JP6567368B2 - 既存柱の補強構造および補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存の柱を耐震補強するための補強構造等に関するものである。

地震による構造体の倒壊等を防ぐため、柱等の構造体に対しては、所定以上の耐震強度が要求されている。しかし、現在の耐震基準となる前に建設された構造体には、現在のような厳しい耐震強度が要求されていなかったため、古い構造体は、現在の耐震基準を満たしていない場合がある。

しかし、柱等の構造体のすべてを新たに再構築するのは時間もコストもかかる。このため、既存の柱を補強する方法がとられる。

このような既存の柱を補強する方法としては、既存柱の柱脚部の周囲にコンクリートを打設して、鉄筋コンクリート根巻き部を構築する方法がある（例えば特許文献１）。

特開平１０−０１８４２４号公報

図１１は、柱の補強構造１００を示す側面図である。既存柱１０１は、例えば組立柱（トラス柱）であり、ベースプレート１０３上に配置される。ベースプレート１０３は、アンカーボルト１０５によって基礎１０７に固定される。また、ベースプレート１０３には補強リブ１０９が設けられる。ベースプレート１０３および既存柱１０１の柱脚部の下端は、覆工コンクリート１１５で覆われる。覆工コンクリート１１５の上面が工場などの床面となる。柱の補強構造１００は、覆工コンクリート１１５の上に、既存柱１０１の柱脚部の所定の高さに対して、基礎１０７まで達する鉄筋１１１を埋設したコンクリート１１３で覆うものである。

しかし、このような根巻柱脚工法では、コンクリート１１３の断面積を既存柱部分の断面の２倍以上とし、コンクリート１１３の高さも２ｍ程度とすることが一般的である。このため、工場などにおいて、既存柱１０１の周囲の使用可能な範囲が制限され、通路が狭くなるなどの問題がある。

また、コンクリート１１３によって完全に埋設されるため、例えば既存柱１０１が図示したような組立柱の場合であっても、視界が遮られ、既存柱の向こう側を視認することができなくなる。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、既存柱の面積の増加を最低限とする既存柱の補強構造等を提供することを目的とする。

前述した目的を達成するため、第１の発明は、既存柱のベースプレートが固定された基礎に固定される補強板と、前記補強板に接合され、前記既存柱の外側に配置される少なくとも一対の補強柱と、前記補強柱同士を連結し、かつ、前記既存柱の外面の少なくとも一部に接合される接合板と、を具備し、前記ベースプレートは、覆工コンクリートで覆われており、前記補強板は、前記覆工コンクリート上に配置されることを特徴とする既存柱の補強構造である。

前記補強板および前記補強柱の下部を覆うようにさらにコンクリートが打設されてもよい。

この場合、前記補強板は、複数のアンカーボルトで前記基礎に固定され、前記アンカーボルトに対して略垂直な方向に鉄筋が設置され、前記鉄筋が、前記コンクリートに埋設されてもよい。

前記既存柱は、組立柱であってもよい。

第１の発明によれば、既存柱の外側に新たな補強柱を設け、補強柱と既存柱との一部を接合することで、既存柱が受ける応力の一部を補強柱に伝達することができるため、既存柱を補強することができる。この際、コンクリートで補強を行う根巻柱脚工法と異なり、補強柱で補強するため、既存柱のすぐ外周部に構築することができる。このため、柱の断面積の増加を最低限に抑えることができる。

また、補強板を覆うようにコンクリートを打設することで、補強板と補強柱との接合部の補強を行うことができる。なお、この場合、補強板等を覆うことができれば良いので、根巻柱脚工法のように数ｍもの高さでコンクリートを打設する必要がない。

また、コンクリートに鉄筋を埋設することで、補強柱下部の補強を、より確実に行うことができる。

また、既存柱が組立柱の場合、補強柱によって視界が遮られることがない。

第２の発明は、既存柱のベースプレートが固定された基礎に、少なくとも一対の補強柱が固定された補強板を固定し、前記既存柱の外側に配置する工程ａと、前記補強柱同士を接合板で連結し、前記接合板を前記既存柱の外面の少なくとも一部に接合する工程ｂと、を具備し、前記ベースプレートが、覆工コンクリートで覆われており、前記工程ａでは、前記補強板を、前記覆工コンクリート上に配置して前記基礎に固定し、前記工程ａの後、前記補強板および前記補強柱の下部を覆うように、さらにコンクリートを打設する工程ｃを具備することを特徴とする既存柱の補強方法である。

前記工程ｃの前に、前記補強板を前記基礎に固定するアンカーボルト同士を、鉄筋で連結する工程ｄを具備し、前記工程ｃでは、前記鉄筋を、前記コンクリートに埋設してもよい。

