JP5515509B2 - 耐震補強構造及び耐震補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、耐震補強構造及び耐震補強方法に関し、特に、既存建物をブレースによって耐震補強する耐震補強構造及び耐震補強方法に関する。

既存建物をブレースによって耐震補強する耐震補強構造の例が特許文献１、２に記載されている。
これらの耐震補強構造は、２本の横材と縦材とを四方枠組みして構成した鉄骨枠の内側に２本のブレースをＶ字状又は逆Ｖ字状に配置し、各ブレースの両端を鉄骨枠側に接合することによって矩形状の補強フレームを構成し、この補強フレームを縦横に複数組み合わせることによって格子状のブレース架構を構成し、このブレース架構を既存建物の躯体の外側に設置し、各補強フレームをアンカーボルト等によって既存建物の躯体の各層の柱又は梁に接合することにより、ブレース架構と躯体と一体化したものである。

特開平１１−１９３６３９号公報 特開２００４−３２４３２２号公報

ところで、上記のような構成の耐震補強構造にあっては、既存建物の躯体の各層にそれぞれ補強フレームのブレースが配置されるように躯体の外側にブレース架構を設置し、各補強フレームを躯体の各層の柱又は梁にアンカーボルト等によって接合しているため、全体としての接合箇所が非常に多く、耐震補強の施工に時間と手間と費用がかかる。

本発明は、上記のような従来の問題に鑑みなされたものであって、既存建物をブレースによって耐震補強する場合に、全体としての接合箇所を少なくすることができ、これにより、施工に要する時間と手間と費用を削減することができる耐震補強構造及び耐震補強方法を提供することを目的とする。

上記のような課題を解決するために、本発明は、以下のような手段を採用している。
すなわち、本発明は、複数層からなる既存建物の耐震補強構造であって、前記既存建物の躯体の外側に設置され、前記躯体の少なくとも１層を飛ばして、両端がその上下の層のみにおいて躯体に直接又は接合部材を介して間接的に接合されるブレースが、前記躯体の所定の階層範囲内に上下に連続して複数設けられたブレース群を複数備え、前記複数のブレース群は、横並びに設置され、各ブレース群のブレースは、他のブレース群のブレースが接合される層とは異なる層に接合されていることを特徴とする。

本発明の耐震補強構造によれば、既存建物を耐震補強する場合に、既存建物の躯体の外側にブレース群を複数設け、各ブレース群の複数のブレースの各々の両端を、躯体の少なくとも１層を飛ばして、その上下の層の躯体に直接又は接合部材を介して間接的に接合し、かつ、各ブレース群の複数のブレースの各々を、他のブレース群の複数のブレースの各々が接合される層とは異なる層に接合すればよいことになる。従って、全体としての接合箇所を少なくすることができるので、耐震補強の施工に要する時間と手間と費用を削減することができる。

また、本発明において、前記所定の階層範囲は、前記躯体の第１層から、上方の所定の層までの範囲であることとしてもよい。

本発明の耐震補強構造によれば、躯体の第１層から、上方の所定の層までの範囲内に複数のブレースが配置され、各ブレースの両端が躯体側に直接又は接合部材を介して間接的に接合されることになる。

さらに、本発明において、前記躯体の偶数層を飛ばして、両端がその上下の奇数層に接合される複数のブレースからなる第１のブレース群と、前記躯体の奇数層を飛ばして、両端がその上下の偶数層に接合される複数のブレースからなる第２のブレース群とを備えていることとしてもよい。

本発明の耐震補強構造によれば、既存建物を耐震補強する場合に、第１のブレース群の複数のブレースの各々を、躯体の偶数層を飛ばして、両端をその上下の奇数層に接合し、また、第２のブレース群の複数のブレースの各々を、躯体の奇数層を飛ばして、両端をその上下の偶数層に接合すればよいことになる。従って、全体としての接合箇所を少なくすることができるので、耐震補強に要する時間と手間と費用を削減することができる。

さらに、本発明において、前記各ブレースの両端は、前記躯体の仕口部、柱、梁、又は床の部分に直接又は接合部材を介して間接的に接合されていることとしてもよい。

本発明の耐震補強構造によれば、各ブレースは、躯体の少なくとも１層を飛ばして、両端がその上下の層の躯体の仕口部、柱、梁、又は床の部分に直接又は接合部材を介して間接的に接合されることになる。

さらに、本発明において、前記ブレースは、横材と縦材とを四方枠組みして構成した補強フレームの内側に設けられ、両端が前記補強フレーム側に接合され、該補強フレームを介して前記躯体側に接合されていることとしてもよい。

