JP2009155870A - 補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】施工性に優れ、かつ、安価に構築することができる補強構造を提供する。
【解決手段】既存建物の柱１０の両側に鉄筋コンクリート造の一対の袖壁２０，２０を一体的に構築する補強構造１であって、柱１０の一面と袖壁２０，２０の一面とを一括して覆い、構造用横架材として機能する鋼製面材３０を備え、鋼製面材３０の片面には、袖壁２０のコンクリートに埋設されるリブ材３４，３４，…が縦横に立設されていて、リブ材３４のずれ抵抗と鋼製面材３０の引張抵抗とにより、柱１０が袖壁２０に拘束されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、既存構造物の補強構造に関する。

既存の鉄筋コンクリート構造物に対して、増設壁を構築して補強する場合がある。

従来、このような増設壁１０１は、図７（ａ）に示すように、柱や梁等の既存の躯体１１０を削孔して十分な定着長を確保した状態で鉄筋やアンカー１３０を配設し、この鉄筋やアンカー１３０を利用して既存の躯体１１０と一体化がなされた鉄筋コンクリート壁１２０により構成されているのが一般的である。

ところが、前記従来の増設壁１０１は、壁脚部に変形が集中してしまうため、この脚部に対する補強が必要であった。

そのため、特許文献１には、図７（ｂ）に示すように、既存柱２１０とこの既存柱２１０の側面に接続される壁２２０とを、前後から鋼板２３０，２３０により一体に挟み込むとともにＰＣ鋼棒２４０，２４０，…により緊結力を付与することにより、鋼板２３０，２３０と壁２２０とが一体となってせん断力に抵抗し、変形が脚部に集中することを防止する補強壁２０１が開示されている。

また、特許文献２には、図７（ｃ）に示すように、一方の面に複数のスタッドボルト３１０，３１０，…が突設された一対の鋼板３３０，３３０を互いの一方の面が向き合った状態で配設し、この一対の鋼板３３０，３３０の間にコンクリート３２０を打設することにより構成された鋼板コンクリート壁３０１が開示されている。かかる鋼板コンクリート壁（補強壁）３０１も鋼板３３０，３３０とコンクリート３２０とが一体となってせん断力に抵抗し、変形が脚部に集中することを防止している。

特開２００３−２２７２３６号公報 特開２０００−１７０２８５号公報

ところが、前記従来の補強壁２０１，３０１は、二枚の鋼板２３０，２３０（３３０，３３０）により挟み込む構成であるため、鋼材量が多く、費用が嵩むという問題点を有していた。
また、鋼板２３０，３３０の部材厚を厚くすることによりせん断耐力を大きくすると、鋼板の取り扱いが困難となり、施工性に影響を及ぼす場合があった。

また、鋼板２３０，２３０により柱２１０と壁２２０とを一体に挟み込む補強方法は、柱２１０と壁２２０との接合部に入隅、出隅が複数存在するため、躯体に密着するように鋼板２３０を加工することに手間を要していた。

本発明は、前記の問題点を解決することを目的とするものであり、施工性に優れ、かつ、安価に構築することができる補強構造を提供することを課題とする。

前記課題を解決するために、第一の発明の補強構造は、既存建物の柱の両側に鉄筋コンクリート造の一対の袖壁を一体的に構築する補強構造であって、前記柱の一面と前記袖壁の一面とを一括して覆い、構造用横架材として機能する鋼製面材を備え、前記鋼製面材の片面には、前記袖壁のコンクリートに埋設されるリブ材が縦横に立設され、前記リブ材のずれ抵抗と前記鋼製面材の引張抵抗とにより、前記柱が前記袖壁に拘束されることを特徴としている。

また、第二の発明の補強構造は、既存建物の柱梁架構と、既存建物の柱梁架構と、前記柱梁架構の内側に形成された鉄筋コンクリート造の補強壁と、を備える補強構造であって、前記補強壁が、壁本体と、前記壁本体の一面を覆う鋼製面材と、を備えており、前記鋼製面材の片面には、リブ材が縦横に立設されていて、該リブ材が前記壁本体のコンクリートに埋設されることで前記壁本体と前記鋼製面材とが一体となった耐震壁が構成されることを特徴としている。

かかる補強構造によれば、鋼製面材がリブ材により補強されているため、鋼製面材の軽量化が可能となる。そのため、鋼製面材の取り扱いが容易となることで施工性が向上する。また、鋼製面材の軽量化により鋼材量の削減が可能となり、材料費の削減が可能となる。

