JP6383532B2 - 既存構造物の免震化方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存構造物の免震化方法に関する。

従来、既存構造物の免震化方法は、免震化される上部構造部を、サポート手段でサポートした状態で柱部材を切断し、柱部材の切断部に免震装置を設置する。その後、上部構造部の荷重をサポート手段から免震装置へ移す方法が採用されていた。このため、サポート手段の取付け作業や解体作業が発生し、大がかりな工事となっていた。
ここに、サポート手段を必要とせずに、既存建物を免震化する方法が提案されている（特許文献１）。

特許文献１には、既存建物の最下階床と耐圧版の間の基礎梁を切り抜いて台座と受け座を構築し、台座と受け座の間に免震装置を設置する。その後、基礎梁と柱を切断し上下に分割して既存建物の荷重を免震装置へ移す、既存建物の免震化方法が記載されている。

特開平１０−２９２６３７号公報

しかし、特許文献１は、基礎梁の加工、即ち、既存建物の基礎梁を切り抜いて免震装置の設置場所を構築する工程や、免震装置を台座と受け座の間に設置した後、基礎梁と柱を切断して上下に分割する工程を必要としている。このため、大掛かりな作業となる。

本発明は、上記事実に鑑み、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部構造部をサポート手段でサポートすることなく、既存構造物を免震化することを目的とする。

一態様に係る既存構造物の免震化方法は、下部構造部と、前記下部構造部に柱部材を介して支持されると共に前記下部構造部との間に空間が形成されている上部構造部と、を備えた既存構造物の免震化方法において、前記空間において前記下部構造部の上端部に免震装置を固定する台座を構築し、前記台座に前記免震装置を設置し、前記上部構造部の下端部に前記上部構造部の荷重を前記免震装置へ伝達可能な受け座を構築し、
前記台座と前記受け座との間にダンパーを取付けて、その後、前記柱部材を切断して前記上部構造部の荷重を前記免震装置へ移すことを特徴としている。

一態様によれば、柱部材で既存構造物が支持された状態で、下部構造部となる部分と上部構造部となる部分との間に、免震装置が設置される。即ち、サポート手段を用いずに、免震装置を設置することができる。その後、柱部材を切断することで上部構造部の荷重が免震装置へ移される。
これにより、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部構造部をサポート手段でサポートすることなく、免震装置を構造物に取付けることができる。

請求項１に記載の発明は、複数の鉄骨柱で構成された鉄骨脚部を複数備えた既存の鉄塔の免震化方法において、前記鉄骨脚部の下部同士を下部梁材で互いに連結し、前記鉄骨脚部の下部と前記鉄骨脚部の上部との間の空間に免震装置を設置し、前記鉄骨脚部の上部同士を上部梁材で互いに連結し、その後、前記鉄骨柱を切断して前記鉄骨脚部の上部の荷重を前記免震装置へ移すことを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、既存の鉄塔の免震化において、免震装置が設置される複数の鉄骨脚部の下部が下部梁材で互いに連結され、複数の鉄骨脚部の上部が上部梁材で互いに連結される。
これにより、複数の鉄骨脚部の上部の一体性、及び複数の鉄骨脚部の下部の一体性が、それぞれ維持される。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の既存構造物の免震化方法において、前記上部梁材と前記下部梁材とを、ダンパーで連結することを特徴としている。
これにより、地震時に、上部構造部の振動を減衰させることができる。

本発明は、上記構成としてあるので、大掛かりな作業を必要とせず、上部構造部をサポート手段でサポートすることなく、既存構造物を免震化することができる。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る既存構造物の免震化前の基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）は図１（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図であり、（Ｃ）は免震化途中の基本構成を示す側面図であり、（Ｄ）は図１（Ｃ）のＸ１−Ｘ１線断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る既存構造物の免震化途中の基本構成を示す側面図であり、（Ｂ）は図２（Ａ）のＸ１−Ｘ１線断面図であり、（Ｃ）は免震化途中の基本構成を示す側面図であり、（Ｄ）は図２（Ｃ）のＸ２−Ｘ２線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る既存構造物の免震化で使用されるダンパーの取付け状態を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る既存構造物の、免震化終了後の基本構成を示す側面図である。 （Ａ）〜（Ｅ）はいずれも本発明の第２実施形態に係る既存構造物の免震化手順を模式的に示す側面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る既存構造物の免震化方法について、図１〜４を用いて説明する。本実施形態は、既存の鉄塔１０への適用例である。
ここに、図１〜図４はいずれも鉄塔１０の免震化手順を示した側面図、及びそれらの断面図（端面図）である。なお、図３はダンパーの取付け状態を示す平面図である。

