(57)【要約】【課題】補強対象内にドア等が存在する場合であっても、良好に耐震補強を行うことができ、しかも地震発生時に枠体の変形に起因して既存構造物の梁を損傷させることもない耐震補強構造を提供する。【解決手段】この耐震補強構造は、既存構造物の柱および／または梁に対して接続される補強部材２０であって、補強部材は枠付鉄骨ブレース２０であり、柱および／または梁に接続される枠体１５と、この枠体の内周側に設けられたブレースアセンブリ１７）を備え、枠体１５は、左右いずれかの下側角部からその梁部材１４を一部切除して設けられた切除部１５ａを有し、ブレースアセンブリ１７は、枠体における４つの角部のうち切除部が設けられていない３つの角部にそれぞれ接続する第１ブレース、第２ブレース、および第３ブレースを有することを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存構造物の柱および／または梁に対して接続される補強部材であって、
前記補強部材は枠付鉄骨ブレースであり、前記柱および／または梁に接続される枠体と、この枠体の内周側に設けられたブレースアセンブリとを備え、
前記枠体は、左右いずれかの下側角部からその梁部材を一部切除して設けられた切除部を有し、
前記ブレースアセンブリは、前記枠体における４つの角部のうち、前記切除部が設けられていない３つの角部にそれぞれ接続する第１ブレース、第２ブレース、および、第３ブレースを有すること
を特徴とする耐震補強構造。
【請求項２】
請求項１に記載の耐震補強構造において、
前記第１、第２、第３ブレースの接続点は、前記枠体の中心よりも上側および／または前記切除部とは反対側に偏在すること
を特徴とする耐震補強構造。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の耐震補強構造において、
前記枠付鉄骨ブレースは、前記既存構造物の外側から接続されるとともに、第１接続部および第２接続部を介して前記柱および梁に対し接続され、
前記第１接続部は、前記柱と梁で形成される枠状の開口に沿って設けられた鉄筋コンクリートであって、前記柱および梁と前記第２接続部とを接続し、
前記第２接続部は、前記第１接続部の内周側に打設される水硬性モルタルであって、前記第１接続部と前記枠付鉄骨ブレースの枠体とを接続すること
を特徴とする耐震補強構造。
【請求項４】
請求項１または請求項２に記載の耐震補強構造において、
前記補強部材は、前記既存構造物の内側から水硬性モルタルを介して前記柱および梁に対し接続され、
前記水硬性モルタルは、前記柱および梁で形成される枠の内周側に打設され、前記柱および梁と前記補強部材とを接続すること
を特徴とする耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震補強構造に関し、特に、補強対象内にドア等が存在する場合であっても、良好に耐震補強を行うことができ、しかも地震発生時に枠体の変形に起因して既存構造物の梁を損傷させることもない耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、既存の鉄筋コンクリート構造物等を耐震補強することを目的として、補強対象個所に枠体を設けるとともに、その枠体内に圧縮力および引張力に抗するブレースと呼ばれる構造部材を設ける工法が広く用いられており、このような工法は「鉄骨ブレース工法」などとも呼ばれる。
【０００３】
例えば特許文献１には、既存建造物の柱および梁の側面部に枠体を外付けし、さらにその内側に枠体や鉄骨ブレース等を配設する例が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１１−２１４２６１号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、一般的な鉄骨ブレース工法の場合、上述のとおり補強対象個所に枠体を設けることが必要となることから、ドア等を有する部分を耐震補強しようとする場合、そのドア部分を避けるように枠体を小さくするといった構造を採用する必要がある。しかしながら、そのような構造では、後述するように、地震発生時に枠体の変形に起因して既存構造物の梁を損傷させてしまうおそれがある。
