JPH11152908A - 既存建築物の耐震補強構造及びその方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】簡易に柱梁架構の面内の剛性を向上可能な耐震
壁近似の耐震補強の構造及びその構法を実現することを
課題としている。 【解決手段】建築物の柱１と梁２でで囲まれた構面内
に、複数の鋼管部材３，４を斜め格子状に配し、その複
数の鋼管部材３，４同士の交差部をボルト２１で連結す
ると共に、各鋼管部材３，４の端部をそれぞれ柱梁部材
１，２に定着する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、既存建築物の柱梁
の構面に補強部材を配して建築物の耐震性能を向上させ
る耐震補強構造及びその方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】建築物の柱と梁に囲まれた構面に耐震壁
等を設けることで建築物の耐震性能を向上させる従来の
方法としては、例えば特公昭６０−１４７０号公報に記
載されているものがある。

【０００３】すなわち、この従来技術は、既存建築物の
対象とする柱梁架構の構面側の面をはつり、そのはつっ
た面から、当該柱梁架構内に向けて、多数のアンカー鉄
筋を所定間隔毎に列をなして突設させ、上記構面の全面
にわたって型枠を仮設し、かかるアンカー筋を利用して
現場打ちコンクリートを打設して当該構面全面を覆う耐
震壁を構築することで建築物の耐震性能を向上させるも
のである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の補強方法によれば、コンクリートの施工は、柱梁架
構内の全面を埋めるように現場で打ち込む必要があり、
且つ使用される型枠等の仮設材が多いために工期が長く
なる欠点がある。

【０００５】この課題を解決すべく、本願出願人は、先
に、特願平９−３６４５７号公報に記載の耐震補強方法
を提示した。これは、四角枠状及びＬ字型をした複数の
プレキャストコンクリートブロックを、柱梁架構内の構
面全面に所定の姿勢をもって配設することで、斜め格子
状の耐震壁を構築するものである。

【０００６】これによって、構面全面に型枠を設置して
場所打ちコンクリートを打設する等の作業が不要となっ
て、仮設材の減少と現場作業の低減を図ると共に、当該
構面内に気流や光の通過のための通過空間を確保すると
いうものである。

【０００７】しかしながら、この構法であっても、プレ
キャストコンクリートブロックは相当の重量があるた
め、当該ブロックを組み付けるために揚重機等の機械力
を必要とする。また、ブロック間の接合部に対しコンク
リートの充填が必要となり、工期やコストの面で不利で
あった。

【０００８】本発明は、上記のような問題点に着目して
なされたもので、より簡易に柱梁架構の面内の剛性を向
上可能な耐震壁近似の耐震補強の構造及びその構法を実
現することを課題としている。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のうち請求項１に記載の既存建築物の耐震補
強構造は、既存建築物の柱梁架構で囲まれた構面内に、
複数の鋼管部材を斜め格子状に配し、その複数の鋼管部
材同士の交差部を連結手段によって連結すると共に、各
鋼管部材の端部をそれぞれ柱梁部材に定着したことを特
徴としている。

【００１０】本発明においては、柱梁架構が、軸を斜め
にした複数の鋼管部材で補強される。そして、複数の鋼
管部材を斜め格子状に配置することで、全体として耐力
壁近似の補強構成となる。

【００１１】このとき、斜め格子状に配置された鋼管部
材の交差部を連結することで座屈長さが短くなり面外へ
座屈しにくくなる。なお、連結手段としては、ボルト接
合や溶接などの公知の手段が使用できる。

【００１２】次に、請求項２に記載の発明は、請求項１
に記載の構成に対して、上記鋼管部材に、座屈に対する
剛性を高める補剛手段を設けたことを特徴とするもので
ある。

【００１３】本発明においては、請求項１の発明の作用
に加えて、別途、座屈のための補剛手段を設けること
で、鋼管によって斜め格子状の形状を構築しても、座屈
に対する剛性が高くなる。