図１（Ａ）に示すように、鉄塔（既存構造物）１０の免震化方法は、免震化される鉄塔１０の４本の鉄骨脚部（柱部材）１２Ａ〜１２Ｄを切断位置Ｋで横方向に切断し、鉄塔１０を、切断位置Ｋより上の上部鉄塔（上部構造部）１０Ｕと、切断位置Ｋより下の下部鉄塔（下部構造部）１０Ｌに分割して、上部鉄塔１０Ｕを免震化する方法である。以下、具体的に説明する。

先ず、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄの切断位置Ｋを決定する。切断位置Ｋは、上部鉄塔１０Ｕを利用する利用者の妨げとならず、かつ、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄの近くを通行する利用者の妨げとならない高さが望ましい。本実施形態では、切断位置Ｋを適切位置に選択すれば、鉄塔１０を使用しながら免震化できる。

図１（Ｂ）は、切断位置ＫにおけるＸ１−Ｘ１線断面図を示している。４本の鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄは、それぞれ３本の鉄骨柱１３及びそれらをつなぐ斜材４８で構成されており、３本の鉄骨柱１３は、それぞれ四隅の角部を構成する位置に配置されている。３本の鉄骨柱１３は、下方に向けて互いの距離を狭め、地上の脚接地部１８Ａ〜１８Ｄで１か所に収斂している。
切断位置Ｋにおける鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄに、後述する免震装置２６Ａ〜２６Ｄをそれぞれ設置した後、３本の鉄骨柱１３が全て水平方向に切断される。

ここに、免震装置用の台座１４Ａ〜１４Ｄの構築に先立ち、免震装置用の台座１４Ａ〜１４Ｄを支持する補強用の梁４６を、鉄骨柱１３の間に取付けるのが望ましい。梁４６は、３本の鉄骨柱１３が作る三角形の斜辺の位置に、水平方向に取付けられる。梁４６は、鉄鋼製を、台座１４Ａ〜１４Ｄの底面となる位置、及び上面となる位置の２か所に取付けられる。これにより、台座１４Ａ〜１４Ｄの強度を高めることができる。

次に、図１（Ｃ）、図１（Ｄ）に示すように、下部鉄塔１０Ｌとなる鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄの下部側に、免震装置用の台座１４Ａ〜１４Ｄが構築される。台座１４Ａ〜１４Ｄは、４本の鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄのそれぞれに構築される。
具体的には、台座１４Ａ〜１４Ｄは、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄを構成する各３本の鉄骨柱１３で囲まれた範囲に、所定の厚さでコンクリートを打設して構築される。台座１４Ａ〜１４Ｄは、上面が平らに仕上げられ、上面に免震装置２６Ａ〜２６Ｄの下フランジが、それぞれ図示しないアンカーボルトで固定される。
なお、台座１４Ａ〜１４Ｄのコンクリートは、平面視において、既存の鉄骨柱１３や梁を包み込む大きさで構築してもよい。これにより、既存の鉄骨柱１３、斜材４８、及び梁４６Ａ〜４６Ｄ等との一体化を、より強くできる。

また、隣り合う鉄骨脚部下端の脚接地部１８Ａ〜１８Ｄの間には、鋼材でアーチ状に形成された下部梁材１６Ａ〜１６Ｄが架け渡され、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄの下端部は、脚接地部１８Ａ〜１８Ｄに固定されている。
また、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄのアーチ部の上端部は、切断位置Ｋの高さまで達し、アーチ部の上端部には、ダンパー２２の一端を固定する固定金具２４（図３参照）が設けられている。
これにより、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄが切断され、上下に分割されても鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄの下部側（下部鉄塔１０Ｌ）が互いに連結される。

