JP6069894B2 - 既存建物の免震化工法 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の柱に免震装置を設置する既存建物の免震化工法に関する。

既存建物の柱に免震装置を設置する既存建物の免震化工法としては、例えば、既存建物の上下梁間に仮設ブレース等を配置し、柱毎に、柱の負担荷重を仮設支柱に移し替え、柱の中間部を切除して、切除空間に免震装置を設置した後に仮設支柱等を撤去する既存建物の免震化工法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２００８−５７１８９号公報

既存建物の免震化工事は、工期が長期間にわたるため、既存建物を使用しながら工事が行われる場合がほとんどである。上記のように、既存建物の柱等の軸力材を単に切断して免震装置を設置すると、軸力材を切除してから免震装置が適切に機能するまでの期間は、構造体として不安定になる。このため、上記のように仮設ブレースを設置したり、耐力壁に仮設のプレートを設置するなどの処置が施されている。また、工事期間中に地震が発生することを想定し、水平力に対して安全性を確保するために、設置する仮設部材は大掛かりなものとなり、コストや工程に大きな負担になるという課題がある。

本発明はかかる従来の課題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、簡単で小規模な構成により、水平荷重に対抗可能に既存建物を支持しつつ施工することが可能な既存建物の免震化工法を提供することにある。

かかる目的を達成するために本発明の既存建物の免震化工法は、
既存建物の柱に免震装置を設置する既存建物の免震化工法であって、
前記免震装置を設置する前記柱の上側である柱上部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱上部を補強する柱上部補強部を形成する柱上部補強工程と、
前記柱上部の下側となる柱下部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱下部を補強する柱下部補強部を前記柱と一体とした下補強柱体を形成する柱下部補強工程と、
前記柱上部補強部を下方から支持する荷重支持部材を、前記柱より上側の上部構造体の荷重を前記柱より下側の下部構造体側に伝達すべく前記下補強柱体に支持させるとともに、前記柱上部補強部と前記荷重支持部材との間に水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部を設ける荷重支持部材設置工程と、
前記荷重支持部材が前記下補強柱体に支持された後に、前記柱上部と前記柱下部との間を切除する柱切除工程と、
切除された前記柱上部と前記柱下部との間に前記免震装置を備える免震装置設置工程とを有し、
前記免震装置設置工程後に前記荷重支持部材を撤去することを特徴とする既存建物の免震化工法である。

このような既存建物の免震化工法によれば、柱上部を補強した柱上部補強部を下方から支持する荷重支持部材を、上部構造体の荷重を下部構造体側に伝達すべく、柱下部を補強した柱下部補強部が柱と一体をなす下補強柱体に支持させるので、荷重支持部材が介在されている柱上部側と柱下部側との間の柱に、免震装置を設置するために切断等の加工を施しても上部構造体の荷重を支持することが可能である。このため、柱上部側と柱下部側との間の柱に免震装置を容易に設置することが可能である。このとき、柱上部補強部を下方から支持する荷重支持部材は柱より上側の上部構造体の荷重を柱より下側の下部構造体側に伝達すべく前記下補強柱体に支持させるので、大掛かりな設備を使用することなく荷重支持部材にて支持させることが可能である。
また、このような既存建物の免震化工法によれば、荷重支持部材により支持された状態で柱上部と柱下部との間を切除するので、建物の構造強度を確保しつつ柱上部と柱下部との間の柱を切除し、容易に免震装置を設置することが可能である。

また、柱上部補強部と荷重支持部材との間に水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部が設けられるので、たとえ、既存建物の柱に免震装置を設置する施工中に地震が発生しても、柱上部補強部と荷重支持部材との間に設けられた摩擦接合部により、柱上部補強部と荷重支持部材との水平方向における相対移動は生じない。このため、施工中の既存建物が地震により損傷することを防止することが可能である。このように、簡単で小規模な構成により、水平荷重に対抗可能に既存建物を支持しつつ柱に免震装置を設置することが可能である。

かかる既存建物の免震化工法であって、前記柱上部補強部と前記柱下部補強部とが上下方向において互いに対向する部位の間に、前記荷重支持部材を介在させることにより、前記上部構造体の荷重が前記下部構造体側に伝達可能となることが望ましい。
このような既存建物の免震化工法によれば、建物の荷重を支持する荷重支持部材は、柱上部補強部と柱下部補強部とが上下方向において互いに対向する部位の間に介在されるので、柱より上側の上部構造体の荷重を柱より下側の下部構造体側に確実に伝達することが可能である。

かかる既存建物の免震化工法であって、前記柱上部補強部と前記柱下部補強部との間に、前記荷重支持部材が介在されたときに前記柱上部補強部との間に空隙が生じた場合には、前記空隙にグラウトを充填することが望ましい。
このような既存建物の免震化工法によれば、柱上部補強部と柱下部補強部との間に荷重支持部材を介在したときに空隙が生じたとしても空隙にグラウトを充填するので、荷重支持部材を介して、上部構造体の荷重を下部構造体側に確実に伝達することが可能である。

