JP2008144452A - 既設建築物の耐震補強構造 - Google Patents

既設建築物の耐震補強構造 Download PDF

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【課題】耐震補強工事中の騒音や振動の発生を抑えることができ、かつ既設建築物の耐震性能に応じた効果的な耐震補強が可能な既設建築物の耐震補強構造を提供すること。
【解決手段】既設建築物の柱体12と梁体14に囲まれた開口部16にコンクリート造の耐震壁18が増設される耐震補強構造であって、該コンクリート造の耐震壁18は繊維補強コンクリートで形成され、その繊維補強コンクリートの有する付着力によって前記開口部16に固定されると共に、該耐震壁18には既設建築物の耐震性能に応じてスリット20が形成されていることを特徴とする既設建築物の耐震補強構造。
【選択図】 図1

Description

本発明は、既設建築物の耐震補強構造に関し、更に詳しくは、繊維補強コンクリートからなる耐震壁の増設による既設建築物の耐震補強構造に関するものである。
従来より、既設建築物の耐震補強構造として、図6に示されるように、既設建築物の柱体61および梁体62とよりなる架構の内面に形成された開口部に、鉄筋コンクリート造の耐震壁60が増設されたものが知られている。このような耐震補強構造に関連する技術文献としては、例えば非特許文献1が挙げられる。
、国土交通省住宅局建築指導課監修、「既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震改修設計指針 同解説」、2001年改訂版2刷、財団法人日本建築防災協会発行、2002年1月24日、p.87−106
このような鉄筋コンクリート造の耐震壁60により既設建築物が耐震補強される場合、非常に多くのアンカーボルト64が柱体61や梁体62に打ち込まれるため、激しい騒音や振動が発生し、耐震補強工事中の既設建築物内の居住環境、もしくは労働環境が著しく悪化してしまうという問題がある。
また、既設建築物の構造上、例えば、既設建築物の柱体61および梁体62に配設されている鉄筋や鉄骨等と、打設されるアンカーボルト64との干渉を避けるために、耐震壁60に配される鉄筋66の量やその配筋位置が制限される場合がある。
さらに、この耐震補強される既設建築物の地震等による水平力に対抗するための強度や、変形性能等の耐震性能等は様々である。従って、既設建築物の耐震性能に合わせて耐震壁60の強度や変形性能を自由に設計できれば、既設建築物を効果的に補強することができる。しかしながら、上記のような鉄筋コンクリート造耐震壁は、強度は高いものの、変形性能に乏しく耐震性能を自由に設計することができない。
本発明が解決しようとする課題は、耐震補強工事中の騒音や振動の発生を抑えることができ、アンカーボルトと既設建築物に配設された鉄筋との干渉を特段意識することなく、既設建築物の耐震性能に応じた効果的な耐震補強が可能な既設建築物の耐震補強構造を提供することにある。
上記課題を解決するために本発明の既設建物の耐震補強構造は、請求項1に記載のように、既設建築物の柱体と梁体に囲まれた開口部にコンクリート造の耐震壁が増設される耐震補強構造であって、既設建築物の柱体と梁体に囲まれた開口部にコンクリート造の耐震壁が増設される耐震補強構造であって、該コンクリート造の耐震壁は繊維補強コンクリートで形成され、その繊維補強コンクリートの有する付着力によって前記開口部に固定されると共に、該耐震壁には既設建築物の耐震性能に応じてスリットが形成されていることを要旨とするものである。
この場合、上記既設建物の耐震補強構造において、請求項2に記載のように、前記繊維補強コンクリート造の耐震壁はプレキャストコンクリート製であってもよい。
本発明に係る既設建築物の耐震補強構造によれば、既設建築物の柱体や梁体等へのアンカーボルトや鉄筋等の打設を大幅に減らすことができるため、耐震補強壁の増設に際して、施工の簡略化やコスト低減につながると共に、施工工事中の振動、騒音等の発生を抑えることができる。
これに加え、上記繊維補強コンクリートにより形成される耐震壁は、耐震補強される既設建築物の強度や変形性能等の耐震性能に応じてスリットが形成されるため、既設建築物の性能に適合した耐震壁を増設し、既設建築物を効果的に補強することができる。
