JP2013189802A - 既存建物の耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】階高が高い階を有する既存建物においても耐震強度を十分に確保できる既存建物の耐震補強構造を提供する。
【解決手段】既存建物１に、複数の補強柱３,６とこれら補強柱３,６を連結する補強梁４,５,７とを有する補強ラーメンフレーム２が、補強柱３,６および補強梁４,５,７を既存建物１の１つの構面を構成する柱および梁に前記構面の前方から見て重ねるようにして、接続されており、補強ラーメンフレーム２の前記補強柱３,３間に、階高の略中央部において中間補強梁１０が架設されているので、階高が高い階を有する既存建物１においても耐震強度を十分に確保できる。
【選択図】図１

Description

本発明は、既存建物の耐震補強構造に関する。

既存建物を耐震補強する耐震補強構造の一例として特許文献１に記載のものが知られている。
この既存建物の耐震補強構造は、複数の構面を有する既存建物の１つの構面に、柱、梁からなる新設フレームを配置し、前記新設フレームの柱、梁は、前記１つの構面の前方から見て、前記既存建物の骨組みの前記１つの構面部分の柱、梁と重なるように設けられ、前記新設フレームは、前記１つの構面と平行する平面上を延在し、平面視した場合に、前記新設フレームを構成する柱と梁とが前記１つの構面に平行する直線上に位置するように配置され、前記新設フレームは上層階のスパン数が下層階のスパン数よりも少なく設けられ、地震時に前記既存建物に生じた水平力のうち前記直線と平行する方向の成分が前記新設フレームに伝達されるように前記新設フレームと前記既存建物とが連結されていることを特徴としている。

このような耐震補強構造によれば、新設フレームの柱と梁は、既存建物の骨組みに重なるように設けられており、しかも、新設フレームは構面と平行する平面上を延在し、平面視した場合に、構面と平行する直線上を延在しているので、既存建物の構面の構成が新設フレームを通してそのまま残存されることになり、したがって、新設フレームが既存建物に対してあたかも一体化され、これにより既存建物のデザイン性を損なわずに、また、既存建物の快適性を損なわずに耐震補強することが可能となる。

特開２００８−２４８５９２

ところで、階高が比較的高い階を有する既存建物では上記のような耐震補強構造を採用しても、耐震補強が不十分となるおそれがあった。
すなわち、補強耐力時の柱のせん断力は、柱上下の曲げ降伏モーメントを足して柱の内法高で除して求めるが、階高が高い階では、新設フレームの柱の内法高さが他の階に比して高くなるので、補強耐力時の柱のせん断力が他の階に比べて小さくなり、その結果、補強フレーム補強耐力が不十分となるおそれがあった。

本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、階高が高い階を有する既存建物においても耐震強度を十分に確保できる既存建物の耐震補強構造を提供することを課題としている。

上記課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図３に示すように、ラーメン構造または壁式ラーメン構造を有する既存建物の耐震補強構造であって、
前記既存建物１に、複数の補強柱３,６とこれら補強柱３,６を連結する補強梁４,５,７とを有する補強ラーメンフレーム２が、前記補強柱３,６および前記補強梁４,５,７を前記既存建物１の１つの構面を構成する柱および梁に前記構面の前方から見て重ねるようにして、接続されており、
前記補強ラーメンフレーム２の前記補強柱３,３間に、階高の略中央部において中間補強梁１０が架設されていることを特徴とする。

ここで、既存建物１は、ラーメン構造または壁式ラーメン構造を有するものであれば、Ｓ（鉄骨）造、ＲＣ（鉄筋コンクリート）造、ＳＲＣ(鉄骨鉄筋コンクリート)造等のいずれでもよく、さらには木材による在来の軸組によるもの、ツーバイフォー工法によるもの、パネル工法によるものでもよい。

