(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の柱及び梁で区画された開口部に設けられる耐震補強構造体であって、
前記開口部を区画する前記柱及び前記梁に一部が埋設され、残りの一部が前記柱及び前記梁から突出した複数のアンカー筋と、
前記開口部に設けられた鉄筋コンクリート造の増設耐震壁と、を備え、
前記複数のアンカー筋の前記柱及び前記梁からの突出部分は、前記増設耐震壁に定着され、
前記複数のアンカー筋は、鉄筋断面積が前記増設耐震壁の鉄筋断面積の６０％以下、かつ鉄筋径が６〜１０mmであることを特徴とする耐震補強構造体。
【請求項２】
前記増設耐震壁は、前記柱及び前記梁と該増設耐震壁との接合部に沿う割裂防止筋を設けないことを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造体。
【請求項３】
既存建物の柱及び梁で区画された開口部において、該柱及び該梁の内周面に複数のアンカー孔を穿孔する工程と、
前記複数のアンカー孔のそれぞれに、アンカー筋の一部を挿入し固着させる工程と、
前記開口部に配筋するとともにコンクリートを打設して増設耐震壁を構築する工程と、を備え、
前記アンカー筋の残りの一部は、前記増設耐震壁の前記コンクリートに定着させ、
前記アンカー孔に挿入、固着させる工程とを含み、前記アンカー筋は、鉄筋断面積が前記増設耐震壁の鉄筋断面積の６０％以下、かつ鉄筋径が６〜１０mmであることを特徴とする耐震補強工法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震補強構造体及び耐震補強工法に係り、特に鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリート造の柱梁構造で構成される架構を耐震補強するための耐震補強構造体及び耐震補強工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリート造の柱梁構造で構成される架構を有する既存の建物を耐震改修するための工法の１つとして、増設耐震壁や鋼製の枠付ブレースを、柱及び梁で区画された開口部に設ける工法がある。図４は、従来の耐震補強構造体を示した図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は図４（ａ）中の矢視ｂ−ｂから見た断面図である。図４に示すように、後施工アンカーである複数のアンカー筋３３０が、開口部３６０を区画する柱３１０及び梁３２０の内周面に沿って施工されており、柱３１０及び梁３２０から突出した部分のアンカー筋３３０は、鉄筋コンクリート造の増設耐震壁３４０内に定着している。なお、一般的に、梁３２０と床スラブ３２５は一体で施工されるため、本明細書においては、一体化した梁３２０及び床スラブ３２５をあわせて梁３２０と記載する。柱３１０及び梁３２０で区画された開口部３６０に設置された増設耐震壁３４０には、縦横に壁筋３４１が配筋されており、また、柱３１０及び梁３２０との接合部に沿って、らせん状の割裂防止筋３５０が配筋されている。
【０００３】
特許文献１には、鋼製の枠付ブレースを設置した既存建築物の補強構造体が開示されている。この補強構造体は、開口部を区画する柱及び梁に施工された後施工アンカーと、頭付きスタッドが溶接付けされた枠付ブレースと、柱及び梁と枠付ブレースとの間に施工されたコンクリートとを有している。コンクリートには、後施工アンカーと枠付ブレースに溶接付けされた頭付きスタッドとが定着している。このコンクリートに高引張強度のコンクリートを用いることにより、コンクリートの割裂を生じにくくさせて、割裂防止筋を省略した補強構造体を実現している。
【０００４】
また、特許文献２は、柱及び梁により区画された開口部に設置された耐震鉄骨枠組あるいは耐震コンクリート壁を開示している。特許文献２に記載の技術は、柱及び梁と耐震鉄骨枠組あるいは耐震コンクリート壁との接合部にメッシュ筋を配筋することで、コンクリートに発生するひび割れを防止している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−３１７１９８号公報
【特許文献２】特開平７−１８８７７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
