JP5456461B2 - 免震改修構造 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の中間階等に免震装置を介装して免震化を図る際に好適な免震改修構造に関するものである。

近年、大規模地震に対する建物の安全性を確保するために、旧来の建築基準法に則って設計された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たり、あるいは免震層を形成して免震化を図ったりする方策が採られている。

図４は、下記特許文献１において提案された既存建築物の制振構造を示すもので、既存建築物に、左右の柱１との間に間隙５を形成して上階の梁２から設けた垂れ壁３と、下階の梁２の上に設けた腰壁４と、これら垂れ壁３と腰壁４の間に形成したスリット６内に配置して垂れ壁３と腰壁４を接合する弾塑性ダンパー７とを制振要素および耐震要素として増設したものである。

このような既存建築物に対する従来の制振構造にあっては、弾塑性ダンパー７を組み込んだ垂れ壁３および腰壁４を増設することにより、既存建築物の耐震性を向上させることはできるものの、弾塑性ダンパー７の減衰力が作用する垂れ壁３あるいは腰壁４が、梁２のみに取り付いているために、別途梁２の補強が必要になる。

また、上記垂れ壁３および腰壁４を、左右の柱１と一体に接合して、これらの間に上記弾塑性ダンパー７を組み込むと、当該柱梁架構の剛性が高くなり過ぎて変形し難くなるために、上記弾塑性ダンパー７による所望の減衰効果が得られなくなることに加えて、柱１が可撓域の小さい短柱となってせん断破壊するおそれもある。したがって、既存の柱１と上記耐震要素のバランスを考慮しつつ、かつ所望とする制振効果を得ることが難しいという問題点があった。

他方、既存建物に免震層を形成してその免震化を図るための従来の免震改修構造として、上記免震層を基礎よりも上方の階に形成する構造が知られている。この免震改修構造によれば、免震層を介してその上部構造における地震時の振動を長周期化することにより、当該上部構造の安全性を確保することができる。

ところが、上記従来の免震改修構造にあっては、免震装置を設置して免震層を形成するために、柱および壁を水平方向に切断することになる。このため、当該免震層における柱梁架構の剛性が極端に低下し、かつ地震時の変形が集中することになる。

そこで、従来は、上記柱梁架構における層間変形を抑制するために、上記免震装置として高減衰型のものを用いてエネルギーを吸収するか、あるいは別途ダンパーを併設して減衰性能を高めるとともに、必要とされる大きさの減衰力に抗するために、免震層の柱と免震層の上下の梁を補強する対策が採られている。

すなわち、図５（ａ）、（ｂ）にその一例を示すように、上下階の梁８に沿って補強部材８ａ、８ｂを増設して一体化して補強するとともに、柱９の外周に鉄筋コンクリート９ａを増し打ちして補強したり、あるいは上記柱９の周囲を鋼管や繊維で被覆してせん断補強したりする必要がある。この結果、上記免震層における全ての梁８および柱９に対して、上記補強を施工するためには、多大の手間と時間を要してコストアップを招くという問題点があった。

特開平９−１７０３５３号公報

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、既存建物の柱や梁に対して大掛かりな補強を施すことなく、効果的にその免震化を図ることが可能になる免震改修構造を提供することを課題とするものである。

上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、既存建物の基礎よりも上方に免震層を形成するための免震改修構造であって、上記基礎よりも上方において切断された柱の当該切断部に介装された免震装置と、免震改修時に上記既存建物の梁および柱を補強すべく構築された垂れ壁および／または腰壁とを備え、上記垂れ壁は、上記免震装置の上部側の既存梁に一体に垂設されるとともに上記上部側の柱に接して設けられ、上記腰壁は、上記切断部の下部側の既存梁に一体に立設されるとともに上記下部側の柱に接して設けられてなることを特徴とするものである。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記垂れ壁と上記下部側の既存梁との間、上記垂れ壁と上記腰壁との間、または上記腰壁と上記上部側の既存梁との間に、水平方向の振動を吸収するダンパーが設置されていることを特徴とするものである。

さらに、請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の発明において、一端部が上記既存梁に接続される上記ダンパーは、当該一端部が上記既存梁および上記柱の両方に固定されていることを特徴とするものである。

また、請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれかに記載の発明において、上記垂れ壁および腰壁は、上記既存建物の壁が上記柱の切断部に対応した位置において切断されることによって形成されたものであるとともに、それぞれ増し打ち補強されていることを特徴とするものである。

請求項１〜４のいずれかに記載の発明においては、免震層を形成する柱梁架構において、免震装置を介装するための柱の切断位置に応じて、適宜垂れ壁および／または腰壁を増設する。すなわち、上記柱をその高さ方向の中間部において切断する場合には、その柱梁架構の上部側の既存梁から上記切断位置まで垂れ壁を垂下させるとともに、下部側の既存梁から上記切断位置まで腰壁を立設して両者間に間隙を形成する。また、上記柱を、上部側の既存梁の梁下位置において切断する場合には、下部側の既存梁から上記切断位置まで腰壁を立設し、他方下部側の既存梁上において切断する場合には、上部側の既存梁から上記切断位置まで垂れ壁を垂設する。

