JP6850593B2 - 既存外壁の支持構造及び既存外壁の支持構造の施工方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存外壁の支持構造及び既存外壁の支持構造の施工方法に関する。

既存外壁を残したまま新設構造物を構築する構築方法として、例えば特許文献１には、既存外壁を鉄骨の補強フレームで支持し、補強フレームと新設構造物の床とをピンローラーで連結する方法が開示されている。

また、既存外壁の支持方法として、例えば特許文献２には、既存の大型壁体の上端部及び下端部にそれぞれファスナーを取付け、ファスナーによって既存の大型壁体を新設高層建物の変形に追随させる方法が開示されている。

特開２００４−１６２４７３号公報 特開平６−３０７１０１号公報

特許文献１及び特許文献２では、既存外壁（既存の大型壁体）全体を補強フレームやピンローラー、ファスナーで支持している。このため、地震時等に大きな外力が既存外壁に加わった場合に、補強フレームやピンローラー、ファスナーのみで既存外壁を支持することが難しかった。

本発明は上記事実に鑑み、既存外壁に加わる外力を小さくして既存外壁を支持することができる既存外壁の支持構造を提供することを目的とする。

第一態様に記載の既存外壁の支持構造は、上下方向に縁切りされて分割された既存外壁と、分割された前記既存外壁の裏面を支持する複数の補強柱と、前記既存外壁の裏側に新設された建物躯体と複数の前記補強柱とをそれぞれ連結する連結部材と、を備える。

上記構成によれば、既存外壁を上下方向に縁切りして分割することで、各既存外壁に加わる外力を小さくすることができる。また、分割された既存外壁の裏面を支持する補強柱と新設された建物躯体とをそれぞれ連結部材によって連結することで、既存外壁に加わる外力をそれぞれ補強柱及び連結部材を介して建物躯体へと流すことができる。これにより、既存外壁を撤去することなく新設の建物躯体の外壁として利用することができる。

第二態様に記載の既存外壁の支持構造は、第一態様に記載の既存外壁の支持構造であって、前記補強柱は、滑り材を介して上下方向に配置され、分割された前記既存外壁をそれぞれ支持している。

上記構成によれば、補強柱同士が滑り材を介して上下方向に配置されることにより、補強柱間で鉛直力を伝えつつ、地震時等に加わる水平力は伝えない構造とすることができる。

第三態様に記載の既存外壁の支持構造は、第一態様又は第二態様に記載の既存外壁の支持構造であって、前記既存外壁は、平面視でコの字形状とされている。

上記構成によれば、既存外壁は、例えば主面及び２側面の３面が残されたコの字形状とされている。このため、既存外壁の主面の面外変形を、２側面で支持することで抑制することができる。

本発明によれば、既存外壁に加わる外力を小さくして既存外壁を支持することができる。

（Ａ）は本発明の実施形態の一例における既存外壁の支持構造を示す平面図であり、（Ｂ）はその正面図である。 図１（Ａ）におけるＡ−Ａ線断面図である。 （Ａ）図２の拡大図であり、（Ｂ）は（Ａ）におけるＢ−Ｂ線断面図である。

以下、本発明の実施形態に係る既存外壁の支持構造の一例について、図１〜図３に従って説明する。

（構成）
図１（Ａ）に示すように、本実施形態における支持対象である既存外壁１０は、高層又は大規模な既存建物１２の外壁であり、既存外壁１０の裏面は、図示しない鉄筋が内部に配筋されたＲＣ（鉄筋コンクリート）造の複数の既存柱１４によって支持されている。

なお、図１（Ａ）において、既存建物１２は既存外壁１０部分を残して解体及び撤去されており、既存外壁１０も主面１０Ａ、及び主面１０Ａの両側の２つの側面１０Ｂの一部を残して解体及び撤去されている。つまり、既存外壁１０は、平面視でコの字形状とされた状態で残されている。

また、図１（Ｂ）に示すように、既存外壁１０には、互いに間隔をあけてそれぞれ水平方向に延びる２本のスリット１６が全面にわたって形成されており、スリット１６によって既存外壁１０が上下方向に縁切りされている。これにより、既存外壁１０が上層外壁部１８Ａ、中層外壁部１８Ｂ、下層外壁部１８Ｃの３つに分割（等分）されている。なお、図２に示すように、既存柱１４も既存外壁１０とともに、スリット１６によって上層既存柱１４Ａ、中層既存柱１４Ｂ、下層既存柱１４Ｃの３つに分割されている。

