JP5868603B2

JP5868603B2 - 既存建物の耐震補強工法

Info

Publication number: JP5868603B2
Application number: JP2011071995A
Authority: JP
Inventors: 義人有馬; 仁佐々木
Original assignee: Fujita Corp
Current assignee: Fujita Corp
Priority date: 2011-03-29
Filing date: 2011-03-29
Publication date: 2016-02-24
Anticipated expiration: 2031-03-29
Also published as: JP2012207389A

Description

本発明は既存建物の耐震補強工法に関し、より詳しくは鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）ないし鉄骨鉄筋コンクリート造（ＳＲＣ造）の既存建物の耐震補強工法に関するものである。

ＲＣ造ないしＳＲＣ造の高層建物は１次固有周期が長いため、長周期地震動を受けた際に梁端部の圧壊や柱梁接合部の損傷が顕著となる。ＲＣ造ないしＳＲＣ造の建物の耐震補強工法には様々なものがあり、その代表的なものを挙げるならば、建物の架構の開口部に補強ブレースを設置する工法（例えば特許文献１、２など）、建物の柱や梁の外周に繊維材を巻装する工法（例えば特許文献３、４など）、それに、建物の外壁に外付フレームを取り付ける工法（例えば特許文献５など）がある。

特開２０１０−２４２３９２特開平１１−０７１９０６特開２００１−１５２６７６特開平０９−２０３２１８特開２００５−１５５１３９

建物の架構の開口部に補強ブレースを設置する工法には、補強ブレースが設置されることで開口部の開口面積が減少するという問題や、動線の変更を余儀なくされるという問題があり、また、耐震補強工事の施工中に建物の使用が制限されるという問題もある。繊維材を巻装する工法は、柱や梁の長手方向中間部分のせん断耐力を向上させる上では大きな効果があるものの、長周期地震動を受けた際の梁端部の圧潰や柱梁接合部の損傷を抑制する上では効果が乏しい。外付フレーム工法では、開口部の開口面積が減少するという問題や施工中に建物の使用が制限されるという問題は存在しないが、大掛かりな工事とならざるを得ないという問題がある。

本発明は上記課題を解決するべくなされたものであり、本発明の目的は、従来の耐震補強工法に付随していた様々な制約ないし問題を解決及び緩和することのできる、ＲＣ造ないしＳＲＣ造の既存建物の耐震補強工法を提供することにある。

本発明に係る耐震補強工法は、柱梁接合部において接合された柱及び梁を有する鉄筋コンクリート造ないし鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の耐震補強工法において、前記柱の前記柱梁接合部に近接した位置に第１ベースプレートを固設し、前記第１ベースプレートの固設は、前記柱の前記柱梁接合部に近接した位置にあと施工アンカーを打ち、そのあと施工アンカーに前記第１ベースプレートを結合することで行ない、前記梁の梁端部の前記柱梁接合部から離隔した位置に第２ベースプレートを固設し、前記第２ベースプレートの固設は、前記第２ベースプレートの背面にアンカー筋を植設すると共に、前記梁の前記梁端部の前記柱梁接合部から離隔した位置にあと施工アンカーを打ち、それらアンカー筋及びあと施工アンカーを包持するようにコンクリートもしくはモルタルを打設することで行ない、低降伏点鋼ないし極低降伏点鋼から成り塑性変形することで地震エネルギを吸収する細長く少なくともその長手方向中間部分が一定断面を有するエネルギ吸収鋼材を、該エネルギ吸収鋼材の第１端及び第２端を前記第１ベースプレート及び前記第２プレートに連結することで、該エネルギ吸収鋼材の前記第１端を前記柱の前記柱梁接合部に近接した位置に接合し、該エネルギ吸収鋼材を前記梁端部に沿わせて前記梁の長手方向に延在させ、該エネルギ吸収鋼材の前記第２端を前記梁端部の前記柱梁接合部から離隔した位置に接合し、もって、地震が発生して前記柱梁接合部及び／または前記梁端部が変形した際に該エネルギ吸収鋼材が長手方向の引張荷重及び圧縮荷重を受けて伸縮塑性変形するようにし、長手方向の圧縮荷重を受けた前記エネルギ吸収鋼材が座屈するのを防止するべく前記エネルギ吸収鋼材の長手方向中間部分を囲繞して前記エネルギ吸収鋼材を補剛する座屈拘束用の補剛材を前記梁端部に設けることを特徴とする。

また本発明においては、前記梁の上側に床スラブが一体に設けられており、前記エネルギ吸収鋼材を前記床スラブの上面及び／または前記梁端部の下面に設けることを特徴とする。

本発明に係る耐震補強工法によれば、建物の架構の開口部を殆ど塞ぐことがなく、補強箇所が外観に及ぼす影響は軽微である。また、梁端部の近傍領域に施工するだけであるため、従来の耐震補強工法と比べて工期が短く、施工中の建物の使用制限も緩和される。更には、低コストで容易に施工できる上に、耐震補強設計も非常に簡易である。