【０００６】
本発明はそのような問題点に鑑みてなされたものであって、その目的は、補強対象内にドア等（必ずしも扉が設けられている必要はなく、扉の無い出入口であってもよい）が存在する場合であっても、良好に耐震補強を行うことができ、しかも地震発生時に枠体の変形に起因して既存構造物の梁を損傷させることもない耐震補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するための本発明の一形態の耐震補強構造は下記の通りである：
既存構造物の柱および／または梁に対して接続される補強部材であって、
前記補強部材は枠付鉄骨ブレースであり、前記柱および／または梁に接続される枠体と、この枠体の内周側に設けられたブレースアセンブリを備え、
前記枠体は、左右いずれかの下側角部からその梁部材を一部切除して設けられた切除部を有し、
前記ブレースアセンブリは、前記枠体における４つの角部のうち、前記切除部が設けられていない３つの角部にそれぞれ接続する第１ブレース、第２ブレース、および、第３ブレースを有すること
を特徴とする耐震補強構造。
【発明の効果】
【０００８】
本発明によれば、補強対象個所にドア等が存在する場合であっても、良好に耐震補強を行うことができ、しかも地震発生時に枠体の変形に起因して既存構造物の梁を損傷させることもない耐震補強構造を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】既存構造物の柱梁架構が耐震補強構造によって補強された状態を模式的に示す図である。
【図２】耐震補強を行うために考えられうる構造の例（比較例）を模式的に示す図である。
【図３】第１の実施形態の耐震補強構造を学校の教室などに適用する場合を模式的に示す図である。
【図４】第２の実施形態の耐震補強構造を平面図である。
【図５】図４のＩ−Ｉ切断線における部分断面図である。
【図６】図４の耐震補強構造の施工途中の状態を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
（第１の実施形態）
本発明の実施の形態を図面を参照して以下に説明する。図１は、既存構造物の柱梁架構が耐震補強構造によって補強された状態を模式的に示す図である。
【００１１】
既存構造物としては、何ら限定されるものではないが、例えば、学校、病院、商業施設、運動施設、集合住宅等が挙げられ、また、鉄筋コンクリート構造であってもよい。この例では、柱梁架構の柱が符号３１で示され、梁が符号３６で示されている。
【００１２】
本実施形態の耐震補強構造は、このような柱梁架構の柱３１および梁３６の内側に設けられるものであって、具体的には、枠付鉄骨ブレース２０として構成されている。この枠付鉄骨ブレース２０は、柱３１および梁３６の内側に取り付けられる枠体１５と、その内側に設けられたブレースアセンブリ１７とを有している。
【００１３】
枠体１５は、左右２本の柱部材１１と、上下２本の梁部材１３、１４とを有し、各部材が互いに接続されて全体として略矩形に形成されたものである。ただし、下側の梁部材１３の一部（枠体１５の下側角部から所定の長さだけの部分）が切除されており、これにより、枠体１５の下辺の一部に切除部１５ａが形成された状態となっている。
【００１４】
このような切除部１５ａが形成されていることにより、既存構造物のドア５と枠付鉄骨ブレース２０との干渉が防止されている。なお、本実施形態では「ドア５」として説明しているが、符号５に相当する部分としては、扉のない単なる出入口であってもよいことは言うまでもない。
【００１５】
