(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既設建物の柱梁架構の構面内に、面材を一体化して改修する架構補強構造であって、
前記柱梁架構と前記面材との接合部のうち、少なくとも前記柱梁架構の上梁の底面には、少なくとも一面が外部空間に通じるようにして、所定数の溝状の凹部が穿設され、
前記柱梁架構と前記面材との間隙に充填した充填材が前記凹部に流入して硬化することにより、前記柱梁架構と前記面材との間隙にシアキーが形成されることを特徴とする架構補強構造。
【請求項２】
前記面材は鉄骨ブレース構造部材であることを特徴とする請求項１に記載の架構補強構造。
【請求項３】
前記面材は鉄筋コンクリート造の壁であることを特徴とする請求項１に記載の架構補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存の建物の剛性と耐力を大きくする架構補強構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、一般的な建物の補強構造としては、柱と梁から形成される柱梁架構の構面内に鉄骨ブレースや補強壁を増設することによって、建物の剛性と耐力を大きくする補強構造がある。
【０００３】
前記従来の補強構造では、図４に示すように、鉄骨ブレース３の枠組４と架構２との間を充填材Ｊによって充填している。このとき、鉄骨ブレース３と架構２の間で地震時に発生するせん断力等の応力を十分に伝達させるため、架構２の構面に所定間隔でアンカー鉄筋Ａを打設し、架構２と充填材Ｊの接合性を高めている。なお、符号６は、枠組４と充填材Ｊの接合性を高めるスタッドボルトである。さらに、符号７は、鉄骨ブレース３と架構２の接合部に発生する割裂を防止するスパイラル筋である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このような鉄骨ブレース３を用いた従来の架構補強構造は、柱や梁に多数のアンカー鉄筋Ａを打設することから、次のような問題がある。
（１）アンカー鉄筋Ａを打設する際に、騒音、振動、粉塵が発生する。
（２）架構２のコンクリート強度が小さい場合には、打設したアンカー鉄筋Ａが所定のせん断耐力や引抜耐力を発揮できないため、鉄骨ブレース３と架構２の間における応力伝達が不十分となることがある。
（３）架構２に多数のアンカー鉄筋Ａを打設することは、多少なりとも柱や梁に損傷を与えることになる。特に、柱や梁の断面が小さい場合には、この問題は深刻である。
（４）架構２の構面にモルタル等の仕上げ材が塗布されている場合があり、このとき、鉄骨ブレース３と架構２は、仕上げ材を介して接合されることから、充填材Ｊの付着力及び摩擦力が低減するため、仕上げ材を除去する必要がある。
（５）鉄骨ブレース３と架構２の間隙に充填した充填材Ｊにブリージングや気泡が発生し、構築後の鉄骨ブレース３と架構２の接合部に隙間が形成されることで、付着力及び摩擦力が低減することがある。
【０００５】
そこで、本発明は、前記問題を解決するためになされたものであり、鉄骨ブレースや補強壁等の面材と柱梁架構を確実に接合することで、柱や梁に多数のアンカー筋を打設することなく、面材と柱梁架構の一体性を確保する架構補強構造を提供することを課題としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、前記課題を解決すべく構成されるものであり、請求項１に記載の発明は、既設建物の柱梁架構の構面内に、面材を一体化して改修する架構補強構造であって、柱梁架構と面材との接合部のうち、少なくとも柱梁架構の上梁の底面には、少なくとも一面が外部空間に通じるようにして、所定数の溝状の凹部が穿設され、柱梁架構と面材との間隙に充填した充填材が凹部に流入して硬化することにより、柱梁架構と前記面材との間隙にシアキーが形成されることを特徴とする。
【０００７】
ここで、面材とは、ブレース及び壁等の部材であり、材料及び構造は限定されるものではない。
また、凹部の寸法および必要な数（所定数）は、面材と柱梁架構の接合部における要求性能に依存し、柱梁架構から面材へのせん断力の伝達に必要となる接合力に対して定められるものである。なお、凹部は少なくとも上梁の底面に設ける必要があるが、左右の柱及び下梁の上面のスラブ上に設けてもよく、数、形状及び凹部同士の間隔は限定されるものではない。