そして、いずれの場合においても、上記垂れ壁を、免震装置の上部側の柱と少なくとも互いに接した状態で設けるとともに、上記腰壁を、免震装置の下部側の柱と少なくとも互いに接した状態で設ける。これにより、免震装置の上部側においては、既存梁および柱が垂れ壁と一体化されて補強されるとともに、免震装置の下側においては、既存梁および柱が腰壁とを一体化されて補強される。この結果、既存建物の柱や梁に対する増し打ち補強が不要になったり、あるいは他の柱や梁に対して大掛かりな補強を施したりすることなく、効果的にその免震化を図ることができる。

また、請求項２に記載の発明のように、免震装置を介装することによって地震時に相対変位する上記垂れ壁と下部側の既存梁との間、上記垂れ壁と腰壁との間または上記腰壁と上部側の既存梁との間に、水平方向の振動を吸収するダンパーを設置すれば、地震時に上記ダンパーが振動を減衰させることにより、制振効果も得ることができるとともに、他の既存の柱や梁の補強を不要、または軽減することができる。

この際に、上部側の既存梁、上部側の柱および垂れ壁が一体的に挙動するとともに、下部の既存梁、下部側の柱および腰壁が一体的に挙動するために、上記ダンパーによる制振効果が高まり、よって地震時の応答を効果的に低減することが可能になる。

さらに、上記免震装置を柱の下部または上部に設置することにより、ダンパーの一端部が、下部側または上部側の既存梁に接合する場合には、請求項３に記載の発明のように、当該一端部を既存梁および柱の両方に固定すれば、上下部構造間の相対変位を確実にダンパーに伝達して、上述した制振効果を高めることができる。

本発明に係る免震改修構造の一実施形態を示す正面図である。 図１の免震改修構造における地震時における挙動を示す正面図である。 本発明の他の実施形態を示す正面図である。 従来の耐震改修構造を示す正面図である。 （ａ）は従来の耐震改修構造または免震改修構造に必要な梁の補強構造を示す梁部分の断面図、（ｂ）は同じく柱の補強構造を示す横断面図である。

（第１の実施形態）
図１および図２は、本発明に係る免震改修構造の第１の実施形態を示すもので、図中符号１０（１０ａ、１０ｂ）が既存建物における柱であり、符号１１ａ、１１ｂがそれぞれ免震層を形成する架構における既存の上部側の既存梁、下部側の既存梁である。

そして、本実施形態では、図１に示す基礎よりも上方の特定階において、柱１がその高さ方向の中間部において切断され、当該切断部に免震装置１２が設置されることにより、免震化が図られている。ここで、上記免震装置１２として、天然ゴム等による免震装置が用いられている。

また、この免震改修時に、免震装置１２の上部側の柱１０ａ間に横架されている既存梁１１ａには、上記切断位置まで垂下された鉄筋コンクリート造の垂れ壁１３がアンカー等を介して一体に増設されている。他方、免震装置１２の下部側の柱１０ｂ間に横架されている既存梁１１ｂ上には、上記切断位置まで鉄筋コンクリート造の腰壁１４が同様にアンカー等を介して一体に増設されるとともに、これら垂れ壁１３と腰壁１４との間には、所定のクリアランス１５が形成されている。

この際に、上記垂れ壁１３および腰壁１４は、各々地震時に、上部側の柱１０ａまたは下部側の柱１０ｂから作用する水平力に抗し得るように、各々上部側の柱１０ａまたは下部側の柱１０ｂと接するように構築されている。したがって、垂れ壁１３および腰壁１４は、各々上部側の柱１０ａまたは下部側の柱１０ｂとアンカーを介して一体化してもよく、あるいは当該アンカーを用いることなく、単に接した状態で構築してもよい。

なお、上記垂れ壁１３および腰壁１４が、既存建物の壁を柱１０の切断部に対応した位置において切断することによって形成されたものである場合には、上記クリアランス１５を形成することによって低下した剛性を補うために、それぞれ増し打ち補強することが好ましい。

そして、上記クリアランス１５内に、オイルダンパー１６が水平に配置され、その一端部１６ａが垂れ壁１３に固定され、他端部１６ｂが腰壁１４に固定されている。

以上の構成からなる免震改修構造においては、垂れ壁１３を、免震装置１２の上部側の柱１０ａと互いに接した状態で設けるとともに、腰壁１４を、免震装置１２の下部側の柱１０ｂと互いに接した状態で設けているために、地震時おいては、図２に示すように、既存梁１１ａ、上部側の柱１０ａおよび垂れ壁１３が一体的に挙動するとともに、既存梁１１ｂ、下部側の柱１０ｂおよび腰壁１４が一体的に挙動する。

この結果、既存梁１１ａおよび柱１０ａが垂れ壁１３によって補強され、下側においては既存梁１１ｂおよび柱１０ｂが腰壁１４によって補強されているために、既存建物の柱１０や梁１１ａ、１１ｂに対して大掛かりな補強を施すことなく、効果的にその免震化を図ることができる。

