特開 2023-56329 補強壁及び壁補強方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023056329

(43)【公開日】2023-04-19

(54)【発明の名称】補強壁及び壁補強方法

(51)【国際特許分類】

   E04G 23/02 20060101AFI20230412BHJP

【ＦＩ】

E04G23/02 E

【審査請求】未請求

【請求項の数】3

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2021165619

(22)【出願日】2021-10-07

(71)【出願人】

【識別番号】000000549

【氏名又は名称】株式会社大林組

(74)【代理人】

【識別番号】110000176

【氏名又は名称】弁理士法人一色国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】萩尾 浩也

(72)【発明者】

【氏名】江村 勝

(72)【発明者】

【氏名】巻島 一穂

(72)【発明者】

【氏名】緒方 大二郎

【テーマコード（参考）】

2E176

【Ｆターム（参考）】

2E176AA02

2E176BB29

(57)【要約】

【課題】既存壁を補強する鋼板の座屈を防止するとともに、既存壁の耐力を向上させる。
【解決手段】耐震補強壁１０は、既設の鉄筋コンクリート造の柱２及び梁３によって囲まれた領域に構築された鉄筋コンクリート造の既存壁２０と、既存壁２０に形成された接着剤層３８と、接着剤層３８によって既存壁２０に接合された鋼板３０と、鋼板３０を既存壁２０に固定するあと施工アンカー４０と、鋼板３０及び既存壁２０に増し打ちされた増厚部５０と、を備える。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

既設の鉄筋コンクリート造の柱と梁によって囲まれた鉄筋コンクリート造の既存壁と、
前記既存壁の面外方向へ順に前記既存壁に積層された鋼板及び鉄筋コンクリート造の増厚部と、を備える補強壁。

【請求項2】

前記既存壁に打ち込まれて前記鋼板を前記既存壁に固定し、前記増厚部に一部埋め込まれたアンカーを更に備える請求項１に記載の補強壁。

【請求項3】

既設の鉄筋コンクリート造の柱と梁によって囲まれた鉄筋コンクリート造の既存壁に鋼板を貼り付け、その後、鉄筋コンクリート造の増厚部を前記鋼板に積層するよう増し打ちする壁補強方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、補強壁及び壁補強方法に関する。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、鉄筋コンクリート造の柱と梁によって囲まれた領域に構築された鉄筋コンクリート壁の壁面に鋼板をアンカーで固定することによって、鉄筋コンクリート壁を補強する技術が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１１－３２４３３７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ところが、鋼板によって鉄筋コンクリート壁を補強しても、耐力がそれほど向上しない。また、座屈が鋼板に発生し始める荷重もそれほど高くなく、地震時には鋼板が座屈したり、鉄筋コンクリート壁から剥離したりすることがある。
そこで、本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、本発明の目的は、既存壁を補強する鋼板の座屈を防止するとともに、既存壁の耐力を向上させることである。

【課題を解決するための手段】

【0005】

上記課題を解決するための補強壁は、既設の鉄筋コンクリート造の柱と梁によって囲まれた鉄筋コンクリート造の既存壁と、前記既存壁の面外方向へ順に前記既存壁に積層された鋼板及び鉄筋コンクリート造の増厚部と、を備える。

【0006】

上記課題を解決するための壁補強方法は、既設の鉄筋コンクリート造の柱と梁によって囲まれた鉄筋コンクリート造の既存壁に鋼板を貼り付け、その後、鉄筋コンクリート造の増厚部を前記鋼板に積層するよう増し打ちする方法である。

【0007】

以上によれば、増厚部が設けられることによって補強壁が厚くなるため、また既存壁が鋼板及び増厚部によって補強されるため、補強壁の耐力及び耐震性が向上する。
既存壁の面外方向へ順に鋼板及び増厚部が既存壁に積層されるため、座屈が鋼板に発生し始める荷重が高まり、地震時における鋼板の座屈及び剥離の発生を抑制できる。よって、補強壁の耐力及び耐震性が高い。

