JP5193090B2 - 既存建物の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の補強構造に関する。

従来、既存建物に対する一般的な補強構造としては、柱と梁から形成される梁柱架構の内側空間に、鉄筋コンクリート耐震壁や、鉄骨ブレース等を配置するものが知られている。

ところが、供用中の建物に対して耐震壁や鉄骨ブレース等の補強構造を屋内に構築することは、補強構造を構築する部分の使用を一時的に停止する必要があった。また、補強構造により居住空間が狭められることで居住性能が低下するおそれもあった。

そのため、特許文献１には、供用中の建物について、居住環境に影響を及ぼすことなく建物の耐震性能を向上させることを目的として、既設の躯体構造に建物の外側からアンカーボルトを打ち込み、このアンカーボルトを介して既存の柱や梁に沿って形成されたフレームにより補強を行う既存構造物の補強方法が開示されている。

特開平１１−６２２６４号公報

ところが、前記特許文献１に記載の既存建物の補強構造は、既存建物との一体化を図ることを目的として、柱や梁に多数の後施工アンカーを設置するため、アンカーの施工に伴う振動や騒音により、施工時には建物を利用できなくなる場合があった。
また、バルコニーがある場合には、フレームを既存の躯体構造に沿わせることが困難となり、施工できない場合があった。

本発明は、前記の問題点を解決するものであり、供用中の建物を居住環境に影響を及ぼすことなく簡易かつ安価に補強を行うことを可能とした既存建物の補強構造を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明は、既存建物を構成する躯体と、前記既存建物の外部に設置される補強架構と、を備える既存建物の補強構造であって、前記躯体の外部に位置する水平部材の外面に欠き込み部が形成されており、前記補強架構の一部が前記欠き込み部内に配設された状態で接合されていることで、前記躯体と前記補強架構との間で地震時のせん断力を互いに伝達するように構成されていることを特徴としている。

前記補強架構は、前記欠き込み部に打設されたモルタルまたはコンクリートを介して前記水平部材と接合されていてもよい。

また、第二の発明に係る既存建物の補強構造は、既存建物を構成する躯体と、前記既存建物の外部に設置される補強架構と、を備える既存建物の補強構造であって、前記躯体の外部に位置する水平部材の外面に欠き込み部が形成されており、前記補強架構が、補強梁と補強柱とにより構成される枠体と、枠体に突設された接続部材とを備えており、前記欠き込み部に挿し込まれた接続部材がアンカーを介して前記欠き込み部の底面に固定されていることで、前記枠体が前記水平部材に接合されていて、前記躯体と前記補強架構との間で、地震時のせん断力を互いに伝達するように構成されていることを特徴としている。

かかる既存建物の補強構造によれば、既存建物の外側から補強を行うことで、供用中の居住環境に影響を及ぼすことなく補強を行うことができる。
また、騒音は振動を低減した状態で施工を行うことが可能なため、供用中の既存建物を使用しながら補強することができる。
さらに、施工性に優れているため、早期かつ安価に構築することが可能である。

本発明の既存建物の補強構造によれば、供用中の建物を居住環境に影響を及ぼすことなく簡易かつ安価に補強を行うことが可能となる。

第１の実施の形態に係る補強構造を示す斜視図である。 （ａ）は図１の補強構造を示す横断面図であって、（ｂ）は同平断面図である。 第２の実施の形態に係る補強構造を示す斜視図である。 （ａ）は図３の補強構造を示す平断面図であって、（ｂ）は同横断面図である。 図３の補強構造に係る欠き込み部を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は縦断面図である。 第３の実施の形態に係る補強構造を示す図であって、（ａ）は立面図、（ｂ）は平断面図である。 （ａ）は図６のＡ−Ａ断面図であって、（ｂ）はＢ−Ｂ断面図、（ｃ）はＣ−Ｃ断面図である。 図６（ａ）の補強構造の変形例を示す立面図である。

本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。

＜第１の実施の形態＞
第１の実施の形態に係る補強構造１は、図１に示すように、既存建物のバルコニー（躯体）２３と、既存建物の外部に設置される補強架構１０と、を備えている。

