JP3871427B2

JP3871427B2 - 既存建物外殻の制震補強方法

Info

Publication number: JP3871427B2
Application number: JP02957598A
Authority: JP
Inventors: 三男浅野; 重雄嶺脇
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 1998-02-12
Filing date: 1998-02-12
Publication date: 2007-01-24
Anticipated expiration: 2018-02-12
Also published as: JPH11229632A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既存建物の外殻フレームの外側に増設する補強体で制震補強を行う技術の分野に属し、更に言えば、鉄筋コンクリート造（以下、ＲＣと略す。）又は鉄骨鉄筋コンクリート造（以下、ＳＲＣと略す。）の既存建物の居住性を損なわず「居ながら」にして制震補強を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既存建物を補強する方法としては、▲１▼壁設及び増打ち補強の方法。▲２▼鉄骨ブレースで補強する方法。▲３▼鋼板による耐震壁補強の方法、などが一般的方法、手段として行われている。
一方、補強工法の実施形態としては、▲４▼既存建物の外周部（外殻）に補強を施す方法と、▲５▼既存建物の内部に補強を施す方法とに大別される。前者▲４▼は建物の開口等を塞ぎ、居住性を悪化させる欠点がある。後者▲５▼は建物内の執務空間や居住空間を減少させるほか、施工に際しては型枠の建て込み、コンクリートの打設あと施工アンカーを施工する際の騒音のため、到底建物を使用しながらの「居ながら」補強はできない欠点がある。
【０００３】
次に、既存建物の外殻フレームの耐震補強の方法としては、▲６▼現場打ちコンクリートにて柱及び梁を増し打ちする方法、▲７▼プレキャストコンクリート部材（以下Ｐｃａ部材という。）を取付ける方法、▲８▼鉄骨部材を取り付けて補強する方法、などがある。しかし、前記▲６▼の方法は工期が長くなる。前記▲７▼の方法はＰｃａ部材の重量が巨大で施工性が悪い。前記▲８▼の方法は、既存建物がＲＣ造又はＳＲＣ造であると、既存の柱梁フレームの剛性が高いため、ブレース及び鋼板系の補強構造とせざるを得ず、結局は建物の開口を塞ぎ、居住性が悪化する欠点がある。
【０００４】
ところで従来、▲９▼特開平８ー２１８６８０号公報には、既存する高層建物の外殻を構成する鉄骨柱を耐震柱とし、その外側に補助鉄骨柱を建て込み、耐震柱と補助鉄骨柱とをアルミニューム等の低降伏点鋼材からなるダンパー部材で略水平方向に連結し、細長い高層建物の揺れを抑制して居住性及び耐震安全性を向上させる制震補強方法が開示されている。
【０００５】
また、▲９▼’特開平９ー２３５８９２号公報には、既存建物の外殻の全部又は一部に新たな構面を構築し、この構面にブレース、壁などの耐震要素または制震装置を組み込み、更には新たな外壁を設ける制震補強方法が開示されている。
【０００６】
【本発明が解決しようとする課題】
制震補強は、既存建物へ入る地震エネルギーを吸収して建物の揺れを抑制し、既存建物が負担するせん断力を軽減する点では、効率の良い補強方法である。特に鉄骨系の制震補強は、鉄骨ブレースによる補強、エネルギー吸収機構を備えた補強が行われる。しかしながら、従来の上記▲９▼、▲９▼’の制震補強方法は、既存建物の開口を塞ぎ、居住性を悪化させるほか、「居ながら」の制震補強工事を行い難い場合が多いという問題がある。
【０００７】
従って、本発明の目的は、ＲＣ造及びＳＲＣ造既存建物について、その居住性を損なうことなく、「居ながら」にして施工出来て、施工性に優れた既存建物外殻の制震補強方法を提供することである。
本発明の異なる目的は、ＲＣ造及びＳＲＣ造既存建物の外殻を、比較的軽量で施工性の良い鉄骨造補強体で補強すると共に、補強体の鉄骨柱部分に極低降伏点鋼による制震装置を組み込み、この部分に層間変形角を集中させて効果的に地震エネルギーを吸収させる既存建物外殻の制震補強方法を提供することである。
【０００８】
本発明の更なる目的は、既存建物外殻の柱、梁へ鉄骨梁及び柱を付帯させる補強であり、建物の開口等を塞ぐことはなく、また、建物内部の執務空間、居住空間を減少させない制震補強方法を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る既存建物外殻の制震補強方法は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造既存建物の外殻フレームの外側に増設する鉄骨造の補強体で制震補強を行う方法において、
既存建物の外殻フレームを構成する鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱１及び既設梁２に沿ってその外側に、鉄骨造の補強体として鉄骨柱３と鉄骨梁４を配置し、前記鉄骨柱３の柱頭部と柱脚部、及び鉄骨梁４の全体又は一部を既設柱１及び既設梁２と一体化するように取付けて付帯させること、
前記鉄骨柱３は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１の１本につき、同既設柱１に沿って少なくとも２本、同既設柱１の両サイドの内側に沿う配置で平行に取付け、前記２本の柱３、３の間を上下に区分して、普通鋼材５を前記２本の柱３、３の間に組み込んだ部分と、及び制震要素となる極低降伏点鋼材６を前記２本の柱３、３の間に組み込んだ部分との複合体として構成すること、
をそれぞれ特徴とする。
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１に記載した既存建物外殻の制震補強方法において、
補強体としての鉄骨柱３は、同鉄骨柱を構成する少なくとも２本の柱３、３の間が繋ぎ桟９又は横桟９により上下に区分され、前記繋ぎ桟９又は横桟９で区分された２本の柱３、３の間に、普通鋼プレート５又はブレースを組み込んだ部分と、制震要素となる極低降伏点鋼プレート６又はブレース６’を組み込んだ部分との複合体として構成することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法において、
鉄骨柱３を構成する少なくとも２本の柱３、３は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱１に付設された袖壁１０の開口縁の内側に沿う配置で平行に取付けていることを特徴とする。
【００１１】
請求項４記載の発明は、請求項１に記載した既存建物外殻の制震補強方法において、