【0008】

好ましくは、前記補強壁が、前記既存壁に打ち込まれて前記鋼板を前記既存壁に固定し、前記増厚部に一部埋め込まれたアンカーを更に備える。
以上によれば、鋼板が既存壁から剥離し難くなり、鋼板の座屈が防止される。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、既存壁の耐力が向上し、鋼板の座屈及び剥離が防止される。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】耐震補強壁及び柱梁架構の正面図である。

【図2】II－II断面図である。

【図3】III－III断面図である。

【図4】既存壁の正面図である。

【図5】既存壁に鋼板を貼り付ける工程の説明図である。

【図6】あと施工アンカーを打ち込む工程の説明図である。

【図7】鉄筋コンクリート造の増厚部を増し打ちする工程の説明図である。

【図8】シミュレーションにより求めた部材角と水平せん断力との関係を示したグラフである。

【図9】変形例（１）の耐震補強壁の正面図である。

【図10】変形例（２）の耐震補強壁の断面図である。

【図11】変形例（３）の耐震補強壁の正面図である。

【図12】変形例（４）の耐震補強壁の正面図である。

【図13】変形例（５）の耐震補強壁の正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。以下に述べる実施形態には、本発明を実施するために技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本発明の範囲を以下の実施形態及び図示例に限定するものではない。

【0012】

１． 耐震補強壁
図１は、建築物の耐震補強壁及び柱梁架構を示す正面図である。図２は、図１に示すII－IIに沿った断面図である。図３は、図１に示すIII－IIIに沿った断面図である。

【0013】

柱梁架構１は、建築物の既設躯体の隣り合う柱２，２と隣り合う梁３，３とからなる。柱２，２が鉛直に立設され、梁３，３が柱２，２間に水平に架設され、これにより柱梁架構１が矩形枠状に設けられている。柱２，２及び梁３，３は鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造である。

【0014】

耐震補強壁１０は柱梁架構１の内側に構築されている。耐震補強壁１０は、鉄筋コンクリート造の既存壁２０と、接着剤層３８と、鋼板３０と、複数のあと施工アンカー４０と、鉄筋コンクリート造の増厚部５０と、を備える。耐震補強壁１０は、既設の既存壁２０の片側の面２１に接着剤層３８により接合された鋼板３０をあと施工アンカー４０により既存壁２０に固定した上で、その面２１及び鋼板３０に増厚部５０を増し打ちしたものである。そのため、既存壁２０の面外方向へ順に接着剤層３８、鋼板３０及び増厚部５０が既存壁２０に積層され、これにより既存壁２０が補強される。

【0015】

既存壁２０は、柱梁架構１の内側に構築された耐震壁である。既存壁２０の壁筋はダブル配筋又はシングル配筋である。ダブル配筋とは、格子状に配筋された縦筋と横筋との組が既存壁２０の厚さ方向に二組あることいい、シングル配筋とは、縦筋と横筋との組が一組であることをいう。縦筋の端は梁３に定着され、横筋の端は柱２に定着されている。

【0016】

既存壁２０はその中央に矩形状の開口２２を有する。ここで、図４の正面図に示すように、既存壁２０のうち開口２２の上の部分２３を垂れ壁部２３といい、開口２２の下の部分２４を腰壁部２４といい、開口２２の両側の部分２５を袖壁部２５という。垂れ壁部２３の両側且つ袖壁部２５の上の部分２６を上袖壁部２６といい、腰壁部２４の両側且つ袖壁部２５の下の部分２７を下袖壁部２７という。

【0017】

図１～図３に示すように、鋼板３０は接着剤層３８によって既存壁２０の袖壁部２５に貼り付けられている。接着剤層３８は、樹脂系接着剤又はセメント系接着剤が硬化したものである。