また、かかる補強構造は、既存の躯体への削孔等を要しないため、騒音や粉塵の発生がなく、供用中の構造物の補強に対しても好適に採用できる。
また、鋼製面材が、柱と協働してせん断抵抗する構造用横架材としての機能を有しているため、アンカー筋の省略が可能となり、経済的で施工性にも優れている。
ここで、構造用横架材とは、地震時等のせん断力を負担するように柱、壁内に配された横筋や鋼板等の構造材料としての機能を有するものである。

また、第一の発明に係る補強構造において、鋼製面材（構造用横架材）の鋼板部分が柱と一体化（アンカー）されることで、壁横筋の機能を果たすとともに柱の剛性を高めることができる。

また、前記補強構造において、前記鋼製面材が、複数の分割パネルを組み合わせてなるユニット型枠であってもよい。また、分割パネルの片面の周縁に、リブが他の分割パネルに対応する個所に立設されており、この周縁のリブ同士を重合することにより分割パネルを組み合わせて鋼製面材（ユニット型枠）を構成してもよい。

以上、本発明の補強構造によれば、施工性に優れ、かつ、安価に構築することが可能となる。

以下、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の実施の形態では、図１に示すように、既存建物Ｂの柱１０と、この柱１０の両側に形成される鉄筋コンクリート造の一対の袖壁２０，２０とが一体的に構築される補強構造１について説明する。

本実施形態に係る補強構造１は、図２に示すように、柱１０の一面と、この柱１０を挟んで形成された一対の袖壁２０，２０の一面とを一括して通しで覆う鋼製面材３０により、柱１０と袖壁２０，２０との一体化がなされている。

袖壁２０は、図１に示すように、左右の柱１０と上下の梁１１とにより形成された柱梁架構の内側空間に形成される鉄筋コンクリート部材であって、上下の梁１１，１１の間隔と同じ高さを有し、幅（横方向の壁の長さ）は柱１０同士の間隔（柱梁架構の横方向の長さ）の半分以下の幅に形成されている。
また、袖壁２０の壁厚は、図２および図３（ｂ）に示すように、柱１０の厚さ（奥行きの幅）の半分程度に形成されている。

なお、袖壁２０の形状寸法は、前記の形状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。

鋼製面材３０は、図３（ａ）に示すように、複数の分割パネル３１，３２を組み合わせることにより、柱１０と袖壁２０，２０とを一体に覆う形状に形成されたユニット型枠により構成されている。

分割パネル３１，３２は、図３（ａ）および（ｂ）に示すように、柱１０の一面側において組み合わせることにより、左右の袖壁２０に対応する形状に形成されている。

本実施形態において、鋼製面材３０を構成する分割パネル３１，３２には、図３および図４に示すように、補強構造１の端部に配設されるタイプの分割パネル（以下、「通常パネル」という場合がある）３１と、柱１０と袖壁２０，２０に跨って配設されるタイプの分割パネル（以下、「柱部パネル」という場合がある）３２と、の２種類がある。

通常パネル３１は、図４（ａ）に示すように、鋼板３３と、鋼板３３の袖壁２０と当接する側の面（片面）に形成された縦横のリブ材３４とにより構成されている。

鋼板３３は、矩形状に形成された鋼製の板材であって、板厚は、想定される補強構造１への作用応力に応じて適宜設定することが可能である。また、鋼板３３の形状寸法は、柱１０の形状や袖壁２０の形状等に応じて適宜設定される。

リブ材３４は、鋼製の板材からなり、鋼板３３の一方の面に立設された状態で一体に固定されている。なお、リブ材３４の形成は、板材を固定することにより形成する場合に限定されるものではなく、鋼板３３とリブ材３４とが、予め一体に成型された鋼製面材を使用してもよい。

リブ材３４は、複数組み合わされることにより、分割パネル３１の表面に格子状の凸部を形成している。
また、リブ材３４のうち鋼板３３の周縁に形成された周縁リブ３４ａには、隣接する他の分割パネル３１，３２と連結するための貫通孔３４ｃが所定の間隔により形成されている。

なお、リブ材３４の高さ寸法（板材の幅寸法）は、図２および図３（ｂ）に示すように、袖壁２０の壁厚の１／８〜１／２程度（本実施形態では１／４程度）に形成されている。リブ材３４の形状寸法や、配置間隔等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。

