(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の既存柱と一対の既存梁とで囲まれた矩形の空間に、内部に補強部材をかけ渡した矩形の鉄骨枠を介在させる建造物の補強構造であって、
上記一対の既存柱の周囲及び既存柱と既存梁との交差部を、所定の間隔を保持して囲い鋼板で囲い、
既存柱を囲った囲い鋼板のコーナー部には、上記既存柱に沿って上下の上記交差部の位置まで連続する複数の軸方向筋を設け、
上記囲い鋼板と既存柱及び既存梁との間にグラウト材を充填して上記軸方向筋を内包した一対の補強柱を構成する一方、
上記鉄骨枠の上下を、対向する既存梁に固定するとともに、
上記鉄骨枠の左右の側面を、上記補強柱に沿わせて接触させた建造物の補強構造。
【請求項２】
複数の分割鋼板を組み合わせて上記囲い鋼板を構成し、この囲い鋼板で既存柱の周囲を囲んだ請求項１に記載の建造物の補強構造。
【請求項３】
上記囲い鋼板の周囲に、帯状シートを巻き回して接着してなる請求項１又２に記載の建造物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、一対の既存柱及び既存梁の間に鉄骨枠を組み込む既存の建造物の補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存の建造物の補強構造として、図５に示す構造が従来から知られている。この従来の補強構造は、一対の既存柱１，１及び既存梁２，２で形成された矩形の空間Ａに鉄骨枠Ｆを組み込むものである。
上記既存柱１，１と既存梁２，２には、内側に向かって突出するアンカーボルト３，４を多数打ち込む。
【０００３】
一方、鉄骨枠Ｆは、矩形のフレーム材５に筋交い６を設けたもので、それを空間Ａに嵌めこんだとき、上記既存柱１，１及び既存梁２，２との間に間隔を保つ大きさにしている。そして、上記フレーム材５の周囲には、アンカーボルト７を多数設けている。
また、空間Ａに嵌めこんだ鉄骨枠Ｆと、上記既存柱１，１及び既存梁２，２との間に形成された空間にはスパイラル筋９を配置するとともにグラウト材８を充填している。
【０００４】
上記のようにグラウト材８を充填すれば、既存柱１，１及び既存梁２，２と鉄骨枠Ｆとが、グラウト材８を介して一体化する。ただし、このときには既存柱１，１及び既存梁２，２に設けたアンカーボルト３，４と、フレーム材５の周囲に突出させたアンカーボルト７とがグラウト材８と接着して、既存柱１，１及び既存梁２，２と、鉄骨枠Ｆとの一体化をもたらし、上記スパイラル筋９はグラウト材８の割裂防止機能を発揮する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−０６７９３９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記のようにした従来の建造物の補強構造では、鉄骨枠Ｆと、既存柱１，１及び既存梁２，２とを一体化させるために、これら既存柱１，１及び既存梁２，２のそれぞれに多くのアンカーボルト３，４を打ち込まなければならない。
しかし、既存柱１，１にアンカーボルト３を打ち込むと、その分、既存柱１，１が脆弱化してしまう。
特に、既存柱１，１が経年変化によって脆弱化している状況でアンカーボルト３を多数打ち込めば、その脆弱化が促進され、その結果として、次のような問題が発生する。
【０００７】
例えば、図５に示すように、鉄骨枠Ｆを組み込んだ既存柱１に地震力Ｑが作用すると、その力は既存梁２からアンカーボルト４，７及びグラウト材８を介して、鉄骨枠Ｆに伝達される。この力は、鉄骨枠Ｆを回転させる力として作用するとともに、鉄骨枠Ｆの左右の側面からアンカーボルト７，３を介して既存柱１にも伝達される。
ところが、脆弱化した既存柱１は上記鉄骨枠Ｆから作用する力に耐えきれず、崩れてしまうことがあった。
【０００８】
