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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2023-11-22
(45)【発行日】2023-12-01
(54)【発明の名称】開口部形成方法および開口補強構造
(51)【国際特許分類】
E04G 21/12 20060101AFI20231124BHJP
E04G 23/02 20060101ALI20231124BHJP
E04C 5/18 20060101ALI20231124BHJP
【ＦＩ】
E04G21/12 105C
E04G23/02 D
E04C5/18
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2020218064
(22)【出願日】2020-12-25
(65)【公開番号】P2022102970
(43)【公開日】2022-07-07
【審査請求日】2023-01-24
(73)【特許権者】
【識別番号】000206211
【氏名又は名称】大成建設株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100124084
【弁理士】
【氏名又は名称】黒岩 久人
(72)【発明者】
【氏名】竹▲崎▼ 真一
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 英義
(72)【発明者】
【氏名】田邉 祥平
(72)【発明者】
【氏名】村松 晃次
(72)【発明者】
【氏名】大畑 克三
(72)【発明者】
【氏名】渡辺 正光
(72)【発明者】
【氏名】氏家 章宏
(72)【発明者】
【氏名】京田 隆寛
(72)【発明者】
【氏名】渡邊 湊
【審査官】櫻井 茂樹
(56)【参考文献】
【文献】特開２０２０－１１７９４９（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－１４４４１５（ＪＰ，Ａ）
【文献】実開昭５３－６０６１６（ＪＰ，Ｕ）
【文献】特開２０１４－３４７７３（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００５－２４０４４２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００８－３１８２１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０１９－１０００９２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－３１７１９８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｅ０４Ｂ１／００－１／３６
Ｅ０４Ｃ５／００－５／２０
Ｅ０４Ｇ２１／１２
２３／００－２３／０８
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
既存コンクリート部材にあと施工で開口部を設ける開口部形成方法であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部の周囲の部分を開口周縁部とし、前記開口周縁部となる部分の外周に沿って穿孔ドリルを移動しながら、前記穿孔ドリルで前記既存コンクリート部材に穿孔して貫通孔を形成する作業を繰り返して、隣接する前記貫通孔同士を重ねて連続させる工程と、
前記既存コンクリート部材のうち前記貫通孔で囲まれた部分を撤去する工程と、
前記開口周縁部となる部分に開口補強材を配置してモルタルまたはコンクリートを打設することで、前記開口部および前記開口周縁部を形成する工程と、を備えることを特徴とする開口部形成方法。
【請求項2】
既存コンクリート部材に形成された開口部を補強する構造であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部の周囲には、開口補強材が配置されてモルタルまたはコンクリートが打設された開口周縁部が設けられ、
前記既存コンクリート部材と前記開口周縁部との境界は、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した形状となっていることを特徴とする開口補強構造。
【請求項3】
前記開口補強材は、前記開口部となる鋼管と、前記鋼管の外周面に全周に亘って立設された円環状または矩形状の鋼板と、を備えることを特徴とする請求項２に記載の開口補強構造。
【請求項4】
既存コンクリート部材に形成された開口部を補強する構造であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部には、紙製型枠が配置され、
前記紙製型枠の周囲には、鋼繊維モルタルまたは鋼繊維コンクリートが打設された開口周縁部が設けられ、
前記既存コンクリート部材と前記開口周縁部との境界は、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した形状となっていることを特徴とする開口補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、既存コンクリート部材にあと施工で開口部を設ける開口部形成方法、および、この開口部形成方法により形成された開口部の補強構造に関する。