また、既存柱１４の既存外壁１０に固定された面とは反対の面（裏面）は、補強柱２０によって支持されている。補強柱２０は、上層既存柱１４Ａ（上層外壁部１８Ａ）を支持する上層補強柱２０Ａ、中層既存柱１４Ｂ（中層外壁部１８Ｂ）を支持する中層補強柱２０Ｂ、及び下層既存柱１４Ｃ（下層外壁部１８Ｃ）を支持する下層補強柱２０Ｃで構成されている。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、中層補強柱２０Ｂは、複数のスタッド２２Ａが接合され、互いに並列に配置された一対のＨ型鋼２２で構成されている。中層既存柱１４Ｂには一対の切欠き２４が形成されており、一方の切欠き２４に一方のＨ型鋼２２に接合されたスタッド２２Ａを、他方の切欠き２４に他方のＨ型鋼２２に接合されたスタッド２２Ａをそれぞれ挿入し、切欠き２４にグラウトを充填することにより、中層既存柱１４ＢにＨ型鋼２２が固定されている。

なお、上層補強柱２０Ａも、中層補強柱２０Ｂと同様に、上層既存柱１４Ａに固定された一対のＨ型鋼２６で構成されている。一方、下層補強柱２０Ｃは、図示しない鉄筋が内部に配筋されたＲＣ（鉄筋コンクリート）造とされている。図２に示すように、下層補強柱２０Ｃは、上層補強柱２０Ａ及び中層補強柱２０Ｂ（Ｈ型鋼２２、２６）の幅Ｐより幅Ｑが大きくされており、下端部が地中に建込まれている。

さらに、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃは、互いに滑り材２８を介して上下方向に配置されている。滑り材２８は、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）製の滑り支承板であり、表面の摩擦係数が０．１０程度とされている。

既存外壁１０の裏面側には、新設の建物躯体３０の複数の新設柱３２が建込まれている。新設柱３２は、中空の角型鋼管で構成されており、複数の補強柱２０（既存柱１４）にそれぞれ対応する位置に配置されている。なお、新設柱３２間には、建物躯体３０の図示しない新設梁が架渡されているとともに、建物躯体３０の新設スラブ３４が打設されている。

また、複数の新設柱３２と複数の補強柱２０とは、それぞれ連結部材３６によって連結されている。具体的には、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃ
の上下方向における中央部が、それぞれ連結部材３６によって新設柱３２に片持ち状に支持されて連結されている。

図３（Ａ）、図３（Ｂ）に示すように、連結部材３６は、補強柱側Ｈ型鋼３８と、新設柱側Ｈ型鋼４０と、補強柱側Ｈ型鋼３８と新設柱側Ｈ型鋼４０との間に架渡された一対のプレート４２とで構成されている。

補強柱側Ｈ型鋼３８は、補強柱２０（中層補強柱２０Ｂ）に接合された一対のダイヤフラム４４に上フランジ３８Ａと下フランジ３８Ｂがそれぞれ接合されている。同様に、新設柱側Ｈ型鋼４０は、新設柱３２に接合された一対のダイヤフラム４６に上フランジ４０Ａと下フランジ４０Ｂがそれぞれ接合されている。

補強柱側Ｈ型鋼３８のウェブ３８Ｃ及び新設柱側Ｈ型鋼４０のウェブ４０Ｃには、それぞれ上下方向が長軸方向とされた複数の楕円形の貫通孔４８が形成されている。また、一対のプレート４２の貫通孔４８に対応する位置にも、上下方向が長軸方向とされた複数の楕円形の貫通孔５０が形成されている。

この貫通孔４８、及び貫通孔５０にボルト５２が挿通されることにより、補強柱側Ｈ型鋼３８と新設柱側Ｈ型鋼４０、すなわち補強柱２０（中層補強柱２０Ｂ）と新設柱３２とが固定（ピン接合）されている。

（建替え方法）
既存建物１２の既存外壁１０を残したまま新設の建物躯体３０を構築する場合、まず、図１（Ａ）に示すように、既存外壁１０の主面１０Ａと、２つの側面１０Ｂの一部、及び既存外壁１０を支持する既存柱１４を残して既存建物１２を解体及び撤去する。

また、既存建物１２を解体及び撤去しながら、新設の建物躯体３０の新設柱３２を既存外壁１０の裏面側に建込むとともに、下層補強柱２０Ｃを建込んで既存柱１４の下層部分の裏面に固定する。