第２の発明によれば、容易に既存柱を補強することができる。この際、柱の断面積の増加を最低限に抑えることができる。

また、覆工コンクリート上に、補強板を覆うようにコンクリートを打設することで、補強板と補強柱との接合部の補強を行うことができる。

また、コンクリートに鉄筋を埋設することで、補強柱下部の補強を、より確実に行うことができる。

本発明によれば、既存柱の面積の増加を最低限とする既存柱の補強構造等を提供することができる。

柱の補強構造１を示す側面図。 図１のＡ−Ａ線断面図であって、柱の補強構造１を示す断面図。 柱の補強構造１ａを示す側面図。 図３のＢ−Ｂ線断面図であって、柱の補強構造１ａを示す断面図。 柱の補強構造１ｂを示す断面図。 柱の補強構造１ｃを示す側面図。 図６のＥ−Ｅ線断面図であって、柱の補強構造１ｃを示す断面図。 柱の補強構造１ｄを示す側面図。 図８のＦ−Ｆ線断面図であって、柱の補強構造１ｄを示す断面図。 柱の補強構造１ｅを示す断面図。 従来の柱の補強構造１００を示す図。

以下、本発明の実施の形態にかかる柱の補強構造１について説明する。図１は、柱の補強構造１を示す側面図であり、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図である。柱の補強構造１は、既存柱３の外周に形成された補強柱５等から構成される。

既存柱３は、例えば複数のトラスによって構成される組立柱であるが、角柱やＨ鋼柱であってもよい。既存柱３が組立柱である場合には、柱の背面側を視認することができる。

既存柱３は、基礎２３上に構築されている。基礎２３上には、ベースプレート１１がアンカーボルト１３で固定される。ベースプレート１１上には、補強リブ２１が縦横に接合されるとともに、補強リブ２１の内側に、略Ｌ字状の断面形状の既存柱３が接合される。なお、既存柱３が組立柱の場合には、既存柱３同士がさらに複数のトラスで接合される。

既存柱３の柱脚下端とベースプレート１１は、覆工コンクリート２５によって埋設される。覆工コンクリート２５の上面が工場等の床面となる。なお、ベースプレート１１と基礎２３との隙間には、モルタルが充填される。

このようにして構成される既存柱３の外側であって、覆工コンクリート２５上に補強板９が配置される。例えば、図２に示すように、補強板９は略矩形の部材であり、既存柱３の短辺側の外側にそれぞれに配置される。補強板９と覆工コンクリート２５との間には、モルタル１８が充填される。モルタル１８によって、補強板９の水平および高さを正確に設定することができる。

補強板９には、孔が設けられ、補強用アンカーボルト１５によって基礎２３に固定される。なお、補強用アンカーボルト１５の位置および個数は、図示した例には限られず、覆工コンクリート２５に埋設されたベースプレート１１との干渉を避けられればいずれの位置でも良い。また、補強用アンカーボルト１５は、補強板９に孔を形成するのではなく、外周側に開口する切欠きによって固定してもよい。この場合には、座金を厚くすることが望ましい。

補強板９上には、補強柱５が接合される。なお、補強柱５は、予め補強板９に接合しておいてもよく、現場で補強板９上に補強柱５を接合してもよい。補強柱５を予め補強板９に接合しておくことで、現場での溶接作業が削減され、より精度よく接合を行うことが可能である。

補強柱５は、少なくとも一対配置される。図２に示す例では、補強柱５は、既存柱３の短辺側の両外側にそれぞれ２か所ずつ、計４か所に配置される。また、図示した例では補強柱５は、例えば略コの字状の部材であり、内側に開口側が向くように配置される。

補強柱５が設置された後、隣り合う補強柱５同士が、所定の高さにおいて、接合板７によって連結される。接合板７は、補強柱５の座屈防止の機能を発揮する。なお、接合板７は、１カ所であってもよく、複数個所に配置してもよい。

なお、補強柱５の形状及び配置は図示した例には限られないが、互いに対向する補強柱５同士の対応する側面が、略一直線上に配置されることが望ましい。具体的には、図示した例では、同一辺上に併設された一対の補強柱５の、併設方向に平行なそれぞれの面Ｃ、Ｃが略一直線上に配置され、対向する辺上に配置された一対の補強柱５の互いに対向方向に平行なそれぞれの面Ｄ、Ｄが略一直線上に配置されることが望ましい。これらの面を用いることで、接合板７による補強柱５同士の連結が容易となる。

全ての既存柱３の外面の少なくとも一部が接合板７と接合される。例えば、図１において、既存柱３と接合板７との交差部が互いに溶接される。このようにすることで、既存柱３の応力を補強柱５に伝達することができる。なお、接合板７と既存柱３との接合は、少なくとも１カ所接合されていれば、応力が伝達されるため、全ての交差部を溶接する必要はない。