【００１４】ここで、上記補剛手段としては、例えば、
鋼管内にコンクリートを充填することで実現できる。次
に、請求項３に記載の既存建築物の耐震補強方法は、対
象とする柱梁架構に定着用金物を取付けた後に、その柱
梁架構内に、端部に定着部を備えた鋼管部材を斜め格子
状に複数配置し、その鋼管部材の交差部で鋼管部材同士
をボルトにより連結すると共に、各鋼管部材の端部を柱
梁架構に定着し、さらに、少なくとも上記定着部に鉄筋
を配し且つモルタルやコンクリートを打設して一体化と
することを特徴とするものである。

【００１５】鋼管部材は、プレキャストコンクリート部
材に比べて大幅に軽量であるので、揚重機を使用しなく
ても配置することができ、また、鋼管部材同士の連結も
ボルト接合であるので容易に施工できる。

【００１６】このように、簡易な施工で、格子状の耐力
壁近似の耐震施工が実施される。このとき、鋼管部材同
士は、ボルト接合であるので、鋼管部材間の位置調整が
容易となり、鋼管部材の端部と柱梁架構の定着金物との
接合のための調整が容易となる。なお、主に面外への座
屈防止のためであるので、上記ボルト接合のためのボル
ト穴はルーズであっても構わない。

【００１７】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態を、図
面を参照しつつ説明する。図１に示されるように、本実
施形態は、既存建築物における柱１と梁２とに囲まれた
構面に複数の鋼管部材３，４を配設し耐力壁近似の構造
を構成して建築物の耐震性能を強化する形態で説明す
る。もちろん、新築の建築物にも同様に用いることは可
能である。

【００１８】ここで、柱１及び梁２は鉄骨コンクリート
造，鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の
いずれかであって、下側の梁２の上面近くが、図２に示
すように、その階のフロアレベルＦＬとなっている。

【００１９】上記の鋼管部材３，４は、図３及び図４に
示すように、角形鋼管３ａ，４ａと、その鋼管３ａ，４
ａの各端部に設けられた定着部３ｂ，４ｂとからなる。
図３に示す鋼管部材３は、上下の梁２，２間に架け渡す
場合に使用されるものであって、鋼管３ａの両端部の切
り口が、相互に平行で且つ軸線から所定の傾斜角（例え
ば４５度）の平面となっていて、その端部にそれぞれ定
着部３ｂが固着されている。定着部３ｂは、上記切り口
を閉塞する閉塞板５と、その閉塞板５から垂直に立ち上
がった接続片６とからなり、その接続片６と閉塞板５と
の間には補強用の複数のリブ７が架け渡されている。ま
た接続片６には、定着用のボルト穴６ａが複数開口して
いる。

【００２０】また、上記鋼管３ａには、その長手方向に
沿って等間隔に３か所、ボルト穴８が設けられている。
また、図４に示す鋼管部材４は、柱梁１，２間に架け渡
す場合に使用されるものであって、基本構成は上記梁２
間に架け渡すもの（図３）と同じであるが、鋼管４ａの
両端の切り口が、柱１と梁２に添うよう相互に９０度傾
いている点において異なっている。

【００２１】また、上記鋼管４ａには、その長手方向に
沿って等間隔に１か所、ボルト穴８が設けられている。
また、鋼管部材３，４を柱１や梁２に接合するため、レ
ール状の定着金物９が使用される。この定着金物９は、
図５に示すような、細長いレール状の定着金物９であっ
て（以下、レール状定着金物と呼ぶ）、取り付ける柱１
又は梁２と平行に配置される水平部１０と、その水平部
１０の幅方向中央から上方に突設する垂直部１１とから
なって断面倒立Ｔ字状になっている。垂直部１１には、
延在方向に沿って所定間隔をあけて定着位置１１ａを構
成し、各定着位置１１ａには、それぞれ接合用の複数の
ボルト穴が開口している。

【００２２】なお、上記垂直部１１ｂには、その延在方
向に沿ってアンカー用ボルトを植設させておいてよい。
また、符号Ａの部分が鋼管部材同士の交差部の接合部分
を、符号Ｂが鋼管部材と定着金物との接合部分を示す。

