広島工業大学紀要研究編
第 54 巻（2020）49-55

論文

高強度薄型増打ち壁補強工法の開発
荒木秀夫＊・久保匠＊＊（令和元年10月29日受付）

Seismic Strengthening with Grout Concrete for Existing Shear Wall
Hideo ARAKI and Takumi KUBO
（Received Oct. 29, 2019）

Abstract
This paper presents the seismic performance of RC walls retrofitted with high strength grout
concrete. The test walls were subjected to cyclic lateral loads under lateral displacement control.
The thickness of original wall was 50mm with side columns. The test walls were designed toreplicate existing walls, of which the concrete strength was 15N/mm2~25N/mm2 . The strength of
the grout concrete used for retrofitting was more than 50 N/mm2 . The final collapse mechanismsof the all test walls were shear failure mode. The maximum strength of the retrofitted walls weremore than two times of the original wall. It is anticipated that there is strong possibility of highstrength grout concrete for retrofitting the existing shear wall.
Key Words: Existing building, Shear wall, Retrofit, High strength grout concrete

１

し増し打ちに使用するコンクリート強度は既存部の強度程はじめに度に制限されることが多く、強度確保のために壁厚を大き巨大地震の発生が予測される中で安心安全な社会の実現

くすると既存梁部分の増し打ちまで必要となってくる。そは喫緊の課題であるといえる。1995年の兵庫県南部地震以

こで壁増し打ち部分に高強度コンクリートが使用できれば、後、既存建物の耐震診断改修が進められているものの耐震壁厚を大きくすることなく耐力が確保できると考えられる。

性能が劣る建物が数多く残っているのが現状である。耐震本研究では上記の増し打ち壁補強の増設コンクリートに性能が劣る建物は速やかに改修する必要があり、改修につ高強度の無収縮のプレミックスグラウト材を使用することいては多くの方法が提案されている。改修方法には建物全を提案するものである。一般的に使用されているコンク体の強度上昇および靭性改善する方法があるが、枠組み鉄リートは生コン工場で練り混ぜられ、ポンプ圧送という工骨ブレースや耐震壁を新たに増設することによって既存建程が必要であるが、昼間打設という時間的制約や狭隘な場物の強度（耐力）上昇を目指すものがより一般的に採用さ所での打設困難さなど場所的な制約も多い。一方、このプれている。ただし、もともと開口部であった場所を塞ぐデレミックスグラウトは人力による現場練りが可能であり、メリットがあり、既存の壁を厚くする増し打ち壁工法を採生コンのような制約を受けることはなく、施工性能に優れ用する場合も多い。建物強度の不足分を増設する壁で補うているとされるものである。

ことを目的とするものであるが壁厚を厚くして出来るだけ

本研究の目的は本材料の実用化に向けての基礎的段階と改修箇所を少なくしたいのが現場からの要請である。しかして縮小試験体を用いて既存壁を想定した壁板に高強度の＊＊＊

広島工業大学工学部建築工学科
株式会社リーテック― 49 ―

荒木秀夫・久保
表１

匠

壁断面詳細

設計基準強度Fc［N/mm２］

壁断面
L×h×t［mm］

壁筋
SD295

側柱b×D［mm］

主筋
SR24

帯筋
SR24

15

800×750×50

D６＠150
タテヨコ Ps＝０．４％

250×150

４-D16
Pg＝2．12％２-D6＠100
Pw＝0．25％

プレミックスグラウト壁を増設し、その協働効果を確認すとおりである。なお、試験体とする壁部分の上下端部にることとしている。本報告は提案する補強による効果を実は試験装置に固定するため400mm×675mm×1400mm の験的に検証するものである。

