JP4825088B2 - 既存建物の耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の外部に、この既存建物とは独立して構築された補強フレームによって耐震補強を行う既存建物の耐震補強構造に関する。

近年、旧来の建築基準法に則って設計された建物や、老朽化が懸念される建物等の各種の既存建物に対して、その躯体を補強することにより耐震性を向上させる様々な補強手段が実施されている。
このような補強手段の一例として、既存建築物に対して制震装置を組み込んだ制震架構を付加し、あるいは既存建築物に制震装置を介して耐震架構を付加することにより既存建築物を制震補強する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この補強手段を採用することによって、既存建築物に対する補強工事を要さずに、建物を使用状態においたまま既存建築物に制震補強を施すことが可能となっている。
特開平０９−２３５８９０号公報

ところで、上記特許文献１のような補強用の架構と既存建築物とを連結する際は、例えば、外壁に穿孔した孔の中で拡張部が開くことによって孔壁に機械的に固着するあと施工アンカーが利用される場合がある。そして、このようなあと施工アンカーを用いることで、補強用の架構と既存建築物とが強固に緊結されて一体化され、これによって既存建築物の補強がなされていた。

ところが、このあと施工アンカーを既存建築物の外壁に設ける際は、ドリルを用いて穿孔するだけでなく、あと施工アンカーをハンマーで打ち込んで拡張部を開かなければならないため、補強工事の際は、大きな騒音や振動が発生するという問題があった。
しかしながら、騒音や振動を軽減するためにあと施工アンカーを利用しなかった場合、補強用の架構と既存建築物とを連結できないため、既存建築物の耐震補強を行うことができない場合があった。
そこで、補強用の架構（以下、補強フレーム）と既存建築物（以下、既存建物）とを連結するあと施工アンカーを用いなくても確実に耐震補強を行うことができるような技術の開発が望まれていた。

本発明の課題は、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いなくても、前記既存建物の耐震補強を確実に行うことができ、耐震補強工事の際の騒音や振動をより軽減することが可能な既存建物の耐震補強構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、例えば図１〜図４に示すように、既存建物１の外部に、この既存建物１とは独立した補強フレーム２（１２）が構築されており、
この補強フレーム２（１２）は、複数の柱３，４（１３，１４）と、これら複数の柱３，４（１３，１４）間に架設される梁５（１５）と、これら複数の柱３，４（１３，１４）と梁５（１５）とで囲まれた構面内に斜めに架設される斜材６（１６）とを備えており、
前記補強フレーム２（１２）は、前記斜材６（１６）を弾性変形させることによって、前記既存建物１を押圧する方向に変形していることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、前記補強フレームは、前記斜材を弾性変形させることによって、前記既存建物を押圧する方向に変形しているので、この補強フレームによって前記既存建物を常に押圧している状態となる。すなわち、前記斜材を弾性変形させることによって、前記既存建物および補強フレーム間には常に押圧力がかかった状態となるので、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いずとも前記既存建物と補強フレームとを一体化することができる。
一方、前記既存建物に揺れが発生した際、前記補強フレームは、前記既存建物の揺動による傾きに追従するようにして傾斜するが、前記既存建物も反復して直立状態に戻ろうとするので、前記既存建物および補強フレーム間には押圧力がかかった状態となっており、地震時においても、あと施工アンカーを用いずに前記既存建物と補強フレームとを一体化することができる。
これによって、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いなくても、前記既存建物と補強フレームとを一体化することができるので、前記既存建物の耐震補強を確実に行うことができ、さらに、耐震補強工事の際の騒音や振動をより軽減することが可能となる。

請求項２に記載の発明は、例えば図１および図２に示すように、請求項１に記載の既存建物１の耐震補強構造において、前記斜材６は、既存建物１側に位置する柱３と上方の梁５との交点から、外部側に位置する柱４と下方の梁５との交点にわたって斜めに架設されており、前記斜材６に引張力を作用させていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明によれば、前記既存建物側の柱と上方の梁との交点から、前記外部側の柱と下方の梁との交点までの長さが長くなるとともに、前記既存建物側の柱と下方の梁との交点から、前記外部側の柱と上方の梁との交点までの長さが短くなるので、前記既存建物側の柱および外部側の柱を前記既存建物側に傾斜させることができる。これによって、前記補強フレームを、前記既存建物を押圧する方向に確実に変形させることができる。
また、前記既存建物側に位置する柱および外部側に位置する柱の傾斜に合わせて前記上方の梁と下方の梁とを平行離間することができるので、前記補強フレームを、前記既存建物を押圧する方向に安定的に変形させることができる。