このように、既存柱１が崩れてしまえば、鉄骨枠Ｆを用いて補強しても、その補強効果は全く発揮されないことになってしまう。
また、鉄骨枠Ｆを囲む既存柱１が崩れれば、鉄骨枠Ｆが移動して既存梁２を破壊してしまうことも起こる。
一方で、上記鉄骨枠Ｆは筋交い６によって矩形形状が維持されやすく、面内変形をすることはほとんどない。しかし、上記のように、鉄骨枠Ｆを囲む既存柱１や既存梁２が破壊されれば、鉄骨枠Ｆは空間Ａ内にとどまることができず、前面に飛び出してしまう。
【０００９】
したがって、従来の建造物の補強構造では、地震力の大きさによっては、鉄骨枠Ｆが面外変形を起こして空間Ａから飛び出してしまう可能性がある。このように鉄骨枠Ｆが空間Ａから飛び出してしまえば、鉄骨枠Ｆによる補強効果がなくなるのはもちろん、その飛び出した鉄骨枠Ｆで二次災害を起こす危険性すらあった。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
この発明は、一対の既存柱と一対の既存梁とで囲われた矩形の空間に、内側に補強部材をかけ渡した矩形の鉄骨枠を介在させる建造物の補強構造に関する。
そして、第1の発明は、上記一対の既存柱の周囲及び既存柱と既存梁との交差部を、所定の間隔を保持して囲い鋼板で囲い、既存柱を囲った囲い鋼板のコーナー部には、上記既存柱に沿って上下の上記交差部の位置まで連続する複数の軸方向筋を設けるとともに、上記囲い鋼板と既存柱及び既存梁との間にグラウト材を充填して上記軸方向筋を内包した一対の補強柱を構成する。
このようにした一対の補強柱の間に鉄骨枠を介在させ、上記鉄骨枠の上下を、対向する既存梁と結合するとともに、上記鉄骨枠の左右の側面を、上記補強柱に沿わせて接触させている。
上記鉄骨枠内の補強部材は、鉄骨枠の矩形形状を維持できるものであればよく、その形状は限定しない。
【００１１】
第２の発明は、複数の分割鋼板を組み合わせて上記囲い鋼板を構成し、この囲い鋼板で既存柱の周囲を囲んでいる。
【００１２】
第３の発明は、囲い鋼板の周囲に、帯状シートを巻き回して接着している。
【発明の効果】
【００１３】
第１の発明における建造物の補強構造によれば、鋼板で囲まれたグラウト材と軸方向筋とによって十分に補強された補強柱と、鉄骨枠とが接触するので、鉄骨枠を介して伝わる力によって補強柱が破損するようなことがない。そして、補強柱と鉄骨枠との接触面においては、伸び方向と縮み方向という逆方向の力が相殺し合い、両者の変形を抑制できる。
また、補強柱には軸方向筋が内包されているので、この軸方向筋とグラウト材とが密着して、あたかも補強柱の上下端に位置する上下の既存梁の間隔を保持するタイロッドのような機能を発揮する。
【００１４】
このように軸方向筋がタイロッドとして機能するので、例えば、大きな地震力が作用したとしても、一対の既存梁の間隔が保持され補強柱が伸長するなどの鉛直方向の変形を抑えることができる。
また、上記軸方向筋によって鉛直方向の変形が抑えられる補強柱に鉄骨枠を接触させることによって力を伝達させるようにしているので、従来のように既存柱にアンカーボルトを打ち込まなくても、力が伝達できるとともに、補強柱と鉄骨枠との一体性が維持される。このように既存柱にアンカーボルトを打ち込まなくてもすむので、既存柱を脆弱化させることがない。その分、補強柱の強度を高めることができる。
【００１５】
さらに、補強柱が軸方向の力に十分に耐えられるので、補強柱と既存梁で囲まれた矩形の面内変形が抑えられ、この面内変形が原因となる鉄骨枠の面外変形も発生しない。
このように面外変形が発生しないので、大きな地震力が作用しても、補強柱と既存梁で囲まれた空間から鉄骨枠が外れたりせず、補強柱と鉄骨枠との補強効果を相乗的に発揮させることができる。
しかも、鉄骨枠が上記空間から外れて前面に飛び出すような二次災害を防止することができる。
【００１６】