かかる既存建物の免震化工法であって、前記柱上部補強部及び前記柱下部補強部の外周側には、前記柱上部補強部と前記荷重支持部材との間及び前記柱下部補強部と前記荷重支持部材との間に跨って、前記荷重支持部材の水平方向におけるズレを防止するズレ防止部材を固定することが望ましい。
このような既存建物の免震化工法によれば、柱上部補強部及び柱下部補強部の外周側から、柱上部補強部と荷重支持部材との間及び柱下部補強部と荷重支持部材との間に跨って、荷重支持部材の水平方向におけるズレを防止するズレ防止部材を固定するので、上部構造体と下部構造体とが水平方向に相対移動することをより確実に防止することが可能である。

かかる既存建物の免震化工法であって、前記荷重支持部材は、当該荷重支持部材の上面が前記柱上部補強部の下面に当接された状態にて、当該荷重支持部材及び前記下補強柱体を横方向に貫通されて引張力が導入されたＰＣ鋼棒により前記下補強柱体に圧着されることが望ましい。
このような既存建物の免震化工法によれば、荷重支持部材の上面が柱上部補強部の下面に当接された状態にて、荷重支持部材が横方向に貫通されて引張力が導入されたＰＣ鋼棒により下補強柱体に圧着されるので、荷重支持部材の下方には柱下部補強部が存在していなくともよい。このため、柱下部の周囲が狭い場合であっても、上部構造体の荷重を支持しつつ、柱上部側と柱下部側との間の柱に、免震装置を設置するために切断等の加工を施して免震装置を設置することが可能である。

かかる既存建物の免震化工法であって、前記免震装置設置工程では、前記免震装置とともに超薄型ジャッキを設置し、前記超薄型ジャッキにグラウトを充填して前記柱上部側に当接させることが望ましい。
このような既存建物の免震化工法によれば、柱の切除された部位に免震装置とともに設置した超薄型ジャッキにグラウトを充填するので、切除した柱上部と柱下部との間にて荷重を支持することが可能である。このため、柱を切除する際に支持していた荷重支持部材から免震装置へ荷重を移行させることが可能である。ここで、超薄型ジャッキとは、狭い空間であっても設置することが可能で、大きな力を安定した状態で作用させることが可能なジャッキであり、袋状の本体に、オイルやグラウトなどを充填することによりジャッキアップすることが可能である。このような超薄型ジャッキとしては、たとえば、極東鋼弦コンクリート振興株式会社製ＦＫＫフラットジャッキ（登録商標）が挙げられる。

かかる既存建物の免震化工法であって、前記荷重支持部材を撤去した後に、前記超薄型ジャッキが介在されている上下の部位間にグラウトを充填して前記超薄型ジャッキを埋設することが望ましい。
このような既存建物の免震化工法によれば、荷重支持部材を撤去した後に、超薄型ジャッキが介在されている上下の部位間にグラウトを充填して超薄型ジャッキを埋設するので、超薄型ジャッキが設けられた部位を、容易に他の部位と同様強度とすることが可能である。

また、
既存建物の柱に免震装置を設置する既存建物の免震化工法であって、
前記免震装置を設置する前記柱の上側である柱上部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱上部を補強する柱上部補強部を形成する柱上部補強工程と、
前記柱上部の下側となる柱下部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱下部を補強する柱下部補強部を前記柱と一体とした下補強柱体を形成する柱下部補強工程と、
前記柱上部補強部を下方から支持する荷重支持部材を、前記柱より上側の上部構造体の荷重を前記柱より下側の下部構造体側に伝達すべく前記下補強柱体に支持させるとともに、前記柱上部補強部と前記荷重支持部材との間に水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部を設ける荷重支持部材設置工程と、
を有し、
前記荷重支持部材は、当該荷重支持部材の上面が前記柱上部補強部の下面に当接された状態にて、当該荷重支持部材及び前記下補強柱体を貫通されて引張力が導入されたＰＣ鋼棒により前記下補強柱体に圧着され、
前記ＰＣ鋼棒は前記荷重支持部材に設けられたルーズホールに貫通され、
前記荷重支持部材を撤去する際には、前記ＰＣ鋼棒に導入されている引張力を低減することにより、前記荷重支持部材が支持する前記上部構造体の荷重を前記免震装置側に移行した後に前記荷重支持部材を撤去することを特徴とする。
荷重支持部材を引張力により下補強柱体に圧着しているＰＣ鋼棒の引張力を低減すると、荷重支持部材が支持している力により、荷重支持部材を下補強柱体に対して相対移動させて、上部構造体の荷重を免震装置が介在された柱側に容易に移行させることが可能である。

