JP2002121903A - 既存構造物の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 既存のいずれかの構面の外観を留め、建物内
部への耐震壁の新設数を削減しながら、外部から既存建
物を耐震補強する。 【解決手段】 既存構造物１の対向する構面の外側に立
体架構の外部補強架構２，２を構築し、既存構造物１内
部の、外部補強架構２に直交する方向に内部補強架構７
を部分的に構築すると共に、外部補強架構２の少なくと
も一部の水平二方向に制震装置６を組み込み、少なくと
も一部の内部補強架構７に制震装置６を組み込む。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は既存構造物を使用
状態に置いたままこれを耐震補強する既存構造物の耐震
補強構造に関するものである。

【０００２】

【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】新耐震
設計基準施行前の1981年以前に建てられた建物は同基準
上、耐震性能が不足していることが多く、耐震診断の結
果からも補強の必要があると判断される場合が多い。

【０００３】その場合、建物を存続させる上で、何らか
の耐震補強を施すことが必要になるが、建物が使用状態
にあれば、建物内での業務や居住を中断しない限り、建
物内部の柱・梁や耐震壁等を補強することによる耐震補
強を実施することができないため、建物内での業務等を
継続しながら建物を耐震補強するには建物の外部から耐
震補強せざるを得ない。

【０００４】既存建物を耐震補強する上では、水平二方
向の耐震性能を確保する必要があることから、例えば建
物の平面形状が矩形である場合、通常は建物の平面上の
四隅に二方向に補強架構を構築することになるが、結果
的に既存の外観が二方向に亘って損なわれるため、意匠
上の理由から少なくともいずれか一構面の外観を留めた
い場合には二方向に補強架構を構築する方法は適しな
い。

【０００５】少なくとも一構面の外観を留めながら、外
部から既存建物を耐震補強する方法としては図９に示す
対向する構面自体を補強する方法、図10に示す構面
の外側にブレースを有する補強架構を架設する方法、図
11に示す建物全体を免震構造化する方法が考えられ
る。

【０００６】，の方法では補強される外壁や付加さ
れる補強架構によって地震力に抵抗する構造になること
から、補強される構面に直交する方向にも補強架構を配
置することが必要になるが、補強される構面の外側にそ
れに直交する方向に十分な空間が確保されなければ、建
物内部に新たに耐震壁を設置しなければならないため、
耐震壁の新設によって補強後の建物内の平面計画に制約
を加えることになる。

【０００７】の方法でも補強架構が立体架構であれ
ば、補強架構に直交する方向にある程度の抵抗力を持た
せることができるため、その方向の耐震壁の設置数を
の方法より削減することはできる。

【０００８】の方法によれば地震力が免震層で吸収さ
れるため、既存の外観を変更せずに済む利点があり、建
物内部に耐震壁を新設する必要もないが、地下部分の外
周に建物と地盤との間の相対変位を許容するためのクリ
アランスを形成する必要があり、クリアランス分、地下
部分の床面積が減少する。また建物へ供給、あるいは建
物から排出される給排水管等の設備配管を相対変位に追
従させる対応が必要になる等の問題が発生する。

【０００９】この発明は上記背景より、いずれかの構面
の既存の外観を留め、の方法より建物内部への耐震壁
の新設数を削減しながら、外部から既存建物を耐震補強
する耐震補強構造を提案するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明では既存構造物の
対向する構面の外側に立体架構の外部補強架構を構築
し、外部補強架構の少なくとも一部の水平二方向に制震
装置を組み込むことにより、建物内部への耐震壁として
の内部補強架構の新設数を削減する。

【００１１】外部補強架構は具体的には請求項２に記載
のように立体架構のフレームと、フレーム内の少なくと
も一部に水平二方向に配置され、フレームに対して相対
変位可能な耐震要素からなり、耐震要素とフレーム間、
もしくはフレームの同一構面内で互いに分離する耐震要
素間に制震装置が組み込まれる。外部補強架構の立体架
構のフレームは例えば請求項３に記載のように対向し、
互いに連結される二組以上の平面架構から、または立体
トラス等から構成される。

