JPH11270148A - 柱及び梁部材の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存柱、梁を使用状態において迅速に耐震補
強する。 【解決手段】 周方向に螺旋状をなすシース１５が内部
に配管されたプレキャストコンクリート補強パネル１０
を複数段に積み上げて既存柱１の外周を覆う。さらにシ
ース１５内にＰＣケーブル２０を配線し、その端部が突
出したプレキャストコンクリート補強パネル１０の外周
面でＰＣケーブル２０を定着して既存柱１とプレキャス
トコンクリート補強パネル１０とを一体化させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は柱及び梁部材の耐震
補強構造に係り、特に既存の建物の柱や梁を建物を使用
している状態において迅速に耐震補強できるようにした
耐震補強構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】１９９５年１月に発生した兵庫県南部地
震によって各種の構造物に大きな被害が発生した。特に
鉄筋コンクリート構造物の柱や橋脚は当時の設計規準に
よって適切に設計された物であってもそのせん断耐力や
部材のじん性が不足し、急激なぜい性破壊を示したもの
が多い。このため震災以後、既存の建物については各種
の耐震診断が行われ耐震性能の可否が判定されるように
なってきた。耐震診断の結果、構造的に不適格と判定さ
れた建物では適正な耐震性能を確保するための改修、補
強を行う必要がある。鉄筋コンクリート柱や鉄骨鉄筋コ
ンクリート柱の耐震補強として代表的な工法には鋼板補
強工法、強化繊維シート補強工法、部材断面拡幅工法等
がある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの耐
震改修、耐震補強工法では共通した準備作業として既存
の鉄筋コンクリート柱の仕上げ撤去作業や補強工事の下
地作業が必要となる。また、それぞれの工法のうち、鋼
板補強工法では補強鋼板の建て込み作業の他、重要な作
業工程である溶接作業がある。また、強化繊維シート補
強工法ではシート貼り付け等のための接着材料や溶剤を
使用するため、大規模な仮設の換気設備を必要とする。
さらに、コンクリート柱の断面拡幅工法においては既存
柱を覆うための型枠工やコンクリート打設作業が必要と
なる。これらの作業では騒音、粉塵、振動、ガスの発生
等が予想され、既存建物において使用者が居住したり業
務を行っている状態でこれらの耐震補強工事を実施する
ことは困難である。

【０００４】また、既存のエレベータ等の昇降装置を利
用して資材等を搬入しなければならないため、利用する
資材は適当な大きさのユニットとすることが必要であ
る。

【０００５】さらに耐震補強された部材を構造的な観点
からみると、前述の強化繊維シート補強工法等において
は柱を周方向に対して閉鎖的に巻き付けることができれ
ば、繊維シートの拘束効果により十分な補強効果が期待
できるが、袖壁または耐震壁が付帯するような柱に対し
てその評価方法が確立されていない。

【０００６】一方、スラブの下面を支えるように配置さ
れた鉄筋コンクリート梁のせん断補強を行う必要もあ
る。従来は既存の梁断面を囲むような寸法に異形鉄筋を
Ｕ字形に曲げ加工してせん断補強筋とし、そのせん断補
強筋の上端を、スラブの上面まで貫通させ、公知の定着
方法により固定し、さらにせん断補強筋を覆うように型
枠を取り付けてコンクリートを打設するコンクリート断
面拡幅工法が行われていた。

【０００７】このように、従来の補強工法は独立柱に対
してがほとんどであり、実際の既存鉄筋コンクリート建
物に多く配置されている袖壁、耐震壁付き柱やスラブ支
持梁に対しての効果的な耐震補強方法は確立されていな
いのが現状であった。

