JP3780816B2

JP3780816B2 - 既存建物の免震構造化方法

Info

Publication number: JP3780816B2
Application number: JP2000127613A
Authority: JP
Inventors: 智晶井上; 順田渕; 正敏宮崎
Original assignee: Kajima Corp
Current assignee: Kajima Corp
Priority date: 2000-04-27
Filing date: 2000-04-27
Publication date: 2006-05-31
Anticipated expiration: 2020-04-27
Also published as: JP2001311314A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は積層ゴム支承や滑り支承等の免震装置の設置によって既存建物を免震構造化する既存建物の免震構造化方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
既存建物の免震構造化は免震装置の設置層で区分される上部構造の荷重をジャッキ等の仮受け部材により下部構造に支持させた状態で、免震装置を設置すべき基礎や柱を上下に分離させ、分離した上下の基礎間や柱間に免震装置を挿入し、上部構造を免震装置に支持させることにより行われる。
【０００３】
例えば免震装置の設置層が基礎である場合は図５−(a) 〜(e) に示すように最下層の床スラブを解体・撤去し、基礎梁の周辺地盤を根切りする一方、基礎梁を補強した後、上部構造を支持し、その荷重を地盤に伝達するための仮受け部材としての杭を地中に挿入し、免震装置を支持する底盤コンクリートを構築してそれと基礎梁との間に免震装置を設置することが行われる。この場合は免震装置の設置後に杭が撤去され、解体した部分の床スラブが改めて構築される。
【０００４】
この例では仮受け部材として杭を使用し、先端の杭を支持層に到達させる必要があることから、多数の仮受け部材を要する上、杭を継ぎ足しながら施工しなければならないため、地盤上に杭の挿入のための複数層に亘る空間が必要となり、そのために床スラブを解体・撤去することが必要になっている。
【０００５】
このように上部構造の支持のために必要とする空間が複数層に亘る場合には、上部構造である建物を使用状態に置いたまま工事を遂行することができないため、工事の開始から終了まで一時的に建物内の居住者を退去させることが不可欠になる。
【０００６】
また既存建物が分離することに伴う上部構造の耐力や剛性の低下を補うために既存建物の柱・梁等を補強することが必要になるが、上記例では全基礎梁の断面を全長に亘って増大させることが必要となっているため、補強工事が大規模化している。
【０００７】
この発明は上記背景より、仮受け部材数を最小に抑え、建物を使用状態に置いたまま工事を遂行することが可能な方法を提案するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本願の請求項１に係る発明は、既存建物の柱の一部に積層ゴム支承の免震装置を設置する方法であり、免震装置を挟んで上下に区分される上部構造と下部構造の内、上部構造側の梁のレベルの柱周辺にコンクリートで形成される補強部を付加して上部構造に一体化させ、前記補強部の底面と上部構造の梁の底面に跨って補強プレートを配置し、該補強プレートを補強部と上部構造の梁に接合し、補強部において上部構造を下部構造に支持させた状態で、免震装置の設置部分の柱を切断して除去した後、分離した上下の柱間に免震装置を設置することを特徴とするものである。
また、請求項２に係る発明は、請求項１に係る既存建物の免震構造化方法における補強部がコンクリートの代わりに、鋼材で形成される場合である。
免震装置の設置完了までの間の上部構造の荷重を補強部において下部構造に支持させることにより、仮受け部材数を削減すると共に、上部構造に対する補強工事を簡素化し、免震装置の設置に要する空間を免震装置の設置層で済ませ、既存建物を使用状態に置いたまま工事を遂行することを可能にする。