補強体としての鉄骨梁４は、既存建物の外殻フレームを構成する鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱１又は既設梁２へ後施工アンカー７を取り付け、前記後施工アンカー７の頭部を収容する配置とした鉄骨梁４の空所に無収縮グラウト８を密実に充填して一体化し付帯させることを特徴とする。
【００１２】
【発明の実施の形態及び実施例】
請求項１〜４記載の発明に係る既存建物外殻の制震補強の方法は、既存建物の外殻フレームの外側に増設する鉄骨造補強体で制震補強を行う方法であり、対象は鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造既存建物である。
即ち、図１Ａ，Ｂに例示したように、前記既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１及び既設梁２に沿ってその外側に、補強用の鉄骨柱３の一部（柱脚、柱頭部）及び鉄骨梁４の全体又は一部を一体化するように取付けて付帯させる。そして、前記補強用の鉄骨柱３に制震装置を組み込んだ形態で実施される。
【００１３】
この場合に、本発明は、補強体としての鉄骨柱３及び鉄骨梁４の横断面は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１及び既設梁２の横断面よりも小さい構成で実施することを基本とする。但し、図３に示した実施例のように、例えば既存柱１に袖壁１０が付属していて、建物の実質開口は袖壁１０によって形成されているような場合には、前記既設柱１及び既設梁２の横断面よりも小さい構成とする意味は、袖壁１０の開口縁を含む大きさであることを言う。
【００１４】
本発明は、補強体としての鉄骨柱３を、普通鋼部分と、制震要素（制震装置）となる極低降伏点鋼部分との複合体として構成し実施することも基本形態である。
図１Ａ，Ｂに示した実施例の場合、補強体としての鉄骨柱３は、既存建物の外殻フレームを構成する１本の既設柱１につき、同柱１の両サイドに沿う配置で２本平行に取付けられ（但し、２本以上でも可）、前記２本の柱３、３の間に、普通鋼プレート５を組み込んだ部分と、制震要素となる極低降伏点鋼プレート６（制震装置）を組み込んだ部分との複合体として構成されている。但し、普通鋼プレート５、及び制震要素となる極低降伏点鋼プレート６に代えて、各々の材質から成るブレースを組み込んだ構成の複合体として実施することもできる。図１Ａ中の符号９は前記普通鋼プレート５と極低降伏点鋼プレート６との境界部分において左右の柱３、３を繋いだ繋ぎ桟である。
【００１５】
補強体としての鉄骨梁４（及び鉄骨柱３も同様）の取付け手段に関しては、図１Ｂに例示したように、取付け対象であるＲＣ造又はＳＲＣ造の既設梁２へ後施工アンカー７を取付け、この後施工アンカー７の頭部を収容する配置とした鉄骨梁４の空所（溝部）に無収縮グラウト８を密実に充填して一体化し付帯させる。この場合に、鉄骨梁４の側に、図３Ｂのようにスタッドを設けて一体化の実効性を高めることも当然に行う。
【００１６】
図１に示した制震補強方法における補強柱３の地震時の挙動を、図２Ａ，Ｂに概念図として少し誇張して例示した。
極低降伏点鋼部分６（制震装置）が弾性範囲の変形であるときは、図２Ａのように、補強柱は全体として、水平変形が高さ方向へ線形に変化する。極低降伏点鋼部分６が降伏すると、図２Ｂのように、普通鋼部分５との降伏点の大きさの相違から、極低降伏点鋼部分６が普通鋼部分５よりも先に降伏し、降伏した時点からは水平変形（層間変形角）が極低降伏点鋼部分６に集中する。しかし、普通鋼部分５は依然として弾性範囲のままであるため、結局、極低降伏点鋼部分６に変形が集中して局所的に大きな変形を生じさせ地震エネルギーの吸収効果を高めるのである。
【００１７】
既存建物と鉄骨造補強体とは、上述した後施工アンカー７等により一体化した鉄骨梁４で地震力を鉄骨柱３へ伝える。そして、補強体としての鉄骨柱３で負担したせん断力により生じた曲げモーメントは鉄骨梁４が負担する。
上述の次第であるから、補強体としての鉄骨柱３は、図１のような複合構造である場合のほか、１本の柱自体を、極低降伏点鋼部分の柱材と、普通鋼部分の柱材とを一連に接合した構成で実施した場合にも、上記同様の作用効果を得ることができる。
【００１８】
次に、図３Ａ，Ｂに示した実施例は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１に袖壁１０が付設されているので、建物開口を塞がないという趣旨に照らして、左右の袖壁１０，１０の開口縁までの横幅一杯の間隔で補強体である２本の鉄骨柱３、３を平行に取付けている。この２本の鉄骨柱３、３の間には、同柱３の階高を略３等分する２箇所（但し、３等分の限りではない。）に水平な横桟９、９を取付け、最上位のフレーム枠内（但し、中間又は最下位のフレーム枠内でも同じ。）に、制震要素として極低降伏点鋼材（１５０×１５０mm程度のＨ型材）によるブレース６′を組み入れ、その他のフレーム枠内には普通鋼による厚さ２０mm程度の鋼板５を組み入れて複合構造に構成されている。
【００１９】
図３Ｂはまた、補強体としての鉄骨梁４を、既存建物の外殻フレームを構成する既設梁２へ一体的に取り付ける手段として、既設梁２へ後施工アンカー７を設置するほか、鉄骨梁４にもグラウト中に埋設するスタッド１１を設けて一体化の実効性を高めた構成を示している。
【００２０】
【本発明が奏する効果】
本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法によれば、特にＲＣ造及びＳＲＣ造既存建物の補強方法として同既存建物の居住性を損なうことなく、「居ながら」にして施工することが出来る。
本発明は、比較的軽量で施工性の良い鉄骨造補強体で補強するから、施工性に優れている。しかも補強体の鉄骨柱部分に極低降伏点鋼による制震装置を組み込み、この部分に層間変形角を集中させて効果的に地震エネルギーを吸収させるから、既存建物の制震補強に実効性が大である。
【００２１】
本発明は、既存建物外殻の柱、梁へ鉄骨梁及び柱を付帯させる補強であり、建物の開口等を塞ぐことはない。また、建物内部の執務空間、居住空間を減少させない制震補強方法であるから、既存建物の供用に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ，Ｂは本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法の実施例を主要部について示した正面図と垂直断面図である。
【図２】Ａ，Ｂは本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法の作用効果を正面方向に見て説明する概念図である。
【図３】Ａ，Ｂは本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法の異なる実施例を主要部について示した正面図と垂直断面図である。
【符号の説明】
１既存柱
２既存梁
３鉄骨柱
４鉄骨梁
５普通鋼部分
６制震要素である極低降伏点鋼

