(57)【要約】【課題】  補強する柱の数を少なくしながら、補強した柱が有効に機能して建造物としての強度をバランスよく向上させることができる補強方法を提供すること。【解決手段】  複数の既存柱を備えた既存建造物の補強方法であって、上記複数の既存柱Ａを、上記既存建造物の特殊性に基づいて、他の柱に作用する力を他の柱と協働して受け持つ主柱Ａと、上記他の柱からなる従柱Ａとに、分類する工程と、上記主柱Ａのうち補強すべき柱を要補強主柱Ａとして特定する工程と、上記従柱Ａが受ける力を上記要補強主柱Ａに、直接あるいは間接的に伝達するための梁を要補強梁Ｂとして特定する工程と、上記要補強主柱Ａ及び要補強梁Ｂを補強する工程とを備えた。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数の既存柱を備えた既存建造物の補強方法であって、
上記複数の既存柱を、上記既存建造物の特殊性に基づいて、他の柱に作用する力を他の柱と協働して受け持つ主柱と、上記他の柱からなる従柱とに、分類する工程と、
上記主柱のうち補強すべき柱を要補強主柱として特定する工程と、
上記従柱が受ける力を上記要補強主柱に、直接あるいは間接的に伝達するための梁を要補強梁として特定する工程と、
上記要補強主柱及び要補強梁を補強する工程とを備えた既存建造物の補強方法。
【請求項２】
上記従柱のうち補強すべき柱を要補強従柱として特定する工程と、
上記要補強従柱を補強する工程とを備えた請求項１に記載の既存建造物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、既存建造物の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
既存建造物の耐震補強のため、既存柱を補強することがある。
通常、建造物の柱の強度を見直し、例えば特に荷重がかかっている場所の柱や、劣化が激しい柱など、補強が必要な柱を特定し、その全てを補強していた。
柱の補強方法としては、例えば、図８に示すように、既存柱１の全周を、間隔を保って補強枠体２で囲い、上記間隔内に、軸方向筋３を配置するとともにグラウト材などの充填材４を充填して既存柱の１の周囲に補強層を構成している。
【０００３】
上記補強枠体２は、断面Ｌ字状の４つの鋼板５の端部を重ね合わせて構成されるもので、その軸方向の長さを、既存柱１の補強対象部分の長さを複数に分割した長さにしている。このような補強枠体２を既存柱１に沿って積層し、既存柱１の補強対象部分を覆うようにしている。
なお、既存柱１と梁との交差部においては、図示しない断面コの字状あるいはＬ字状の交差部用の補強枠体を上記補強枠体２に積層し、この交差部用の補強枠体内にも充填材４を充填して上記補強枠体２とともに、補強層を構成している。
さらに、上記補強枠体２及び交差部用の補強枠体の外周には、繊維などからなる帯状シート６を接着している（特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２４０３６８号公報
【特許文献２】特開２０１１−０２６７８６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記のように、補強が必要な全ての柱を補強する従来の補強方法では、補強が必要な柱の数が多くなればなるほど工事が大掛かりなものとなってしまう。そして、時間がかかる分、コストがかさんでしまうという問題があった。
また、既存柱１に補強層を設けるため、補強後の柱が太くなり、このような太い柱が多くなれば、居住空間が狭くなってしまうという問題もあった。
だからといって、補強すべき柱をそのままにしていただけでは、補強効果を十分に上げることができずに、補強していない柱が壊れてしまうだけでなく、建造物全体のバランスが崩れて、建造物の強度が維持できなくなってしまう。
この発明の目的は、補強する柱の数を少なくしながら、補強した柱が有効に機能して建造物としての強度をバランスよく向上させることができる補強方法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、複数の既存柱を備えた既存建造物の補強方法であって、上記複数の既存柱を、上記既存建造物の特殊性に基づいて、他の柱に作用する力を他の柱と協働して受け持つ主柱と、上記他の柱からなる従柱とに、分類する工程と、上記主柱のうち補強すべき柱を要補強主柱として特定する工程と、上記従柱が受ける力を上記要補強主柱に、直接あるいは間接的に伝達するための梁を要補強梁として特定する工程と、上記要補強主柱及び要補強梁を補強する工程とを備えたことを特徴とする。
