JP3677689B2 - 既存建築物の耐震補強方法および耐震補強構造 - Google Patents

既存建築物の耐震補強方法および耐震補強構造 Download PDF

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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を向上させるための補強方法および補強構造に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年、建築物には高度の耐震性が要求されるようになってきており、新規に構築される建築物は、十分な耐震性を有するのが通常となっている。しかし、過去に建設され現在においても使用中の建物は、建設当時においては十分な耐震性を有していると考えられていたとしても、現時点での基準から考えた場合耐震性に問題のあるものもあり、このような既存建築物には耐震性を向上させるための補強が必要であるとされている。
【0003】
建設年代の比較的古い既存建築物には、水平耐力や靱性が不十分なものが多く、このような既存建築物の耐震性を向上させるためには、建築物内部の要所に耐震壁やブレース等の補強要素を付加することによって、水平耐力および靱性を増強するといった手法がとられることが一般的である。
【0004】
建設年代の比較的古い既存建築物に耐震補強を施した場合の一例として、図5に該既存建築物のある階の平面図を示す。図中、符号1は該既存建築物を構成する壁であり、2は壁1の中で耐震壁として構成されている部分である。3は既存建築物の既設柱であり、4は、耐震性向上のため既設柱3と既設柱3との間に後から配置された耐震補強材(耐震壁もしくはブレース)である。また、5は耐震壁2および柱3によって囲まれた該既存建築物のコア部分を示す。
この例では、既存建築物の片側にコア部5が配置され、反対側の面に採光等に配慮した空間が配置されている。これは事務所ビルなどに比較的よくみられる形態であり、図5の例においては、コア部5との剛性バランスをとるために、採光面側に耐震補強材4が増設されている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図5のように、単純に耐震性能のみを考えて耐震壁やブレースを必要と考えられる位置に増設すると、採光など執務空間の快適性を損ってしまう場合もある。そればかりではなく、耐震壁やブレースを用いて耐震補強を施すことは、ブレースの斜材や床の枠鉄骨が見えたり、大きなデッドスペースが生じたりする場合もあり、快適かつ合理的な補強方法と言えないのも事実である。さらに、耐震壁やブレースによる耐震補強方法は、施工が簡単でなく比較的時間を要するなどの難点を有している。したがって、これらの問題を有効に解決し得るような既存建築物の耐震補強方法が望まれていた。
【0006】
本発明では、上記の事情に鑑み、既存建築物の内部空間の快適性を損なわず、耐震性を十分に向上させることが可能であり、なおかつ、施工が比較的簡単であるような既存建築物の耐震補強方法ならびに耐震補強構造の提供を目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明の既存建築物の耐震補強方法および耐震補強構造では、上記課題を解決するため、以下の手段を採用した。
すなわち、請求項1記載の既存建築物の耐震補強方法は、既存建築物の梁と下部構造材との間に、既設柱に付加して耐震補強用の柱を増設する既存建築物の耐震補強方法であって、該既存建築物の梁の側面に一端を突出させて締結棒を埋め込み固定する一方、上端部を前記梁の両側方に配置させ下端部を下部構造材に到らせて鉛直方向に主筋を配置し、この主筋の前記上端部と前記締結棒の突出部とを連結し、該主筋に配する帯筋を埋設した状態でコンクリートを打設することにより、前記耐震補強用の柱を形成することを特徴とする。
【0008】
これらの耐震補強方法では、新たに増設された耐震補強用の柱が、地震時に該既存建築物に水平方向に作用する力を既設柱とともに分担することによって、該既存建築物の水平耐力および靱性を増強する。
【0009】
請求項記載の既存建築物の耐震補強構造は、既存建築物の既設梁の側面に締結棒が一端を突出させた状態で埋め込まれて固定され、主筋が、その上端部が前記締結棒に固定されるとともに下端部が下部構造材に固定されて鉛直方向に配置され、該主筋に帯筋が配され、該主筋および帯筋が埋設された状態でコンクリートが打設されることにより耐震補強用の柱が形成され、該柱の少なくとも前記既設梁の側面側外方が該梁と連結される上端固定壁部とされていることを特徴とする。
この既存建築物の耐震補強構造においては、前記耐震補強柱に主筋が配され、該主筋に帯筋が配されることによって、該耐震補強用柱に作用する力に対して靱性をもつ。そして、この耐震補強用の柱には、上端固定壁部が形成され、この上端固定壁部が既設梁に側方から接合することにより、地震時、既存建築物に作用する水平力が該既設梁から該上端固定壁部を通じて前記耐震補強用柱に伝達される。したがって、該柱と既設柱が協働して地震時の水平力を負担することとなり、該既存建築物の耐震性が向上される。