【背景技術】
【0002】
従来より、鉄筋コンクリート造の壁や床に設けられた開口部については、この開口部の周囲を開口補強することが行われている（特許文献１～４参照）。
特許文献１には、鉄筋コンクリート構造壁に設けられた開口部の補強構造が示されている。この開口部補強構造は、鉄筋コンクリート構造壁内に埋設されて開口部を画成する円形鋼管と、この円形鋼管の周囲に設けられた補強鋼板と、を備える。補強鋼板には、継手筋が固着されており、この継手筋は、寸断された主鉄筋に溶接されている。
特許文献２には、梁に設けられた貫通孔の補強構造が示されている。この貫通孔の補強構造は、貫通孔を囲んで配置された環状補強部材と、貫通孔を囲んで配置されて梁主筋に係止する斜め補強部材と、を備える。
特許文献１には、鉄筋コンクリート構造壁に設けられた開口部の補強構造が示されている。この開口部補強構造は、鉄筋コンクリート構造壁内に埋設されて開口部を画成する円形鋼管と、この円形鋼管の周囲に設けられた補強鋼板と、を備える。補強鋼板には、継手筋が固着されており、この継手筋は、寸断された主鉄筋に溶接されている。
特許文献２には、梁に設けられた貫通孔の補強構造が示されている。この貫通孔の補強構造は、貫通孔を囲んで配置された環状補強部材と、貫通孔を囲んで配置されて梁主筋に係止する斜め補強部材と、を備える。
【0003】
特許文献３には、貫通孔を開口補強する貫通孔補強金物が示されている。貫通孔補強金物は、中空筒体状でステンレス製の耐蝕金属製スリーブと、この耐蝕金属製スリーブの外側に溶接接続された補強筋と、からなる。補強筋は、耐蝕金属製スリーブの軸方向に三重に設けられてこの耐蝕金属製スリーブの外周面から放射状に延びるロッド筋と、ロッド筋間に周方向に沿って掛け渡された環状筋と、ロッド筋同士を連結する横筋と、から構成される。
特許文献４には、コア抜き作業によって、コンクリートを上下に貫通するとともに隣り合って連続するように複数の貫通孔を形成し、これら複数の貫通孔で囲まれて縁切りされるコンクリートブロックを撤去して、コンクリートにこのコンクリートブロックが撤去された開口部を形成する方法が示されている。
特許文献４には、コア抜き作業によって、コンクリートを上下に貫通するとともに隣り合って連続するように複数の貫通孔を形成し、これら複数の貫通孔で囲まれて縁切りされるコンクリートブロックを撤去して、コンクリートにこのコンクリートブロックが撤去された開口部を形成する方法が示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００８－１４４４１５号公報
【文献】特開２０１１－８９３８０号公報（特許第５６１０２６２号）
【文献】特開平７－６２７９３号公報
【文献】特開２０２０－１１７９４９
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
本発明は、既存コンクリート部材にあと施工で開口部を形成する場合に、既存コンクリート部材と後打ち躯体とを容易に一体化できる、開口部形成方法および開口補強構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
本発明者らは、既存コンクリート部材に開口部を設ける方法として、穿孔ドリルを移動しながら既存コンクリート部材に穿孔し、互いに隣接する貫通孔同士を繋げて、既存コンクリート部材に略半円形状が連続した空間を形成し、その後、この空間に開口補強材を配置し、この空間にモルタルまたはコンクリートを充填することで、開口部および開口周縁部を形成できる点に着目して、本発明に至った。本発明によれば、既存コンクリート部材と開口周縁部との接合面が連続した略半円形状により凹凸形状となるため、既存コンクリート部材に新たに目粗し作業を行う必要はなく、比較的容易に、既存ＲＣ部材と開口周縁部とを接合できる。
第１の発明の開口部形成方法は、既存コンクリート部材（例えば、後述の鉄筋コンクリート壁１）にあと施工で開口部（例えば、後述の開口部２）を設ける開口部形成方法であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部の周囲の部分を開口周縁部（例えば、後述の開口周縁部５）とし、前記開口周縁部となる部分の外周に沿って穿孔ドリルを移動しながら、前記穿孔ドリルで前記既存コンクリート部材に穿孔して貫通孔（例えば、後述の貫通孔２０）を形成する作業を繰り返し、隣接する前記貫通孔同士を重ねて連続させる工程（例えば、後述のステップＳ１）と、前記既存コンクリート部材のうち前記貫通孔で囲まれた部分（例えば、後述の貫通孔で囲まれた部分Ｐ）を撤去する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記開口周縁部となる部分に開口補強材（例えば、後述のシース管１０、鋼管１０Ａ、リブ付き鋼管１０Ｂ、棒状部材１０Ｃ）を配置してモルタル（例えば、後述の鋼繊維モルタル）またはコンクリートを打設することで、前記開口部および前記開口周縁部を形成する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を備えることを特徴とする。