次に、図２（Ａ）、図２（Ｂ）に示すように、それぞれの台座１４Ａ〜１４Ｄの上に、免震装置２６Ａ〜２６Ｄを設置する。免震装置２６Ａ〜２６Ｄは、台座１４Ａ〜１４Ｄを囲む３本の鉄骨柱１３の重心位置に、それぞれ設置される。免震装置２６Ａ〜２６Ｄは、下フランジを利用して各台座１４Ａ〜１４Ｄに固定される。
これにより、免震装置２６Ａ〜２６Ｄを支持するための基礎部を、別途新設する必要がなくなり、免震化のコストを低減することができる。

なお、免震装置２６Ａ〜２６Ｄの設置位置は、台座１４Ａ〜１４Ｄを囲む３本の鉄骨柱１３の重心位置に限定されるものではなく、４本の鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄに、それぞれ設置された免震装置２６Ａ〜２６Ｄで上部鉄塔１０Ｕを支持させた場合に、上部鉄塔１０Ｕのバランスが確保される位置であればよい。
ここに、免震装置２６Ａ〜２６Ｄには、例えば、天然ゴム系の積層支承を使用することができる。本実施形態においては、免震装置２６Ａ〜２６Ｄの取付けは、受け座２８Ａ〜２８Ｄの構築前であり、台座１４Ａ〜１４Ｄの上には十分な作業空間が確保されている。

次に、図２（Ｃ）、図２（Ｄ）に示すように、免震装置２６Ａ〜２６Ｄの上、即ち上部鉄塔１０Ｕの下端部となる部分には、受け座２８Ａ〜２８Ｄが構築される。受け座２８Ａ〜２８Ｄは、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄを構成する各３本の鉄骨柱で囲まれた中央部に、コンクリートで構築される。免震装置２６Ａ〜２６Ｄの上フランジは、受け座２８Ａ〜２８Ｄを囲む３本の鉄骨柱１３の重心位置に、それぞれ固定される。
このとき、図示は省略するが、免震装置用の台座１４Ａ〜１４Ｄの場合と同様に、受け座２８Ａ〜２８Ｄの構築に先立ち、免震装置用の受け座２８Ａ〜２８Ｄを支持する補強用の梁４６を、鉄骨柱１３の間に取付けるのが望ましい。これにより、受け座２８Ａ〜２８Ｄの強度を高めることができる。

また、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄの上部（上部鉄塔１０Ｕの下端部）は、上部梁材２０Ａ〜２０Ｄで互いに連結される。上部梁材２０Ａ〜２０Ｄは、上部鉄塔１０Ｕの下端部の四周を囲んで設けられ、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄに固定されている。
上部梁材２０Ａ〜２０Ｄの中央部には、ダンパー２２の固定金具２４（図３参照）が設けられている。上部梁材２０Ａ〜２０Ｄの中央部は、側面視において、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄのアーチ部と重なる位置に配置され、後述するように、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄと上部梁材２０Ａ〜２０Ｄの重なり部においてダンパー２２が連結される。

これにより、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄが切断位置Ｋで切断され、鉄骨１０が上下に分割されても４つの鉄骨脚部の上部の一体性が維持される。
次に、図３に示すように、上部梁材２０Ａ〜２０Ｄと下部梁材１６Ａ〜１６Ｄの間に、ダンパー２２Ａ〜２２Ｄをそれぞれ取付ける。ダンパー２２Ａ〜２２Ｄは、上部梁材２０Ａ〜２０Ｄと下部梁材１６Ａ〜１６Ｄの固定金具２４に、両端部を固定することで取付けられる。これにより、上部鉄塔１０Ｕと下部鉄塔１０Ｌがダンパー２２Ａ〜２２Ｄで連結される。この結果、地震時に、ダンパー２２Ａ〜２２Ｄにより上部鉄塔１０Ｕの振動が減衰される。