【0010】
請求項記載の既存建築物の耐震補強構造は、前記上端固定壁部の外面が鋼板により覆われていることを特徴とする。
この既存建築物の耐震補強構造では、前記梁と前記耐震補強用柱との接合部である前記上端固定壁部を外方から前記鋼板が補強し、前記梁と前記耐震補強用柱との連結を強化する一方、前記上端固定壁部形成にあたっては、該鋼板がコンクリートを打設する際の型枠の役割も兼ねる。
【0011】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を、図面に基づいて説明する。
図1は、本発明の実施の形態を示す図であり、本発明の方法により耐震補強がなされた後の既存建築物のある階の平面図を示している。図中、符号1は該既存建築物を構成する壁であり、2は壁1の中で耐震壁として構成されている部分である。また、3は該既存建築物の既設柱であり、5は耐震壁2および柱3によって囲まれた該既存建築物のコア部分を示す。6は、耐震性向上のため既設柱3に付加して新たに増設された耐震補強用の柱である。耐震補強用の柱6は、既設柱3と既設柱3との間に配置され、その上端部が図2に示すように既存建築物の既設梁に、下端部が下部構造材(図示せず)に接合されている。
【0012】
図2は、前記耐震補強用の柱6の上端部と該既存構造物の既設梁7との接合部の構造を拡大図示したものである。
柱6による補強構造は以下のように構成されている。既設梁7の側面に締結棒8(スタッドボルト)が一端を突出させた状態で埋め込まれて固定されており、また、柱6の主筋10は、その上端部が締結棒9に固定されるとともに、下端部が図示しない下部構造材に固定されて鉛直方向に配置されている。それとともに、主筋10には帯筋12が配置され、主筋10および帯筋12が埋設された状態でコンクリートが打設されることにより耐震補強用の柱6が形成されている。また、柱6のうち、既設梁7の側面と接する部分は、既設梁7と連結される上端固定壁部14とされている。
【0013】
上端固定壁部14の外面とその周囲の既設梁7の側面は、鋼板13により覆われている。この鋼板13および既設梁7を側面から見た図が、図3であり、鋼板13は、アンカーボルト15で既設梁7に締結されている。また、この鋼板13を斜視したものが、図4であり、鋼板13の形状を示している。
【0014】
以上で本発明による耐震補強構造の構成を示した。次に、柱6を施工する際の手順を述べる。
柱6を施工する際には、まず、既設梁7側面に締結棒(スタッドボルト)8を埋め込むための穴9を空ける。次に、穴9に締結棒8の一端を埋め込み、固定材(エポキシ樹脂など)で固定するとともに、締結棒8のもう一端を既設梁7の側面に突出させておく。その一方で、柱6の主筋10を既設梁7の側面に鉛直方向に配置し、該既存構造物の床スラブ11を貫通させる。ついで締結棒8突出部と主筋10とを結合し、主筋10には帯筋12を配置する。この後、主筋10の周囲にコンクリート打設用の型枠(図示せず)を配置し、主筋10上端部の既設梁7側面には鋼板13を配置する。そして、該型枠および鋼板13に囲まれた部分に、コンクリートを打設し、コンクリートが固化したのちに該型枠をはずす。また、鋼板13はアンカーボルト15によって既設梁7に締結しておく。
【0015】
なお、このとき、鋼板13はコンクリート打設時の型枠の役割をなし、コンクリート硬化後は、既設梁7の側面に柱6の一部として形成された上端固定壁部14を補強し柱6と既設梁7との接合部の拘束力を高める作用をする。さらに、既設梁7に直接、鋼板13を締結することによって、柱6と既設梁7の結合は、一層強固なものとされる。
【0016】
このように設置された耐震補強用の柱6は、地震時、以下に示すような働きをする。
該既存建築物に、地震時、水平方向の力が作用した場合、この水平力は既設梁7から耐震補強用の柱6に伝達される。この際、上端固定壁部14は、既設梁7に作用する水平力を柱6に伝達する役割を果たす。具体的には、上端固定壁部14は、既設梁7に対して軸方向に作用する水平力に対しては、せん断面として働き、既設梁7に対して垂直に働く水平力に対しては、主応力面として働く。したがって、地震時に、既設梁7から柱6に力を伝達することが可能となり、柱6と既設柱3とが協働して水平力を負担することになる。
一方、耐震補強用の柱6には、主筋10が配され、主筋10に帯筋12が配されることによって、柱6に作用する曲げモーメントやせん断力に対して、耐力および靱性をもつ。よって、本発明による耐震補強方法により耐震補強を行った場合、耐震補強前に比べて該既存建築物の水平耐力および靱性が増強することとなる。
【0017】
本発明による補強方法は、耐震補強材として柱6を増設することにより既存建築物の耐震性を高めるので、図1のように、片側にコア部5が配置された事務所ビルなどの耐震補強を補強を行う場合にも、図5の従来例のようにブレースや耐震壁で採光面をつぶすことが無い。また、従来の方法のように、ブレースの斜材や床の枠鉄骨がみえたり、ブレースや耐震壁によって部屋の間取りが変わったり、大きなデッドスペースを生じたりすることがなく、快適かつ合理的な補強が可能である。
