JP6368570B2 - 既存建物補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物補強構造に関する。

既存建物を耐震補強する補強方法の一つとして、例えば特許文献１に示すように、既存建物に隣接して外付けの立体架構を構築し、既存建物と立体架構を連結する方法がある。

特許文献１は、平面上、既存建物と干渉しない領域に、既存建物とは独立させた、床を伴わない立体架構を構築し、既存建物と立体架構を連結して立体架構に既存建物の水平力を分担させる耐震補強方法である。
特許文献１には、既存建物と立体架構の具体的な連結方法は記載されていないものの、一般的には、アンカーボルト等の連結金具で連結し、既存建物の地震力を立体架構へ伝達させている。このため、連結金具と、既存建物及び立体架構との接合部（連結金具接合部）が、地震力に耐える強度を備えている必要がある。

特開平９−２０３２２０号公報

しかし、既存建物の柱や梁の断面積が小さい場合や、既存建物のコンクリート強度が低強度の場合等には、既存建物の連結金具接合部の強度が不足して、既存建物の地震力を立体架構へ伝達することができない。

本発明は、上記事実に鑑み、既存建物と立体架構を一体化させて、既存建物の地震力を立体架構へ伝達させることを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る既存建物補強構造は、複数の柱及び梁で構成され、既存建物と隣接して構築されているとともに、前記梁が前記既存建物の梁と直接接合された立体架構と、前記立体架構に設けられ前記既存建物の既存スラブと接合される新設スラブと、を有することを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、立体架構に設けられた新設スラブにより、既存建物と立体架構が接合され、既存建物と立体架構が一体化される。
これにより、既存建物の柱や梁の断面積が小さい場合や、既存建物のコンクリート強度が低強度である場合にも、既存建物の地震力を立体架構へ伝達させることができる。

また、既存スラブに新設スラブを接合することにより、これまでより接合面積が大きくなり、既存建物と立体架構の一体化が担保される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の既存建物補強構造において、前記既存スラブの上面と前記新設スラブの上面に跨って、繊維製のシートが貼り付けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、繊維製のシートにより、既存建物の既存スラブと立体架構の新設スラブが接合される。このとき、繊維製のシートは、既存スラブの上面と新設スラブの上面に跨って貼り付けられる。これにより、既存スラブと新設スラブの一体性を、より高めることができる。

本発明は、上記構成としてあるので、既存建物と立体架構を一体化させて、既存建物の地震力を立体架構へ伝達させる既存建物補強構造を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る既存建物補強構造の基本構成を示す斜視図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る既存建物補強構造を示す図１（Ａ）のＹ１−Ｙ１線位置における鉛直断面図であり、（Ｂ）はその接合部の部分断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、いずれも本発明の第１実施形態に係る既存建物補強構造の接合部の展開例を示す部分断面図である。 （Ａ）、（Ｂ）は、いずれも本発明の第２実施形態に係る既存建物補強構造の基本構成を示す接合部の部分断面図である。 （Ａ）は本発明の第３実施形態に係る既存建物補強構造の基本構成を示す鉛直断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＺ１−Ｚ１線位置における断面図である。 （Ａ）は本発明の第４実施形態に係る既存建物補強構造の基本構成を示す鉛直断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＺ１−Ｚ１線位置における断面図である。 （Ａ）は本発明の第５実施形態に係る既存建物補強構造の基本構成を示す鉛直断面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＺ１−Ｚ１線位置における断面図である。

（第１実施形態）
図１〜図３（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第１実施形態に係る既存建物補強構造について説明する。
ここに、図１は、既存建物１２と、既存建物１２を補強する鉄骨フレーム１４を示す斜視図であり、図２（Ａ）は、図１のＹ１−Ｙ１線断面図であり、図２（Ｂ）は既存建物１２と鉄骨フレーム１４の接合部１０の部分断面図である。図３（Ａ）、（Ｂ）は、いずれも、接合部１０の展開例である。

