既存建物の耐震補強構造及びその工法

【課題】振動や騒音の発生を可及的に抑え、あと施工アンカー工法などの在来工法と同等の補強効果を有する構造及び工法の提供。
【解決手段】この補強構造及び工法は、既存建物の柱と梁とで囲まれた架構１内（又は架構１の側面）に、枠付き鉄骨ブレースやＲＣ造の補強壁などの補強部材４を一体的に設置固定するもので、架構１の構面１０に板材を差し込み可能に線形の切り溝２を切り込み形成し、当該切り溝２に板状のシアキー３を差し込み設置して、切り溝２、及び架構１と補強部材４との間にエポキシ樹脂接着材、グラウト材などの固化材を充填する。

【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既存建物の耐震補強構造及びその工法に関し、特に、既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内又は架構の側面に、補強部材を一体的に設置固定する既存建物の耐震補強構造及びその工法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）又は鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の既存建物の耐震補強構造及び工法としては、図１１、図１２に示すように、柱１１、１２と梁１３、１４とで囲まれた架構１内又は架構１の側面１ｓに枠付き鉄骨ブレースや鉄筋コンクリート造の補強壁などの補強部材４を設置固定して、建物の剛性と耐力を大きくしたものが知られている。この工法は、既存建物（架構）と補強部材との接合方法の違いから、あと施工アンカー工法、接着工法、鋼管コッター工法に大別される。
【０００３】
あと施工アンカー工法は、補強部材の外周面に多数のスタッドを設け、柱や梁などにアンカー鉄筋を打設して、その部分をスパイラル鉄筋で補強した後、架構と補強部材との間にモルタルなどの充填材を充填する方法で、既存建物（架構）と補強部材とを一体化させる技術として広く利用されている。この種の工法は特許文献１などに記載されている。
【０００４】
接着工法は、架構（の構面）と補強部材（の外周面）との間をエポキシ樹脂などの接着材で接着する方法で、この接着工法は他の工法にも併用されている。この種の工法は特許文献２などに記載されている。
【０００５】
鋼管コッター工法は、補強部材の外周面に多数のスタッドを設け、架構（の構面に設けた孔）に鋼管コッターを接着材で固定し、架構と補強部材との間にモルタルなどの充填材を充填する方式を採っている。この種の工法は特許文献３などに記載されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−３３２５５５公報
【特許文献２】特開平１１−７１９０６号公報
【特許文献３】特開２００３−４９５４７公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、従来のあと施工アンカー工法では、柱や梁にハンマードリルなどで孔を開けるため、工事中は大きな振動や騒音が発生し、建物を使用しながらの補強工事には採用できない、という問題がある。また、従来の接着工法では、振動や騒音の問題が発生することはない点であと施工アンカー工法よりも優れているものの、補強効果があと施工アンカー工法に比べて低下する、という問題がある。さらに、従来の鋼管コッター工法では、コアドリルなどの機械で躯体に孔を穿孔するため、コアドリルは大掛かりな機械で移動性が悪く、施工性がよいとは言い難く、また、穿孔作業の際に粉塵が飛散するため水が必要となり、その処理は煩雑にならざるを得ない、という問題がある。
【０００８】
本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、この種の既存建物の耐震補強構造及びその工法において、振動や騒音の発生を可及的に抑えること、あと施工アンカー工法などの在来工法と同等の補強効果を有すること、大掛かりな工具や機械を使用することなく、また水を必要とせず乾式で施工すること、そして、ＲＣ造又はＳＲＣ造の建物に関わらず適用すること、などを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明の既存建物の耐震補強構造は、既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内又は架構の側面に、補強部材が一体的に設置固定される既存建物の耐震補強構造において、前記架構の構面に板材を差し込み可能な線形の切り溝が形成されて、当該切り溝に板状のシアキーが差し込み設置され、前記切り溝、及び前記架構と前記補強部材との間に固化材が充填されて、前記架構と前記補強部材が接合される、ことを要旨とする。
【００１０】