【００１２】制震装置は外部補強架構内に水平二方向に
組み込まれることで、外部補強架構と耐震要素間に生ず
る外部補強架構の長さ方向とそれに直交する方向の相対
変位時に減衰力を発生して地震によるエネルギを吸収
し、外部補強架構が負担すべき水平二方向の地震力を低
減する。

【００１３】外部補強架構が負担すべき二方向の地震力
が制震装置によって低減され、特に外部補強架構の長さ
方向に直交する方向（外部補強架構の厚さ方向）の地震
力も低減されることで、外部補強架構の厚さ方向の抵抗
力を補うためにその方向に新たに必要とされる耐震壁と
しての内部補強架構の設置数が削減される。

【００１４】内部補強架構は既存構造物の内部の、外部
補強架構に直交する方向に部分的に構築され、少なくと
も一部の内部補強架構に制震装置が組み込まれる。制震
装置が組み込まれる内部補強架構は具体的には請求項４
に記載のように一部が既存構造物の躯体から切り離され
た状態で構築され、その切り離された側と躯体との間、
もしくは切り離された側の内部補強架構間に制震装置が
組み込まれる。

【００１５】内部補強架構に制震装置が組み込まれるこ
とで、耐震補強された既存構造物は外部補強架構に直交
する方向の地震力に対しては外部補強架構と内部補強架
構のそれぞれの制震装置が地震力を低減した上で、外部
補強架構と内部補強架構において抵抗する構造になる。

【００１６】この結果、外部補強架構に直交する方向に
は外部補強架構と内部補強架構のそれぞれに組み込まれ
る制震装置によって地震力を低減する効果が発揮される
ため、図１−(b) に示すように外部補強架構に直交する
方向に配置すべき内部補強架構の必要数は制震装置を組
み込まない、図10−(b) に示す前記のような外部補強
架構のみによる場合に必要とされる設置数より少なくて
済む。

【００１７】その上、内部補強架構自身が地震力を低減
する効果を有することで、内部補強架構に制震装置を組
み込まない場合より耐震壁としての内部補強架構の必要
数が一層削減されることになり、補強後の建物内の平面
計画上の自由度が高まる。

【００１８】また請求項５に記載のように振動時の振幅
が大きくなる既存構造物の中間層や頂部を中心として外
部補強架構と内部補強架構に制震装置を組み込むこと
で、効率的に制震装置による地震力の低減効果が発揮さ
れるため、必ずしも外部補強架構の全層と全長に亘って
耐震要素と制震装置を組み込むことは必要でなくなり、
既存構造物の、外部補強架構が付加された構面のデザイ
ン上の自由度が増し、外部補強架構を付加しながらも下
層階等の任意の階に出入り用の開口を確保することが可
能になる。この場合、外部補強架構のフレームで区画さ
れる全開口に耐震要素と制震装置を組み込む場合より耐
震補強に要する工費が節減される。

【００１９】前記の通り、外部補強架構が二組以上の平
面架構や立体トラス等から構成されることで、対向する
平面架構間やトラス構成材間等に空間が形成されるた
め、請求項６に記載のようにその空間に各種の設備ユニ
ット等を収納する等、新設される外部補強架構を収納ス
ペースとして有効に利用することが可能になる。設備ユ
ニットには空調設備、電気設備、衛生配管、防災設備、
避難階段その他の設備が含まれる。

【００２０】外部補強架構内に設備ユニット等を収納で
きることで、既存構造物の内部に置かれていた設備ユニ
ットを外部補強架構に集約させることが可能で、既存構
造物の耐震補強と同時に既存の内部設備を一掃すること
ができるため、耐震補強の結果、建物内の平面計画上の
自由度が更に向上し、設備計画上の自由度も増す。

【００２１】また請求項７に記載のように外部補強架構
の長さ方向の面、すなわち外部補強架構が付加される既
存構造物の構面に平行な面にガラスや金属パネル等のパ
ネルを収納した場合には外壁面の保護と、外壁面におけ
る輻射熱の低減を図ることができるため、既存構造物の
長寿命化と省エネルギ化が図られる。