枠体１５を構成する柱部材１１および／または梁部材１３、１４としては、例えばＨ型鋼や溝型鋼などを用いることができる。当然ながら、それ以外の種々の部材も利用可能である。
【００１６】
柱部材１１や梁部材１３、１４を柱３１や梁３６に固定するための固定手段としては従来公知の様々なものを利用可能である。例えば、アンカーボルトのような機械的固定具を利用してもよいし、あるいは、接着等により固定を行ってもよい。また、これらの組合せとしてもよい。
【００１７】
図１に示すように、枠体１５の柱部材１１については、例えば、その高さ方向の下寄りの位置（一例で鉛直方向の中央部よりも下側）がアンカーボルト等で柱３１に固定されてもよい。梁部材１３、１４については、その横方向の中央部付近がアンカーボルト等で梁３６に固定されてもよい。
【００１８】
ブレースアセンブリ１７は、この例では、枠体１５の左上角部から中心部側に向かって延びる第１ブレース１７ａと、右上角部から中心部側に向かって延びる第２ブレース１７ｂと、左下角部から中心部に向かって延びる第３ブレース１７ｃとを有し、各ブレースの端部が接続点Ｂにおいて互いに連結されている。各ブレースの部材についても特に限定されるものではなく、公知の種々のものを利用可能である。
【００１９】
ここで、接続点Ｂの位置としては、ドア５のスペースを良好に確保することが可能となるように、中心部より、鉛直上方および／または水平方向（切除部１５ａとは反対側）に偏在していることが好ましい。
【００２０】
続いて、本実施形態の耐震補強構造の場合と図２に示すような補強構造３２０の場合との補強特性の相違について説明する。
【００２１】
図２の枠付鉄骨ブレース３２０は、枠体３１５とその内側に設けられたブレースアセンブリ３１７とを有しているという点では本実施形態のものと共通しているが、ドア５のスペースを確保するために、枠体３１５の幅がより狭くなっており、かつ、完全に閉じた枠体となっている点で相違している。また、ブレースアセンブリ３１７が、下側の左右両角部から上側の梁部材の中心部に向かって斜めに延びる２本のブレースである点でも、本実施形態のものとは相違している。
【００２２】
図２の構造の場合、梁３６の途中で梁部材３１３、３１４が終端していることから、建物の変形時に、次のような問題が生じるおそれがある。すなわち、図２に例示するように、上側の梁３６に図示右方向の地震力Ｆ１が加わる場合、右側の柱部材３１１に下向きの力ｆ１が作用することとなり、その結果、柱部材３１１と梁３６とが干渉して梁３６の途中位置において損傷が発生するおそれがある。他方、図示は省略するが、図２のＦ１とは逆向きの地震力が加わる場合、今度は逆に同柱部材３１１に上向きの力が作用することとなり、その結果、上側の梁３６の途中位置において損傷が発生するおそれがある。これらの問題は、枠体３１５の幅を狭めて、梁３６の途中に柱部材３１１が位置するような枠体構造としたことに起因している。
【００２３】
これに対して、本実施形態の構成によれば、図１に示すように、左右の柱部材１１はいずれも既存構造物の柱３１に沿ってその近傍に配置されているので、枠体１５の変形に起因して梁３６が損傷するということはなく、しかも、ドア５のスペースも良好に確保されることとなる。
【００２４】
また、図２のような構成の場合、ドア５の図示左側、すなわち柱梁架構内の空間の比較的中心寄りの位置に柱部材３１１を配置する必要があるので、それにより圧迫感が生じたり、採光性の低下などにつながる場合も想定されるが、本実施形態の構成ではそうした問題も生じにくい。
【００２５】
以上説明したように、本実施形態の耐震補強構造である枠付鉄骨ブレース２０によれば、枠体１５については既存構造物の柱３１や梁３６に沿って設け、その枠体１５のうちドア設置箇所に切除部１５ａを設けることで、ドア５のスペースを確保しつつ、しかも、地震等が発生した場合でも枠体の変形に起因して梁を損傷させることのない耐震補強構造を提供することができる。
