(57)【要約】【課題】  補強の対象階以外の階へ与える、補強工事の影響が少ないコンクリート柱の補強構造を提供することである。【解決手段】  既存のコンクリート柱１の周囲に沿って軸方向に伸びる補強筋７を配置し、この補強筋が上記コンクリート柱の表面を囲ったグラウト材中に内包したコンクリート柱の補強構造において、上記補強筋７の上端８は梁３の補強部分でグラウト材６で固定し、下端９を上記コンクリート柱１の下端に対応するスラブ２の上面に載置し、鉄筋７の下端９付近には、一方の端部を上記スラブの上面から突出する複数の軸方向アンカー部材１２あるいはコンクリート柱１の側面から外方へ突出する横方向アンカー部材１３を設け、これらアンカー部材１２、１３によって補強筋７の下端のずれを防止する。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存のコンクリート柱の周囲に沿って軸方向に伸びる補強筋を配置し、
この補強筋を上記コンクリート柱の表面を囲ったグラウト材中に内包したコンクリート柱の補強構造であって、
上記補強筋の上端が、上記コンクリート柱と直交する梁の外周に設けた梁補強部分のグラウト材中に固定されるとともに、
上記補強筋の下端を、上記コンクリート柱の下端に対応するスラブの上面に載置し、
上記補強筋の下端付近において、
一方の端部を上記スラブの上面から上方に突出させ、上記補強筋の軸方向に沿った複数の軸方向アンカー部材、あるいは一方の端部を上記コンクリート柱の側面から外方へ突出させた複数の横方向アンカー部材のいずれか一方あるいは双方を設け、
上記軸方向アンカー部材及び上記横方向アンカー部材の突出部分を、上記補強筋とともに上記グラウト材内に位置させたコンクリート柱の補強構造。
【請求項２】
既存のコンクリート柱の周囲に沿って軸方向に伸びる補強筋を配置し、
この補強筋を上記コンクリート柱の表面を囲ったグラウト材中に内包したコンクリート柱の補強構造であって、
上記補強筋の下端が、床下で固定されるとともに、
上記補強筋の上端を、上記コンクリート柱の上端に対応する梁下に位置させ、
上記補強筋の上端付近において一方の端部を上記コンクリート柱の側面から柱の外方へ突出させた複数の横方向アンカー部材を設け、
上記横方向アンカー部材の突出部分を上記グラウト材内に位置させたコンクリート柱の補強構造。
【請求項３】
上記コンクリート柱の表面から間隔を保って上記コンクリート柱を囲む補強鋼板が設けられ、この補強鋼板とコンクリート柱との間に上記グラウト材が充填された請求項１又は２に記載のコンクリート柱の補強構造。
【請求項４】
上記スラブ上面における上記コンクリート柱の周囲に凹部を形成し、
この凹部内に上記補強鋼板を起立させた請求項３に記載のコンクリート柱の補強構造。
【請求項５】
上記補強鋼板の外周に、帯状繊維シートが接着された請求項３又は４に記載のコンクリート柱の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既存建造物のコンクリート柱を事後的に補強する補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、コンクリート柱を、補強する補強構造が知られている。
この補強構造は、既存のコンクリート柱の外側をグラウト材で囲んで、一回り太い柱にするとともに、グラウト材内に軸方向に伸びる補強筋を配置したものである。
そして、上記補強筋の上下端は、それぞれ梁の補強部や既存の基礎部に挿入し、その内部で固定するようにしていた（特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８−２４０３６８号公報の図５
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記従来の補強構造では、補強筋の下端を基礎部に挿入固定するため、基礎部をいじらなければならなかった。
つまり、コンクリート柱を補強する際、補強対象となる柱を備えた階だけでなく、床下の工事が必要である。
床下での作業は、作業環境が悪いことも多く、作業性が悪くて工期やコストが掛かってしまうという問題があった。
また、例えば多層階の建造物の場合、補強対象階の基礎部の工事は、対象階だけでなく、下階から行なわなければならない。そのため、作業が煩雑になるだけでなく、下階の状況によっては補強工事ができない場合もあった。
【０００５】
また、反対に、床下の工事は可能であるが、天井の梁の周囲を工事することが難しい場合もある。例えば、梁が室内に露出していない場合には、補強筋を固定する梁の補強部を設けるためには天井裏の工事が必要になるが、天井裏は上階の床下になるため、上階への影響がある。そのため、上階の状況によっては、補強工事ができない場合もあった。
