技報 第 11 号（2013 年）

外付けフレーム補強の適用範囲拡大実験と技術評価の改定
技術本部
技術本部

技術部
技術部

渡邊一弘
浜田公也

技術本部

技術部

福井剛

はσB=55.8N/mm2，増設スラブ，増設直交梁のコンクリート１．はじめに
これまでの「ピーエス三菱 PCaPC 外付けフレーム耐震補強

強度はσB=24.1N/mm2 であった．いずれのフレームも柱降伏工法」では，主な適用範囲が，既存建物コンクリート強度 Fcとなるように設計した．あと施工アンカーの有効埋め込み長≧18N/mm2，補強適用変形 F≦1.27（F は変形能力を表す靭さは 12da（da：呼び名の数値）である．試験体配筋を図-2，性指標）となっている．耐震診断・補強設計時にコア抜きに試験体緒元を表-1 に示す．

よる既存コンクリート強度の確認を行なうと，σB≦18N/mm2

試験体 EF および R3F ではそれぞれの梁軸心位置に水平力となるケースが少なくない．また，既存建物は一部が SRC 造を載荷した．補強試験体では既存フレーム側の梁軸心位置にとなっている場合や，設計年代が 1971 年以降で比較的変形能水平力を載荷し，ねじれ変形を拘束するために，既存フレー力を有している場合がある．このような建物にも当社の外付ム柱頭に面外変形拘束装置を取り付けた．軸力は既存フレー

けフレーム補強工法による補強設計を可能とするために，低ム側のみに N=0.1･B･D･Fc を載荷した．

強度コンクリートへの適用，補強適用変形の拡大を目的に構
外付け

450

1000 300(200)

110

1200

２．実験概要1200

既存フレーム(共通)960

災協会より取得している技術評価の改定を行なった．

既存
480

造実験を行った．さらに実験結果の検討により，日本建築防試験体は，外付けフレームの補強効果が直接評価できるよ
うに，既存フレームのみの試験体（試験体名 EF），外付けフ320

レームのみの試験体（試験体名 R3F），既存フレームと外付け水平力

既存フレーム

水平力

軸力
水平力

軸力

水平力

外付けフレーム290

軸力

2000
増設スラブ・直交梁
530

水平力水平力外付けフレーム
増設スラブ
増設直交梁
既存フレーム試験体(EF)外付けフレーム試験体(R3F)

外付けフレーム

補強試験体(ER3F，ER2F)

図-1 試験体概要

外付けフレーム(ER2F)

1065
1200

軸力

800

既存フレーム外付けフレーム(R3F、ER3F)

870

ームとも 1 層 1 スパンの門形フレームである．

1100
1200

体（ER3F，ER2F）とした．既存フレームおよび外付けフレ

既存フレーム460

フレームを増設スラブ，増設直交梁で接続した補強試験体 2400
2000

試験体 EF および ER3F，ER2F の既存側フレームは，柱図-2 試験体配筋（単位:mm）

内法高さ h0 と柱せい D の比が h0/D=3.0 で共通である．実験表-1 試験体諸元期間中のコンクリート強度は平均でσB=13.7N/mm2 であった．試験体 R3F および ER3F の外付けフレームは h0/D=3.0，
ER2F の外付けフレームは h0/D=2.0 である．既存フレームと外付けフレームを接合する増設スラブは厚さ 110mm である．
増設スラブ内法区間のあと施工アンカーでせん断力を伝達し，直交梁断面内のあと施工アンカーで外付けフレームによる偏心モーメントの引張力を伝達するように，あと施工アンカー
は日本建築防災協会「耐震診断基準・耐震改修指針」を用いて必要本数を設計した．外付けフレームのコンクリート強度mm
本
本mm
本
本
本mm

既存側（共通)EF
450×320
6-D16
3-D10@100
450×480
8-D19－
2-D10@100－本－

22-D10

26-D10本
mm
本
本

－－－
－

22/10-D10
250×200
4-D13
2-D10@100

26/12-D10
290×200
6-D13
2-D10@100

試験体
B×D
柱主筋
帯筋
B×D
主筋
梁
PC鋼棒
肋筋
厚さ
増設 あと施工
スラブ アンカー
スラブ筋
B×D
増設
主筋
直交梁肋筋

外付け側R3F、ER3F
300×290
12-D132-D10@75
250×460－
2-17φ
2-D10@100110

ER2F
200×400
8-D132-D10@75
175×530－2-23φ
2-D10@100110

技報 第 11 号（2013 年）

３．実験結果

強度の終局強度に対する割合である．既存フレーム試験体 EF

図-3 に補強試験体の荷重 CQ－層間変形角 R 関係を示す．図に対して補強試験体 ER3F および ER2F の荷重増加分ΔQ が中には既存フレームのみの試験体 EF の CQ-R 関係および補強増設スラブにより伝達されたせん断力として，ΔQ を増設ス架構としての柱曲げ終局耐力計算値を示した．既存フレームラブの断面積で除して平均せん断応力度 Sτとし，前述の Sδ