しかも、免震装置１２を介装することによって地震時に相対変位する垂れ壁１３と腰壁１４との間に、水平方向の振動を吸収するオイルダンパー１６を設置しているために、既存梁１１ａ、上部側の柱１０ａおよび垂れ壁１３が一体的に挙動し、かつ既存梁１１ｂ、下部側の柱１０ｂおよび腰壁１４が一体的に挙動することと相まって、オイルダンパー１６による制振効果を高めて、地震時の応答を効果的に低減することができる。

（第２の実施形態）
図３は、本発明に係る免震改修構造の第２の実施形態を示すもので、図１および図２に示したものと同一構成部分については、同一符号を付してその説明を簡略化する。
図３に示すように、この免震改修構造は、既存建物の柱２０を、上部側の既存梁１１ａの梁下位置において切断して、当該切断箇所に免震装置１２を設置する場合に適用されるものである。

この免震改修構造においては、下部側の既存梁１１ｂから上記切断位置まで腰壁１４が立設されており、この腰壁１４と上部側の既存梁１１ａとの間に、クリアランス２１が形成されている。そして、このクリアランス２１内に、オイルダンパー１６が水平に配置され、その一端部１６ａが既存梁１１ａおよび上部側の柱２０ａの両方に固定され、他端部１６ｂが腰壁１４に固定されている。

上記構成からなる免震改修構造においては、下部側の柱２０ｂおよび既存梁１１ｂが腰壁１４によって耐震補強されているのに対して、特に上部側の既存梁１１ａはそのような補強がされていないことになる。加えて、既存梁１１ａと腰壁１４との間に、オイルダンパー１６を設けているために、地震時に、既存梁１１ａにはオイルダンパー１６の減衰力に応じた応力が作用することになるが、上記オイルダンパー１６の一端部１６ａを、既存梁１１ａおよび上部側の柱１０ａの両方に接合しているために、上記減衰力を両者によって受けることができる。

この結果、本実施形態の免震改修構造によっても、第１の実施形態に示したものと、同様の作用効果を得ることができる。

なお、第１および第２の実施形態においては、本発明に係る免震改修構造を、既存の柱１０の高さ方向の中間部に免震装置１２を介装する場合および柱２０における上部側の既存梁１１ａの梁下位置に免震装置１２を介装する場合に適用した場合について示したが、本発明は、これらに限定されるものではなく、さらに柱を下部側の既存梁１１ｂ上において切断して免震装置を介装する場合にも、同様に適用することができる。

ちなみに、このような場合には、既存梁１１ａから上記切断位置まで垂れ壁１３を垂設すればよく、さらに垂れ壁１３と下部側の既存梁１１ｂとの間のクリアランスに、オイルダンパー１６を設置して、その一端部を垂れ壁１３に固定するとともに、他端部を既存梁１１ｂおよび下部側の柱の両方に固定することにより、上記第１および第２の実施形態と同様の作用効果を得ることができる。

また、上記第１および第２の実施形態においては、既存の柱１０や梁１１ａ、１１ｂに追加的な補強を施工しない場合について説明したが、特にオイルダンパー１６等を設置した場合に、その減衰力に抗する耐力が不足する場合には、当該箇所に相応の補強を施せばよい。

既存建物の中間階等に免震装置を介装して免震化を図る際に利用可能である。

１０、２０ 柱
１０ａ、２０ａ 上部側の柱
１０ｂ、２０ｂ 下部側の柱
１１ａ 上部側の既存梁
１１ｂ 下部側の既存梁
１２ 免震装置
１３ 垂れ壁
１４ 腰壁
１６ オイルダンパー
１６ａ 一端部
１６ｂ 他端部

Claims (4)

1. 既存建物の基礎よりも上方に免震層を形成するための免震改修構造であって、
   上記基礎よりも上方において切断された柱の当該切断部に介装された免震装置と、免震改修時に上記既存建物の梁および柱を補強すべく構築された垂れ壁および／または腰壁とを備え、
   上記垂れ壁は、上記免震装置の上部側の既存梁に一体に垂設されるとともに上記上部側の柱に接して設けられ、上記腰壁は、上記切断部の下部側の既存梁に一体に立設されるとともに上記下部側の柱に接して設けられてなることを特徴とする免震改修構造。
2. 上記垂れ壁と上記下部側の既存梁との間、上記垂れ壁と上記腰壁との間、または上記腰壁と上記上部側の既存梁との間に、水平方向の振動を吸収するダンパーが設置されていることを特徴とする請求項１に記載の免震改修構造。
3. 一端部が上記既存梁に接続される上記ダンパーは、当該一端部が上記既存梁および上記柱の両方に固定されていることを特徴とする請求項２に記載の免震改修構造。
4. 上記垂れ壁および腰壁は、上記既存建物の壁が上記柱の切断部に対応した位置において切断されることによって形成されたものであるとともに、それぞれ増し打ち補強されていることを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載の免震改修構造。

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