JP3671311B2 - 既存建築物の制振補強構造 - Google Patents

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【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存建築物の耐震性能を向上させるための制振補強構造に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、建築物にはより高度の耐震性能が要求されるようになってきており、新たに建設される建築物はこれまで以上に耐震性に対して充分なる考慮がなされることが当然になっている。しかし、過去に建設されて現在においても使用されている既存建築物には、建設当時においては充分な耐震性を有していると考えられていたとしても現時点では耐震性が問題とされるいわゆる既存不適格建築物が多々あり、そのような既存不適格建築物を引続き使用していくためには耐震性を向上させるための何等かの補強が必要とされている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
既存建築物の耐震性能を向上させるための手法としては、柱を補強したり要所に耐震壁やブレースを増設することで既存建築物の耐力特に大地震時における水平力に対する耐力を増強する、という耐震補強の考え方に基づくものが従来一般的であった。しかし、これは既存建築物のほぼ全体にわたる大規模な改修工事を伴うものとなるから改修費用や工期の負担が大きくならざるを得ないばかりか、通常は下層階ほど大きな耐力増強が必要となるため既存建築物の使用勝手が大きく損われてしまう場合が多く、どのような既存建築物にも適用できるというものではない。
【0004】
また、上記のように既存建築物の耐力を増強するのではなく、建築物内に制振ダンパー等の減衰装置を設けることによって地震エネルギを吸収して振動を低減させかつ速やかに減衰させる、という制振構造の考え方に基づく耐震性向上の手法もある。このような制振補強による場合には減衰装置の設置箇所は特に限定されず、したがって上記のような耐震補強による場合のように使用勝手の上で改修し難い下層階に対する改修工事を不要とできる利点があるが、そのような減衰装置を既存建築物に対して設置するための有効な手法が確立されていないのが実情である。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記事情に鑑み、本発明は既存建築物の耐震性を向上させるための有効な制振補強構造を提供するものであって、既存建築物の柱と梁とにより構成されるフレームの内側に、前記柱に添う左右一対の縦枠部材と前記梁に添う上下一対の横枠部材とによりなる鋼製の枠体を配置して、前記横枠部材と前記梁とが一体の併せ梁として機能するようにそれら横枠部材と梁とを複数箇所においてファスナを介して連結固定し、前記枠体の内側に、一方の側がいずれか一方の横枠部材に固定され他方の側が他方の横枠部材に対して相対変位可能な状態で連結部材を設け、該連結部材の他方の側と少なくともいずれか一方の縦枠部材との間に、前記上下の梁とともに前記上下の横枠部材が層間変位を生じた際に作動してその振動エネルギを吸収する減衰装置を前記他方の横枠部材に添わせて介装せしめてなることを特徴とするものである。上記の連結部材としては、プレキャストコンクリート製の耐震壁や鋼製のブレースあるいは枠体内に鉛直姿勢で配設された鋼製の柱状部材を用いることができる
【0006】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態を説明する。図1は第1実施形態を示すもので、図中符号1は鉄骨造の既存建築物を構成している柱、2は梁である。本第1実施形態では、この既存建築物の耐震性能を向上させるべく、上記の柱1と梁2とにより形成されているフレーム3の内側に鋼製の枠体4を設けるとともに、該枠体4内に連結部材としてのプレキャストコンクリート製の耐震壁5および減衰装置としてのダンパー6を設け、地震時にこの階の上下の梁間に生じる層間変位をそのダンパー6により減衰せしめるようにされている。
【0007】
すなわち、上記のフレーム3の内側には、各柱1に添う左右一対の縦枠部材7a,7bと各梁2に添う上下一対の横枠部材8a,8bとによりなる矩形枠状の枠体4が配置され、この枠体4は、各横枠部材8が各梁2に対してファスナ9により連結されることでフレーム3に対して強固に固定されていて、地震時にフレーム3が変形して層間変位を生じた際には枠体4もそれに追随して同様に変形するものとされている。
【0008】
