JP2019002196A - 耐震補強構造および耐震補強工法 - Google Patents

Abstract

【課題】比較的廉価で短期間に施行することができ、施工中および施工後に居住環境を阻害するおそれのない、ラーメン構造を有する略箱形の建物のための耐震補強構造および耐震補強工法を提供する。【解決手段】耐震補強構造は、剛性材料からなりかつ建物1の外壁10の４つのコーナー部11に接着されて地面から縁切り状態となされた横断面Ｌ形の縦補強部材2と、高引張強度材料からなりかつ建物1の外壁10のうち少なくとも梁に対応する高さ位置12に外壁10を取り巻くように接着された帯状の横補強部材3とを備えている。【選択図】図１

Description

この発明は、ラーメン構造を有する略箱形の建物の耐震強度を高めるための耐震補強構造および耐震補強工法に関する。

例えばマンション等のコンクリート建物の構造形式には、大きく分けて、壁式構造とラーメン構造とがある。
壁式構造は、柱や梁を使用せずに、耐力壁によって鉛直荷重や地震力のような水平荷重を支える構造であって、一般に耐震強度に優れており、低層住宅に多く適用されている。
これに対して、ラーメン構造は、柱と梁を剛接合して一体化した構造であって、鉄骨造（Ｓ造）、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）、鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の中高層の建物に多く採用されている。ラーメン構造の建物の場合、柱と梁の接合箇所に地震時の荷重が加わるため、壁式構造の建物に比べて耐震強度に劣ると言われている。特に、１９８１年以前に着工されたラーメン構造の建物については、同年施行の新耐震基準を満たしておらず耐震性能に問題のあるものが多いと考えられる。
ラーメン構造を有する既存建物の耐震補強手段として、ＰＣ外付けフレーム工法と呼ばれるものが知られている。この工法は、例えば特許文献１に記載されているように、既存建物の外側に、プレキャスト鉄筋コンクリート（ＰＣ）よりなる外フレームを構築して、外フレームを既存建物の柱や梁と接合するものである。外フレームと既存建物との接合は、例えば、両者の所定箇所に打ち込んで対向状に配置したアンカーを、場所打ちコンクリートによって一体化することにより行われる。
また、その他の耐震補強手段として、鉄骨ブレースを用いる工法が知られている。この工法は、例えば特許文献２に記載されているように、既存建物の開口部に鉄骨ブレースを配置して接合するものである。鉄骨ブレースと既存建物の開口部との接合は、例えば、両者の所定箇所に打ち込んで対向状に配置したアンカーを、場所打ちコンクリートによって一体化することにより行われる。

特開２００６−２２５７２号公報 特開平１１−７１９０６号公報

しかしながら、特許文献１，２記載の従来工法の場合、いずれも既存建物への後付け施工であるため、工事が大掛かりなものとなり、工期も半年ないし１年程度の長期間に亘り、工事費用が高価となる。また、これらの従来工法では、既存建物にアンカーを打ち込んで工事を行うため、施工中、振動や騒音によって居住者の生活環境が著しく阻害され、さらには、施工後も、一部の居住箇所では、外付けフレームや鉄骨ブレースによって窓等の開口部が部分的に遮られるという問題があった。
そのため、特に、分譲マンション等の既存住宅においては、上記の工法による耐震補強対策は十分に進んでおらず、大規模地震の発生による建物損壊のリスクが依然として解消されないままであった。

この発明は、上記の課題に鑑みて考案されたものであって、比較的廉価でかつ短期間で施行することができ、施工中および施工後に居住環境を阻害するおそれのない、ラーメン構造を有する略箱形の建物のための耐震補強構造および耐震補強工法を提供することを目的としている。

この発明は、上記の目的を達成するために、以下の態様からなる。
なお、以下において、「建物の外壁」には、一般的な意味での建物の外壁の他に、外壁から突出したベランダ、ポーチ、廊下等の突出端面を含むものとする。

１）ラーメン構造を有する略箱形の建物のための耐震補強構造であって、剛性材料からなりかつ前記建物の外壁の４つのコーナー部に接着されて地面から縁切り状態となされた横断面Ｌ形の縦補強部材と、高引張強度材料からなりかつ前記建物の外壁のうち少なくとも梁に対応する高さ位置に外壁を取り巻くように接着された帯状の横補強部材とを備えている、耐震補強構造。

２）横補強部材が、高引張強度を有する難燃性化学繊維製シート材からなる、上記１）の耐震補強構造。

３）縦補強部材が、裏面にゴム製または樹脂製の被接着層が形成された横断面Ｌ形の鋼材からなる、上記１）または２）の耐震補強構造。

４）ラーメン構造を有する略箱形の建物のための耐震補強工法であって、前記建物の外壁の４つのコーナー部に、剛性材料からなる横断面Ｌ形の縦補強部材を接着する第１の工程と、前記建物の外壁のうち少なくとも梁に対応する高さ位置に、高引張強度材料からなる帯状の横補強部材を、外壁を取り巻くように接着する第２の工程とを含んでいる、耐震補強工法。

