JP2019173546A - 既存建物の耐震補強方法 - Google Patents

Abstract

【課題】建物の美的価値を損なうことなく、また窓からの視界が遮られることなく、既存建物の耐震性を向上させることができる耐震補強方法を提供する。【解決手段】既存建物としてのペンシルビル１の前面の開口部３に組み込まれているサッシュ４を取り除く。サッシュ４を取り除いた開口部３に鋼板製耐震壁５を組み込む。鋼板製耐震壁５の開口部６には強化ガラス７が取り付けてある。耐力壁として機能していなかった壁面について、サッシュ４を鋼板製耐震壁５に置き換える。【選択図】図１

Description

本発明は、既存建物の耐震補強方法に関するものであり、特にペンシルビルなど梁間方向のスパンが小さい建物の耐震補強に適している。

地震国である我が国おいては、過去の大地震による教訓をもとに、耐震に関する考え方が都度見直されている。そのような状況下において、旧耐震の設計による既存の建物の構造では、今後予想される大地震に対しては耐震性能が十分ではないという問題がある。

このようなことから、既存の建物については、建て替えによらずに耐震性能を大幅に向上させることができる耐震補強構造あるいは耐震補強方法が望まれており、種々の構造、方法が提案されている。

ところで、都会など地価が高価な地域では、ペンシルビルなど間口の狭い多層階のビルが多数建設されている。このようなペンシルビルはその形態から、桁行き方向は比較的耐震性が高いが、梁間方向の固有周期が長く、比較的長周期の地震動による横揺れが大きくなる傾向があるという問題がある。

非特許文献１には、このようなペンシルビルを対象とする耐震補強方法として、補強の対処となる建物の壁面に削孔機により所定の深さの孔を形成し、グラウトを充填した後、後端に定着板を設けた異形鉄筋からなるせん断補強筋を挿入し定着させる後施工プレート定着型せん断補強鉄筋工法が開示されている。

また、比較的よく用いられる耐震補強工法としては、例えば特許文献１に開示されているような外付け鉄骨補強フレームによって既存建物の耐震性を高める工法がある。

また、鋼板を用いた耐震壁が種々開発されており、例えば特許文献２には、柱と梁とからなる架構に、斜め格子状の格子部材を壁面に沿って配設して耐震壁を構成してある鋼板耐震壁であって、格子部材を構成する斜材どうしの交差部に、壁面に沿って鋼板を固着して斜材の補剛を図り、鋼板を設けてない壁部分は、壁厚み方向に透視自在な窓部として構成してある鋼板耐震壁が開示されている。

また、特許文献３には、上下階の軸力伝達を回避でき、架構部分での水平力負担を軽減できる耐震壁として、波形鋼板を用いた耐震壁が開示されている。

この他、特許文献４には、上下方向に間隔をあけて円形の開口部を備えた鋼製の壁面材を構成要素とする耐力壁が開示されている。

また、特許文献５には、建物の柱梁架構内の開口部に縦横に多数形成された開口部円形または楕円形の開口部を設けた鋼板製の耐震壁を取り付けた耐震補強壁が開示されている。

特開２００５−３５０８５９号公報 特開２０１４−１１８７７６号公報 特開２０１４−１４５１７４号公報 特許第５８０５８９３号公報 特開２００２−７０２１３号公報

中村 敏治・藤井 俊二・村田 勤・芳村 学・中村 孝也・永作 智也、ペンシルビルを対象とした外部施工可能な耐震補強技術の開発 後施工プレート定着型せん断補強筋（PHb）の建物柱への適用、大成建設技術センター報第40号(2007)、10-1〜10-6頁

上述した非特許文献１記載の耐震補強方法は、従来、トンネル壁の面外方向のせん断補強を目的に開発された技術を応用したものとされているが、ペンシルビルの壁面に、既存の鉄筋を避けながら多数のせん断補強筋を埋め込む必要があり、耐震補強としての効果も、明確でない。

特許文献１などに示されている外付け鉄骨補強フレームは、耐震補強としてはそれなりの効果が得られるが、Ｘ字状あるいはＶ字状に配置された補強フレームによって建物の美感が損なわれ、窓からの視界も遮られてしまうという問題がある。

特許文献２〜４には鋼板を耐震壁に用いた構造が示されているが、既存建物の耐震補強を目的としたものではなく、既存建物にそのまま適用することはできない。

特許文献５記載の発明における開口部は、鋼板に対し、縦横方向に整列して形成された採光用の開口部であり、採光を目的として縦横に多数形成されているが、本願発明のように視界が遮られない窓、すなわち視界の確保を目的とした窓を形成するものではない。

また、特許文献５における耐震補強壁は、柱梁架構に定着鋼板とスタッドを介して直接取り付けられるものであり、既存建物について後から耐震補強するものではない。

本発明は、既存建物の柱梁架構内に組み込まれているサッシュを取り除き、円形または楕円形の開口部を設けた鋼板製の耐震壁に置き換えることで、建物の美的価値を損なうことなく、また窓からの視界が遮られることなく、既存建物の耐震性を向上させることができる耐震補強方法を提供することを目的としたものである。