【０００８】そこで、本発明の目的は上述した従来の技
術が有する問題点を解消し、既存建物を施設として利用
しながら補強工事の行える耐震効果の高い柱及び梁部材
の耐震構造を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は周方向に螺旋状をなすシースが内部に配管
されたプレキャストコンクリート補強パネルを複数段に
積み上げて既存柱の外周を覆うとともに、前記シース内
に引張材を配線し、その端部が突出した前記プレキャス
トコンクリート補強パネルの外周面で前記引張材を定着
して前記既存柱と前記プレキャストコンクリート補強パ
ネルとを一体化させたことを特徴とするものである。

【００１０】また、Ｕ字形状をなすシースが内部に配管
されたプレキャストコンクリート補強パネルを、スラブ
を支持する既存梁を下方から覆うように梁長手方向に並
べるとともに、前記シース内に引張材を配線し、その端
部が突出した前記スラブの上面で前記引張材を定着して
前記既存梁を吊持するとともに、前記プレキャストコン
クリート補強パネルとを一体化させたことを特徴とす
る。

【００１１】前記プレキャストコンクリート補強パネル
は平面視して略コ字形をなし、該パネルを一対として対
向させて前記既存柱の外周を側方から覆うようにするこ
とが好ましい。

【００１２】前記引張材は、ＰＣ鋼より線であることが
好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、本発明の柱及び梁部材の耐
震補強構造の一実施の形態について、添付図面を参照し
て説明する。図１は、独立柱である鉄筋コンクリート既
存柱１（以下、既存柱１と記す。）の床面２から梁下
（図示せず）までをプレキャスト鉄筋コンクリート製補
強パネル１０（以下、補強パネル１０と記す。）で耐震
補強した例を示した概略斜視図である。図２は、図１に
示した補強パネル１０の１段分を示した斜視図である。
図３は図１、図２に示した補強パネル１０の既存柱１へ
の取り付け状態を示した平断面図である。

【００１４】図１に示したように本発明で使用されてい
る補強パネル１０は３段を積み上げ、既存柱１を側方か
ら挟み込むようにして設置されている。さらに各補強パ
ネル１０はパネル内部に螺旋状に配線されたケーブル２
０によって拘束され、既存柱１と一体化されている。こ
のとき補強パネル１０の内面と既存柱１との間にある隙
間３には充填材（図示せず）が充填され、補強パネル１
０と柱１の断面の一体化が図られる。

【００１５】図２（ａ）は１段分を構成する補強パネル
１０を示した斜視図である。この補強パネル１０は平面
視して略コ字形をなすプレキャスト鉄筋コンクリート部
材を対向した一対として使用される。本実施の形態では
運搬、組立の労力軽減のために、軽量骨材を使用した軽
量コンクリート製品が使用されている。パネル内部には
図２に破線で示したように合成樹脂製シース１５が埋設
されている。この合成樹脂製シースは２個の補強パネル
１０を平面視して略ロ字形に合わせた際にその全周が補
強パネル１０を螺旋状に１周するように配置されてい
る。この補強パネル１０を既存柱１の高さに合わせて複
数段分積み上げるとともにせん断補強筋としてのケーブ
ル２０（図１参照）をシース１５内に配線し、所定の緊
張力で端部を定着することで柱断面を増大することがで
きる。このときパネル内に埋設されたシース１５は図３
に示したように隅角部１５ａにおいて所定の曲率が設け
られており、ケーブル２０を内部に配線した際に隅角部
１５ａでの引張摩擦が小さくなるように設定されてい
る。

【００１６】これらの補強パネル１０は積み重ねたとき
に上下方向にも一体性を保持でき、また隙間３に注入さ
れた充填材が漏出しないように図２（ｂ）、（ｃ）に示
した断面形状とすることが好ましい。図２（ｂ）に示し
た断面形の補強パネル１０ではパネル上下端面１０ａ、
１０ｂに長手方向に角溝１１が形成され、その角溝１１
内にシール材１２を装着できるようになっている。シー
ル材１２としてはゴム製パッキン等を使用することがで
きる。図２（ｃ）はパネル上面１０ａに長手方向に角状
突起１３が延設され、下面１０ｂに角溝１１が形成され
た補強パネル１０の断面を示している。補強パネル１０
を積み上げた際に、下段の補強パネル１０の角状突起１
３が上段の補強パネル１０の下面に形成された角溝（図
示せず）内にはまるようになっている。これにより補強
パネル１０を積み上げた際の水平方向へのずれを防止す
ることができる。なお、対向する側辺１０ｃの仕口に角
溝状の凹凸を設けておくことにより対向させた同一高さ
での補強パネル１０のずれを防止することができる。