【０００９】
下部構造から分離する上部構造側の柱への補強部の付加と共に、免震装置の規模に応じ、免震装置を安定させて下部構造側の柱に支持させる上で、請求項３に記載のように必要により下部構造側の柱の断面を増大させることが行われる。
【００１０】
補強部は請求項１に記載のようにコンクリート、もしくは請求項２に記載のように鋼材で形成され、コンクリートの場合は現場で構築されることにより、またはプレキャスト化されたコンクリート部材を上部構造の梁や柱に接合することにより柱の周辺に付加される。
【００１１】
プレキャスト化されたコンクリート部材や鋼材で補強部を形成する場合は請求項４に記載のように上部構造の梁を挟んだ補強部間に両者を貫通するＰＣ鋼材やボルト等の引張材を挿通させ、緊結してその端部を補強部に定着させることで、補強部と上部構造との一体性を強化することが行われる。コンクリートにより現場で構築される場合も必要により引張材による補強部と上部構造との一体性の確保が補われる。
【００１２】
その他、本発明では、補強部の底面と上部構造の梁の底面に跨って補強プレートを配置して補強部と上部構造の梁に接合し、補強プレートによって補強部と上部構造との一体性を強化し、補強部が付いた上部構造の耐力や剛性を高めることが行われている。
【００１３】
免震装置を設置すべき柱の切断から、免震装置の設置完了までの上部構造の鉛直荷重は補強部から、もしくは補強部と上部構造の梁からジャッキ等の仮受け部材を通じて下部構造に伝達されるが、補強プレートは上下に分離した柱間への免震装置の設置が完了するまで、補強部において上部構造を下部構造に支持させる間、上部構造の柱からの鉛直荷重による補強部と上部構造の梁の底面における曲げモーメントに抵抗し、補強部と梁の耐力を高める役目を持つ。
【００１４】
補強部をコンクリート造で、もしくはコンクリート部材で形成し、引張材であるＰＣ鋼棒で補強部を梁に接合すると共に、それらの底面を補強プレートで補強した場合に、上部構造の鉛直荷重を上部構造の柱から作用させ、補強部と下部構造間に設置した仮受け部材を通じて下部構造に伝達させたときの、鉛直荷重と補強部の鉛直変位の関係を図４に示す。
【００１５】
図４では荷重の目盛りを3000kNまでしか取っていないが、図４から、補強部は3000kNを超える荷重まで耐力の低下を生ずることがなく、設計荷重(1127kN)の３倍以上の耐力を有していることと、設計荷重内での補強部の挙動が弾性であることが確認される。
【００１６】
免震装置の設置作業は補強部において仮受け部材により上部構造を下部構造に支持させた状態で、免震装置の設置部分の柱を切断して除去し、分離した上下の柱間に免震装置を設置する、という要領で行われるが、図４により、引張材で補強部と上部構造との一体性を確保し、補強プレートで両者の底面を補強した場合の補強部は特に柱の切断から免震装置の設置が完了するまでの間の十分な安全性を保有していることが分かる。
【００１７】
上部構造に一体化した補強部と上部構造に補強プレートを配置した場合、設計荷重を遙かに超える耐力を有することが分かる。
【００１８】
以上のことから、免震装置の設置完了までの間に上部構造を下部構造に支持させる仮受け部材の設置が各柱に付き、補強部、もしくは補強部と上部構造の梁のみでよいことが裏付けられ、仮受け部材は分離した下部構造と上部構造間に跨って設置されればよいため、仮受け部材の設置に当たり、複数層に亘る空間を確保する必要がない。
【００１９】
その結果、上部構造のスラブを解体・撤去する必要がなくなり、仮受け部材の設置に要する空間が免震装置の設置層で済むため、建物内の居住者を退去させることなく、建物を使用状態に置いたまま工事を遂行することが可能になる。
【００２０】
また上部構造に対する耐力や剛性の低下を補うための補強が柱周辺の補強部のみでよく、場合により下部構造の柱の断面を増す補強を伴うのみでよいため、免震装置の直上階の全梁の断面を全長に亘って増大させる必要がなく、補強工事が簡素化され、施工性が向上する。