本発明の耐震補強構造によれば、ブレースは、両端が補強フレームを介して躯体側に接合されることになる。

さらに、本発明は、複数層からなる既存建物の耐震補強方法であって、前記既存建物の躯体の外側に、複数のブレースからなるブレース群を複数、横並びに設置し、各ブレース群のブレースを、前記躯体の少なくとも１層を飛ばして、両端をその上下の層のみにおいて躯体に直接又は接合部材を介して間接的に接合して、前記躯体の所定の階層範囲内に上下に連続するように設けるとともに、各ブレース群のブレースを、他のブレース群のブレースを接合する層とは異なる層に接合することを特徴とする。

以上、説明したように、本発明の耐震補強構造及び耐震補強方法によれば、既存建物を耐震補強する場合に、既存建物の躯体の各層にそれぞれブレースを接合する必要はなく、躯体の少なくとも１層を飛ばして、その上下の層に両端を直接又は接合部材を介して間接的に接合すればよいことになる。従って、全体としての接合箇所を少なくすることができるので、施工に要する時間と手間と費用を削減することができる。

本発明による耐震補強構造の一実施の形態を示した正面図である。 既存建物の補強前の地震力とせん断力との関係を示した説明図である。 従来の耐震補強構造による地震力とせん断力との関係を示した説明図である。 本発明の耐震補強構造による地震力とせん断力との関係を示した説明図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
図１には、本発明による耐震補強構造及び耐震補強工法の一実施の形態が示されている。この耐震補強構造１は、複数層の躯体を備えた既存建物を耐震補強するのに有効なものであって、既存建物２０の躯体２１をブレース群２、１０によって耐震補強するように構成したものである。

本実施の形態においては、例えば、１４層（１４階）の集合住宅を既存建物２０とし、この既存建物２０の躯体２１の外側にブレース群２、１０を設置し、既存建物２０の躯体２１と各ブレース群２、１０とを一体化することにより、既存建物２０の躯体２１に耐震補強を施している。

ブレース群２、１０は、既存建物２０の躯体２１の一側面（例えば、正面又は背面）の図１の左側の部分に対向して設置される第１のブレース群２と、右側の部分に対向して設置される第２のブレース群１０とを備えている。

第１のブレース群２は、鉄骨製の２本の横材４ａ、４ｂと縦材５ａ、５ｂとを四方枠組みして構成した鉄骨枠６の内側に、鉄骨製の２本のブレース７、７をＶ字状又は逆Ｖ字状に配置し、各ブレース７の両端を鉄骨枠６側に接合して矩形状の補強フレーム３を構成し、この補強フレーム３を縦横に複数組み合わせて全体が格子状をなすように構成したものである。
なお、ブレース７は、Ｖ字状又は逆Ｖ字状に限らず、鉄骨枠６内に斜めに配置するように構成してもよい。

第１のブレース群２は、７つの補強フレーム３（第１補強フレーム３ａ〜第７補強フレーム３ｇ）を縦方向に組み合わせたものが横方向に２列に配置され、第１補強フレーム３ａが躯体２１の第１層に対応し、第２補強フレーム３ｂが第２層及び第３層に対応し、第３補強フレーム３ｃが第４層及び第５層に対応し、第４補強フレーム３ｄが第６層及び第７層に対応し、第５フレーム３ｅが第８層及び第９層に対応し、第６フレーム３ｆが第１０層及び第１１層に対応し、第７フレーム３ｇが第１１層及び第１２層に対応するように、各補強フレーム３（第１補強フレーム３ａ〜第７補強フレーム３ｇ）の縦横の寸法が設定されている。

第１のブレース群２は、既存建物２０の躯体２１の外側の地盤に打設された杭２２（又は直接基礎の場合は基礎）によって支持され、この状態で、第１補強フレーム３ａの下横材４ａが躯体２１の第１層の床部に接合され、上横材４ｂが第２層の床部に接合され、第２補強フレーム３ｂの下横材４ａが第２層の床部に接合され、上横材４ｂが第４層の床部に接合され、第３補強フレーム３ｃの下横材４ａが第４層の床部に接合され、上横材４ｂが第６層の床部に接合され、第４補強フレーム３ｄの下横材４ａが第６層の床部に接合され、上横材４ｂが第８層の床部に接合され、第５補強フレーム３ｅの下横材４ａが第８層の床部に接合され、上横材４ｂが第１０層の床部に接合され、第６補強フレーム３ｆの下横材４ａが第１０層の床部に接合され、上横材４ｂが第１２層の床部に接合され、第７補強フレーム３ｇの下横材４ａが第１２層の床部に接合され、上横材４ｂが第１４層の床部に接合されている。