【０００７】
第２の発明は、上記従柱のうち補強すべき柱を要補強従柱として特定する工程と、上記要補強従柱を補強する工程とを備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
第１の発明によれば、補強された要補強梁を介して、従柱に作用する力を補強された要補強主柱へ伝達させることができる。そのため、従柱に作用する地震力を、主柱が分担して受け持つことになり、たとえ、補強されていない従柱があったとしても、その柱が破壊することを防止できる。
また、補強されていない従柱が破壊したとしても、この従柱と交差する梁が補強されて、梁としての機能が保たれるので、建造物の全体構造を保つことができる。
上記のように、この発明によれば、全ての柱を補強しなくても、建造物全体の強度をバランスよく保つことができる。そのため、補強工事の時間を短縮でき、工事コストを低減できる。
また、補強することによって柱が太くなったとしても、太くなる柱の数を少なくできるので、居住空間を保つことができる。
【０００９】
第２の発明によれば、従柱の強度を上げることができる。
従柱は、要補強主柱に力を受け持たせる柱なので、従柱の補強は主柱の補強に比べて簡易なもので足りる。そのため、従柱の補強は、居住空間をそれほど狭くしないものにすることができる。また、簡易な補強で足りるので、補強作業の単純化も可能で、コストの上昇も抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】実施形態の補強方法を適用する建造物の、柱及び梁の配置を示した模式図である。
【図２】実施形態の補強方法における、要補強主柱及び要補強梁の配置を示した模式図である。
【図３】壁に沿った要補強主柱及び補強梁の補強例を示す斜視図である。
【図４】図３に示す補強例の断面図である。
【図５】図３のV-V線断面図である。
【図６】部屋の中央に位置する要補強主柱の補強例を示す断面図である。
【図７】図６のVII-VII線断面図である。
【図８】従来例の既存柱の補強構造を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
図１〜７を用いてこの発明の実施形態を説明する。図１は、この発明の補強方法を適用する既存の建造物の柱Ａ１〜Ａ１８と梁Ｂ１〜Ｂ２７の配置を示したものである。図１では、全ての柱Ａ１〜Ａ１８を黒の正方形又は白の正方形で、各柱間の梁Ｂ１〜Ｂ２７を太線で、模式的に示している。なお、以下の説明において、特に位置を特定する必要が無い場合には、数字を省略した符号Ａを柱に、符号Ｂを梁に用いて説明することにする。
また、図１に示した図形の輪郭を構成する梁Ｂの下方には壁７（図３参照）が設けられているものとする。
【００１２】
図１に示す建造物を補強する手順は次のとおりである。
まず、全柱Ａ１〜Ａ１８を、主柱と従柱とに分類する。主柱とは、他の柱が受ける力を、その柱と協働して受け持つ柱である。したがって、相対的に大きな耐力が必要な柱である。
一方、従柱は、自身に作用する力を、梁Ｂを介して上記主柱Ａに伝達し、主柱Ａに力を受け持たせる柱である。
【００１３】
全柱Ａのうち、どれを主柱にし、どれを従柱とするかは、既存建造物の特殊性に基づいて決定する。例えば、建造物全体の経時変化による柱の劣化具合や、荷重のかかり方などを考慮して決定する。
この実施形態では、図１に黒の正方形で示した柱Ａを主柱とする。すなわち、柱Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ１１，Ａ１６，Ａ１８が主柱である。そして、その他の柱が従柱である。
【００１４】
次に、上記主柱Ａのうち、補強すべき要補強主柱を特定する。補強すべきか否かは、耐力に余裕があり、従柱の力を受け持つことが可能な耐力の余裕があるか否かで決めるが、これも、建造物全体の特殊性を考慮して決定する。
この実施形態では、上記した全ての主柱Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ１１，Ａ１６，Ａ１８を要補強主柱とした。
そして、この要補強主柱Ａを、図２において一回り大きな正方形で囲った二重正方形で表している。
【００１５】
次に、上記要補強主柱Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ１１，Ａ１６，Ａ１８に、従柱が受ける力を直接あるいは間接的に伝達するための要補強梁Ｂを特定する。この要補強梁Ｂの特定も、建造物全体のバランスなどを考慮して決める。
