JP4852450B2 - 既存建物の補強方法及び既存建物の補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の補強方法及び補強構造に関し、特に、既存建物の基礎をアンカーによりアンカーの定着地盤に定着させることにより補強を行う既存建物の補強方法及び既存建物の補強構造に関する。

従来より、既存建物の耐震補強方法として、既存建物の外部に鉄骨部材からなるブレース架構を増設する方法が用いられている。かかる耐震補強方法によれば、地震時に既存建物に作用する引抜き力や押込み力に抵抗できる。しかしながら、既存建物の外部にブレース架構を増設するため、建物が密集するような場合には用いることができないという問題があった。
ところで、特許文献１には、基礎杭の内部にアンカーを打設して、基礎杭を引抜き方向に抵抗する抵抗体として機能させることにより、地震力に抵抗できるようにした杭基礎構造が記載されており、この杭基礎構造を耐震補強に適用することが考えられる。
特開平１０―８２０５６号公報

しかしながら、上記のように耐震補強のためにアンカーを打設する場合には、地震荷重が作用した際にアンカーが伸びることを考慮して、予め緊張力を導入しておくため、基礎構造には鉛直方向荷重に対する十分な耐力が必要とされる。したがって、軟弱の地盤上に構築されたべた基礎を基礎構造とする場合や、杭基礎を有するものの杭基礎が十分な鉛直方向荷重に対する耐力を備えていない場合は、鉛直方向荷重に対する耐力が不足してしまい、アンカーを打設することができない。
また、基礎杭を新たに設けることも考えられるが、既存建物の下方に新たに基礎杭を構築することは難しく、既存建物の補強構造として用いるのには適していない。

本発明は、上記の問題に鑑みなされたものであり、その目的は、周囲に建物が密集しているような場合でも施工することができ、かつ、既存建物の下方の地盤が軟弱地盤である場合や、基礎構造の杭が十分な耐力を備えない場合でも適用することのできる既存建物の補強方法及び既存建物の補強構造及びを提供することである。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、請求項１に係る発明は、既存建物の補強方法であって、前記既存建物の下方の地盤の少なくとも一部をアンカーの定着地盤まで地盤改良する地盤改良工程と、アンカーを、その一端が前記アンカーの定着地盤に定着されるように打設するアンカー打設工程と、前記アンカーの他端を前記既存建物の構造体に定着するアンカー設置工程と、を備えることを特徴とする。

本発明による既存建物の補強方法によれば、地盤改良工程において、既存建物の下方の地盤の少なくとも一部をアンカーの定着地盤まで地盤改良し、アンカー打設工程において、アンカーを、その一端が定着地盤に定着されるように打設し、アンカー設置工程において、アンカーの他端を既存建物の構造体に定着することで、既存建物を補強することができる。

請求項２に係る発明は、請求項１に記載の既存建物の補強方法であって、前記アンカーに緊張力が付与された状態で該アンカーの他端を前記既存建物の構造体に定着することを特徴とする。
本発明による既存建物の補強方法によれば、アンカーに緊張力が付与された状態で、アンカーの他端が既存建物の構造体に定着されることになる。

請求項３に係る発明は、請求項１に記載の既存建物の補強方法であって、前記アンカーに緊張力が付与されない状態で該アンカーの他端を前記既存建物の構造体に定着することを特徴とする。
本発明による既存建物の補強方法によれば、アンカーに緊張力が付与されない状態で、アンカーの他端が既存建物の構造体に定着されることになる。

請求項４に係る発明は、請求項１から３の何れかに記載の既存建物の補強方法であって、前記アンカーの他端を定着具を介して前記既存建物の構造体に頭部定着することを特徴とする。
本発明による既存建物の補強方法によれば、アンカーの他端は定着具を介して既存建物の構造体に頭部定着されることになる。

請求項５に係る発明は、請求項１から４の何れかに記載の既存建物の補強方法であって、前記地盤改良工程では、前記既存建物の下部又は基礎に前記地盤まで到達する貫通孔を設け、前記貫通孔より前記既存建物の下方の地盤に地盤改良剤を注入することにより地盤改良することを特徴とする。