本発明によれば、簡単で小規模な構成により、水平方向荷重に対抗可能に既存建物を支持しつつ施工することが可能な既存建物の免震化工法を提供することが可能である。

図１（ａ）は、既存建物の柱を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。 図２（ａ）は、柱上部及び柱下部を補強した状態を示す正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。 図３（ａ）は、仮受ＰＣブロックを設置した状態を示す正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。 図４（ａ）は、柱の一部を切除した状態を示す正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。 図５（ａ）は、積層ゴム支承を設置する下側固定部を形成した状態を示す正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。 図６（ａ）は、柱の切除部に積層ゴム支承、超薄型ジャッキ及び上ベースプレートを配置した状態を示す正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。 図７（ａ）は、上ベースプレート上にコンクリートを打設した状態を示す正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。 図８（ａ）は、超薄型ジャッキにグラウトを充填して積層ゴム支承側に荷重を移行させた状態を示す正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図である。 図９（ａ）は、仮受ＰＣブロックを撤去した状態を示す正面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。 図１０（ａ）は、積層ゴム支承が介在されている上ベースプレートと積層ゴム支承との間にグラウトを充填した状態を示す正面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。 第１実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。 図１２（ａ）は、地震時において仮受ＰＣブロックが介在されている柱に作用する力を説明するための図であり、図１２（ｂ）は、地震時において仮受ＰＣブロックに作用する力を説明するための図である。 第２実施形態にかかる既存建物の免震化工法を説明するための正面図である。 第２実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。 本発明の変形例にかかる既存建物の免震化工法を説明するための正面図である。 本発明の変形例にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。

以下、本実施形態の既存建物の免震化工法の一例について図を用いて詳細に説明する。

第１実施形態の既存建物の免震化工法として、既存建物の地上一階の床と地下一階の床とを繋ぐ複数の柱に免震装置としての積層ゴム支承を各々設置する例にについて説明する。

図１〜図１０は、本発明にかかる既存建物の免震化工法を、順を追って示しており、下に正面図、上に正面図に示した破断面における断面図を示している。図１（ａ）は、既存建物の柱を示す正面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。図２（ａ）は、柱上部及び柱下部を補強した状態を示す正面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。図３（ａ）は、仮受ＰＣブロックを設置した状態を示す正面図であり、図３（ｂ）は、図３（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。図４（ａ）は、柱の一部を切除した状態を示す正面図であり、図４（ｂ）は、図４（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。図５（ａ）は、積層ゴム支承を設置する下側固定部を形成した状態を示す正面図であり、図５（ｂ）は、図５（ａ）におけるＥ−Ｅ断面図である。図６（ａ）は、柱の切除部に積層ゴム支承、超薄型ジャッキ及び上ベースプレートを配置した状態を示す正面図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）におけるＦ−Ｆ断面図である。図７（ａ）は、上ベースプレート上にコンクリートを打設した状態を示す正面図であり、図７（ｂ）は、図７（ａ）におけるＧ−Ｇ断面図である。図８（ａ）は、超薄型ジャッキにグラウトを充填して積層ゴム支承側に荷重を移行させた状態を示す正面図であり、図８（ｂ）は、図８（ａ）におけるＨ−Ｈ断面図である。図９（ａ）は、仮受ＰＣブロックを撤去した状態を示す正面図であり、図９（ｂ）は、図９（ａ）におけるＩ−Ｉ断面図である。図１０（ａ）は、積層ゴム支承が介在されている上ベースプレートと積層ゴム支承との間にグラウトを充填した状態を示す正面図であり、図１０（ｂ）は、図１０（ａ）におけるＪ−Ｊ断面図である。図１１は、第１実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。

第１実施形態の既存建物１の免震化工法は、図1に示すような地上一階の床１ａと地下一階の床１ｂとの途中にて各既存柱１０の一部を切除し、図１０に示すように、切除した部位に免震装置としての積層ゴム支承２０を設置する。以下の説明においては、１本の既存柱１０を例に挙げて説明する。

第１実施形態の既存建物１の免震化工法では、図１１に示すように、まず、図１に示す既存建物１の断面がほぼ正方形状をなす既存柱１０において、積層ゴム支承２０（図６〜図１０）を介装する部位の上側の柱上部１１と、積層ゴム支承２０を介装する部位の下側となる柱下部１２とを図２に示すように補強する。ここでは、柱上部１１の外周部に当該柱上部１１と一体をなすようにコンクリートを打ち増して柱上部１１を補強する柱上部補強部１１ａを形成し（柱上部補強工程Ｓ１１０）、柱下部１２の外周部に当該柱下部１２と一体をなすようにコンクリートを打ち増して柱下部１２を補強する柱下部補強部１２ａを形成する（柱下部補強工程Ｓ１１０）。このとき、柱下部補強部１２ａは、全周に渡ってほぼ均等の厚さをなすように打ち増され、柱上部補強部１１ａは、正方形状をなす断面における二対の対辺のうち一方の対辺側が柱下部補強部１２ａとほぼ同じ厚さをなしており、他方の対辺側が柱下部補強部１２ａより厚くなるように打ち増されている。このため、水平面内の直交する２方向において、一方は柱上部補強部１１ａと柱下部補強部１２ａとが上下方向に対面する位置に設けられており、他方は、柱上部補強部１１ａが柱下部補強部１２ａと上下方向に対面する部位の外側に柱下部補強部１２ａと対面しない非対面部１１ｂを有している。

次に、図３に示すように、四角柱状のＰＣコンクリートでなる荷重支持部材としての仮受ＰＣブロック１５を、柱上部補強部１１ａと、柱下部１２及び柱下部補強部１２ａでなる下補強柱体１３との間に介装させる（荷重支持部材設置工程Ｓ１２０）。