【００１７】本実施の形態では引張材としてのケーブル
２０には細径ＰＣ鋼より線が使用されている。材質とし
ては例えばＪＩＳ Ｇ ３５３６に規定された記号ＳＷＰ
Ｒ２、ＳＷＰＤ３が好適である。その他のケーブル２０
としては強化長繊維であるアラミド繊維を編組ケーブル
等を使用することが好ましい。その他、ＰＡＮ系炭素繊
維、ピッチ系炭素繊維、ポリイミド繊維、ボロン繊維、
アルミナ繊維等の強化長繊維を使用したケーブル２０を
用いることも好ましい。これらの強化繊維のケーブル２
０は柔軟性を有するので、シース１５内にスムースに挿
通することができる。

【００１８】また、ケーブル２０端部の定着部２１の構
造としては公知のくさび方式が好適であるが、定着に要
する力はさほど大きくないので、適当なケーブル把持治
具を使用して定着することもできる。

【００１９】図４は両側に袖壁４が付帯した既存柱１
を、補強パネル１０とケーブル２０とで耐震補強した例
を示した平断面図である。このように袖壁４を有してい
る場合には、この袖壁４の壁厚分だけ補強パネル１０の
側辺１０ｃを短くし、袖壁４を挟むように補強パネル１
０を柱外周に据え付ける。またケーブル２０を補強パネ
ル１０と袖壁４を通して配線するために袖壁４の一部に
貫通孔４ａを設ける。袖壁４に設ける貫通孔４ａは使用
する補強パネル１０の端面のケーブル挿通口１０ｄの位
置（図２参照）に合わせればよい。また袖壁４が柱１に
接合される位置に応じて一対の補強パネル１０の側辺１
０ｃの長さを異なるようにしてもよい。

【００２０】図５は袖壁４と耐震壁６とが付帯した既存
柱１を、補強パネル１０とケーブル２０とで耐震補強し
た例を示した平断面図である。このような断面形状の既
存柱１に補強パネル１０を取り付ける場合、補強パネル
１０は平板状の補強パネル１０Ａと２枚のＬ字形の補強
パネル１０Ｂを組み合わせて使用する。図４の場合と同
様に、袖壁４、耐震壁６の一部にケーブル２０が貫通す
る貫通孔４ａ、６ａを設けることにより３枚の補強パネ
ル１０Ａ、１０Ｂと既存柱１とを一体化させることがで
きる。なお、断面及びせん断補強量が足りる場合には平
板状補強パネル１０Ａを省略することもできる。その場
合にはケーブル２０はＵ字形に配線し、袖壁４の外面に
定着部２１を設けることが好ましい。