【００２６】
図１では、一つの柱梁架構のみに着目したが、本実施形態の耐震補強構造は、図３に示すような隣接する二箇所の柱梁架構に対し、真ん中の柱を挟んで左右対称となるような配置で枠付鉄骨ブレース２０Ａ、Ｂを設けてもよい。このような既存構造物としては、例えば、学校の教室等が想定され、図中のドア５Ａは例えば教室の前側のドアであり、ドア５Ｂは教室の後側のドアであってもよい。
【００２７】
（第２の実施形態）
図４および図５は、第２の実施形態に係る耐震構造例を示す図であり、図４が平面図で、図５は図４のＩ−Ｉ切断線における部分断面図である。
【００２８】
先ず、基本的な構成について説明する。この耐震補強構造は、既存構造物の柱梁架構の側面部に設けられるものであって（図５参照）、大別すると、柱梁架構の柱３１および梁３６に沿って枠状に形成された外枠体２２０Ａと、その内側に配置される枠付鉄骨ブレース２２０Ｂとを備えている。
【００２９】
外枠体２２０Ａは、一例として、図５、図６に示すように、アンカーボルト２０６を介して柱３１および梁３６の側面に設けられた鉄筋２０５と、その鉄筋２０５を覆うように設けられたコンクリート２２２とを有している。鉄筋２０５からは、図６に示すように、複数のアンカー筋２０７が柱梁架構内側に向かって延出している。
【００３０】
アンカー筋２０７は、柱梁架構の内周において応力が生じると考えられる箇所を特定し、この箇所に対応する一部分に限定して配置されるものであってもよい。また、アンカー筋２０７は、二列平行に配置されるとともに、各列において等間隔に配置されていてもよい。アンカー筋２０７の配置位置、本数や径については、構造強度計算を用いて決定することができる。本実施形態では、上の梁においてはアンカー筋２０７がほぼ中間位置周辺に設置されており、下の梁においては片側またはほぼ中間位置周辺（既存構造物のドアが存在しない側）に設置される。
【００３１】
次に、第２の実施形態における枠付鉄骨ブレース２２０Ｂについて説明する。この枠付鉄骨ブレース２２０Ｂも、上記実施形態同様、略矩形の枠体２１５（図４では一部がコンクリートによって覆われ不図示となっている）と、その内側に設けられたブレースアセンブリ２１７とを有している。
【００３２】
ブレースアセンブリ２１７に関して、３本のブレースで構成されている点やその接続点Ｂの位置等については上記実施形態と同様であるので重複する説明は省略する。また、枠体２１５の基本的な形状についても上記実施形態と同様であり、具体的には、枠体２１５の下側の梁部材のうちドア５側の一部が切除された状態となっており、これにより切除部２１５ａが形成されている。
【００３３】
第２の実施形態における枠付鉄骨ブレース２２０Ｂは、第１の実施形態と基本的な技術思想は共通するが、さらに、下記するように水硬性モルタルを介して補強部材が保持固定されている。具体的には、この例では、枠付鉄骨ブレース２２０Ｂの枠体２１５を構成する梁部材２１３、２１４および柱部材２１１はＨ型鋼により形成されている（図５も参照）。そして、鉄骨２０５から延び出したアンカー筋２０７を介して、Ｈ型鋼が外枠体２２０Ａに連結されている。
【００３４】
図５に示すように、このＨ型鋼（２１１、２１３、２１４）を包囲するように水硬性モルタル２０４が打設される。言い換えれば、この例では、Ｈ型鋼が、アンカー筋２０７と水硬性モルタル２０４とを介して外枠体２２０Ａに固定されたような構成となっている。
【００３５】
水硬性モルタルは、外枠体２２０Ａと枠付鉄骨ブレース２２０Ｂの枠体２１５との間を埋めるように（より正確には枠体のＨ型鋼をも埋めるように）充填固化されたものである。このような構成の本実施形態の耐震補強構造の施工は、概略以下のようにして行われる。なお、以下に説明する手順等についてはあくまで例示であって、適宜変更可能である。
【００３６】