本実施形態では、長方形の鋼板の側部を折り曲げることによりリブ３４，３４（周縁リブ３４ａ，３４ａ）を形成し、断面略コの字に加工するとともに、これらのリブ３４，３４の間に格子状のリブ３４ｂを形成することで、通常パネル３１を形成する。なお、通常パネル３１の形成方法は限定されるものでない。

通常パネル３１は、図４（ａ）に示すように、鋼板３３の袖壁２０との当接する側の表面の全体にわたってリブ材３４が配設されている。
本実施形態に係る通常パネル３１は、袖壁２０の高さと同等の長さを有している。

柱部パネル３２は、その長手方向中間部のリブ材３４が省略されて、柱１０と同幅の凹部３４ｄが形成されている以外は、通常パネル３１と同様の構成からなる。なお、本実施形態では、凹部３４ｄにおいて、柱１０の側面に沿ってリブ３４を配置しているが、凹部３４ｄの形状寸法はこれ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。
柱部パネル３２は、通常パネル３１と同等の長さを有しているとともに、幅は袖壁２０の高さの１／５の大きさに形成されている。

柱部パネル３２は、図３（ａ）に示すように、その凹部３４ｄを柱１０に係合させた状態で左右の袖壁２０，２０と柱１０とに跨って配設されている。そして、柱部パネル３２を５枚積み重ねることにより、鋼製面材３０の一部を形成している。なお、本実施形態では、同形状の柱部パネル３２を積み重ねるものとしたが、異なる形状（例えば、幅寸法）からなる柱部パネル３２，３２…を組み合わせてもよい。

通常パネル３１，３１は、図３（ａ）に示すように、柱部パネル３２の両端に配設されており、柱部パネル３２，３２，…と通常パネル３１，３１とにより柱１０と袖壁２０，２０の一面を覆う形状に形成されている。なお、本実施形態では、同じ形状寸法の通常パネル３１，３１を利用するものとするが、それぞれ異なる形状（例えば幅寸法）からなるものを使用してもよい。

分割パネル同士の連結は、隣り合う分割パネルの周縁リブ３４ａ同士を重ね合わせた状態で、互いの周縁リブ３４ａ，３４ａに形成された貫通孔３４ｃ、３４ｃを貫通させたＵ字ピン等の取り付け金具（図示省略）を介して堅結することにより行う。
なお分割パネル３１，３２同士の連結方法は限定されるものではなく、適宜公知の方法から選定して行えばよい。

袖壁２０と鋼製面材３０は、図２および図３（ｂ）に示すように、リブ材３４が鉄筋コンクリートからなる袖壁２０に埋設されることで一体化がなされる。また、鋼製面材３０は左右の袖壁２０，２０と柱１０とを一体に覆うように形成されているため、袖壁２０と鋼製面材３０との一体化に伴い、柱１０と袖壁２０との一体化が行われる。
これにより一体に形成された補強構造１が構成される。

次に、本実施形態係る補強構造１の施工方法について説明する。
補強構造１は、まず、柱１０および梁１１の袖壁２０の周面に対応する表面をショットブラストにて目あらしを行った後、膨張コンクリートを打設して、コンター接合面を形成する。

次に、袖壁２０に必要な鉄筋（図示省略）を配筋した後、図５に示すように、鋼製面材３０を柱１０の一面側に配設するとともに、この鋼製面材３０と対向するように、所定の間隔をあけて型枠４０を配設する。このとき、鋼製面材３０と柱梁架構との間に形成される隙間も型枠４１により覆うものとする。

そして、鋼製面材３０と、型枠４０，４１により囲まれた空間にコンクリートを打設することにより、鋼製面材３０のリブ材３４が埋め込まれた状態の袖壁２０が形成される（図３（ｂ）参照）。コンクリートの養生が終了したら、型枠４０，４１を取り外す。

以上、本実施形態にかかる補強構造１によれば、鋼製面材３０が、コンクリート打設用の鋼製捨型枠と、柱と協働してせん断抵抗する構造用横架材とを兼ねるため、型枠および従来の耐震補強方法における柱梁架構へのアンカーの施工が不要となり、その手間や材料費を省略することによるコスト削減と工期の短縮が可能となる。

また、アンカーを要することなく柱１０と袖壁２０，２０との一体化を可能としているため、アンカーの施工に伴う騒音の発生や粉塵の発生がないため、供用中の建物への適用が可能である。つまり、鋼製面材３０のリブ材３４が、袖壁２０に埋設されることで、リブ材３４のずれ止め抵抗と、鋼製面材３０の引張抵抗とにより、柱１０が袖壁２０，２０に拘束されて、一体化がなされる。