バルコニー２３は、図２（ａ）に示すように、既存建物の躯体構造２０の一部を構成し、柱２１および梁２２に一体に接続された水平部材であって、躯体構造２０の外部に面している。
図２（ｂ）に示すように、バルコニー２３の先端部には欠き込み部２４が形成されており、補強架構１０（補強柱１２）はこの欠き込み部２４に接合（嵌合）されている。

欠き込み部２４は、バルコニー２３の既存の手すりを撤去するとともに、既存の手すりの支柱が立設されていた位置を切除することにより凹形状に形成されている。

欠き込み部２４には、補強架構１０の補強柱１２が配設されている。補強柱１２の周囲には、モルタルやコンクリート等からなる固化材２５が打設されており、固化材２５を介して補強架構１０が欠き込み部２４に接合されている。

また、欠き込み部２４は、図２（ｂ）に示すように、バルコニー２３の裏面において、補強柱１２とバルコニー２３とに跨って樹脂で貼着された炭素繊維シート（繊維補強材）２６により補強されている。本実施形態に係る炭素繊維シート２６は、複数の繊維が束ねられることにより形成されており、炭素繊維シート２６の中間部を補強柱１２に巻きつけるとともに、両端部の繊維を扇状に広げた状態で欠き込み部２４とバルコニー２３とに跨って貼り付けることにより欠き込み部２４と補強架構１０との接合部を補強する。
なお、本実施形態では、欠き込み部２４の補強材として炭素繊維シート２６を使用したが、例えばアラミド繊維やポリエステル繊維を使用するなど、補強材として使用する材料は限定されるものではない。

補強架構１０は、図１に示すように、補強柱１２と補強梁１３とにより構成される枠体１１を備えている。
補強架構１０は、既存建物の補強構造として機能するとともに、バルコニー２３の手すりとしての役目も果たす。

補強柱１２は、図２（ｂ）に示すように、２本の角形鋼管１２ａ，１２ａと角形鋼管１２ａ同士の間に配設された鋼板１２ｂとにより構成されている。
補強柱１２は、図１および図２（ａ）に示すように、複数階層に対して縦方向に連続して配置されている。なお、補強柱１２の構成は前記の構成に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

補強柱１２は、図２（ｂ）に示すように、バルコニー２３に形成された欠き込み部２４に配置されており、欠き込み部２４に打設された固化材２５により、バルコニー２３に接合されている。

補強架構１０の端部（左右両端）に配設された補強柱１２の下端には、直接基礎または杭基礎等の図示しない基礎構造が設けられており、地震時等に生じる軸力を支持地盤に補強架構１０を介して伝達するように構成されている。
また、その他の補強柱１２の下端には、補強架構１０の自重を支持することが可能な基礎構造が設けられている。

補強梁１３は、図１および図２（ａ）に示すように、断面Ｔ字状の形鋼により構成されており、隣り合う補強柱１２，１２の間に横架されている。なお、補強梁１３を構成する材料は断面Ｔ字状の型鋼に限定されるものではなく、例えばＨ型鋼、溝型鋼、Ｌ型鋼を使用するなど、適宜公知の材料の中から選定して採用することが可能である。

補強梁１３は、その長手方向の端部が補強柱１２の側面に突き合わされている。なお、本実施形態では各階において上下２本の補強梁１３，１３が平行に配設されている。
本実施形態では、下側の補強梁１３をバルコニーの下面から２０ｃｍの高さに配置し、上側の補強梁１３を下側の補強梁から１ｍ高さに配置している。なお、補強梁１３の配置は限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。

左右の補強柱１２，１２と上下の補強梁１３，１３とにより、各階において矩形状の枠体１１が形成される。
枠体１１の構面には、図１に示すように、上下の補強梁１３，１３の間に立設された鋼板からなる支柱１４と、補強柱１２と補強梁１３との角部から補強梁１３と支柱１４との角部を結ぶ鋼管からなる斜材１５が配設されている。

