JP2007170103A - 耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 地震のいずれの方向からの揺れに対して強度を保ち、更に、建物の揺れを各階に応じて最適に抑えることで、建物の倒壊を防止できる耐震補強構造を提供する。
【解決手段】 建物の高さに応じた各階の柱１０の振動に対する周期を測定し、当該柱１０と異なる材質で異なる周期を持った補強柱１を隣接して建物の両脇に設け、建物の柱１０と補強柱１をダンパー等の連結部３ａで各階毎に結合し、更に、補強柱１の上部をラーメン構造の横架材（梁）２を架設し、横架材２と建物の柱１０の上端部をダンパー等の連結部３ｂで結合し、当該門形の構造を建物の縦方向と横方向に構築した耐震補強構造である。
【選択図】 図１

Description

本発明は、耐震補強構造に係り、特に、マンション等において使い勝手を犠牲にすることなく耐震補強が可能な耐震補強構造に関する。

我が国の耐震設計は、過去の地震被害の経験を教訓に強化され、特に、昭和５６年６月に「新耐震」の構造計算の基準がスタートした。
阪神淡路大震災のときに、この新耐震の基準に従って計算された建物の被害は、少なかったと評価されているが、問題となっているのは、昭和５６年以前に建築された建物の耐震性である。

このような古いマンション等の建物について種々の耐震補強方法が提供されている。
従来の耐震補強方法は、現在の柱を太くする、例えば、高速道路の橋脚等に鋼板を巻いたりする手法や、壁（袖壁・筋交い）を増設する手法があった。
但し、耐震補強を有効なものとするには、現在の柱・梁で構成されている同じ構面である必要があった。

尚、従来の耐震補強構造について、特開平１１−６２２６５号公報「既存建物の耐震補強方法」（従来技術１）、特開平８−２１８６８１号公報「制振構造物」（従来技術２）、特開平１１−３００４４号公報「既存建物の耐震補強構造」（従来技術３）、特開平９−７８８７９号公報「建物の耐震補強方法」（従来技術４）がある。

特開平１１−６２２６５号公報 特開平８−２１８６８１号公報 特開平１１−３００４４号公報 特開平９−７８８７９号公報

しかしながら、昭和５６年以前の建物について、耐震診断をして補強工事をすればよいことは分かっていても、何時くるかわからない地震に備えて、診断費用を掛け、その上、耐震補強工事を行うとなると、なかなか工事が実現されないのが実情である。

特に、共同住宅であるマンションの補強工事となると、費用負担の問題や、補強工事を行うことで特定住居の人の動線が切れたりして、使い勝手が非常に悪くなり、マンションの住民にとって補強工事は総論賛成であっても、各論反対となって、実現が益々難しいものとなっていた。

そこで、住民の使い勝手を犠牲にすることなく耐震補強を行う従来技術がある。
例えば、従来技術１では、既存建物の外側に、その外周の既存柱及び既存梁に対応する補強柱及び補強梁からなる補強フレームを既存柱及び既存梁に接近させて構築し、アンカーを用いて結合した耐震補強方法が記載されている。

また、従来技術２では、高層建物の架構の外郭を構成する鉄骨柱を耐震柱として用い、耐震柱の外側に独立して鉄骨柱でなる補強柱を立設し、耐震柱と補強柱をダンパー部材で連結する構造物が記載されている。

また、従来技術３では、既存建物における両妻側に壁柱を構築し、壁柱間に大梁を架設して既存建物を囲む補強用ラーメン架構を構築し、補強用ラーメン架構を既存建物と一体化した耐震補強構造が記載されている。

また、従来技術４では、構面の外郭を規定し、一般に門形となる骨組を集合住宅の外部から柱状部材と梁状部材とからなるラーメン構造で取り囲む耐震補強方法が記載されている。

ただし、上記従来技術１〜４は、住民の使い勝手を損なうことなく耐震補強を行うものであるが、地震のいずれの方向からの揺れに対して強度を保ち、更に、建物の揺れを各階に応じて最適に抑えることで、建物の倒壊を防止できる技術とはなっていないという問題点があった。