第１の発明の開口部形成方法は、既存コンクリート部材（例えば、後述の鉄筋コンクリート壁１）にあと施工で開口部（例えば、後述の開口部２）を設ける開口部形成方法であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部の周囲の部分を開口周縁部（例えば、後述の開口周縁部５）とし、前記開口周縁部となる部分の外周に沿って穿孔ドリルを移動しながら、前記穿孔ドリルで前記既存コンクリート部材に穿孔して貫通孔（例えば、後述の貫通孔２０）を形成する作業を繰り返し、隣接する前記貫通孔同士を重ねて連続させる工程（例えば、後述のステップＳ１）と、前記既存コンクリート部材のうち前記貫通孔で囲まれた部分（例えば、後述の貫通孔で囲まれた部分Ｐ）を撤去する工程（例えば、後述のステップＳ２）と、前記開口周縁部となる部分に開口補強材（例えば、後述のシース管１０、鋼管１０Ａ、リブ付き鋼管１０Ｂ、棒状部材１０Ｃ）を配置してモルタル（例えば、後述の鋼繊維モルタル）またはコンクリートを打設することで、前記開口部および前記開口周縁部を形成する工程（例えば、後述のステップＳ３）と、を備えることを特徴とする。
【0007】
この発明によれば、開口周縁部となる部分の周縁に沿って穿孔ドリルを移動しながら、この穿孔ドリルで既存コンクリート部材に穿孔して貫通孔を形成する作業を繰り返し、隣接する貫通孔同士を重ねて連続させる。そして、開口周縁部となる部分に開口補強材を配置して、モルタルまたはコンクリートを打設して、開口部を形成する。これにより、既存コンクリート部材と開口周縁部との境界が略半円形状が連続した形状となり、シヤーキーにより応力が伝達されるので、後打ち躯体である開口周縁部と既存コンクリート部材とを容易に一体化できる。
【0008】
第２の発明の開口補強構造は、既存コンクリート部材（例えば、後述の鉄筋コンクリート壁１）に形成された開口部（例えば、後述の開口部２）を補強する構造であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部の周囲には、開口補強材（例えば、後述のシース管１０、鋼管１０Ａ、リブ付き鋼管１０Ｂ、棒状部材１０Ｃ）が配置されてモルタル（例えば、後述の鋼繊維モルタル）またはコンクリートが打設された開口周縁部（例えば、後述の開口周縁部５）が設けられ、前記既存コンクリート部材と前記開口周縁部との境界（例えば、後述の鉄筋コンクリート壁と開口周縁部との境界Ｒ）は、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した形状となっていることを特徴とする。
【0009】
この発明によれば、開口部の周囲にモルタルまたはコンクリートを充填して開口周縁部を形成した。このとき、既存コンクリート部材とこの開口周縁部との境界を、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した形状とした。これにより、既存コンクリート部材と開口周縁部との境界が略半円形状が連続した形状となり、シヤーキーにより応力が伝達されるので、後打ち躯体である開口周縁部と既存コンクリート部材とを容易に一体化できる。
【0010】
第３の発明の開口補強構造は、前記開口補強材（例えば、後述のリブ付き鋼管１０Ｂ）は、前記開口部となる鋼管（例えば、後述の鋼管１１）と、前記鋼管の外周面に全周に亘って立設された円環状または矩形状の鋼板（例えば、後述のリブ１２）と、を備えることを特徴とする。
【0011】
この発明によれば、開口補強材を、開口部となる鋼管と、この鋼管の外周面に設けた補強鋼板と、を含んで構成した。よって、開口補強材を配置するだけで、開口部を形成しつつ開口部を補強でき、鉄筋材による開口補強を省略したり簡素化したりできるから、主筋の配筋作業の作業効率を向上できる。
また、鋼管の外周面に全周に亘って鋼板を設けたので、開口補強材に対して様々な方向から応力が作用しても、開口補強材が十分に抵抗できる。
また、鋼管の外周面に全周に亘って鋼板を設けたので、開口補強材に対して様々な方向から応力が作用しても、開口補強材が十分に抵抗できる。
【0012】
第４の発明の開口補強構造は、前記開口補強材（例えば、後述の棒状部材１０Ｃ）は、鉄筋材（例えば、後述の鉄筋材１４）と、前記鉄筋材の両端に設けられた定着板（例えば、後述の定着板１５）と、を備え、前記開口補強材は、前記開口部を枠状に囲んで配置されることを特徴とする。
この発明によれば、開口補強材を定着板付きの鉄筋材とした。よって、この棒状の開口補強材を、開口部を囲んで枠状に配置するだけで、開口部を容易に補強でき、主筋および開口補強材の配筋作業が容易となる。
また、開口補強材に定着板を設けたので、開口補強材を従来のような定着板のない鉄筋材とした場合に比べて、鉄筋コンクリート部材に対する定着性能が高くなる。よって、開口補強材の長さを従来よりも短くでき、施工性が向上するうえに、開口部の設計自由度が高くなる。
また、枠状に配置した開口補強材の角部付近には、２つの定着板が近接して配置されることになるので、この角部付近のコンクリートが拘束されて、開口部を確実に補強できる。
