JPH10220027A - 耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存の建物に耐震補強を施すに際して、架構
の耐力を確実に増加させることができて耐震性に優れる
とともに、ＰＣａ補強部材とフレームとの一体化に要す
るアンカー筋の本数を大幅に低減化させて施工の省力化
を図ることができる耐震補強構造を得る。 【解決手段】 柱１と梁２ａ、２ｂとによって構成され
る架構のフレーム内に、ＰＣａ補強部材３、４、５を組
込むとともに、フレームとＰＣａ補強部材との接合面
に、緊張材６にプレストレスを導入することによって圧
着力を付与した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、特に既存の鉄筋コ
ンクリート造の建物の耐震補強を行う際に用いて好適な
耐震補強構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、建物等の各種構造物に対する耐震
性向上の要請の高まりから、特に、現行基準に対して不
適格となる多くの既存の中・低層鉄筋コンクリート建物
に対して、新たに耐震補強を施工する必要性が高まって
いる。このような既存の建物の耐震補強の一種として、
壁量が充分な建物において地震時における被害が比較的
軽微であるとの知見に基づき、ＲＣ造の柱と梁によって
構成されるフレーム内に、プレキャスト（以下、ＰＣａ
と略称する。）耐震壁、ＰＣａ三角形部材あるいはＰＣ
ａ格子型ブロック等の補強部材を組込むことにより、耐
震壁と同等の耐力増加を図る耐震補強構造が知られてい
る。ちなみに、この耐震補強によれば、ＰＣａの補強部
材を用いているので、新たにフレーム内に耐震壁を構築
する場合と比較して施工が容易であり、かつ工期の短縮
化を図ることができるといった利点がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
耐震補強構造では、特に補強部材として別途製作された
ＰＣａ造のものを用いているので、架構の上下層間に作
用する剪断力を確実に当該補強部材に伝達させるため
に、上記補強部材とフレームとを確実に一体化させる必
要がある。そこで、上記従来の耐震補強構造において
は、フレームに補強部材を組込むに際して、剪断力を伝
達するために必要な本数のアンカーボルト等のアンカー
筋をこれらフレームと補強部材との間に後施工している
が、必要となる上記アンカー筋の本数が多いために、当
該施工に多大の手間と工期とを要すという問題点があっ
た。

【０００４】本発明は、上記従来の耐震補強構造が有す
る課題を有効に解決すべくなされたもので、既存の建物
に耐震補強を施すに際して、架構の耐力を確実に増加さ
せることができて耐震性に優れるとともに、ＰＣａ補強
部材とフレームとの一体化に要するアンカー筋の本数を
大幅に低減化させて施工の省力化を図ることができる耐
震補強構造を提供することを目的とするものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１に記載の本発明
に係る耐震補強構造は、柱と梁とによって構成される架
構のフレーム内に、ＰＣａ補強部材を組込むとともに、
上記フレームとＰＣａ補強部材との接合面に、プレスト
レスによる圧着力を付与してなることを特徴とするもの
である。ここで、請求項２に記載の発明は、上記プレキ
ャスト補強部材が、複数のＰＣａ三角形部材を有してお
り、かつ上下層の上記梁間に緊張材を挿通させてプレス
トレスを導入することにより、上記補強材と上記フレー
ムとの接合面に圧着力を付与したことを特徴とするもの
であり、さらに請求項３に記載の発明は、上記緊張材
が、ＰＣ鋼撚り線であることを特徴とするものである。

【０００６】耐震補強のためにＲＣ造の架構のフレーム
内に補強部材を組込んだ場合に、これら架構と補強部材
との間に剪断力を伝達させる機構としては、コッターの
噛み合い、だぼ作用あるいは両部材間の摩擦力によるも
のが考えられ、上述した従来の耐震補強構造におけるア
ンカー筋は、だぼ作用および両部材間の摩擦力の機構を
利用するものである。これに対して、請求項１〜３のい
ずれかに記載の本発明の耐震補強構造は、フレームとＰ
Ｃａ補強部材との接合面に、プレストレスによる圧着力
を付与することにより、もっぱら両部材の接合面に生じ
る高い摩擦力によって上記剪断力を伝達するようにした
ものである。したがって、本発明に係る耐震補強構造に
よれば、上記プレストレス力を適宜値に設定することに
より、両部材間に剪断力を伝達するためのアンカー筋が
不要となり、よって必要とされるアンカー筋は、補強部
材の組み立てに必要なもののみになる。この結果、ＰＣ
ａ補強部材とフレームとの一体化に要するアンカー筋の
本数を、従来よりも大幅に低減化させて施工の省力化を
図ることができるとともに、接合面に付与されたプレス
トレスによって、架構の耐力を確実に増加させることが
できて耐震性にも優れる。