そして、下層補強柱２０Ｃの上部に滑り材２８を介して中層補強柱２０Ｂを配置し、中層補強柱２０Ｂを既存柱１４の中層部分の裏面に固定する。同様に、中層補強柱２０Ｂの上部に滑り材２８を介して上層補強柱２０Ａを配置し、上層補強柱２０Ａを既存柱１４の上層部分の裏面に固定する。

次に、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃをそれぞれ連結部材３６によって新設柱３２に連結した後、既存外壁１０及び既存柱１４にスリット１６を形成することで、既存外壁１０及び既存柱１４を上下方向に分割にする。分割した既存外壁１０及び既存柱１４を新設柱３２で支持しつつ、新設の建物躯体３０を構築する。

なお、建物躯体３０の構築後は、スリット１６に図示しないシーリング材を充填することでスリット１６を塞ぐ。また、連結部材３６の補強柱側Ｈ型鋼３８、新設柱側Ｈ型鋼４０、及びプレート４２を互いに溶接することで補強柱２０（既存外壁１０）と新設柱３２とを強固に固定（剛接合）し、既存外壁１０を建物躯体３０の外壁として利用する。なお、上記の工程手順は一例であり、順序が前後しても構わない。

（作用、効果）
本実施形態によれば、既存外壁１０は、上下方向に縁切りされて上層外壁部１８Ａ、中層外壁部１８Ｂ、及び下層外壁部１８Ｃの３つに分割された状態で、それぞれ上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃによって支持されている。

このため、既存外壁１０全体を補強柱２０で支持する構成と比較して、各外壁部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに加わる外力、すなわち各補強柱２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃに加わる外力を小さくすることができる。このため、既存建物１２が高層又は大規模であったり、地震時等に大きな外力が既存外壁１０に加わったりした場合であっても、既存外壁１０を支持することができる。

また、本実施形態によれば、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃと新設柱３２とをそれぞれ連結部材３６によって連結している。このため、各外壁部１８Ａ、１８Ｂ、１８Ｃに加わる外力を、それぞれ各補強柱２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ及び連結部材３６を介して建物躯体３０へと流すことができる。これにより、既存外壁１０を撤去することなく新設の建物躯体３０の外壁として利用することができる。

ここで、連結部材３６は、ピン接合構造とされており、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃの上下方向の中央部を片持ち状に支持している。このため、補強柱２０、すなわち既存外壁１０が新設柱３２に剛接合されている構成と比較して、既存外壁１０に生じるモーメントを小さくすることができる。

また、ボルト５２が挿通される連結部材３６の貫通孔４８、５０は、上下方向が長軸方向とされた楕円形形状とされている。このため、補強柱２０と新設柱３２とを連結部材３６で連結した後、例えば新設スラブ３４を打設することで新設柱３２が僅かに縮んだ場合には、ボルト５２が貫通孔４８、５０内を上下方向に移動することで、補強柱側Ｈ型鋼３８と新設柱側Ｈ型鋼４０との相対位置、すなわち補強柱２０と新設柱３２との相対位置を調整することができる。

また、本実施形態によれば、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃは、滑り材２８を介して上下方向に配置されている。このため、例えば上層補強柱２０Ａに水平力が加わった場合であっても、上層補強柱２０Ａは滑り材２８上を水平方向に移動するため、下方の中層補強柱２０Ｂに水平力は伝わらない。すなわち、各補強柱２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ間で鉛直力を伝えつつ、地震時等に加わる水平力は伝えない構造とすることができる。

特に、下層補強柱２０ＣはＲＣ造とされており、上層補強柱２０Ａ及び中層補強柱２０Ｂの幅Ｐより幅Ｑが大きくされている。このため、下層補強柱２０Ｃによって上層補強柱２０Ａ及び中層補強柱２０Ｂから伝わる鉛直力を受けるとともに、下層外壁部１８Ｃを強固に支持することができる。

また、本実施形態によれば、既存外壁１０は、主面１０Ａ、及び２つの側面１０Ｂを有する平面視でコの字形状とされている。このため、既存外壁１０を自立させることができるとともに、既存外壁１０の主面１０Ａの裏面側への面外変形を、２つの側面１０Ｂで支持することで抑制することができる。

（その他の実施形態）
以上、本発明について実施形態の一例を説明したが、本発明はかかる実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内にて他の種々の実施形態が可能である。