【００２１】
【発明の実施の形態】
この発明は既存建物のいずれかの柱１の一部に積層ゴム支承や滑り支承等の免震装置６を設置して既存建物を免震構造化する方法である。図面では免震装置６が積層ゴム支承の場合を示している。
【００２２】
免震装置６を設置すべき柱１に壁２が接続している場合の例を示す図１−(a) 〜(h) により施工手順を説明する。図１は地上１階の柱１に免震装置６を設置する場合を示しているが、免震装置６の設置階が地下階であるか地上階であるかは問われない。また免震装置６を設置すべき柱１には壁２が接続していない場合もある。
【００２３】
柱１に壁２が接続している場合、壁２の、柱１の切断作業を行う上での障害になる部分、または免震装置６の設置上の障害になる部分は(a) に示すように予め切断され、除去される。
【００２４】
また既存建物は免震装置６を挟んで上部構造と下部構造に分離することから、壁２も上部構造に接続する側と下部構造に接続する側に上下に分離させられ、少なくとも免震装置６の設置が完了するまでは水平力に対する抵抗力を確保するために、分離した上部構造側の壁2aと下部構造側の壁2bは耐震プレート７で互いに連結される。
【００２５】
耐震プレート７は免震装置６の設置完了まで一時的に使用される場合と、免震装置６の設置後も引き続き、上部構造の揺れを抑制するダンパとして免震装置６と併用される場合がある。耐震プレート７は少なくとも免震装置６の設置が完了するまで両壁2a，2bに接合されており、ダンパとしての機能を併せ持つ場合以外、免震装置６の設置完了後に撤去されるが、(c) 〜(h) では耐震プレート７と壁2a，2bを省略している。
【００２６】
壁２の分離後、(b) ，図２に示すように上部構造側の梁３のレベルの柱１の周辺に補強部８を付加して上部構造の梁３と柱1aに一体化させる。このとき、分離して下部構造となる柱1bの断面が免震装置６を設置する上で不足している場合は、コンクリート９やモルタルを打ち増しする、またはそれと共に鋼板を巻く等により下部構造の柱1bの断面を増大させることが行われる。
【００２７】
図１，図２では補強部８が上部構造側のスラブ４の底面に密着して形成されているが、補強部８の形成位置は免震装置６の柱１への設置位置で決まるため、上部構造側のスラブ４に密着しないこともある。
【００２８】
補強部８は現場打ちコンクリート造で構築される他、図示するようにプレキャスト化されたコンクリート部材、または鋼製のブロックをボルトやＰＣ鋼棒その他の引張材10により梁３に圧着接合することにより上部構造の梁３と柱1aに一体化される。
【００２９】
また、柱１の切断から免震装置６の設置完了までの間の補強部８の底面における曲げモーメントに対する抵抗力を高めるために、図３に示すように補強部８の底面と上部構造の梁３の底面に跨って補強プレート11が配置される。補強プレート11は(b) の時点で上部構造の梁３に、または梁３と補強部８にアンカー12等によって接合される。
【００３０】
補強部８の形成後、(c) ，図２に示すように補強部８と下部構造のスラブ５間にサポート13とジャッキ14を設置し、切断前の柱１が負担している鉛直荷重をサポート13とジャッキ14に支持させる。この状態で(d) に示すように柱１の、免震装置６の成に相当する区間を切断して除去する。
【００３１】
引き続き、免震装置６の下部フランジ6bを柱1bに定着させるための、図示しないアンカープレートとアンカーボルト等を下部構造側の柱1b上に設置し、(e) に示すように柱1b上に無収縮モルタル15やコンクリートを打設する。
【００３２】
無収縮モルタル15の硬化後、(f) に示すようにその上に免震装置６を設置し、下部フランジ6bをアンカープレートに接合する等により無収縮モルタル15等に定着させる。
【００３３】
更に免震装置６の上部フランジ6a上と上部構造の柱1a間にアンカープレートとアンカーボルト等を設置すると共に、(g) に示すように免震装置６の上部フランジ6a上と上部構造の柱1a間に無収縮モルタル15等を打設し、その硬化を待って上部フランジ6aをアンカープレートに接合する等により無収縮モルタル15等に定着させることにより免震装置６の設置が完了する。
