(57)【要約】【課題】施工コストを抑制し、工期を短縮できると共に、地盤に支持された構造物の耐震性能を向上させることができる耐震補強方法及び構造を提供する。【解決手段】アンカー２０を、地盤２に構築された新設基礎１２とアンカー２０の定着地盤である支持層５とに定着させることにより行う耐震補強方法であって、アンカー２０のＰＣ鋼より線に、弛まない程度の大きさの緊張力であり、且つ、地震発生時の設計上の緊張力Ｔ０よりも小さい緊張力Ｔ１を導入した状態で、アンカー２０を新設基礎１２と支持層５とに定着させることを特徴とする。【選択図】図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
アンカーを、地盤に構築された構造体と前記アンカーの定着地盤とに定着させることにより行う耐震補強方法であって、
前記アンカーの緊張材に、当該緊張材が弛まない程度の大きさの緊張力で、且つ、地震発生時の設計上の緊張力よりも小さい緊張力を与えた状態で、前記アンカーを前記構造体と前記定着地盤とに定着させることを特徴とする耐震補強方法。
【請求項２】
前記緊張材の前記構造体内の部分を、伸縮自在に構成し、前記緊張材の前記構造体よりも前記定着地盤側の部分を、伸縮が拘束されるように構成することを特徴とする請求項１に記載の耐震補強方法。
【請求項３】
前記構造体は、地盤上の構造物を支持する基礎、又は、地盤上の構造物に連結された耐震架構を支持する基礎であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の耐震工法。
【請求項４】
アンカーを、地盤に構築された構造体と前記アンカーの定着地盤とに定着させてなる耐震補強構造であって、
前記アンカーの緊張材を、当該緊張材が弛まない程度の大きさの緊張力で、且つ、地震発生時の設計上の緊張力よりも小さい緊張力を与えた状態で、前記アンカーを前記構造体と前記定着地盤とに定着させてなることを特徴とする耐震構造。
【請求項５】
前記緊張材の前記構造体内の部分を、伸縮自在に構成し、前記緊張材の前記構造体よりも前記定着地盤側の部分を、伸縮が拘束されるように構成してなることを特徴とする請求項４に記載の耐震構造。
【請求項６】
前記構造体は、地盤上の構造物を支持する基礎、又は、地盤上の構造物に連結された耐震架構を支持する基礎であることを特徴とする請求項４又は請求項５に記載の耐震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐震補強方法及び構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存建物の耐震補強方法として、アンカーを、一端がアンカーの定着地盤に定着され、他端が既存建物の基礎に定着されるように打設する方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。この既存建物の耐震補強方法では、アンカーを、予め緊張力を与えた状態で定着地盤と基礎とに定着させるか、あるいは、緊張力を与えない状態で定着地盤と基礎とに定着させる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００８―２２３４３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記の既存建物の耐震補強方法において、アンカーに予め緊張力を与えておく場合は、基礎と定着地盤との間の地盤に、鉛直方向荷重に対する十分な耐力が要求される。このため、当該地盤が軟弱地盤である場合には地盤改良を要しており、施工コストが増大し、工期が長期化していた。また、アンカーに初期緊張力を与えない場合は、地震発生時のアンカーの伸長量が長くなり、耐震性能が低下する。
【０００５】