この発明の目的は、補強の対象階以外への影響を少なくしたコンクリート柱の補強構造を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第１の発明は、既存のコンクリート柱の周囲に沿って軸方向に伸びる補強筋を配置し、この補強筋を上記コンクリート柱の表面を囲ったグラウト材中に内包したコンクリート柱の補強構造であって、上記補強筋の上端が、上記コンクリート柱と直交する梁の外周に設けた梁補強部分のグラウト材中に固定されるとともに、上記補強筋の下端を、上記コンクリート柱の下端に対応するスラブの上面に載置し、上記補強筋の下端付近において、一方の端部を上記スラブの上面から上方に突出させ、上記補強筋の軸方向に沿った複数の軸方向アンカー部材、あるいは一方の端部を上記コンクリート柱の側面から外方へ突出させた複数の横方向アンカー部材のいずれか一方あるいは双方を設け、上記軸方向アンカー部材及び上記横方向アンカー部材の突出部分を、上記補強筋とともに上記グラウト材内に位置させたことを特徴とする。
なお、上記補強筋の上端が、上記コンクリート柱と直交する梁の外周に設けた梁補強部分のグラウト材中に固定されるとは、補強筋の上端がグラウト材中でしっかりと固定されているということである。固定方法は特に限定されないが、例えば、専用金具を用いて補強筋の上端を梁表面に固定してからグラウト材で囲むなどである。
【０００７】
第２の発明は、既存のコンクリート柱の周囲に沿って軸方向に伸びる補強筋を配置し、この補強筋を上記コンクリート柱の表面を囲ったグラウト材中に内包したコンクリート柱の補強構造であって、上記補強筋の下端が、床下で固定されるとともに、上記補強筋の上端を、上記コンクリート柱の上端に対応する梁下に位置させ、上記補強筋の上端付近において一方の端部を上記コンクリート柱の側面から柱の外方へ突出させた複数の横方向アンカー部材を設け、上記横方向アンカー部材の突出部分を上記グラウト材内に位置させたことを特徴とする。
上記床下とは、補強対象階の床面側のスラブより下側のことで、床下における補強筋の下端の固定方法は、どのようなものでもよい。
【０００８】
第３の発明は、上記コンクリート柱の表面から間隔を保って上記コンクリート柱を囲む補強鋼板が設けられ、この補強鋼板とコンクリート柱との間に上記グラウト材が充填されたことを特徴とする。
【０００９】
第４の発明は、上記スラブ上面における上記コンクリート柱の周囲に凹部を形成し、この凹部内に上記補強鋼板を起立させたことを特徴とする。
【００１０】
第５の発明は、上記補強鋼板の外周に帯状繊維シートが接着されたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
第１の発明によれば、補強筋の下端をスラブの上面に載置するだけなので、基礎部を作り直すなどの床下での作業が不要になる。そのため、補強が必要な階だけの作業で足り、他の階へ影響を与えることがなくなる。従って、作業性が向上し、工期も短縮できる。
また、補強筋の下端付近には、補強筋の軸方向に沿った複数の軸方向アンカー部材やコンクリート柱の側面から突出した横方向アンカー部材を設けたので、これらのアンカー部材によってスラブ上面とグラウト材との固着力が高まり、スラブ上面における補強筋のずれを防止できる。
さらに、上記軸方向アンカー部材や横方向アンカー部材は、いずれも補強筋として機能し、補強構造のせん断耐力を向上させる。
つまり、上記補強筋はその下端をスラブの上面に載置するだけでも、必要な補強効果を得ることができる。
【００１２】
第２の発明によれば、補強筋の上端を梁下で止めているので、上階へ補強工事の影響を与えることがない。
また、補強筋の上端付近には、コンクリート柱の側面から突出した横方向アンカー部材が設けられ、グラウト材の固着力が高まるので、補強筋の上端がずれることを防止できる。
さらに、上記横方向アンカー部材は、横方向の補強筋としても機能し、補強構造のせん断耐力を向上させる。
つまり、上記補強筋はその上端を梁下に位置させ、特に固定しなくても必要な補強効果を得ることができる。
【００１３】
第３の発明によれば、補強鋼板がグラウト材と一体になって補強強度をより高めることができる。
また、補強鋼板がグラウト材の型枠を兼ねるため、グラウト材の硬化後に型枠を分解したり片づけたりする作業が不要になる。結果として作業時間の短縮もできる。
【００１４】
第４の発明では、補強鋼板をスラブ表面に形成した凹部の内壁に接触させて設けることによって、補強鋼板とコンクリート柱との間隔を一定に保つことができ、起立させた補強鋼板の下端が凹部から外方へ移動することを防止できる。特にグラウト材の充填・固化中に、グラウト材の圧力によって補強鋼板が外方へ移動することを防止できるため、グラウト材とコンクリート柱との間や、補強鋼板とグラウト材との間に隙間ができたり、固化したグラウト材内に巣ができたりするようなことがなく、十分な補強強度を達成できる。