【0018】
また、上記の耐震補強方法および耐震補強構造では、耐震補強用の柱6を増設する際に、既存建築物の構造を大きく傷つけること無く、かつ、比較的容易に施工を行うことが可能である。耐震壁およびブレースを用いて耐震補強を行う際には、これらに接する柱や床スラブの全面にアンカーボルトを打たなくてはならないが、本耐震補強方法では、既存建築物の一部だけに施工を加えるだけでよい。
【0019】
そのほかにも、本発明による耐震補強構造は、鉛直支持部材である柱本数を増やせるという利点を有する。このことは、地震時に、既存建築物に鉛直方向に大きな力が加わったときにも、該既存建築物が従来の耐震補強方法に比べて、より大きな耐力をもつことができることを意味しており、この意味で従来に比べより安全な耐震補強構造であるといえる。
【0020】
なお、上記実施の形態においては、上端固定壁部14を補強する鋼板13は、上端固定壁部近傍の既設梁7側面に直接固定されている。しかし、図5および図6に示すように、柱6の施工の前に、既設梁7にL型鋼21をあらかじめ設置しておき、このL型鋼21に鋼板13を取り付けるようにすることも可能である。この際の鋼板13の設置手順は以下のようになる。まず、柱6を施工する前に、既設梁7側面の柱6設置予定部分に、L型鋼21をアンカーボルト15によって図5(a)のように取り付けておく。ついで、前記実施の形態と同様の手順で柱6を施工する。その際、鋼板13を設置する前にコンクリートを打設し、その後、鋼板13を図5(b)に示すように高力ボルト22によってL型鋼21に取り付けるようにする。このとき、L型鋼21および鋼板13は、図6の斜視図に示すような状態となる。無論、このように鋼板13を設置しても、既存建築物の耐震性向上に関する作用および効果は、前記実施の形態におけるものと全く同様のものが得られる。
【0021】
【発明の効果】
以上のように、本発明の既存建築物の耐震補強方法および耐震補強構造では、既存建築物に耐震壁やブレースを付加して耐震補強を行う方法に比べて、建築物内部の間取りや環境に対する影響が少なく、デッドスペースの生じる余地も少ない。特に既存建築物内部において、耐震補強材を付加することが必要と考えられる位置が採光面である場合などのときには、本耐震補強方法は採光面を塞ぐことがなく、有効な方法であるといえる。
また、この耐震補強方法および構造は、補強後に、ブレースの斜材や床の枠鉄骨が見えるようなことがなく、快適な補強方法であるといえる。
さらに、本耐震補強方法および構造は、該既存建築物の構造を大きく傷めること無く、施工も簡便である。
その他にも、既存建築物に新たに該耐震補強用柱を増設することによって、既存建築物における鉛直方向の耐力を増強する効果を有している。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態を示す建築物の平面図である。
【図2】本発明における一実施形態の要部を拡大して示した断面図である。
【図3】図2に示した本発明における一実施形態の要部の側面図である。
【図4】図3に示した鋼板の斜視図である。
【図5】本発明の別の実施の形態の要部を示す図であって、建築物の要部の施工中および完成後の状態を示す側面図である。
【図6】図5に示した鋼板およびL型鋼の斜視図である。
【図7】本発明の従来の技術を説明するための、耐震補強後の既存建築物におけるある階の平面図である。
【符号の説明】
1 既存建築物の壁
2 既存建築物の耐震壁
3 既存建築物の既設柱
6 既存建築物に付加された耐震補強用の柱
7 既存建築物の既設梁
8 締結棒
10 柱6の主筋
12 柱6の帯筋
13 鋼板
14 柱6の上端固定壁部

Claims (3)

  1. 既存建築物の梁と下部構造材との間に、既設柱に付加して耐震補強用の柱を増設する既存建築物の耐震補強方法であって、
    前記既存建築物の梁の側面に一端を突出させて締結棒を埋め込み固定する一方、上端部を前記梁の両側方に配置させ下端部を下部構造材に到らせて鉛直方向に主筋を配置し、
    この主筋の前記上端部と前記締結棒の突出部とを連結し、該主筋に配する帯筋を埋設した状態でコンクリートを打設することにより、前記耐震補強用の柱を形成することを特徴とする既存建築物の耐震補強方法。
  2. 既存建築物の既設梁の側面に締結棒が一端を突出させた状態で埋め込まれて固定され、
    主筋が、その上端部が前記締結棒に固定されるとともに下端部が下部構造材に固定されて鉛直方向に配置され、
    該主筋に帯筋が配され、該主筋および帯筋が埋設された状態でコンクリートが打設されることにより耐震補強用の柱が形成され、
    該柱の少なくとも前記既設梁の側面側外方が該梁と連結される上端固定壁部とされていることを特徴とする既存建築物の耐震補強構造。
  3. 請求項記載の既存建築物の耐震補強構造において、前記上端固定壁部の外面が鋼板により覆われていることを特徴とする既存建築物の耐震補強構造。
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