上記１）の耐震補強構造によれば、ラーメン構造を有する略箱形の建物の外壁の所要箇所に縦補強部材および横補強部材が接着されることにより、同建物がいわば応力外皮（セミモノコック）構造化されるので、それによって水平耐力が高められ、耐震強度が向上する。また、上記１）の耐震補強構造の場合、とりわけ、地上部の躯体と杭との結束強度が必ずしも十分とは言えない既存建物に適用すれば、大規模地震時の水平荷重により地上部の躯体と杭との結束が外れ、それによって居住空間である地上部の損壊を免れるフェイルセーフ機能も期待できる。
また、上記１）の耐震補強構造によれば、縦補強部材および横補強部材を建物の外壁に接着するだけで施工が完了するため、例えば、建物の大規模改修・補修工事を行うために建物の外壁の周囲に仮設足場を設置した状態で、大規模改修・補修工事に先行して施工することが可能であり、したがって、特許文献１，２記載の従来工法と比べて、廉価でかつ短期間で施工を行うことができる上、施工中および施工後に居住環境を阻害するおそれもない。

上記２）の耐震補強構造によれば、横補強部材が高引張強度を有する難燃性化学繊維製シート材からなるので、きわめて高い引張強度が得られる上、軽量で施工性に優れており、さらには難燃性を有しているので、火災のリスクも低減される。なお、ここにいう「難燃性」には、「防炎性」も含まれるものとする。

上記３）の耐震補強構造によれば、縦補強部材の主材料として剛性に優れた鋼材を使用しているので、建物のコーナー部の剛性、ひいては建物の地上部の剛性が高められる。とりわけ、鋼材の中でも高張力鋼材を使用するのが好ましく、それによって縦補強部材の軽量化を図ることができ、施工も容易となる。
また、上記３）の耐震補強構造によれば、縦補強部材を構成する横断面Ｌ形の鋼材の裏面にゴム製または樹脂製の被接着層が形成されているので、コンクリート等よりなる外壁との馴染みが良くなり、接着性が向上する。

上記４）の耐震補強工法にあっては、第１の工程および第２の工程共に、ラーメン構造を有する略箱形の建物の外壁の所定箇所に縦補強部材や横補強部材を接着するものであるため、簡単かつ迅速に施工することが可能であって、建物へのアンカー打ち等のような居住環境に悪影響を及ぼす作業がなく、また、重機等の使用が不要で施工者も限定されず、さらには、施工後に窓等の開口部が両補強部材によって遮られることがない。
したがって、上記４）の耐震補強工法によれば、例えば、建物の大規模改修・補修工事を行うために建物の外壁の周囲に仮設足場を設置した状態で、大規模改修・補修工事に先行して施工することが可能であって、特許文献１，２記載の従来工法と比べて、廉価でかつ短期間で施工を行うことができる上、施工中および施工後に居住環境を阻害するおそれもない。

この発明の実施形態に係る耐震補強構造を備えた建物の斜視図である。 同建物の要部を拡大して示す正面図である。 図２のIII−III線に沿う垂直断面図である。

この発明の実施形態を、図１〜図３を参照して以下に説明する。

図示の実施形態は、既存のマンション（中層集合住宅）に対して、この発明の耐震補強構造および耐震補強工法を適用したものである。
図１に示すように、マンション(1)は、全体が略箱形のものであって、ラーメン構造、すなわち、地上部の躯体が柱および梁（図示略）によって構成された構造を有している。梁は、マンション(1)の外壁(10)のうち、最上層における庇と窓との間の高さ位置(12)および最上層以外の各層におけるベランダと窓との間の高さ位置(12)に対応して設けられている（図２参照）。

そして、上記マンション(1)のための耐震補強構造は、剛性材料からなりかつマンション(1)の外壁(10)の４つのコーナー部（出隅部）(11)にそれぞれ接着された横断面Ｌ形の縦補強部材(2)と、高引張強度材料からなりかつマンション(1)の外壁(10)における梁に対応する高さ位置(12)に外壁(10)を取り巻くように接着された帯状の横補強部材(3)とを備えている。