なお、補強架構１０の構成は、前記の構成に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、補強架構１０を構成する各部材の材料は限定されるものではない。

次に、補強構造１の構築方法について説明する。
まず、バルコニー２３の先端部に配設された図示しない既存の手すりを撤去するとともに、既存の手すりの支柱があった位置や戸境を切削することにより凹形状の欠き込み部２４を形成する。

欠き込み部２４に補強柱１２を配置し、仮止めする。さらに、欠き込み部２４の前面（バルコニー２３の端面）および底面に型枠を設置して、欠き込み部２４の内部に固化材２５を打設する。
さらに、バルコニー２３の裏面に、補強柱１２を巻き込んだ状態で炭素繊維シート２６を貼り付けて、欠き込み部２４の補強を行う。

次に、補強柱１２同士の間に補強梁１３，１３を横架させるとともに、支柱１４および斜材１５を配設する。
なお、補強梁１３の補強柱１２への固定方法は限定されるものではなく、適宜公知の手段により行えばよい。同様に支柱１４および斜材１５の固定方法も限定されるものではない。また、補強架構１０は、予め一体に形成されたユニット部材を組み合わせることにより構成してもよい。

以上、補強構造１によれば、後施工アンカーを用いることなく、既存の躯体構造２０に補強架構１０を固定することができるため、施工に伴い騒音や振動を低減し、供用中の建物の使用を停止することなく建物の補強を行うことが可能となる。

また、躯体構造２０と補強架構１０との間で、地震時のせん断力を互いに伝達するように構成されているため、所望の補強効果を確保することができる。
また、補強構造１は、バルコニー２３や庇などの水平部材を有する既存建物であれば、あらゆる建物に採用することが可能である。

また、建物を使用しながら施工を行うことで、施工について時期的な制約を受けづらく、全体として短期施工が可能となり、費用の低減化を図ることもできる。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態に係る補強構造２は、図３に示すように、既存建物のバルコニー（躯体）２３と、既存建物の外部に設置される補強架構３０と、を備えている。

バルコニー２３は、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、既存建物の躯体構造２０の一部を構成し、柱２１および梁２２に一体に接続された水平部材であって、躯体構造２０の外部に面している。

バルコニー２３は、底部２３ａと手すり部２３ｂとにより断面Ｌ字状に形成されている。底部２３ａと手すり部２３ｂとの角部には、欠き込み部２４が形成されている。

欠き込み部２４には、補強架構３０の接続部材３４が配設されている。本実施形態の欠き込み部２４は、柱２１に対応する位置（柱２１の前方）に形成されている。なお、欠き込み部２４の形成箇所は柱２１に対応する位置に限定されるものではない。

欠き込み部２４内部には、固化材２５が充填されている。補強架構３０と欠き込み部２４との接合部にはバルコニー２３の裏面において炭素繊維シート２６が貼着されている。

補強架構３０は、図３に示すように、補強柱３２と補強梁３３とにより構成される枠体３１と、枠体３１に突設された接続部材３４と、を備えている。
枠体３１は、欠き込み部２４に固定された接続部材３４を介して躯体構造２０に固定されている。

補強柱３２は、Ｈ型鋼からなり、複数階層に対して縦方向に連続して配置されている。
本実施形態では、図４（ａ）に示すように、躯体構造２０の柱２１に対応する箇所に、２本の補強柱３２，３２を立設している。

補強柱３２は、接続部材３４を介してバルコニー２３に連結されており、バルコニー２３の手すり部２３ｂから所定長離れた位置に配置されている。また、補強柱３２同士は、補強柱３２間に配設された補強梁３３を介して連結されている。

補強架構３０の端部（左右両端）に配設された補強柱３２の下端には、直接基礎または杭基礎等の図示しない基礎構造が設けられており、地震時等に生じる軸力を支持地盤に補強架構３０を介して伝達するように構成されている。
また、その他の補強柱３２の下端には、補強架構３０の自重を支持することが可能な基礎構造が設けられている。

