JP2005139722A - 既存建物の制震改修方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震時における架構の変形能が低い既存建物に対しても、増設した制震装置による制震効果を発揮させることができ、よって優れた耐震性能の向上効果を得ることができる既存建物の制震改修方法を提供する。
【解決手段】 既存建物１の全層数の１／３以下の階層に対して、当該階層の架構を構成する既存の部材２を撤去することにより当該架構の変形能を高め、次いで上記架構に、制震装置４を集中的に配置することを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、既存建物に制震装置を増設することにより、当該建物の耐震性能を向上させる既存建物の制震改修方法に関するものである。

近年、各種の既存の建物において、地震時における安全性を確保するために、柱と梁とによって構成された架構に、ブレースを対角方向やＶ字状、逆Ｖ字状等に増設して当該架構の剛性を高める耐震補強が行われている。
ところが、上記既存建物に対する耐震補強においては、ブレースの軸方向強度によって、架構の耐震性を高めることはできるものの、地震時等に建物に発生する振動に対する減衰効果を有していないために、制震効果を期待することはできない。

このため、従来より、制震効果を利用した耐震改修を行う場合には、既存建物の架構に、オイルダンパ、粘性ダンパ、粘弾性ダンパまたは極低降伏点鋼を用いた弾塑性ダンパ等の制震部材を組み込んだブレースや壁を設けることにより、既存建物に作用する応答振動を抑制しようとする構造が採用されている。

しかしながら、このような既存建物に制震部材を組み込んだブレース等を増設する制震改修方法にあっては、上記制震部材における制震効果が、もっぱら地震時に既存建物の架構に生じる相対変位の量に依存するために、当該既存建物の架構自他の変形能が小さい場合には、所望の制震効果を得ることができないという問題点があった。

そこで、柱・梁のフレームの変形能力を高め、かつ制震装置を用いることにより建物を耐震補強する従来の既存建物の耐震補強方法として、下記特許文献１に示すような技術が提案されている。
この耐震補強方法は、既存建物内の柱とそれに接続する壁の境界部分を斫り、柱と壁間に縦方向にスリットを形成し、柱と壁を実質的に分離させることにより、柱・梁のフレームの変形能力を高めるとともに、両者間の相対水平変位時に減衰性を発揮する制震装置を設置したものである。
特許第３４２１４９３号公報

上記従来の既存建物の耐震補強方法によれば、柱と壁を実質的に分離させることにより、壁に発生したひび割れが柱まで貫通することを防止して、柱の体力低下を回避することにより、既存建物の耐震性を向上させることができる。
ところが、上記耐震補強方法によっては、壁の存在を前提としているために、既存建物の壁が存在しない架構には適用することができない。また、変形能力の向上は、柱と壁との境界部分に上記斫りによって形成されたスリットの幅寸法が限度であるために、地震時における大きな変位の増加効果を期待することができず、仮に上記斫りを大きくしてスリットの幅を大きく確保しようとすると、逆に架構としての耐力が低下して所望の耐震効果が得られなくなるという問題点がある。

この発明は、かかる事情に鑑みてなされたもので、地震時における架構の変形能が低い既存建物に対しても、増設した制震装置による制震効果を発揮させることができ、よって優れた耐震性能の向上効果を得ることができる既存建物の制震改修方法を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、既存建物の全層数の１／３以下の階層に対して、当該階層の架構を構成する既存の部材を撤去することにより当該架構の変形能を高め、次いで上記架構に、制震装置を集中的に配置することを特徴とするものである。なお、既存の部材を撤去する際に、必要である場合には、上記架構に対して、別途靭性補強を施す。ここで、上記変形能とは、上記架構に水平方向の力が作用した際に、当該方向への架構の変形量が大きいことをいう。