また、請求項2に記載のように、前記繊維補強コンクリート造の耐震壁がプレキャストコンクリート製であれば、短工期の耐震壁増設工事が可能となる。
本発明の実施形態を、図を用いて詳細に説明する。
図1は、本実施形態に係る既設建築物の耐震補強構造の一例を示すもので、図1(a)は増設された耐震壁の正面図であり、図1(b)はその断面図である。なお、以下の説明における上下左右方向とは、図1(a)における上下左右方向をいうものとする。
本実施形態に係る既設建築物の耐震補強構造10は、既設建築物の柱体12および梁体14とよりなる架構の内面に形成された開口部16にコンクリート造の耐震壁18が増設されたものである。
このコンクリート造の耐震壁18は、繊維補強コンクリートで形成された壁体であり、既設建築物の柱体12および梁体14とコンクリートが有する付着力によって接合されている。
繊維補強コンクリートは、コンクリートにビニロンファイバー等の有機系短繊維、もしくはステンレスファイバー等の無機系短繊維が配合されたものであり、圧縮には強いが引張には弱いというコンクリートの性質が改善されたコンクリートである。
つまり、通常のコンクリートは、ひび割れが発生すると、急激に強度が低下する脆性的な性質を有する材料であるが、上記繊維補強コンクリートは、ひび割れ部に存在する繊維の応力伝達により、ひび割れの分散効果を有し、通常のコンクリートより優れた変形性能を有する。
しかも、耐震壁18が繊維補強コンクリート造であれば、地震により耐震壁18にひび割れが生じたとしても、コンクリート片の剥落を防ぐことができ、2次災害を防ぐことができる。
また、耐震壁18には、耐震壁18と柱体12および梁体14にずれが生じ、耐震壁18が崩壊した場合に架構外へ脱落してしまうのを防止する脱落防止用アンカーボルト19が打設される。この脱落防止用アンカーの本数は、鉄筋コンクリート等の耐震壁が増設される場合に、アンカーボルトが柱体や梁体に多数打ち込まれるのと比較して、アンカーボルトの本数が大幅に少ない。これにより、低コストかつ短工期とすることができるだけでなく、アンカーボルト等の打設による振動や騒音の発生を抑えた耐震補強工事が可能となる。
このような繊維補強コンクリートは、通常のコンクリートと比較し、変形性能が向上したものであるが、繊維補強コンクリートに配合する繊維の種類や量によって、既設建築物の特性に応じて耐震壁の強度や変形性能を調節することは困難である。
そのため、耐震壁18には、耐震補強される既設建築物の強度や変形性能等の耐震性能に応じて、スリット20が上下方向に延在する形で、左右方向に等間隔に形成されている。
このスリット20が形成されることによる効果を以下説明する。図2は、この耐震壁18に地震力等の水平力が負荷された場合の挙動を模式的に表したものである。
図示されるように、複数のスリット20(本図では4個所)が形成されているため、耐震壁18は上下補強梁24と複数の補強柱26とからなる形状とみなすことができる。つまり、スリット20が形成されることによって、耐震壁18は強度が小さい複数の補強柱26に分割された形状となるため、地震等によって耐震壁18が水平力を受けると、各補強柱26に作用する曲げモーメントにより補強柱26の長手方向に対して垂直に曲げひび割れ28が発生し、補強柱26が曲げ降伏することとなる。
このように、スリット20が形成された耐震壁18が地震等の水平力を受けると、急激にその耐力が低下する脆性的な破壊態様であるせん断破壊よりも、耐力低下が緩やかな曲げ破壊が先行して耐震壁18に発生するようになる。すなわち、スリット20の形成により耐震壁18全体の変形性能が向上する。
さらに、図3に示すように、耐震壁18のスリット数をさらに増加(9個所)させると、補強柱26がより細くなり、当然に補強柱26の一本当たりの強度は落ちる。そのかわりに、図2に示した耐震壁18と比較すると変形性能がさらに向上する。
従って、図4に示すように、一般的な耐震壁に同一形状のスリットが形成される場合、矢印に沿ってそのスリットの数が増加すると、それに伴い耐震壁の強度が低下する一方、変形性能は向上することとなる。