【０００７】この際に、請求項２に記載の発明によれ
ば、上記ＰＣａ補強部材として、最もアンカー筋が少な
く、かつハンドリングが容易で施工性に優れるＰＣａ三
角形部材を組合わせたものを用いているので、これらＰ
Ｃａ三角形部材等の配置を工夫することにより、必要と
されるアンカー筋の本数をより一層低減させて施工の省
力化を図ることができる。しかも、上下層の上記梁間に
緊張材を挿通させてプレストレスを導入することによ
り、ＰＣａ三角形部材とフレームとの接合面のみならず
ＰＣａ三角形部材同士の接合面にも圧着力を付与するこ
とができる。そして、ＰＣａ三角形部材を用いた補強部
材においては、対向するＰＣａ三角形部材の接合部相互
を直接結ぶ圧縮力の伝達によって、上層から下層へ剪断
力を伝える機構であるために、上記圧着力によってＰＣ
ａ三角形部材間における摩擦力も増大させることがで
き、よって補強部材全体としての補強効果を有効に発揮
させることができる。

【０００８】さらに、請求項３に記載の発明のように、
上記緊張材として高強度のＰＣ鋼撚り線を用いれば、高
いプレストレスを導入することができ、よって上述した
ＰＣａ三角形部材を組合わせた場合の剪断力の伝達機構
とあいまって、補強部材全体の剛性を高めて、補強効果
をより一層高めることができるために好適である。

【０００９】

【発明の実施の形態】図１および図２は、本発明に係る
耐震補強構造を既設のＲＣ造の架構の耐震補強に適用し
た一実施形態を示すものである。図１および図２に示す
ように、この耐震補強構造においては、ＲＣ造の柱１お
よび上下層の梁２ａ、２ｂによって構成されるフレーム
内に、直角二等辺三角形状の複数のＰＣａ三角形部材
３、４およびＰＣａスペーサブロック５によって組み立
てられたＰＣａ補強部材が配設されている。このＰＣａ
補強部材は、フレームの両ＲＣ柱１側に、それぞれ長辺
を梁２ａ、２ｂに当接させたＰＣａ三角形部材３、３
と、これらＰＣａ三角形部材３、３の短辺とその短辺を
当接させた同形のＰＣａ三角形部材４とからなる３つの
ＰＣａ三角形部材３、４がアンカー筋によって一体に組
み立てられ、さらにこれらの隣接するＰＣａ三角形部材
４、４間にスペーサブロック５が介装されることによっ
て構成されたものである。

【００１０】上記ＰＣａ三角形部材４の長辺には、上下
方向に開口する鋼管４ａが埋設されており、この鋼管４
ａの延長線上の上下層の梁２ａ、２ｂには、それぞれ貫
通孔２ｃが穿設されている。そして、これら上下層の梁
２ａ、２ｂ間には、貫通孔２ｃおよび鋼管４ａに挿通さ
れたＰＣ鋼撚り線（緊張材）６が挿通され、所定荷重で
緊張されたうえで、両端部がアンカーヘッド７によって
梁２ａ、２ｂに固定されることにより、プレストレスが
導入されている。なお、図中符号８は、内部にグラウト
が充填されてアンカーヘッド７を保護するためのキャッ
プである。

【００１１】ここで、上記ＰＣ鋼撚り線６としては、伝
えるべき剪断力の程度に応じて、２本、３本、７本等の
複数のＰＣ鋼線を組合わせたものが適宜選択可能であ
り、例えば１２．７φのＰＣ鋼線を７本組合わせたもの
の場合には、１００ｔｆ程度のプレストレスの導入が可
能である。したがって、接合面における摩擦係数を１．
０とすると、上記ＰＣ鋼撚り線６を、図示のように２組
用いれば２００ｔｆの剪断力の伝達が可能になる。さら
に、３００ｔｆの剪断力を伝達するためには、４組の上
記ＰＣ鋼撚り線６を用いれば充分である。