【００１５】
第５の発明によれば、補強鋼板の周囲に接着した帯状繊維シートによって、補強鋼板の連結を容易かつ確実にすることができる。
また、帯状繊維シートが補強鋼板と一体となってグラウト材及び補強筋を保持するので、コンクリート柱の補強強度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】図１は、この発明の第１実施形態の正面図である。
【図２】図２は、第１実施形態の正面側補強鋼板及びグラウト材を省略した状態の正面図である。
【図３】図３は、第１実施形態の柱部分の断面図である。
【図４】図４は、第１実施形態の梁補強部分の断面図である。
【図５】図５は、第２実施形態の柱部分の断面図である。
【図６】図６は、第３実施形態の正面図である。
【図７】図７は、第３実施形態の正面側補強鋼板及びグラウト材を省略した状態の正面図である。
【図８】図８は、第３実施形態の柱部分の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図４に示すこの発明の第１実施形態は、既存のコンクリート柱１を事後的に補強する補強構造であり、補強対象部分は図１の床面側のスラブ２から梁３までである。
そして、図１に示すように上記コンクリート柱１の周囲に間隔を保って補強鋼板４を設けるとともに、梁３部分にも間隔を保って補強鋼板５を設け、これら補強鋼板４，５の内側にグラウト材６を充填している（図３，４参照）。
【００１８】
なお、この第１実施形態では、コンクリート柱１の周囲を囲む補強鋼板４は、図３に示すように、断面をＬ字状にした４つの囲い部材４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄで構成されている。但し、補強鋼板４は４つの部材で構成されるものに限らない。コンクリート柱１の周囲を囲むことが可能なものであれば、その形状はどのようなものでもかまわない。
また、図４中、符号１４はボルトで、このボルト１４によって上記梁補強用の補強鋼板５を梁３に固定するようにしている。この図４に示す部分が、この発明の梁補強部分である。
【００１９】
また、上記グラウト材６内には、この発明の補強筋として鉄筋７を配置している。
この鉄筋７は、図２に示すように、上下端にプレートナット８、９を取り付けている。そして、プレートナット８を介して鉄筋７の上端を梁３の上のスラブ１０の下面に接触させるとともに、上記プレートナット９を介して鉄筋７の下端を床側スラブ２の上面に載置している。
さらに、上記鉄筋７の上端付近には図示していない専用の留め金具を取り付けるとともに、この留め金具を梁３に固定している。従って、鉄筋７の上端は梁補強部分において固定されている。
なお、図２は、図１から補強鋼板４の前面側部分及び５を取り除くとともに、グラウト材６を省略した図である。
【００２０】
また、図２に示すように、スラブ２の上面には、上記コンクリート柱１を囲む凹部１１を形成し、この凹部１１内に、上記補強鋼板４を起立させ、上記補強鋼板４の外周面を凹部１１の内壁に接触させている。
このように、補強鋼板４を凹部１１の内壁に接触させて設ければ、補強鋼板４の位置決めができ、補強鋼板４が外方へずれることを防止できる。特に、グラウト材６の充填時に補強鋼板がずれてしまうと、硬化したグラウト材６と、コンクリート柱１や補強鋼板との間に隙間ができたり、グラウト材６内に巣ができてしまったりして強度が落ちてしまうことがあるが、上記凹部１１によって補強鋼板４のずれを簡単に防止できる。
【００２１】
さらに、上記凹部１１の底面に、上記鉄筋７の下端であるプレートナット９を載置するとともに、複数本のアンカーボルト１２を打ち込んでいる。これらアンカーボルト１２は、スラブ２の上面から上記鉄筋７の軸方向に沿って突出し、この発明の軸方向アンカー部材を構成する。
【００２２】
そして、これらアンカーボルト１２によって、上記補強鋼板４の内側に充填したグラウト材６とスラブ２との固着性が高くなり、コンクリート柱１及びスラブ２との固着力を維持することができる。そして、このスラブ２とグラウト材６との固着力を強くすることによってグラウト材６中の鉄筋７が凹部１１内を移動し難くしている。
【００２３】
また、コンクリート柱１の側面には、所定の間隔を保って複数本のアンカーボルト１３が打ち込まれている。これらのアンカーボルト１３は、柱の軸に直交する方向に突出したこの発明の横方向アンカー部材であり、グラウト材６とコンクリート柱１の側面との固着性を高める機能を発揮する。