仮受ＰＣブロック１５は、柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂにて、柱上部補強部１１ａの四隅となる位置に下方から当接させたときに、柱上部補強部１１ａの角部をなす外周面と、各仮受ＰＣブロック１５の１つの角部をなす外周面とがほぼ面一になるような、水平断面形状をなしている。また、仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａが柱上部補強部１１ａの下面である非対面部１１ｂに当接されたときに、仮受ＰＣブロック１５の下面１５ｂが、下補強柱体１３の上面１３ａより下方に位置するように構成されている。また、仮受ＰＣブロック１５には、上面１５ａが柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂに当接されて下補強柱体１３の上面１３ａより下に位置する部位に、水平方向に貫通する２つのブロック貫通孔（不図示）が設けられている。

下補強柱体１３の柱下部補強部１２ａには、仮受ＰＣブロック１５を柱上部補強部１１ａの四隅となる位置に下方から当接させたときに、２つの仮受ＰＣブロック１５にて挟まれる位置に、両側の仮受ＰＣブロック１５に設けられている各２つのブロック貫通孔と繋がるように、２つの補強部貫通孔（不図示）が設けられている。これらブロック貫通孔及び補強部貫通孔にはＰＣ鋼棒１６が挿通され、両端部にナット（不図示）が螺合されて引張力が導入され、２つの仮受ＰＣブロック１５が柱下部補強部１２ａに圧着されるように構成されている。このとき、各ブロック貫通孔及び各補強部貫通孔は、その内径がＰＣ鋼棒１６の外径より大きく形成された、所謂ルーズホールである。

そして、仮受ＰＣブロック１５を取り付ける際には、仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａを柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂに当接させて、２つの仮受ＰＣブロック１５のブロック貫通孔と柱下部補強部１２ａの補強部貫通孔に挿通させたＰＣ鋼棒１６の両端に螺合したナットを締め込んで、２つの仮受ＰＣブロック１５を柱下部補強部１２ａに圧着させる。このとき、ＰＣ鋼棒１６は、仮受ＰＣブロック１５と既存柱１０とを貫通するように設けられていてもよい。第１実施形態では、柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂと仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａとが、柱上部補強部と荷重支持部材との間に設けられる、水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部に相当する。

次に、図４に示すように、既存柱１０の補強されていない部分、すなわち、既存柱１０の、柱上部補強部１１ａより下に位置し、柱下部補強部１２ａより上に位置する部位を切除する（柱切除工程Ｓ１３０）。この、既存柱１０が切除されて形成された空間に、積層ゴム支承２０が設置される。

次に、図５に示すように、既存柱１０が切除された空間を形成する下面、すなわち、下補強柱体１３の上面１３ａに積層ゴム支承２０を取り付けるための取付下地２１を形成する（Ｓ１４０）。

取付下地２１は、既存柱１０を切除する際に、内部に埋設されている鉄筋（不図示）を上方に突出させて残しておいた、柱下部１２を含む下補強柱体１３上に形成される。取付下地２１を形成する際には、まず、上方に突出した鉄筋を囲むように、柱下部補強部１２ａとほぼ同様の外周をなすように型枠（不図示）を設置する。そして、型枠内に、水平方向に渡る鉄筋を配設するとともに、型枠の中央に位置させて、下面にアンカー２２ａが設けられたベースプレート２２を配置する。ベースプレート２２には、積層ゴム支承２０の上下の端に設けられたフランジ２０ａが備える取付孔と位置を合わせて開口が設けられており、開口の下面側にはナット２２ｃが固定されている。そして、型枠内にコンクリート２３を打設し、コンクリート２３が硬化した後に型枠を外して取付下地２１が完成する。

形成された取付下地２１に上に、図６に示すように、積層ゴム支承２０を配置し、積層ゴム支承２０の取付孔とベースプレート２２の開口とを貫通するボルト２４にて積層ゴム支承２０を取付下地２１に固定する（免震装置設置工程Ｓ１５０）。その後、積層ゴム支承２０上に超薄型ジャッキ２５と、超薄型ジャッキ２５の上に取付下地２１のベースプレート２２と同様のベースプレート２２を、上下を反転させて配置する。このとき、取付下地２１と同様に、既存柱１０を切除する際に、鉄筋（不図示）を下方に突出させて残しておき、鉄筋を囲むように型枠（不図示）を設置し、型枠の内に、水平方向に渡る鉄筋（不図示）を配設しておく。そして、積層ゴム支承２０の上側のフランジ２０ａ上に超薄型ジャッキ２５を載置し、超薄型ジャッキ２５上に上側のベースプレート２２を、アンカー２２ａが設けられている側を上に向けて載置する。その後、積層ゴム支承２０の上側のフランジ２０ａに設けられた取付孔とベースプレート２２の開口とを貫通するボルト２６にて積層ゴム支承２０を固定する。そして、図７に示すように、型枠内にコンクリート２３を打設して、上側のベースプレート２２が固定されることにより、積層ゴム支承２０が既存柱１０間に配置される。