請求項１に記載の発明によれば、既存建物１に接続された補強ラーメンフレーム２の前記補強柱３,３間に、階高の略中央部において中間補強梁１０が架設されているので、階高が高い階を有する既存建物１においても耐震強度を十分に確保できる。
つまり、補強耐力時の補強柱３のせん断力は、補強柱上下の曲げ降伏モーメントを足して補強柱の内法高で除して求めるが、中間補強梁１０を設けることにより、補強柱３の内法高が略半分となるので、その分補強柱３のせん断力が大きくなり、その結果、補強ラーメンフレームの補強耐力が高まり、既存建物１の耐震強度を十分に確保できる。

請求項２に記載の発明は、例えば図５に示すように、請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造において、前記補強ラーメンフレーム２の前記補強柱３,３間に間柱１６が設けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、補強柱３,３間に間柱１６が設けられているので、補強ラーメンフレーム２の補強耐力をさらに高めることができる。

本発明によれば、既存建物に接続された補強ラーメンフレームの補強柱間に、階高の略中央部において中間補強梁が架設されているので、階高が高い階を有する既存建物においても耐震強度を十分に確保できる。

本発明に係る既存建物の耐震補強構造の一例を示すもので、その概略斜視図である。 同、柱曲げ降伏時のせん断力算定方法を説明するための図である。 本発明に係る既存建物の耐震補強構造の他の例を示すもので、その概略斜視図である。 同、補強ラーメンフレームを増設フレームを介して既存建物に接続した状態を示す斜視図である。 本発明に係る既存建物の耐震補強構造の補強ラーメンフレームの変形例を示す正面図である。

以下、図面を参照して本発明に係る既存建物の耐震補強構造の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は第１の実施の形態を示すものであり、図１において符号１は既存建物を示す。この既存建物１は、Ｓ（鉄骨）造、ＲＣ（鉄筋コンクリート）造またはＳＲＣ(鉄骨鉄筋コンクリート)造で、ラーメン構造を有する建物である。この既存建物１は、２階建てのものであり、１階の階高が２階の階高より高くなっている。また、１階には、壁、床で囲まれた部屋が４個あるが、各部屋においては、高さ方向の寸法（階高）が壁間の長さ（部屋の幅）寸法より長くなっている。

前記既存建物１の前面には、補強ラーメンフレーム２が直付けで接続されている。
この補強ラーメンフレーム２は、既存建物１の１階の階高とほぼ等しい高さを有する複数本（具体的には５本）の補強柱３と、左右両端側に配置されている補強柱３,３間に架設されて、全ての（５本の）補強柱３・・・の上端部どうしを連結する補強梁４と、左右両端側に配置されている補強柱３,３の下端部間に架設されて、全ての補強柱３・・・の下端部どうしを連結する補強梁５と、２階の階高とほぼ等し高さを有する複数本（具体的には３本）の補強柱６と、左右両端側に配置されている補強柱６,６の上端部間に架設されて、全ての（３本の）補強柱６・・・の上端部どうしを連結する補強梁７とを備えている。また、補強柱６・・・の下端部どうしは前記補強梁４によって連結されている。なお、補強ラーメンフレーム２を構成する補強柱３,６および補強梁４,５,７はそれぞれＨ形鋼等の形鋼で形成されている。

前記補強柱３は、既存建物１の正面側の構面を構成する１階の柱と正面視において重なるようにして配置されている。
すなわち、既存建物１の骨組を構成する柱、梁は外部に露出しておらず、既存建物１の壁や床を構成するコンクリート中に埋設されて、ラーメン構造を構成している。既存建物１の正面側の構面においては、既存建物１の左右側壁を構成する外壁１ａの１階部分の前端縁部と、既存建物１の各階を左右に仕切る内壁１ｂの１階部分の前端縁部においてそれらの内部に柱が埋設されている。そして、前記補強柱３は、既存建物１の外壁１ａの前端縁部に埋設されている１階の柱および内壁１ｂの前端縁部に埋設されている１階の柱と正面視において重なるようにして配置されている。