図４に示した増設耐震壁３４０において、一般的に柱３１０及び梁３２０に施工されるアンカー筋３３０は、壁筋３４１よりも太い径の１６〜１９mm程度の異形鉄筋が用いられる。そのため、それぞれのアンカー筋３３０が増設耐震壁３４０に伝達する引張力とせん断力は大きく、地震により水平力が作用する際に発生するコンクリートの割裂を防止するために、増設耐震壁３４０の接合部に沿って割裂防止筋３５０を配筋していた。また、径が１６〜１９mm程度のアンカー筋３３０を施工するための穿孔径は、２０〜２５mm程度必要となる。この程度の大きさの孔を穿孔するためには、振動ドリルあるいは静音コアドリルが必要であるが、前者は騒音と振動が大きく、後者は穿孔する際に水が必要であり１本あたりの作業時間がかかるという問題がある。また、振動ドリルあるいは静音ドリルは駆動力が大きく、アンカー孔を穿孔する際に鉄筋を切断する恐れがある。
【０００７】
また、特許文献１に記載の補強構造体では、割裂防止筋を省略することができる反面、接合部のコンクリートに炭素繊維やアラミド繊維を混入させる必要があり、コストがかかるという問題がある。また、上述した柱及び梁に穿孔する際の種々の問題点を解決することはできない。
【０００８】
また、特許文献２に記載の増設耐震壁では、接合部に沿ってメッシュ筋を配筋する必要があり、手間とコストがかかるという問題がある。また、特許文献１と同様、上述した柱及び梁に穿孔する際の種々の問題点を解決することはできない。
【０００９】
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、手間と施工コストを抑制できるとともに、アンカー孔を穿孔する際に既存の鉄筋を傷つけることがない耐震補強構造体及び耐震補強工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的を達成するために、本発明の耐震補強構造体は、既存建物の柱及び梁で区画された開口部に設けられる耐震補強構造体であって、前記開口部を区画する前記柱及び前記梁に一部が埋設され、残りの一部が前記柱及び前記梁から突出した複数のアンカー筋と、前記開口部に設けられた鉄筋コンクリート造の増設耐震壁とを備え、前記複数のアンカー筋の前記柱及び前記梁からの突出部分は、前記増設耐震壁に定着され、前記複数のアンカー筋は、鉄筋断面積が前記増設耐震壁の鉄筋断面積の６０％以下、かつ鉄筋径が６〜１０mmであることを特徴とする。
【００１２】
前記増設耐震壁には、前記柱及び前記梁と該増設耐震壁との接合部に沿う割裂防止筋が存在しなくてもよい。
【００１４】
上記目的を達成するため、本発明の耐震補強工法は、既存建物の柱及び梁で区画された開口部において、該柱及び該梁の内周面に複数のアンカー孔を穿孔する工程と、前記複数のアンカー孔のそれぞれに、アンカー筋の一部を挿入し固着させる工程と、前記開口部に配筋するとともにコンクリートを打設して増設耐震壁を構築する工程と、を備え、前記アンカー筋の残りの一部は、前記増設耐震壁の前記コンクリートに定着させ、前記アンカー孔に挿入、固着させる工程とを含み、前記アンカー筋は、鉄筋断面積が前記増設耐震壁の鉄筋断面積の６０％以下、かつ鉄筋径が６〜１０mmであることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、アンカー孔の穿孔における処理粉塵量の低減、穿孔時の騒音・振動の抑制、穿孔による既存の鉄筋の損傷の防止、穿孔体積が減少することによる充填樹脂等の材料使用量の低減によるコストダウン等を図ることができるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る耐震補強構造体を示した図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は図１（ａ）中の矢視ｂ−ｂから見た断面図。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る耐震補強構造体の一部を施工順（（ａ）〜（ｃ））に示した拡大斜視図。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る耐震補強構造体を示した図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は図３（ａ）中の矢視ｂ−ｂから見た断面図。
【図４】従来の耐震補強構造体を示した図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は図４（ａ）中の矢視ｂ−ｂから見た断面図。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、本発明の第１の実施形態に係る耐震補強構造体及び耐震補強工法を図面を参照して説明する。図１は、本発明の第１の実施形態に係る耐震補強構造体を示した図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は図１（ａ）中の矢視ｂ−ｂから見た断面図、図２は、本発明の第１の実施形態に係る耐震補強構造体の一部を施工順（（ａ）〜（ｃ））に示した拡大斜視図である。