この場合、シアキーは略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の水平断面形状を有し、切り溝は前記シアキーを差し込み可能に略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の平面形状を有することが好ましい。また、切り溝は構面に柱筋又は梁筋に達しない深さに切り込み形成されることが好ましい。さらに、補強部材に枠付き鉄骨ブレース又は鉄筋コンクリート造の補強壁が採用されることが好ましい
【００１１】
上記目的を達成するために、本発明の既存建物の耐震補強工法は、既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内又は架構の側面に、補強部材を一体的に設置固定する既存建物の耐震補強工法において、前記架構の構面に板材を差し込み可能な線形の切り溝を切り込み形成して、当該切り溝に板状のシアキーを差し込み設置し、前記切り溝、及び前記架構と前記補強部材との間に固化材を充填する、ことを要旨とする。
【００１２】
この場合、シアキーを略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の水平断面形状に形成し、切り溝を前記シアキーを差し込み可能に略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の平面形状に切り込むことが好ましい。また、切り溝を構面に柱筋又は梁筋に達しない深さに切り込むことが好ましい。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の耐震補強構造及び工法は、上記の構成及び方法により、次のような格別な効果を奏する。
（１）架構の構面に複数の切り溝を切り込んでこれらの切り溝に板状のシアキーを差し込み、各切り溝とともに架構と補強部材との間に固化材を充填して、架構と補強部材とを接合するので、架構と補強部材とを確実かつ容易に一体化することができる。
（２）この場合、架構の構面に複数の切り溝をコンクリートカッターなどの小さい工具で切り込むことができ、そしてこれらの切り溝に板状のシアキーを差し込んで固化材で固定するので、架構の構面内に補強部材を設置固定する工事の際に、従来のあと施工アンカー工法のように、架構の構面に多数のアンカー鉄筋を打ち込むのと異なり、振動や騒音の発生を可及的に抑えることができ、この耐震補強工事を、建物を使用しながら実施することができる。
（３）しかも、各切り溝とともに架構と補強部材との間の間隙に固化材を充填し、この固化材の硬化後の摩擦力によって、架構と補強部材とを一体化し、併せて構面の切り溝に固化材の硬化により固定されたシアキーにより、架構と補強部材の一体性を高度に高めるので、少なくとも従来のあと施工アンカー工法などの在来工法と同等の補強効果を得ることができる。
（４）また、このような構造、工法を採ることで、架構の構面に複数の切り溝を切り込む作業、これらの切り溝に板状のシアキーを差し込む作業、各切り溝とともに架構と補強部材との間に固化材を充填する作業のいずれの場合でも、大掛かりな工具、機械は不要で、さらに水を必要とすることなく乾式で施工することができる。
（５）さらに、シアキーを差し込む切り溝は深さが４０ｍｍ以内でよく、ＲＣ造又はＳＲＣ造の建物に関わらず適用することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
次に、この発明を実施するための最良の形態について図を用いて説明する。図１乃至図５に第１の実施の形態を示している。図１に示すように、この既存建物の耐震補強構造は、既存建物の柱１１、１２と梁１３、１４とで囲まれた架構１と、この架構１内に一体的に設置固定される補強部材４とにより構成される。
【００１５】
図１に示すように、架構１は、鉄筋コンクリート造の既存の建物の柱１１、１２と梁１３、１４とにより構成され、所定間隔で立設される柱１１、１２と上下に横設される梁１３、１４が剛接合されたラーメン構造になっている。この架構１の構面１０、すなわち右柱１１の左側面及び左柱１２の右側面、並びに上梁１３の下面及び下梁１４の上面には、幅方向に２列かつ長さ方向に所定の間隔で複数個所に線形の切り溝２が切り込み形成される。これらの切り溝２は、コンクリートカッターなどの工具を使って、板材を差し込み可能な線形に形成され、板状のシアキー３が差し込み設置される。ここで用いるシアキー３は線形、特に直線状の板材の組み合わせからなるもので、この場合、図２に示すように、水平断面形状が略Ｖ形に形成されたアングル材が採用され、図３に示すように、切り溝２はこのシアキー３を差し込み可能に略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形の平面形状に、かつ各柱１１、１２の柱筋、各梁１３、１４の梁筋に達しない深さに切り込み形成される。そして、これらの切り溝２にシアキー３、すなわちアングル材３が差し込み設置される。