本発明の実施の形態に係る耐震補強工法を施工したＲＣ造建物の補強部位を示した模式図である。図１の２−２線に沿った梁の横断面図である。図１の３−３線に沿った梁の横断面図である。図１に示した耐震補強構造の作用を説明するための模式図である。

本発明に係る耐震補強工法は、柱梁接合部において接合された柱及び梁を有するＲＣ造ないしＳＲＣ造の既存建物に耐震補強を施す工法である。本発明に係る耐震補強工法は、エネルギ吸収鋼材を用いるものであり、このエネルギ吸収鋼材は、低降伏点鋼ないし極低降伏点鋼から成り、塑性変形することで地震エネルギを吸収する細長く少なくともその長手方向中間部分が一定断面を有する鋼材である。低降伏点鋼ないし極低降伏点鋼材としては、例えば「ＬＹ１００」鋼材や、「ＬＹ２２５」鋼材などを用いることができる。このエネルギ吸収鋼材を既存建物の梁の梁端部に設置し、その際に、このエネルギ吸収鋼材の第１端を柱の柱梁接合部に近接した位置に接合し、このエネルギ吸収鋼材を梁端部に沿わせて梁の長手方向に延在させ、そして、このエネルギ吸収鋼材の第２端を梁端部の柱梁接合部から離隔した位置に接合することで、地震が発生して柱梁接合部及び／または梁端部が変形した際にこのエネルギ吸収鋼材が長手方向の引張荷重及び圧縮荷重を受けて伸縮塑性変形するようにする。

図１の模式図において、参照符号１０を付して示したのがエネルギ吸収鋼材である。また、耐震補強を施す既存建物は、柱梁接合部において接合された柱１２及び梁１４を有するＲＣ造ないしＳＲＣ造の建物である。図示した実施の形態では、エネルギ吸収鋼材１０を梁１４の梁端部に設置するために、柱１２に第１ベースプレート１６を取付け、梁１４の梁端部に第２ベースプレート１８を取付けている。より詳しくは、第１ベースプレート１６は、図１に示したように柱１２の柱梁接合部に近接した位置にあと施工アンカー２０を打ち、そのあと施工アンカー２０に結合することで、柱１２の柱梁接合部に近接した位置に固定して取付けられる。また第２ベースプレート１８は、図１及び図３に示したようにその背面にアンカー筋２２を植設する一方で、梁１４の梁端部の柱梁接合部から離隔した位置にあと施工アンカー２４を打ち、そしてそれらアンカー筋２２及びあと施工アンカー２４を包持するようにコンクリートもしくはモルタル２６を打設することで、梁端部の柱梁接合部から離隔した位置に固定して取付けられる。尚、以上の説明からも明らかなように、本発明に関して使用する「梁端部」という用語は、梁の先端面のことではなく、梁の長手方向における端部近傍の長さを有する部分を意味している。

更に、第１ベースプレート１６及び第２ベースプレート１８に、エネルギ吸収鋼材１０の第１端及び第２端を接合することにより、既述のごとく、エネルギ吸収鋼材１０の第１端を柱梁接合部の近傍において柱１２に接合し、エネルギ吸収鋼材１０を梁端部に沿わせて梁１４の長手方向に延在させ、エネルギ吸収鋼材１０の第２端を梁端部の柱梁接合部から離隔した位置に接合している。ここで、第１ベースプレート１６及び第２ベースプレート１８とエネルギ吸収鋼材１０の第１端及び第２端との接合形態は、例えばボルトなどの適宜の連結手段を用いてそれらを取外し可能に連結した接合形態としておくとよく、そうしておけば、大きな地震が発生した後などに、必要に応じてエネルギ吸収鋼材１０を交換することが容易となる。

また、エネルギ吸収鋼材１０を設置する位置は、梁端部の上面及び／または下面とするのがよい。ただし実際の建物では、図示例のように梁１４の上側に床スラブ２８が一体に設けられていることが多く、そのような場合には、床スラブ２８を介して第２ベースプレート１８を梁端部に固設することになるため、エネルギ吸収鋼材１０を床スラブの上面及び／または梁端部の下面に設けることになる。

既述のごとく、エネルギ吸収鋼材１０は細長く少なくともその長手方向中間部分が一定断面を有する部材である。そして、本発明に係る耐震補強工法では、地震発生時に長手方向の圧縮荷重を受けたエネルギ吸収鋼材１０が座屈するのを防止するべく、エネルギ吸収鋼材１０の長手方向中間部分を囲繞してエネルギ吸収鋼材１０を補剛する座屈拘束用の補剛材３０を梁端部に設けるようにしている。特に図示例では、図２に示すように、エネルギ吸収鋼材１０の表面をアンボンド材３２で被覆し、その周りを鋼管３４で囲繞し、その鋼管３４の中にコンクリートもしくはモルタル３６を充填して補剛材３０を構成することにより、エネルギ吸収鋼材１０の座屈を防止するようにしている。また図示例では、断面形状が扁平な長方形のエネルギ吸収鋼材１０を、その側面が鉛直方向に延展するようにして２本並設した構成としているが、エネルギ吸収鋼材の断面形状、本数、及び側面の延展方向は図示例のものに限られず、様々なものとすることができる。

