JP2013087540A - アウトフレーム補強工法とその補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、アウトフレーム補強工法に関し、従来のアウトフレーム補強工法においてあと（後）施工アンカーを使用すると、その施工に伴って騒音・振動・粉塵などの障害が発生することが課題であって、それを解決することである。
【解決手段】耐震補強用のアウトフレームによる補強工法であって、既存建物の柱・梁外壁面とアウトフレームとの間隙における間接接合部２は、前記柱・梁外壁面に水平方向に穿設されたコッター用孔９と、該コッター用孔に一部が嵌装されて埋設され残った部分が前記間隙に突出する鋼管コッター３と、前記アウトフレーム側から前記間隙に突設されるスタッド１１と、当該間隙の空間部に充填されるモルタル１２とで接合され、前記鋼管コッター１０の内の一部の鋼管コッター１０における前記コッター用孔９に嵌装される外周面には、付着除去用の縁切り部材４が貼着されていることとしたアウトフレーム補強工法とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存建物の耐震補強として、建物の外殻にフレーム架構を取付けるアウトフレーム補強工法とその補強構造に関するものである。

従来、既存建物の耐震補強工法として、特許文献１に記載されているように、既存建物の外面の柱梁接合部にピン支持部を形成し、梁方向に連続する外殻梁フレームと、外殻梁フレームとピン支持部とで柱梁接合部を形成するように、各層からそれぞれ上方と下方に延びた外殻柱フレームとからなる外殻補強フレームをピン支持部で支持する。

そして、上方あるいは下方に延びた外殻柱フレーム間の隙間を連結させて格子状の外殻補強フレームを既存建物の外側面に構築するものが知られている。既存建物の機能をそのまま存続させて建物の耐震性能を高めるものである。

また、既存建物における外廊下やバルコニーを利用したアウトフレーム架構による耐震補強としては、既存建物の構造体の外側面に図８に示すような外殻フレームを取付けて補強するものが知られている。

特開２００９−９７１６５号公報

従来のアウトフレーム補強工法とその補強構造においては、図９（Ａ）に示すように、外廊下等の分だけ外側に増設スラブを設けて張り出す。よって、アウトフレームの架構と既存躯体との接合部には、せん断力と引張力とが作用するので、図９（Ｂ）に示すようなあと(後）施工アンカーで抵抗する構造となっている。しかしながら、このあと施工アンカーの施工において、アンカー穿孔に伴う騒音、振動、粉塵が発生するという課題がある。本発明に係るアウトフレーム補強工法とその補強構造は、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係るアウトフレーム補強工法の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、耐震補強用のアウトフレームによる補強工法であって、既存建物の柱・梁外壁面とアウトフレームとの間隙における間接接合部は、前記柱・梁外壁面に水平方向に穿設されたコッター用孔と、該コッター用孔に一部が嵌装されて埋設され残った部分が前記間隙に突出する鋼管コッターと、前記アウトフレーム側から前記間隙に突設されるスタッドと、当該間隙の空間部に充填されるモルタルとで接合され、前記鋼管コッターの内の一部の鋼管コッターにおける前記コッター用孔に嵌装される外周面には、付着除去用の縁切り部材が貼着されていることである。

前記縁切り部材は、粘着テープであることである。また、前記鋼管コッターの内の一部の鋼管コッターとは、柱・梁部材の両端部の長さをＬとしてその端部側から０．２Ｌ内側の範囲内にある鋼管コッターであることである。更に、前記モルタルは、割裂補強筋を不要にする高靭性モルタルであることを含むものである。

本発明に係るアウトフレーム補強構造の上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、耐震補強用のアウトフレームによる補強構造であって、既存建物の柱・梁外壁面とアウトフレームとの間隙における間接接合部構造は、前記柱・梁外壁面に水平方向に穿設されたコッター用孔と、該コッター用孔に一部が嵌装されて埋設され残った部分が前記間隙に突出する鋼管コッターと、前記アウトフレーム側から前記間隙に突設されるスタッドと、当該間隙の空間部に充填されるモルタルと、前記鋼管コッターの内の一部の鋼管コッターにおける前記コッター用孔に嵌装される外周面に貼着された付着除去用の縁切り部材とでなることである。また、前記縁切り部材は、粘着テープであることを含むものである。

本発明のアウトフレーム補強工法とその補強構造によれば、アウトフレームの既存躯体との接合部に作用するせん断力を、鋼管コッターで負担するようにしたので、アンカー施工に伴う騒音・振動・粉塵を低減することができる。また、鋼管コッターのせん断力があと施工アンカーの３倍もあるので、鋼管コッターの設置数を少なくすることができて、施工時間が短くなる。前記接合部に高靭性モルタルを充填することで、割裂補強筋が不要となって施工性が向上する。