前記補強梁４は、既存建物１の正面側の構面を構成する２階の床梁（１階の天井梁）と正面視（構面の前方から見て）において重なるようにして配置されている。
すなわち、既存建物１の正面側の構面においては、既存建物１の２階の床の前端縁部に２階の床梁が埋設されており、前記補強梁４は、２階の床の前端縁部に埋設されている床梁と正面視において重なるようにして配置されている。
前記補強梁５は、既存建物１の正面側の構面を構成する１階の床梁と正面視において重なるようにして配置されている。
すなわち、既存建物１の正面側の構面においては、既存建物１の１階の床の前端縁部に１階の床梁が埋設されており、前記補強梁５は、１階の床の前端縁部に埋設されている床梁と正面視において重なるようにして配置されている。

前記補強柱６は、既存建物１の正面側の構面を構成する２階の柱と正面視において重なるようにして配置されている。
すなわち、既存建物１の正面側の構面においては、既存建物１の左右側壁を構成する外壁１ａの２階部分の前端縁部と、既存建物１の各階を左右に仕切る内壁１ｂの２階部分の前端縁部においてそれらの内部に柱が埋設されている。そして、前記補強柱６は、既存建物１の内壁１ｂの前端縁部に埋設されている２階の柱と正面視において重なるようにして配置されている。
前記補強梁７は、既存建物１の正面側の構面を構成する屋上の床の床梁と正面視において重なるようにして配置されている。
すなわち、既存建物１の正面側の構面においては、既存建物１の屋上の床の前端縁部に床梁が埋設されており、前記補強梁７は、屋上の床の前端縁部に埋設されている床梁と正面視において重なるようにして配置されている。

このように補強ラーメンフレーム２の補強柱３,６および補強梁４,５,７は、既存建物１の前面側の構面を前方から見て、既存建物１の骨組の前記構面部分の柱、梁と重なるようにして設けられている。
そして、このような補強ラーメンフレーム２は、既存建物１の前面に直付けで接続されている。例えば、既存建物１の外壁１ａおよび内壁１ｂの前端面に補強柱３,６を当接し、外壁１ａおよび内壁１ｂに突出するようにして固定した棒状の締結部材を補強柱３,６に締結するとともに、既存建物１の床の前端面に補強梁４,５,７を当接し、床に突出するようにして固定した棒状の締結部材を補強梁４,５,７に締結することによって行う。

既存建物１に接続されている補強ラーメンフレーム２の補強柱３,３間には、１階の階高の略中央部において中間補強梁１０が架設されている。この中間補強梁１０はＨ形鋼等の形鋼で形成されており、その両端部がそれぞれ補強柱３,３の上下方向中央部において溶接やボルト接合によって接合されている。このような中間補強梁１０は、既存建物１の出入り口などが無い壁や窓の腰壁高さ位置に配置されている。

本実施の形態によれば、既存建物１に接続された補強ラーメンフレーム２の補強柱３,３間に、１階の階高の略中央部において中間補強梁１０が架設されているので、階高が高い階（１階）を有する既存建物１においても耐震強度を十分に確保できる。
つまり、図２（ａ）に示すように、補強耐力時の補強柱３のせん断力Ｑ１は、補強柱３の上下の曲げ降伏モーメントＭｕを足して補強柱３の内法高Ｈで除して求めるが（Ｑ１＝２Ｍｕ／Ｈ）、図２（ｂ）に示すように、中間補強梁１０を設けることにより、補強柱３の内法高Ｈが略半分以下となるので（中間補強梁１０の梁成を０．２Ｈとした場合）、その分補強柱３のせん断力Ｑ２が大きくなる（Ｑ２＝２Ｍｕ／０．４Ｈ＝２．５Ｑ１）。
そして、補強ラーメンフレーム２の補強耐力は、補強耐力時の補強柱３,６のせん断力の総和である。したがって、中間補強梁１０を補強柱３の高さ方向の中央付近に追加することにより、補強柱３の曲げ強度を増やす必要なく、せん断力が増大するので、補強ラーメンフレーム２の補強耐力が高まり、既存建物１の耐震強度を十分に確保できる。
また、補強柱３の中央付近に中間補強梁１０を追加することにより補強柱３の内法高さが短くなり、補強柱３が短スパンになる分、相対的に補強ラーメンフレーム２の剛性が増大し、補強効果が増大とする。