【００１６】
図１に示すように、補強部材４は建物の剛性および耐力を大きくする部材で、この場合、補強部材４に枠付き鉄骨ブレースが採用される。鉄骨ブレース４は枠組４１と斜材４２とからなり、その外周にスタッドボルト５とスパイラル筋（螺旋状の補強鉄筋）６とを備える。枠組４１は、架構１の構面１０に接合可能に全体が略四角形の枠形に構成される。この場合、枠材にＨ形鋼が採用され、Ｈ形鋼の一方の溝が外周方向に他方の溝が内周方向に向けて正面視略ロ形に組み立てられる。この枠組４１内に斜材４２がＶ字形に接合される。この場合、斜材はＨ形鋼からなり、枠組４１の上部の両角部と下部の中央との間にＶ字形に組み付けられる。このようにして枠付き鉄骨ブレース４の外周に、枠組４１と架構１の接合性を高めるために、図４及び図５に示すように、複数のスタッドボルト５が枠組４１の外周面に垂直に固着され、この場合、Ｈ形鋼の溝の底面で幅方向中央に所定の間隔で１列に溶接される。さらに、鉄骨ブレース４と架構１との接合部に発生する割裂を防止するため、スパイラル筋６が枠組４１の各部と平行に配筋され、この場合、Ｈ形鋼の溝内に通して配筋される。
【００１７】
このようにして架構１に枠付き鉄骨ブレース４が設置され、構面１０の各切り溝２、及び架構１と枠付き鉄骨ブレース４の枠組４１との間の間隙にエポキシ樹脂接着材、グラウト材、コンクリートなどの固化材が充填されて、架構１と枠付き鉄骨ブレース４が接合される。この固化材の硬化後の摩擦力によって、架構１と枠付き鉄骨ブレース４は一体化され、併せて構面１０の切り溝２に固化材の硬化により固定されたシアキー３により、架構１と枠付き鉄骨ブレース４の一体性が高度に高められ、さらに枠付き鉄骨ブレース４の外周に埋設されたスタッドボルト５及びスパイラル筋６により、枠付き鉄骨ブレース４と固化材との接合性が高められて、地震時に架構１と枠付き鉄骨ブレース４の間で応力伝達は十分となり、架構１と枠付き鉄骨ブレース４の間でせん断力が十分に伝達される。これにより、建物の剛性および耐力を大きくする構造を得ることができる。
【００１８】
続いて、この補強構造の工法について図１、さらに図６及び図７を用いて説明する。まず、図６に示すように、架構１の構面１０、すなわち右柱１１の左側面及び左柱１２の右側面、並びに上梁１３の下面及び下梁１４の上面に、シアキー３を設置するための切り溝２を切り込み形成する。この場合、切り溝２を構面１０に幅方向に２列かつ長さ方向に所定の間隔で複数個所に、コンクリートカッターＣなどの工具により、板材を差し込み可能に線形（直線状）に切る。この工法では、シアキー３に線形（直線状）の板材でかつ複数の板材の組み合わせからなるものを使用し、この場合、水平断面形状が略Ｖ形に形成されたアングル材を採用する。そこで、このシアキー３を切り溝２に差し込み可能に、各切り溝２を線形（直線状）で、略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形の平面形状に、かつ各柱１１、１２の柱筋Ｓ１、各梁１３、１４の梁筋Ｓ２に達しない深さに切り込む。そして、図７に示すように、これらの切り溝２にシアキーのアングル材３を差し込み設置する。
【００１９】
次に、図１を参照すると、補強部材４に枠付き鉄骨ブレースを採用し、枠付き鉄骨ブレースを組み立てて、架構１の構面１０内に設置する。枠付き鉄骨ブレース４は枠組４１、斜材４２、スタッドボルト５、スパイラル筋６により組み立てられる。枠組４１を架構１の構面１０に接合可能に、全体を略四角形の枠形に構成する。この場合、枠材にＨ形鋼を使用し、Ｈ形鋼の一方の溝を外周方向に他方の溝を内周方向に向けて正面視略ロ形に組み立てる。そして、この枠組４１内に斜材４２をＶ字形に接合する。この場合、斜材にＨ形鋼を使用し、枠組４１の上部の両角部と下部の中央との間にＶ字形に組み付ける。このようにして枠付き鉄骨ブレース４の外周に複数のスタッドボルト５及びスパイラル筋６を取り付ける。複数のスタッドボルト５は枠組４１の外周面に垂直に固着し、この場合、Ｈ形鋼の溝の底面で幅方向中央に所定の間隔で１列に溶接する。スパイラル筋６は枠組４１の各部と平行に配筋し、この場合、Ｈ形鋼の溝内に通して配筋する。
【００２０】
そして、図示を省略するが、鉄骨ブレース４の枠組４１と架構１との間を型枠で密閉し、架構１の構面１０の切り溝２、及び架構１と枠組４１との間の間隙にエポキシ樹脂接着材、グラウト材、コンクリートなどの固化材を充填して、架構１と枠付き鉄骨ブレース４を接合する。
【００２１】