更に、前記鋼管コッターにおける前記コッター用孔に嵌装される外周面に貼着された付着除去用の縁切り部材によって、この鋼管コッターに引張力が作用しても、鋼管コッターのコーン破壊が防止される、と言う優れた効果を奏するものである。前記縁切り部材を鋼管コッターに貼着する鋼管コッターの設置範囲を所定の範囲に設定することで、コーン破壊が生じる恐れのある限定された範囲に対応して無駄なく鋼管コッターの取付け施工が行える。

本発明に係るアウトフレーム補強工法による補強構造を示す一部拡大平面図である。 同本発明のアウトフレーム補強工法による補強構造の断面図（Ａ）と、一部を拡大して示す接合部の拡大断面図（Ｂ）とである。 接合部において偏心モーメントにより引張力が作用する様子を示す一部拡大平面図である。 鋼管コッターによるコーン破壊を防止する必要のある範囲を示す配置図である。 鋼管コッターの試験体を示すコンクリートベッドの正面図（Ａ）と、表面処理３種類の概略説明図（Ｂ）とである。 鋼管コッターの引張荷重と抜け出し変形の関係を示す特性曲線図である。 他の実施例に係る説明図であり、アウトフレームの一部をプレキャスト化した場合の一部拡大縦断面図である。 従来例に係るアウトフレーム工法を示す概略斜視図である。 同従来例に係るアウトフレーム工法における偏心モーメントが発生する説明図（Ａ）と、その構造の縦断面図（Ｂ）とである。

本発明に係るアウトフレーム補強工法とその補強構造１は、図１に示すように、間接接合部２に鋼管コッター３を用い、その鋼管コッター３の一部においては、コーン破壊を防止するために、縁切り部材４を使用するものである。

本発明に係るアウトフレーム補強工法は、図１乃至図２（Ａ），（Ｂ）に示すように、外壁面と外廊下やバルコニー１５の外側を利用したアウトフレーム８との間隙における間接接合部２の構造は、前記柱６・梁７外壁面に水平方向に穿設されたコッター用孔９と、該コッター用孔９に一部が嵌装されて埋設され残った部分が前記間隙に突出する鋼管コッター１０と、前記アウトフレーム８側から前記間隙に突設されるスタッド１１と、当該間隙の空間部である間接接合部２に充填されるモルタル１２とで補強されている。

このように、前記アウトフレーム８と既存建物５との間接接合部２に、鋼管コッター１０を使用することで、その施工に伴う騒音・振動・粉塵が低減されるものである。

なお、既存建物５の柱６・梁７の交差部と、アウトフレーム８の鉄骨枠の交差部とにおける間接接合部では、あと（後）施工アンカー若しくはＰＣ鋼棒１４によって接続され、引張力を負担するものである。前記間接接合部２に充填されるモルタルは、例えば、割裂補強筋を不要にする高靭性モルタルなどである。

また、図２（Ｃ）に示すように、前記鋼管コッター１０の内の一部の鋼管コッター１０における前記コッター用孔９に嵌装される外周面（幅ａの範囲部分）には、付着除去用の縁切り部材４が貼着されている。この縁切り部材４は、例えば、粘着テープ１３である。

かかる粘着テープ１３は、紙粘着テープ類（紙ガムテープ）、布粘着テープ類（布ガムテープ）、フィルム粘着テープ類（セロハンテープ、透明ガムテープ、ビニールテープ、アルミテープ）などの内の一つである。

前記鋼管コッター１０の内の一部の鋼管コッター１０とは、図３および図４に示すように、柱６・梁７部材の両端部の長さをＬとしてその端部側から０．２Ｌ内側の範囲内にある鋼管コッター１０である。これは、前記アウトフレーム８が、鉄骨ブレースによって既存建物５の外側から耐震補強する場合、図３に示すように、偏心モーメントによる付加的な引張力が間接接合部２に生じる。

このような場合に、鋼管コッター１０による接合部では、前記引張力に対してはあと施工アンカー１４が負担する設計であり、鋼管コッター１０の引き抜き抵抗は考慮していない。しかし、前記あと施工アンカー１４の伸び量に比べて微小な変形でも鋼管コッター１０の周囲にコーン状破壊が生じる。

前記コーン破壊が生じると、前記鋼管コッター１０のせん断力伝達能力が低下する可能性がある。そこで、図４に示すように、鋼管コッター１０に引き抜きの生じる可能性がある柱６・梁７の両端部の０．２Ｌの範囲に配置する鋼管コッター１０のコーン状破壊を防止する必要がある。図４に示すように、前記両端部以外の残りの０．６Ｌの範囲に配置される鋼管コッター１０には、特にコーン状破壊の防止対策を施す必要がない。

前記鋼管コッター１０によるコーン状破壊を防止するには、既存躯体との付着を除去した鋼管の引き抜きと、既存躯体からの抜け出しを想定して、接合部のせん断耐力を確認する。図５（Ａ），（Ｂ）に示すように、試験体を形成する。

この試験体は、その長さが１２００ｍｍ、巾が９００ｍｍ、高さが２００ｍｍのコンクリートベッドに、コアドリルで溝を掘削して、その溝にエポキシ樹脂を注入し、鋼管（直径７６．３ｍｍ）を埋め込み深さａ＝２５ｍｍにして挿入・固定したものである。