さらに、補強ラーメンフレーム２にブレースが使用されておらず、補強柱３の中央付近に中間補強梁１０が追加されているだけであるので、既存建物１の正面側に設けられていいる出入り口、サッシ、窓などの使用性、眺望、採光にさほど影響を及ぼすことがない。

（第２の実施の形態）
図３は第２の実施の形態を示すものである。この図に示す既存建物の耐震補強構造が、図１に示す既存建物の耐震補強構造と異なる点は、補強ラーメンフレーム２を既存建物１に増設床スラブ１２ａ〜１２ｃを介して接続した点であるので、以下ではこの点について詳しく説明し、図１に示すものと共通構成部分には同一符号を付してその説明を省略ないし簡略化する。

図３に示すように、既存建物１の１階の床の前端縁部に増設床スラブ１２ａが固定されている。この増設床スラブ１２ａは例えば鉄筋コンクリート製のものであり、この増設床スラブ１２ａのスラブ筋の端部を１階床に埋設固定することによって、当該１階床の前端縁部に固定されている。なお、増設床スラブ１２ａは１階の床とほぼ面一に配置されている。
また、既存建物１の２階の床の前端縁部に増設床スラブ１２ｂが固定されている。この増設床スラブ１２ｂは例えば鉄筋コンクリート製のものであり、この増設床スラブ１２ｂのスラブ筋の端部を２階床に埋設固定することによって、当該２階床の前端縁部に固定されている。なお、増設床スラブ１２ｂは２階の床とほぼ面一に配置されている。
さらに、既存建物１の屋上の床の前端縁部に増設床スラブ１２ｃが固定されている。この増設床スラブ１２ｃは例えば鉄筋コンクリート製のものであり、この増設床スラブ１２ｃのスラブ筋の端部を屋上の床に埋設固定することによって、当該屋上の床の前端縁部に固定されている。なお、増設床スラブ１２ｃは屋上の床とほぼ面一に配置されている。また、増設床スラブ１２ｃは屋上全体から突出するのではなく、屋上の左右方向中央部から前側に突出している。また、上記のような増設床スラブ１２ａ〜１２ｃは既存建物１からの突出長さは等しくなっている。

上記のような増設床スラブ１２ａ〜１２ｃの前端縁部に前記補強ラーメンフレーム２が固定されている。
すなわち、補強ラーメンフレーム２の補強梁４は、増設床スラブ１２ｂの前端縁部に固定されており、これによって、補強梁４は既存建物１の正面側の構面を構成する２階の床梁と正面視において重なるようにして配置されている。
また、補強梁５は、増設床スラブ１２ａの前端縁部に固定されており、これによって、補強梁５は既存建物１の正面側の構面を構成する１階の床梁と正面視において重なるようにして配置されている。
さらに、補強梁７は、増設床スラブ１２ｃの前端縁部に固定されており、これによって、補強梁７は既存建物１の正面側の構面を構成する屋上床の床梁と正面視において重なるようにして配置されている。

また、補強ラーメンフレームの補強柱３は、補強梁４,５間に設けられており、かつ、既存建物１の正面側の構面を構成する１階の柱と正面視において重なるようにして配置されている。
そして補強柱３,３間に、１階の階高の略中央部において中間補強梁１０が架設されている。
また、補強柱６は、補強梁７,４間に設けられており、かつ、既存建物１の正面側の構面を構成する２階の柱と正面視において重なるようにして配置されている。