以上説明したように、この耐震補強構造及び工法では、架構１の構面１０に複数の切り溝２を切り込んでこれらの切り溝２に板状のシアキー３を差し込み、各切り溝２とともに架構１と枠付き鉄鋼ブレース４との間に固化材を充填して、架構１と枠付き鉄骨ブレース４とを接合するので、架構１と枠付き鉄骨ブレース４とを確実かつ容易に一体化することができる。この場合、架構１の構面１０にコンクリートカッターＣなどの小さい工具を使って複数の切り溝２を簡単に切り込むことができ、そして、これらの切り溝２に板状のシアキー３を差し込んで固化材で固定するので、架構１の構面１０内に枠付き鉄骨ブレース４を設置固定する工事の際に、従来のあと施工アンカー工法のように、架構の構面に多数のタンカー鉄筋を打ち込むのと異なり、振動や騒音を大幅に低減することができ、この耐震補強工事を、建物を使用しながら実施することができる。しかも、構面１０の各切り溝２、及び架構１と枠付き鉄骨ブレース４の枠組４１との間の間隙にエポキシ樹脂接着材、グラウト材、コンクリートなどの固化材を充填し、この固化材の硬化後の摩擦力によって、架構１と枠付き鉄骨ブレース４とを一体化し、併せて構面１０の各切り溝２に固化材の硬化により固定されたシアキー３により、架構１と枠付き鉄骨ブレース４の一体性を高度に高めるので、少なくとも従来のあと施工アンカー工法などの在来工法と同等の補強効果を得ることができる。また、このような補強構造及び工法を採ることにより、各作業において大掛かりな工具や機械を使用することがなく、また水を必要とせず乾式で施工することができる。さらに、切り溝２に必要な深さは４０ｍｍ以内でよく、この補強構造及び工法をＲＣ造又はＳＲＣ造の建物に関わらず適用することができる。
【００２２】
図８及び図９に本発明の第２の実施の形態を示している。第２の実施の形態では、シアキーの形状及び構造と切り溝の形状のみが第１の実施の形態と異なり、その他の点は第１の実施の形態と共通である。この耐震補強構造及び工法では、シアキーに線形（直線状）の板材でかつ複数の板材の組み合わせからなるものを採用するが、この場合、図９に示すように、シアキー３１を、水平断面形状が略Ｉ形形状を組み合わせてなる略ＩＩ形の溝形鋼３２と、この溝形鋼３２の中間面上に固着したスタッドボルト３３とにより構成する。また、切り溝は、コンクリートカッターなどの工具を使って、板材を差し込み可能に線形（直線状）に切り込み形成するが、この場合、図８に示すように、切り溝２１を、当該シアキー３１を差し込み可能に線形（直線状）で、略Ｉ形形状の組み合わせからなる略ＩＩ形の平面形状に、かつ各柱の柱筋、各梁の梁筋に達しない深さに切り込む。そして、これらの切り溝２１に溝形鋼３２の両側面を差し込み、スタッドボルト３３を溝形鋼３２を介して架構１の構面１０に設置する。このようにしても第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００２３】
図１０に第３の実施の形態を示している。なお、図１０に示す耐震補強構造は右側の半面がこの実施の形態によるもので、左側の半面が従来のあと施工アンカー工法によるものである。第３の実施の形態では、補強部材に鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の補強壁が採用される。この補強構造及び工法では、架構１の構面１０に、第１の実施の形態と同様に、切り溝２を線形（直線状）で略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形の平面形状に、かつ各柱１１、１２の柱筋、各梁１３、１４の梁筋に達しない深さに切り込み形成し、これらの切り溝２に線形（直線状）の板材からなるシアキー３、この場合、アングル材３を差し込み設置して、その部分にスパイラル筋６を配筋する。そして、これらのシアキー３を利用して補強壁４の鉄筋４３を配筋した後、コンクリート４４を打設する。このようにして架構１内に補強壁４を一体的に設置固定する。このようにしても第１の実施の形態と同様の作用効果を奏することができる。
【００２４】
なお、上記各実施の形態では、シアキーを略Ｖ形又は略Ｉ形の水平断面形状に形成し、切り溝を、このシアキーを差し込み可能に略Ｘ形若しくは略Ｖ形若しくは略Ｔ形に切り込み形成したが、シアキーの形状はこれに限定されるものではなく、線形（直線状）の板材の組み合わせからなるものであればよく、例えば略Ｘ形、略Ｔ形、略Ｈ形、略コ形、略ロ形など種々の水平断面形状のものに適宜変更することができ、切り溝を線形（直線状）で、シアキーの形状に応じて差し込み可能に、例えば略Ｘ形、略Ｔ形、略Ｈ形、略コ形、略ロ形など種々の平面形状に適宜変更することができる。
【００２５】