この発明によれば、開口補強材を定着板付きの鉄筋材とした。よって、この棒状の開口補強材を、開口部を囲んで枠状に配置するだけで、開口部を容易に補強でき、主筋および開口補強材の配筋作業が容易となる。
また、開口補強材に定着板を設けたので、開口補強材を従来のような定着板のない鉄筋材とした場合に比べて、鉄筋コンクリート部材に対する定着性能が高くなる。よって、開口補強材の長さを従来よりも短くでき、施工性が向上するうえに、開口部の設計自由度が高くなる。
また、枠状に配置した開口補強材の角部付近には、２つの定着板が近接して配置されることになるので、この角部付近のコンクリートが拘束されて、開口部を確実に補強できる。
【0013】
第５の発明の開口補強構造は、既存コンクリート部材（例えば、後述の鉄筋コンクリート壁１）に形成された開口部（例えば、後述の開口部２）を補強する構造であって、前記既存コンクリート部材のうち前記開口部には、紙製型枠（例えば、株式会社昭和丸筒製の紙製使い捨て型枠ソノモールド）が配置され、前記紙製型枠の周囲には、鋼繊維モルタルまたは鋼繊維コンクリートが打設された開口周縁部が設けられ、前記既存コンクリート部材と前記開口周縁部との境界は、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した形状となっていることを特徴とする。
この発明によれば、開口部に紙製型枠を配置し、この開口部の周囲に鋼繊維を含む鋼繊維モルタルまたは鋼繊維コンクリートを打設して開口周縁部を形成した。よって、開口部を鋼管や鉄筋で補強しないから、作業効率の高い開口補強構造を構築できる。
この発明によれば、開口部に紙製型枠を配置し、この開口部の周囲に鋼繊維を含む鋼繊維モルタルまたは鋼繊維コンクリートを打設して開口周縁部を形成した。よって、開口部を鋼管や鉄筋で補強しないから、作業効率の高い開口補強構造を構築できる。
【発明の効果】
【0014】
本発明によれば、既存コンクリート部材にあと施工で開口部を形成する場合に、既存コンクリート部材と後打ち躯体とを容易に一体化できる、開口部形成方法および開口補強構造を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の第１実施形態に係る鉄筋コンクリート壁の正面図である。
【図2】第１実施形態に係る鉄筋コンクリート壁の破線Ａで囲んだ部分の配筋状況を示す拡大正面図およびＢ－Ｂ断面図である。
【図3】第１実施形態に係る鉄筋コンクリート壁と開口周縁部との境界部分の拡大図である。
【図4】第１実施形態に係る鉄筋コンクリート壁にあと施工で開口部を設ける手順のフローチャートである。
【図5】第１実施形態に係る鉄筋コンクリート壁にあと施工で開口部を設ける手順の説明図である。
【図6】本発明の第２実施形態に係る鉄筋コンクリート壁の拡大正面図およびＣ－Ｃ断面図である。
【図7】本発明の第３実施形態に係る鉄筋コンクリート壁の拡大正面図およびＤ－Ｄ断面図である。
【図8】本発明の第４実施形態に係る鉄筋コンクリート壁の拡大正面図およびＥ－Ｅ断面図である。
【図9】加力試験に用いる試験体１の配筋状況を示す側面図および正面図である。
【図10】加力試験に用いる試験体２の配筋状況を示す側面図および正面図である。
【図11】加力試験に用いる加力試験機の正面図および側面図である。
【図12】加力試験の試験結果（荷重と軸変位との関係）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
本発明は、既存コンクリート部材にあと施工で開口部を設ける開口部形成方法、および、この開口部形成方法により形成された開口部の補強構造である。具体的には、まず、開口周縁部の外周に沿って穿孔ドリルを移動しながら、この穿孔ドリルで既存コンクリート部材に穿孔して貫通孔を形成する作業を繰り返して、隣接する貫通孔同士を重ねて形成する。その後、開口補強材を配置してモルタルまたはコンクリートを打設することで、開口部および開口周縁部を形成する。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る既存コンクリート部材としての鉄筋コンクリート壁１の正面図である。図２（ａ）は、鉄筋コンクリート壁１の破線Ａで囲んだ部分の配筋状況を示す拡大正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の鉄筋コンクリート壁１のＢ－Ｂ断面図である。
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る既存コンクリート部材としての鉄筋コンクリート壁１の正面図である。図２（ａ）は、鉄筋コンクリート壁１の破線Ａで囲んだ部分の配筋状況を示す拡大正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）の鉄筋コンクリート壁１のＢ－Ｂ断面図である。
【0017】
鉄筋コンクリート壁１は、柱３および梁４で囲まれた既存の鉄筋コンクリート躯体であり、あと施工により開口部２が形成されている。あと施工で構築された開口部２の周囲の部分は、開口周縁部５（図１、図２中斜線で示す）となっている。