また、鋼製面材３０が鉄筋コンクリート製の袖壁２０と一体化されているため、補強構造１の全体が一体としてせん断抵抗するような圧縮ストラットが形成される。よって、せん断強度が飛躍的に増大する。
また、鋼製面材３０により補強がなされていることで、増設壁（袖壁２０）の脚部等に変形が集中することがなく、従来の補強壁構造に比べてじん性とエネルギー吸収能力が優れている。

鋼製面材３０の鋼板３３が柱１０と一体化されることで、当該鋼製面材３０が壁横筋の機能を果たすとともに、柱１０の剛性を高めることが可能となる。
鋼製面材３０の厚さや増設壁（袖壁２０）の壁厚および壁幅を適宜設定することが可能なため、個別の既存建物Ｂごとに必要なせん断耐力とそのじん性能を制御した補強構造１を構成することが可能である。

袖壁２０は柱梁架構の内側空間に形成されるものであるため、既存建物Ｂが供用中であっても、外観および有効床面積がほとんど変化することなく補強がなされるため、好適である。

鋼製面材３０が鋼製捨型枠としての機能を兼ねるため、ベニア板などからなる型枠の使用を削減することが可能となり、廃棄物の削減および森林保護に貢献することが可能となる。

鋼製面材３０を分割パネル３１，３２を組み合わせることにより構成することで、鋼製面材３０の施工時の取り扱いが容易となり、補強構造１の施工性が向上する。また、部材（分割パネル３１，３２）の搬送も容易である。
さらに、鋼製面材３０の組立ても、分割パネル３１，３２の周縁に形成された周縁リブを利用して行うため、簡易に行うことができ、施工性に優れている。

したがって、補強構造１によれば、建物外観に変化を与えずに補強を行うことが可能なため、美観に配慮する必要がある既存建物に好適に適用することができる。
また、既存建物の外部開口部からの眺望、採光を維持することができ、また、開口部面性がほとんど減少することがなく、さらに、室内床面積も減少しないため、好適である。

＜第２の実施の形態＞
第２の実施の形態では、図１に示すように、既存建物Ｂの柱梁架構と、この柱梁架構の内側空間に形成された鉄筋コンクリート造の補強壁５０とを備える補強構造２について説明する。

本実施形態に係る補強構造２は、図６（ａ）および（ｂ）に示すように、左右の柱１０，１０と上下の梁１１，１１により形成された柱梁架構と、この柱梁架構の内側空間に形成された壁本体５１と壁本体５１の一面を覆う鋼製面材５２とからなる補強壁５０と、が一体に形成されることで構成された耐震壁である。

壁本体５１は、図１に示すように、左右の柱１０，１０と上下の梁１１，１１とにより形成された柱梁架構の内側空間を遮蔽するように形成される鉄筋コンクリート部材である。本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、壁本体５１の壁厚を柱１０の厚さ（奥行きの幅）の半分程度に形成するが、壁本体５１の厚さ寸法は限定されるものではない。

鋼製面材５２は、図６（ａ）に示すように、複数の分割パネル５３，５３…を組み合わせたユニット型枠であって、壁本体５１の表面を覆う形状に形成されている。本実施形態では、４枚の分割パネル５３，５３，…を上下方向で組み合わせることにより鋼製面材５２を形成するものとしたが、分割パネル５３の組み合わせ枚数や方法は限定されるものではなく、適宜行えばよい。

本実施形態において、鋼製面材５２を構成する分割パネル５３は、第１の実施の形態で示した通常パネル３１と同様に、鋼板と、この鋼板の壁本体５１と当接する側の面（片面）に形成された縦横のリブ材５４とにより構成されている（図４（ａ）参照）。
なお、分割パネル５３の構成は、第１の実施の形態で示した通常パネル３１の構成と同様なため、詳細な説明は省略する。また、分割パネル５３同士の連結方法は第１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。

壁本体５１と鋼製面材５２は、図６（ｂ）に示すように、リブ材５４が鉄筋コンクリートからなる壁本体５１に埋設されることで壁本体５１と鋼製面材５２とが一体となった耐震壁が構成される。

次に、本実施形態係る補強構造２の施工方法について説明する。
補強構造２は、まず、柱１０，１０および梁１１，１１の表面をショットブラストにて目あらしを行った後、膨張コンクリートを打設して、コンター接合面を形成する。