これにより、第２補強フレーム３ｂの各ブレース７の両端が第３層を飛ばして、その上下の第２層の床部及び第４層の床部に接合され、第３補強フレーム３ｃの各ブレース７の両端が第５層を飛ばして、その上下の第４層の床部及び第６層の床部に接合され、第４補強フレーム３ｄの各ブレース７の両端が第７層を飛ばして、その上下の第６層の床部及び第８層の床部に接合され、第５補強フレーム３ｅの各ブレース７の両端が第９層を飛ばして、その上下の第８層の床部及び第１０層の床部に接合され、第６補強フレーム３ｆの各ブレース７の両端が第１１層を飛ばして、その上下の第１０層の床部及び第１２層の床部に接合され、第７補強フレーム３ｇの各ブレース７の両端が第１３層を飛ばして、その上下の第１２層及び第１４層に接合される。
なお、第１補強フレーム３ａの各ブレース７の両端は、躯体２１の第１層の床部及び第２層の床部に接合される。

つまり、第１のブレース群２の第１補強フレーム３ａを除く、各補強フレーム３（第２補強フレーム３ｂ〜第７補強フレーム３ｇ）の各ブレース７は、躯体２１の第２層〜第１４層の間に、奇数層を飛ばして、両端が上下の偶数層に接合されるように、連続して設けられることになる。

なお、第１のブレース群２の各補強フレーム（第１補強フレーム３ａ〜第７補強フレーム３ｇ）の下横材４ａ及び上横材４ｂは、例えば、アンカーボルト等によって躯体２１の各層の仕口部、柱、梁、又は床の部分に直接に接合する方法、躯体２１の各層の仕口部、柱、梁、又は床の部分に接合部材を介して間接的に接合する方法等によって躯体２１に接合される。本実施の形態においては、躯体２１の各層の柱又は梁の部分に接合部材としての床部を設け、この床部にアンカーボルト等によって接合している。

第２のブレース群１０は、第１のブレース群２と同様に、鉄骨製の２本の横材１２ａ、１２ｂと縦材１３ａ、１３ｂとを四方枠組みして構成した鉄骨枠１４内側に、鉄骨製の２本のブレース１５、１５をＶ字状又は逆Ｖ字状に配置し、各ブレース１５の両端を鉄骨枠１４側に接合して矩形状の補強フレーム１１を構成し、この補強フレーム１１を縦横に複数組み合わせて全体が格子状をなすように構成したものである。
なお、ブレース１５は、Ｖ字状又は逆Ｖ字状に限らず、鉄骨枠１４内に斜めに配置するように構成してもよい。

第２のブレース群１０は、第１のブレース群２と同様に、７つの補強フレーム１１（第１補強フレーム１１ａ〜第７補強フレーム１１ｇ）を縦方向に組み合わせたものが横方向に２列に配置され、第１補強フレーム１１ａが躯体２１の１層及び第２層に対応し、第２補強フレーム１１ｂが３層及び４層に対応し、第３補強フレーム１１ｃが５層及び６層に対応し、第４補強フレーム１１ｄが７層及び８層に対応し、第５補強フレーム１１ｅが９層及び１０層に対応し、第６補強フレーム１１ｆが１１層及び１２層に対応し、第７補強フレーム１１ｇが１３層及び１４層に対応するように、７つの補強フレーム１１（第１補強フレーム１１ａ〜第７補強フレーム１１ｇ）の縦横の寸法が設定されている。

第２のブレース群１０は、第１のブレース群２と同様に、各既存建物２０の躯体２１の外側の地盤に打設された杭２２（又は直接基礎の場合には基礎）によって支持され、この状態で、第１補強フレーム１１ａの下横材１２ａが躯体２１の第１層の床部に接合され、上横材１２ｂが第３層の床部に接合され、第２補強フレーム１１ｂの下横材１２ａが第３層の床部に接合され、上横材１２ｂが第５層の床部に接合され、第３補強フレーム１１ｃの下横材１２ａが第５層の床部に接合され、上横材１２ｂが第７層の床部に接合され、第４補強フレーム１１ｄの下横材１２ａが第７層の床部に接合され、上横材１２ｂが第９層の床部に接合され、第５補強フレーム１１ｅの下横材１２ａが第９層の床部に接合され、上横材１２ｂが第１１層の床部に接合され、第６補強フレーム１１ｆの下横材１２ａが第１１層の床部に接合され、上横材１２ｂが第１３層の床部に接合され、第７補強フレーム１１ｇの下横材１２ａが第１３層の床部に接合され、上横材１２ｂが第１４層の天井部（Ｒ層の床部）に接合されている。