本発明の既存建物の耐震補強方法は、既存建物の柱梁架構内に組み込まれているサッシュを取り除く工程と、前記サッシュを取り除いた開口部に、窓を形成する単一のまたは２つの円形または楕円形の開口部を設けた鋼板製の耐震壁を取り付ける工程とを有し、構造計算上の耐力を有さないサッシュ部分を前記窓を形成した鋼板製の耐震壁に置き換えることで、建物内部からの眺望を維持しつつ建物全体の剛性を上げることを特徴とする。

窓枠を形成するサッシュ部分は、構造計算上の耐力を有さないのに対し、サッシュ部分を鋼板製の耐震壁に置き換えることで、建物全体の剛性を上げ、旧耐震基準の既存の建物を新耐震基準の建物に更新することができる。

本発明は特に間口が狭く搭状比が大きい、いわゆるペンシルビルに適用した場合に地震時の水平力に対し、鋼板製の耐震壁が有効に機能する。なお、本発明の耐震補強方法は梁間方向が１スパンの建物に限られるものではなく、２スパン以上の建物の耐震補強、ペンシルビル以外の一般の建物の耐震補強にも適用することもできる。

本発明は窓からの視界が遮られることなく、耐震性を向上させることを目的としており、開口部の面積が鋼板製の耐震壁の面積の３０％〜６５％程度となるようにすることが望ましい。３０％より小さくなると、視界の面で不利となり、一方、６５％より大きくなると、耐震性の向上の面で設計が難しくなる。

鋼板製の耐震壁は、所定厚の鋼板に円形または楕円形の開口部を加工したものなどを用いることができる。開口部の形状を円形または楕円形とすることで開口部における応力集中を回避することができる。

鋼板の板厚は必要とする耐震性能に応じて設計され、必要に応じ、鋼板の表面または裏面や開口縁に補剛リブを設けることで面内剛性を高めることができる。鋼板の表面に補剛リブを設ける場合は、その形状や配置を工夫することで意匠性を損なわないようにしたり、あるいは逆に意匠性を高めることも可能である。

耐震壁を構成する鋼板は一枚に限らず、鋼板を２枚以上平行に設けたものを使用することもできる。

耐震補強前の窓に比べると小さい面積となるが、開口部に所定以上の硬度を有する強化ガラスを取り付けることで、建物内部からの眺望を維持することができる。また、外観としては壁面に円形または楕円形の窓が形成されていることで意匠性が高まり、建物にランドマーク的な価値を付加することができる。

なお、既存建物のサッシュ部分の開口がもともと小さい場合には、サッシュの周囲の壁部分も取り除いて鋼板製の耐震壁に置き換えれば、補強前の窓と同等以上の開口を確保することができ、かつ鋼板製の耐震壁に置き換わることでさらに壁耐力を増大させることができる。

また、鋼板製の耐震壁の外周部を延長し、既存の柱および梁に接する形で取り付ければ耐震壁としての強度をさらに増すことができる。可能であれば、鋼板製の耐震壁の外周部と柱梁架構をアンカーなどを利用して一体化してもよい。

例えば、ペンシルビルの場合、都会の狭隘な敷地に建設されている場合が多く、前面の道路に面した建物前面に広い窓が形成され、近接するビルが存在する背面側や側面には窓を設けないものも多い。そのような場合は、鋼板製の耐震壁を既存建物の一面にのみ取り付け、開口部がなかったり、外部からのみ見通しが悪い他の面については本発明の耐震補強方法以外の耐震補強方法、例えば外付け耐震フレームの付加などによる耐震補強を施してもよい。

また、本発明の耐震補強が１面にしかできない場合や、２面の耐震補強によっても不十分な場合、あるいは効率的でない場合には、既存建物内部の４周が梁で囲まれる床内または天井内にも鋼板製の耐震補強パネルを取り付けること建物全体の耐震性を高めることも考えられる。あるいは桁行き方向の中間の梁などに施工することも可能である。

本発明の耐震補強方法によれば、既存建物において、サッシュの窓が形成され、耐力壁として機能していなかった壁面について、サッシュを鋼板製の耐震壁に置き換えることで建物の耐震性を向上させることができる。これによって、外観も通常行われている外付けブレース仕様の耐震補強を行ったビルとは異なり、街並みを美しくとどめることができる。

本発明は特に間口が狭く搭状比の高いペンシルビルに適用した場合に地震時の水平力に対し、鋼板製の耐震壁が有効に機能し、従来耐震補強が難しかったペンシルビルなどについても、今後予想される南海トラフ地震などの大地震に耐えうる耐震補強が可能となる。

鋼板製の耐震壁の開口部に透明な強化ガラスまたはポリカーボネートなどの高強度樹脂を取り付けることで、建物内部からの眺望を維持することができる。また、外観としては壁面に円形または楕円形の窓が形成されていることで意匠性が高まり、建物に美感を与えることができる。