【００１９】
図１（ａ），（ｂ）に示すように、本発明の実施形態に係る耐震補強構造体１００は、既存建物の柱１１０及び梁１２０で区画された開口部１６０に設けられている。開口部１６０を区画する柱１１０及び梁１２０の内周面には、後施工アンカーである複数のアンカー筋１３０の一部が埋め込まれている。
【００２０】
アンカー筋１３０は、直径が６〜１０mm程度の全ねじあるいは異形鉄筋から構成されている。図１（ａ），（ｂ）に示すように、アンカー筋１３０は、柱１１０及び梁１２０の幅方向に２本（２列）配置され、また、開口部１６０の周方向に沿って所定の間隔で配置されており、その間隔は、後述する増設耐震壁１４０の壁筋１４１の配筋間隔と同程度である。アンカー筋１３０の柱１１０及び梁１２０に対する埋込長は、一般的な後施工アンカーと同様、アンカー筋１３０の直径の８倍以上が確保されている。アンカー筋１３０は、後施工アンカーの種々の施工方法を採用することができる。しかしながら、本実施形態で説明する直径が１０mm以下の後施工アンカーは、材料の手に入れやすさから、孔底に樹脂を注入してアンカー筋１３０を定着させる、カートリッジ式による施工が好適である。なお、本実施例ではカートリッジ式後施工アンカーを用いたが、このタイプ以外にカプセル型打込み式の後施工アンカー等、各種の後施工アンカーを採用することができることはいうまでもない。
【００２１】
また、本発明の実施形態に係る耐震補強構造体１００は、開口部１６０に配された増設耐震壁１４０を備えている。増設耐震壁１４０は鉄筋コンクリート造で、図１（ａ），（ｂ）に示すように、縦横に所定の間隔で壁筋１４１が配筋されている。壁筋１４１は、直径が１０〜１３mm程度の異形鉄筋であり、アンカー筋１３０よりもその直径は大きい。柱１１０及び梁１２０から突出した部分のアンカー筋１３０は、増設耐震壁１４０のコンクリート部に定着している。これにより、柱１１０及び梁１２０と増設耐震壁１４０とが一体化されている。
【００２２】
次に、本発明の第１の実施形態に係る耐震補強構造体１００を用いることによる効果について説明する。
【００２３】
上述したように、開口部１６０を区画する柱１１０及び梁１２０の内周面に施工されたアンカー筋１３０の直径は６〜１０mm程度であり、従来の耐震補強構造体に用いられてきたアンカー筋よりも小径のものを用いている。このようなアンカー筋１３０を施工するために必要なアンカー孔の直径は９〜１２mm程度である。この程度の大きさのアンカー孔を穿孔するのには、軽量で低出力の電動ドリルで十分である。そのため、穿孔作業を容易に実施することができる。また、このような電動ドリルは、消費電力が小さく、節電効果に優れている。また、穿孔中にドリルが鉄筋に当たるとそれ以上進まなくなるため、柱１１０及び梁１２０の鉄筋を切断することがなく建物の柱１１０及び梁１２０への損傷を最小限にすることができる。また、電動ドリルが鉄筋に当たった場合には、その近傍に別の孔を設けることができる。そのため、柱１１０及び梁１２０の鉄筋探査の作業を省略することもでき、作業を効率よく実施することが可能となる。
【００２４】
また、上述したように、後施工アンカーは、アンカー筋１３０の直径の８倍以上の穿孔長さを確保する必要がある。すなわち、施工するアンカー筋１３０の直径が小さくなるほど、柱１１０及び梁１２０にあける孔の穿孔長を短くすることができる。本実施形態で用いるアンカー筋１３０は径が６〜１０mm程度と、従来のものよりも小径としているため、アンカー孔の穿孔長を短くできる。そのため、アンカー孔を穿孔する際に、ドリル孔が柱１１０及び梁１２０の鉄筋と干渉しないようにできる。
【００２５】
また、本実施形態に係る耐震補強構造体においては、従来の耐震補強構造体と比べ、小径のアンカー筋１３０を数多く配置するため、１本当たりのアンカー筋１３０が伝達する力は、従来の耐震補強構造体におけるアンカー筋よりも小さい。したがって、増設耐震壁１４０のコンクリートに局所的に作用する応力を低減することができ、増設耐震壁１４０のコンクリートにおけるひび割れが防止される。そのため、本実施形態に係る耐震補強構造体１００においては、図４に示した耐震補強構造体３００で用いていたコンクリートの割裂を防止する割裂防止筋３５０を省略することができ、施工コストを抑制することが可能となる。
【００２６】