縦補強部材(2)は、裏面にゴム製または樹脂製の被接着層(22)が形成された横断面Ｌ形の鋼材(21)からなる。鋼材(21)としては、高張力鋼材が好適に用いられるが、通常の鋼材であってもよい。また、縦補強部材(2)は、鋼材以外の剛性材料、例えば、樹脂材、複合材、炭素繊維材等で形成することも可能である。縦補強部材(2)の厚さおよび幅は、必要な強度が得られるように計算した上で設定されるが、例えば、通常の鋼材(21)を主体とする場合であれば、厚さを１０ｍｍ以上とするのが好ましい。被接着層(22)は、例えばゴムシートや樹脂シートを、鋼材(21)の裏面に接着等によって積層することにより形成されている。被接着層(22)の厚さは、コンクリート等よりなる外壁(10)の凹凸を吸収できる範囲内で極力小さくするのが好ましく、通常、数ミリ程度となされる。
各縦補強部材(2)は、通常、所定長さの単位体(20)を、マンション(1)の地上部の高さに合わせて必要数だけ上下直列状に連結することにより形成されている。単位体(20)の長さは、後述するようにマンション(1)の周囲に仮設足場を組んだ状態で施工が行われることを考慮して、足場支柱の最大長さである３６００ｍｍ以下とするのが好ましい。単位体(20)どうしの連結手段は、特に限定されないが、例えば図２に示すように、上位の単位体(20)の下端部における鋼材(21)の表面側に溶接等によって接合されかつ横断面略Ｕ形に折り曲げられた鋼片よりなる掛止部(23)に、下位の単位体(20)の上端部における鋼材(21)の表面側に溶接等によって接合されかつ上部が横断面略逆Ｕ形に折り曲げられた鋼片よりなる被掛止部(24)を掛け止めることにより、両単位体(20)を連結する構造を採用することができる。
縦補強部材(2)の外壁(20)への接着には、エポキシ樹脂系接着剤が好適に用いられるが、その他の接着剤、例えばアクリル樹脂系接着剤等を使用することも可能である。

横補強部材(3)の材料は、高い引張強度を有し、マンション(1)の外壁(10)の所定高さ位置(12)に巻き付けて接着施工することが可能なものであれば、特に限定されないが、好適には、引張強度が高く、軽量で施工性に優れ、また、火災のリスクを低減することができるアラミド繊維、ビニロン繊維等の難燃性（防炎性を含む）化学繊維製シートが用いられる。横補強部材(3)の幅は、マンション(1)の構造等にもよるが、通常３００〜４００ｍｍ程度となされる。横補強部材(3)は、少なくともマンション(1)の外壁(10)の周囲を１周させるのに必要な長さであればよいが、より高い強度を得るために、外壁(10)の周囲を２周以上させる長さを有するものとして、複層構造化してもよい。横補強部材(3)は、帯状に連続した単一の高引張強度材料によって構成される他、複数の帯状材料を直列状に繋ぎ合わせたものであってもよい。横補強部材(3)の両端部(31)(32)どうしは、通常、接着によって接合されるが、接合箇所は、縦補強部材(2)を避けるのが好ましい。また、横補強部材(3)を接着するマンション(1)の外壁(10)部分に給気口(13)が設けられている場合、横補強部材(2)における給気口(13)に対応する箇所を切り抜くとともに、切り抜いた部分の周囲に、横補強部材(2)と同一の材料よりなる１枚または複数枚の補強片(33)を接着して多層化するのが好ましい（図２参照）。
図２および図３に示すように、横補強部材(3)は、マンション(1)の外壁(10)の各コーナー部(11)において、縦補強部材(2)の外表面側に直交状に配されている。したがって、横補強部材(3)は、各縦補強部材(2)を外壁(10)のコーナー部(11)に保持して、４つの縦補強部材(2)を連結一体化する機能も果たしている。横補強部材(3)と縦補強部材(2)とは、通常、両者(3)(2)の熱膨張率の相違を考慮して、被接着状態となされる。また、外壁(10)と縦補強部材(2)との境界部には、両者(10)(2)の段差を埋めて横補強部材(3)に長さ方向の弛みが生じないようにするために、モルタル等よりなる充填材(14)を平面より見て楔状に設けるのが好ましい（図３参照）。
横補強部材(3)の外壁(20)への接着には、エポキシ樹脂系接着剤が好適に用いられ、また、横補強部材(3)の両端部どうしの接着や、横補強部材(3)を構成する複数の材料どうしの接着にも、エポキシ樹脂系接着剤を用いるのが好ましいが、その他の接着剤、例えばアクリル樹脂系接着剤等を使用することも可能である。
なお、横補強部材(3)は、図１，２に示すように、少なくともマンション(1)の外壁(10)における梁に対応する高さ位置(12)に設けられていれば足りるが、これに加えて、例えば、マンション(1)の各層におけるベランダ、ポーチ、廊下の突出端面およびこれらに対応する高さ位置の外壁(10)部分に鉢巻状に接着されていてもよい。