この鉄筋コンクリート壁１では、縦横に延びる壁筋６がダブル配筋されている。開口周縁部５には、壁筋６が配筋されておらず、略中央に開口補強材としてのシース管１０が配置されている。このシース管１０の周囲に鋼繊維モルタルを充填することにより、開口部２および開口周縁部５が形成されて、開口部２は、シース管１０で補強される。
この鉄筋コンクリート壁１では、縦横に延びる壁筋６がダブル配筋されている。開口周縁部５には、壁筋６が配筋されておらず、略中央に開口補強材としてのシース管１０が配置されている。このシース管１０の周囲に鋼繊維モルタルを充填することにより、開口部２および開口周縁部５が形成されて、開口部２は、シース管１０で補強される。
【0018】
ここで、シース管１０は、例えば、ＰＣ鋼材を通すためのものであり、直径２６ｍｍ～１４５ｍｍ程度である。さらに、このシース管１０は、例えば、厚さ０.２５ｍｍ～０.６ｍｍ程度の帯鋼を巻き立てて形成された円筒形状の軽量巻管である。また、鋼繊維モルタルは、例えば、外径０．１６ｍｍ、長さ１３ｍｍの鋼繊維を重量比で１％用いたモルタルであり、圧縮強度は７１．７Ｎ／ｍｍ２である。
また、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との境界Ｒは、図３に示すように、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した凹凸形状となっている。例えば、穿孔ドリル（貫通孔）の外径Ｄは、１００ｍｍ～１５０ｍｍであり、略半円形状が連続した凹凸Ｔは、５０ｍｍ～７５ｍｍ程度である。
また、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との境界Ｒは、図３に示すように、穿孔ドリルの穿孔により形成された略半円形状が連続した凹凸形状となっている。例えば、穿孔ドリル（貫通孔）の外径Ｄは、１００ｍｍ～１５０ｍｍであり、略半円形状が連続した凹凸Ｔは、５０ｍｍ～７５ｍｍ程度である。
【0019】
次に、鉄筋コンクリート壁１にあと施工で開口部２を設ける手順について、図４のフローチャートを参照しながら説明する。
ステップＳ１では、図５（ａ）に示すように、鉄筋コンクリート壁１の開口周縁部５を設ける部分の外周に沿って穿孔ドリルを移動しながら、穿孔ドリルで鉄筋コンクリート壁１に穿孔して貫通孔２０を形成する作業を繰り返し、これにより、隣接する貫通孔２０同士を重ねて連続させる。これにより、鉄筋コンクリート壁１の内壁面（鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との境界Ｒに相当する）は、略半円形状が連続した形状となる。
ステップＳ２では、図５（ｂ）に示すように、鉄筋コンクリート壁１の貫通孔２０で囲まれた部分Ｐを撤去する。
ステップＳ３では、開口周縁部５となる部分の略中央にシース管１０を配置して鋼繊維モルタルを打設することで、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、開口部２および後打ち躯体である開口周縁部５を形成する。
ステップＳ１では、図５（ａ）に示すように、鉄筋コンクリート壁１の開口周縁部５を設ける部分の外周に沿って穿孔ドリルを移動しながら、穿孔ドリルで鉄筋コンクリート壁１に穿孔して貫通孔２０を形成する作業を繰り返し、これにより、隣接する貫通孔２０同士を重ねて連続させる。これにより、鉄筋コンクリート壁１の内壁面（鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との境界Ｒに相当する）は、略半円形状が連続した形状となる。
ステップＳ２では、図５（ｂ）に示すように、鉄筋コンクリート壁１の貫通孔２０で囲まれた部分Ｐを撤去する。
ステップＳ３では、開口周縁部５となる部分の略中央にシース管１０を配置して鋼繊維モルタルを打設することで、図２（ａ）および図２（ｂ）に示すように、開口部２および後打ち躯体である開口周縁部５を形成する。
【0020】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）開口周縁部５となる部分の周縁に沿って穿孔ドリルを移動しながら、この穿孔ドリルで鉄筋コンクリート壁１に穿孔して貫通孔２０を形成する作業を繰り返し、隣接する貫通孔２０同士を重ねて連続させる。そして、開口周縁部５となる部分の略中央にシース管１０を配置して、鋼繊維モルタルを打設して、開口部２および開口周縁部５を形成する。これにより、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との境界Ｒが略半円形状が連続した形状となり、シヤーキーにより応力が伝達されるので、後打ち躯体である開口周縁部５と鉄筋コンクリート壁１とを容易に一体化できる。
また、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との接合面（境界Ｒ）が、穿孔ドリルで形成された略半円形状によって連続的に形成され、凹凸形状が設けられるので、既存の鉄筋コンクリート壁１とあと施工の開口周縁部５とが幾何学的に係止される。よって、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との密着性を高めることができる。