本発明による既存建物の補強方法によれば、地盤改良工程において、既存建物の下部又は基礎に地盤まで到達する貫通孔を設け、この貫通孔を利用して既存建物の下方の地盤に地盤改良剤を注入することにより、その部分を地盤改良することができる。

請求項６に係る発明は、請求項５に記載の既存建物の補強方法であって、前記アンカー打設工程では、前記貫通孔を通して前記アンカーを打設することを特徴とする。
本発明による既存建物の補強方法によれば、アンカー打設工程において、貫通孔を利用してアンカーを打設することができる。

請求項７に係る発明は、請求項５又は６に記載の既存建物の補強方法であって、前記地盤改良剤はセメント系又はシリカ系であることを特徴とする。
本発明による既存建物の補強方法によれば、セメント系又はシリカ系の地盤改良剤により地盤が改良されることになる。

請求項８に係る発明は、請求項１から７の何れかに記載の既存建物の補強方法であって、前記アンカーは永久アンカーであることを特徴とする。

請求項９に係る発明は、既存建物の補強構造であって、前記既存建物の下方の地盤の少なくとも一部をアンカーの定着地盤まで地盤改良することにより構築された地盤改良部と、一端が前記アンカーの定着地盤に定着され、他端が緊張力が付与された状態で又は緊張力が付与されない状態で前記既存建物の構造体に定着されたアンカーと、を備えることを特徴とする。

本発明によれば、既存建物の下方の軟弱地盤を地盤改良することで、既存建物が軟弱地盤上に建てられた場合や既存建物の基礎杭が十分な耐力を備えていない場合でも、アンカーに緊張力を付与することができる。これにより、既存建物をアンカーによりアンカーの定着地盤に定着することができ、外部に新たな架構を設けることなく、周囲に建物が密集するような場合であっても、耐震補強を行うことができる。

以下、本発明の既存建物の耐震補強構造の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
図１は、既存建物１を本実施形態の耐震補強構造１０で補強した状態を示す図である。同図に示すように、本実施形態の耐震補強構造１０は、例えば軟弱層である地盤３と、この地盤３の下方のアンカーの定着地盤４（例えば、支持層）とを備えた地盤上に構築され、基礎構造としてべた基礎２を有する既存建物１を耐震補強するためのものである。

図１に示すように、本実施形態の耐震補強構造１０は、既存建物１のべた基礎２の下方の地盤３の少なくとも一部を地盤改良することにより形成された地盤改良部３０と、下端が定着地盤４に定着され、緊張力が導入された状態で又は緊張力が導入されない状態で（本実施の形態においては緊張力が導入された状態）上端が既存建物１のべた基礎２に固定された永久アンカー２０とで構成される。

地盤改良部３０は、例えば、地盤３を削孔撹拌し、地盤３を削孔撹拌することにより生じた土砂にセメント系又はシリカ系の地盤改良剤を混合撹拌することにより、又は注入することにより構築される。土砂に混合撹拌するセメント系の地盤改良剤としては、恒久グラウトなどの長期耐久性に優れたグラウトが好適である。

図２は、永久アンカー２０の詳細な構成を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）はアンカー自由長部であるＡ−Ａ´断面図、（Ｃ）はアンカー定着長部であるＢ−Ｂ´断面図である。同図に示すように、永久アンカー２０は、掘削孔２９に挿入された、表面に螺旋状の凹凸を有する円筒状のコルゲートシース２１と、コルゲートシース２１内に充填されたインナーグラウト２３と、インナーグラウト２３内に埋設された複数のＰＣ鋼より線２２と、掘削孔２９の内壁とコルゲートシース２１の外周との間に充填されたアウターグラウト２４と、ＰＣ鋼より線２２をべた基礎２に固定する定着具２５と、を備える。また、コルゲートシース２１内には、グラウトを充填するためのグラウトホース２６が挿通されており、インナーグラウト２３に埋め殺しされている。
なお、定着具２５を使用せずに、ＰＣ鋼より線２２をグラウトによりべた基礎２に定着固定してもよい。