次に、図８に示すように、超薄型ジャッキ２５内に無収縮グラウトを充填し、無収縮グラウトが充填された超薄型ジャッキ２５にて、積層ゴム支承２０の上面と上側のベースプレート２２の下面と押圧させることにより、仮受ＰＣブロック１５にて支持されていた荷重を積層ゴム支承２０側に移行させる（Ｓ１６０）。そして、２つの仮受ＰＣブロック１５と柱下部補強部１２ａとを貫通しているＰＣ鋼棒１６に螺合されているナットを緩めてＰＣ鋼棒１６をはずし、図９に示すように、仮受ＰＣブロック１５を撤去する（Ｓ１７０）。

最後に、図１０に示すように、超薄型ジャッキ２５が設けられている、積層ゴム支承２０と上側のベースプレート２２との間に無収縮グラウト２７を充填して、既存柱１０への積層ゴム支承２０の設置が完了する（Ｓ１８０）。

第１実施形態の既存建物の免震化工法によれば、柱上部１１を補強した柱上部補強部１１ａを下方から支持する仮受ＰＣブロック１５を、上部構造体２の荷重を下部構造体３側に伝達すべく、柱下部１２を補強した柱下部補強部１２ａが既存柱１０と一体をなす下補強柱体１３に支持させるので、仮受ＰＣブロック１５が介在されている柱上部１１側と柱下部１２側との間の既存柱１０を切除しても上部構造体２の荷重を支持することが可能である。このため、柱上部１１側と柱下部１２側との間の既存柱１０に積層ゴム支承２０を容易に設置することが可能である。このとき、柱上部補強部１１ａは、柱上部１１の外周にコンクリートを打ち増して形成し、柱下部補強部１２ａは柱下部１２の外周にコンクリートを打ち増して形成するだけなので、積層ゴム支承２０を設置する既存柱１０を容易に補強することが可能である。

また、柱上部補強部１１ａを下方から支持する仮受ＰＣブロック１５は既存柱１０より上側の上部構造体２の荷重を既存柱１０より下側の下部構造体３側に伝達すべく下補強柱体１３に支持させるので、大掛かりな設備を使用することなく仮受ＰＣブロック１５に上部構造体２の荷重を支持させることが可能である。

また、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との間には、柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂと仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａとが、水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部を構成するので、たとえ、既存建物１の既存柱１０に積層ゴム支承２０を設置する施工中に地震が発生しても、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との水平方向における相対移動は生じない。このため、施工中の既存建物１が地震により損傷することを防止することが可能である。たとえば、地震により作用する水平方向荷重は、一次設計において、水平震度０．２（鉛直荷重の２０％）として計算するのが標準的なので、鉛直荷重、すなわち支持している荷重Ｎの約２０％であるとすれば、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との接合部における静止摩擦力Ｐは（式１）にて求められる。
Ｐ＝μ×Ｎ ・・・（式１）

このため、地震による水平方向荷重を柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との接合部における静止摩擦力Ｐにて対抗させる場合には、静止摩擦力Ｐが、仮受ＰＣブロック１５にて支持している荷重Ｎの２０％以上となるように設定する。すなわち、柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂと仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａとの静止摩擦係数μを０．２以上としてそれに安全率を考慮することにより、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との接合部にて地震による水平方向荷重に対抗させることが可能である。

また、水平力と鉛直力は地震動応答解析により導き出してもよい。この場合には、その応答値は地盤や建物の条件により異なる結果となる。例えば、レベル１地震動で２５０ｇａｌ程度（鉛直荷重の２５％程度の水平力となる）の応答となるのをひとつの一般的な目安としてもよい。

このように、簡単で小規模な構成により、水平方向荷重に対抗可能に上部構造体２の荷重を支持しつつ既存柱１０に積層ゴム支承２０を設置することが可能である。ここで、仮受ＰＣブロック１５は、地震等の水平荷重が作用した際に、上下が互いに逆方向に引っ張られて転倒しないように、柱上部補強部１１ａ及び柱下部補強部１２ａと十分に広い面積にて対向するように構成されている。

ここで、地震時に仮受ＰＣブロック１５が転倒しないために考慮すべきロジックを説明する。

図１２（ａ）は、地震時において仮受ＰＣブロックが介在されている柱に作用する力を説明するための図であり、図１２（ｂ）は、地震時において仮受ＰＣブロックに作用する力を説明するための図である。

地図１２（ａ）に示すように、地震時に仮受ＰＣブロック１５が転倒しないためには、地震時の水平力によって浮力が発生しないような形状（高さＨ：底辺Ｗ比）が、仮受ＰＣブロック１５に求められる。ここでは、１本の柱に４本の仮受ＰＣブロック１５が介在されていることとする。すなわち、柱にかかる鉛直力がＰｖであるとすると、各仮受ＰＣブロック１５にかかる鉛直力はＰｖ／４となり、柱にかかる水平力がＰｈであるとすると、各仮受ＰＣブロック１５にかかる水平力はＰｈ／４となる。ここで、Ｐｖ及びＰｈは、地震動応答解析の結果に基づく、水平力の最大値Ｐｈと鉛直力の最小値Ｐｖである。