次に、図５および図６（ａ）に示すように、鋼製面材５２を柱梁架構の内側空間に配設するとともに、この鋼製面材５２と対向するように、所定の間隔をあけて型枠４０を配設する。このとき、鋼製面材５２と柱梁架構との間に形成される隙間も型枠４１により覆うものとする。
このとき、鋼製面材５２の表面は、柱１０の一面と面一になるように配設されている。

そして、鋼製面材５２と、型枠と４０，４１により囲まれた空間にコンクリートを打設することにより、鋼製面材５２のリブ材５４が埋め込まれた状態の補強壁５０が形成される（図６（ｂ）参照）。コンクリートの養生が終了したら、型枠４０，４１を取り外す。

以上、本実施形態にかかる補強構造２によれば、鋼製面材５２が、鋼製捨型枠と構造用横架材とを兼ねるため、従来の耐震補強方法における柱梁架構へのアンカーの施工が不要となり、その手間や材料費を省略することによるコスト削減と工期の短縮が可能となる。

また、鋼製面材５２が鉄筋コンクリート製の壁本体５１と一体化されているため、補強構造２の全体が一体としてせん断抵抗するような圧縮ストラットが形成されるために、せん断強度が飛躍的に増大する。
また、鋼製面材５２により補強がなされていることで、補強壁５０（耐震壁）の脚部等に変形が集中することがなく、従来の耐震壁に比べてじん性とエネルギー吸収能力が優れている。

壁本体５１の壁厚や鋼製面材５２の厚さ等を適宜設定することが可能なため、個別の既存建物Ｂごとに必要なせん断耐力とそのじん性能を制御した補強構造２を構成することが可能である。

補強壁５０は柱梁架構の内側空間に形成されるものであるため、既存建物Ｂが供用中であっても、外観および有効床面積がほとんど変化することなく補強がなされるため、好適である。

この他、第２の実施の形態に係る補強構造２の作用効果は、第１の実施の形態に係る補強構造１と同様なため、詳細な説明は省略する。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明した。しかし、本発明は、前述の各実施形態に限られず、前記の各構成要素については、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ことは言うまでもない。
例えば、前記各実施形態では、鋼製面材を分割パネル（鋼製型枠）を組み合わせることにより構成するものとしたが、予め所定の形状に形成された部材を使用するなど、鋼製面材の構成は限定されるものではない。

本発明の好適な実施の形態に係る補強構造の概略を示す模式図。 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２に示す補強構造の鋼製面材を示す正面図、（ｂ）は図２に示す補強構造の断面図である。 （ａ）および（ｂ）は、本発明の好適な実施の形態に係る補強構造の鋼製面材を構成する分割パネルを示す斜視図である。 本発明の好適な実施の形態に係る補強構造の施工状況を示す斜視図である。 第２の実施の形態に係る補強構造を示す図であって、（ａ）は正面図、（ｂ）は断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は従来の補強構造を示す断面図である。

符号の説明

１，２ 補強構造
１０ 柱
１１ 梁
２０ 袖壁
２１，５０ 補強壁
３０，５２ 鋼製面材
３１ 通常パネル（分割パネル）
３２ 柱部パネル（分割パネル）
３３ 鋼板
３４，５４ リブ材
３４ａ 周縁リブ
３４ｂ 格子状のリブ
３４ｃ 貫通孔
３４ｄ 凹部
４０，４１ 型枠
５１ 壁本体
５３ 分割パネル
Ｂ 既存建物

Claims (3)

1. 既存建物の柱の両側に鉄筋コンクリート造の一対の袖壁を一体的に構築する補強構造であって、
   前記柱の一面と前記袖壁の一面とを一括して覆い、構造用横架材として機能する鋼製面材を備え、
   前記鋼製面材の片面には、前記袖壁のコンクリートに埋設されるリブ材が縦横に立設され、
   前記リブ材のずれ抵抗と前記鋼製面材の引張抵抗とにより、前記柱が前記袖壁に拘束されることを特徴とする補強構造。
2. 既存建物の柱梁架構と、前記柱梁架構の内側に形成された鉄筋コンクリート造の補強壁と、を備える補強構造であって、
   前記補強壁が、壁本体と、前記壁本体の一面を覆う鋼製面材と、を備えており、
   前記鋼製面材の片面には、リブ材が縦横に立設されていて、
   該リブ材が前記壁本体のコンクリートに埋設されることで前記壁本体と前記鋼製面材とが一体となった耐震壁が構成されることを特徴とする補強構造。
3. 前記鋼製面材が、複数の分割パネルを組み合わせてなるユニット型枠であることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の補強構造。

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