請求項３に記載の発明は、例えば図３および図４に示すように、請求項１に記載の既存建物１の耐震補強構造において、前記斜材１６は、既存建物１側に位置する柱１３と下方の梁１５との交点から、外部側に位置する柱１４と上方の梁１５との交点にわたって斜めに架設されており、前記斜材１６に圧縮力を作用させていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明によれば、前記既存建物側の柱と下方の梁との交点から、前記外部側の柱と上方の梁との交点までの長さが短くなるとともに、前記既存建物側の柱と上方の梁との交点から、前記外部側の柱と下方の梁との交点までの長さが長くなるので、前記既存建物側の柱および外部側の柱を前記既存建物側に傾斜させることができる。これによって、前記補強フレームを、前記既存建物を押圧する方向に確実に変形させることができる。
また、前記既存建物側に位置する柱および外部側に位置する柱の傾斜に合わせて前記上方の梁と下方の梁とを平行離間することができるので、前記補強フレームを、前記既存建物を押圧する方向に安定的に変形させることができる。

請求項４に記載の発明は、例えば図５に示すように、請求項１に記載の既存建物１の耐震補強構造において、前記斜材６として、前記複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に板ばね６Ａが斜めに架設されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明によれば、前記複数の柱と梁とで囲まれた構面内に板ばねが斜めに架設されるので、この板ばねを、例えば撓んだ状態から伸長させたり、伸長した状態から撓ませたりして弾性変形させることによって、前記補強フレームを、前記既存建物を押圧する方向に変形させることが可能となる。これによって、前記既存建物および補強フレーム間には常に押圧力がかかった状態となるので、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いずとも前記既存建物と補強フレームとを一体化することができる。

請求項５に記載の発明は、例えば図１および図３に示すように、請求項１〜４のいずれか一項に記載の既存建物１の耐震補強構造において、前記既存建物１と補強フレーム２（１２）との間には、これら既存建物１および補強フレーム２（１２）間の振動を減衰する摩擦材７が設けられていることを特徴とする。

請求項５に記載の発明によれば、前記既存建物と補強フレームとの間に前記摩擦材が設けられているので、この摩擦材によって、地震時おいて前記既存建物および補強フレーム間に生じる振動を減衰することができる。これによって、前記既存建物の耐震性の向上を図ることができる。

本発明によれば、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いなくても、既存建物と補強フレームとを一体化することができるので、既存建物の耐震補強を確実に行うことができ、さらに、耐震補強工事の際の騒音や振動をより軽減することが可能となる。
また、既存建物と補強フレームとの間に設けられる摩擦材によって、地震時おいて既存建物および補強フレーム間に生じる振動を減衰することができ、既存建物の耐震性の向上を図ることができる。

以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。

（第１の実施の形態）
本実施の形態における既存建物１の耐震補強構造は、図１および図２に示すように、既存建物１の外部に、この既存建物１とは独立した補強フレーム２が構築されており、この補強フレーム２は、複数の柱３，４と、これら複数の柱３，４間に架設される梁５と、これら複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に斜めに架設される斜材６とを備えており、前記補強フレーム２は、前記斜材６を弾性変形させることによって、前記既存建物１を押圧する方向に変形している。
なお、本実施の形態では、前記斜材６に引張力を作用させている。

ここで、本実施の形態の既存建物１は、例えば鉄筋コンクリート造や鉄骨鉄筋コンクリート造等の構造からなる低層建物であり、図１に示すように、複数の階層を備えている。

そして、前記既存建物１の外部には、前記補強フレーム２が、既存建物１の両妻面に当接するようにして構築されている。
本実施の形態の補強フレーム２は、立体の塔状架構であり、地中に埋設された基礎（図示せず）上に立設される複数の柱３，４と、これら複数の柱３，４間に架設される複数の梁５と、これら複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に斜めに架設される斜材６とを備えている。

前記複数の柱３，４は、所定高さに設定されており、前記既存建物１側に立設される複数の柱３と、外部側に立設される複数の柱４とからなる。
また、前記複数の梁５は、前記既存建物１側に立設される柱３と外部側に立設される柱４との間や、既存建物１側に立設される柱３どうし、外部側に立設される柱４どうしに架設されるとともに、前記柱３，４の上下方向に沿って等間隔に配置されている。