【００３４】
免震装置６の設置完了後、(h) に示すようにサポート13とジャッキ14、及び不要な場合の耐震プレート７を撤去して工事が終了する。
【００３５】
【発明の効果】
免震装置を挟んで上下に区分される上部構造側の梁のレベルの柱周辺に補強部を付加して上部構造側に一体化させ、補強部において上部構造の荷重を下部構造に支持させるため、既存建物を免震構造化する上での必要な仮受け部材数を削減できる。
【００３６】
また仮受け部材の設置が各柱に付き、補強部のみでよく、分離した下部構造と上部構造間に跨って設置されればよいため、仮受け部材の設置に当たり、複数層に亘る空間を確保する必要がない。
【００３７】
この結果、上部構造のスラブ等を解体・撤去する必要がなくなり、仮受け部材の設置に要する空間が免震装置の設置層で済むため、建物内の居住者を退去させることなく、建物を使用状態に置いたまま工事を遂行することが可能になる。
【００３８】
また上部構造に対する耐力や剛性の低下を補うための補強が柱周辺の補強部のみでよく、場合により下部構造の柱の断面を増す補強を伴うのみでよいため、免震装置の直上階の全梁の断面を増大させる必要がなく、補強工事が簡素化され、施工性が向上する。
【００３９】
また、本発明では補強部の底面と上部構造の梁の底面に跨って補強プレートを配置して双方に接合し、補強プレートによって補強部を上部構造に一体化させるため、免震装置の設置が完了するまで、補強部において上部構造を下部構造に支持させる間に上部構造の柱からの鉛直荷重による補強部と上部構造の梁の底面における曲げモーメントに対する抵抗力が高まり、補強部と梁の耐力が向上する。
【００４０】
請求項４では上部構造の梁を挟んだ補強部間に両者を貫通する引張材を挿通させ、緊結して補強部を上部構造に一体化させるため、補強部の上部構造への一体性が強まり、補強部を有する上部構造の耐力と剛性が向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】 (a) 〜(h) は免震装置設置の施工手順を示した立面図である。
【図２】補強部と上部構造の梁及び柱との関係を示した斜視図である。
【図３】免震装置の設置状態を示した立面図である。
【図４】補強部を形成した上部構造の柱からの鉛直荷重と補強部の鉛直変位の関係を示したグラフである。
【図５】 (a) 〜(e) は従来の免震構造化方法の施工手順を示した立面図である。
【符号の説明】
１……柱、1a……上部構造の柱、1b……下部構造の柱、２……壁、2a……上部構造の壁、2b……下部構造の壁、３……梁、４……上部構造のスラブ、５……下部構造のスラブ、６……免震装置、6a……上部フランジ、6b……下部フランジ、７……耐震プレート、８……補強部、９……コンクリート、10……引張材、11……補強プレート、12……アンカー、13……サポート、14……ジャッキ、15……無収縮モルタル。

Claims

既存建物の柱の一部に積層ゴム支承の免震装置を設置する方法であり、免震装置を挟んで上下に区分される上部構造と下部構造の内、上部構造側の梁のレベルの柱周辺にコンクリートで形成される補強部を付加して上部構造に一体化させ、前記補強部の底面と上部構造の梁の底面に跨って補強プレートを配置し、該補強プレートを補強部と上部構造の梁に接合し、補強部において上部構造を下部構造に支持させた状態で、免震装置の設置部分の柱を切断して除去した後、分離した上下の柱間に免震装置を設置する既存建物の免震構造化方法。
前記補強部がコンクリートに代え、鋼材で形成される請求項１記載の既存建物の免震構造化方法。
上部構造側の柱への補強部の付加と共に、下部構造側の柱の断面を増大させる請求項１または２記載の既存建物の免震構造化方法。
上部構造の梁を挟んだ補強部間に引張材を挿通し、緊結して補強部を上部構造に一体化させる請求項１、２または３記載の既存建物の免震構造化方法。