最後に、図４に示すように、受け座２８Ａ〜２８Ｄの構築後、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄを、切断位置Ｋにおいて、上部鉄塔１０Ｕと下部鉄塔１０Ｌの、上下方向の相対移動を吸収可能な寸法（幅）で切断する。これにより、上部鉄塔１０Ｕの荷重が免震装置２６Ａ〜２６Ｄへ移され、上部鉄塔１０Ｕが免震化される。なお、免震化後、鉄塔１０の四周を化粧パネル３８で囲むことで、免震化前の外観を維持、向上させることができる。

以上説明したように、本実施形態の鉄塔１０の免震化方法によれば、４方へ張り出した鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄで鉄塔１０が支持された状態で、下部鉄塔１０Ｌとなる部分の上端部に台座１４Ａ〜１４Ｄが構築され、台座１４Ａ〜１４Ｄに免震装置２６Ａ〜２６Ｄが設置される。その後、上部鉄塔１０Ｕとなる部分の下端部に受け座２８Ａ〜２８Ｄが構築される。免震装置２６Ａ〜２６Ｄが設置された後に、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄを切断ることで、上部鉄塔１０Ｕの荷重を免震装置２６Ａ〜２６Ｄへ移すことができる。

これにより、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部鉄塔１０Ｕをサポート手段でサポートすることなく、免震装置２６Ａ〜２６Ｄで鉄塔１０を免震化できる。更に、鉄塔１０を使用しながら免震化することができる。
なお、本実施形態では、鉄塔は４本の鉄骨脚部を矩形の角部に配置した構成で説明したが、これに限定されることはなく、３本の鉄骨脚部を三角形の角部に配置した鉄塔でもよいし、５本以上鉄骨脚部を多角形の角部に配置した鉄塔であってもよい。

また、固定金具２４として、所定の幅で切断された鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄを利用することができる。即ち、切断された鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄを加工して、固定金具２４として、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄ及び上部梁材２０Ａ〜２０Ｄに取付ける（図３参照）。これにより、免震化のコストを抑制することができる。

また、本実施形態では、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄをアーチ状に形成する構成で説明したが、これに限定されることはなく、鉄骨脚部１２Ａ〜１２Ｄの下部側（下部鉄塔１０Ｌ）を互いに連結し、かつ、上部鉄塔１０Ｕとの間で、ダンパー２２Ａ〜２２Ｄを取付けることができれば、直線状部材の組合せや、他の曲率で曲げられた曲線状部材の組合せであってもよい。

また、ダンパー２２Ａ〜２２Ｄの取付けは、下部梁材１６Ａ〜１６Ｄと上部梁材２０Ａ〜２０Ｄを新設して、それらの間に取付ける場合について説明した。しかし、これに限定されることはなく、上部鉄塔１０Ｕと下部鉄塔１０Ｌを構成する、柱部材や基礎を利用して取り付けてもよい。更に、上部鉄塔１０Ｕと下部鉄塔１０Ｌに、新たに柱や基礎を設けて、それらを利用して取付けてもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る既存構造物の免震化方法について、図５を用いて説明する。本実施形態は、既存の建物３０への適用例である。
ここに、図５（Ａ）は免震化前の建物３０の正面図、図５（Ｂ）〜図５（Ｄ）は免震化作業中の建物３０の正面図、図５（Ｅ）は免震化終了後の既存建物の正面図である。

図５（Ａ）に示すように、建物（既存構造物）３０の免震化方法は、建物３０の柱（柱部材）３２を切断位置Ｋで切断し、建物３０を、切断位置Ｋより上の上部建物（上部構造部）３０Ｕと、切断位置Ｋより下の下部建物（下部構造部）３０Ｌに分割し、切断位置Ｋに設置された免震装置４０で、上部建物３０Ｕを免震化する方法である。

免震化にあたり、先ず、切断階における複数の柱３２の切断位置Ｋを決定する。なお、本実施形態では、切断階は１階である。柱３２の切断は水平方向に行い、建物３０を上下に分割する。

次に、図５（Ｂ）に示すように、下部建物３０Ｌとなる建物３２の、切断位置Ｋより下側に、免震装置４０を設置するための台座３４Ａ〜３４Ｄを構築する。台座３４Ａ〜３４Ｄは、複数の免震装置４０の設置場所にコンクリートで構築される。台座３４Ａ〜３４Ｄの上面は平面に仕上げられ、免震装置４０の下フランジがアンカーボルトで固定される。
なお、台座３４Ａ〜３４Ｄは、模式的に平板状に描いたが、免震装置４０を設置する位置に、杭を打つ構成としてもよい。