また、接合板７と既存柱３とを容易に接合するためには、例えば、前述した面Ｄ、Ｄをつなぐ直線上に、既存柱３の面の一部が一致するように、補強柱５を配置することが望ましい。この場合には、接合板７によって、補強柱５同士の接合と既存柱３との接合が容易となる。

なお、補強柱５は、例えば１〜２ｍ程度の高さでよい。補強柱５は、既存柱３が受けるモーメントの大きな部位にのみを補強すればよいためである。

以上、本実施の形態によれば、従来の根巻柱脚工法と比較して、構造が簡易であり、工期を短縮することができる。また、鉄筋コンクリートによって、既存柱の全体を覆うものと比較して、柱の断面積増加を最小限に抑えることができる。

また、既存柱３が組立柱である場合には、補強柱５を設置しても、柱の向こう側を視認することができる。

次に、第２の実施形態について説明する。図３は、第２の実施形態にかかる柱の補強構造１ａを示す側面図（コンクリート１９の一部透視図）であり、図４は、図３のＢ−Ｂ線断面図（コンクリート１９の透視図）である。なお、以下の説明において、柱の補強構造１と同様の機能を奏する構成については、図１〜図２と同一の符号を付し、重複する説明を省略する。柱の補強構造１ａは、柱の補強構造１と略同様であるが、補強板９等がコンクリート１９によって埋設される点で異なる。

コンクリート１９は、補強柱５の設置後に打設される。コンクリート１９によって、補強板９と補強用アンカーボルト１５の固定部および補強板９と補強柱５との接合部が埋設される。このため、補強柱５の下端部近傍を補強することができる。

コンクリート１９を打設する場合には、内部に鉄筋１７を埋設することが望ましい。この場合には、補強用アンカーボルト１５の上端を、補強板９上に５０〜２００ｍｍ程度（コンクリート１９に埋設される程度）突出させる。突出した補強用アンカーボルト１５の上端部近傍には、定着部としてナットが取り付けられる。さらに、定着部には、ほぼ水平に（補強用アンカーボルト１５と略垂直な方向に）環状の鉄筋１７が設置される。すなわち、コンクリート１９を打設する前に、補強板９を基礎２３に固定する補強用アンカーボルト１５同士が、鉄筋１７で連結される。

なお、コンクリート１９は、補強柱５と補強板９との接合部近傍の補強を行うものである。このため、１００〜２００ｍｍ程度の高さまで形成すれば十分である。このため、柱の断面積が増加する部位が補強柱５の下端に限られ、通行や見通しの妨げとなることがない。

第２の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、補強柱５の下端部の最も応力のかかる部位をコンクリート１９によって補強するため、より確実に既存柱３を補強することができる。また、コンクリート１９は、補強柱５の下端部のみを補強するため、視認性等の妨げとなることがない。

次に、第３の実施形態について説明する。図５は、柱の補強構造１ｂを示す断面図である。柱の補強構造１ｂは、柱の補強構造１と略同様の構造であるが、補強板９ａの形態が異なる。補強板９ａは、ベースプレート１１の周囲を囲むように配置される。

補強板９ａは、一対の略コの字状部材からなる。なお、それぞれの補強板９ａ同士は、互いの突き合わせ部を接合してもよく、接合しなくてもよい。

第３の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、このようにすることで、補強柱５の配置や、補強用アンカーボルト１５の配置の自由度を高めることができる。このように、本発明では、補強板の配置や形状は、補強柱５の配置や補強用アンカーボルト１５の配置に応じて、適宜設計することができる。

次に、第４の実施形態について説明する。図６は、柱の補強構造１ｃを示す側面図であり、図７は、図６のＥ−Ｅ線断面図である。前述した実施形態では、既存柱３のベースプレート１１は、覆工コンクリート２５に埋設される例を示したが、本実施形態では、覆工コンクリート２５が設けられない。すなわち、基礎２３上に、ベースプレート等１１が露出する。

本実施形態では、補強リブ２１およびアンカーボルト１３等と干渉しないように、ベースプレート１１上またはベースプレート１１の周囲に補強板９が設置される。図示した例では、既存柱３のベースプレート１１上に補強板９が配置される。例えば、図７に示すように、補強板９は略矩形の部材であり、ベースプレート１１の短辺側の補強リブ２１の外側にそれぞれに配置される。すなわち、補強板９は、ベースプレート１１上の補強リブ２１やアンカーボルト１３との干渉を避けて配置される。

第４の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、このように、本発明は、覆工コンクリート２５が設けられない場合や、覆工コンクリート２５が除去されている場合にも適用が可能である。