【0018】

複数のあと施工アンカー４０は、面内において格子状に配列されている。あと施工アンカー４０は、鋼板３０を既存壁２０の袖壁部２５に締結する。これらあと施工アンカー４０は、袖壁部２５から鋼板３０の剥離を抑えるとともに、鋼板３０の座屈を抑える。

【0019】

あと施工アンカー４０は、アンカーボルト４１及びナット４２を有する。アンカーボルト４１は鋼板３０を貫通し、アンカーボルト４１の一部が袖壁部２５に埋め込まれているとともに袖壁部２５に定着されている。アンカーボルト４１は金属系アンカーボルト又は接着系アンカーボルトである。ナット４２はアンカーボルト４１にねじ止めされて、鋼板３０を袖壁部２５に締め付ける。なお、アンカーボルト４１にねじ止めされるナット４２の数は２個以上であってもよい。ナット４２の数が２個以上の場合、これらナット４２が互いに離れていてもよいし、積み重なっていてもよい。ナット４２の数が２個以上であれば、鋼板３０が既存壁２０から剥離し難くなる範囲があと施工アンカー４０の周囲に拡がり、鋼板３０の座屈防止効果が高くなる。

【0020】

増厚部５０は鋼板３０に積層されるよう増し打ちされているとともに、鋼板３０からはみ出た領域、つまり上袖壁部２６、下袖壁部２７、垂れ壁部２３及び腰壁部２４に積層されるよう増し打ちされている。増厚部５０の壁筋は格子状に配筋されているとともに、増厚部５０のコンクリートに埋め込まれている。増厚部５０の壁筋はシングル配筋又はダブル配筋である。増厚部５０の壁筋のうち縦筋の端はアンカー等によって梁３に定着され、横筋の端はアンカー等によって柱２に定着されている。
あと施工アンカー４０のうち鋼板３０から突き出た部分は増厚部５０のコンクリートに埋め込まれている。

【0021】

増厚部５０は既存壁２０の開口２２に打ち込まれていない。増厚部５０は、既存壁２０の開口２２に重なる開口を中央に有する。

【0022】

２． 既存壁の補強方法
続いて、既存壁２０の補強方法、つまり耐震補強壁１０の施工方法について説明する。
まず、鋼板３０と袖壁部２５の一方又は両方に接着剤を塗布し、図５に示すように鋼板３０を接着剤によって袖壁部２５に貼り付ける。なお、格子状配列の通し孔３１が鋼板３０に予め形成されている。通し孔３１は、あと施工アンカー４０のアンカーボルト４１が通される穴である。

【0023】

次に、図６に示すように、複数のあと施工アンカー４０を袖壁部２５に打ち込んで、これらのあと施工アンカー４０によって鋼板３０を袖壁部２５に締め付ける。以下、あと施工アンカー４０の打ち込みについて詳細に説明する。
まず、通し孔３１を通じてドリル等によって埋込穴を袖壁部２５に開ける。次に、アンカーボルト４１を通し孔３１に挿入して埋込穴に埋め込み、アンカーボルト４１を袖壁部２５に定着する。次に、ナット４２をアンカーボルト４１にねじ止めし、ナット４２によって鋼板３０を袖壁部２５に締め付ける。

【0024】

あと施工アンカー４０の打ち込み後、図７に示すように増厚部５０を増し打ちする。以下、増厚部５０の増し打ちについて詳細に説明する。
まず、縦筋及び配筋を配筋する。縦筋の配筋に際しては、縦筋の端を梁３に定着する。横筋の配筋に際しては、横筋の端を柱２に定着する。次に、柱２，２及び梁３，３によって囲まれた領域内に型枠を組む。次に、型枠の内側にコンクリートを打設することで、縦筋及び横筋がコンクリートに埋め込まれ、あと施工アンカー４０のうち鋼板３０から突き出た部分もコンクリートに埋め込まれる。打設したコンクリートが硬化したら、型枠を解体して、増厚部５０を露出させる。