また、前記斜材６は、図１および図２（ａ）に示すように、既存建物１側に位置する柱３と上方の梁５との交点から、外部側に位置する柱４と下方の梁５との交点にわたって斜めに架設されている。

そして、このような斜材６に引張力を作用させることによって、図２（ｂ）に示すように、前記既存建物１側の柱３と上方の梁５との交点から、前記外部側の柱４と下方の梁５との交点までの長さが長くなるとともに、前記既存建物１側の柱３と下方の梁５との交点から、前記外部側の柱４と上方の梁５との交点までの長さが短くなるようになっている。
これによって、前記既存建物１側の柱３および外部側の柱４を前記既存建物１側に傾斜させることができるので、前記補強フレーム２を、前記既存建物１を押圧する方向に確実に変形させることができる。

また、この時、前記既存建物１側に位置する柱３および外部側に位置する柱４の傾斜に合わせて前記上方の梁５と下方の梁５とを平行離間することができるので、前記補強フレーム２を、前記既存建物１を押圧する方向に安定的に変形させることができるようになっている。

なお、前記既存建物１側の柱３および外部側の柱４を前記既存建物１側に傾斜させやすいように、これら既存建物１側の柱３および外部側の柱４と、前記複数の梁５との交点を所定の範囲内で可動としても良い。なお、所定の範囲とは、例えば想定される既存建物１の揺動幅等が考慮されたものが好ましい。

さらに、以上のような斜材６と平行して、図７に示すように、制振ダンパー８を設けるようにしても良い。
このような制振ダンパー８は、平面視略逆Ｙ字状のブレース８ａと、このブレース８ａの頭部に固定されるシリンダ８ｂと、受け部８ｄを介して前記既存建物１に固定されるロッド８ｃとを備えた高減衰オイルダンパーであり、前記シリンダ８ｂ内に設けた調圧弁（図示せず）を通過する作動油（図示せず）の流体抵抗によって必要な減衰力を発生させるものである。
このような制振ダンパー８を前記斜材６と平行して設けることによって、前記補強フレーム２に作用する地震等による振動を確実に減衰できる。すなわち、この補強フレーム２と前記既存建物１が一体化されていた場合に、既存建物１に作用する地震等による振動等も確実に減衰できるようになっている。

なお、本実施の形態の制振ダンパー８は高減衰オイルダンパーとしたが、これに限られるものではなく、例えば鋼材が弾性限界以上に変形する際のエネルギー吸収を利用する弾塑性ダンパー等でも良く、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

一方、前記既存建物１と補強フレーム２との間には、図１に示すように、これら既存建物１および補強フレーム２間の振動を減衰する摩擦材７が設けられている。なお、この摩擦材７は、例えば前記既存建物１側に位置する柱３と既存建物１との間に設けるようにしても良く、既存建物１の妻面全体に設けるようにしても良い。

そして、このように前記既存建物１と補強フレーム２との間に前記摩擦材７が設けられているので、この摩擦材７によって、地震時おいて前記既存建物１および補強フレーム２間に生じる振動を減衰することができる。これによって、前記既存建物１の耐震性の向上を図ることが可能となっている。

本実施の形態によれば、前記補強フレーム２は、前記斜材６を弾性変形させることによって、前記既存建物１を押圧する方向に変形しているので、この補強フレーム２によって前記既存建物１を常に押圧している状態となる。すなわち、前記斜材６に引張力を作用させることによって、前記既存建物１および補強フレーム２間には常に押圧力がかかった状態となるので、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いずとも前記既存建物１と補強フレーム２とを一体化することができる。
一方、前記既存建物１に揺れが発生した際、前記補強フレーム２は、前記既存建物１の揺動による傾きに追従するようにして傾斜するが、前記既存建物１も反復して直立状態に戻ろうとするので、前記既存建物１および補強フレーム２間には押圧力がかかった状態となっており、地震時においても、あと施工アンカーを用いずに前記既存建物１と補強フレーム２とを一体化することができる。
これによって、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いなくても、前記既存建物１と補強フレーム２とを一体化することができるので、前記既存建物１の耐震補強を確実に行うことができ、さらに、耐震補強工事の際の騒音や振動をより軽減することが可能となっている。

（第２の実施の形態）
次に、図面を参照して本発明の第２の実施の形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した第１の実施の形態とは異なる構成部分のみについて説明する。