図１、図２（Ａ）に示すように、耐震補強される既存建物１２は、複数階を備えた鉄筋コンクリート造の建物である。既存建物１２は、補強構造の説明のために壁の記載は省略し、柱７４、梁２４、及びスラブ１８のみを記載している。既存建物１２は、躯体の加工を必要最小限に抑制して耐震補強されている。

既存建物１２の一方の側壁には、既存建物１２と隣接して鉄骨フレーム（立体架構）１４が構築されている。鉄骨フレーム１４は、既存建物１２を補強する外付けの補強部材であり、下記の構成とされ、既存建物１２と鉄骨フレーム１４は、後述する接合部１０で接合（連結）されている。

鉄骨フレーム１４は、鉄骨製の縦部材、横部材及び斜め部材を組み合わせて直方体形状に構築されている。鉄骨フレーム１４は、既存建物１２に沿って、既存建物１２と並んで配置されている。
鉄骨フレーム１４の既存建物１２に近い側には、Ｈ形鋼製の柱を既存建物１２に沿って複数配置した柱列３４が設けられ、既存建物１２から遠い側には、Ｈ形鋼製の柱を既存建物１２に沿って複数配置した柱列３６が設けられている。鉄骨フレーム１４は、柱列３４及び柱列３６で自立する構成とされ、柱列３４及び柱列３６の下端部は、地盤３７に、例えばアースアンカー等で固定されている。なお、柱列３４、３６を構成する柱は、Ｈ形鋼で以下説明するが、丸型鋼や角型鋼等、他の断面形状であってもよい。

また、鉄骨フレーム１４は、横方向に複数配置されたＨ形鋼製の梁３８を有している。梁３８は、柱列３４、３６の間に、Ｘ軸方向及びＹ軸方向に渡され、柱列３４、３６を構成する柱と接合され、立体架構を構築している。
また、鉄骨フレーム１４は、斜め部材であるブレース３９を有し、柱列３４、３６と梁３８の交点を斜めに繋いでいる。

鉄骨フレーム１４は、柱列３４を既存建物１２と隣接させて配置され、梁３８は、既存建物１２の梁２４と対応する高さに配置されている。また、梁３８は、高さ（Ｚ軸）方向には、複数階を有する既存建物１２の、各階の梁２４とそれぞれ対応させて、各階の梁２４の位置に取付けられている。
なお、各図における既存建物１２と鉄骨フレーム１４の境界は、鉛直線Ｐで示している。鉛直線Ｐより矢印Ｘ１側が既存建物１２であり、鉛直線Ｐより矢印Ｘ２側が鉄骨フレーム１４である。

また、鉄骨フレーム１４には、鉄筋コンクリート造の新設のスラブ１６が構築されている。スラブ１６は、梁３８に支持され、図１のドットで示す範囲に構築されている。スラブ１６は、既存建物１２の既存の鉄筋コンクリート造のスラブ１８と、端面同士を当接させて接合されている。

スラブ１６の幅は、Ｘ軸方向には、鉄骨フレーム１４のＸ軸方向の幅に収まる寸法に構築され、Ｙ軸方向には、スラブ１８の全幅を覆う寸法で構築されている。
具体的には、Ｘ軸方向のスラブ１６の幅ＷＳは１ｍ程度が望ましく、詳細寸法は、既存建物１２に要求される耐震強度により決定される。スラブ１６の幅ＷＳが、鉄骨フレーム１４の幅ＷＴより小さい場合には、Ｙ軸方向へ小梁６２を渡してスラブ１６の端部を支持すればよい（図３（Ｂ）参照）。

続いて、第１実施形態に係る既存建物補強構造の接合部１０について説明する。
図２（Ｂ）に示すように、接合部１０は、鉄骨フレーム１４のスラブ１６と、既存建物１２の梁２４を、アンカーボルト（いわゆるあと施工アンカー）３２で接合した構成である。

ここに、スラブ１６の端面１６Ｓは、梁２４の端面２４Ｓと、平面同士を当接させて接合されている。これにより、既存建物１２と鉄骨フレーム１４が一体化される。この結果、既存建物１２の地震力を鉄骨フレーム１４へ伝達させることができる。
なお、既存建物１２の外周部に設けられている、外壁又は手すり等の壁体は、記載を省略している。