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、施工コストを抑制し、工期を短縮できると共に、地盤に構築された構造物の耐震性能を向上させることができる耐震補強方法及び構造を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明に係る耐震補強方法は、アンカーを、地盤に構築された構造体と前記アンカーの定着地盤とに定着させることにより行う耐震補強方法であって、前記アンカーの緊張材に、当該緊張材が弛まない程度の大きさの緊張力で、且つ、地震発生時の設計上の緊張力よりも小さい緊張力を与えた状態で、前記アンカーを前記構造体と前記定着地盤とに定着させることを特徴とする。
【０００７】
上記耐震補強方法において、前記緊張材の前記構造体内の部分を、伸縮自在に構成し、前記緊張材の前記構造体よりも前記定着地盤側の部分を、伸縮が拘束されるように構成してもよい。
【０００８】
上記耐震補強方法において、前記構造体は、地盤上の構造物を支持する基礎、又は、地盤上の構造物に連結された耐震架構を支持する基礎であってもよい。
【０００９】
上記課題を解決するために、本発明に係る耐震補強構造は、アンカーを、地盤に構築された構造体と前記アンカーの定着地盤とに定着させてなる耐震補強構造であって、前記アンカーの緊張材を、当該緊張材が弛まない程度の大きさの緊張力で、且つ、地震発生時の設計上の緊張力よりも小さい緊張力を与えた状態で、前記アンカーを前記構造体と前記定着地盤とに定着させてなることを特徴とする。
【００１０】
上記耐震補強構造において、前記緊張材の前記構造体内の部分を、伸縮自在に構成し、前記緊張材の前記構造体よりも前記定着地盤側の部分を、伸縮が拘束されるように構成してもよい。
【００１１】
上記耐震補強構造において、前記構造体は、地盤上の構造物を支持する基礎、又は、地盤上の構造物に連結された耐震架構を支持する基礎であってもよい。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、施工コストを抑制し、工期を短縮できると共に、地盤に構築された構造物の耐震性能を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】一実施形態に係る既存建物の耐震補強構造を示す立面断面図である。
【図２】アンカーを示す立面断面図である。
【図３】既存建物の耐震補強方法を説明するための図である。
【図４】既存建物の耐震補強方法を説明するための図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）は、既存建物の耐震補強方法を説明するための図である。
【図６】既存建物の耐震補強方法を説明するための図である。
【図７】（Ａ）、（Ｂ）は、既存建物の耐震補強構造の作用を説明するための立面断面図である。
【図８】他の実施形態に係る既存建物の耐震補強構造を示す立面断面図である。
【図９】耐震架構を示す斜視図である。
【図１０】他の実施形態に係る既存建物の耐震補強構造を示す立面断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る既存建物１の耐震補強構造１０を示す立面断面図である。この図に示すように、地盤２には既存基礎３が存在し、この既存基礎３の上には耐震補強の対象の既存建物１が存在する。また、地盤２の上層には軟弱地盤４が存在し、この軟弱地盤４の下層には支持層（定着地盤）５が存在する。
【００１５】
耐震補強構造１０は、既存基礎３と一体化された新設基礎１２と、一端を支持層５に定着され他端を新設基礎１２に定着されたアンカー２０とを備えている。ここで、既存基礎３及び新設基礎１２と支持層５との間には、地盤改良された層や杭等は設けられておらず、軟弱地盤４の補強工事は実施されていない。
【００１６】
図２は、アンカー２０を示す立面断面図である。この図に示すように、アンカー２０は、合成樹脂製のシース管２２と、シース管２２に挿通された複数本のＰＣ鋼より線２４と、シース管２２に挿通された注入パイプ２６、２７と、アンカー２０の上端に設けられた定着機構４０とを備える。地盤２には、新設基礎１２及び軟弱地盤４を貫通し、支持層５まで延びる孔１４が、形成されており、シース管２２は、孔１４に挿通されて、新設基礎１２から支持層５まで延びている。