【００１２】以上の構成からなる耐震補強構造にあって
は、上下層の梁２ａ、２ｂ間に、緊張されたＰＣ鋼撚り
線６によってプレストレスが導入されているので、図３
に示すように、梁２ａ、２ｂとＰＣａ三角形部材３およ
びスペーサブロック５との接合面に、上記プレストレス
Ｎによる高い摩擦力μＮが生じる。そして、この摩擦μ
Ｎによって、地震時に架構に生じる剪断力を上記ＰＣａ
補強部材を介して上下層に伝達することができる。した
がって、上記耐震補強構造によれば、上記プレストレス
Ｎを想定される伝達剪断力に対応させた適宜値に設定す
ることにより、梁２ａ、２ｂとＰＣａ三角形部材３およ
びスペーサブロック５との間に剪断力を伝達するための
アンカー筋が不要になるために、ＰＣａ補強部材とフレ
ームとの一体化に要するアンカー筋の本数を、従来より
も大幅に低減化させて施工の省力化を図ることができ
る。また、接合面に付与されたプレストレスＮによっ
て、当該接合面に高い摩擦力μＮが生じるために、架構
全体としての耐力を確実に増加させることができて耐震
性にも優れる。

【００１３】また、上記耐震補強構造においては、ＰＣ
ａ補強部材として、最もアンカー筋が少なく、ハンドリ
ングが容易で施工性に優れるＰＣａ三角形部材３、４お
よびスペーサブロック５を組合わせたものを用いている
ので、これらＰＣａ三角形部材３、４等の配置を工夫す
ることにより、より一層必要とされるアンカー筋の本数
を低減させて施工の省力化を図ることができる。しか
も、上下層の梁２ａ、２ｂ間にＰＣ鋼撚り線６を挿通さ
せてプレストレスを導入している結果、ＰＣａ三角形部
材３と梁２ａ、２ｂとの接合面のみならず、ＰＣａ三角
形部材３、４同士の接合面にも圧着力を付与することが
できる。そして、ＰＣａ三角形部材３、４を用いたＰＣ
ａ補強部材においては、図３中に点線で示すように、対
向するＰＣａ三角形部材３、４の接合部相互を直接結ぶ
圧縮力の伝達によって、上層から下層へ剪断力を伝える
機構であるために、上記圧着力によってＰＣａ三角形部
材３、４間における摩擦力も増大させることができ、よ
ってＰＣａ補強部材全体としての補強効果を有効に発揮
させることができる。

【００１４】加えて、緊張材として高強度のＰＣ鋼撚り
線６を用いているので、例えば各ＰＣ鋼撚り線６ごと
に、１００ｔｆ程度の高いプレストレスを導入すること
ができ、よって上述したＰＣａ三角形部材３、４を組合
わせた場合の剪断力の伝達機構とあいまって、ＰＣａ補
強部材全体の剛性を高めて、補強効果をより一層高める
ことができる。

【００１５】

【実施例】上記実施の形態に示した構成のＰＣａ補強部
材を用いて、本発明の効果の確認を行った。図４および
図５は、この具体的実施例に用いた実験装置を示すもの
であり、以下図１〜図３に示したものと同一構成部分に
ついては、同一符号を付してその説明を簡略化する。本
実験に用いたＲＣ柱１の断面寸法は７００×７００ｍ
ｍ、梁２ａ、２ｂの断面寸法は、幅×せい＝４５０×８
００ｍｍであり、柱１、１間のクリアスパンは６０５０
ｍｍ、梁２ａ、２ｂ間のクリアスパンは２８００ｍｍで
あった。また、各ＰＣａ三角形部材３、４として、長辺
寸法が２１５０ｍｍ、各辺の幅寸法が３００ｍｍ、厚さ
寸法が３００ｍｍのものを用いた。

【００１６】上記構成からなる耐震補強構造の梁２ａ、
２ｂ間に、７本のＰＣ鋼線を撚りあわせたＰＣ鋼撚り線
６を２本ずつ合計４本配設して、それぞれ１００ｔｆの
ジャッキ１０によって各種の緊張力を加えた。また、こ
れと並行して、地震時に生じるＰＣａ三角形部材３、４
への斜め圧縮荷重を模擬するために、対角方向に各２
組、合計４組の４００ｔｆのジャッキ１１を仮設し、フ
レームの対角方向に交互に圧縮力を加えた。なお、図中
符号１２、１３は、それぞれ上記ジャッキ１０、１１と
対向配置されてジャッキ１０、１１の引張り荷重を受け
るアンカーヘッドである。