図２（Ｂ）に示すように、アンカー自由長部のＰＣ鋼より線２２にはアンボンドチューブ２７が囲繞されており、このアンボンドチューブ２７は、ＰＣ鋼より線２２とインナーグラウト２３との付着を妨げている。
これに対して、図２（Ｃ）に示すように、アンカー定着長部のＰＣ鋼より線２２にはアンボンドチューブ２７が囲繞されておらず、ＰＣ鋼より線２２とインナーグラウト２３との間で付着力が確保される。インナーグラウト２３とアウターグラウト２４の間には、コルゲートシース２１が介装されているが、コルゲートシース２１の表面に凹凸が設けられているため、インナーグラウト２３と、周囲の地盤と一体となったアウターグラウト２４との間で力の伝達が行われる。したがって、既存建物１のべた基礎２からＰＣ鋼より線２２に伝達された緊張力は、アンカー定着長部においてインナーグラウト２３及びアウターグラウト２４を介して定着地盤４に伝達され、これにより、この緊張力に抵抗することができる。

既存建物１に地震動が発生し、建物の一部に浮き上がり荷重が作用した場合には、永久アンカー２０に緊張力が作用するが、上記のように永久アンカー２０が緊張力に抵抗するため、既存建物１の浮き上がりを防ぐことができる。また、既存建物１の一部に沈み荷重が作用した場合には、地盤改良部３０がこの沈み荷重に抵抗するため、既存建物１の沈み込みを防止できる。このように、本実施形態の耐震補強構造１０によれば、既存建物１に地震などにより荷重が作用した場合であっても、この荷重に対して抵抗することができる。

なお、地震時に永久アンカー２０に緊張力が作用した際、ＰＣ鋼より線２２が伸びてしまう虞があるため、ＰＣ鋼より線２２には予め緊張力が導入されている。このため、既存建物１のべた基礎２と定着地盤４との間の地盤３に圧縮荷重が作用するが、上記のように地盤３の少なくとも一部を地盤改良することにより地盤改良部３０としたため、この圧縮荷重に抵抗することができる。
なお、例えば、ＰＣ鋼より線２２の伸び量が小さい場合等には、ＰＣ鋼より線２２に張力を導入しておかなくてもよい。

以下、本実施形態の既存建物の耐震補強構造１０を構築する方法を説明する。
図３は、本実施形態の既存建物の耐震補強構造１０を構築する工程を説明するための図である。同図（Ａ）に示すように、まず、既存建物１のべた基礎２にコア抜きを行い、地盤３にまで到達するように貫通孔３１を設ける。
次に、図３（Ｂ）に示すように、べた基礎２に設けられた貫通孔３１より地盤３を削孔撹拌しながら恒久グラウトを注入することにより、べた基礎２の下方の地盤３の少なくとも一部に地盤改良を施し、地盤改良部３０とする。

次に、図３（Ｃ）に示すように、べた基礎２に設けられた貫通孔３１より、定着地盤４に永久アンカー２０を打設し、永久アンカー２０の先端を定着地盤４に定着させる。永久アンカー２０は、地盤３を削孔しながら掘削孔の外周面にケーシングを設置し、ケーシング内にＰＣ鋼より線２２が内部に挿通されたコルゲートシース２１を挿入し、グラウトホース２６を通してインナーグラウト２３を注入し、アウターグラウト２４を注入した後、ケーシングを引抜くことにより打設できる。

次に、図３（Ｄ）に示すように、ジャッキなどを用いてＰＣ鋼より線２１に緊張力を付与した状態でＰＣ鋼より線２１に定着具２５を取付け、ＰＣ鋼より線２１の上端をべた基礎２に定着固定する。
以上の工程により既存建物の耐震補強構造１０を構築できる。

本実施形態の補強構造１０によれば、既存建物１の外周に新たにブレース架構を設ける必要がなく、また、既存建物１のべた基礎２に設けた貫通孔より施工することができるため、建物が密集するような場合であっても既存建物１の耐震補強を行うことができる。また、地盤３を地盤改良することにより地盤の圧縮強度が向上するため、予め永久アンカー２０に緊張力を導入することができ、地震動が作用した場合にも永久アンカー２０に伸びが生じてしまうことを防止できる。