また、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との接合面（境界Ｒ）では、従来のように、はつり作業により打継面に凹凸を形成する目粗し処理を行う必要がないから、施工効率を向上できる。
（１）開口周縁部５となる部分の周縁に沿って穿孔ドリルを移動しながら、この穿孔ドリルで鉄筋コンクリート壁１に穿孔して貫通孔２０を形成する作業を繰り返し、隣接する貫通孔２０同士を重ねて連続させる。そして、開口周縁部５となる部分の略中央にシース管１０を配置して、鋼繊維モルタルを打設して、開口部２および開口周縁部５を形成する。これにより、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との境界Ｒが略半円形状が連続した形状となり、シヤーキーにより応力が伝達されるので、後打ち躯体である開口周縁部５と鉄筋コンクリート壁１とを容易に一体化できる。
また、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との接合面（境界Ｒ）が、穿孔ドリルで形成された略半円形状によって連続的に形成され、凹凸形状が設けられるので、既存の鉄筋コンクリート壁１とあと施工の開口周縁部５とが幾何学的に係止される。よって、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との密着性を高めることができる。
また、鉄筋コンクリート壁１と開口周縁部５との接合面（境界Ｒ）では、従来のように、はつり作業により打継面に凹凸を形成する目粗し処理を行う必要がないから、施工効率を向上できる。
【0021】
〔第２実施形態〕
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る鉄筋コンクリート壁１Ａの開口部２周囲の配筋状況を示す拡大正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。
本実施形態では、開口補強材としてシース管の代わりに鋼管１０Ａを設けた点が、第１実施形態と異なる。
本実施形態によれば、上述の（１）に加えて、以下のような効果がある。
（２）開口補強材として鋼管１０Ａを用いたので、従来のような開口部廻りに配置する開口補強鉄筋を省略したり簡素化したりできるため、開口補強方法の作業効率を向上できる。
図６（ａ）は、本発明の第２実施形態に係る鉄筋コンクリート壁１Ａの開口部２周囲の配筋状況を示す拡大正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）のＣ－Ｃ断面図である。
本実施形態では、開口補強材としてシース管の代わりに鋼管１０Ａを設けた点が、第１実施形態と異なる。
本実施形態によれば、上述の（１）に加えて、以下のような効果がある。
（２）開口補強材として鋼管１０Ａを用いたので、従来のような開口部廻りに配置する開口補強鉄筋を省略したり簡素化したりできるため、開口補強方法の作業効率を向上できる。
【0022】
〔第３実施形態〕
図７（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る鉄筋コンクリート壁１Ｂの開口部２周囲の配筋状況を示す拡大正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。
本実施形態では、開口補強材としてリブ付き鋼管１０Ｂを設けた点が、第１実施形態と異なる。すなわち、リブ付き鋼管１０Ｂは、開口部２となる鋼管１１と、この鋼管１１の外周面上に全周に亘って設けられた円環状の鋼板としてのリブ１２と、を備える。リブ１２は、ダブル配筋された壁筋６同士の間に、三枚並んで立設されている。各リブ１２には、鋼管１１の外周面に沿って所定間隔おきに１４個の貫通孔１３が設けられている。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）に加えて、以下のような効果がある。
図７（ａ）は、本発明の第３実施形態に係る鉄筋コンクリート壁１Ｂの開口部２周囲の配筋状況を示す拡大正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）のＤ－Ｄ断面図である。
本実施形態では、開口補強材としてリブ付き鋼管１０Ｂを設けた点が、第１実施形態と異なる。すなわち、リブ付き鋼管１０Ｂは、開口部２となる鋼管１１と、この鋼管１１の外周面上に全周に亘って設けられた円環状の鋼板としてのリブ１２と、を備える。リブ１２は、ダブル配筋された壁筋６同士の間に、三枚並んで立設されている。各リブ１２には、鋼管１１の外周面に沿って所定間隔おきに１４個の貫通孔１３が設けられている。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）に加えて、以下のような効果がある。
【0023】
（３）リブ付き鋼管１０Ｂを、開口部２となる鋼管１１と、この鋼管１１の外周面に設けたリブ１２と、を含んで構成した。よって、リブ付き鋼管１０Ｂを配置するだけで、開口部２を形成しつつ開口部２を補強でき、鉄筋材による開口補強を省略したり簡素化したりできるから、主筋の配筋作業の作業効率を向上できる。