第２の発明における建造物の補強構造によれば、囲い鋼板を複数の分割鋼板で構成したので、囲い鋼板の搬送性や、既存柱の周を囲う際の作業性が良くなる。
第３の発明における建造物の補強構造によれば、上記分割鋼板に帯状シートを巻き回してそれを接着したので、囲い鋼板でグラウト材をしっかりと拘束できる。その結果、グラウト材の崩壊をより強力に抑制できるとともに、軸方向筋と既存柱との一体性も上がり、補強効果が向上する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】第１実施形態の正面図である。
【図２】第１実施形態の補強柱の一部を示す斜視図である。
【図３】第１実施形態の囲い鋼板で既存柱の一部を囲った状態を示す斜視図である。
【図４】第２実施形態の囲い鋼板を示す斜視図である。
【図５】従来の建造物の補強構造を示す正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
図１〜３に示した第１実施形態は、既存柱１，１と既存梁２，２とで囲まれる矩形の空間Ａに、従来と同様に、フレーム材５と筋交い６とからなる矩形の鉄骨枠Ｆを組み込んでいる。なお、上記筋交い６がこの発明の補強部材であるが、補強部材はフレーム枠５の矩形形状を保持できるものならばよい。補強部材としては図示のようなＸ型に配置するものに限らず、Ｋ型やその他の構成を用いることができる。
そして、図２，３に示すように、既存柱１，１を第１囲い鋼板Ｅ１で囲うが、この第１囲い鋼板Ｅ１は、図３に示すように４枚の分割鋼板１０で構成されている。これら４枚の分割鋼板１０は、平板を直角に折り曲げてなり、その折り曲げ片同士を互いに重ね合わせて、平面矩形の第１囲い鋼板Ｅ１を構成するようにしている。なお、上記第１囲い鋼板Ｅ１の軸方向長さは、既存柱１の補強対象部分の軸方向長さを複数に分割した長さにしている。
【００１９】
このようにした第１囲い鋼板Ｅ１を、図２，３に示すように既存柱１の長手方向に沿って積層するとともに、これら第１囲い鋼板Ｅ１と既存柱１との間には所定の間隔を保つようにしている。
また、既存柱１と既存梁２との交差部は、図２に示すように、既存柱１と既存梁２とをまたぐ第２囲い鋼板Ｅ２で囲っている。
【００２０】
なお、この第２囲い鋼板Ｅ２と、既存柱１及び既存梁２との間にも所定の間隔を保持するとともに、第２囲い鋼板Ｅ２の両側を既存梁２にボルト１１等で固定している（図２参照）。
このようにした第２囲い鋼板Ｅ２は、第１囲い鋼板Ｅ１に積層されて、それら第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２と既存柱１との間に形成される空間を連続させている。
【００２１】
そして、第１囲い鋼板Ｅ１における内側の４つのコーナー部１２には軸方向筋１３を設け、この軸方向筋１３を既存柱１に沿わせている。このようにした軸方向筋１３は、上下の既存梁２，２間の間隔以上の長さを保ち、上記第２囲い鋼板Ｅ２内を貫通している。ただし、上記軸方向筋１３は１本ものでなくてもよく、例えば連結治具などを用いて、短い軸方向筋を複数連結して必要長さを実現するようにしてもよい。
なお、この第１実施形態における第２囲い鋼板Ｅ２は、図２に示すように一枚板で構成しているが、それを２枚の分割鋼板で構成してもよい。
【００２２】
上記のように第１囲い鋼板Ｅ１を積層するとともに、第２囲い鋼板Ｅ２を既存梁２に固定したら、第１囲い鋼板Ｅ１の周囲に、靭性を有する繊維からなる帯状シート１４を巻き付けて接着する。また、第２囲い鋼板Ｅ２にも帯状シート１４を貼って、これら帯状シート１４によって第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２を上下方向においても連結する。
【００２３】