Claims

鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造既存建物の外殻フレームの外側に増設する鉄骨造の補強体で制震補強を行う方法において、
既存建物の外殻フレームを構成する鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱及び既設梁に沿ってその外側に、鉄骨造の補強体として鉄骨柱と鉄骨梁を配置し、前記鉄骨柱の柱頭部と柱脚部、及び鉄骨梁の全体又は一部を既設柱及び既設梁と一体化するように取付けて付帯させること、
前記鉄骨柱は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１本につき、同既設柱に沿って少なくとも２本、同既設柱の両サイドの内側に沿う配置で平行に取付け、前記２本の柱の間を上下に区分して、普通鋼材を前記２本の柱の間に組み込んだ部分と、及び制震要素となる極低降伏点鋼材を前記２本の柱の間に組み込んだ部分との複合体として構成すること、
をそれぞれ特徴とする、既存建物外殻の制震補強方法。
補強体としての鉄骨柱は、同鉄骨柱を構成する少なくとも２本の柱の間が繋ぎ桟又は横桟により上下に区分され、前記繋ぎ桟又は横桟で区分された２本の柱の間に、普通鋼プレート又はブレースを組み込んだ部分と、制震要素となる極低降伏点鋼プレート又はブレースを組み込んだ部分との複合体として構成することを特徴とする、請求項１に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
鉄骨柱を構成する少なくとも２本の柱は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱に付設された袖壁の開口縁の内側に沿う配置で平行に取付けていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
補強体としての鉄骨梁は、既存建物の外殻フレームを構成する鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱又は既設梁へ後施工アンカーを取り付け、前記後施工アンカーの頭部を収容する配置とした鉄骨梁の空所に無収縮グラウトを密実に充填して一体化し付帯させることを特徴とする、請求項１に記載した既存建物外殻の制震補強方法。