本発明の既存建物の耐震補強方法の概要を示した正面図である。 本発明の既存建物の耐震補強方法の一実施形態における施工手順を示した水平断面図である。 鋼板製耐震壁の開口部の形状のパターン例を示した正面図である。

以下、本発明を添付した図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の既存建物の耐震補強方法の概要を示したもので、この例は間口方向（梁間方向）に１スパンの８階建てのペンシルビルの耐震補強を想定している。
図１(a)が施工前のペンシルビル１の正面図であり、図１(b)が本発明により耐震補強した後のペンシルビル１の正面図である。

狭隘地に建てられているペンシルビル１の場合、建物前面の道路側の１階部分にエントランス２が設けられ、２階以上の前面の壁に広めの開口部３が設け、窓のサッシュ４が嵌め込まれている場合が多い。

図２は図１のペンシルビルの中間階の水平断面に相当し、この例ではペンシルビル１の背面側にも開口部３を設け、サッシュ４を嵌めこんでいるが、背面側が他の建物に隣接している場合などは、背面側に窓の開口部３を設けていない場合も多い。

ペンシルビル１の奥行き方向（桁行き方向）両側の壁は、狭隘地のペンシルビルでは他の建物が隣接している場合が多く、図の例では開口部のない耐力壁となっている。

本発明ではこのようなペンシルビル１（ペンシルビル以外の既存建物でも同様）の耐震補強において、まず、図２の(a)〜(b)に示すように、柱梁架構内に組み込まれているサッシュ４を取り除く。

次に、図２の(b)〜(c)に示すように、サッシュ４を取り除いた開口部３に鋼板製耐震壁５を組み込む。その場合、鋼板製耐震壁５の周囲に、取付け用の枠体８を予め取り付けておいて、開口部３に取り付ける場合と、先に開口部３に枠体８を取り付けておき、この枠体に鋼板製耐震壁５を取り付ける場合とがあり、いずれでもよい。

鋼板製耐震壁５の面積あるいは重量が大きい場合、鋼板製耐震壁５を複数に分割し、施工時にボルト・ナットあるいは溶接などにより接合するようにしてもよい。

鋼板製耐震壁５の開口部６に嵌め込まれる強化ガラス７あるいはポリカーボネートなどの高強度樹脂は、あらかじめ鋼板製耐震壁５に取り付けて施工してもよいし、あとから取り付けるようにしてもよい。

図２(a)〜(c)では、ペンシルビル１の前面側の改修のみ示しているが、背面側についても同様に行うことができる。これらの工事は同時に行うこともできる。

図３は鋼板製耐震壁５の開口部６の形状のパターン例を示したものである。
図１、図２ではガラス７が嵌め込まれる開口部６を楕円形としていたのに対し、間口幅がさらに狭い場合、図３(a)のように開口部６を円形としてもよい。間口幅が広い場合には、図３(b)のように円形の開口部６を２以上設けたり、楕円形の開口部を２以上設けてもよい。

１…ペンシルビル（既存建物）、２…エントランス、３…開口部、４…サッシュ、５…鋼板製耐震壁、６…開口部、７…ガラス、８…枠体

Claims (9)

1. 既存建物の柱梁架構内に組み込まれているサッシュを取り除く工程と、前記サッシュを取り除いた開口部に、窓を形成する単一のまたは２つの円形または楕円形の開口部を設けた鋼板製の耐震壁を取り付ける工程とを有し、構造計算上の耐力を有さないサッシュ部分を前記窓を形成した鋼板製の耐震壁に置き換えることで、建物内部からの眺望を維持しつつ建物全体の剛性を上げることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
2. 請求項１記載の既存建物の耐震補強方法において、前記開口部の面積が前記鋼板製の耐震壁の面積の３０％〜６５％であることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
3. 請求項１または２記載の既存建物の耐震補強方法において、前記鋼板製の耐震壁は、所定厚の鋼板に円形または楕円形の開口部を加工したものであることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
4. 請求項１〜３の何れかに記載の既存建物の耐震補強方法において、前記鋼板製の耐震壁は前記鋼板を２枚以上平行に設けたものであることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
5. 請求項１〜４の何れかに記載の既存建物の耐震補強方法において、前記円形または楕円形の開口部には所定以上の硬度を有する強化ガラスまたは高強度樹脂が取り付けられていることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
6. 請求項１〜５の何れかに記載の既存建物の耐震補強方法において、前記既存の建物は梁間方向が１スパンの建物であることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
7. 請求項１〜６の何れかに記載の既存建物の耐震補強方法において、前記鋼板製の耐震壁は前記既存建物の一面にのみ取り付けることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
8. 請求項１〜７の何れかに記載の既存建物の耐震補強方法において、前記既存建物内部の４周が梁で囲まれる床内または天井内にも鋼板製の耐震補強パネルを取り付けることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。
9. 請求項７記載の既存建物の耐震補強方法において、前記鋼板製の耐震壁を取り付ける前記一面以外の１以上の面については、前記鋼板製の耐震壁以外の方式の耐震補強を行うことを特徴とする既存建物の耐震補強方法。

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