また、添付図面には明示していないが、補剛材３０の端面と第１ベースプレートないし第２ベースプレートの端面との間には隙間を確保してあり、その隙間によって、エネルギ吸収鋼材１０が長手方向の圧縮荷重を受けてその長さが短縮したときに、補剛材３０の端面が第１ベースプレートないし第２ベースプレートと衝突するのを回避している。

以上の構成において、地震が発生していないときには、エネルギ吸収鋼材１０の長さは図４（Ａ）に示したようにＬとなっている。そして、地震が発生して柱梁接合部及び／または梁端部が変形した際に、エネルギ吸収鋼材１０が長手方向の引張荷重及び圧縮荷重を受けて伸縮塑性変形することで、その長さが図４（Ｂ）に示したようにＬ＋ε_１×Ｌ及びＬ−ε_２×Ｌとなる。この伸縮塑性変形によって地震エネルギが吸収される。また、エネルギ吸収鋼材１０が長手方向の圧縮加重を受けたときには、エネルギ吸収鋼材１０の長手方向中間部分を囲繞している補剛材３０がエネルギ吸収鋼材１０の座屈を防止する。尚、エネルギ吸収鋼材１０の長さＬは、地震発生時の梁１４の梁主筋（不図示）の変形量が弾性範囲に収まり、エネルギ吸収鋼材１０だけが塑性変形するような長さに設定することが好ましい。

以上から明らかなように、本発明に係る耐震補強工法によれば、建物の架構の開口部を殆ど塞ぐことがなく、補強箇所が外観に及ぼす影響は軽微である。また、梁端部の近傍領域に施工するだけであるため、従来の耐震補強工法と比べて工期が短く、施工中の建物の使用制限も緩和される。更には、低コストで容易に施工できる上に、耐震補強設計も非常に簡易である。

１０エネルギ吸収鋼材
１２柱
１４梁
１６第１ベースプレート
１８第２ベースプレート
２０あと施工アンカー
２２アンカー筋
２４あと施工アンカー
２６コンクリートもしくはモルタル
２８床スラブ
３０補剛材

Claims

柱梁接合部において接合された柱及び梁を有する鉄筋コンクリート造ないし鉄骨鉄筋コンクリート造の既存建物の耐震補強工法において、
前記柱の前記柱梁接合部に近接した位置に第１ベースプレートを固設し、
前記第１ベースプレートの固設は、前記柱の前記柱梁接合部に近接した位置にあと施工アンカーを打ち、そのあと施工アンカーに前記第１ベースプレートを結合することで行ない、
前記梁の梁端部の前記柱梁接合部から離隔した位置に第２ベースプレートを固設し、
前記第２ベースプレートの固設は、前記第２ベースプレートの背面にアンカー筋を植設すると共に、前記梁の前記梁端部の前記柱梁接合部から離隔した位置にあと施工アンカーを打ち、それらアンカー筋及びあと施工アンカーを包持するようにコンクリートもしくはモルタルを打設することで行ない、
低降伏点鋼ないし極低降伏点鋼から成り塑性変形することで地震エネルギを吸収する細長く少なくともその長手方向中間部分が一定断面を有するエネルギ吸収鋼材を、該エネルギ吸収鋼材の第１端及び第２端を前記第１ベースプレート及び前記第２プレートに連結することで、該エネルギ吸収鋼材の前記第１端を前記柱の前記柱梁接合部に近接した位置に接合し、該エネルギ吸収鋼材を前記梁端部に沿わせて前記梁の長手方向に延在させ、該エネルギ吸収鋼材の前記第２端を前記梁端部の前記柱梁接合部から離隔した位置に接合し、もって、地震が発生して前記柱梁接合部及び／または前記梁端部が変形した際に該エネルギ吸収鋼材が長手方向の引張荷重及び圧縮荷重を受けて伸縮塑性変形するようにし、
長手方向の圧縮荷重を受けた前記エネルギ吸収鋼材が座屈するのを防止するべく前記エネルギ吸収鋼材の長手方向中間部分を囲繞して前記エネルギ吸収鋼材を補剛する座屈拘束用の補剛材を前記梁端部に設ける、
ことを特徴とする耐震補強工法。
前記梁の上側に床スラブが一体に設けられており、前記エネルギ吸収鋼材を前記床スラブの上面及び／または前記梁端部の下面に設けることを特徴とする請求項１記載の耐震補強工法。