そして、（式２）にて求められる、この地震動による浮力Ｐｆ／４が鉛直力Ｐｖ／４より小さい場合に仮受ＰＣブロック１５が浮き上がらず転倒しないので、（式３）を満たす高さＨと底辺Ｗにより、適切な仮受ＰＣブロック１５の形状が求められる。
Ｐｆ＝（Ｐｈ／４）×（Ｈ／Ｗ） ・・・（式２）
Ｐｖ／４ ＞ Ｐｆ ・・・（式３）
たとえば、Ｐｖ＝１０００ｔ，Ｐｈ＝２５０ｔ，Ｈ＝１２００ｍｍの場合には、
１２００／Ｗ ＜ １０００／２５０
Ｗ ＝ ３００ｍｍ
となり、安全を考慮して、例えば４００ｍｍとする。

また、実際には、この力に対してせん断、圧縮、曲げについて仮受ＰＣブロック１５の耐力も検討するが、ここでは説明を省略する。

また、仮受ＰＣブロック１５は、上面１５ａが柱上部補強部１１ａの非対面部１１ｂに当接された状態にて、仮受ＰＣブロック１５が横方向に貫通されて引張力が導入されたＰＣ鋼棒１６により下補強柱体１３に圧着されるので、仮受ＰＣブロック１５の下方には柱下部補強部１２ａが存在していなくともよい。このため、柱下部１２の周囲が狭い場合であっても、上部構造体２の荷重を支持しつつ、柱上部１１側と柱下部１２側との間の既存柱１０を切除して積層ゴム支承２０を設置することが可能である。

また、仮受ＰＣブロック１５により支持された状態で柱上部１１と柱下部１２との間を切除するので、既存建物１の構造強度を確保しつつ、また、地震による水平方向荷重と対抗可能な状態にて柱上部１１と柱下部１２との間の既存柱１０を切除し、容易に積層ゴム支承２０を設置することが可能である。

また、既存柱１０の切除された部位に積層ゴム支承２０とともに設置した超薄型ジャッキ２５に無収縮グラウトを充填するので、切除した柱上部１１と柱下部１２との間にて荷重を支持することが可能である。このため、既存柱１０を切除する際に支持していた仮受ＰＣブロック１５から積層ゴム支承２０へ荷重を移行させることが可能である。

また、仮受ＰＣブロック１５を撤去した後に、超薄型ジャッキ２５が介在されている上下の部位間に無収縮グラウト２７を充填して超薄型ジャッキ２５を埋設するので、超薄型ジャッキ２５が設けられた部位を、容易に他の部位と同様強度とすることが可能である。

また、仮受ＰＣブロック１５を引張力により下補強柱体１３に圧着しているＰＣ鋼棒１６の引張力を低減すると、仮受ＰＣブロック１５が支持している力により、仮受ＰＣブロック１５を下補強柱体１３に対して相対移動させて、上部構造体２の荷重を積層ゴム支承２０が介在された既存柱１０側に容易に移行させることが可能である。

図１３は、第２実施形態にかかる既存建物の免震化工法を説明するための正面図である。図１４は、第２実施形態にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。

第２実施形態の既存建物の免震化工法は、第１実施形態にてＰＣ鋼棒１６により下補強柱体１３に圧着した仮受ＰＣブロック１５を、図１３に示すように、柱上部補強部１１ａと柱下部補強部１２ａとが上下の対向する部位間に介在させる。以下の説明においては、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を省略し、また、同様の工程についても説明を省略する。

第２実施形態の場合には、柱上部補強工程（Ｓ１１０）において、柱上部補強部１１ａを柱下部補強部１２ａと対向するように形成し、非対面部１１ｂは設けられていなくともよい。

まず、柱上部補強部１１ａと柱下部補強部１２ａとの間に仮受ＰＣブロック１５を設置する。このとき、柱上部補強部１１ａと柱下部補強部１２ａとの間に仮受ＰＣブロック１５が空隙を生じることなく介在されることが望ましいが、空隙が生じる場合には、柱下部補強部１２ａの、柱上部補強部１１ａと対向する部位上に仮受ＰＣブロック１５を載置し、仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａと柱上部補強部１１ａとの間の空隙に無収縮グラウトを充填する（Ｓ１２１）。このとき、仮受ＰＣブロック１５は、柱上部補強部１１ａ及び柱下部補強部１２ａの四隅となる位置に、柱上部補強部１１ａ及び柱下部補強部１２ａの角部をなす外周面１１ｃ、１２ｃと、仮受ＰＣブロック１５の１つの角部をなす外周面１５ｃとが面一になるように配置する。

そして、柱上部補強部１１ａ及び柱下部補強部１２ａの角部をなす各外周面１１ｃ、１２ｃと、これら各外周面１１ｃ、１２ｃと面一をなす４つの仮受ＰＣブロック１５の各々２つの外周面１５ｃとに渡るように、仮受ＰＣブロック１５の水平方向のズレを防止するズレ防止部材２８を固定する。第２実施形態の仮受ＰＣブロック１５及び柱下部補強部１２ａには、ブロック貫通孔及び補強部貫通孔は設けられていなくともよい。