前記コンクリートベッドのコンクリート強度は、１３．５Ｎ／ｍｍ^２、１６Ｎ／ｍｍ^２の２種類で、鋼管コッター１０の表面処理は、Ａ：ショットブラスト、Ｂ：ショットブラスト＋テープ巻き、Ｃ：油分ふきとりの３種類として、４本ずつ引き抜き試験を行った。また、前記テープは、市販のセロハンテープである。

試験の結果は、前記表面処理Ａと、表面処理Ｃとは、すべてコーン破壊となっている。これに対して表面処理Ｂではコーン破壊が生じなかった。前記表面処理Ａ、表面処理Ｂ、表面処理Ｃごとに、引張荷重と抜け出し変形の関係を表す図６に示すように、コーン破壊耐力は、前記表面処理Ａ，Ｃで同等であり、表面処理Ｂでは若干小さい。いずれの表面処理Ａ，Ｂ，Ｃにおいても、０．１ｍｍ以下の僅かな変形でコーン破壊を生じている。

また、表面処理Ｂでは、コーン破壊後も鋼管外面とコンクリートとの摩擦により、１ｋＮ程度の荷重が生じている。このように、コーン破壊を防止するには、鋼管外側にテープなどを巻いて、縁切りすることで付着を除去する方法が効果的である。

本発明の第2実施例は、図７に示すように、アウトフレーム８の一部である床部分を、プレキャストコンクリート（ＰＣａ）製としたものである。このＰＣａ床版８ｂの上端筋と下端筋とを間接接合部２に突出するように、端面から突出させておく。この突出した配筋部分が、前記実施例１におけるスタッド１１に相当するものになる。

このアウトフレーム８を既存建物５のサイトで構築しておいて、バルコニー１５の下にコッター用孔９を穿設して、粘着テープ１３を巻き付けた鋼管コッター１０を前記孔９に装着して固定する。

前記アウトフレーム８を既存建物５に設置する。各階において前記ＰＣａ床版８ａと既存建物5との間の間接接合部２に、型枠を組んで高靭性モルタル１２を充填する。このようにして、既存建物５に一部をプレキャスト化したアウトフレーム８を取り付けて、耐震補強を行うものである。

本発明に係るアウトフレーム補強工法とその補強構造は、既存建物に対する耐震補強工法に適用されるものである。

１ アウトフレーム補強構造、
２ 間接接合部、
３ 鋼管コッター、
４ 縁きり部材、
５ 既存建物、
６ 柱、
７ 梁、
８ アウトフレーム、 ８ａ 鉄骨、
８ｂ ＰＣａ床版、
９ コッター用孔、
１０ 鋼管コッター、
１１ スタッド、
１２ モルタル、
１３ 粘着テープ、
１４ あと（後）施工アンカー若しくはＰＣ鋼棒、
１５ 外廊下若しくはバルコニー。

Claims (6)

1. 耐震補強用のアウトフレームによる補強工法であって、既存建物の柱・梁外壁面とアウトフレームとの間隙における間接接合部は、前記柱・梁外壁面に水平方向に穿設されたコッター用孔と、該コッター用孔に一部が嵌装されて埋設され残った部分が前記間隙に突出する鋼管コッターと、前記アウトフレーム側から前記間隙に突設されるスタッドと、当該間隙の空間部に充填されるモルタルとで接合され、前記鋼管コッターの内の一部の鋼管コッターにおける前記コッター用孔に嵌装される外周面には、付着除去用の縁切り部材が貼着されていること、
   を特徴とするアウトフレーム補強工法。
2. 縁切り部材は、粘着テープであること、
   を特徴とする請求項１に記載のアウトフレーム補強工法。
3. 鋼管コッターの内の一部の鋼管コッターとは、柱・梁部材の両端部の長さをＬとしてその端部側から０．２Ｌ内側の範囲内にある鋼管コッターであること、
   を特徴とする請求項１または２に記載のアウトフレーム補強工法。
4. モルタルは、割裂補強筋を不要にする高靭性モルタルであること、
   を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載のアウトフレーム補強工法。
5. 耐震補強用のアウトフレームによる補強構造であって、
   既存建物の柱・梁外壁面とアウトフレームとの間隙における間接接合部構造は、
   前記柱・梁外壁面に水平方向に穿設されたコッター用孔と、
   該コッター用孔に一部が嵌装されて埋設され残った部分が前記間隙に突出する鋼管コッターと、
   前記アウトフレーム側から前記間隙に突設されるスタッドと、
   当該間隙の空間部に充填されるモルタルと、
   前記鋼管コッターの内の一部の鋼管コッターにおける前記コッター用孔に嵌装される外周面に貼着された付着除去用の縁切り部材とでなること、
   を特徴とするアウトフレーム補強構造。
6. 縁切り部材は、粘着テープであること、
   を特徴とする請求項５に記載のアウトフレーム補強構造。

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