【００１７】図６は、上記実験で得られた荷重−層間変
位の関係を示すものである。なお、ここでいう荷重と
は、斜め方向に加力したジャッキ１１の荷重の水平分力
である。図６に見られるように、上記ＰＣａ三角形部材
３、４等を組合わせたＰＣａ補強部材による補強によ
り、フレームの水平耐力は、４００ｔｆ近くまで上昇し
た。ちなみに、既存フレームのみの耐力は５０ｔｆ程度
であるために、３００ｔｆ以上の耐力の増加が得られた
ことになる。この時に、梁２ａ、２ｂに加えたプレスト
レスは、１箇所で５０ｔｆ、２箇所で１００ｔｆであっ
た。

【００１８】なお、上記ＰＣ鋼撚り線６を用いた場合に
は、１組で導入可能なプレストレスは１００ｔｆであ
り、２組では２００ｔｆであるために、上記実験で加え
たプレストレスの２倍のプレストレスを導入することが
可能である。したがって、本実験から、上記構成からな
る耐震補強構造によれば、アンカー筋として、ＰＣａ三
角形部材３、４同士およびスペーサブロック５の組み立
てに必要な最小限の本数のみを用いれば充分であること
が判った。そして、例えば同種の格子型ブロックを用い
た補強において、所望の剪断力を伝達するために、設計
上２５０本程度のアンカー筋が必要とされるのに対し
て、本耐震補強構造によれば、４０本のアンカー筋で充
分であった。

【００１９】

【発明の効果】以上説明したように、請求項１〜３のい
ずれかに記載の本発明の耐震補強構造によれば、フレー
ムとＰＣａ補強部材との接合面に付与したプレストレス
力を適宜値に設定することにより、ＰＣａ補強部材とフ
レームとの一体化に要するアンカー筋の本数を、従来よ
りも大幅に低減化させて施工の省力化を図ることができ
るとともに、接合面に付与されたプレストレスによっ
て、架構の耐力を確実に増加させることができて耐震性
にも優れる。

【００２０】この際に、特に請求項２に記載の発明によ
れば、ＰＣａ三角形部材等の配置を工夫することによ
り、より一層必要とされるアンカー筋の本数を低減させ
て施工の省力化を図ることができ、また請求項３に記載
の発明のように、上記緊張材として高強度のＰＣ鋼撚り
線を用いれば、高いプレストレスを導入することがで
き、よってＰＣａ三角形部材を組合わせた場合の剪断力
の伝達機構とあいまって、補強部材全体の剛性を高め
て、補強効果をより一層高めることができるといった優
れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態を示す正面図である。

【図２】図１の梁の底面図である。

【図３】図１の作用を示すための正面図である。

【図４】本発明の実施例に用いた装置を示す正面図であ
る。

【図５】図４の底面図である。

【図６】上記実施例の結果を示す荷重−層間変位の関係
を示すグラフである。

【符号の説明】

１ 柱 ２ａ、２ｂ 梁 ２ｃ 貫通孔 ３、４ ＰＣａ三角形部材 ４ａ 鋼管 ５ スペーサブロック ６ ＰＣ鋼撚り線（緊張材）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 柱と梁とによって構成される架構のフレ
   ーム内に、プレキャスト補強部材を組込むとともに、上
   記フレームとプレキャスト補強部材との接合面に、プレ
   ストレスによる圧着力を付与してなることを特徴とする
   耐震補強構造。
2. 【請求項２】 上記プレキャスト補強部材は、複数のプ
   レキャスト三角形部材を有してなり、かつ上下層の上記
   梁間に緊張材を挿通させてプレストレスを導入すること
   により、上記補強材と上記フレームとの接合面に上記圧
   着力を付与したことを特徴とする請求項１に記載の耐震
   補強構造。
3. 【請求項３】 上記緊張材は、ＰＣ鋼撚り線であること
   を特徴とする請求項２に記載の耐震補強構造。