その後、第１実施形態と同様に、既存柱１０の、柱上部補強部１１ａより下に位置し柱下部補強部１２ａより上に位置する部位を切除し（柱切除工程Ｓ１３０）、積層ゴム支承２０を取り付けるための取付下地２１を形成し（Ｓ１４０）、積層ゴム支承２０を取付下地２１に固定した後に超薄型ジャッキ２５と上側のベースプレート２２を配置して（Ｓ１５０）コンクリート２３を打設する（Ｓ１５５）。そして、超薄型ジャッキ２５内に無収縮グラウトを充填して、積層ゴム支承２０の上面と上側のベースプレート２２の下面と押圧させることにより、仮受ＰＣブロック１５にて支持されていた荷重を積層ゴム支承２０側に移行させる（Ｓ１６０）。

その後、ズレ防止部材２８及び仮受ＰＣブロック１５を撤去した後に（Ｓ１７１）、超薄型ジャッキ２５が設けられている、積層ゴム支承２０と上側のベースプレート２２との間に無収縮グラウト２７を充填して、既存柱１０への積層ゴム支承２０の設置が完了する（Ｓ１８０）。

第２実施形態の既存建物の免震化工法によれば、上部構造体２の荷重を支持する仮受ＰＣブロック１５は、柱上部補強部１１ａと柱下部補強部１２ａとが上下方向において互いに対向する部位の間に介在されるので、柱上部１１より上側の上部構造体２の荷重を柱下部１２より下側の下部構造体３側により確実に伝達することが可能である。

また、柱上部補強部１１ａと柱下部補強部１２ａとの間に仮受ＰＣブロック１５が介在されたときに空隙が生じたとしても空隙に無収縮グラウトを充填するので、仮受ＰＣブロック１５を介して、上部構造体２の荷重を下部構造体３側に確実に伝達することが可能である。

また、柱上部補強部１１ａ及び柱下部補強部１２ａの外周側から、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との間及び柱下部補強部１２ａと仮受ＰＣブロック１５との間に跨って、仮受ＰＣブロック１５の水平方向におけるズレを防止するズレ防止部材２８を固定するので、上部構造体２と下部構造体３とが水平方向に相対移動することを防止することが可能である。ここで、第１実施形態と同様に、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との間にて、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５の上面１５ａとが、水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部なすように構成されていれば、必ずしもズレ防止部材２８を設けなくともよい。また、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との間に無収縮グラウトが充填されている場合であっても、柱上部補強部１１ａ及び仮受ＰＣブロック１５と無収縮グラウトとの接合は弱いため、地震により水平方向荷重が入力されたときには初期の段階で接合が切り離され、柱上部補強部１１ａと仮受ＰＣブロック１５との間にて生じる摩擦力により水平方向荷重に対抗することが可能である。

図１５は、本発明の変形例にかかる既存建物の免震化工法を説明するための正面図である。図１６は、本発明の変形例にかかる既存建物の免震化工法の手順を示すフロー図である。

上記実施形態においては、既存柱１０を切除した部分に介在させる免震装置を積層ゴム支承２０としたが、これに限るものではなく、例えば、図１５に示すような、滑り摩擦支承３０でも構わない。既存柱１０を切除した部分に滑り摩擦支承３０を設置する場合には、第１実施形態の場合と異なり鉛直歪みが微少なため、超薄型ジャッキ２５を用いないので、図１６に示すように、第１実施形態の免震化工法の手順における超薄型ジャッキ２５を設置する工程と、超薄型ジャッキ２５に無収縮グラウト充填する工程、及び、超薄型ジャッキ２５が設けられている部位の間に無収縮グラウト２７を充填して超薄型ジャッキ２５を埋設する工程が含まれない。このとき、超薄型ジャッキ２５が設けられていないため、超薄型ジャッキ２５に無収縮グラウトを充填させて荷重を移行させることはできない。このため、滑り摩擦支承３０を設置する場合には、ＰＣ鋼棒１６の引張力を徐々に緩めて、仮受ＰＣブロック１５を下補強柱体１３と摺動させつつ仮受ＰＣブロック１５を柱上部補強部１１ａから離すことにより（Ｓ１６１）、既存建物１に衝撃を与えることなく、建物の荷重を移行させることが可能である。

すなわち、免震装置として荷重移行する際に鉛直歪みが大きく生じる積層ゴム支承２０を用いる場合には、仮受ＰＣブロック１５から積層ゴム支承２０へ荷重移行して仮受ＰＣブロック１５を撤去する目的と、荷重移行する際に鉛直歪みが大きく生じる積層ゴム支承２０の鉛直変位を吸収する目的とで超薄型ジャッキ２５を用いるが、ＰＣ鋼棒を緩めることで荷重移行し、かつ鉛直歪み量の小さな免震装置の場合は超薄型ジャッキを必ずしも設けなくとも構わない。

上記実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定して解釈するためのものではない。本発明は、その趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれることはいうまでもない。