なお、本実施形態では、べた基礎２を有する既存建物１に適用した場合について説明したが、これに限らず、杭基礎やフーチング基礎など他の基礎構造を有する既存建物に対しても適用することができる。

また、本実施形態では、鉛直方向に永久アンカー２０を打設する場合について説明したが、永久アンカー２０を鉛直方向に打設することができないような場合には、図４に示すように、斜め方向に永久アンカー１２０を打設することも可能である。

また、本実施形態では、永久アンカー２０としてＶＳＬ−Ｊ１アンカーを用いた場合について説明したが、これに限らず、耐久性の高いアンカーであれば用いることができる。
また、本実施形態では、べた基礎２に貫通孔３１を設け、貫通孔３１より地盤改良及び永久アンカー２０の打設を行ったが、これに限らず、既存建物１の下部に地盤３まで到達するような貫通孔を設け、この貫通孔より地盤改良及び永久アンカー２０の打設を行っても良い。

既存建物を本実施形態の耐震補強構造で補強した状態を示す図である。 永久アンカーの構成を示す図であり、（Ａ）は鉛直断面図、（Ｂ）はアンカー字油長部であるＡ−Ａ´断面図、（Ｃ）はアンカー定着長部であるＢ−Ｂ´断面図である。 本実施形態の既存建物の耐震補強構造を構築する方法を説明するための図である。 アンカーを斜め方向に傾斜するように設けた耐震補強構造を示す図である。

符号の説明

１ 既存建物
２ べた基礎
３ 地盤
４ 定着地盤
１０ 耐震補強構造
２０、１２０ 永久アンカー
２１ コルゲートシース
２２ ＰＣ鋼より線
２３ インナーグラウト
２４ アウターグラウト
２５ 定着具
２６ グラウト注入ホース
２７ アンボンドチューブ
２９ 掘削孔
３０、１３０ 地盤改良部

Claims (9)

1. 既存建物の補強方法であって、
   前記既存建物の下方の地盤の少なくとも一部をアンカーの定着地盤まで地盤改良する地盤改良工程と、
   アンカーを、その一端が前記アンカーの定着地盤に定着されるように打設するアンカー打設工程と、
   前記アンカーの他端を前記既存建物の構造体に定着するアンカー設置工程と、
   を備えることを特徴とする既存建物の補強方法。
2. 前記アンカーに緊張力が付与された状態で該アンカーの他端を前記既存建物の構造体に定着することを特徴とする請求項１に記載の既存建物の補強方法。
3. 前記アンカーに緊張力が付与されない状態で該アンカーの他端を前記既存建物の構造体に定着することを特徴とする請求項１に記載の既存建物の補強方法。
4. 前記アンカーの他端を定着具を介して前記既存建物の構造体に頭部定着することを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の既存建物の補強方法。
5. 前記地盤改良工程では、
   前記既存建物の下部又は基礎に前記地盤まで到達する貫通孔を設け、
   前記貫通孔より前記既存建物の下方の地盤に地盤改良剤を注入することにより地盤改良することを特徴とする請求項１から４の何れかに記載の既存建物の補強方法。
6. 前記アンカー打設工程では、
   前記貫通孔を通して前記アンカーを打設することを特徴とする請求項５に記載の既存建物の補強方法。
7. 前記地盤改良剤はセメント系又はシリカ系であることを特徴とする請求項５又は６に記載の既存建物の補強方法。
8. 前記アンカーは永久アンカーであることを特徴とする請求項１から７の何れかに記載の既存建物の補強方法。
9. 既存建物の補強構造であって、
   前記既存建物の下方の地盤の少なくとも一部をアンカーの定着地盤まで地盤改良することにより構築された地盤改良部と、
   一端が前記アンカーの定着地盤に定着され、他端が緊張力が付与された状態で又は緊張力が付与されない状態で前記既存建物の構造体に定着されたアンカーと、
   を備えることを特徴とする既存建物の補強構造。

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