【００２３】そして、図１に示す通り、全体で枠状をな
す左右の柱１と上下の梁２との内側には周辺フレーム１
２が設けられる。この周辺フレーム１２は、下側の梁２
における断面図である図２に示すように、各柱１と各梁
２に、これらの長手方向に沿って２列をなして植設され
るアンカー鉄筋１３と、上記長手方向に延在して設置さ
れる複数の主鉄筋１４及びレール状定着金物９と、主鉄
筋１４を連結するフープ鉄筋１５と、これらの鉄筋を被
覆するように打設される現場打ちのコンクリート１６と
からなる。また、図５中の一点鎖線の位置まで周辺フレ
ーム１２のコンクリートが打設される。

【００２４】後述するようにコンクリート１６は少なく
とも柱１及び梁２に鋼管部材３，４が配置された後に打
設されるものであり、また、鋼管部材３，４の配設が完
了するまでに、上記アンカー鉄筋１３は少なくとも配筋
された状態となっている。

【００２５】次に、鋼管部材３，４を柱１と梁２に囲ま
れた構面内に配置する手順を説明する。まず、図６に示
すように、上側の梁２の下面、下側の梁２の上側、及び
二本の柱１の相互に対向する面をそれぞれはつって仕上
げを撤去した後に、そのはっつた各面に対してアンカー
鉄筋１３をその延在方向に沿って多数打設して突設させ
る。

【００２６】次に、梁２及び柱１に沿ってレール状定着
金物９を取り付ける。このレール状定着金物９は、図２
に示すように、はつり出した柱１や梁２の面から所定距
離を開けた状態に超早強モルタルか不図示の金物で支持
させて設置し、鋼管部材３，４を設置する際の位置決め
定規の役割も持つ。

【００２７】このように、梁２及び柱１に沿ってレール
状定着金物９を設置することで、鋼管部材３，４の取付
け精度の向上と施工の安定性を確保している。この状態
で、各鋼管部材３，４を周辺フレーム１２の枠内に配置
する。図６の例では、図３に示す鋼管部材３を３本づつ
傾斜方向を変え且つ交差させて計６本配設すると共に、
柱梁架構の四隅に対して、図４に示す鋼管部材４を配設
することで、柱梁架構の構面内全体に斜め格子状に配置
して例を示している。

【００２８】即ち、図３の鋼管部材３の下端部を、下側
の梁２側のレール状定着金物９の定着位置１１ａに接合
すると共に、該鋼管部材３の上端部を、上側の梁２側の
レール状定着金物９の定着位置１１ａに接合するように
して斜めに架け渡す。同時に、図４の鋼管部材４も柱梁
間に斜めに架け渡して、各柱１又は梁２に設けたレール
状定着金物９に接合する。

【００２９】このとき、各鋼管部材３，４とレール状定
着金物９との連結は、図５に示すように、鋼管部材３，
４の定着部３ｂ，４ｂの接続片６を、レール状定着金物
９の垂直部１１の側面に当てて、各ボルト穴を同軸に調
整した後にボルト２０を通して締結して接合される。

【００３０】ここで、周辺フレーム１２での隅部以外
は、二本の鋼管部材３，４の端部を同一位置に接続され
るが、上記図５に示すように、一方の鋼管部材３，４の
接続片６を、上記垂直部１１の一方の側面に当て、且つ
他方の鋼管部材３，４の接続片６を、上記垂直部１１の
他方の側面に当てた状態でボルト接合することで行われ
る。このとき、両鋼管部材３，４の接続片６を同時にレ
ール状定着金物９の垂直部１１へ接合してもよいが、一
旦、片方の鋼管部材３，４の接続片６を垂直部１１に仮
止めしておき、その後に、他方の鋼管部材３，４の接続
片６を同一位置の垂直部１１に接合するようにしてもよ
い。

【００３１】なお、図５中、１７は当て板であって、垂
直部１１の一方にのみ接続片６を取り付ける場合の補強
のために設けられる。また、この状態では、接続片６と
垂直部１１とは仮締めにしておく。

【００３２】さらに、各鋼管部材３，４同士の交差部を
ボルト２１によってボルト接合して連結する。次に、各
鋼管部材３，４の最終的な位置調整や倒れ調整等をした
後に、仮締めした各ボルト２０，２１の本締めを行う。
これにより、柱梁架構の構面に対する複数の鋼管部材
３，４の配設が完了する。