【００２２】

【発明の実施の形態】この発明は図１−(a) ，(b) に示
すように既存構造物１の対向する構面の外側に立体架構
の外部補強架構２を構築すると共に、既存構造物１の内
部の、外部補強架構２に直交する方向に部分的に内部補
強架構７を構築することにより既存構造物１を耐震補強
するものである。

【００２３】外部補強架構２，２は図１−(b) に示すよ
うに既存構造物１の二方向に対向する構面の内、いずれ
かの対向する方向に対になって配置され、補強される構
面に平行な方向には耐震補強として必要とされる長さと
高さを持って構築され、既存構造物１の構面が負担すべ
き地震力の一部を外部補強架構２に伝達する上で必要と
される位置で既存構造物１の柱や梁、スラブ等の躯体1a
に接続される。外部補強架構２と既存構造物１の躯体1a
は直接接続される他、制震装置を介して間接的に接続さ
れる。

【００２４】外部補強架構２は例えば立体トラス架構、
あるいは図示するようにそれが付加される構面に直交す
る方向に対向する二組以上の平面架構３，３と、平面架
構３，３を対向する方向につなぐつなぎ材４から立体架
構として構築される。外部補強架構２の地上部分の下に
既存構造物１の基礎がない場合や既存構造物１の基礎1b
による支持力が不足する場合には外部補強架構２が負担
する水平力を既存構造物１の基礎1bや地盤に伝達しなが
ら、外部補強架構２の転倒を防止するための基礎８が増
築される。

【００２５】図１，図２の場合、平面架構３を構成する
鉛直材3aと水平材3bとで区画される、既存構造物１の構
面に平行な全開口と、鉛直材3aとつなぎ材４とで区画さ
れる、構面に直交する全開口の内、図１−(a) に示すよ
うにそれぞれの少なくとも一部の開口に、平面架構３に
対して相対変位可能な耐震要素５と、平面架構３と耐震
要素５間の相対変位時に減衰力を発生する制震装置６が
組み込まれる。

【００２６】図１では地上８階建ての既存構造物１の、
頂部を除いて振幅が大きくなる４〜６階部分における外
部補強架構２の開口に集中的に耐震要素５と制震装置６
を組み込み、必ずしも耐震要素５と制震装置６を必要と
しない開口をそのままにし、出入り用の開口として利用
できるようにしている。それに対応し、図３では全層の
全内部補強架構７の内、３〜７階部分に内部補強架構７
を構築し、その内部補強架構７に制震装置６を組み込ん
でいる。

【００２７】外部補強架構２に組み込まれる耐震要素５
は壁やブレース等であり、上端と下端のいずれか一方が
平面架構３に接続され、他方が平面架構３から切り離さ
れ、その切り離された耐震要素５と平面架構３との間、
または平面架構３から切り離された側の耐震要素５，５
間に跨って制震装置６が設置され、耐震要素５と平面架
構３に接続される。

【００２８】制震装置６には鋼材等の金属を使用した弾
塑性ダンパを始め、摩擦ダンパ、オイル等の流体を使用
した粘性ダンパ等のダンパ全般の他、耐震要素５と外部
フレーム２間、もしくは耐震要素５，５間の相対変位量
に応じた反力や減衰力を発生し、両者間の振動を抑制す
る装置が使用される。

【００２９】内部補強架構７は図１−(b) に示すように
外部補強架構２に直交する方向、すなわち外部補強架構
２の平面架構３，３が対向する方向を向き、平面上、耐
震壁やブレース等の耐震要素として既存構造物１の内部
に部分的に配置され、その内の少なくとも一部の内部補
強架構７に制震装置６が組み込まれる。内部補強架構７
は必ずしも全階に配置される必要はない。

【００３０】図１−(b) では外部補強架構２と内部補強
架構７の二方向の水平剛性のバランスを確保しながら、
外部補強架構２を補うために外部補強架構２の長さ方向
にも補助的に内部補強架構７を配置している。