これにより、第１補強フレーム１１ａの各ブレース１５の両端が躯体２１の第２層を飛ばして、第１層の床部及び第３層の床部に接合され、第２補強フレーム１１ｂの各ブレース１５の両端が第４層を飛ばして、第３層及び第５層の床部に接合され、第３補強フレーム１１ｃの各ブレース１５の両端が第６層を飛ばして、第５層の床部及び７層の床部に接合され、第４補強フレーム１１ｄの各ブレース１５の両端が第８層を飛ばして、第７層の床部及び第９層の床部に接合され、第５補強フレーム１１ｅの各ブレース１５の両端が第１０層を飛ばして、第９層の床部及び第１１層の床部に接合され、第６補強フレーム１１ｆの各ブレース１５の両端が第１２層を飛ばして、第１１層の床部及び第１３層の床部に接合され、第７補強フレーム１１ｇの各ブレース１５の両端が第１４層を飛ばして、第１３層の床部及びＲ層の床部に接合されることになる。

つまり、第２のブレース群１０の各補強フレーム１１（第１補強フレーム１１ａ〜第７補強フレーム１１ｇ）の各ブレース１５は、躯体２１の第１層〜第１４層の間に、偶数層を飛ばして、両端が上下の奇数層に接合されるように、連続して設けられることになる

なお、第２のブレース群１０の各補強フレーム１１（第１補強フレーム１１ａ〜第７補強フレーム１１ｇ）の下横材１２ａ及び上横材１２ｂは、第１のブレース群２と同様の方法によって躯体２１に接合される。

そして、上記のような構成の第１のブレース群２及び第２のブレース群１０を各既存建物２０の躯体２１の外側に設置し、第１のブレース群２及び第２のブレース群１０の各補強フレーム３、１１（第１補強フレーム３ａ、１１ａ〜第７補強フレーム３ｇ、１１ｇ）と躯体２１とを一体化することにより、各既存建物２０の躯体２１を第１のブレース群２及び第２のブレース群１０によって耐震補強することができる。

上記のように構成した本実施の形態の耐震補強構造及び耐震補強工法にあっては、複数の補強フレーム３、１１を縦横に組み合わせて構成した第１のブレース群２と第２のブレース群１０とを用い、第１のブレース群１の複数のブレース７（第１の補強フレーム３ａのブレース７を除く）の各々の両端を、既存建物２０の躯体２１の奇数層を飛ばしてその上下の偶数層に接合し、第２のブレース群１０の複数のブレース１５の各々の両端を、既存建物２０の躯体２１の偶数層を飛ばしてその上下の奇数層に接合するように構成したので、各層にそれぞれブレースを配置した従来のものに比べて、全体としての接合箇所を少なくすることができ、耐震補強の施工に要する時間と手間と費用を削減することができる。

なお、上記の説明においては、第１のブレース群２の複数のブレース７の各々、及び第２のブレース群１０の複数のブレース１５の各々の両端を、既存建物２０の躯体２１の１層を飛ばしてその上下の層に接合するように構成したが、各ブレース群２、１０の複数のブレース７、１５の各々の両端を、既存建物２０の躯体２１の２層以上を飛ばしてその上下の層に接合するように構成してもよい。

また、上記の説明においては、既存建物２０の躯体２１の一側面（例えば、正面又は背面）の図１中の左側の部分及び右側の部分に対向するように、第１のブレース群２及び第２のブレース群１０を設置したが、既存建物２０の両側面（例えば、正面及び背面）に対向するように、第１のブレース群２及び第２のブレース群１０を設置してもよい。さらに、既存建物２０の躯体２１の各側面（例えば、図１の正面、背面、右側面、及び左側面）に対応するように、第１のブレース群２及び第２のブレース群１０を設置してもよい。

さらに、上記の説明においては、第１のブレース群２及び第２ブレース群１０を、地盤に打設されている杭２２（又は直接基礎の場合は基礎）によって支持するように構成したが、第２ブレース群２及び第２ブレース群１０を、躯体２１の第１層よりも上方の所定の範囲の層間に設置するように構成してもよい。

さらに、上記の説明においては、鉄骨枠６、１４の内側にブレース７、１５を設けて、鉄骨枠６、１４を介してブレース７、１５を躯体１２側に接合したが、ブレース７、１５を躯体２１側に直接に接合してもよい。

以下、本発明の耐震補強構造による補強効果について、図２〜図４を参照しながら説明する。
図２に示すように、４階の既存建物の各階にそれぞれ１００ｔの地震力が作用している状態を想定すると、既存建物の各階に作用するせん断力は、最上階からその階までの合計となり、最上階（第４層）が１００ｔ、３階（第３層）が２００ｔ、２階（第２層）が３００ｔ、１階（第１層）が４００ｔとなる。