さらに、充填材とは、セメントペースト、モルタル、コンクリート及びエポキシ樹脂等の材料であり、充填後に硬化して面材と柱梁架構を接合することができるものであれば、その材料は限定されるものではない。
また、溝状の凹部は、面材と柱梁架構が一体化した際に、少なくとも一面が柱梁架構の表面に現れていればよく、形状及び向きは限定されるものではない。
また、柱梁架構の表面とは、柱梁架構を構成する柱と梁において、外部空間と接している面である。
【０００８】
請求項１に記載の発明によれば、面材と柱梁架構を一体化する際に、充填材が凹部内で硬化することによって、面材と柱梁架構の間でせん断力を伝達するシアキーとなるため、アンカー筋を打設することなく、面材と柱梁架構の一体性を確保することができる。
さらに、柱梁架構の構面にモルタル等の仕上げ材が塗布されている場合であっても、凹部以外の部分の仕上げ材を除去することなく、凹部内の充填材によるシアキーによって面材と柱梁架構の一体性を確保することができる。
また、従来と異なり凹部を外部空間と通じた解放状態にすることで、充填材の充填性を改善することができる。すなわち、面材と柱梁架構の間に充填材を圧入した際に、柱梁架構の表面に現れた溝状の凹部の一面を解放して、充填材のブリージングや混入した気泡を溝状の凹部を通じて除去することにより、構築後の接合部における隙間の発生を防止することができる。
【００１２】
また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、面材は鉄骨ブレースを主たる構造とする部材であることを特徴とする。特に、鉄骨ブレース構造部材を面内方向強軸に配置することが好ましい。
【００１３】
さらに、請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の発明であって、面材は鉄筋コンクリート造の耐震壁であることを特徴とする。
【００１４】
請求項２及び請求項３に記載の発明によれば、柱梁架構の構面内に、鉄骨ブレース構造部材又はコンクリート造の壁を増設することにより、既存の柱梁架構にアンカー筋を打設しない場合でも一体性とせん断伝達性能を確保できる。
【００１７】
したがって、本発明の架構補強構造によれば、面材と柱梁架構は、柱梁架構に凹部を穿設することで確実に接合され、両者間の応力伝達が十分に行われることから、柱梁架構に多数のアンカー筋を打設することなく、面材と柱梁架構の一体性を確保することができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して、本発明の実施形態について詳細に説明する。
【００１９】
図１は本発明の架構補強構造を示した正面図である。図２は本発明の架構補強構造を示した側断面図である。図３は本発明の架構補強構造における他の構成を示した図で、（ａ）枠組の他の構成を示した側断面図、（ｂ）は架構の構面内に補強壁を設けた構成を示した側断面図である。
【００２０】
まず、本発明の実施形態に係る架構補強構造１の構成について説明する。
架構補強構造１は、図１，図２に示すように、鉄骨ブレース３と架構２とから構成され、鉄骨ブレース３は、枠組４と、斜材５と、スタッドボルト６と、スパイラル筋７とから構成される。
【００２１】
次に、各構成要素について説明する。
架構２は、既存の建物の柱２ｃ，２ｄ及び梁２ａ，２ｂから構成されるものであり、図１，図２に示すように、所定間隔で立設されている柱２ｃ，２ｄと上下に横設されている梁２ａ，２ｂが剛接合されたラーメン構造となっている。
ここで、上梁２ａの底面には、所定間隔で複数の凹状（正面視で台形形状）の溝部８が設けてあり、この溝部８は、上梁２ａの正面から鉄骨ブレース３の背面に達する位置まで、上梁２ａの正面に直交して形成されており、架構２の正面方向の表面に現れている。すなわち、溝部８における一方の端部は、架構補強構造１の外部空間に通じた状態となっている。
なお、溝部８は、少なくとも一部が外部空間に通じていればよく、その形状及び数は限定されるものではないが、架構２から鉄骨ブレース３へのせん断力の伝達に必要となる接合力に対して定められている。
【００２２】
鉄骨ブレース３は、建物の剛性および耐力を大きくする部材であり、図１，図２に示すように、枠組４と斜材５とから構成される面材である。