RC 造のスタブを設けている。スタブは D19および D10で補強している。なお、コンクリートは平打ちである。既存

２実験概要

２．１

基準試験体概要

試験体として同じものを ４ 体作成し、そのまま加力するものを No．１ とした。図 １ に基準試験体の配筋詳細及び図 ２

既存壁を想定した基準となる鉄筋コンクリート耐震壁はに No．４ の補強概要図を示す。

壁全長800mm、壁高さ750mm、厚さは50mm である。側柱幅は250mm、せいは150mm である。主筋には異形鋼を２．２補強概要使用し、引張主筋は２-D16、せん断補強筋は２-D６＠100で既存壁に壁増し打ちするものは残り ３ 体とし、No．
２〜ある。コンクリートの設計基準強度は1970年代の RC 造建４ とした。No．２ は既往の補強方法としてコンクリート壁物を模擬して Fc15としている。壁断面詳細は表 １ に示す100mm の増し打ちをしたものである。No．３ 及び No．４ は無収縮グラウト壁50mm のもので、前者は壁筋なし、後者は壁筋ありである。補強概要を図 ３ に示す。
1400400675

150150500750675

図１Unit : mm

既存壁詳細図50No.1

既存壁No.2

コンクリート増打ち 100mm

No.3

クラウド 50mm
壁筋なし

No.4

クラウド 50mm
壁筋あり

図３２．３

250

5010050505050

試験体概要

試験体設計耐力

無収縮グラウトコンクリートを用いて増し打ちした耐震壁の耐力は次の⒤、ⅱ、ⅲの各耐力のうち最も小さい値とする。
⒤
図２

補強概要図（No. ４ ）せん断終局耐力

次に示す⒜⒝のうち小さい値とする。
― 50 ―

高強度薄型増打ち壁補強工法の開発⒜

増し打ち壁板（無収縮グラウトコンクリート）と既存：壁全長壁（普通コンクリート）が一体であるとみなして求めたせ：耐震壁の側柱心間距離

ん断終局耐力：耐震壁の内法長さ⒝：耐震壁の頂部高さ

接合剤のせん断終局耐力に既存壁のせん断終局強度を累加した値。ただし、増し打ち壁内法部分のせん断終局耐：耐震壁の応力中心間距離

力に既存壁のせん断終局耐力を加えた方が小さい場合はその値とする。

： １ 組の既存壁横筋の断面積ⅱ

周辺架構を含む曲げ耐力： １ 組の増し打ち壁横筋の断面積ⅲ

周辺架構を含む回転耐力

本実験では考慮しない。

：既存壁横筋の間隔

・一体打ちとみなす耐震壁のせん断終局耐力は以下の式で：増し打ち壁横筋の間隔求めることとする。

：既存壁横筋の降伏強度（＋49N/mm２で評価）：増し打ち壁横筋の降伏強度（降伏点強度の１．１倍）：既存側柱の幅：既存側柱のせい

ただし：引張側柱の主筋全断面積

・接合剤により既存壁と増し打ち壁板が接合された耐震壁：既存壁の水平断面積のせん断終局耐力：増し打ち壁板の水平断面積：既存壁コンクリートの圧縮強度・増し打ち壁板（内法部分）と既存壁の耐力を累加したせ：増し打ち壁無収縮グラウトコンクリートの圧縮強度

ん断終局耐力：耐震壁のせん断スパン

本実験の場合、反曲点高さ

ここで、：側柱の全軸力

曲げ耐力式

表 2 に既存壁の計算強度を示す。

：両側柱付壁を増し打ち壁で補強した保有せん断力
表２：両側柱付壁を増し打ち壁で補強したせん断終局耐力

既存壁の計算強度一覧：両側柱付壁を増し打ち壁で補強した曲げ終局耐力

せん断強度（kN）

Qsu

168

：両側柱付壁を（既存部のみ）のせん断終局耐力

曲げ強度（kN）

Qmu

770

曲げせん断耐力比

Qsu / Qmu

０．22「2017年版 RC 耐震診断基準」２ ）付則 ２ 章に示される（付２-２）式におけるをと読み替えて準用する。

：増し打ち壁板（内法部分）のせん断終局耐力

２．４：梁下面にある増し打ち部接合材のせん断耐力の和

①グラウト

使用材料

：補強壁（増し打ち＋既存）の等価壁厚ｉ）圧縮試験
圧縮試験は JIS A1108に準拠して行った。ひずみ計測は：補強壁（増し打ちグラウト＋既存コンクリート）

検長区間60mm のストレインゲージ（東京測器：PL-6011）および検長区間100mm のコンプレッソメーター（東京の平均圧縮強度測器：CMB-10）を使用して行った。ただし、50φ×100hについて検長区間30mm のストレインゲージ（東京測器：：補強壁（既存＋増し打ちの等価引張鉄筋比（％）