【００２１】図６は、スラブ５を受けている既存梁７の
せん断補強を、補強パネル１０とケーブル２０とで施工
した例を示した断面図である。同図に示したように、既
存梁７全体を下側から受けるようにしてＵ字形の補強パ
ネル１０Ｃが取り付けられている。この既存梁７の補強
手順としては、まず、既存梁７が通る位置両脇のスラブ
５にあらかじめ床貫通孔５ａが設けておく。一方、Ｕ字
形の補強パネル１０Ｃ内に挿通されたケーブル２０の端
部を床貫通孔５ａに下方から挿通してスラブ５上面から
ケーブル２０を引き上げることにより補強パネル１０Ｃ
は下方から既存梁７を覆うことができる。ケーブル２０
の両端をそれぞれスラブ５の上面で定着することで既存
梁７と補強パネル１０Ｃとを一体的にすることができ
る。また、他の方法として既存梁７を下方から覆うよう
に補強パネル１０Ｃを仮受けしておき、ケーブル２０を
スラブ５の上面から床貫通孔５ａを介して補強パネル１
０Ｃ内に挿通し、他方の床貫通孔５ａを介してケーブル
他端をスラブ５上面まで突出させて定着するようにして
もよい。このときケーブル２０は補強パネル１０Ｃを吊
持するとともに梁せん断補強材としての機能を果たす。
なお、図３〜図６において、補強パネル１０と既存柱１
表面との間には充填材８が充填されており、補強された
柱、梁断面はそれぞれ既存柱１、既存梁７と取り付けら
れた補強パネル１０（１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ）とで拡
幅された断面とすることができる。また、充填材８が補
強パネル１０の外部に漏出しないように補強パネル１０
の側辺１０ｃの仕口と、袖壁４、耐震壁６との当接部に
シール材１２を装着することが好ましい。

【００２２】図７は、既存鉄筋コンクリート建物の柱１
及び梁７の耐震補強を行った構造例を模式的に示した側
面図である。同図に示したように、上階スラブ５Ａを支
持する梁７を複数のＵ字形の補強パネル１０Ｃで下方か
ら覆い、上階スラブ５Ａからケーブル２０で補強パネル
１０Ｃを吊持するように梁７と一体化させている。この
とき、補強パネル１０Ｃを支持するケーブル２０は柱１
近傍において、十分なせん断補強材量が確保できるよう
に配置間隔を狭めることが好ましい。また、図示したよ
うに柱１と梁７との取り合い部分９全体を覆えるような
異形補強パネル１０Ｄを製作しておき、この異形補強パ
ネル１０Ｄで取り合い部分９を補強し、耐震補強された
取り合い部分９（構造的には梁柱接合部）でスムースに
応力伝達が行われるようにすることが好ましい。なお、
この異形補強パネル１０Ｄは形状が複雑になる場合には
プレキャストコンクリート製の他、鋼板製としてもよ
い。またその取付手段としてはケーブル２０を使用でき
ないような形状となる場合には複数本の後打ちアンカー
（図示せず）によって固定することもできる。

【００２３】次に、図８各図を参照して耐震補強構造の
構築手順について説明する。図８では袖壁４が付帯した
既存柱１に耐震補強を行った施工例について説明する。
本施工例では図８（ａ）に示したように床面２から梁７
下まで３段で覆うことができる補強パネル１０を使用し
ている。まず、補強パネル１０を積み上げる前に図８
（ａ）に示したように、ケーブル２０が袖壁４を貫通す
る位置にコンクリートドリル等の削孔具を用いてケーブ
ル貫通孔４ａを削孔する。この貫通孔削孔作業に際して
補強パネル１０のケーブル挿通口１０ｄの位置があらか
じめ決まっているため、テンプレートを用いて袖壁４に
マーキングすることができる。なお、既存の建物におい
てコンクリートを削孔する場合には騒音、粉塵の発生を
低減可能な高周波振動タイプのコンクリートドリルを用
いることが好ましい。

【００２４】次に、床面２から既存柱１を挟むようにし
て補強パネル１０を設置する。一対の補強パネル１０で
既存柱１を挟んだ状態でケーブル２０を補強パネル１０
のシース１５内に配線する（図８（ｂ）参照）。この状
態でケーブル２０の端部を定着することにより補強パネ
ル１０と柱１とを一体化させることができる（図８
（ｃ）参照）。この手順を繰り返して補強パネル１０を
梁７下まで積み上げる。なお、補強パネル１０の上下面
１０ａにはシール材１２を装着しておき、グラウト材が
パネル継手部分から外側に漏れないようにする。このよ
うにして梁７下まで補強パネル１０を積み上げた状態
で、補強パネル１０の一部に設けておいたグラウト注入
孔よりグラウト材を注入する（図８（ｄ）参照）。これ
により補強パネル１０の内面と既存柱１の表面との間に
生じている隙間を充填し、既存柱１と補強パネル１０と
を構造的に一体断面とすることができる。グラウト材と
してはセメントミルクの他、エポキシ樹脂等を使用する
こともできる。