本実施の形態における既存建物１の耐震補強構造は、図３および図４に示すように、既存建物１の外部に、この既存建物１とは独立した補強フレーム１２が構築されており、この補強フレーム１２は、複数の柱１３，１４と、これら複数の柱１３，１４間に架設される梁１５と、これら複数の柱１３，１４と梁１５とで囲まれた構面内に斜めに架設される斜材１６とを備えており、前記補強フレーム１２は、前記斜材１６を弾性変形させることによって、前記既存建物１を押圧する方向に変形している。
なお、本実施の形態では、前記斜材６に圧縮力を作用させている。

ここで、本実施の形態の斜材１６は、図３および図４（ａ）に示すように、既存建物１側に位置する柱１３と下方の梁１５との交点から、外部側に位置する柱１４と上方の梁１５との交点にわたって斜めに架設されている。

そして、このような斜材１６に圧縮力を作用させることによって、図４（ｂ）に示すように、前記既存建物１側の柱１３と下方の梁１５との交点から、前記外部側の柱１４と上方の梁１５との交点までの長さが短くなるとともに、前記既存建物１側の柱１３と上方の梁１５との交点から、前記外部側の柱１４と下方の梁１５との交点までの長さが長くなるようになっている。
これによって、前記既存建物１側の柱１３および外部側の柱１４を前記既存建物１側に傾斜させることができるので、前記補強フレーム１２を、前記既存建物１を押圧する方向に確実に変形させることができる。

また、この時、前記既存建物１側に位置する柱１３および外部側に位置する柱１４の傾斜に合わせて前記上方の梁１５と下方の梁１５とを平行離間することができるので、前記補強フレーム１２を、前記既存建物１を押圧する方向に安定的に変形させることができるようになっている。

なお、本実施の形態の斜材１６と平行して、上述したような制振ダンパー８を設けるようにしても良い。

本実施の形態によれば、前記補強フレーム１２は、前記斜材１６を弾性変形させることによって、前記既存建物１を押圧する方向に変形可能となっているので、この補強フレーム１２によって前記既存建物１を常に押圧している状態となる。すなわち、前記斜材１６に圧縮力を作用させることによって、前記既存建物１および補強フレーム１２間には常に押圧力がかかった状態となるので、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いずとも前記既存建物１と補強フレーム１２とを一体化することができる。
一方、前記既存建物１に揺れが発生した際、前記補強フレーム１２は、前記既存建物１の揺動による傾きに追従するようにして傾斜するが、前記既存建物１も反復して直立状態に戻ろうとするので、前記既存建物１および補強フレーム１２間には押圧力がかかった状態となっており、地震時においても、あと施工アンカーを用いずに前記既存建物１と補強フレーム１２とを一体化することができる。
これによって、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いなくても、前記既存建物１と補強フレーム１２とを一体化することができるので、前記既存建物１の耐震補強を確実に行うことができ、さらに、耐震補強工事の際の騒音や振動をより軽減することが可能となる。

（第３の実施の形態）
次に、図面を参照して本発明の第３の実施の形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した第１および第２の実施の形態とは異なる構成部分のみについて説明する。

すなわち、本実施の形態の斜材として、図５に示すように、前記複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に板ばね６Ａが斜めに架設されている。

そして、このように前記複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に板ばね６Ａが斜めに架設されているので、この板ばね６Ａを、例えば撓んだ状態から伸長させたり、伸長した状態から撓ませたりして弾性変形させることによって、前記補強フレーム２を、前記既存建物１を押圧する方向に変形させることが可能となる。これによって、前記既存建物１および補強フレーム２間には常に押圧力がかかった状態となるので、従来とは異なり、あと施工アンカーを用いずとも前記既存建物１と補強フレーム２とを一体化することができるようになっている。

なお、このように板ばね６Ａを用いる場合は、この板ばね６Ａが撓んだり、伸長したりしやすいように、板ばね６Ａの両端部に、例えば回転機構を備えるようにしても良い。

（第４の実施の形態）
次に、図面を参照して本発明の第４の実施の形態について説明する。なお、説明の便宜上、上述した第１〜第３の実施の形態とは異なる構成部分のみについて説明する。

本実施の形態の斜材として、図６に示すように、前記複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に可変ストローク装置６Ｂが架設されている。この可変ストローク装置６Ｂとは、前記既存建物１と補強フレーム２との間の押圧力をセンサーで測定しておき、通常時であっても地震時であっても常に押圧力が一定になるように、斜材のストロークを調整するものである。