【0025】

３． 耐震補強壁の有利な効果
（１） 増厚部５０が設けられることによって耐震補強壁１０が厚くなるため、耐震補強壁１０の耐力及び耐震性が向上する。また、増厚部５０による耐震補強壁１０の耐力及び耐震性の向上は、鋼板３０の薄型化を実現できるとともに、鋼板３０の材料費低下に繋がる。

【0026】

（２） 鋼板３０が既存壁２０の袖壁部２５を補強するため、耐震補強壁１０の耐力及び耐震性が向上する。また、鋼板３０による耐震補強壁１０の耐力及び耐震性の向上は、増厚部５０の薄型化と増厚部５０の材料費低下に繋がる。

【0027】

（３） 鋼板３０が鉄筋コンクリート造の既存壁２０及び増厚部５０の間に挟まれているため、座屈が鋼板３０に発生し始める荷重が高まり、鋼板３０の座屈の発生が防止される。

【0028】

（４） 鋼板３０があと施工アンカー４０によって既存壁２０に固定されているため、既存壁２０から鋼板３０の剥離が防止されるとともに、鋼板３０の座屈が防止される。特に、あと施工アンカー４０が鋼板３０を既存壁２０に締め付けるため、接着剤層３８と既存壁２０の界面近傍における既存壁２０のコンクリートの剥離が防止され、その結果、鋼板３０の剥離及び座屈が防止される。

【0029】

（５） 接着剤層３８が鋼板３０と既存壁２０との間に介在し、鋼板３０が接着剤層３８によって既存壁２０に接合されている。そのため、鋼板３０が既存壁２０から剥離し難くなり、鋼板３０の座屈が防止される。

【0030】

４． シミュレーションによる検証
有限要素法を用いたシミュレーションを行って、上の梁３を水平方向に変位させた場合の部材角と水平せん断力との関係を求めた。

【0031】

シミュレーションのモデルは次の４種類である。
（１） 耐震補強壁１０
（２） 既存壁２０のみ（つまり、鋼板３０、接着剤層３８、あと施工アンカー４０及び増厚部５０無し）
（３） 既存壁２０及び増厚部５０のみ（つまり、鋼板３０、接着剤層３８及びあと施工アンカー４０無し）
（４） 既存壁２０、鋼板３０、接着剤層３８及びあと施工アンカー４０のみ（つまり、増厚部５０無し）

【0032】

何れのモデルも実際の壁を約３分の１に縮尺したものである。モデルにおいて、既存壁２０の内法高さは０．９ｍであり、既存壁２０の内法幅は１．４８ｍであり、開口２２の鉛直方向の寸法は０．３ｍであり、開口２２の水平方向の寸法は０．５ｍであり、既存壁２０の厚さは４０ｍｍであり、鋼板３０の厚さは６ｍｍであり、接着剤層３８の厚さは約１ｍｍであり、増厚部５０の厚さは４０ｍｍである。

【0033】

シミュレーション結果を図８に示す。図８のグラフ中、横軸は部材角を表し、縦軸はせん断応力を表す。部材角は、上の梁３の水平変位を壁の高さで除したものである。（１）～（４）のモデルにおける最大水平せん断力、つまりせん断耐力を比較すると、（１）のモデルのせん断力耐力が最も大きく、（３）のモデルのせん断耐力が２番目に大きく、（４）のモデルのせん断耐力が３番目に大きく、（２）のモデルのせん断耐力が最も小さい。（３）又は（４）のモデルのように増厚部５０と鋼板３０のどちらかによって既存壁２０を補強しただけでは、既存壁２０の耐力及び耐震性がそれほど向上しない。（１）のモデルのように鋼板３０及び増厚部５０の両方によって既存壁２０を補強すれば、耐震補強壁１０の耐力及び耐震性が向上することが分かる。