上述したように、本実施形態の既存建物補強構造は、既存建物１２と隣接して構築された鉄骨フレーム１４と、鉄骨フレーム１４に設けられ既存建物１２と接合される新設のスラブ１６と、を有している。そして、新設のスラブ１６は、既存建物１２と接合されている。
即ち、鉄骨フレーム１４に設けられた新設スラブ１６により、既存建物１２と鉄骨フレーム１４が接合され、既存建物１２と鉄骨フレーム１４が一体化される。

これに対し、従来の鉄骨フレームによる補強方法では、鉄骨フレーム１４の梁３８と既存建物１２の梁２４を、アンカーボルト等で接合していた。このため、既存建物の梁成が小さい場合、既存建物のコンクリート強度が低強度の場合、更には補強架構が立体となる場合等には、従来の補強方法では、地震時の水平力を鉄骨フレームに十分伝えることができなかった。

接合部１０によれば、スラブ１６がスラブ１８と同レベルで接合され、地震時の水平力がスラブの面内力として、既存建物１２から新設スラブ１６へ連続的に伝達される。
これにより、地震力が分散されて応力集中が緩和され、アンカーボルト３２の取付け部の補強が軽減される。

既存のスラブ１８と新設のスラブ１６が、既存建物１２に沿って連続して面で当接されることにより、鉄骨フレーム１４に的確に地震力が伝達される。
この結果、既存建物１２の柱７４や梁２４の断面積が小さい場合や、既存建物１２のコンクリート強度が低強度である場合にも、既存建物１２の地震力を鉄骨フレーム１４へ伝達させることができる。

なお、本実施形態においては、鉄骨フレーム１４に構築されたスラブ１６を、既存建物１２の既存の梁２４と接合する構成について説明した。しかし、これに限定されることはなく、例えば、図３（Ａ）に示す接合部２０のように、スラブ１６を、既存建物１２の既存のスラブ７８の側面７８Ｓと接合する構成でもよい。

これにより、スラブ１６とスラブ７８を一体化し、既存建物１２の既存のスラブ７８から、鉄骨フレーム１４のスラブ１６へ、連続して地震力を伝達させることで、既存建物１２の地震力を鉄骨フレーム１４へ伝達させることができる。

また、図３（Ｂ）に示す接合部３０のように、鉄骨フレーム８８にはスラブ１６が設けられ、スラブ１６を支持する梁３８を、鉄骨鉄筋コンクリート梁（いわゆるＳＲＣ梁）４６とすることもできる。
ここに、鉄骨鉄筋コンクリート梁４６は、Ｈ形鋼製の梁３８の周囲を、鉄筋コンクリートで囲んだ梁である。

この場合には、鉄骨鉄筋コンクリート梁４６の側面４６Ｓと、既存の梁２４の側面２４Ｓを当接させて、アンカーボルト３２で接合すればよい。
これにより、既存建物１２と鉄骨フレーム８８の一体化が担保される。

（第２実施形態）
図４（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第２実施形態に係る既存建物補強構造について説明する。第２実施形態に係る既存建物補強構造は、既存のスラブ１８の上面と、新設のスラブ１６の上面に跨って、シート２６が貼り付けられている点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、図４（Ａ）は既存建物１２と鉄骨フレーム８８の接合部８０の施工段階を示し、図４（Ｂ）は完成状態を示す部分断面図である。

図４（Ａ）に示す接合部８０のように、シート２６は、同一高さに構築された既存のスラブ１８の上面と、新設のスラブ１６の上面に跨って、接着剤で貼り付けられている。
シート２６は、例えば炭素繊維系の炭素繊維シートであり、連続した１枚のシートで構成され、スラブ１８の上面とスラブ１６の上面を、同時に一体的に覆う構成である。
これにより、既存スラブ１８と新設スラブ１６の接合強度をより高めることができる。

なお、本実施形態では、既存建物１２の外周部に設けられている、外壁又は手すり等の壁体２８は、シート２６の貼り付け前に、それらを一旦取り外す。取り外した壁体２８は、補強工程の終了後に、シート２６の上に再度構築すればよい。このとき、新たな壁体２８は、乾式壁（いわゆるＡＬＣ等）とするのが望ましい。