枠組４は、補強壁３を架構２に接合するための四周枠組であり、図１，図２に示すように、Ｈ形鋼を枠部材として用いており、上下に分割された門型の上枠部材４ａと下枠部材４ｂから構成され、上枠部材４ａ及び下枠部材４ｂのＨ形鋼は、溝部４ｃが各々外周側になるように配置されている。
斜材５は、枠組４内にＶ字型に接合されたＨ形鋼である。
【００２３】
スタッドボルト６は、枠組４と架構２の接合性を高める部材であり、図１，図２に示すように、枠部材４ａ，４ｂの溝部４ｃにおけるウェブ４ｄに垂直に溶接されている。
スパイラル筋７は、鉄骨ブレース３と架構２の接合部に発生する割裂を防止する部材であり、図１，図２に示すように、枠部材４ａ，４ｂと平行な状態で溝部４ｃ内に配筋された螺旋状の補強鉄筋である。
【００２４】
本発明の実施形態に係る架構補強構造１は、図１，図２に示すように、架構２の構面内に鉄骨ブレース３が一体的に増設されることにより、建物の剛性および耐力を大きくする構造となっている。
ここで、鉄骨ブレース３が「一体的」に増設された状態というのは、地震時に鉄骨ブレース３と架構２の間で十分な応力伝達がなされる状態をいう。このため、枠部材４ａ，４ｂと架構２の間隙には充填材Ｊが充填され、この充填材Ｊの硬化後の摩擦力によって鉄骨ブレース３と架構２が一体化することで、鉄骨ブレース３と架構２の間でせん断力が十分に伝達される。
【００２５】
本実施形態では、上梁２ａの底面に溝部８を設けてあり、この溝部８に圧入された充填材Ｊが硬化することで、鉄骨ブレース３のせん断力を架構２に伝達するシアキーとなるため、鉄骨ブレース３と架構２の一体性が高まっている。
また、架構２の構面に仕上げ材等が塗布されている場合であっても、前記シアキーを形成することで、他の部分の仕上げ材を除去しなくても、鉄骨ブレース３と架構２の間でせん断力を伝達することも可能である。
【００２６】
さらに、枠組４にはスタッドボルト６を溶接し、割裂防止用のスパイラル筋７を埋設することで、枠組４と充填材Ｊの接合性を高めることもできる。
【００２７】
ここで、鉄骨ブレース３と架構２の間でせん断力が十分に伝達されるためには、終局まで両者が一体的な挙動を示す必要がある。面材で補強した架構の最大耐力は、梁下でのずれと柱頭のせん断破壊によって決定する場合が多いので、特に上枠部材４ａと上梁２ａのずれを防ぐために、本実施形態では、溝部８を上梁２ａの底面に設けている。
【００２８】
なお、充填材Ｊとしては、セメントペースト、モルタル、コンクリートや、エポキシ樹脂等が用いられるが、建物に外力が作用した際に、この充填材Ｊの部分が先行して破壊しない程度の材料強度を有する必要がある。また、流動性に優れ、無収縮、高強度の性質を備えたものを用いることで、狭い溝部８に確実に流入し、高強度のシアキーが形成される。
【００２９】
［施工手順］
次に、本発明に係る架構補強構造１の施工手順を説明する。
まず、図１，図２に示すように、上梁２ａの底面に複数の溝部８を所定の間隔で設ける。
次に、架構２の構面に沿って上枠部材４ａ及び下枠部材４ｂを配置し、斜材５を枠組４内にＶ字型に接合することで架構２の構面内に鉄骨ブレース３を配置する。なお、枠組４の溝部４ｃには予めスタッドボルト６及びスパイラル筋７が配置されている。
ここで、従来のアンカー筋を用いた架構補強では、架構２の正面方向から構面内に鉄骨ブレース３を挿入する際に、予め架構２に打設されたアンカー筋との干渉を避けるため、枠部材であるＨ形鋼のフランジ４ｆの一部を切り欠く必要があった。しかしながら、本発明の架構補強構造１では、アンカー筋を打設しないため、Ｈ形鋼を加工する必要がなく、施工期間を短縮し、施工費用を削減することができる。
【００３０】
次に、鉄骨ブレース３の枠組４と架構２の間隙に充填材Ｊを充填するために、枠部材４ａ，４ｂである各Ｈ形鋼の溝部４ｃ及び溝部８を型枠９によって密閉し、溝部８の端部に排出管９ａを設ける。このとき、溝部８の端部は架構２の正面方向の表面に現れているため、排出管９ａの設置スペースを容易に確保するとともに、配管における作業空間も容易に確保することができる。
【００３１】
最後に、枠組４と架構２との間隙に充填材Ｊを圧入する。このとき、充填材Ｊが溝部８にも流入するが、溝部８の端部に取付けた排出管９ａに達する状態まで上枠部材４ａと上梁２ａの間に圧入することで、充填材の中にある空気やブリージングを接合部の外に排出し、硬化後の接合部における隙間の発生を防止する。
【００３２】