【００２５】図９は補強パネル１０を一体化させるケー
ブル２０の配線形状（配線パターン）を模式的に示した
斜視図である。なお、図９では配線パターンの比較のた
めに、１本の既存柱１の周囲に積み上げられた補強パネ
ル１０の各段の配線パターンを変えて示している。上段
の補強パネル１０ではケーブル２０が１周する際の螺旋
のピッチ角を小さくしてほぼ水平に近い配線を行ってい
る。このため補強パネル１０全体を拘束するために上下
２段のケーブル２０が配線されている。中段の補強パネ
ル１０ではＵ字形のケーブル２０をパネルの上下位置で
対向させて補強パネル１０を拘束するようになってい
る。さらに下段の補強パネル１０では十分なせん断補強
材量を確保するために、多重螺旋形状としている。この
場合には定着時のケーブル２０の摩擦損失を考慮し、柔
軟性のあるケーブルを採用することが重要である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による柱の耐震補強構造の一実施の形態
を示した斜視図。

【図２】本発明の耐震補強構造に用いるプレキャストコ
ンクリート補強パネルの一例を示した斜視図、パネル断
面図。

【図３】本発明による独立柱の耐震補強構造の一実施の
形態を示した平断面図。

【図４】本発明による袖壁付き柱の耐震補強構造の一実
施の形態を示した平断面図。

【図５】本発明による袖壁、耐震壁付き柱の耐震補強構
造の一実施の形態を示した平断面図。

【図６】本発明のスラブ支持梁の耐震補強構造の一実施
の形態を示した断面図。

【図７】既存建物の梁、柱の耐震補強構造の一実施の形
態を示した側面図。

【図８】本発明による柱の耐震補強構造の構築手順を示
した施工順序図。

【図９】補強パネルに配線されるケーブルの配線パター
ンの例を示した斜視図。

【符号の説明】

１ 既存柱 ４ 袖壁 ６ 耐震壁 ７ 既存梁 １０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ プレキャストコンクリ
ート製補強パネル １５ シース ２０ ケーブル

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】周方向に螺旋状をなすシースが内部に配管
   されたプレキャストコンクリート補強パネルを複数段に
   積み上げて既存柱の外周を覆うとともに、前記シース内
   に引張材を配線し、その端部が突出した前記プレキャス
   トコンクリート補強パネルの外周面で前記引張材を定着
   して前記既存柱と前記プレキャストコンクリート補強パ
   ネルとを一体化させたことを特徴とする柱部材の耐震補
   強構造。
2. 【請求項２】Ｕ字形状をなすシースが内部に配管された
   プレキャストコンクリート補強パネルを、スラブを支持
   する既存梁を下方から覆うように梁長手方向に並べると
   ともに、前記シース内に引張材を配線し、その端部が突
   出した前記スラブの上面で前記引張材を定着して前記既
   存梁を吊持するとともに、前記プレキャストコンクリー
   ト補強パネルとを一体化させたことを特徴とする梁部材
   の耐震補強構造。
3. 【請求項３】前記プレキャストコンクリート補強パネル
   は平面視して略コ字形をなし、該パネルを一対として対
   向させて前記既存柱の外周を側方から覆うようにしたこ
   とを特徴とする請求項１記載の柱部材の耐震補強構造。
4. 【請求項４】前記引張材は、ＰＣ鋼より線であることを
   特徴とする請求項１または請求項２記載の柱及び梁部材
   の耐震補強構造。