１ 既存建物、１ａ 地上一階の床、１ｂ 地下一階の床、
２ 上部構造体、３ 下部構造体、１０ 既存柱、１１ 柱上部、
１１ａ 柱上部補強部、１１ｂ 非対面部、１１ｃ 外周面、
１２ 柱下部、１２ａ 柱下部補強部、１３ 下補強柱体、
１３ａ 上面、１５ 仮受ＰＣブロック、１５ａ 上面、
１５ｂ 下面、１５ｃ 外周面、１６ ＰＣ鋼棒、
２０ 積層ゴム支承、２０ａ フランジ、２１ 取付下地、
２２ ベースプレート、２２ａ アンカー、２２ｃ ナット、
２３ コンクリート、２４ ボルト、２５ 超薄型ジャッキ、
２６ ボルト、２７ 無収縮グラウト、２８ ズレ防止部材、
３０ 滑り摩擦支承

Claims (8)

1. 既存建物の柱に免震装置を設置する既存建物の免震化工法であって、
   前記免震装置を設置する前記柱の上側である柱上部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱上部を補強する柱上部補強部を形成する柱上部補強工程と、
   前記柱上部の下側となる柱下部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱下部を補強する柱下部補強部を前記柱と一体とした下補強柱体を形成する柱下部補強工程と、
   前記柱上部補強部を下方から支持する荷重支持部材を、前記柱より上側の上部構造体の荷重を前記柱より下側の下部構造体側に伝達すべく前記下補強柱体に支持させるとともに、前記柱上部補強部と前記荷重支持部材との間に水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部を設ける荷重支持部材設置工程と、
   前記荷重支持部材が前記下補強柱体に支持された後に、前記柱上部と前記柱下部との間を切除する柱切除工程と、
   切除された前記柱上部と前記柱下部との間に前記免震装置を備える免震装置設置工程とを有し、
   前記免震装置設置工程後に前記荷重支持部材を撤去することを特徴とする既存建物の免震化工法。
2. 請求項１に記載の既存建物の免震化工法であって、
   前記柱上部補強部と前記柱下部補強部とが上下方向において互いに対向する部位の間に、前記荷重支持部材を介在させることにより、前記上部構造体の荷重が前記下部構造体側に伝達可能となることを特徴とする既存建物の免震化工法。
3. 請求項１または請求項２に記載の既存建物の免震化工法であって、
   前記柱上部補強部と前記柱下部補強部との間に、前記荷重支持部材が介在されたときに前記柱上部補強部との間に空隙が生じた場合には、前記空隙にグラウトを充填することを特徴とする既存建物の免震化工法。
4. 請求項２または請求項３に記載の既存建物の免震化工法であって、
   前記柱上部補強部及び前記柱下部補強部の外周側には、前記柱上部補強部と前記荷重支持部材との間及び前記柱下部補強部と前記荷重支持部材との間に跨って、前記荷重支持部材の水平方向におけるズレを防止するズレ防止部材を固定することを特徴とする既存建物の免震化工法。
5. 請求項１に記載の既存建物の免震化工法であって、
   前記荷重支持部材は、当該荷重支持部材の上面が前記柱上部補強部の下面に当接された状態にて、当該荷重支持部材及び前記下補強柱体を貫通されて引張力が導入されたＰＣ鋼棒により前記下補強柱体に圧着されることを特徴とする既存建物の免震化工法。
6. 請求項１乃至請求項５に記載の既存建物の免震化工法であって、
   前記免震装置設置工程では、前記免震装置とともに超薄型ジャッキを設置し、
   前記超薄型ジャッキにグラウトを充填して前記柱上部側に当接させることを特徴とする既存建物の免震化工法。
7. 請求項６に記載の既存建物の免震化工法であって、
   前記荷重支持部材を撤去した後に、前記超薄型ジャッキが介在されている上下の部位間にグラウトを充填して前記超薄型ジャッキを埋設することを特徴とする既存建物の免震化工法。
8. 既存建物の柱に免震装置を設置する既存建物の免震化工法であって、
   前記免震装置を設置する前記柱の上側である柱上部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱上部を補強する柱上部補強部を形成する柱上部補強工程と、
   前記柱上部の下側となる柱下部の外周にコンクリートを打ち増して当該柱下部を補強する柱下部補強部を前記柱と一体とした下補強柱体を形成する柱下部補強工程と、
   前記柱上部補強部を下方から支持する荷重支持部材を、前記柱より上側の上部構造体の荷重を前記柱より下側の下部構造体側に伝達すべく前記下補強柱体に支持させるとともに、前記柱上部補強部と前記荷重支持部材との間に水平方向荷重に対抗可能な摩擦接合部を設ける荷重支持部材設置工程と、
   を有し、
   前記荷重支持部材は、当該荷重支持部材の上面が前記柱上部補強部の下面に当接された状態にて、当該荷重支持部材及び前記下補強柱体を貫通されて引張力が導入されたＰＣ鋼棒により前記下補強柱体に圧着され、
   前記ＰＣ鋼棒は前記荷重支持部材に設けられたルーズホールに貫通され、
   前記荷重支持部材を撤去する際には、前記ＰＣ鋼棒に導入されている引張力を低減することにより、前記荷重支持部材が支持する前記上部構造体の荷重を前記免震装置側に移行した後に前記荷重支持部材を撤去することを特徴とする既存建物の免震化工法。