枠体4の内側には上記の耐震壁5がその下縁部を下側の横枠部材8bに対してボルト締結されることで固定されて設けられているが、この耐震壁5の上縁部と上側の横枠部材8aとの間には若干のクリアランス10が確保されていて、このフレーム3に層間変位が生じた際には耐震壁5の上縁部と上側の横枠部材8aとの間で相対変位が生じるものとされている。なお、耐震壁5の上縁部と上側の横枠部材8aとの間には、耐震壁5の面外方向への転倒を拘束しかつ上記の相対変位を許容する振れ止め部材11が設けられている。
【0009】
そして、耐震壁5の上縁部が一部切り欠かれて切欠部12が形成され、そこに上記のダンパー6が配置され、そのダンパー6の両端部は耐震壁5および一方の縦枠部材7bに対してそれぞれ連結固定されている。このダンパー6は、地震時にフレーム3および枠体4が変形して層間変位を生じた際にその層間変位が耐震壁5を介して伝達されて作動し、その振動エネルギを吸収して速やかに減衰させるためのものである。ダンパー6の形式は特に限定されないが、たとえばオイルダンパー、摩擦ダンパー、粘弾性ダンパー等の周知の制振ダンパーを採用可能である。なお、粘性系のダンパーを採用すれば風により生じる振動をも有効に減衰させることができて居住性を改善することができるものとなる。
【0010】
上記の構造を既存建築物に対して適用するには、設置対象箇所の各部の寸法に対応する縦枠部材7a,7b、横枠部材8a,8b、耐震壁5、ダンパー6を予め用意し、それらを設置対象位置に搬入し、まず横枠部材8a,8bを梁2に対してファスナ9を介して溶接して固定する。次いで縦枠部材7a,7bを横枠部材8a,8bの端部に対して溶接して枠体4を形成し、さらに耐震壁5の下部を下側の横枠部材8bに対してボルト締結して固定するとともにその上部を振れ止め部材11により上側の横枠部材8aに連結し、最後にダンパー6の両端部を耐震壁5および縦枠部材7bに対して適宜連結すれば良い。
【0011】
上記の構造によれば、地震時に既存建築物のフレーム3が変形して層間変位が生じた際には枠体4も同様に変形し、その変形によりダンパー6が作動して振動エネルギが吸収されて振動が速やかに減衰させられる。すなわち制振補強構造が実現される。そして、本実施形態によれば、従来一般の耐力増強による耐震補強を行う場合のように既存建築物の全体にわたる増強のための改修工事、特に下層階に対する改修工事を必要とせず、したがって工費や工期の点で有利であるとともに使用勝手を大きく損うことも回避でき、このため既存不適格建築物に適用して好適なものである。
【0012】
特に本実施形態では、ダンパー6をフレーム3に対して直接的に取り付けるのではなく、枠体4および耐震壁5を介して取り付けるようにし、しかも、枠体4を複数箇所のファスナ9を介して梁2に対して固定するようにしているので、梁2に対する枠体4の接合作業を容易に行えるとともに、その接合に伴って必要となる補修作業を最少限度とできる。つまり、梁2と枠体4との取合いをファスナ9の位置のみに限定することにより繁雑な取合いを要する箇所を低減させることができ、その結果、仕上材の撤去や復元作業を最少限とできるのみならず、工期短縮と接合部の品質確保を図ることができる。なお、ファスナ9の位置は梁2のジョイント位置や梁2に設けられている貫通孔の位置に応じてそれらに干渉しない位置に設定すれば良い。
【0013】
さらに、本実施形態では、横枠部材8a,8bを梁2に添わせてファスナ9により固定していることから、ダンパー6からの反力を受けた際に横枠部材8a,8bと梁2とが一体となって併せ梁として機能し、したがって梁2の応力が緩和される利点があるし、ファスナ9の位置を調節することで梁2に生じる応力を制御することも可能である。
【0014】
図2は本発明の第2実施形態を示すものである。これは第1実施形態における耐震壁5に代えて鋼製のブレース20を連結部材として採用したものである。すなわち、本第2実施形態では、2本の鋼材21,21を山形をなすようにして組み合わせてブレース20を形成し、その下端部を下側の横枠部材8bの両端部に対して固定するとともに、その上端部は振れ止め部材11により面外方向への転倒を拘束するのみとして上側の横枠部材8aに対する相対変位は拘束しないようにし、そのブレース20の上端部と縦枠部材7bの上端部との間にダンパー6を介装せしめたものである。
【0015】
また、図3は第3実施形態を示すものであり、これは連結部材として鋼製の柱状部材30を採用したものである。すなわち、第3実施形態では柱状部材30を枠体4内に鉛直姿勢で配設し、上側の横枠部材8aの中央部に柱状部材30の上端を溶接して固定するとともに、柱状部材30の下端と下側の横枠部材8bとの間には若干のクリアランス31を確保してそこでの相対変位を可能ならしめ、その柱状部材30の下端部と縦枠部材7bの下端部との間にダンパー6を介装せしめたものである。
【0016】