そして、図２には、特定した要補強梁Ｂを二重線で示している。つまり、各柱Ａ間に設けられた梁Ｂ１〜Ｂ２７のうち、梁Ｂ１，Ｂ２，Ｂ１０，Ｂ１３，Ｂ９，Ｂ１９，Ｂ２５，Ｂ２６が要補強梁である。
【００１６】
そして、上記要補強主柱Ａと要補強梁Ｂとを補強する。これらの補強方法については後で説明するが、上記要補強主柱Ａ及び要補強梁Ｂが補強されることによって、従柱と主柱とが協働して地震力を受け持つことになる点について説明する。
例えば、壁際の従柱Ａ２は補強されていない従柱であるが、交差する要補強梁Ｂ１，Ｂ２を介して、従柱Ａ２が受ける力を補強された要補強主柱Ａ１，Ａ３に伝達して受け持たせることができる。
【００１７】
また、別の要補強主柱Ａ７には、要補強梁Ｂ１０を介して従柱Ａ６から力が伝達され、従柱Ａ６と要補強主柱Ａ７とが協働して耐力を発揮するようにしている。
同様に、要補強主柱Ａ１１には要補強梁Ｂ１９を介して従柱Ａ１２から、要補強主柱Ａ１６には要補強梁Ｂ２６を介して従柱Ａ１７から、要補強主柱Ａ１８には要補強梁Ｂ２５を介して従柱Ａ１５から、力が伝達される。
さらに、図２の右上角に位置する要補強主柱Ａ５には、要補強梁Ｂ９を介して従柱Ａ１０から力が伝達されるとともに、要補強梁Ｂ１３及びＢ９を介して従柱Ａ９からの力も伝達される。これら要補強梁Ｂ１３及びＢ９が、従柱Ａ９が受ける力を間接的に上記要補強主柱Ａ５に伝達するための要補強梁である。
【００１８】
この補強方法によれば、上記のように、従柱が受ける力が、要補強梁を介して直接あるいは間接的に要補強主柱に伝達される。したがって、従柱Ａが実際に受ける力が小さくなり、従柱Ａは補強されていなくても破壊しにくくなる。仮に、上記従柱Ａが壊れるような力を受けたとしても、その従柱Ａに交差する補強された要補強梁Ｂが維持されれば、建造物全体の崩壊を免れることができる。
例えば、従柱Ａ２が破壊するような力が作用したとしても、要補強梁Ｂ１，Ｂ２が維持されれば、従柱Ａ２は要補強梁Ｂ１，Ｂ２でつり上げられた状態となって、従柱Ａ２の部分で建造物が崩れてしまうようなことはない。
このように、従柱が受ける力を、要補強主柱に受け持たせることによって、従柱を補強しなくても、建造物の耐力を維持できるようになる。
このように、補強しなくてもよい柱があるということは、補強する柱の数を少なくすることができるということである。
【００１９】
そして、上記要補強主柱Ａ及び要補強梁Ｂの補強構造は、必要強度を達成できるものであれば、どのようなものでも構わない。
図３〜５には、壁７に沿った要補強主柱Ａと、要補強梁Ｂの補強例として、要補強主柱Ａ３と、それに隣接する従柱Ａ２との間の要補強梁Ｂ２の補強構造を示している。
図３に示すように、壁７を挟んだ両側において、要補強主柱Ａ３の梁下部分には、断面コの字状にした柱部用の補強枠体８を上下に積層し、その最上部に梁Ｂの幅に合わせた交差部用の補強枠体９を積層している。
なお、この実施形態では上記壁７を挟んで両側は同じ構造なので、ここでは片側の補強構造について説明する。
【００２０】
上記柱部用の補強枠体８は、要補強主柱Ａ３の側面から所定の間隔を保って配置され、端部を壁７の表面に突き当てるようにしている。
また、交差部用の補強枠体９は、一方の端部から外方に開いた取付片９ａを備え、この取付片９ａをボルト１０によって梁Ｂ３に固定している。さらに、補強枠体９の他方の端部は、対向する要補強梁Ｂ２との間に間隔を保ち、そこに後で説明する梁用の補強枠体１１の端部が接触するようにしている。
そして、上記補強枠体８及び９と要補強主柱Ａ３との間には、軸方向筋３を配置し、図３では省略している充填材４を充填して補強層を構成している（図４参照）。
【００２１】
一方、要補強梁Ｂ２の側面には、梁用の補強枠体１１を、上記側面から間隔を保って配置し、その内側には要補強梁Ｂ２の軸線に沿った一対の曲げ補強筋１２を配置している。各曲げ補強筋１２の両端は、隣り合う柱Ａ２，Ａ３の側面に形成した保持孔に差し込んでいる。
上記梁用の補強枠体１１は、図５に示すように断面Ｌ字状の部材であり、長手方向の一端を従柱Ａ２の側面に当接させ、他端を上記交差部用の補強枠体９の他方の端部に接触させている（図４参照）。そして、この梁用の補強枠体１１内にも、上記充填材４を充填し、梁の補強層を構成している。
【００２２】
なお、上記梁用の補強枠体１１は、要補強梁Ｂ２の底部や、二点鎖線で示した天井スラブ１３に固定することもできる。
また、上記従柱Ａ２を境に上記要補強梁Ｂ２と反対側の要補強梁Ｂ１も、上記要補強梁Ｂ２と同様に補強されている。
さらに、上記壁７に沿って配置された他の要補強主柱Ａも、図３，４に示す要補強主柱ａ３と同様に補強されている。