先ず、図６のように、既存構造物の柱３１や梁３６の外面（増し打ち部）に鉄筋２０５を配筋し、そして、この鉄筋２０５にアンカー筋２０７を配筋していく。ここで、本実施形態では、一例で上下の梁３６のみにアンカーボルト２０６を設け、このアンカーボルト２０６で鉄筋２０５を保持する構造としている。
【００３７】
アンカー筋２０７は、図６（ｂ）に示すように、柱梁架構の内周に沿った一部分に、二列の千鳥掛けで配置されてもよい。また、後工程において枠付鉄骨ブレース２２０Ｂを導入しやすくするために、二列のアンカー筋２０７のうち外側の列（柱または梁から遠い側の列）のアンカー筋２０７突出量が短くなっていてもよい。
【００３８】
次いで、鉄筋２０５の周囲に不図示の型枠を設置してコンクリート２２２を打設し、外枠体２２０Ａを形成する。そして、外枠体２２０Ａの内側に略矩形の枠体２１５を配設する。具体的には、枠体２１５の梁部材２１３、２１４および柱部材２１１のそれぞれをアンカー筋２０７と連結していくことで固定が行われる。なお、枠体２１５と短いアンカー筋２０７とを連結するために、図５のような高ナット２０８を用いて接続を行うようにしてもよい。続いて、枠体２１５内にブレースアセンブリ２１７を配設する。
【００３９】
このようにして、外枠体２２０Ａの内側に枠体２１５とブレースアセンブリ２１７とが配置された状態となったら、次いで、外枠体２２０Ａの内周に沿って不図示の型枠を取り付け、その型内に水硬性モルタル（例えばポリマーセメントモルタル）を充填し、固化させる。これにより、Ｈ型鋼である枠体がモルタル内に埋設された状態の枠体が形成され、最終的に、第２の実施形態に係る耐震補強構造が完成する。
【００４０】
本実施形態の耐震補強構造では、図６に示すように、外枠体２２０Ａの上下の梁部材のみがアンカーボルト２０６を介して既存構造物の梁と接続され、柱３１に対してはアンカーボルトを介した接続はなされていない。このように、本発明の一形態においては、外枠体２２０Ａは、既存構造物の少なくとも梁３６のみ接続されているものであってもよい。この場合、既存構造物との接続に用いるアンカーボルト２０６の数を低減させることができるとともに、既存構造物にドリル孔をあけるなどの作業が減るので、施工時の振動や騒音を低減させることができる。この結果、施工効率が向上し、良好な施工効率が得られる。
【００４１】
水硬性モルタルとしては、二種類の水硬性モルタル、すなわち、所定のセメント組成物及び水を混練して得られる水硬性モルタルＡと、所定の水硬性組成物及び水を混練して得られる水硬性モルタルＢとを用いることができる。また、これらの水硬性モルタルを、適宜混合して用いてもよい。より具体的には、水硬性モルタルＡおよび水硬性モルタルＢとしては、例えば特開２０１１−２１４２６１に記載されたものと同じものを用いることができる。このような水硬性組成物は、流動性に優れた水硬性モルタル、及び、高強度・高弾性で無収縮のモルタル硬化体を得ることができ、土木建築分野で水硬性モルタルとして広く利用され、特に柱梁架構と補強部材との空隙部に充填する水硬性モルタルとして好適に使用できる。
【００４２】
本出願は下記発明を開示する（なお、カッコ内に示す符号は本発明を何ら限定するものではない）：
１．既存構造物の柱および／または梁に対して接続される補強部材（２０）であって、
前記補強部材は枠付鉄骨ブレース（２０）であり、前記柱および／または梁に接続される枠体（１５）と、この枠体の内周側に設けられたブレースアセンブリ（１７）を備え、
前記枠体（１５）は、左右いずれかの下側角部からその梁部材（１４）を一部切除して設けられた切除部（１５ａ）を有し、
前記ブレースアセンブリ（１７）は、前記枠体における４つの角部のうち、前記切除部が設けられていない３つの角部にそれぞれ接続する第１ブレース、第２ブレース、および、第３ブレースを有することを特徴とする耐震補強構造。
【００４３】