なお、図２では省略しているが、上記アンカーボルト１３はコンクリート柱１の下方のみでなく、軸方向全体にわたって打ち込まれている。
特に、上記鉄筋７の下端付近に設けたアンカーボルト１３が、鉄筋７の下端部分に対応するグラウト材６の固着力を高め、スラブ２上に載置しただけの鉄筋７をずれ難くしている。
【００２４】
また、上記アンカーボルト１３をコンクリート柱１の側面に設けることによって、コンクリート柱１の表面に目荒らし処理を施す必要がなくなる。
目荒らし処理は、コンクリート柱１のコンクリート表面を粗くして、グラウト材６との固着性を高めるものであるが、この処理を均一に行なうことは難しく、作業コストが高くなってしまう。または、グラウト材６との固着性にばらつきが出てしまうことがある。しかし、アンカーボルト１３を用いれば、コンクリート柱１の全側面にわたって、均一かつ高い固着性を実現することができる。
このように、既存のコンクリート柱１とグラウト材との固着性が上がれば、補強筋による補強効果も発揮されて十分な補強強度を維持できる。
また、上記アンカーボルト１３が横方向の補強筋としても機能し、せん断耐力の向上にも寄与する。
【００２５】
この第１実施形態のように、補強用の鉄筋７の下端をスラブ２上面で止めた場合には、コンクリート柱２の下端部分に剪断応力が付加されることになるが、上記アンカーボルト１２によってスラブ２とグラウト材６との固着力が高まるとともに、アンカーボルト１３によってグラウト材６とコンクリート柱１との固着力が高まるので、鉄筋７のずれが防止され、せん断耐力を向上させることができる。
なお、上記鉄筋７、アンカーボルト１２及びアンカーボルト１３は、その本数や直径が大きくなれば、その分補強強度が高くなるが、その分設置スペースが必要になる。従って、要求されるせん断耐力に応じて、本数や太さ、配置を設定する必要がある。
【００２６】
上記のように、この第１実施形態の補強構造は、床側のスラブ２から上階のスラブの下面までの作業で足りるため、補強すべきコンクリート柱１に対応する階のみで補強作業が完結することが可能なものである。従って、下階の状況に依らず、必要な補強工事が実施できる。
また、床下での作業が不要なため、作業環境や、作業性の向上、工期の短縮も可能である。
【００２７】
図５は、第２実施形態の断面図であり、補強鋼板４の外周に太線で示した帯状繊維シート１５を接着した補強構造である。この帯状繊維シート１５は、例えばアラミド繊維など十分な強度を有する繊維で構成され、樹脂系接着材を含浸して上記補強鋼板４に接着される。
その他の構成は、上記第１実施形態と同じである。従って、第１実施形態と同じ構成要素には、同じ符号を用いるとともに、以下の説明にも、第１実施形態の図１〜図４を参照する。
この第２実施形態は、補強鋼板４の外周に帯状繊維シート１５を外周に巻き付けながら接着することにより、補強鋼板４の４つの囲い部材４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが連結される。
【００２８】
また、この第２実施形態では、図４に示す梁補強部分の補強鋼板５と上記補強鋼板４とにまたがってその外周に帯状繊維シート１５を接着して、両補強鋼板４、５を連結させることもできる。
このように、帯状シート１５を接着することによって、上記囲い部材４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄや、補強鋼板４と５とを連結して、その連続部分などが、グラウト材６の圧力で開いてしまうことを防止できる。
【００２９】
上記第１，２実施形態では、鉄筋７の下端部分のずれを防止するために、この発明のアンカー部材として、軸方向のアンカーボルト１２及び横方向のアンカーボルト１３を用いているが、いずれか一方のみを用いるようにしてもよい。
また、横方向のアンカーボルト１３のみを用いる場合において、コンクリート柱１の側面に目荒らし処理などが施され、グラウト材６とコンクリート柱１の表面との固着性が高ければ、上記アンカーボルト１３は鉄筋７の下端付近のみに設け、他の部分は省略してもよい。
なお、上記第１、第２実施形態では、ひとつの階における補強工事を例に説明しているが、コンクリート柱１の補強対象箇所が連続して複数階にわたる場合には、上記鉄筋７は、中間階の床面側のスラブを貫通して設け、その下端を、最下階のスラブ上面に載置するようにしてもよい。
【００３０】
図６〜図８に示す第３実施形態は、既存のコンクリート柱１を事後的に補強する補強構造であり、床下の補強は可能であるが、上階への影響を少なくするため、鉄筋７の上端を梁３の下で止めた補強構造である。そして、この第３実施形態の補強対象部分は図６の床面側のスラブ２から梁３の下までである。