そして、請求項２に記載の発明は、上記階層が、上記全層数の１／３以下の階層のうち最も変形能の高い階層であることを特徴とするものである。なお、当該請求項２における変形能の高い階層とは、本発明に係る制震改修方法を施工する前の既存建物において、構造上、上下の階層と比較して上記変形能の高い階層をいう。
さらに、請求項３に記載の発明は、上記制震装置が、上記既存建物の垂直荷重を支承可能であるとともに水平方向に変位可能なブレースと、上記ブレースの水平方向の振動エネルギーを吸収する制震部材とを備えてなることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、撤去する上記既存の部材が、梁、柱または耐震壁であることを特徴とするものである。ここで、耐震壁とは、耐震性能を高める目的で設置された所定の強度を有する耐震壁のほか、架構としての所定の剛性を負担するとともに、撤去した場合に当該架構の変形能を高めることになる一般的な壁や袖壁、垂壁、腰壁等の耐力壁を含む広い概念である。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明によれば、既存建物において変形を許容できる複数の階層に対して、既存の架構構成部材を撤去して地震時に所望の変形量が生じるようにするとともに、当該階層の架構に制震装置を集中的に配置することにより、地震時に当該階層に生じる大きな変形によって、上記制震装置による制震効果を有効に発揮させることができる。この際に、特定の階層に、変形を集中させているために、一層制震効果を高めることが可能となる。ここで、制震装置を配置する階層を、全層数の１／３以下としたのは、これを超える階層に制震装置を配置した場合には、上述した特定の階層にのみ大きな変形を生じさせて制震効果を高めるという機能が十分に得られなくなるからである。

さらに、特定の階層に対してのみ、部材の撤去や制震装置の増設を行えば良いために、施工範囲が狭くなり、よって既存建物の他の階層における日常業務に大きな支障を与えることなく、居ながらにしての施工が可能となる。
加えて、施工範囲が狭くて済む結果、耐震改修費用の低減化も図ることができる。

なお、上記制震装置を集中配置する階層として、特に請求項２に記載の発明のように、上記全層数の１／３以下の階層のうち最も変形能の高い階層を選択すれば、少ない既存部材の撤去によって、所望とする高い変形能を得ることができて好適である。
また、撤去する既存の部材としては、架構の変形能を高める観点から、請求項４に記載の発明のように、梁、柱、耐震壁の１種または２種以上であることが好ましい。

さらに、請求項３に記載の発明によれば、地震時に架構が変形した際に、上記ブレースが水平方向に変位し、その振動エネルギーを制震部材が吸収することにより、制震効果を発揮することができる。加えて、万一大きな変形が生じて、既存の柱による軸力支承を失った場合においても、上記ブレースによって当該軸力を支承する、いわゆるフェイルセーフ機能が発揮されることにより、建物の崩壊を防ぐことができる。

図１〜図５は、本発明に係る既存建物の制震改修方法の一実施形態を説明するためのもので、図５が当該耐震改修を施工する前の既存建物１の構造を示す縦断面図である。なお、改修前の２階の平面図は、例えば図３に示す階のものと同様である。
このような既存建物１に対して、制震装置を増設する耐震改修を施す場合には、先ず既存建物１において変形を許容できる複数の階層（但し、全層数の１／３以下の階層）を選択する。因みに、本実施形態の場合には、２階の階高が大きく、よって他の階層よりも変形能が高い等の理由から、１、２階に上述する制震装置を増設する。

次いで、上記１、２階間の梁２ａを撤去することにより、地震時に１、２階間の架構に所望の変形量が生じるようにする。そして、図１〜図４に示すように、梁２が撤去された後の１、２階の柱３および梁２によって構成される架構の構面内に、制震装置４を取り付ける。

この制震装置４は、図４に示すように、柱３および梁２に添う矩形状の形成された枠体５と、この枠体５の中央部に一体に水平に架け渡された横架部材６と、この横架部材６の上下に配されたＶ字状のブレース７と、各々のブレース７に設けられたダンパー（制震部材）８とから構成されたものであり、枠体５は、それぞれアンカーボルトを介して、柱３および梁２に固定されている。

また、Ｖ字状のブレース７は、枠体５の水平方向の２箇所の角隅部から横架部材６の中央部へと延出するように形成されており、その中央部７ａは、横架部材６に対して水平方向へ移動自在に設けられている。そして、この中央部７ａの横架部材６との対向面には、滑り材が設けられている。

さらに、上記中央部７ａと横架部材６との間には、地震時に発生するブレース７の中央部７ａと横架部材６との間の水平方向への相対変位による振動エネルギーを吸収する上記ダンパー８が設けられている。
そして、これら制震装置４の取付が終了することにより、既存建物１の１、２階に、多数の制震装置４を集中的に配置した制震改修工事が完了する。