【0034】

５． 変形例
耐震補強壁１０の各構成要素を以上の実施形態から変更してもよい。以上の実施形態からの変更点について以下に説明する。以下に説明する（１）～（６）の変更点のうち少なくとも２つの変更点は、可能な限り組み合わせて適用してもよい。

【0035】

（１） 図９に示すように、鋼板３０及び接着剤層３８が袖壁部２５（図４参照）から上袖壁部２６（図４参照）及び下袖壁部２７（図４参照）へはみ出て、鋼板３０が接着剤層３８によって袖壁部２５、上袖壁部２６及び下袖壁部２７に貼り付けられてもよい。この場合、あと施工アンカー４０の格子状配列が上袖壁部２６及び下袖壁部２７にも及び、鋼板３０があと施工アンカー４０によって上袖壁部２６及び下袖壁部２７に固定されている。

【0036】

（２） 図１０に示すように、あと施工アンカー４０の代わりにリブ４０Ａが設けられてもよい。リブ４０Ａは鋼板３０から面外方向に突出するように鋼板３０に溶接されていて、増厚部５０のコンクリートに埋め込まれている。リブ４０Ａは、縦方向に延在するとともに、横方向に間隔を置いて配列されている。リブ４０Ａとしてアングル鋼又は帯板が採用される。
リブ４０Ａの設置は、鋼板３０を既存壁２０に貼り付ける前であってもよいし、既存壁２０に貼り付けた後且つ増厚部５０を増し打ちする前であってもよい。
このようなリブ４０Ａは鋼板３０を補強して、地震時の鋼板３０の座屈を抑制する。強いては、地震時の既存壁２０及び増厚部５０から鋼板３０の剥離が抑えられる。
なお、リブ４０Ａは、横方向に延在するとともに、縦方向に間隔を置いて配列されてもよい。また、リブ４０Ａは、格子状に設けられてもよい。

【0037】

（３） 図１１に示すように、既存壁２０が開口を有さなくてもよい。この場合、鋼板３０が接着剤層３８によって既存壁２０の全体に貼り付けられている。また、あと施工アンカー４０が既存壁２０の全体に亘って格子状に配列され、鋼板３０がこれらあと施工アンカー４０によって既存壁２０に全体的に固定されている。

【0038】

（４） 図１２に示すように、鋼板３０が複数の鋼板片３２に分割されたものであり、これら鋼板片３２が既存壁２０に貼り付けられてもよい。この場合、鋼板片３２が溶接により互いに接合されていてもよいし、溶接されずに互いに接触していてもよい。鋼板片３２を互いに溶接する工程は、鋼板片３２を接着剤層３８によって既存壁２０に貼り付ける工程の前であってもよいし、その工程の後であってもよい。なお、上記（１）及び（３）の場合でも、鋼板３０が複数の鋼板片３２に分割されもよい。

【0039】

（５） 図１３に示すように、鋼板３０が複数の鋼製帯板３３に分割されたものであり、これら鋼製帯板３３が既存壁２０に貼り付けられてもよい。これら鋼製帯板３３は、縦方向に長尺に延在して、横方向に間隔を置いて配列されている。なお、鋼製帯板３３が横方向に長尺に延在して、縦方向に間隔を置いて配列されてもよい。また、上記（１）及び（３）の場合でも、鋼板３０が複数の鋼製帯板３３に分割されもよい。

【0040】

（６） 上記実施形態では、鋼板３０が接着剤層３８によって既存壁２０に接着されている。それに対して、鋼板３０が接着剤を用いることなく既存壁２０に直接貼り付けられ、あと施工アンカー４０によって鋼板３０が既存壁２０に固定されてもよい。

【符号の説明】

【0041】

１…柱梁架構
２…柱
３…梁
１０…耐震補強壁
２０…既存壁
３０…鋼板
３８…接着剤層
４０…あと施工アンカー
５０…増厚部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】