PFL-30-11）のみ使用している。荷重はロードセル（東京：補強壁（既存＋増し打ち）に対する増し打ち壁の等価横筋比

測器：CFL-500kNA）を用いている。加力は広島工業大学所有の200TON 圧縮試験機（SIMAZU CCH 2000kN）：既存壁部分の等価横筋比を使用している。供試体は100φ×200h のテストピース ３：増し打ち壁部分の等価横筋比本、50φ×100h のテストピース ３ 本である。グラウトの：補強壁（既存＋増し打ち）の軸方向応力度性能を確認するために28日、および91日に圧縮試験を行っている。供試体（100φ×200h）材令28日の圧縮強度は：既存壁厚さカタログ値55．１N/mm２を満足している。またヤング係数：増し打ち壁厚さ（SG）はカタログ値32．５を満足している。同材令の供試― 51 ―

荒木秀夫・久保
表３

匠

グ係数（静弾性係数）は本実験値がわずかに低いもののほコンクリートおよびグラウトの材料特性ぼ同等の値である。以上のコンクリートおよびグラウトコ

試験体

圧縮強度（N/mm2）

ヤング係数（kN/mm2）

割裂強度（N/mm2）

No．1

16．1

20．9

1．54

No．2

18．4

22．0

2．04

No．3

20．2

22．2

2．02

No．44

22．9

22．6

2．10

増し打ち24．124．92．54示す。

Grout 156．431．53．70③鉄筋

Grout 260．931．64．24

ンクリートの力学的性能についてまとめたものを表 ３ に示す。表 ４ にグラウトコンリートのカタログ値を示す。本実験で使用したグラウト材は低発熱型無収縮モルタルに豆砂利（骨材寸法 ６ mm）を配合している。表 ５ に標準調合を使用鉄筋の引張試験を行った。既存柱部分の主筋 D16、柱せん断補強筋および壁補強筋 D ６ 、アンカー筋 D10に

表４グラウト材のカタログ値ついてそれぞれ ６ 本ずつ引張試験を行った。そのうち ３ 本

商品名

圧縮強度（N/mm2）

ヤング係数（kN／mm2）

はひずみゲージを貼付し応力ひずみ関係を調べた。D ６ は太平洋プレユーロックスGC

55．132．5

欠損が相対的に大きく、強度が明らかに低下したのでゲー

ゲージ貼付のため断面を研磨しているが、細径のため断面ジを貼付したものとしないものの平均の割合で応力を増加

表５させている。表 ６ に鉄筋の力学的特性一覧を示す。

標準調合（kg/m３）

コンシステンシー
太平洋プレユー 練り混ぜ水
スランプフロー テーブルフロー ロックスGC（kg） （kg）
（mm）
（mm）
600±100210±402111

表６288

練り上げ温度5～35（℃）

鉄筋の材料特性鉄筋

降伏強度（N/mm2）

引張強度（N/mm2）ヤング係数（kN/mm2）

D16334474

180．4

D６346

503

173．2

D10368503

174．8

体（50φ×100h）の圧縮強度はこの値より低いがこれは最大値に達する以前に脆性的な破壊が発生したもの思われ２．５る。供試体（50φ×100h）のストレインゲージで計測したヤング係数は １ 体を除き計測できていない。

試験体製作

試験体製作過程を以下に記述する。鉄筋はスタブ筋、柱筋をそれぞれ先組みして、その後結合した。柱筋端部はt＝10の鉄板で定着している。壁筋は型枠にセットした後ⅱ）割裂引張試験に配筋している。また、増設壁用の接合筋は既存壁コンク

割裂試験は JIS A1113に準拠して行っている。供試体はリートにあと施工アンカーを打設するのが通常の方法であ100φ×200h のテストピース ３ 本、50φ×100h のテストるが、縮小試験体のためあと施工アンカーが打設困難であピース ３ 本である。圧縮試験と同バッチの材料である。