【００１７】
定着機構４０には保護キャップ２８が取り付けられている。また、シース管２２の中間部には複数のスペーサ３２が設けられており、このスペーサ３２により、複数本のＰＣ鋼より線２４と注入パイプ２６、２７とが位置決めされている。
【００１８】
ＰＣ鋼より線２４は、支持層５から新設基礎１２の上側まで延びている。また、シース管２２の下部には止水材３４が詰められており、注入パイプ２６は、シース管２２の上部から止水材３４の上側まで延び、注入パイプ２７は、シース管２２の上部から止水材３４の下側まで延びている。
【００１９】
また、シース管２２内の止水材３４から軟弱地盤４と新設基礎１２との境界部までの間には、インナーグラウト１６が充填されており、ＰＣ鋼より線２４がインナーグラウト１６でシース管２２に固着されている。また、シース管２２と孔１４との間には、アウターグラウト１８が充填されており、シース管２２はアウターグラウト１８で孔１４の内壁に固着されている。ここで、止水材３４は、支持層５内に配され、インナーグラウト１６は、支持層５内にまで充填されており、従って、ＰＣ鋼より線２４の下端は、支持層５に定着されている。また、ＰＣ鋼より線２４は、軟弱地盤４と一体化されており、軟弱地盤４から伸縮や変形を拘束されている。
【００２０】
ここで、軟弱地盤４と新設基礎１２との境界部より下側では、ＰＣ鋼より線２４が露出しているのに対し、軟弱地盤４と新設基礎１２との境界部より上側では、ＰＣ鋼より線２４が被覆材３６で被覆されている。また、ＰＣ鋼より線２４と被覆材３６との間には、グリース等の潤滑剤が充填されている。このため、軟弱地盤４と新設基礎１２との境界部より下側では、ＰＣ鋼より線２４がインナーグラウト１６でシース管２２に固着されているのに対し、軟弱地盤４と新設基礎１２との境界部より上側では、ＰＣ鋼より線２４がシース管２２に固着されておらず、伸縮できる。
【００２１】
定着機構４０は、ＰＣ鋼より線２４を挿通する孔が形成された支圧板４２と、支圧板４２上に載置され各ＰＣ鋼より線２４が挿通される複数の孔４４Ａが形成されたアンカーヘッド４４と、各孔４４Ａに対応して設けられたグリッパー４６とを備えている。アンカーヘッド４４の各孔４４Ａは、上側から下側へかけて縮径するテーパ孔であり、グリッパー４６はこの孔４４Ａに挿入される楔部材である。
【００２２】
ＰＣ鋼より線２４の上端は、被覆材３６で被覆されることなく露出しており、このＰＣ鋼より線２４の上端が、アンカーヘッド４４の孔４４Ａに挿通され、楔作用により孔４４Ａとグリッパー４６と摩擦係合した状態になっている。これにより、ＰＣ鋼より線２４の上端がアンカーヘッド４４に定着されている。
【００２３】
ここで、ＰＣ鋼より線２４のアンカーヘッド４４に対する定着位置を調整することにより、ＰＣ鋼より線２４の緊張力を調整できるところ、本実施形態では、当該緊張力が所定値Ｔ１（例えば、０＜Ｔ＜１００ｋＮ）に設定されている。ここで、所定値Ｔ１は、アンカー２０の地震発生時の設計上の緊張力（以下、最大値という）Ｔ０と比して格段に小さく（例えば、最大値Ｔ０を１０００ｋＮ、所定値Ｔ１をＴ０の１０％未満）、ＰＣ鋼より線２４の弛みを取るのに十分な大きさである。
【００２４】
図３〜図６は、既存建物１の耐震補強方法を説明するための図である。図３に示すように、まず、新設基礎１２を構築する工程を実施し、次に削孔工程を実施する。新設基礎１２は、既存基礎１４に隣接して既存基礎１４と一体となるように構築する。そして、掘削工程では、ケーシング１９を使用しながら孔１４を新設基礎１２から支持層５まで掘削する。
【００２５】
図４に示すように、次に、アンカー挿入工程を実施する。当該工程では、予め組み立てておいたアンカー４０を、シース管２２及びＰＣ鋼より線２４の先端が支持層５内まで到達し、ＰＣ鋼より線２４の後端が新設基礎１２から上側に突出するように、孔１４に挿入する。
【００２６】