また、鋼管１１の外周面に全周に亘ってリブ１２を設けたので、リブ付き鋼管１０Ｂに対して様々な方向から応力が作用しても、リブ付き鋼管１０Ｂが十分に抵抗できる。
また、鋼管１１の外周面に全周に亘ってリブ１２を設けたので、リブ付き鋼管１０Ｂに対して様々な方向から応力が作用しても、リブ付き鋼管１０Ｂが十分に抵抗できる。
【0024】
〔第４実施形態〕
図８（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る鉄筋コンクリート壁１Ｃの開口部２周囲の配筋状況を示す拡大正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＥ－Ｅ断面図である。
本実施形態では、開口補強材としてシース管１０および棒状部材１０Ｃを設けた点が、第１実施形態と異なる。すなわち、あと施工で構築された開口周縁部５の略中央には、開口部２を形成する開口補強材としてのシース管１０が配置されて、シース管１０（開口部２）の周囲には、複数の開口補強材としての棒状部材１０Ｃが枠状に配置されている。これらシース管１０および棒状部材１０Ｃにより、開口部２が補強されている。
図８（ａ）は、本発明の第４実施形態に係る鉄筋コンクリート壁１Ｃの開口部２周囲の配筋状況を示す拡大正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）のＥ－Ｅ断面図である。
本実施形態では、開口補強材としてシース管１０および棒状部材１０Ｃを設けた点が、第１実施形態と異なる。すなわち、あと施工で構築された開口周縁部５の略中央には、開口部２を形成する開口補強材としてのシース管１０が配置されて、シース管１０（開口部２）の周囲には、複数の開口補強材としての棒状部材１０Ｃが枠状に配置されている。これらシース管１０および棒状部材１０Ｃにより、開口部２が補強されている。
【0025】
各棒状部材１０Ｃは、直線状に延びる鉄筋材１４と、鉄筋材１４の両端に設けられた定着板１５と、を備える。
棒状部材１０Ｃは、シース管１０（開口部２）の周囲に、互いに交差するように枠状に８本ずつ二重に配置される。具体的には、正面視では、棒状部材１０Ｃは、シース管１０を囲んで、互いに交差して口の字形状（つまり縦方向および横方向）に４本配置されるとともに、シース管１０を囲んで互いに交差して菱形状（つまり斜め方向）に４本配置される。これにより、隣り合う棒状部材１０Ｃの定着板１５同士が近接して位置することになる。なお、隣り合う棒状部材１０Ｃの端部同士は、図示しない鉄筋結束線で互いに結束される。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）に加えて、以下のような効果がある。
棒状部材１０Ｃは、シース管１０（開口部２）の周囲に、互いに交差するように枠状に８本ずつ二重に配置される。具体的には、正面視では、棒状部材１０Ｃは、シース管１０を囲んで、互いに交差して口の字形状（つまり縦方向および横方向）に４本配置されるとともに、シース管１０を囲んで互いに交差して菱形状（つまり斜め方向）に４本配置される。これにより、隣り合う棒状部材１０Ｃの定着板１５同士が近接して位置することになる。なお、隣り合う棒状部材１０Ｃの端部同士は、図示しない鉄筋結束線で互いに結束される。
本実施形態によれば、上述の（１）、（２）に加えて、以下のような効果がある。
【0026】
（４）棒状部材１０Ｃを定着板付きの鉄筋材とした。よって、この棒状部材１０Ｃを、開口部２を囲んで枠状に配置するだけで、開口部２を容易に補強でき、主筋および開口補強材の配筋作業が容易となる。
また、棒状部材１０Ｃに定着板１５を設けたので、開口補強材を従来のような定着板のない鉄筋材とした場合に比べて、鉄筋コンクリート壁１に対する定着性能が高くなる。よって、開口補強材の長さを従来よりも短くでき、施工性が向上するうえに、開口部２の設計自由度が高くなる。
また、枠状に配置した棒状部材１０Ｃの角部付近には、２つの定着板１５が近接して配置されることになるので、この角部付近のコンクリートが拘束されて、開口部２を確実に補強できる。
また、棒状部材１０Ｃに定着板１５を設けたので、開口補強材を従来のような定着板のない鉄筋材とした場合に比べて、鉄筋コンクリート壁１に対する定着性能が高くなる。よって、開口補強材の長さを従来よりも短くでき、施工性が向上するうえに、開口部２の設計自由度が高くなる。
また、枠状に配置した棒状部材１０Ｃの角部付近には、２つの定着板１５が近接して配置されることになるので、この角部付近のコンクリートが拘束されて、開口部２を確実に補強できる。
【0027】
〔加力試験による性能検証〕
以下、試験体を製作して、この試験体に荷重を加える加力試験を行った。
試験体１は、従来の開口補強を施した鉄筋コンクリート体である。図９（ａ）は、この試験体１の配筋状況を示す側面図であり、図９（ｂ）は、試験体１の配筋状況を示す正面図である。試験体１では、壁筋をＤ１３（ＳＤ２９５）で縦横１３５ｍｍピッチ、ダブル配筋とし、開口寸法を２０８ｍｍとした。また、この試験体１の開口補強は、Ｄ１３（ＳＤ２９５）で縦筋、横筋、および斜筋を４本ずつ配置した。
