板状部材を配置する前記工程では、前記板状部材が鉛直方向に対して斜めの姿勢とされる、請求項１に記載の製造方法。
3. 前記板状部材は、前記鉄筋のうち前記第１の型枠の下端部に位置する剪断補強筋によって支持されている、請求項１又は２に記載の製造方法。
4. 前記板状部材は石膏板材又はスチレン板材である、請求項１〜３のいずれか一項に記載の製造方法。
5. 前記鉄筋を配置する前記工程の後で、前記第２の型枠内にコンクリートを打設する前記工程の前に、前記第２の型枠の各端部の内側に位置するように第２の網状部材を配置する工程をさらに含む、請求項１〜４のいずれか一項に記載の製造方法。
6. 柱部と、梁部と、前記柱部及び前記梁部が交差する箇所に位置する交差部とを備える既存建物を補強するための耐震構造物であって、
   前記既存建物の外表面側で且つ前記柱部に対応する位置に配置され、内部に鉄筋が配置されたコンクリート硬化体を含む補強柱部と、
   前記既存建物の外表面側で且つ前記梁部に対応する位置に配置され、内部に鉄筋が配置されたコンクリート硬化体を含む補強梁部と、
   前記既存建物の外表面側で且つ前記交差部に対応する位置に配置され、前記補強柱部の端部及び前記補強梁部の端部にそれぞれ接続された補強交差部とを備え、
   前記補強交差部は、
   前記コンクリート硬化体よりも圧縮強度が大きいポリマーセメントモルタル硬化体であって、内部に鉄筋が配置されたポリマーセメントモルタル硬化体を含み、
   前記補強梁部の延在方向において前記補強柱部の側面よりも前記補強梁部側に向けて突出しているか、又は、前記補強柱部の延在方向において前記補強梁部の側面よりも前記補強柱部側に向けて突出している、耐震構造物。
7. 前記補強交差部の上端において、前記補強交差部と前記補強柱部との境界部には第１の網状部材が位置している、請求項６に記載の耐震構造物。
8. 前記第１の網状部材は、鉛直方向に対して斜めの姿勢とされている、請求項７に記載の耐震構造物。
9. 水平方向における前記補強交差部の両側端において、前記補強交差部と前記補強梁部との境界部には第２の網状部材がそれぞれ位置している、請求項６〜８のいずれか一項に記載の耐震構造物。

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