第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２の周囲に帯状シート１４を張り巡らせたら、これら第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２と既存柱１及び既存梁２との間に、グラウト材１５を充填して、軸方向筋１３を内包した一対の補強柱Ｐを構成する。
このようにして構成された一対の補強柱Ｐにおける軸方向筋１３は、グラウト材１５と密着することによって既存柱１と一体化するとともに、グラウト材１５を介して上下の既存梁２，２にも固定され、あたかも、上下の既存梁２，２の間隔を保つタイロッドのような機能を発揮する。
【００２４】
さらに、空間Ａに組み込んだ鉄骨枠Ｆは、上下の既存梁２，２と対向する部分にグラウト材１６を充填するための間隔を保つとともに、鉄骨枠Ｆに対向する既存梁２，２の側面に、鉄骨枠Ｆに向かって突出する複数のアンカーボルト１７を設けている。また、鉄骨枠Ｆであって既存梁２，２との対向面にも、アンカーボルト１８を設けている。
さらに、上記既存梁２と鉄骨枠Ｆとの間にはスパイラル筋９を配置する。
【００２５】
そして、鉄骨枠Ｆと既存梁２，２との間にグラウト材１６を充填することによって、鉄骨枠Ｆの上下の側面と既存梁２，２とを固定する。
一方、補強柱Ｐと対向する鉄骨枠Ｆの左右の側面は、補強柱Ｐの側面に沿わせて接触させている。
【００２６】
次に、この第１実施形態の作用を説明する。
例えば、図１に示す矢印Ｑ方向の地震力が作用したとき、その力は上側の既存梁２からアンカーボルト１７，１８を介して鉄骨枠Ｆの上辺側に伝わり、その反力が鉄骨枠Ｆの下辺側に作用する。さらに、その力は鉄骨枠Ｆの左側の側面Ｓ３において枠を上方に伸ばす軸方向の力Ｎとして作用する。
【００２７】
このとき、図１の左側の補強柱Ｐに注目すると、補強柱Ｐの一方の側面Ｓ１側では伸び方向の力が作用し、他方の側面Ｓ２側では縮み方向の力が作用する。
一方、補強柱Ｐの他方の側面Ｓ２に接触した鉄骨枠Ｆの側面Ｓ３には、上記したように伸び方向の力が作用する。したがって、補強柱Ｐの側面Ｓ２における縮み方向の力と、鉄骨枠Ｆの側面Ｓ３における伸び方向の力とが、互いに相殺しあうことになる。
しかも、補強柱Ｐの軸方向筋１３が上記したように既存梁２，２の間隔を保つタイロッドとしても機能するので、補強柱Ｐの側面Ｓ１における伸び方向の力及び側面Ｓ２における縮み方向の力のそれぞれが、軸方向筋１３で押さえられ、補強柱Ｐの伸びが抑制される。
【００２８】
また、補強柱Ｐで補強された既存柱１には、従来のようなアンカーボルト３が打ち込まれていないので、従来のように、補強によってかえって既存柱１を脆弱化させるようなこともない。このように既存柱１を脆弱化させることなく補強しているので、その分、補強柱Ｐ全体の強度は大きくなる。
【００２９】
その上、既存柱１はグラウト材１５によってその体積が大きくなっているとともに、帯状シート１４を巻きつけた第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２で囲われ、一体化した軸方向筋１３を備えているので，補強柱Ｐの強度が飛躍的に向上している。
上記のように、軸方向筋１３のタイロッドとしての機能や、補強柱Ｐと鉄骨枠Ｆとの接触面における力の相殺、及び補強柱Ｐの強度アップが相乗的に作用して、補強構造の強度を維持することができる。
【００３０】
そのため、上記Ｑ方向から大きな地震力が作用したとしても、鉄骨枠Ｆが前面に飛び出したりせず、補強柱Ｐと鉄骨枠Ｆのそれぞれの強度を遺憾なく発揮させることができる。
しかも、鉄骨枠Ｆが脱落することによる二次災害を確実に防ぐことができる。
【００３１】
図４に示した第２実施形態は、第１囲い鋼板Ｅ１の構成を第１実施形態と相違させただけで、その他の構成は第１実施形態と同じである。
上記第１囲い鋼板Ｅ１は、ほぼ直角に折り曲げた４つの分割鋼板１９からなるとともに、これら分割鋼板１９のそれぞれの縁には、横リブ２０と縦リブ２１とを形成している。
【００３２】