従来の耐震補強構造においては、図３に示すように、各階ごとにブレースを配置し、各ブレースを各階の柱又は梁に接合している。この耐震補強構造において、各ブレースが５０ｔの荷重を負担するものとすると、最上階の第４層で既存建物からブレースに５０ｔの荷重が伝達され、この５０ｔの荷重が下方に順次伝達されて地盤まで伝達される。この結果、この補強構造において、建物の各階に作用するせん断力は、最上階の第４層が５０ｔ、第３層が１５０ｔ、第２層が２５０ｔ、第１層が３５０ｔとなる。

一方、本発明による耐震補強構造においては、図４に示すように、図中下側のブレースは、１層を飛ばして、両端を第１層及び第３層の床部に接合し、図中上側のブレースは、１層を飛ばして、両端を第３層の床部及びＲ層の床部に接合している。この耐震補強構造において、各ブレースが５０ｔの荷重を負担するものとすると、最上階の第４層で既存建物からブレースに５０ｔの荷重が伝達され、この５０ｔの荷重が下方に順次伝達されて地盤まで伝達される。この結果、この耐震補強構造のせん断力は、最上階の第４層が５０ｔ、第３層が１５０ｔ、第２層が２５０ｔ、第１層が３５０ｔとなる。

従って、本発明の耐震補強構造のように、ブレースを１層飛ばして、両端をその上下の層に接合しても、従来の各層ごとにブレースを接合したものと同等の性能が得られることが分かる。

１ 耐震補強構造
２ 第１のブレース群
３ 補強フレーム
３ａ 第１補強フレーム
３ｂ 第２補強フレーム
３ｃ 第３補強フレーム
３ｄ 第４補強フレーム
３ｅ 第５補強フレーム
３ｆ 第６補強フレーム
３ｇ 第７補強フレーム
４ａ、４ｂ 横材
５ａ、５ｂ 縦材
６ 鉄骨枠
７ ブレース
１０ 第２のブレース群
１１ 補強フレーム
１１ａ 第１補強フレーム
１１ｂ 第２補強フレーム
１１ｃ 第３補強フレーム
１１ｄ 第４補強フレーム
１１ｅ 第５補強フレーム
１１ｆ 第６補強フレーム
１１ｇ 第７補強フレーム
１２ａ、１２ｂ 横材
１３ａ、１３ｂ 縦材
１４ 鉄骨枠
１５ ブレース
２０ 既存建物
２１ 躯体
２２ 杭

Claims (6)

1. 複数層からなる既存建物の耐震補強構造であって、
   前記既存建物の躯体の外側に設置され、前記躯体の少なくとも１層を飛ばして、両端がその上下の層のみにおいて躯体に直接又は接合部材を介して間接的に接合されるブレースが、前記躯体の所定の階層範囲内に上下に連続して複数設けられたブレース群を複数備え、
   前記複数のブレース群は、横並びに設置され、
   各ブレース群のブレースは、他のブレース群のブレースが接合される層とは異なる層に接合されていることを特徴とする耐震補強構造。
2. 前記所定の階層範囲は、前記躯体の第１層から、上方の所定の層までの範囲であることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
3. 前記躯体の偶数層を飛ばして、両端がその上下の奇数層に接合される複数のブレースからなる第１のブレース群と、
   前記躯体の奇数層を飛ばして、両端がその上下の偶数層に接合される複数のブレースからなる第２のブレース群とを備えていることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐震補強構造。
4. 前記各ブレースの両端は、前記躯体の仕口部、柱、梁、又は床の部分に直接又は接合部材を介して間接的に接合されていることを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の耐震補強構造。
5. 前記ブレースは、横材と縦材とを四方枠組みして構成した補強フレームの内側に設けられ、両端が前記補強フレーム側に接合され、該補強フレームを介して前記躯体側に接合されていることを特徴とする請求項１〜４の何れか１項に記載の耐震補強構造。
6. 複数層からなる既存建物の耐震補強方法であって、
   前記既存建物の躯体の外側に、複数のブレースからなるブレース群を複数、横並びに設置し、
   各ブレース群のブレースを、前記躯体の少なくとも１層を飛ばして、両端をその上下の層のみにおいて躯体に直接又は接合部材を介して間接的に接合して、前記躯体の所定の階層範囲内に上下に連続するように設けるとともに、各ブレース群のブレースを他のブレース群のブレースを接合する層とは異なる層に接合することを特徴とする耐震補強方法。

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