上記第2、第3実施形態のものは、連結部材の形態が異なる他は第1実施形態と同様のものであり、いずれも第1実施形態のものと同様の効果を奏し得るものである。
【0017】
以上で本発明の実施形態を説明したが、本発明はさらに種々の設計的変更を任意に行い得るものである。たとえば上記各実施形態の天地や左右を逆をしても全く同様の作用効果が得られるし、必要であれば横枠部材8a,8bをファスナ9により梁2に接合することに加えて縦枠部材7a,7bを同様のファスナにより柱1に対して接合するようにしても良い。
【0018】
また、上記各実施形態における枠体4は矩形枠状のものとしたが、枠体4の形態としては上記に限定されるものではなく、横枠部材8a、8bと梁2とが一体の併せ梁として機能するようにそれらをファスナ9により連結固定できるものであれば良く、その限りにおいてたとえば図4に示すように縦枠部材7a,7bを横枠部材8a,8bの両端位置よりやや内側に接合した形態の枠体40を採用したり、あるいは図5に示すように縦枠部材7a,7bをその中間位置で上下に2分割した形態の1組の三方枠状の枠体41を用い、各縦枠部材7a,7bを柱1に対してファスナ9に接合することでも良い。なお、図4および図5では枠体40,41内に第1実施形態と同様の耐震壁5を設けたものとしているが、耐震壁5に代えて第2実施形態のブレース20や第3実施形態の柱状部材30を設けても良いことは言うまでもない。
【0019】
さらに、上記各実施例では連結部材として耐震壁5やブレース20、柱状部材30を採用したが、ダンパー6に対して層間変位を伝達し得るものであれば他の形態の連結部材も採用可能であるし、上記各実施形態のように連結部材の片側に1台のダンパー6を設置することに限らず、その両側にそれぞれダンパー6を設置して2台のダンパーにより連結部材の両側で振動エネルギを吸収し振動減衰させるように構成することでも良い。
【0020】
なお、上記では既存建築物が鉄骨造の場合を例にとって説明したが、既存建築物が鉄骨鉄筋コンクリート造あるいは鉄筋コンクリート造であっても同様に適用可能である。その場合は既存躯体のコンクリートを斫って鉄骨あるいは鉄筋を露出させ、そこにファスナを介して枠体を接合した後、コンクリートを補修すれば良い。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明の制振補強構造は、既存建築物のフレームの内側に横枠部材と縦枠部材からなる枠体を配置して、横枠部材と梁とが一体の併せ梁として機能するように横枠部材を梁に対して複数箇所でファスナを介して連結固定し、その枠体内に耐震壁やブレースあるいは柱状部材等からなる連結部材を設けて、その連結部材と縦枠部材との間にダンパー等の減衰装置を介装せしめたものであるから、既存建築物に対する制振補強を容易に実施でき、既存不適格建築物に対して適用して好適である。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1実施形態を示す概略構成図である。
【図2】 同、第2実施形態を示す概略構成図である。
【図3】 同、第3実施形態を示す概略構成図である。
【図4】 枠体の他の形態例を示す図である。
【図5】 枠体のさらに他の形態例を示す図である。
【符号の説明】
1 柱
2 梁
3 フレーム
4 枠体
5 耐震壁(連結部材)
6 ダンパー(減衰装置)
7a,7b 縦枠部材
8a,8b 横枠部材
9 ファスナ
20 ブレース(連結部材)
30 柱状部材(連結部材)
40,41 枠体

Claims (4)

  1. 既存建築物の柱と梁とにより形成されているフレームの内側に、前記柱に添う左右一対の縦枠部材と前記梁に添う上下一対の横枠部材とによりなる鋼製の枠体を配置して、前記横枠部材と前記梁とが一体の併せ梁として機能するようにそれら横枠部材と梁とを複数箇所においてファスナを介して連結固定し、前記枠体の内側に、一方の側がいずれか一方の横枠部材に固定され他方の側が他方の横枠部材に対して相対変位可能な状態で連結部材を設け、該連結部材の他方の側と少なくともいずれか一方の縦枠部材との間に、前記上下の梁とともに前記上下の横枠部材が層間変位を生じた際に作動してその振動エネルギを吸収する減衰装置を前記他方の横枠部材に添わせて介装せしめてなることを特徴とする既存建築物の制振補強構造。
  2. 前記連結部材がプレキャストコンクリート製の耐震壁であることを特徴とする請求項1記載の既存建築物の制振補強構造。
  3. 前記連結部材が鋼製のブレースであることを特徴とする請求項1記載の既存建築物の制振補強構造。
  4. 前記連結部材が枠体内に鉛直姿勢で配設された鋼製の柱状部材であることを特徴とする請求項1記載の既存建築物の制振補強構造。
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