本発明は上記実情に鑑みて為されたもので、地震のいずれの方向からの揺れに対して強度を保ち、更に、建物の揺れを各階に応じて最適に抑えることで、建物の倒壊を防止できる耐震補強構造を提供することを目的とする。

上記従来例の問題点を解決するための本発明は、地震に対して建物を補強する耐震補強構造であって、建物の柱に隣接して補強柱を設立し、当該補強柱は、建物の柱と共振しないよう、建物の柱の複数の高さ位置に応じて求めた揺れに対する周期と各高さ位置における周期が異なる構造とし、建物の柱と補強柱とを特定の高さ位置で連結部により連結したことを特徴とする。

本発明は、上記耐震補強構造において、建物の柱の材質と補強柱の材質とを異ならしめたことを特徴とする。

本発明は、上記耐震補強構造において、建物と両脇に設立した補強柱の上部を梁で架設したことを特徴とする。

本発明は、上記耐震補強構造において、梁と建物の柱の上端部を連結部により連結したことを特徴とする。

本発明は、上記耐震補強構造において、連結部を、揺れを吸収するダンパー部材としたことを特徴とする。

本発明は、上記耐震補強構造において、建物の両脇に設立された２本の補強柱と当該補強柱の上部を梁で架設した構造を、建物の横方向に複数組設け、建物の縦方向にも複数組設けたことを特徴とする。

本発明によれば、建物の柱に隣接して補強柱を設立し、当該補強柱は、建物の柱と共振しないよう、建物の柱の複数の高さ位置に応じて求めた揺れに対する周期と各高さ位置における周期が異なる構造とし、建物の柱と補強柱とを特定の高さ位置で連結部により連結した耐震補強構造としているので、地震の際に、建物の柱の揺れを補強柱と連結部で吸収して、建物の揺れを高さに応じて抑えることができ、建物の倒壊を防止できる効果がある。

本発明は、建物の柱の材質と補強柱の材質とを異ならしめた上記耐震補強構造としているので、建物の柱と補強柱の共振を防ぐことができる効果がある。

本発明によれば、建物と両脇に設立した補強柱の上部を梁で架設した上記耐震補強構造としているので、補強柱の強度を高めることができる効果がある。

本発明によれば、梁と建物の柱の上端部を連結部により連結した上記耐震補強構造としているので、建物の内側に設けられた柱の揺れを連結部及び梁で吸収でき、建物の倒壊を防止できる効果がある。

本発明によれば、連結部を、揺れを吸収するダンパー部材とした上記耐震補強構造としているので、揺れ吸収に効果的である。

本発明によれば、建物の両脇に設立された２本の補強柱と当該補強柱の上部を梁で架設した構造を、建物の横方向に複数組設け、建物の縦方向にも複数組設けた上記耐震補強構造としているので、地震のいずれの方向からの揺れに対して強度を保ち、更に、建物の揺れを高さに応じて抑えることができ、建物の倒壊を防止できる効果がある。

本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
［耐震補強構造の概略］
本発明の実施の形態の係る耐震補強構造は、建物の高さに応じた各階の柱の振動に対する周期を測定し、当該柱と異なる材質で異なる周期を持った補強柱を隣接して建物の両脇に設け、建物の柱と補強柱をダンパー等で各階毎に結合し、更に、補強柱の上部をラーメン構造の横架材（梁）を架設し、横架材と建物の柱の上端部をダンパー等で結合し、当該門形の構造をｘ軸方向だけでなく、ｙ軸方向にも構築したものであり、地震のいずれの方向からの揺れに対して強度を保ち、更に、建物の揺れを各階に応じて最適に抑えることができ、建物の倒壊を防止できるものである。