るため、コンクリート打設前に設置した。割裂防止筋は増供試体寸法によって明確な差が出た。供試体（100φ×設壁打設前に配筋している。割裂防止筋は ３ mm 筋を使用

２200h）の割裂引張強度平均値は２．54N/mm であるが、供２試体（50φ×100h）の割裂引張強度平均値は３．70N/mmし、径は30mm としている。グラウトは手投入とし、打設後シートで覆い養生した。となり、供試体の大きさによりの約１．５倍の差が生じた。
この差は、供試体が大きい方がコンクリートの打設方向に２．６載荷方法

建研式二軸載荷装置を用いて逆対称モーメント加力によ強度差があることや、供試体の大きさに対して試験機加圧板剛性などが考えられる。

る正負交番繰り返し載荷により行った。図 ４ に加力装置図②コンクリートを示す。

補強に使用した普通強度のコンクリートも同様に圧縮試

試験体は鋼棒を用いて上下スタブを反力床および加力梁験および割裂試験を行った。既存試験体のコンクリートに緊結した。また軸力 N は400kN を水平加力中に一定に２

強度は16．１N/mm から試験日が遅くなるに従い高くなり保つよう制御した。なお、設計基準強度15N/mm２とすると22．９N/mm２程度になった。また、増し打ちコンクリート

壁全断面積に対する平均軸力比は０．
27程度となる。上下ス２は24．
１N/mm 程度でほぼ予想通りの結果が得られた。グタブ間相対変位δを試験区間 L（750mm）で除したものをラウトについては ２ 回にわたり打設を行ったが強度につい変形角 R とし、変形角 R＝１/800、１/400、１/300、１/200、てはいずれもカタログ値以上の強度が得られた。またヤン

１/133、１/100、１/75、１/50rad．
を正負各 １ 回ずつ行った。

― 52 ―

高強度薄型増打ち壁補強工法の開発

ひび割れが進展する。既存壁ではせん断ひびわれが壁全面に発生する傾向にあるがグラウト壁では初期ひび割れは同様に発生するが、既存壁ほど多くひび割れは発生せず、初期ひび割れ幅が拡大する傾向にある。最終状況をみると既存壁の側柱には曲げひび割れや斜めひび割れが見られるが、既存壁以外の補強壁の側柱には斜めひび割れが貫通し損傷が激しい傾向が見られる。強度の高い増し打ち壁が側柱のせん断破壊を誘発しているものと考えられる。
３．２

水平荷重変形関係

図 ７ に水平荷重変形関係を示す。水平変形は上下スタブ間の相対変位である。既存壁は部材角 R＝１/800rad．前でせん断ひび割れが発生するためこの段階で剛性低下が始まる。最大耐力はほぼ部材角 R＝１/200rad．で記録している。
図４２．７

２ 軸載荷装置

計測方法

壁の水平変形としてスタブ間の相対変位を計測するとともに、図 ５ に示すように壁の曲げ変形とせん断変形の割合を調べるために局所変位計を13個設置している。変位計は東京測器製（CDP-25）である。
No. １

図５３

実験結果

３．１

ひび割れ性状既存壁

No. ２

コンクリート増打

グラウト壁筋なし

No. ４

グラウト壁筋あり

局所変位計設置位置
No. ３

図６

ひび割れ性状

各試験体のひび割れ進展状況を図 ６ に示す。いずれの試
験体も部材角 R＝１/800に至る過程で壁板にせん断ひび割れが発生し、剛性が低下する。この最初のひび割れは増し
打ち壁試験体も同様であるが、既存部分の壁だけでなく補強壁側にも同じにほぼ同時に観察され、補強部分が既存部分とほぼ一体で挙動していることが推察される。既存壁はその後、壁面にせん断ひび割れが発生するものの側柱の近傍に縦せん断ひび割れが大きく進展する。側柱は曲げひび割れとともに軸力の影響と思われる斜めひび割れも発生している。一方、補強壁試験体の壁板には多くのせん断ひび割れと側柱には曲げひび割れ及び斜めひび割れが発生する。側柱のせん断ひび割れは壁板のせん断ひび割れが延伸したものである。また、壁板と側柱境界部に微細なせん断― 53 ―