【００２３】
ただし、壁７が連続していない要補強主柱Ａとそれに交差する要補強梁Ｂは、上記要補強主柱Ａ３とは異なる補強構造にすることができるので、その例を、図６，７を用いて説明する。
要補強主柱Ａ７は、他の要補強主柱Ａとは違い、周囲に壁７が連続していないため（図２参照）、図８に示す従来例のように、柱Ａ７の全周を補強枠体２で囲って補強層を構成する。この補強構造については、従来と同じなので、詳細な説明は省略するが、補強枠体２で囲まれた空間内に軸方向筋３を配置し、充填材４を充填して柱の補強層を構成している。
そして、図６に示すように、梁Ｂが四方に連結された交差部においては、図４に示す交差部用の補強枠体９を、梁Ｂを境に分割枠体９ｂ，９ｃに分割して梁Ｂ６，Ｂ１５を挟むように設けている。
【００２４】
さらに、要補強梁Ｂ１０の下には壁７が無いので、要補強梁Ｂの底部で連続する、断面コの字状の梁用の補強枠体１４を用いることができる。ただし、要補強梁Ｂ１０の補強構造は、図４，５に示したものと同じでもよい。
そして、上記梁用の補強枠体１４と要補強梁Ｂ１０との間には、梁Ｂの軸線に沿った曲げ補強筋１２を配置するとともに、充填材４を充填している。この充填材４は、要補強主柱Ａ７の補強層と一体化する。
【００２５】
なお、この要補強梁Ｂ１０の底部には上記補強枠体１４を接触させてもよいし、図７のように要補強梁Ｂ１０の底部と補強枠体１４との間に間隔を保って、梁下にも充填材４を充填するようにしてもよい。
また、上記補強用枠体１４も、要補強梁Ｂ１０や天井スラブ１３に固定してもよい。
上記のようにした要補強主柱Ａ７は、要補強梁Ｂ１０を介して補強されていない従柱Ａ６が受ける力を受け持つことができる。
【００２６】
以上、図３〜７を用いて、要補強主柱及び要補強梁の補強構造を説明したが、これらは一例であり、各補強構造はこれに限らない。
例えば、要補強主柱の補強層は、補強枠体で囲って充填材を充填して構成する代わりに、あらかじめ形成されたコンクリート製の補強層を既存柱に固定するようにしてもよい。
また、上記柱用、交差部用、梁用の補強枠体の表面に帯状シートを接着することで、補強枠体に引張強度を付加することもできる。
【００２７】
さらに、要補強梁の補強も、充填材４に曲げ補強筋１２を埋設する上記の補強に限らない。曲げ補強筋１２の配置は本数を変更したり、曲げ補強筋を省略したりすることも可能である。
また、要補強梁の補強は、要補強梁の表面に帯状シートや、鋼板を貼りつけただけでも足りる場合もある。既存の曲げ補強筋が十分な耐力を保持していた場合には、帯状シートや鋼板接着によって、梁表面のコンクリートの崩れを防止できれば、既存の曲げ補強筋が有効に機能して、従柱から主柱への力を伝達できるからである。
【００２８】
いずれにしても、上記のように、補強された要補強梁を介して従柱から主柱への力の伝達を確実にできるようにすれば、補強する柱の数を少なくすることができる。その結果、補強工事のコストを抑えながら、建造物の補強効果を上げることができる。
また、補強した柱は、補強層によって太くなるが、このような柱の数を少なくできれば、居住空間が狭くなることも防止できる。
なお、この実施形態では、全ての主柱を補強しているが、補強しなくても耐力に余裕があるならば、補強しない主柱に、従柱が受ける力を伝達するようにしてもよい。
【００２９】
また、従柱のうち、補強すべき要補強従柱を特定し、それを補強してもよい。従柱が補強されれば、その分、主柱に受け持たせる力を小さくすることができる。
要補強従柱は、補強されても自身が受ける力を主柱へ伝達する柱なので、要補強従柱の補強は、要補強主柱の補強と比べて簡易なものにすることができる。そのため、要補強従柱の補強は、コストや居住空間への影響を小さくできる。
【産業上の利用可能性】
【００３０】
特に、柱が多い建造物の補強に適している。
【符号の説明】
【００３１】
Ａ１〜Ａ１８    柱
Ｂ１〜Ｂ２７    梁
Ａ１，Ａ３，Ａ５，Ａ７，Ａ１１，Ａ１６，Ａ１８    主柱、要補強主柱
Ａ２，Ａ４，Ａ６，Ａ８，Ａ９，Ａ１０    従柱
Ａ１２，Ａ１３，Ａ１４，Ａ１５，Ａ１７  従柱
Ｂ１，Ｂ２，Ｂ１０，Ｂ１３，Ｂ９，Ｂ２５，Ｂ２６    要補強梁
【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】
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【図８】
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