一方、鉄筋７の下端側は、図７に示すように、床のスラブ２を貫通して図示しない基礎あるいは下階の梁の周囲などに固定されている。
なお、第３実施形態において、上記第１実施形態と同様の構成要素には、同じ符号を用い、個々の要素についての詳細な説明は省略する。
【００３１】
この第３実施形態でも、図８に示すように上記コンクリート柱１の周囲に間隔を保って補強鋼板４を設け、この補強鋼板４の内側にグラウト材６を充填している。
このように、コンクリート柱１の周囲に補強鋼板４を設けているが、図１に示す第１実施形態と異なり、梁３の部分には補強鋼板５を設けていない。
また、上記グラウト材６内には、この発明の補強筋である鉄筋７を配置している。
この鉄筋７は、図７に示すように、上端にプレートナット８取り付けて、プレートナット８を梁３の下面に接触させている。但し、上記鉄筋７の上端と梁３との間に隙間を保持してもよい。
なお、図７は、図６から補強鋼板４の前面側部分を取り除くとともに、グラウト材６を省略した図である。
【００３２】
また、コンクリート柱１の側面には、この発明の横方向アンカー部材であるアンカーボルト１３を複数設けている。これらアンカーボルト１３の機能は、上記第１実施形態と同様にコンクリート柱１とグラウト材６との固着性を高めるとともに、その周囲のグラウト材６の結合力を強くすることである。そして、上記アンカーボルト１３を特に鉄筋７の上端付近に設けることで、鉄筋７の上端がずれ難くなるようにしている。
また、図７では省略しているが、上記アンカーボルト１３はコンクリート柱１の下方のみでなく、軸方向全体にわたって打ち込まれ、コンクリート柱１の側面の目荒らし処理を不要にしている。
【００３３】
さらに、上記第１実施形態と同様に、スラブ２の上面には、上記コンクリート柱１を囲む凹部１１を形成し、この凹部１１内に、上記補強鋼板４を起立させ、上記補強鋼板４の外周面を凹部１１の内壁に接触させている。
この第３実施形態の補強構造は、鉄筋７の上端を梁下で止めることによって、上階の状況にかかわらず、必要な補強工事が実施できるものである。
また、天井裏での作業が不要なため、作業環境や、作業性の向上、工期の短縮も可能である。
【００３４】
また、この第３実施形態の補強鋼板４の外周に、図５に示す第２実施形態の帯状繊維シート１５を接着して補強鋼板４を連結し、補強鋼板４の連続部分などが、グラウト材６の圧力で開いてしまうことを防止できる。
なお、上記では、ひとつの階における補強工事を例に説明しているが、コンクリート柱１の補強対象箇所が連続して複数階にわたる場合には、上記鉄筋７は、中間階の床面側のスラブを貫通して設け、その上端を最上階の梁下に位置させるようにしてもよい。
【００３５】
上記第１〜第３実施形態では、コンクリート柱１に対応する補強鋼板４は軸方向には一体になった部材であるが、補強鋼板４として軸方向に分割された鋼板を用いてもかまわない。このように、軸方向に分割された鋼板を用いる場合にも、上記帯状繊維シート１５の接着によって鋼板を軸方向に連結することができる。
【００３６】
また、上記実施形態では、スラブ２の上面に凹部１１を形成することによって補強鋼板４のずれを防止しているが、他の手段によって補強鋼板４の外方へのずれを防止できれば、上記凹部１１を形成しなくてもかまわない。
また、補強鋼板４，５を設けずに、グラウト材６のみで鉄筋７やアンカーボルト１２，１３を囲むようにしてもよい。
その場合には、コンクリート柱１から間隔を保って型枠を設け、内側にグラウト６を注入し、グラウト材６が固化してから型枠を取り外すことによって補強構造を構成する。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
補強対象のコンクリート柱の床下での作業がやり難い環境の場合に特に有用な補強構造である。
【符号の説明】
【００３８】
１      コンクリート柱
２      スラブ
３      梁
４      補強鋼板
５      補強鋼板
６      グラウト材
７      （補強筋）鉄筋
１１    凹部
１２    アンカーボルト
１３    アンカーボルト
１５    帯状繊維シート
【図１】
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【図２】
2014047530.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2014047530.tif 000008
【図７】
2014047530.tif 000009
【図８】
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