次に、図５（Ｃ）に示すように、それぞれの台座３４の上に免震装置４０が設置される。免震装置４０としては、例えば、天然ゴム系の積層支承を使用することができる。免震装置４０の設置は、受け座３６の構築前に行うため、台座３４の上に十分な作業空間を確保することができる。また、免震装置４０の近くの台座３４には、ダンパー４２を固定する固定金具４４が取付けられる。

次に、図５（Ｄ）に示すように、免震装置４０の上の上部建物３０Ｕとなる部分の下端部に、受け座３６を構築する。受け座３６は、免震装置２６の上フランジが配置される位置に、コンクリートで構築される。免震装置４０の上フランジは、受け座３６のコンクリートにアンカーボルトで固定される。また、免震装置４０の近くの受け座３６には、ダンパー４２を固定する固定金具４４が取付けられる。

次に、免震装置４０の近くの台座３４と受け座３６の間に、ダンパー４２を取付ける。ダンパー４２は、免震装置４０の近くに設けられた固定金具４４で両端部が固定される。この結果、地震時に、ダンパーにより上部建物３０Ｕの振動が減衰される。

最後に、図５（Ｅ）に示すように、ダンパー４２の取付け後、複数の柱３２を切断位置Ｋで全て切断する。これにより、上部建物３０Ｕの荷重が免震装置２６へ移される。これにより、上部建物３０Ｕが免震装置２６で免震化される。

以上説明したように、本実施形態の建物３０の免震化方法によれば、複数の柱３２で建物３０が支持された状態で、下部建物３０Ｌとなる部分に台座３４が構築され、台座３４の上に免震装置４０が設置される。その後、上部建物３０Ｕとなる部分に受け座３６が構築された後に柱３２が切断される。これにより、上部建物３０Ｕの荷重が免震装置４０へ移される。
この結果、大掛かりな作業を必要とせず、かつ、上部建物３０Ｕをサポート手段でサポートすることなく、免震装置４０で建物３０を免震化できる。また、複数の柱３２が最後に切断されるので、建物を使用しながら免震化できる。

なお、本実施形態では、免震装置４０は柱３２とは異なる位置に設置される。上述したように、柱３２に上部建物３０Ｕを支持させた状態で免震装置４０を設置し、免震装置４０の設置後、柱３２を切断する免震化方法だからである。
また、台座３４や受け座３６は、既存建物３０の梁やスラブ、壁等に設けてもよい。具体的には、既存梁・壁の増し打ちや、梁やスラブ、壁等に接続される新規の壁状部材を設け、台座３４や受け座３６としてもよい。さらに、壁状部材に限らず、免震装置の上下フランジを既存梁やスラブ、壁等に直接接続してもよいし、直方体状や円柱状の塊（フーチング）を介して接続してもよい。

１０ 鉄塔（上部構造部、下部構造部）
１２ 鉄骨脚部（柱部材）
１３ 鉄骨柱
１４ 台座
１６ 下部梁材
１８ 脚接地部
２０ 上部梁材
２２ ダンパー
２６ 免震装置
２８ 受け座
３０ 建物（上部構造部、下部構造部）
３２ 柱（柱部材）
３４ 台座
３６ 受け座
４０ 免震装置
４２ ダンパー

Claims (2)

1. 複数の鉄骨柱で構成された鉄骨脚部を複数備えた既存の鉄塔の免震化方法において、
   前記鉄骨脚部の下部同士を下部梁材で互いに連結し、
   前記鉄骨脚部の下部と前記鉄骨脚部の上部との間の空間に免震装置を設置し、
   前記鉄骨脚部の上部同士を上部梁材で互いに連結し、
   その後、前記鉄骨柱を切断して前記鉄骨脚部の上部の荷重を前記免震装置へ移す既存構造物の免震化方法。
2. 前記上部梁材と前記下部梁材とを、ダンパーで連結する請求項１に記載の既存構造物の免震化方法。

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