本実施の形態によれば、上記第１の実施の形態と同様の効果を得られる他、中間補強梁１０が既存建物１の前面から増設床スラブ１２ａ〜１２ｃの突出長さ分だけ、離間しているので、この中間補強梁１０が、既存建物１の出入り口、サッシ、窓などと直接干渉することがない。したがって、既存建物１の使用性、眺望、採光にほとんど影響を及ぼすことがない。

なお、本実施の形態では、補強ラーメンフレーム２を既存建物１に増設床スラブ１２ａ〜１２ｃを介して接続したが、これに代えて、図４に示すように、増設フレーム１３を介して接続してもよい。
すなわち、増設フレーム１３は、図４に示すように、既存建物１の１階床、２階床、屋上床の前端縁部からそれぞれ複数の鉄骨材１３ａを突出させるとともに、これら鉄骨材１３ａの先端部を前記補強梁４,５,７でそれぞれ連結し、さらに鉄骨材１３ａ、補強梁４,５,７、既存建物１の１階床、２階床、屋上床で囲まれた部分にブレース１３ｂを取り付けることによって構成されている。
このような増設フレーム１３のうち、２階床や屋上床から突出しているものは、当該増設フレーム１３に屋根材を取り付けることによって庇として利用できる。
１階床から突出している増設フレーム１３はそれに床材を取り付けることによって、外廊下として利用できる。

図５は、補強ラーメンフレーム２の変形例を示すものである。この図に示す補強ラーメンフレーム２の補強柱３,３間には、鉄骨材で形成された間柱１６が補強柱３,３間の略中央部において設けられている。この間柱１６の上端部は補強梁４に接合され、下端部は補強梁５に接合されている。
なお、間柱１６は隣り合う補強柱３,３間において、複数設けてもよい。
また、間柱１６と中間補強梁１０との交差部は、柱勝となっているが、梁勝ちにしてもよい。
このような変形例では、補強柱３,３間に間柱１６が設けられているので、補強ラーメンフレーム２の補強耐力をさらに高めることができる。

なお、前記実施の形態では、補強ラーメンフレーム２のうち、１階部分に対応する補強柱３,３間に中間補強梁１０を架設したが、これに加えて、２階部分に対応する補強柱６,６間に中間補強梁１０を架設してもよい。
また、既存建物が３階以上で、かつ、１階以外の階に他の階より階高が高い階がある場合、その階に対応する補強ラーメンフレームの補強柱間に中間補強梁１０を設けることにによって、補強ラーメンフレームの補強耐力がさらに高まり、既存建物１の耐震強度を十分に確保できる。
さらに、前記実施の形態では、中間補強梁１０を補強柱３の高さ方向中央部に配置したが、例えば、既存建物１の１階の階高の中央付近に窓等の開口部がある場合、この開口部を避けて当該開口部の上下位置に階高の中央付近から若干ずらして、中間補強梁１０を設けてもよい。

１ 既存建物
２ 補強ラーメンフレーム
３ 補強柱
４,５ 補強梁
１０ 中間補強梁
１２ａ〜１２ｃ 増設床スラブ
１６ 間柱

Claims (2)

1. ラーメン構造または壁式ラーメン構造を有する既存建物の耐震補強構造であって、
   前記既存建物に、複数の補強柱とこれら補強柱を連結する補強梁とを有する補強ラーメンフレームが、前記補強柱および前記補強梁を前記既存建物の１つの構面を構成する柱および梁に前記構面の前方から見て重ねるようにして、接続されており、
   前記補強ラーメンフレームの前記補強柱間に、階高の略中央部において中間補強梁が架設されていることを特徴とする既存建物の耐震補強構造。
2. 前記補強ラーメンフレームの前記補強柱間に間柱が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造。

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