したがって、本発明の実施形態に係る架構補強構造１では、既存の建物における架構２の構面内に、建物の剛性および耐力を大きくする鉄骨ブレース３を接合する際に、架構２に設けた溝部８内で充填材Ｊを硬化させてシアキーを設けることで、接合部におけるせん断伝達性能が高まるため、アンカー筋を用いなくても、鉄骨ブレース３と架構２の一体性を確保することができる。
【００３３】
以上、本発明を前記実施の形態によって説明したが、本発明は前記実施形態に限定されるものではない。前記本発明の架構補強構造１と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、枠組４及び斜材５を構成する部材はＨ形鋼に限られるものではなく、各種の溝形鋼を用いることができる。さらに、枠部材の配置も限定されるものではなく、図３（ａ）に示すように、枠組４のＨ形鋼を前記実施形態に対して９０度回転させた配置としてもよい。この場合では、枠組４を構成するＨ形鋼が面内方向強軸に配置されるため、枠組４の面内剛性が高くなり、枠組４の変形が小さくなることから、接合状態の鉄骨ブレース３と架構２が枠組４の変形によって離間することが防止される。その結果、鉄骨ブレース３と架構２の接合部におけるせん断伝達性能が高まるため、架構補強において非常に効果的である。また、充填材Ｊの充填量も少量で足りるため、施工期間を短縮し、施工費用を削減することができる。
【００３４】
また、本発明の架構補強構造において、架構２の構面内に増設される面材は、前記実施形態の鉄骨ブレース３に限定されるものではなく、鉄筋コンクリート造の壁など各種の面材を用いることが可能であり、例えば、図３（ｂ）に示すように、鉄筋コンクリート造の補強壁１０を架構２の構面内に増設し、充填材Ｊによって架構２と一体化させてもよい。なお、符号１０ａは補強鉄筋である。
さらに、架構２は鉄骨鉄筋コンクリート構造でもよく、材料及び構造は限定されるものではない。
【００３５】
【発明の効果】
本発明の架構補強構造によれば、面材を柱梁架構の構面内に一体的に増設する際に、柱梁架構に設けた凹部内で硬化した充填材が、面材と柱梁架構の接合部におけるシアキーの役割を果たし、接合部におけるせん断伝達性能が高まるため、柱梁架構に多数のアンカー筋を打設することなく、面材と柱梁架構の一体性を十分に確保することができる。
さらに、柱梁架構の構面にモルタル等の仕上げ材が塗布されている場合であっても、仕上げ材を除去することなく、柱梁架構に凹部を穿設し、凹部内で充填材を硬化させてシアキーを設けることによって面材と柱梁架構の一体性を高めることができる。
また、凹部を外部空間と通じた解放状態にすることで、面材と柱梁架構の間に充填材を圧入した際に、充填材のブリージングや混入した気泡が溝状の凹部を通じて除去されるため、構築後の接合部における隙間の発生を防止することができる。
さらにまた、アンカー筋の打設作業及び仕上げ材の除去作業がなくなるため、面材を柱梁架構の構面内に一体的に増設する際に、騒音、振動、粉塵が低減されるとともに、施工期間を短縮し、施工費用を削減することができる。特に、建物を使用しながら建物の剛性および耐力を大きくする際に有利である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の架構補強構造を示した正面図である。
【図２】本発明の架構補強構造を示した側面断面図である。
【図３】本発明の架構補強構造における他の構成を示した図で、（ａ）枠組の他の構成を示した側断面図、（ｂ）は架構の構面内に補強壁を設けた構成を示した側断面図である。
【図４】
従来の架構補強構造を示した側断面図である。
【符号の説明】
１・・・・架構補強構造
２・・・・架構
２ａ・・・・上梁
２ｂ・・・・下梁
２ｃ・・・・柱
２ｄ・・・・柱
３・・・・鉄骨ブレース
４・・・・枠組
４ａ・・・・上枠部材
４ｂ・・・・下枠部材
４ｃ・・・・枠部材の溝部
４ｄ・・・・枠部材のウェブ
４ｅ・・・・枠部材のフランジ
５・・・・斜材
６・・・・スタッドボルト
７・・・・スパイラル筋
８・・・・溝部
９・・・・型枠
９ａ・・・・排出管
１０・・・・補強壁
１０ａ・・・・補強鉄筋
Ｊ・・・・充填材
【図１】
0003639544.tif 000002
【図２】
0003639544.tif 000003
【図３】
0003639544.tif 000004
【図４】
0003639544.tif 000005