［全体構成］
本発明の実施の形態に係る耐震補強構造について図１を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る概略図である。
本発明の実施の形態に係る耐震補強構造（本構造）は、図１に示すように、建物の柱１０に隣接して補強１を建物の両側に設け、当該２つの補強柱１の上部をラーメン構造の横架材（梁）２で架設し、補強柱１と建物の柱１０とを各階毎にダンパー又はピン接続の連結部３ａで連結し、更に、横架材２と建物の柱１０の上端部をダンパー等の連結部３ｂで連結したものであり、補強柱１が建物の柱１０の各階における振動に対する周期とは異なる構造の柱となっている。

［補強柱］
建物の柱１０が鉄筋コンクリートで構成されているとすると、各階における柱１０の周期を測定し、建物における補強強度を計算して、補強構造を決定し、柱１０とは構造を異にする、例えば鉄骨を用いた補強柱１を建物の両脇に設置する。
特に、補強柱１は、柱１０とは周期を異ならしめ、柱１０が地震によって震動しても、ダンパー等の連結部３を介して補強柱１が各階毎に振動を吸収して揺れを防止するものである。

補強柱１は、強度を保つために、下層側が太く、上層側に向けて段階的に細くなる構成となっている。
具体的には、補強柱１の１階部分１ａと建物の柱１０の１階部分１０ａが連結部３ａで連結し、補強柱１の２階部分１ｂと柱１０の２階部分１０ｂが連結部３ａで連結し、補強柱１の３階部分１ｃと柱１０の３階部分１０ｃが連結部３ａで連結し、補強柱１の４階部分１ｄと柱１０の４階部分１０ｄが連結部３ａで連結し、補強柱１の５階部分１ｅと柱１０の５階部分１０ｄが連結部３ａで連結している。

図１では、各階毎に連結部３ａで連結したが、強度が保たれれば、連結部３の本数を減らして、例えば５階と６階を１つの連結部３ａで連結してもよい。また、逆に、強度を要求される箇所には一つの階でも複数の連結部３ａで連結することも考えられる。

尚、補強柱１の太さを段階的に変更したが、一定の太さとしてもよい。
また、図１では、補強柱１の太さを各階毎に変更しているが、例えば、１階と２階を直径Ａｍと同じ太さとし、３階と４階を直径Ｂｍと同じ太さとし、Ａ＞Ｂとしてもよい。

［横架材］
更に、建物の両脇に設けられた補強柱１の上部同士をラーメン構造の横架材２で架設し、横架材２の下側の梁２ａと各柱１０の上端部をダンパー等の連結部３ｂで連結するようにしたものであるから、建物の柱１０の振動を一層吸収できるものである。
尚、横架材２は、建物側（下側）に梁２ａを、反対側（上側）に梁２ｂを配置し、両梁の間を縦方向及び斜め方向で補強材を用いて補強している。

［上面構成］
本構造について上面からみた構成を図２に示す。図２は、本発明の実施の形態に係る耐震補強構造の上面説明図である。
本構造は、図２に示すように、マンション等の建物の柱１０に対して横方向と縦方向に補強柱１を複数設置し、縦横方向に横架材２を架設したものである。
具体的には建物の柱１０が横方向に柱１０-1、１０-2、１０-3、１０-4があるとすると、柱１０-1と柱１０-4に隣接して補強柱１-1と補強柱１-2を設立し、両補強柱を跨ぐように横架材２-1が架設され、柱１０-1〜柱１０-4の上端部を引っ張るように連結部３ｂで連結している。

同様に、横方向に柱１０-5、１０-6、１０-7、１０-8があるとすると、柱１０-5と柱１０-8に隣接して補強柱１-3と補強柱１-4を設立し、両補強柱を跨ぐように横架材２-2が架設され、柱１０-5〜柱１０-8の上端部を引っ張るように連結部３ｂで連結している。

また、図２において、建物縦方向の上側にはベランダ部２０ａがあり、下側には共用の廊下部２０ｂがあるとすると、補強柱１-5、１-6、１-7、１-8はベランダ部２０ａと廊下部２０ｂの外側に設けられる。