次に、図１に示した本実施形態に係る耐震補強構造体１００と図４に示した従来の耐震補強構造体３００とで用いられるアンカー筋の量及びアンカー孔の穿孔量（体積）について比較する。後施工アンカーの役割は、アンカー筋により引張力とせん断力を伝達することである。したがって、配置するアンカー筋の総断面積が同じであれば、同じ力を伝達することが可能である。ここで、直径が１６mmのアンカー筋３３０を用いた従来の耐震補強構造体３００と、直径が６mmあるいは１０mmのアンカー筋１３０を用いた本実施形態に係る耐震補強構造体１００とについて、用いられるアンカー筋の量及びアンカー孔の穿孔量について比較する。
【００２７】
直径１６mmの異形鉄筋（以下、単にＤ１６と記載する。他の直径の異形鉄筋も同様に記載する）の公称断面積は１９９mm2である。１本のＤ１６の鉄筋と同じ力を伝達するためには、Ｄ１０（公称断面積７１．３mm2）では２．８本、Ｄ６（公称断面積３２mm2）では６．２本を用いることで鉄筋の総断面積を同じにすることができる。
【００２８】
また、後施工アンカーは鉄筋径の８倍の長さの定着長を確保する必要がある。したがって、柱及び梁に穿孔するアンカー孔は、Ｄ１６では１２８mm、Ｄ１０では８０mm、Ｄ６では４８mmの穿孔長が必要となる。この穿孔長に異形鉄筋の公称断面積と上述の鉄筋本数とを乗じたものが、Ｄ１６／本と同等の性能を有するのに必要な柱及び梁の穿孔体積となる。
Ｄ１６：１２８×  １９９×１    ＝２５，４７２mm3
Ｄ１０：  ８０×７１．３×２．８＝１５，９７１mm3
Ｄ６  ：  ４８×    ３２×６．２＝  ９，５２３mm3
【００２９】
これらの結果から、鉄筋径が小さいアンカー筋を用いると、同じ力を伝達するために配置すべきアンカー筋の本数は多くなるものの、柱及び梁に穿孔する穿孔量は少なくなる。穿孔量が少なくなるということは、言い換えれば、穿孔の際に発生する粉塵が抑制され、また、作業時間が短くなるとともに、ドリルによる穿孔作業に起因する騒音の継続時間を短くすることができる。また、ドリルの定格出力が小さくなることで騒音・振動のレベルが低くなることが期待できる。さらに、使用材料の観点からは、アンカー筋の直径を小さくすることにより、アンカー筋の施工本数は増加するが、使用するアンカー筋の総量、充填樹脂の総量が少なくなる。これらから、本実施形態に係る耐震補強構造体１００を用いることにより、施工コストを抑えた耐震補強構造体１００を実現できるとともに、施工時に周囲への騒音にも配慮することができる。
【００３０】
次に、本実施形態に係る耐震補強構造体の施工方法について説明する。
【００３１】
まず、電動ドリルを用いて、図２（ａ）に示すように、柱１１０及び梁１２０に２列のアンカー孔１３１を所定の間隔をあけて複数穿孔する。穿孔するアンカー孔１３１は、使用するアンカー筋１３０の直径に２、３mmの余裕を持たせた孔とする。例えば、径が６mmのアンカー筋１３０を使用する場合、穿孔するアンカー孔１３１の直径を９mm程度とする。また、直径が１０mmのアンカー筋１３０を使用する場合、穿孔するアンカー孔１３１の直径を１２mm程度とする。また、アンカー孔の穿孔長は、上述のように、使用するアンカー筋１３０の直径の８倍以上とする。柱１１０及び梁１２０にアンカー孔１３１を穿孔した後、孔内に溜まった粉塵をブラシで落とすとともに吸引またはブロワーして孔内を清掃する。
【００３２】
次に、アンカー孔１３１にアンカー筋１３０を固着するための樹脂を注入し、アンカー筋１３０を回転させながらアンカー孔１３１に挿入する。そして樹脂を硬化させて、図２（ｂ）に示すようにアンカー筋１３０を柱１１０及び梁１２０に定着させる。
【００３３】
続いて、増設耐震壁１４０の鉄筋を配筋する。そして、型枠を設置して、コンクリートを打設することで、図２（ｃ）に示すように、増設耐震壁１４０を施工する。この時、柱１１０及び梁１２０から突出したアンカー筋１３０の部分は、増設耐震壁のコンクリートに定着される。以上の施工順により、本実施形態に係る耐震補強構造体１００を構築することができる。
【００３４】
次に、本発明の第２の実施形態に係る耐震補強構造体及び耐震補強工法を図面を参照して説明する。図３は、本発明の第２の実施形態に係る耐震補強構造体を示した図であり、（ａ）は正面から見た断面図、（ｂ）は図３（ａ）中の矢視ｂ−ｂから見た断面図である。上述の第１の実施形態に係る耐震補強構造体１００は、鉄筋コンクリート造の増設耐震壁１４０を柱１１０及び梁１２０で区画された開口部１６０に配置したが、本実施形態に係る耐震補強構造体２００では、開口部２６０に鋼製の枠付きブレース２５０を配置している点が異なっている。以下、上述の耐震補強構造体と異なる点を中心に説明する。