試験体２は、鉄筋コンクリート体に矩形状の貫通孔を形成しておき、この貫通孔に鋼管を配置して鋼繊維モルタルを充填したものである。図１０（ａ）は、この試験体２の配筋状況を示す側面図であり、図１０（ｂ）は、試験体２の配筋状況を示す正面図である。試験体２では、壁筋をＤ１３（ＳＤ２９５）で縦横１３５ｍｍピッチ、ダブル配筋した。また、貫通孔のサイズは、３９０ｍｍ×３９０ｍｍとし、鋼管は、厚さ８．２ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ、長さ４００ｍｍとした。
以下、試験体を製作して、この試験体に荷重を加える加力試験を行った。
試験体１は、従来の開口補強を施した鉄筋コンクリート体である。図９（ａ）は、この試験体１の配筋状況を示す側面図であり、図９（ｂ）は、試験体１の配筋状況を示す正面図である。試験体１では、壁筋をＤ１３（ＳＤ２９５）で縦横１３５ｍｍピッチ、ダブル配筋とし、開口寸法を２０８ｍｍとした。また、この試験体１の開口補強は、Ｄ１３（ＳＤ２９５）で縦筋、横筋、および斜筋を４本ずつ配置した。
試験体２は、鉄筋コンクリート体に矩形状の貫通孔を形成しておき、この貫通孔に鋼管を配置して鋼繊維モルタルを充填したものである。図１０（ａ）は、この試験体２の配筋状況を示す側面図であり、図１０（ｂ）は、試験体２の配筋状況を示す正面図である。試験体２では、壁筋をＤ１３（ＳＤ２９５）で縦横１３５ｍｍピッチ、ダブル配筋した。また、貫通孔のサイズは、３９０ｍｍ×３９０ｍｍとし、鋼管は、厚さ８．２ｍｍ、外径２１６．３ｍｍ、長さ４００ｍｍとした。
【0028】
以上の、試験体１、２について、試験機で荷重を加えて、荷重と軸変位との関係を測定した。図１１（ａ）は、加力試験を行う試験機の正面図であり、図１１（ｂ）は、加力試験を行う試験機の側面図である。図１２は、加力試験結果（荷重と軸変位との関係）を示す図である。図１２より、試験体２のように、鉄筋コンクリート体に設けた貫通孔に鋼管を配置し、その鋼管の周囲に鋼繊維モルタルを充填することで、試験体１のように開口部の周囲に縦筋、横筋、斜筋といった開口補強筋を設けなくても、最大耐力が略同等であり、かつ、最大耐力後の荷重と軸変位との関係においても、急激な耐力低下がほとんど生じないことが確認された。
【0029】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の各実施形態では、鋼繊維モルタルを充填して開口周縁部５を形成したが、これに限らず、高強度モルタル、無収縮モルタル、あるいは鋼繊維コンクリートを充填してもよい。無収縮モルタルは、例えば、プレミックス材を使用して製造され、圧縮強度は７２．８Ｎ／ｍｍ２である。このプレミックス材としては、太平洋マテリアル株式会社製の太平洋プレユーロックスＵＨＳ、太平洋プレユーロックスＭＳ、太平洋プレユーロックスＳが挙げられる。
また、上述の各実施形態では、シース管１０、鋼管１０Ａ、リブ付き鋼管１０Ｂを配置することで開口部２を形成したが、これに限らない。例えば、筒状または矩形状の紙製型枠（例えば、株式会社昭和丸筒製の紙製使い捨て型枠ソノモールド、直径５ｃｍまたは１０ｃｍ）を配置することで開口部２を形成し、その紙製型枠の周囲に開口補強材を配置することなく、鋼繊維を含む鋼繊維モルタルまたは鋼繊維コンクリートを充填して、開口周縁部５を形成してもよい。
例えば、上述の各実施形態では、鋼繊維モルタルを充填して開口周縁部５を形成したが、これに限らず、高強度モルタル、無収縮モルタル、あるいは鋼繊維コンクリートを充填してもよい。無収縮モルタルは、例えば、プレミックス材を使用して製造され、圧縮強度は７２．８Ｎ／ｍｍ２である。このプレミックス材としては、太平洋マテリアル株式会社製の太平洋プレユーロックスＵＨＳ、太平洋プレユーロックスＭＳ、太平洋プレユーロックスＳが挙げられる。
また、上述の各実施形態では、シース管１０、鋼管１０Ａ、リブ付き鋼管１０Ｂを配置することで開口部２を形成したが、これに限らない。例えば、筒状または矩形状の紙製型枠（例えば、株式会社昭和丸筒製の紙製使い捨て型枠ソノモールド、直径５ｃｍまたは１０ｃｍ）を配置することで開口部２を形成し、その紙製型枠の周囲に開口補強材を配置することなく、鋼繊維を含む鋼繊維モルタルまたは鋼繊維コンクリートを充填して、開口周縁部５を形成してもよい。
【符号の説明】
【0030】
１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ…鉄筋コンクリート壁（既存コンクリート部材）
２…開口部 ３…柱 ４…梁 ５…開口周縁部 ６…壁筋
１０…シース管（開口補強材） １０Ａ…鋼管（開口補強材）
１０Ｂ…リブ付き鋼管（開口補強材） １０Ｃ…棒状部材（開口補強材）
１１…鋼管 １２…リブ（鋼板） １３…貫通孔
１４…鉄筋材 １５…定着板 ２０…穿孔ドリルによる貫通孔
Ｒ…鉄筋コンクリート壁と開口周縁部との境界
２…開口部 ３…柱 ４…梁 ５…開口周縁部 ６…壁筋
１０…シース管（開口補強材） １０Ａ…鋼管（開口補強材）
１０Ｂ…リブ付き鋼管（開口補強材） １０Ｃ…棒状部材（開口補強材）
１１…鋼管 １２…リブ（鋼板） １３…貫通孔
１４…鉄筋材 １５…定着板 ２０…穿孔ドリルによる貫通孔
Ｒ…鉄筋コンクリート壁と開口周縁部との境界
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】