例えば、上記実施形態では、２本のスリット１６により既存外壁１０が３つに分割されていたが、既存外壁１０の分割する位置や数は上記実施形態には限られない。既存外壁１０の面積や重量に基づいて、スリット１６の位置や数を適宜定めることができる。

また、上記実施形態では、既存外壁を支持する既存柱１４を補強柱２０で支持していたが、既存外壁１０の裏面を補強柱２０で直接支持する構成としてもよい。なお、上層補強柱２０Ａ同士、中層補強柱２０Ｂ同士、及び下層補強柱２０Ｃ同士は、図示しない梁によって互いに連結されていてもよい。

また、上記実施形態では、補強柱２０が連結部材３６によって建物躯体３０の新設柱３２に連結されていたが、例えば新設柱３２間に建込まれた間柱等に連結されていてもよい。さらに、補強柱２０を連結部材３６によって既存建物１２の他の既存柱に連結しておき、建物躯体３０の構築途中で他の既存柱から新設柱３２に連結部材３６を盛り替えてもよい。

また、上記実施形態では、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃが滑り材２８を介して上下方向に配置されていたが、互いに間隔をあけて上下方向に配置されていてもよい。さらに、上層補強柱２０Ａ、中層補強柱２０Ｂ、及び下層補強柱２０Ｃが、それぞれ地中に建て込まれていてもよい。

また、滑り材２８の構成も上記実施形態には限られず、各補強柱２０Ａ、２０Ｂ，２０Ｃ同士が水平方向に相対移動可能な構成とされていれば、補強柱２０自体を摩擦係数の小さい材料で構成する、補強柱２０間に潤滑油を塗布する、免震支承を設置する等、様々な構成を適用することができる。

また、上記実施形態では、上層補強柱２０Ａ及び中層補強柱２０Ｂが一対のＨ型鋼２２、２６で構成されていたが、上層補強柱２０Ａ及び中層補強柱２０ＢはＲＣ造やＳＲＣ（鉄筋鉄骨コンクリート）造とされていてもよい。同様に、上記実施形態では、下層補強柱２０ＣがＲＣ造とされていたが、Ｈ型鋼で構成されていてもよく、ＳＲＣ造とされていてもよい。

さらに、既存外壁１０の支持構造は、新設の建物躯体３０の構築時に既存外壁１０を支持する場合だけでは無く、既存建物１２の改修時に既存外壁１０を支持する場合にも適用することができる。

１０ 既存外壁
２０ 補強柱
２８ 滑り材
３０ 建物躯体
３６ 連結部材

Claims (6)

1. 水平方向に沿って形成されたスリットによって上下方向に縁切りされて分割された既存外壁と、
   分割された前記既存外壁の裏面を支持する複数の補強柱と、
   前記既存外壁の裏側に新設された建物躯体と複数の前記補強柱とをそれぞれ連結する連結部材と、
   を備える既存外壁の支持構造。
2. 前記補強柱は、前記既存外壁と同じ高さで分割されると共に滑り材を介して上下方向に配置され、
   分割された補強柱は、それぞれ分割された前記既存外壁を支持すると共にそれぞれ前記連結部材で前記建物躯体に連結されている、
   請求項１に記載の既存外壁の支持構造。
3. 前記既存外壁は、平面視でコの字形状とされている、請求項１又は２に記載の既存外壁の支持構造。
4. 前記連結部材は、
   一端部が前記補強柱に接合された補強側部と、
   一端部が前記建物躯体に接合された新設側部と、
   前記補強側部の他端部と前記新設側部の他端部とにボルト締結されたプレートと、
   を有して構成されている、
   請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の既存外壁の支持構造。
5. 前記プレートにおけるボルトが挿通される貫通孔は、上下方向を長軸方向とする楕円形形状である、
   請求項４に記載の既存外壁の支持構造。
6. 既存外壁を残して既存建物を解体及び撤去する工程と、
   新設の建物躯体を前記既存外壁の裏面側に建込む工程と、
   前記既存外壁の裏面に補強柱を建て込み、前記裏面に前記補強柱を固定する工程と、
   前記建物躯体と前記補強柱とを連結部材で連結する工程と、
   前記連結部材で連結した後に、前記既存外壁に水平方向に沿ってスリットを形成し、前記既存外壁を上下方向に縁切りして分割する工程と、
   を備えた既存外壁の支持構造の施工方法。

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