次に、第５の実施形態について説明する。図８は、柱の補強構造１ｄを示す側面図であり、図９は、図８のＦ−Ｆ線断面図である。柱の補強構造１ｄは、柱の補強構造１ｃとほぼ同様であるが、ベースプレート１１および補強板９が一括してコンクリート１９で埋設される点で異なる。

この場合には、柱の補強構造１ｂと同様に、コンクリート１９は、補強柱５の設置後に打設される。コンクリート１９によって、補強板９と補強用アンカーボルト１５の固定部よび補強板９と補強柱５との接合部が埋設される。このため、補強柱５の下端部近傍を補強することができる。なお、この場合でも、柱の補強構造１ｂと同様に、コンクリート１９を打設する場合には、内部に鉄筋１７を埋設することが望ましい。

第５の実施形態によれば、第２の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、補強柱５の下端部の最も応力のかかる部位をコンクリート１９によって補強するため、より確実に既存柱３を補強することができる。また、コンクリート１９は、補強柱５の下端部のみを補強するため、視認性等の妨げとなることがない。

次に、第６の実施形態について説明する。図１０は、柱の補強構造１ｅを示す断面図である。柱の補強構造１ｅは、柱の補強構造１と略同様の構造であるが、補強板９ａの形態が異なる。補強板９ａは、ベースプレート１１の周囲を囲むように配置される。なお、この場合には、補強リブ２１と干渉しないように補強板９ａが加工される。

補強板９ａは、一対の略コの字状部材からなる。なお、柱の補強構造１ｃと同様に、それぞれの補強板９ａ同士は、互いの突き合わせ部を接合してもよく、接合しなくてもよい。

第６の実施形態によれば、第１の実施形態と同様の効果を得ることができる。また、このようにすることで、補強柱５の配置や、補強用アンカーボルト１５の配置の自由度を高めることができる。このように、本発明では、補強板の配置や形状は、補強柱５の配置や補強用アンカーボルト１５の配置に応じて、適宜設計することができる。

以上、添付図を参照しながら、本発明の実施の形態を説明したが、本発明の技術的範囲は、前述した実施の形態に左右されない。当業者であれば、特許請求の範囲に記載された技術的思想の範疇内において各種の変更例または修正例に想到し得ることは明らかであり、それらについても当然に本発明の技術的範囲に属するものと了解される。

１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ………柱の補強構造
３………既存柱
５………補強柱
７………接合板
９、９ａ………補強板
１１………ベースプレート
１３………アンカーボルト
１５………補強用アンカーボルト
１７………鉄筋
１８………モルタル
１９………コンクリート
２１………補強リブ
２３………基礎
２５………覆工コンクリート
１００………柱の補強構造
１０１………既存柱
１０３………ベースプレート
１０５………アンカーボルト
１０７………基礎
１０９………補強リブ
１１１………鉄筋
１１３………コンクリート
１１５………覆工コンクリート

Claims (6)

1. 既存柱のベースプレートが固定された基礎に固定される補強板と、
   前記補強板に接合され、前記既存柱の外側に配置される少なくとも一対の補強柱と、
   前記補強柱同士を連結し、かつ、前記既存柱の外面の少なくとも一部に接合される接合板と、
   を具備し、
   前記ベースプレートは、覆工コンクリートで覆われており、前記補強板は、前記覆工コンクリート上に配置されることを特徴とする既存柱の補強構造。
2. 前記補強板および前記補強柱の下部を覆うようにさらにコンクリートが打設されることを特徴とする請求項１記載の既存柱の補強構造。
3. 前記補強板は、複数のアンカーボルトで前記基礎に固定され、
   前記アンカーボルト同士が、鉄筋で連結され、
   前記鉄筋が、前記コンクリートに埋設されることを特徴とする請求項２記載の既存柱の補強構造。
4. 前記既存柱は、組立柱であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の既存柱の補強構造。
5. 既存柱のベースプレートが固定された基礎に、少なくとも一対の補強柱が固定された補強板を固定し、前記既存柱の外側に配置する工程ａと、
   前記補強柱同士を接合板で連結し、前記接合板を前記既存柱の外面の少なくとも一部に接合する工程ｂと、
   を具備し、
   前記ベースプレートが、覆工コンクリートで覆われており、前記工程ａでは、前記補強板を、前記覆工コンクリート上に配置して前記基礎に固定し、前記工程ａの後、前記補強板および前記補強柱の下部を覆うように、さらにコンクリートを打設する工程ｃを具備することを特徴とする既存柱の補強方法。
6. 前記工程ｃの前に、前記補強板を前記基礎に固定するアンカーボルト同士を、鉄筋で連結する工程ｄを具備し、
   前記工程ｃでは、前記鉄筋を、前記コンクリートに埋設することを特徴とする請求項５記載の既存柱の補強方法。

Images