また、上記各実施の形態では、既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内に、補強部材を一体的に設置固定する既存建物の耐震補強構造及びその工法について説明したが、この発明は既存建物の柱と梁とで囲まれた架構の側面に補強部材を一体的に設置固定する場合（図１２参照）にも同様に適用することができ、この場合、架構の側面、すなわち補強部材が対接される架構の構面に、板材を差し込み可能な線形（直線状）の切り溝を形成して、当該切り溝に板状のシアキーを差し込み設置し、切り溝、及び架構と補強部材との間に固化材を充填して、架構と補強部材を接合すればよい。また、この場合、シアキーを略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形などの水平断面形状に形成し、切り溝を、シアキーを差し込み可能に略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形などの平面形状に、かつ柱筋又は梁筋に達しない適宜の深さに切り込めばよい。このようにしても上記各実施の形態と同様の作用効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の第１の実施の形態における既存建物の耐震補強構造を示す正面断面図
【図２】同補強構造に採用するシアキーを示す水平断面図
【図３】同補強構造に採用する架構の構面に形成する切り溝を示す平面図
【図４】同補強構造の要部を示す断面図（梁が架け渡される方向に対して直角の垂直断面図）
【図５】同補強構造の要部を示す断面図（梁が架け渡される方向に対して平行の垂直断面図）
【図６】（ａ）本発明の第１の実施の形態における既存建物の耐震補強工法のうち、特に、架構の構面に切り溝を切り込み形成する状態を示す平面図（ｂ）その断面図
【図７】（ａ）本発明の第１の実施の形態における既存建物の耐震補強方法のうち、特に、架構の構面の切り溝にシアキーを差し込み設置する状態を示す平面図（ｂ）その断面図
【図８】本発明の第２の実施の形態における既存建物の耐震補強構造及び工法を示す部分正面断面図
【図９】同補強構造及び工法に採用するシアキーを示す斜視図
【図１０】本発明の第３の実施の形態における既存建物の耐震補強構造及び工法を示す正面断面図
【図１１】（ａ）既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内に枠付き鉄骨ブレースなどの補強部材を一体的に設置固定する従来の既存建物の耐震補強構造及びその工法の基本的な概念を示す図（ｂ）（ａ）におけるＡ−Ａ線断面図
【図１２】（ａ）既存建物の柱と梁とで囲まれた架構の側面に枠付き鉄骨ブレースなどの補強部材を一体的に設置固定する既存建物の耐震補強構造及びその工法の基本的な概念を示す図（ｂ）（ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図
【符号の説明】
【００２７】
１架構
１０構面
１１、１２柱
Ｓ１柱筋
１３、１４梁
Ｓ２梁筋
２切り溝
２１切り溝
３シアキー
３１シアキー
３２溝形鋼
３３スタッドボルト
４補強部材（枠付き鉄骨ブレース、鉄筋コンクリート造の補強壁）
４１枠組
４２斜材
４３鉄筋
４４コンクリート
５スタッドボルト
６スパイラル筋
Ｃコンクリートカッター

【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内又は架構の側面に、補強部材が一体的に設置固定される既存建物の耐震補強構造において、
前記架構の構面に板材を差し込み可能な線形の切り溝が形成されて、当該切り溝に板状のシアキーが差し込み設置され、
前記切り溝、及び前記架構と前記補強部材との間に固化材が充填されて、
前記架構と前記補強部材が接合される、
ことを特徴とする既存建物の耐震補強構造。
【請求項２】
シアキーは略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の水平断面形状を有し、切り溝は前記シアキーを差し込み可能に略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の平面形状を有する請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造。
【請求項３】
切り溝は構面に柱筋又は梁筋に達しない深さに切り込み形成される請求項１又は２に記載の既存建物の耐震補強構造。
【請求項４】
補強部材に枠付き鉄骨ブレース又は鉄筋コンクリート造の補強壁が採用される請求項１乃至３のいずれかに記載の既存建物の耐震補強構造。
【請求項５】
既存建物の柱と梁とで囲まれた架構内又は架構の側面に、補強部材を一体的に設置固定する既存建物の耐震補強工法において、
前記架構の構面に板材を差し込み可能な線形の切り溝を切り込み形成して、当該切り溝に板状のシアキーを差し込み設置し、
前記切り溝、及び前記架構と前記補強部材との間に固化材を充填する、
ことを特徴とする既存建物の耐震補強工法。
【請求項６】
シアキーを略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の水平断面形状に形成し、切り溝を前記シアキーを差し込み可能に略Ｘ形又は略Ｖ形又は略Ｔ形又は略Ｈ形又は略コ形又は略ロ形又は略Ｉ形の平面形状に切り込む請求項５に記載の既存建物の耐震補強工法。
【請求項７】
切り溝を構面に柱筋又は梁筋に達しない深さに切り込む請求項５又は６に記載の既存建物の耐震補強工法。

【図１】