図５（Ａ）に示すように、次に、インナーグラウト注入工程を実施し、その後、図５（Ｂ）に示すように、アウターグラウト注入工程を実施する。インナーグラウト注入工程では、注入パイプ２６を通してシース管２２の内部にインナーグラウト１６を注入する。注入パイプ２６の下端は止水材３４の上側に配されているため、インナーグラウト１６は、止水材３４で塞き止められてシース管２２内で堆積する。また、アウターグラウト注入工程では、注入パイプ２７を通してアウターグラウト１８を注入する。注入パイプ２７の下端は、止水材３４の下側に配されているため、シース管２２から流出して孔１４の底部で塞き止められて孔１４内で堆積する。次に、ケーシング引抜き工程を実施する。当該工程では、孔１４内にグラウト材を加圧注入しながらケーシング１９を孔１４内から引き抜く。
【００２７】
図６に示すように、次に、緊張・頭部処理工程を実施する。当該工程では、インナーグラウト１６及びアウターグラウト１８が硬化した後、油圧ジャッキを利用してＰＣ鋼より線２４をアンカーヘッド４４に定着させ、保護キャップ２８を定着機構４０に取り付ける。この際、ＰＣ鋼より線２４に上述の所定値Ｔ１の緊張力が付与されるように、ＰＣ鋼より線２４のアンカーヘッド４４に対する定着位置を調整する。
【００２８】
図７（Ａ）、（Ｂ）は、耐震補強構造１０の作用を説明するための立面断面図である。図７（Ａ）に示すように、アンカー２０のＰＣ鋼より線２４は、常時、最大値Ｔ０と比して格段に小さい所定値Ｔ１の緊張力を与えられており、弛みを取ることを目的として緊張されている。ここで、新設基礎１２と支持層５との間の軟弱地盤４に作用する鉛直方向の荷重は、最大値Ｔ０と比して格段に小さい所定値Ｔ１である。
【００２９】
そして、図７（Ｂ）に示すように、大地震が発生して既存建物１に水平力Ｐが作用した場合には、既存建物１の片側（図中左側）では地盤２に押し込み力が発生し、その反対側（図中右側）では地盤２に引抜き力が発生するところ、引抜き力が発生する側のアンカー２０のＰＣ鋼より線２４は、最大値Ｔ０の緊張力を発生し、引抜き抵抗力Ｔ０を発揮する。これにより、大地震発生時に、既存建物１の片側での地盤２の沈下やその反対側での地盤２の浮上りが抑制される。
【００３０】
なお、最大値Ｔ０は、中地震が発生して既存建物１に水平力が作用した場合を想定して設定してもよい。ここで、大地震とは、耐用年限中に一度発生する可能性がある程度の地震であり、その地震力は、気象庁震度階級で震度６強〜７程度、及び地動の最大加速度で３００〜４００gal程度である。また、中地震とは、建物の耐用年限中に数度は発生する程度の地震であり、その地震力は、気象庁震度階級で震度５強程度、及び、地動の最大加速度で８０〜１００gal程度である（建築物の構造規定、日本建築センター（１９９７年版）、１６〜１９頁参照）。
【００３１】
以上、本実施形態に係る耐震補強構造１０及び耐震補強方法では、アンカー２０を、地震が発生するまでの通常時は、地震発生時に最大値Ｔ０の引抜き抵抗力を発揮できるように、上記所定値Ｔ１の緊張力を与えられた状態で待機する待受けアンカーとしている。これにより、地震が発生するまでの通常時は、新設基礎１２と支持層５との間の軟弱地盤４に作用する鉛直荷重を、最大値Ｔ０と比して格段に小さい所定値Ｔ１に抑えることができ、軟弱地盤４に要求される鉛直荷重に対する耐力を低減することができる。従って、新設基礎１２と支持層５との間の地盤改良や杭の打設等による補強工事を、不要もしくは減らすことができ、施工コストを低減でき、また、工期を短縮できる。
【００３２】
また、地震が発生するまでの通常時に、ＰＣ鋼より線２４に対して弛みを取ることを目的とする所定値Ｔ１を与えていることにより、地震発生時におけるＰＣ鋼より線２４の伸長量を短くすることができ、地震発生時における既存建物１の振動を効果的に抑制できる。
【００３３】