すなわち、既存建物１側に位置する柱３と上方の梁５との交点に設けられたロッド材６Ｂｂと、外部側に位置する柱４と下方の梁５との交点に設けられたロッド材６Ｂｂとの間に、これらロッド材６Ｂｂ，６Ｂｂ間のストロークを伸縮させることが可能な駆動部６Ｂａを連繋させて構成されている。
さらに、前記補強フレーム２には、前記既存建物１と補強フレームとの間の押圧力を測定検出するためのセンサー６０Ｂが設けられている。なお、このセンサー６０Ｂの設置位置は、前記既存建物１と補強フレームとの間の押圧力を正確に測定検出することができるのであれば、特に限定されるものではない。

そして、前記駆動部６Ｂａには、図示しない接続手段によって前記センサー６０Ｂと接続された制御装置６１Ｂが設けられている。この制御装置６１Ｂは、前記センサー６０Ｂによって測定検出された押圧力データから、前記ロッド材６Ｂｂ，６Ｂｂ間のストロークをどれくらい伸縮させるかを算出し、かつ算出データを元に駆動部６Ｂａを駆動させることができるようになっている。
これによって、常に、補強フレーム２の変形による既存建物１と補強フレーム２との間の押圧力データを瞬時に制御装置６１Ｂへと伝達できるとともに、駆動部６Ｂａを駆動させてロッド材６Ｂｂ，６Ｂｂ間のストロークを所定量だけ伸縮させることができる。

そして、以上のように前記複数の柱３，４と梁５とで囲まれた構面内に前記可変ストローク装置６Ｂが架設されているので、前記既存建物１および補強フレーム２間には常に押圧力がかかった状態となるので、通常時であっても地震時であっても、前記既存建物１と補強フレーム２と常に一体化することができる。

なお、前記ロッド材６Ｂｂ，６Ｂｂ間の最大ストローク幅が小さいと、地震等の揺動によって変形した補強フレーム２の変形量に対応できない場合があり、前記既存建物１および補強フレーム２間に常に押圧力をかけた状態とすることができないため、ロッド材６Ｂｂ，６Ｂｂ間の最大ストローク幅をより大きく確保しておくことが好ましい。

本発明の既存建物の耐震補強構造に係る実施形態を示す正面図である。 （ａ）は、図１の既存建物の耐震補強構造の要部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、図１の既存建物の耐震補強構造の作動状況を示す拡大正面図である。 本発明の既存建物の耐震補強構造に係る他の実施形態を示す正面図である。 （ａ）は、図３の既存建物の耐震補強構造の要部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、図３の既存建物の耐震補強構造の作動状況を示す拡大正面図である。 斜材として板ばねを用いたこと示す拡大正面図である。 斜材として可変ストローク式ダンパー装置を用いたことを示す拡大正面図である。 斜材と平行して制振ダンパーを設けたことを示す拡大正面図である。

符号の説明

１ 既存建物
２ 補強フレーム
３ 柱
４ 柱
５ 梁
６ 斜材
１２ 補強フレーム
１３ 柱
１４ 柱
１５ 梁
１６ 斜材

Claims (5)

1. 既存建物の外部に、この既存建物とは独立した補強フレームが構築されており、
   この補強フレームは、複数の柱と、これら複数の柱間に架設される梁と、これら複数の柱と梁とで囲まれた構面内に斜めに架設される斜材とを備えており、
   前記補強フレームは、前記斜材を弾性変形させることによって、前記既存建物を押圧する方向に変形していることを特徴とする既存建物の耐震補強構造。
2. 前記斜材は、既存建物側に位置する柱と上方の梁との交点から、外部側に位置する柱と下方の梁との交点にわたって斜めに架設されており、前記斜材に引張力を作用させていることを特徴とする請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造。
3. 前記斜材は、既存建物側に位置する柱と下方の梁との交点から、外部側に位置する柱と上方の梁との交点にわたって斜めに架設されており、前記斜材に圧縮力を作用させていることを特徴とする請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造。
4. 前記斜材として、前記複数の柱と梁とで囲まれた構面内に板ばねが斜めに架設されていることを特徴とする請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造。
5. 前記既存建物と補強フレームとの間には、これら既存建物および補強フレーム間の振動を減衰する摩擦材が設けられていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の既存建物の耐震補強構造。

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