補強梁３３は、図３に示すように、Ｈ型鋼により構成されており、補強柱３２同士の間に横架されている。

補強梁３３は、その長手方向の端部が補強柱３２の側面に突き合わされている。本実施形態では、各階において上下２本の補強梁３３，３３が平行に配設されている。

左右の補強柱３２，３２と上下の補強梁３３，３３とにより、手すり部２３ｂの前方に矩形状の枠体３１が形成される。

接続部材３４は、Ｈ型鋼により構成されており、欠き込み部２４に固定されることで、枠体３１と躯体構造２０とを接続する。

接続部材３４の後端（バルコニー２３側先端）には、図４（ａ）および（ｂ）に示すように、取付板３６が一体に形成されており、取付板３６を欠き込み部２４の底面に当接させた状態でアンカー３５により固定されている。

なお、補強架構３０の構成は、前記の構成に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、補強架構３０を構成する各部材（補強柱３２、補強梁３３、接続部材３４等）の材料はＨ型鋼に限定されるものではなく、適宜公知の材料から選択して使用することが可能である。

次に、補強構造２に構築方法について説明する。
まず、バルコニー２３の先端部に底部２３ａと手すり部２３ｂの角部を切削することにより箱型の欠き込み部２４を形成する。

本実施形形態では、欠き込み部２４を、図５（ａ）に示すように、バルコニー２３の角部に対して、水平方向に２本のコア抜き２４ａ，２４ａを行い、その周囲２４ｂ，２４ｂを切削することにより、箱型に形成する。なお、欠き込み部２４の形成方法は限定されるものではなく、適宜行うことが可能である。

次に、図５（ｂ）に示すように、欠き込み部２４に接続部材３４を差込み、アンカー３５を介して固定する。
そして、接続部材３４に枠体３１を固定する。

次に、欠き込み部２４の前面および底面に型枠を設置して、欠き込み部２４の内部に固化材２５を打設する。
また、バルコニー２３の底面に、炭素繊維シート２６を放射状に貼り付けて、欠き込み部２４の補強を行う。

なお、枠体３１の固定方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。また、枠体３１は、補強柱３２、補強梁３３、接続部材３４をそれぞれ個別に搬入し、現地にて組み立ててもよいし、予めユニット部材として形成された枠体３１を搬入して、躯体構造２０に固定してもよい。

以上、補強構造２によれば、第１の実施の形態で示した補強構造１と同様の作用効果を得ることが可能となる。

＜第３の実施の形態＞
第３の実施の形態に係る補強構造３は、図６および図７に示すように、既存建物のバルコニー（躯体）２３と、既存建物の外部に設置される補強架構４０と、を備えている。

補強架構４０は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、補強柱４２と補強梁４３とにより構成される枠体４１と、枠体４１に突設された接続部材４４と、を備えている。
枠体４１は、欠き込み部２４に固定された接続部材４４を介して躯体構造２０に固定されている。

補強柱４２は、図７（ｂ）に示すように、Ｈ型鋼からなる２本の柱本体４２ａ，４２ａと、両柱本体４２ａ，４２ａを接合する板材４２ｂとにより構成されている。また、補強柱４２は、図６（ａ）に示すように、複数階層に対して縦方向に連続して配置されている。

補強柱４２のうち、補強梁４３の接合部であるパネルゾーンには、図７（ｃ）に示すように、前後に板材４２ｂ，４２ｂが配設されている。板材４２ｂ，４２ｂの内側空間には鉄筋コンクリートが形成されている。

本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、躯体構造２０の柱２１に対応する箇所に、補強柱４２を立設している。
補強柱４２は、接続部材４４を介してバルコニー２３に連結されており、バルコニー２３の手すり部２３ｂから所定長離れた位置に配置されている。また、補強柱４２同士は、補強柱４２間に横架された補強梁４３を介して連結されている。

補強架構４０の端部（左右両端）に配設された補強柱４２の下端には、直接基礎または杭基礎等の図示しない基礎構造が設けられており、地震時等に生じる軸力を支持地盤に補強架構４０を介して伝達するように構成されている。
また、その他の補強柱４２の下端には、補強架構４０の自重を支持することが可能な基礎構造が設けられている。