は R=0.45～1.20%で柱頭・柱脚の柱主筋が降伏した．両試験と Sτの関係を図-5 に示した．図中には現状の設計指針の増設体とも柱降伏以前の載荷において試験体 EF に比べて剛性がスラブ平均せん断応力度の上限値 fs（fs は増設スラブコンク増大し，外付けフレームが小変形時から補強強度を発揮してリートの短期許容せん断応力度）およびその 1.5 倍のラインいる．終局耐力は既存フレームと外付けフレームの終局強度を記入している．Sτが fs 程度までは弾性的な挙動を示すが，の累加強度に達しており，R=3.3%まで強度低下を生じておらそれ以上になると剛性が低下している．外付けフレームが降ず，外付けフレームが大変形まで追従することが確認できた．

伏したのは Sτ≒1.5fs のときで，それ以降は既存フレームと800 cQ(kN)
ER2F 800 cQ(kN)
600
600
400
400200
200
R(%)
R(%)
00-4 -3 -2-200-1 0 1 2 3 4 -4 -3 -2-200-1 0 1 2 3 4-400-400
EF（既存)EF(既存)-600-600曲げ耐力
曲げ耐力-800-800
計算値
計算値
ER3F

外付けフレームの終局耐力の累加が確認されている．実験結果より，増設スラブの平均せん断応力度の上限を S τ=1.5fsとし，Sδを考慮して外付けフレームの強度寄与係数を評価した．
2 Sτ(N/mm2)
1.5･fsfs
10fs-1

1.5･fs-2-1.5 -1.0 -0.5 0.0 0.5

図-5

図-3 補強試験体の CQ-R 関係とひび割れ状況
既存フレームと増設スラブには相対ずれ変形δa が生じ，増ER3F
ER2FSδ(mm)1.01.5Sτ―Sδの関係

４．技術評価の改定

設スラブにはせん断変形δs が生じる．さらに外付けフレーム

実験結果の検討より，現状の外付けフレーム補強工法の設は偏心により回転変形δm が生じ，これらの和 Sδが既存フレ計方法の見直しを行い，日本建築防災協会より取得しているームと外付けフレームの変形の差となる．変形の測定からδa，技術評価内容を改定した．主な改定は，

δs，δm を算出し，全体変形 R に対する Sδの推移を示した・ 既存建物のコンクリート強度の適用範囲を，現状のσB≧のが図-4 である．δa の成分は終始少なく，載荷が進むにつれてδm，δs 成分が増大している．診断基準で仮定されている
曲げ降伏変形角 Rmy=0.67%時では ER3F が Sδ=0.43mm，ER2F が Sδ=0.67mm で，既存架構の水平変位はδ=6.43mm
なので，外付けフレームは既存フレームに比べて 7～10%程度水平変形の差が生じている．

1.2
1.00.80.60.40.20.01.0
δa成分

δm成分

ER3F

0.00.5・ 補強適用変形を現状の F=1.27 から最大 F=2.0 まで拡大した．
・ 増設スラブのせん断応力度 Sτの上限値を，現状の Sτ≦fs から Sτ≦1.5･fs とした．
・ 強度寄与係数の算定式を修正した．

1.2Sδ(mm)1.0ER2F
0.8
0.6
0.4
0.2
R(%) 0.0
0.0 0.5 1.0
1.5 2.0Sδ(mm)

18N/mm2 からσB≧13.5N/mm2 に拡大した．

技術評価書は平成 25 年 4 月 19 日付で発行され，技術評価
番号は「建防災発 13019 号」，技術評価書の有効期限は 5 年間（平成 30 年 4 月 18 日まで有効）である．

R(%)
1.5

Key Words：耐震補強，外付けフレーム，構造実験

2.0

δs成分

図-4 既存フレームと外付けフレームの変形差
外付けフレーム補強を診断基準に準じて行う場合，強度寄与係数を評価する必要がある．強度寄与係数とは，既存建物がある変形に達したときに，外付けフレームが発揮する補強

渡邊一弘

浜田公也

福井 剛