【００３３】次に、周辺フレーム１２の配筋を行う（図
５参照）。つまり、柱１及び梁２に沿って主鉄筋１４及
びフープ鉄筋１５を配筋する。フープ鉄筋１５は、コ字
状の鉄筋を前後から組み合わせて帯状とする。また、接
続片６との接続部分周りでフープ鉄筋１５のピッチが取
れない部分は、ずらすことで配筋密度を上げて調整す
る。

【００３４】そして、周辺フレーム１２に型枠を組み立
ててモルタルを打設して周辺フレーム部分を構築する。
ここで、周辺フレーム１２部に充填するモルタルとして
は、例えば、ノンシュリンクモルタルを使用する。コス
ト的には現場練り型のノンシュリンクモルタルを使用
し、最上部５cmを目安に最後は充填性に優れる、プレミ
ックスノンシュリンクモルタルを打設する。また、最上
部に隙間が生じた場合には、ハンドポンプでノンシュリ
ンクモルタルを再注入する。

【００３５】上記モルタルが硬化した後、型枠を撤去
し、左官補修仕上げを行う。その後、塗装仕上を行う。
なお、別途、化粧板を取り付けてもよい。これによっ
て、鋼管部材３，４を使用した耐震壁近似の構造物の設
置が完了する。

【００３６】なお、上記の手順は単に一例を示しただけ
であるから、他の手順をとってもよいことは勿論であ
る。例えば、鋼管部材３，４同士の接続を本止めする作
業は１個の鋼管部材３，４を建て込むごとに行ってもよ
いし、数個の鋼管部材３，４を建て込むごとでもよい。

【００３７】上記構成の耐震構造では、上の梁２と下の
梁２との間、又は梁２と柱１との間で、斜めに架設され
た各鋼管部材３，４がブレースの働きをもつと共に、斜
め格子状に複数の鋼管部材３，４を配置することで耐力
壁近似の構成を持って、耐震性能が向上する。

【００３８】このとき、各鋼管部材３，４は、交差部分
で連結されて相互に拘束しあうことで、面外座屈に対す
る座屈長さが短くなり、面外座屈が防止される。また、
鋼管部材３，４を格子状に配置することで、格子状の開
口部が確保されて構面全体に均一な開放穴が形成され
る。

【００３９】ここで、鋼管部材３，４は工場等で生産さ
れて、現場では、比較的軽量な鋼管部材３，４を構面全
体に斜め格子状に配置するだけであるので、鋼管部材
３，４の設定のために、従来のプレキャストコンクリー
トブロックの積み上げによる場合のような揚重機が不要
であり、また、格子部の交差部分もボルト止めだけであ
るので施工が容易である。

【００４０】このように施工が簡単になって工期の短縮
になる。また、各鋼管部材３，４間及び鋼管部材３，４
とレール状定着金物９のとの接合をボルト接合とするこ
とで、火気を使用することなく、補強することが可能と
なる。

【００４１】さらに、座屈に対する耐力が不足する場合
には、鋼管部材３，４の座屈剛性を高めるために、補剛
手段を設ける。補剛手段としては、例えば上記架設した
鋼管３ａ，４ａ内部にコンクリートを充填することで実
現される。又は、鋼管３ａ，４ａ内部に延在方向に沿っ
たリブ７を設けることで実施してもよい。

【００４２】コンクリートの充填により補剛を図る場合
には、図７に示すように、コンクリート２２と鋼管３
ａ，４ａとを絶縁して、コンクリートが軸力を負担しな
いようにしておくことが好ましい。

【００４３】理由は、格子状の壁面を鉄筋鉄骨コンクリ
ート部材で構築した場合には、軸力に対して圧縮力は主
にコンクリートで負担し、引張力は主に鉄骨で負担する
こととなるため、軸力負担面積が等しくない（コンクリ
ートと鋼板の剛性の違いによる同一変形時の軸力分担が
等しくならない）ことから、柱梁架構に水平力が入力さ
れた場合に、図８に示す例では、周辺フレーム１２に負
荷される圧縮力ｆ１と引張力ｆ２の大きさが異なり、該
周辺フレーム１２の一部に外方に押し出す力又は引き込
む力が作用してしまう。これに対して、コンクリート２
２に軸力を作用させないようにしておけば、全て鋼管３
ａ，４ａ部分で軸力を伝達することなるので、柱梁架構
に水平力が作用した場合に、引張力ｆ２と圧縮力ｆ１の
応力バランスが保たれる（同一材料（鋼管）を使用して
いるので、同一変形をしている限り軸力はバランスされ
る）。