補強梁４３は、図７（ａ）に示すように、上下に配設されたＨ型鋼からなる梁本体４３ａ，４３ａと、両梁本体４３ａ，４３ａの間に形成された鉄筋コンクリート部４３ｂとを備えて構成されている。鉄筋コンクリート部４３ｂに打設されるコンクリートは、例えば高強度高流動コンクリートである。

なお、本実施形態では、梁本体４３ａ，４３ａの間に鉄筋コンクリート部４３ｂを形成するものとしたが、図８に示すように、梁本体４３ａ，４３ａの間に、型鋼を配設することによりトラス状に補強梁４３’を構成してもよい。

接続部材４４は、Ｈ型鋼により構成されており、欠き込み部２４に固定されることで、枠体３１と躯体構造２０とを接続する。

接続部材４４の後端（バルコニー２３側先端）には、図７（ａ）および（ｃ）に示すように、取付板４６が一体に形成されており、取付板４６を欠き込み部２４の底面に当接させた状態でアンカー４５により固定されている。

なお、補強架構４０の構成は、前記の構成に限定されるものではなく、適宜設定することが可能である。また、補強架構４０を構成する各部材（補強柱４２、補強梁４３、接続部材４４等）の材料はＨ型鋼に限定されるものではなく、適宜公知の材料から選択して使用することが可能である。

その他、バルコニー２３の構成は、第２の実施の形態で示した内容と同様なため、詳細な説明は省略する。

補強構造３の構築方法は、第２の実施の形態に係る補強構造２と同様なため、詳細な説明は省略する。
以上、補強構造３によれば、第１の実施の形態で示した補強構造１と同様の作用効果を得ることが可能となる。

以上、本発明に係る好適な実施の形態について説明したが、本発明は前記の各実施の形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記各実施形態では、欠き込み部にモルタルまたはコンクリートを充填するものとしたが、補強架構の固定が可能であれば必ずしもモルタルやコンクリートを充填する必要はなく、適宜公知の方法により固定することが可能である。

また、前記各実施形態では、補強架構を鉄骨構造により構成する場合について説明したが、補強架構の構成は鉄骨構造に限定されるものではなく、例えば、一部または全部を鉄筋コンクリート構造により構成してもよい。

１，２，３ 補強構造
１０，２０，３０ 補強架構
１１，２１，３１ 枠体
１２，３２，４２ 補強柱
１３，３３，４３ 補強梁
２０ 躯体構造
２１ 柱
２２ 梁
２３ バルコニー
２４ 欠き込み部
２５ 固化材
２６ 炭素繊維シート（繊維補強材）
３４，４４ 接続部材

Claims (3)

1. 既存建物を構成する躯体と、前記既存建物の外部に設置される補強架構と、を備える既存建物の補強構造であって、
   前記躯体の外部に位置する水平部材の外面に欠き込み部が形成されており、
   前記補強架構の一部が前記欠き込み部内に配設された状態で接合されていることで、前記躯体と前記補強架構との間で地震時のせん断力を互いに伝達するように構成されていることを特徴とする、既存建物の補強構造。
2. 前記補強架構が、前記欠き込み部に打設されたモルタルまたはコンクリートを介して前記水平部材と接合されていることを特徴とする、請求項１に記載の既存建物の補強構造。
3. 既存建物を構成する躯体と、前記既存建物の外部に設置される補強架構と、を備える既存建物の補強構造であって、
   前記躯体の外部に位置する水平部材の外面に欠き込み部が形成されており、
   前記補強架構が、補強梁と補強柱とにより構成される枠体と、枠体に突設された接続部材とを備えており、
   前記欠き込み部に挿し込まれた前記接続部材がアンカーを介して前記欠き込み部の底面に固定されていることで、前記枠体が前記水平部材に接合されていて、
   前記躯体と前記補強架構との間で、地震時のせん断力を互いに伝達するように構成されていることを特徴とする、既存建物の補強構造。

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