上記の耐震補強構造によれば、マンション(1)の地上部が、縦補強部材(2)および横補強部材(3)によって、いわば応力外皮（セミモノコック）構造化されているので、それによって水平耐力が高められ、耐震強度が向上する。また、上記の耐震補強構造によれば、マンション(1)の地上部の躯体と杭との結束強度が必ずしも十分とは言えない場合には、大規模地震時の水平荷重により地上部の躯体と杭との結束が外れ、それによって居住空間である地上部の損壊を免れるフェイルセーフ機能が発揮されうると考えられる。

次に、既存のマンション(1)に上記耐震補強構造を適用するための施工方法（耐震補強工法）の一例について説明する。
まず、マンション(1)の外壁(10)の周囲には、大規模改修・補修工事を行うための仮設足場（図示略）が設置されている。
そして、４つの縦補強部材(2)を用意し、これらを、チェーンブロックや足場リフト等を用いて、マンション(1)の外壁(10)の４つのコーナー部(11)に順次配置する。そして、各縦補強部材(2)の被接着層(22)を、エポキシ樹脂系接着剤等を用いて、外壁(10)のコーナー部(11)に接着し、所定期間養生させる（第1の工程）。
次いで、所要数の横補強部材(3)を用意し、これらを、エポキシ樹脂系接着剤等を用いて、マンション(1)の外壁(10)における梁に対応する高さ位置(12)に接着し、所定期間養生させる（第２の工程）。
その後、必要に応じて、縦補強部材(2)および横補強部材(3)が目立たないように、これらの部材(2)(3)の表面を、外壁(10)とほぼ同色の塗料を用いて塗装する。
上記の各工程は、外壁(10)と仮設足場の先端との間の３００〜４００ｍｍ程度の隙間を利用して、大規模改修・補修工事に先行して行われる。
こうして、耐震補強構造の施工が完了する。
したがって、上記の耐震補強工法によれば、既存のマンション(1)において、大規模改修・補修工事を行うためにマンション(1)の外壁(10)の周囲に仮設足場（図示略）を設置した状態で、大規模改修・補修工事に先行して施工することが可能であって、施工自体も、実質的には、外壁(10)の所定箇所(11)(12)に縦補強部材(2)および横補強部材(3)を接着する工程のみであるため、工期が短期間で済む上、施工費用も安く抑えられる。また、上記工法によれば、重機等の使用を必要とせず、施工者も選ばない。さらに、上記工法によれば、縦補強部材(2)を地面に打ち込んだり、縦補強部材(2)および横補強部材(3)を取り付けるためにマンション(1)自体にアンカーを打ち込んだりする必要がないので、マンション(1)に居住者が居住したままで施工することができ、施工中も振動や騒音によって居住環境が損なわれるおそれがなく、さらには、施工後も、窓等の開口部が縦補強部材(2)および横補強部材(3)によって遮られることがないので、居住環境は阻害されない。

以上から分かるように、この発明による耐震補強構造および耐震補強工法は、既存のラーメン構造の建物、特に、喫緊の課題である１９８１年以前に着工された旧耐震基準によるマンション等の建物の耐震補強を促進する上で、実現性、実用性が高いものであると言える。
また、この発明による耐震補強構造および耐震補強工法は、新設の建物にも適用可能である。

この発明は、ラーメン構造を有する略箱形のマンション、オフィスビル、学校、病院、ホテル等の建物のための耐震補強構造および耐震補強工法として好適に用いられるものである。

(1)：マンション（建物）
(10)：外壁
(11)：コーナー部
(12)：梁に対応する高さ位置
(2)：縦補強部材
(3)：横補強部材

Claims (4)

1. ラーメン構造を有する略箱形の建物のための耐震補強構造であって、剛性材料からなりかつ前記建物の外壁の４つのコーナー部に接着されて地面から縁切り状態となされた横断面Ｌ形の縦補強部材と、高引張強度材料からなりかつ前記建物の外壁のうち少なくとも梁に対応する高さ位置に外壁を取り巻くように接着された帯状の横補強部材とを備えている、耐震補強構造。
2. 横補強部材が、高引張強度を有する難燃性化学繊維製シート材からなる、請求項１記載の耐震補強構造。
3. 縦補強部材が、裏面にゴム製または樹脂製の被接着層が形成された横断面Ｌ形の鋼材からなる、請求項１または２記載の耐震補強構造。
4. ラーメン構造を有する略箱形の建物のための耐震補強工法であって、前記建物の外壁の４つのコーナー部に、剛性材料からなる横断面Ｌ形の縦補強部材を接着する第１の工程と、前記建物の外壁のうち少なくとも梁に対応する高さ位置に、高引張強度材料からなる帯状の横補強部材を、外壁を取り巻くように接着する第２の工程とを含んでいる、耐震補強工法。

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