図４（Ｂ）に接合部８０の仕上げ状態を示す。既存建物１２のスラブ１８は、シート２６の上にモルタル８４を打設して仕上げる。また、鉄骨フレーム８８のスラブ１６は、シート２６の上、及び壁体２８の下部に防水シート８６を貼り、防水処理を行う。

なお、本実施形態では、第１実施形態の図３（Ｂ）に示す接合部３０を例に説明した。しかし、これに限定されることはなく、第１実施形態の図２（Ｂ）に示す接合部１０、及び図３（Ａ）に示す接合部２０に適用してもよい。また、本実施形態は、後述する第３実施形態〜第５実施形態にも適用される。また、本実施形態は、鉄骨フレーム８８の柱列３４と、既存建物１２の柱７４をアンカーボルト３２等で連結する構成も含む。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第３実施形態）
図５（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第３実施形態に係る既存建物補強構造について説明する。第３実施形態に係る既存建物補強構造は、鉄骨フレーム４４に設けられた新設のスラブ４８が跳ね出しスラブである点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、図５（Ａ）は既存建物１２と鉄骨フレーム４４の接合部４０の断面図（（Ｂ）のＹ１−Ｙ１線断面図）であり、図５（Ｂ）は（Ａ）のＺ１−Ｚ１線断面図である。

図５（Ａ）に示す接合部４０のように、既存建物１２は、外周部に既存の鉄筋コンクリート造の梁２４に支持された既存のスラブ１８を有している。
鉄骨フレーム４４は、既存建物１２と所定の距離Ｗ１を開けて構築され、既存建物１２と、既存建物１２側の柱列３４との間には、鉄筋コンクリート造のスラブ４８が設けられている。

また、柱列３４の柱間に設けられたＨ形鋼製の梁３８は、梁３８の周囲がコンクリートで覆われた鉄骨鉄筋コンクリート梁４６とされている。
スラブ４８は、鉄骨フレーム４４側の端部が鉄骨鉄筋コンクリート梁４６に支持されている。また、既存建物１２側の端面４８Ｓは既存のスラブ１８と当接されている。スラブ４８の端面４８Ｓとスラブ１８の端面１８Ｓは、アンカーボルト３２で接合されている。

また、図５（Ｂ）に示すように、スラブ４８の上面４８Ｕとスラブ１８の上面１８Ｕには、炭素繊維系のシート２６が貼り付けられている。図５（Ｂ）のドットで示す範囲が、シート２６が貼り付けられた範囲である。

これにより、スラブ１８とスラブ４８の接合強度が高められ、既存建物１２と鉄骨フレーム４４を一体化することができる。なお、スラブ１８とスラブ４８の接合強度を、アンカーボルト３２のみで確保できる場合には、シート２６は設けなくてもよい。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第４実施形態）
図６（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第４実施形態に係る既存建物補強構造について説明する。第４実施形態に係る既存建物補強構造は、既存建物５２が跳ね出しスラブ５４を有し、跳ね出しスラブ５４が鉄骨フレーム５６と接合される点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、図６（Ａ）は既存建物５２と鉄骨フレーム５６の接合部５０の断面図（（Ｂ）のＹ１−Ｙ１線断面図）であり、図６（Ｂ）は（Ａ）のＺ１−Ｚ１線断面図である。

図６（Ａ）に示す接合部５０のように、既存建物５２は、鉄骨フレーム５６と接する側面に、鉄筋コンクリート造の跳ね出しスラブ５４が設けられている。
一方、鉄骨フレーム５６の柱列３４の間のＨ形鋼製の梁３８は、梁３８の周囲がコンクリートで覆われた、鉄骨鉄筋コンクリート梁４６とされている。また、鉄骨フレーム５６には、新設のスラブ５８が設けられている。スラブ５８は、鉄筋コンクリート造とされ、鉄骨鉄筋コンクリート梁４６及び小梁６２で支持されている。スラブ５８の端面５８Ｓと、跳ね出しスラブ５４の端面５４Ｓは、アンカーボルト３２で接合されている。