そして、隣り合う縦リブ２１を互いに突き合わせて、４つの分割鋼板１９で１つの第１囲い鋼板Ｅ１を構成し、各第１囲い鋼板Ｅ１を柱の長手方向に沿って積層するときには、上下の第１囲い鋼板Ｅ１の横リブ２０を突き合わせる。
なお、この第２実施形態を示す図４には第２囲い鋼板Ｅ２を示していないが、この第２囲い鋼板Ｅ２にも横リブあるいは縦リブを設けるようにしてもよい。
【００３３】
上記以外の構成は第１実施形態と同じである。すなわち、第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２で囲った補強柱Ｐは、軸方向筋１３を内包するとともに、その周囲に帯状シート１４を巻き回して接着する。そして、第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２と既存柱１との間にグラウト材１５を充填する。さらに、上記のようにした一対の補強柱Ｐに鉄骨枠Ｆの左右の側面を沿えて接触させる。
このようにした第２実施形態における補強構造としての機能は、第１実施形態と同様である。
したがって、この第２実施形態においても、上記軸方向筋１３が、補強柱Ｐの曲げ耐力を向上させるとともに、上下の既存梁２，２の間隔を保持する機能を発揮し、補強柱Ｐと鉄骨枠Ｆとがそれぞれの強度を遺憾なく発揮して十分な補強強度を実現する。
【００３４】
なお、上記第１，２実施形態では、既存柱１と既存梁２との接合部分がグラウト材１５で覆われるため、応力集中しやすい上記接合部が破断することも防止できる。
また、第１，２囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２を積層する工程において、上下に連続する囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２同士を、溶接や接着などによって連結するようにしてもよい。
さらに、周方向に隣合う分割鋼板同士を連結すれば、補強柱Ｐ内のグラウト材１５に対する拘束力が増し、その分、補強柱Ｐの圧縮耐力を向上させることもできる。
第２実施形態においては、横リブ２０同士、縦リブ２１同士をビスやクランプなどで連結することも可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３５】
柱と梁とで囲われる空間に鉄骨枠を組み込む補強構造に最適である。
【符号の説明】
【００３６】
１      既存柱
２      既存梁
Ａ      空間
Ｆ      鉄骨枠
Ｅ１      第１囲い鋼板
１０      分割鋼板
Ｅ２      第２囲い鋼板
１２      コーナー部
１３      軸方向筋
１４      帯状シート
１５      グラウト材
Ｐ      補強柱
１９      分割鋼板
【要約】
【課題】  既存柱と既存梁とで囲われる空間に鉄骨枠を組み込む補強構造において、その補強効果をさらに向上させる。
【解決手段】  一対の既存柱１と上下一対の既存梁２とで囲われた矩形の空間内に、筋交いを有する矩形の鉄骨枠Ｆを介在させる建造物の補強構造に関する。そして、上記一対の既存柱１の周囲を、その既存柱１との間に間隔を保持した囲い鋼板Ｅ１，Ｅ２で囲うとともに、この囲い鋼板と既存柱との間にグラウト材１５を充填する。また、囲い鋼板のコーナー部１２には、既存柱の長手方向に沿って一対の既存梁まで連続する軸方向筋１３を沿わせ、上記のようにグラウト材１５を充填することによって、この軸方向筋が内包された補強柱Ｐを構成する。そして、上記鉄骨枠Ｆの上下を対向する既存梁２に固定し、この鉄骨枠Ｆの左右を上記補強柱Ｐに沿わせて接触させる。
【選択図】  図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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