また、本実施形態に係る耐震補強構造１０及び耐震補強方法では、新設基礎１２内においては、ＰＣ鋼より線２４が、被覆材３６によりインナーグラウト１６から絶縁されていることで自由に伸縮できるのに対し、軟弱地盤４内及び支持層５内においては、ＰＣ鋼より線２４が、インナーグラウト１６に固着されていることで、伸縮を拘束されている。即ち、ＰＣ鋼より線２４の自由に伸縮できる自由長部分は、新設基礎１２内の部分に限られ、ＰＣ鋼より線２４の支持層５内の部分は、伸縮を完全に拘束された非自由長部分、ＰＣ鋼より線２４の軟弱地盤４内の部分は、非自由長部分と比して拘束力の弱い半自由長部分となっている。従って、地震発生時のＰＣ鋼より線２４の伸長量を短くすることができ、地震発生時における既存建物１の振動をより効果的に抑制できる。
【００３４】
図８は、他の実施形態に係る既存建物１の耐震補強構造１００を示す立面断面図である。この図に示すように、耐震補強構造１００は、新設基礎１０２と、新設基礎１０２上に構築された耐震架構１１０と、一端を支持層５に定着され他端を新設基礎１２に定着されたアンカー２０とを備えている。新設基礎１０２は、既存基礎３と一体で構築してもよく、既存基礎３から離間させて構築してもよい。ここで、既存基礎３及び新設基礎１２と支持層５との間には、地盤改良された層や杭等は設けられていない。
【００３５】
図９は、耐震架構１１０を示す斜視図である。この図に示すように、耐震架構１１０は、既存建物１の外壁面に対して平行な柱１１２、梁１１４、ブレース１１６や、既存建物１の外壁面に対して垂直な梁１１８やブレース１１９等により構成された柱梁架構である。柱１１２、梁１１４、及びブレース１１６で構成される構造体が、梁１１８、及びブレース１１９で既存建物１の外壁面に連結されている。
【００３６】
このような構成の耐震補強構造１００では、地震発生時に、耐震架構１１０が水平力を負担する。これにより、地震発生時に地盤２に作用する引抜力を抑制でき、アンカー２０が引抜き抵抗力を発揮することに相俟って、耐震性能をより効果的に向上させることができる。
【００３７】
なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の各実施形態では、アンカー２０を新設基礎１２、１０２に定着させたが、図１０に示すように、既存基礎３に定着させてもよい。また、アンカー２０を鉛直に設けることは必須ではなく、アンカー２０を傾斜させて設けてもよい。
【００３８】
また、既存建物の耐震補強を例に挙げて本発明を説明したが、新設建物の耐震補強に本発明を適用してもよい。さらに、地上構造物の耐震補強を例に挙げて本発明を説明したが、地下構造物の耐震補強に本発明を適用してもよい。
【符号の説明】
【００３９】
１  既存建物（構造物）、２  地盤、３  既存基礎（構造体）、４  軟弱地盤、５  支持層（定着地盤）、１０  耐震補強構造、１２  新設基礎（構造体）、１４  孔、１６  インナーグラウト、１８  アウターグラウト、２０  アンカー、２２  シース管、２４  ＰＣ鋼より線（緊張材）、２６、２７  注入パイプ、２８  保護キャップ、３２  スペーサ、３４  止水材、３６  被覆材、４０  定着機構、４２  支圧板、４４  アンカーヘッド、４４Ａ  孔、４６  グリッパー、１００  耐震補強構造、１０２  新設基礎（構造体）、１１０  耐震架構、１１２  柱、１１４  梁、１１６  ブレース、１１８  梁、１１９  ブレース
【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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【図６】
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【図７】
2012127118.tif 000009
【図８】
2012127118.tif 000010
【図９】
2012127118.tif 000011
【図１０】
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