【００３５】
図３（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の第２の実施形態に係る耐震補強構造体２００は、既存建物の柱２１０及び梁２２０で区画された開口部２６０に設けられている。開口部２６０を区画する柱２１０及び梁２２０の内周面には、後施工アンカーである複数のアンカー筋２３０が施工されている。なお、アンカー筋２３０の直径や配置、柱２１０及び梁２２０への定着方法は、上記実施形態と同様である。
【００３６】
また、本発明の実施形態に係る耐震補強構造体は、開口部２６０に配された枠付ブレース２５０を備えている。枠付きブレース２５０は、形鋼等が矩形状に組み立てられた枠体２５１と、枠体２５１にガセットプレート２５３を介して取り付けられ、枠体２５１の形状を保持するＶ字状に配されたブレース２５４とを備えている。ブレース２５４は、枠体２５１と同様に型枠等から構成されている。例えば本実施形態では、枠体２５１は角形鋼管、ブレース２５４はＬ形鋼から構成されている。
【００３７】
枠体２５１の外周面には、複数の異形鉄筋２５２がスタッド溶接されている。この異形鉄筋２５２は、柱２１０及び梁２２０に後施工されたアンカー筋２３０と同様、その直径は６〜１０mm程度であり、その配置態様もアンカー筋２３０の配置態様とほぼ同様である。すなわち、図３（ｂ）に示すように、枠体２５１の幅方向に２本（２列）の異形鉄筋２５２が溶接されており、また、枠体２５１の周方向に沿ってアンカー筋２３０とほぼ同様の間隔で異形鉄筋が溶接されている。
【００３８】
また、図３（ａ），（ｂ）に示すように、開口部２６０を区画する柱２１０及び梁２２０の内周面と、枠付ブレース２５０の枠体２５１の外周面との間には、コンクリートまたはモルタル２７０が充填されている。柱２１０及び梁２２０から突出したアンカー筋２３０の部分及び枠体２５１にスタッド溶接された異形鉄筋２５２は、開口部２６０を区画する柱２１０及び梁２２０の内周面と、枠体２５１の外周面との間に充填されたコンクリートまたはモルタル２７０に定着している。
【００３９】
本実施形態に係る耐震補強構造体２００においても、上述した第１の実施形態と同様に、柱２１０及び梁２２０に施工されたアンカー筋２３０の直径を６〜１０mm程度としている。そのため、第１の実施形態に係る耐震補強構造体１００と同様の効果を奏することができる。また、枠体２５１の外周面にスタッド溶接した異形鉄筋２５２の直径も６〜１０mm程度としている。そのため、充填されたコンクリート２７０内に過度な応力集中を発生させることがないため、コンクリート２７０の割裂を抑制することができる。そのため、従来の耐震補強構造体に用いられてきた割裂防止筋３５０（図４）を省略することができる。
【００４０】
なお、本実施形態に係る耐震補強構造体２００の施工方法については、図２（ｂ）で示したアンカー筋１３０の施工までは、上述の実施形態と同様である。そして、予め工場等で製作した枠付きブレース２５０を、柱２１０及び梁２２０で区画された開口部２６０に固定し、型枠を配置してコンクリート２７０を打設する。これにより、本実施形態に係る耐震補強構造体２００が構築される。
【００４１】
本発明は上記実施形態に限定されず、様々な変形や改良が可能である。上述の実施形態では、柱及び梁のラーメン架構に、鉄筋コンクリート造の増設耐震壁１４０や鋼製の枠付ブレース２５０を配置したが、他の補強構造体を用いる場合にも本発明の効果を享受することが可能である。
【００４２】
また、上述の第２の実施形態で説明した枠体２５１に取り付けられる部材は必ずしも異形鉄筋２５２である必要はなく、地震により作用する水平力を枠体２５１及びブレース材２５４に伝達可能な金属製の部材であればよく、例えば頭付きスタッド等を溶接してもよい。
【符号の説明】
【００４３】
１００，２００，３００    耐震補強構造体
１１０，２１０，３１０    柱
１２０，２２０，３２０    梁
１２５，２２５，３２５    スラブ
１３０，２３０，３３０    アンカー筋
１３１    アンカー孔
１４０，３４０    増設耐震壁
１４１，３４１    壁筋
２５０    枠付ブレース
２５１    枠体
２５２    異形鉄筋
２５３    ガセットプレート
２５４    ブレース
２７０    コンクリート
３５０    割裂防止筋
【図１】
0006018783.tif 000002
【図２】
0006018783.tif 000003
【図３】
0006018783.tif 000004
【図４】
0006018783.tif 000005