【００３１】制震装置６が組み込まれる内部補強架構７
は図３，図６に示すように上端と下端のいずれか一方
等、一端において既存構造物１の柱や梁等の耐震要素と
なり得る躯体1aに接続し、他端において躯体1aから切り
離された状態で構築される。制震装置６が組み込まれな
い内部補強架構７は上下端等、両端において躯体1a，1a
に接続される。

【００３２】内部補強架構７の切り離される側の端部が
上階側か下階側に寄った位置にあれば、その切り離され
た側と躯体1aとの間に制震装置６が設置される。内部補
強架構７が上階側と下階側のそれぞれに接続し、上階と
下階の中間部で互いに分離する場合はその分離した内部
補強架構７，７間に制震装置６が設置される。

【００３３】図４，図５は外部補強架構２内の空間を設
備ユニットを収納する収納スペースとして利用しなが
ら、既存構造物１の内部を改修する場合の具体例を示
す。図４は各階毎に新たに敷設された排煙ダクト９に接
続し、屋上階に設置される排煙機10に接続する排煙ダク
ト11を設備ユニットとして外部補強架構２内の空間に収
納した場合、図５は各階に設置された空冷室内機12に接
続する空冷室外機13を設備ユニットとして外部補強架構
２の空間に設置した場合を示す。

【００３４】図６は外部補強架構２の外側寄りの構面、
外部補強架構２が複数組の平面架構３からなる場合の少
なくとも外側寄りの平面架構３にガラスやアルミパネル
その他のパネル14を収納した場合を示す。図６ではま
た、外部補強架構２に設備ユニットとして避難階段15を
設置している。

【００３５】図７−(a) は既存構造物１の耐震補強に伴
い、既存の空調機に付属する冷却塔16の地震による落下
等の災害の発生を防止するための空調機の改修例であ
り、屋上階にある既存の冷却塔16を整理・統合し、新た
に冷温水発生器17を設置すると共に、各階に外調機18と
ファンコイルユニット19を設置した様子を示す。

【００３６】図７−(b) は火災発生時の類焼防止のため
の空調機の改修例であり、地下機械室に設置されている
空調機20と、それに接続し、スラブを貫通して敷設され
ているダクト21及び吹出し口22を撤去することによりス
ラブの貫通孔を閉塞する様子を示す。

【００３７】図８は(a) に示すように地下機械室に設置
されている空調機20、ダクト21及び吹出し口22と共にボ
イラー23を撤去し、(b) に示すように地下室に倉庫スペ
ース24を確保する様子を示す。

【００３８】

【発明の効果】既存構造物の対向する構面の外側に立体
架構の外部補強架構を構築し、外部補強架構の少なくと
も一部の水平二方向に制震装置を組み込み、外部補強架
構が負担すべき二方向の地震力を制震装置によって低減
させるため、外部補強架構に直交する方向に新たに必要
とされる耐震壁としての内部補強架構の設置数を削減す
ることができる。

【００３９】内部補強架構にも制震装置を組み込むこと
で、内部補強架構自身が地震力を低減する効果を有する
ため、内部補強架構に制震装置を組み込まない場合より
耐震壁としての内部補強架構の必要数が一層削減され、
補強後の建物内の平面計画上の自由度が高まる。

【００４０】請求項５では振動時の振幅が大きくなる既
存構造物の中間層を中心として外部補強架構と内部補強
架構に制震装置を組み込むことで、制震装置による地震
力の低減効果を効率的に発揮させるため、外部補強架構
の全層と全長に亘って耐震要素と制震装置を組み込む必
要がなくなり、既存構造物の、外部補強架構が付加され
た構面のデザイン上の自由度が増し、外部補強架構を付
加しながらも任意の階に出入り用の開口を確保すること
ができる。

【００４１】請求項６では外部補強架構内の空間に各種
の設備ユニット等を収納するため、既存構造物の内部に
置かれていた設備ユニットを外部補強架構に集約させ、
既存の内部設備を一掃することができるため、耐震補強
の結果、建物内の平面計画上の自由度が更に向上し、設
備計画上の自由度も増す。