【００４４】充填するコンクリートと鋼管３ａ，４ａ内
部との絶縁は、例えば、鋼管３ａ，４ａ内面及び定着部
３ｂ，４ｂの閉塞板５内面に対して、アスファルト等の
塗布、ブチルゴムシート等の被覆を施す等の絶縁層２３
を設けることで実現される。

【００４５】また、交差部を接合するボルト２１のコン
クリート２２からの絶縁は、ボルト穴部分に塩化ビニー
ル等からなるスリーブ２４を挿入して行う。このスリー
ブ２４は、ボルト穴からのコンクリート２２の漏れ防止
を兼ねる。

【００４６】なお、交差部のボルト穴はルーズであって
も構わない。また、コンクリート２２の充填は、例え
ば、鋼管３ａ，４ａに対し断面欠損の検討を行った後
に、適切な大きさの穴を２か所設け、一方の穴からコン
クリートを圧入し、もう一方の穴からコンクリートの吹
出しを確認することで行う。また、交差部のボルト穴か
ら注入してもよい。

【００４７】なお、上記実施形態では、鋼管部材３，４
同士をボルト２２で連結する例を示したが、隅肉溶接等
によって連結してもよい。また、上記実施形態では、鋼
管３ａ，４ａとして角形鋼管３ａ，４ａを使用した例を
示しているが、他の断面形状の鋼管３ａ，４ａを使用し
てもよい。

【００４８】また、上記補剛手段や鋼管３ａ，４ａの板
厚調整を行うことで、既存躯体の剛性に合わせて補強の
剛性調整が実施される。

【００４９】

【発明の効果】以上説明してきたように、本発明によれ
ば、補強に使用される部材が鋼管部材と軽量であるため
扱い易いので施工が容易となる。そして、斜め格子状に
配置し交差部を連結することで、鋼管部材を使用して
も、耐力壁近似の補強構造が、簡易且つ比較的低コスト
で実現でき、しかも、施工時間も短いという効果があ
る。

【００５０】このとき、請求項２の発明を採用すれば、
柱梁架構に要求される剛性に合わせて、補剛手段により
面外への座屈に対する剛性を向上させることができると
いう効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の形態に係る補強後の柱梁架構の
構成を示す正面図である。

【図２】本発明の実施の形態に係る下側の梁側での取合
いを示す断面図である。

【図３】本発明の実施の形態に係る鋼管部材を示す例で
ある。

【図４】本発明の実施の形態に係る鋼管部材を示す例で
ある。

【図５】本発明の実施の形態に係る鋼管部材と定着金物
との接合を示す例である。

【図６】本発明の実施の形態に係る柱梁架構の補強構造
を示す正面図である。

【図７】本発明の実施の形態に係るコンクリート充填に
よる補剛手段を説明するための図である。

【図８】引張力と圧縮力とのバランスについて説明する
ための図である。

【符号の説明】

１ 柱 ２ 梁 ３，４ 鋼管部材 ３ｂ，４ｂ 定着部 ９ 定着金物

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既存建築物の柱梁架構で囲まれた構面内
   に、複数の鋼管部材を斜め格子状に配し、その複数の鋼
   管部材同士の交差部を連結手段によって連結すると共
   に、各鋼管部材の端部をそれぞれ柱梁部材に定着したこ
   とを特徴とする既存建築物の耐震補強構造。
2. 【請求項２】 上記鋼管部材に、座屈に対する剛性を高
   める補剛手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載
   の既存建築物の耐震補強構造。
3. 【請求項３】 対象とする柱梁架構に定着用金物を取付
   けた後に、その柱梁架構内に、端部に定着部を備えた鋼
   管部材を斜め格子状に複数配置し、その鋼管部材の交差
   部で鋼管部材同士をボルトにより連結すると共に、各鋼
   管部材の端部を柱梁架構に定着し、さらに、少なくとも
   上記定着部に鉄筋を配し且つモルタルやコンクリートを
   打設して一体化とすることを特徴とする既存建築物の耐
   震補強方法。