このような構成によれば次の作用効果が得られる。すなわち、ドアを設けるために枠付ブレースの枠を柱から離間させると、荷重が作用した際に梁に鉛直方向力が作用し、梁に負担がかかる。したがって枠は柱および梁に沿って設け、梁に沿って設けられた枠のうちドア設置箇所に切除部を設けることで、ブレースの引っ張り・圧縮により荷重を３つの角部に流すことで、梁に鉛直方向力を作用させることなく、柱付近にドアを設けることができる。
【００４４】
２．上記に記載の耐震補強構造において、
前記第１、第２、第３ブレースの接続点（Ｂ）は、前記枠体（１５）の中心よりも上側および／または前記切除部とは反対側に偏在することを特徴とする耐震補強構造。
【００４５】
各ブレースの接続点が枠の中心に位置する場合、ドアの大きさによってはブレースが障害となる。したがってブレースの接続点を上側および／または切除部と反対側に位置させることで（すなわち、中心部からずらし、偏在する配置とすること）ドアの設置スペースを確保することができる。
【００４６】
３．上記に記載の耐震補強構造において、
前記枠付鉄骨ブレース（２２０Ｂ）は、前記既存構造物の外側から接続されるとともに、第１接続部（２２０Ａ）および第２接続部（２０４）を介して前記柱および梁に対し接続され、
前記第１接続部（２２０Ａ）は、前記柱と梁で形成される枠状の開口に沿って設けられた鉄筋コンクリートであって、前記柱および梁と前記第２接続部（２０４）とを接続し、
前記第２接続部（２０４）は、前記第１接続部（２２０Ａ）の内周側に打設される水硬性モルタルであって、前記第１接続部（２２０Ａ）と前記枠付鉄骨ブレースの枠体（２１５）とを接続することを特徴とする耐震補強構造。
【００４７】
このような構成によれば、既存構造体の外側（側面部）に補強構造を設けることができ、しかも水硬性モルタルを介して枠付鉄骨ブレースが接続されるので高強度な接続構造を得ることができる。
【００４８】
４．上記に記載の耐震補強構造において、
前記補強部材は、前記既存構造物の内側から水硬性モルタルを介して前記柱および梁に対し接続され、
前記水硬性モルタルは、前記柱および梁で形成される枠の内周側に打設され、前記柱および梁と前記補強部材とを接続することを特徴とする耐震補強構造。
【００４９】
このように、水硬性モルタルを介して枠付鉄骨ブレースを内付けする場合においても、上記本発明による作用効果を同様にして得ることができる。
【００５０】
本出願はまた下記の発明をも開示する：
鉄筋コンクリートで形成された既存構造物のための耐震補強方法であって、
既存構造物の２本の柱および該２本の柱の上下に接続する２本の梁の内側または外側（側面部）に枠付鉄骨ブレースを設けるステップを有し、
前記枠付き鉄骨ブレースは、枠体（１５）と、この枠体の内周側に設けられたブレースアセンブリ（１７）を備え、前記枠体（１５）は、左右いずれかの下側角部からその梁部材（１４）を一部切除して設けられた切除部（１５ａ）を有するものである、
ことを特徴とする耐震補強方法。
【符号の説明】
【００５１】
５、５Ａ、５Ｂ  ドア（出入口）
１１、２１１  柱部材
１３、１４、２１３、２１４梁部材
１５、２１５  枠体
１５ａ、２１５ａ  切除部
１７、２１７  ブレースアセンブリ
１７ａ、１７ｂ、１７ｃ  ブレース
２０、２０Ａ、２０Ｂ  枠付鉄骨ブレース
３１  柱
３６  梁
２０４  水硬性モルタル
２０５  鉄筋
２０６  アンカーボルト
２０７  アンカー筋
２０８  高ナット
２２０Ａ  外枠体
２２０Ｂ  枠付鉄骨ブレース
２２２  コンクリート
Ｂ  接続点
【図１】
2015132075.tif 000003
【図２】
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【図３】
2015132075.tif 000005
【図４】
2015132075.tif 000006
【図５】
2015132075.tif 000007
【図６】
2015132075.tif 000008