そして、縦方向に対して補強柱１-5と補強柱１-6を跨ぐように横架材２-3が架設され、柱１０-1、１０-5の上端部を引っ張るように連結部３ｂで連結している。
同様に、補強柱１-7と補強柱１-8を跨ぐように横架材２-4が架設され、柱１０-4、１０-8の上端部を引っ張るように連結部３ｂで連結している。

尚、補強柱１と横架材２との構造を柱１０-2と柱１０-6に対しても設けてもよいし、柱１０-3と柱１０-7に対しても設けてもよい。
無論、各補強柱１は、縦横方向に対して柱１０と各階毎に連結部３ａで連結している。

このように、門形の構造を縦横方向（ｘ軸方向及びｙ軸方向）に設けることで、いずれの方向からの地震の揺れに対しても強度の強いものとなる。尚、従来技術３，４では、横方向の柱について補強を施すが、縦方向の柱についてまで補強する構成とはなっていない。

［連結部］
本構造の連結部について図３，４を参照しながら説明する。図３は、ダンパーを用いた連結部の断面説明図であり、図４は、その連結部の側面説明図である。
連結部３は、ダンパー部３１と、ダンパー部３１と補強柱１とを連結する連結手３２と、ダンパー部３１と柱１０とを連結する連結手３３とから構成されている。
連結手３３は、柱１０側で２つに分岐し、その先端が折曲がって柱１０に食い込むようにして固定される。

また、ピンを用いた連結部について図５，６を参照しながら説明する。図５は、ピンを用いた連結部の断面説明図であり、図６は、その連結部の側面説明図である。
ピン部３１′は、連結手３２′と連結手３３′とをピンを用いて結合している。連結手３２′、３３′は図３，４の構造の連結手３２、３３とほぼ同様の構成となっている。

［実施の形態の効果］
本発明によれば、地震に対して建物の柱１０で発生する揺れを各階毎の連結部３ａ及び連結部３ｂを介して補強柱１及び横架材２で吸収するようにしているので、地震による建物の倒壊を防止できる効果がある。

本発明は、地震のいずれの方向からの揺れに対して強度を保ち、更に、建物の揺れを各階に応じて最適に抑えることで、建物の倒壊を防止できる耐震補強構造に好適である。

本発明の実施の形態に係る概略図である。 本発明の実施の形態に係る耐震補強構造の上面説明図である。 ダンパーを用いた連結部の断面説明図である。 図３の連結部の側面説明図である。 ピンを用いた連結部の断面説明図である。 図５の連結部の側面説明図である。

符号の説明

１…補強柱、 ２…横架材（梁）、 ３…連結部、 ３１…ダンパー部、 ３１′…ピン部、 ３２，３２′…連結手、 ３３，３３′…連結手

Claims (6)

1. 地震に対して建物を補強する耐震補強構造であって、
   建物の柱に隣接して補強柱を設立し、
   当該補強柱は、建物の柱と共振しないよう、建物の柱の複数の高さ位置に応じて求めた揺れに対する周期と各高さ位置における周期が異なる構造とし、
   建物の柱と補強柱とを特定の高さ位置で連結部により連結したことを特徴とする耐震補強構造。
2. 建物の柱の材質と補強柱の材質とを異ならしめたことを特徴とする請求項１記載の耐震補強構造。
3. 建物と両脇に設立した補強柱の上部を梁で架設したことを特徴とする請求項１又は２記載の耐震補強構造。
4. 梁と建物の柱の上端部を連結部により連結したことを特徴とする請求項１乃至３のいずれか記載の耐震補強構造。
5. 連結部を、揺れを吸収するダンパー部材としたことを特徴とする請求項１乃至４のいずれか記載の耐震補強構造。
6. 建物の両脇に設立された２本の補強柱と当該補強柱の上部を梁で架設した構造を、建物の横方向に複数組設け、建物の縦方向にも複数組設けたことを特徴とする請求項３乃至５のいずれか記載の耐震補強構造。

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