図７

水平荷重変形関係

荒木秀夫・久保匠

その後徐々に耐力低下する。補強壁は同様に部材角 R＝間相対変位である。既存壁は非常に安定した性状を示すが/1800rad．で壁板にせん断ひび割れが発生して剛性低下が補強壁は鉛直変位が進んでいる。これは鉛直荷重の多くを始まる。部材角 R＝１/200rad から R＝/133rad．で最大耐受け持っている側柱がせん断破壊し損傷が進行したことに力に達する。補強試験体は最大耐力が高いため最大値以降よるものと考えられる。の耐力低下は既存壁に比べて急激である。また、部材角 R

４考

４．１

包絡線比較＝１/100rad．を超えると復元力特性は紡錘形からスリップ型に移行する。これはせん断ひび割れの進展によるものと察推察される。補強試験体は部材角 R＝１/50で最大耐力の半図 ９ に各試験体の包絡線を示す。図より増し打ち壁補強分以下の耐力となり実験を中止している。補強試験体の復によって既存壁の耐力を大幅に改善できることが分かる。

元力特性に大きな相違はない。補強試験体中最も高い耐力補強壁をみると正側では最大耐力までは ３ 試験体ともほぼ524kN を示しているのは壁筋のあるグラウトコンクリー同じ傾向を示し、その後はグラウト壁筋ありの試験体の靭ト補強の No．４ である。

性が若干向上している。負側はコンクリート100mm 増し打ちの初期剛性が高い傾向が見られる。

３．３

鉛直変位水平変位関係

図 ８ に鉛直変位と水平変位の関係を示す。鉛直変位は局４．２

所変位計①～⑧から求めたものである。水平変位はスタブ

最大耐力

表 ７ に最大耐力一覧を示す。最も高い値を示したのがグラウト50mm 壁筋ありの試験体で524kN となった。正負の最大荷重の平均で比較するとコンクリート100mm 増し打ちが517kN を記録し最も高い値であった。既存壁に対する増大率はコンクリート100mm 増し打ちで２．
25倍となり、グラウト50mm 壁筋ありが２．16倍となった。いずれにしても増し打ち壁補強の場合は既存壁に比較して ２ 倍以上の耐力上昇を確認した。

５結論

グラウトコンクリートを材料とする増し打ち壁の載荷実験を行った。実験の範囲内で以下の結論を得た。
図８１ ）全試験体ともにせん断破壊モードであった。

鉛直変位水平変位関係２ ）既存壁に対し、増し打ち補強を行うことで、 ２ 倍程度の耐力上昇を確認した。
３ ）グラウトコンクリートを使用した場合、通常のコンクリートを使用した増し打ち壁の半分の厚さで同程度の強度上昇が期待できることを確認した。
４ ）最大耐力に至るまでの耐力上昇域において既存壁とグラウトコンクリート壁が分離する傾向は見られなかった。
今後はより実大に近いスケールの試験体を用いた載荷試験が望まれる。

図９

謝

包絡線比較

辞

本実験実施に際して、平成30年度広島工業大学卒論生の表７
試験体

正多大なる協力を得た。太平洋マテリアルに材料の提供を受最大耐力一覧（kN）
負平均増大率

No．１

235

225

230

１．00

No．２

521

513

517

２．25

No．３

490

471

480．５

２．09

No．４

524

469

496．５

２．16

けた。ここに記して謝意を表する。

参考文献
１ ）
（一財）日本建築防災協会：2017年改訂版

既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震改修設計指針・同解説― 54 ―

高強度薄型増打ち壁補強工法の開発

２ ）
（一財）日本建築防災協会：2017年改訂版

既存鉄筋５ ）建築物の構造関係技術基準解説書編集委員会、（一財）コンクリート造建築物の耐震診断基準・同解説
３ ）
（一財）日本建築総合試験所
ト増設壁

構造部：鉄筋コンクリー

日本建築防災協会、（一財）日本建築センター：2007
年版建築物の構造関係技術基準解説書、P. 638

耐震補強設計・施工指針、平成13年 ９ 月

４ ）
（一財）日本建築防災協会：2001年改訂版

コンクリート造建築物の耐震改修設計指針・同解説

既存鉄筋― 55 ―