一方、この耐震壁18は、開口部16を覆うようにして設けられた型枠に繊維補強コンクリートが流し込まれて成型される。上記スリット20は、この型枠により形成されるが、型枠に流し込まれるコンクリートの流れを阻害しないようにするために、本実施形態では、スリット20が上下方向に延在する形状で設けられている。
また、上記耐震壁18は、繊維補強コンクリートの打設にて増設されることを説明したが、この耐震壁はプレキャストコンクリートであっても同様の効果が得られる。このとき、図5に示すように、プレキャストコンクリート製の補強柱56を一つの部材として、この補強柱56を複数連結したものを耐震壁として用いるようにすれば、強度や変形性能の調整が容易となるばかりでなく、短工期の耐震補強工事が可能となる。
さらに、耐震壁にスリットを形成し、既設建物の変形性能に合わせて耐震壁の変形性能を向上させすぎると、繊維が配合されていない無筋コンクリートの場合、耐震壁の強度が極端に低くなってしまい、耐震壁増設の効果がほとんどない。
これに対し、本実施形態では、優れた変形性能をもつ繊維補強コンクリート造の耐震壁18であるため、スリット20の形成によって強度が極端に落ち込むといったことはなく、多種多様な既設建築物の特性に応じて効果的な耐震補強が可能となる。
このように、本実施形態によれば、増設される耐震壁18にスリット20を形成することにより、耐震壁18の強度を落とし、変形性能に優れた耐震壁18とすることができる。よって、耐震補強される既設建築物の耐震性能に適合した耐震壁を増設することができ、効果的な耐震補強構造10とすることができる。
以上、本発明の実施の形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の改変が可能である。
例えば、上記実施形態では、強度および変形性能調節のためのスリットが上下方向に形成されることを説明したが、コンクリート打設の施工性を考慮したものであって、スリットを左右方向に形成しても本願と同様の効果が得られる。この時、スリットのない繊維コンクリート造の耐震壁を開口部に成型した後、この耐震壁をワイヤーソーや、ダイヤモンドカッター等により切削し、スリットを形成してもよい。また、スリットは左右方向に一列に配置される必要はなく、上下に複数列配置された耐震壁でもよいし、上下左右に互い違いに配置されたものでもよい。
また、上記実施形態では、耐震壁は、既設建築物の柱体および梁体とコンクリートが有する付着力によって接合されていることを説明したが、コッター等を用いて耐震壁が柱や梁とずれることを防止すれば、さらに安定した耐震補強構造となる。
本発明に係る既設建物の耐震補強構造は、鉄骨鉄筋コンクリート建築物、鉄筋コンクリート建築物、鉄骨建築物等の各種の建築構造物や、必要によっては土木構造物等の耐震補強に使用することができる。
本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の正面図および断面図である。 スリットが形成された耐震壁に地震等による水平力が加わった場合の模式図である。 図2に示した耐震壁よりスリット数が多い耐震壁に地震等による水平力が加わった場合の模式図である。 耐震壁に形成されるスリット数を増減させた場合の強度と変形性能の関係を示した図である。 耐震壁がプレキャストコンクリート製の補強柱を連結することにより形成されることを示した概略図である。 鉄筋コンクリート造の耐震壁が架構内の開口部に打設された耐震補強構造を示した図である。
符号の説明
10 耐震補強構造
12 柱体
14 梁体
16 開口部
18 耐震壁
20 スリット

Claims (2)

  1. 既設建築物の柱体と梁体に囲まれた開口部にコンクリート造の耐震壁が増設される耐震補強構造であって、該コンクリート造の耐震壁は繊維補強コンクリートで形成され、その繊維補強コンクリートの有する付着力によって前記開口部に固定されると共に、該耐震壁には既設建築物の耐震性能に応じてスリットが形成されていることを特徴とする既設建築物の耐震補強構造。
  2. 前記繊維補強コンクリート造の耐震壁はプレキャストコンクリート製であることを特徴とする請求項1に記載の耐震補強構造。
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