上記構成からなる制震改修方法によれば、既存建物１の１、２階間の既存の梁２ａを撤去して、地震時に所望の変形量が生じるようにするとともに、上記梁２を撤去した後の柱３および梁２からなる架構に制震装置４を集中的に配置しているので、地震時に１、２階に大きな変形が生じると、制震装置４のブレース７の中央部７ａと横架部材６との間に水平方向の相対変位が生じる。そして、この変位に基づく振動エネルギーが、ダンパー８によって吸収されることにより制震効果が発揮される。

この際に、特に地震時に大きな変形が生じる１、２階に、上記制震装置４を集中配置しているので、極めて効果的な制震機能を発揮させることができる。

また、この制震改修方法にあっては、１、２階に対してのみ、梁２の撤去や制震装置４の取付作業を行えば良く、例えば図３に示すように、他の階層は何等手を加える必要がないために施工範囲が狭くなり、よって既存建物１の他の階層における日常業務に大きな支障を与えることない。加えて、施工範囲が狭くて済む結果、耐震改修費用の低減化も図ることができる。

さらに、制震装置４として、既存建物１の垂直荷重を支承可能であるとともに水平方向に変位可能なブレース７と、このブレース７の水平方向の振動エネルギーを吸収するダンパー８とを備えたものを用いているので、地震時に架構が変形した際に、ブレース７の水平方向の振動エネルギーをダンパー８で吸収することにより、制震効果を発揮することができるとともに、万一大きな変形が生じて、既存の柱３による軸力支承を失った場合においても、図４中に矢印で示すように建物の軸力をブレース７を介して支承する、いわゆるフェイルセーフ機能を発揮することができる。この結果、大地震時においても、上記既存建物１の崩壊を防ぐことができる。

なお、上記実施の形態においては、制震装置４を配置する１、２階の架構について、その地震時の変形量を増加させるべく、梁２ａを撤去した場合についてのみ説明したが、これに限定されるものではなく、既存の柱３や、あるいは既存の耐震壁がある場合には、これを撤去してもよく、さらにはこれらの２種以上を撤去してもよい。また、既存建物の構造上、変形を許容できる複数の階層が１、２階ではない場合には、他の複数の階層に対して、同様に既存の架構部材を撤去した上で制震装置４を増設するようにしてもよい。

また、上記実施の形態においては、既存建物の２階の階高が大きいことから、制震装置４として、横架部材６を備えたものを用いたが、これに限るものではなく、階高等が他の階層と変わりがない場合等、当該横架部材６が不要な場合には、上下部のブレース７の中央部７ａ間に直接ダンパー８を取り付けることもできる。さらに、上下部のブレース７のうちの一方のみを用いて、当該一のブレース７の中央部７ａと枠体５との間にダンパー８を取り付けるようにしても良い。

本発明の一実施形態を施工した後の建物の構造を示す縦断面図である。 図１のＩＩ−ＩＩ線視断面図である。 図１のＩＩＩ−ＩＩＩ線視断面図である。 図１の制震装置の取付構造を示す部分拡大図である。 本発明の一実施形態を施工する前の既存建物の構造を示す縦断面図である。

符号の説明

１ 既存建物
２ 梁
３ 柱
４ 制震装置
７ ブレース
８ ダンパー（制震部材）

Claims (4)

1. 既存建物の全層数の１／３以下の階層に対して、当該階層の架構を構成する既存の部材を撤去することにより当該架構の変形能を高め、次いで上記架構に、制震装置を集中的に配置することを特徴とする既存建物の制震改修方法。
2. 上記階層は、上記全層数の１／３以下の階層のうち最も変形能の高い階層であることを特徴とする請求項１に記載の既存建物の制震改修方法。
3. 上記制震装置は、上記既存建物の垂直荷重を支承可能であるとともに水平方向に変位可能なブレースと、上記ブレースの水平方向の振動エネルギーを吸収する制震部材とを備えてなることを特徴とする請求項１または２に記載の既存建物の制震改修方法。
4. 撤去する上記既存の部材は、梁、柱または耐震壁であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の既存建物の制震改修方法。

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