また、図６（Ｂ）に示すように、スラブ５８の上面５８Ｕとスラブ５４の上面５４Ｕには、炭素繊維系のシート２６が貼り付けられている。図５（Ｂ）のドットで示す範囲が、シート２６が貼り付けられた範囲である。

これにより、スラブ５４とスラブ５８の接合強度が高められ、既存建物５２と鉄骨フレーム５６を一体化することができる。なお、スラブ５４とスラブ５８の接合強度を、アンカーボルト３２のみで確保できる場合には、シート２６は設けなくてもよい。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

（第５実施形態）
図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて、第５実施形態に係る既存建物補強構造について説明する。第５実施形態に係る既存建物補強構造は、既存建物５２が跳ね出しスラブ５４を有し、鉄骨フレーム９０も跳ね出しスラブ６８を有している点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、図７（Ａ）は既存建物５２と鉄骨フレーム９０の接合部６０の側面図（（Ｂ）のＹ１−Ｙ１線断面図）であり、図７（Ｂ）は（Ａ）のＺ１−Ｚ１線断面図である。

図７（Ａ）に示す接合部６０のように、既存建物５２は、鉄筋コンクリート造の跳ね出しスラブ５４を有し、鉄骨フレーム９０も鉄筋コンクリート造の跳ね出しスラブ６８を有し、跳ね出しスラブ６８の端面６８Ｓと、跳ね出しスラブ５４の端面５４Ｓがアンカーボルト３２で接合されている。

鉄骨フレーム９０は、既存建物１２の跳ね出しスラブ５４の端面５４Ｓから、梁４６の側面４６Ｓまで所定の距離Ｗ２を開けて構築され、既存建物５２との間は、新設のスラブ６８で接合されている。
鉄骨フレーム９０において、柱列３４の柱の間のＨ形鋼製の梁３８は、梁３８の周囲が鉄筋コンクリートで覆われた、鉄骨鉄筋コンクリート梁４６とされている。
スラブ６８は、鉄骨フレーム９０側の端部が、鉄骨鉄筋コンクリート梁４６に支持され、既存建物５２側の端部は、スラブ６８の端面６８Ｓと、スラブ５４の端面５４Ｓを当接させて、アンカーボルト３２で接合されている。

また、図７（Ｂ）に示すように、スラブ６８の上面６８Ｕと、スラブ５４の上面５４Ｕには、炭素繊維系のシート２６が貼り付けられている。図７（Ｂ）のドットで示す範囲が、シート２６が貼り付けられた範囲である。

これにより、スラブ５４とスラブ６８の接合強度が高められ、既存建物５２と鉄骨フレーム９０を一体化することができる。なお、スラブ５４とスラブ６８の接合強度を、アンカーボルト３２のみで確保できる場合には、シート２６は設けなくてもよい。
他の構成は、第１実施形態と同じであり説明は省略する。

１０、２０、３０、４０、５０、６０、７０ 接合部
１２、５２ 既存建物
１４、４４、５６、８８、９０ 鉄骨フレーム（立体架構）
１６、４８、５８、６８ スラブ（新設スラブ）
１６Ｕ、４８Ｕ、５８Ｕ、６８Ｕ スラブの上面
１６Ｓ、４８Ｓ、５８Ｓ、６８Ｓ スラブの端面
１８、５４、７８ スラブ（既存スラブ）
１８Ｕ、５４Ｕ、７８Ｕ スラブの上面
１８Ｓ、５４Ｓ、７８Ｓ スラブの端面
２６ シート（繊維製のシート、炭素繊維シート）

Claims (2)

1. 複数の柱及び梁で構成され、既存建物と隣接して構築されているとともに、前記梁が前記既存建物の梁と直接接合された立体架構と、
   前記立体架構に設けられ前記既存建物の既存スラブと接合される新設スラブと、
   を有する既存建物補強構造。
2. 前記既存スラブの上面と前記新設スラブの上面に跨って、繊維製のシートが貼り付けられている請求項１に記載の既存建物補強構造。

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