【００４２】請求項７では外部補強架構の長さ方向の面
にガラスや金属パネル等のパネルを収納するため、外壁
面の保護と、外壁面における輻射熱の低減が図られ、既
存構造物の長寿命化と省エネルギ化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】(a) は既存構造物に外部補強架構を構築した様
子を示した立面図、(b) は(a)の平面図である。

【図２】他の外部補強架構の構築例を示した断面図であ
る。

【図３】外部補強架構と内部補強架構の構築例を示した
断面図である。

【図４】外部補強架構内部の空間を設備ユニットの収納
スペースとして利用した例を示した断面図である。

【図５】外部補強架構内部の空間を設備ユニットの収納
スペースとして利用した他の例を示した断面図である。

【図６】外部補強架構にパネルを収納し、避難階段を設
置した様子を示した断面図である。

【図７】(a) ，(b) は空調機の改修例を示した断面図で
ある。

【図８】(a) ，(b) は空調機の改修による地下室への倉
庫スペース確保の様子を示した断面図である。

【図９】(a) は既存構造物の構面自体を耐震補強した場
合を示した立面図、(b) は(a)の平面図である。

【図１０】(a) は既存構造物の構面の外側にブレースを
有する補強架構を架設した場合を示した立面図、(b) は
(a) の平面図である。

【図１１】(a) は既存構造物全体を免震構造化した場合
を示した立面図、(b) は(a) の平面図である。

【符号の説明】

１……既存構造物、1a……躯体、1b……基礎、２……外
部補強架構、３……平面架構、3a……鉛直材、3b……水
平材、４……つなぎ材、５……耐震要素、６……制震装
置、７……内部補強架構、８……基礎、９……排煙ダク
ト、10……排煙機、11……排煙ダクト、12……空冷室内
機、13……空冷室外機、14……パネル、15……避難階
段、16……冷却塔、17……冷温水発生器、18……外調
機、19……ファンコイルユニット、20……空調機、21…
…ダクト、22……吹出し口、23……ボイラー、24……倉
庫スペース。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 大塚 敏正 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 江島 信毅 東京都港区元赤坂１丁目２番７号 鹿島建 設株式会社内 Ｆターム(参考） 2E001 DG01 FA01 FA02 FA11 GA10 HB01 HE09 2E176 AA01 AA07 BB29

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既存構造物の対向する構面の外側に立体
   架構の外部補強架構が構築され、既存構造物の内部の、
   外部補強架構に直交する方向に内部補強架構が部分的に
   構築され、外部補強架構の少なくとも一部の水平二方向
   に制震装置が組み込まれ、少なくとも一部の内部補強架
   構に制震装置が組み込まれている既存構造物の耐震補強
   構造。
2. 【請求項２】 外部補強架構は立体架構のフレームと、
   フレーム内の少なくとも一部に水平二方向に配置され、
   フレームに対して相対変位可能な耐震要素からなり、耐
   震要素とフレーム間、もしくはフレームの同一構面内で
   互いに分離する耐震要素間に制震装置が組み込まれてい
   る請求項１記載の既存構造物の耐震補強構造。
3. 【請求項３】 外部補強架構のフレームは対向し、互い
   に連結される二組以上の平面架構から構成されている請
   求項２記載の既存構造物の耐震補強構造。
4. 【請求項４】 制震装置が組み込まれる内部補強架構は
   一部が既存構造物の躯体から切り離された状態で構築さ
   れ、その切り離された側と前記躯体との間、もしくは切
   り離された側の内部補強架構間に制震装置が組み込まれ
   ている請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の既存構
   造物の耐震補強構造。
5. 【請求項５】 外部補強架構の制震装置と内部補強架構
   の制震装置は既存構造物の中間層を中心として組み込ま
   れている請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の既存
   構造物の耐震補強構造。
6. 【請求項６】 外部補強架構内の空間に設備ユニットが
   収納されている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載
   の既存構造物の耐震補強構造。
7. 【請求項７】 外部補強架構の長さ方向の面にパネルが
   収納されている請求項１乃至請求項６のいずれかに記載
   の既存構造物の耐震補強構造。