JPH1162271A - 既存建物の中間階免震構造化工法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】既存建物の中間階の既存柱を利用し免震構造化
する工法を提供する。 【解決手段】 既存建物の中間階の既存柱の躯体表面に
目荒らし処理を行い、既存柱の免震装置の取付け部位を
除く上部と下部の外周に鋼管を建て込み、鋼管内にモル
タル等を充填し既存柱と鋼管を一体化する。上下の鋼管
の間にサポートジャッキを設置し、サポートジャッキに
軸力を導入し既存柱が負担している軸力をサポートジャ
ッキの軸力へ盛り替える。上下の鋼管の間の既存柱を切
断し撤去し、上下の鋼管の端面に免震装置取付けプレー
トを仮付けし、その間に免震装置を取付け、各免震装置
取付けプレートと鋼管の端面との隙間にモルタル等を充
填する。サポートジャッキの軸力を解放して免震装置に
よる支持に盛り替え、サポートジャッキを撤去する段階
を全ての既存柱について繰り返す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】この発明は、既存建物の耐震
安全性を改善するべく同建物の中間階に免震装置を設置
して免震構造化する技術の分野に属し、特には既存建物
を使用しながら施工する「居ながら免震化」の方法であ
り、中間階の既存柱を利用して免震構造化する工法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】建物の中間階に免震装置を設置して免震
構造化する技術の先行技術としては、特開平８ー３３８
１５５号公報に記載された既存建物の免震構造化方法が
認められる。但し、この先行技術は、建物の中間階の既
存柱を利用して免震装置を設置するけれども、建物の上
部構造の梁の下にサポートジャッキを含む架台を設置
し、この架台で梁を介して上部構造の全体を支持せしめ
た上で既存柱を切断し、サポートジャッキで上部構造の
全体を上昇させ、離れた柱間へ免震装置を設置し、その
後架台の負荷を免震装置へ切り替える工程を主な内容と
している。既存建物の梁が架台による上部構造の支持が
可能な強度を有することが前提の工法である。

【０００３】また、本出願人は、先の特願平９ー１０７
６８３号明細書及び図面に、やはり既存建物の中間階の
既存柱を利用して免震構造化する方法の発明を提案して
いる。但し、この先願発明は、既存柱の軸力の盛り替え
用に、プレストレス導入用のＰＣ鋼線を配置してコンク
リートの増打ちを行うことを主な内容としている。

【０００４】

【本発明が解決しようとする課題】既存建物を使用しな
がら施工する「居ながら免震化」の方法を実施する場合
は、施工中の安全性を確保することが絶対の条件である
し、施工階を免震階に限定することが必要である。ま
た、免震化に伴う柱断面の増大は最小限に抑えること
が、施工後の床面積の有効利用に重要である。

【０００５】そのような観点で上記特開平８ー３３８１
５５号公報に記載された既存建物の免震構造化方法を検
討すると、柱を切断した後、架台のジャッキで建物の上
部構造の全体を上昇させる旨の記載が図２と共に認めら
れる。その状態でもしも地震が起きたらと考えるだけ
で、これはとても既存建物を使用しながら施工する「居
ながら免震化」の方法として実施することは難しいと認
められる。また、同公報の請求項２〜４に、下部構造の
柱の頂部間に梁を架設するとか、上部構造の柱の脚部間
に梁を架設する旨の記載が認められ、施工後の免震階の
有効利用は困難である。のみならず、当業者の理解とし
て、既存建物は架台で支持する上下階の梁の強度が不足
する場合が多く、同梁の補強やサポートを複数階に設置
しなければならない、等々の欠点、問題点が認められ
る。

【０００６】また、上記先願の特願平９ー１０７６８３
号明細書及び図面に記載された、既存建物の中間階の既
存柱を利用して免震構造化する方法は、既存柱の軸力の
盛り替え用に、プレストレス導入用のＰＣ鋼線を配置し
たコンクリートの増打ちを行うので、免震化に伴う柱断
面の増大が著しく、施工後の床面積の有効利用に不利な
問題点が在る。

【０００７】従って、本発明の目的は、施工階を免震階
に限定し、柱断面の増大を可及的に抑制すること、及び
柱の軸変形を制御し、上部構造の健全性を確保するこ
と、並びに施工中の耐震安全性を確保し、建物を使用し
ながら施工する「居ながら免震化」の施工を実現する中
間階免震構造化工法を提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めの手段として、請求項１記載の発明に係る既存建物の
中間階免震構造化工法は、既存建物の中間階の既存柱の
躯体表面に目荒らし処理を行う段階と、前記既存柱の免
震装置の取付け部位を除く上部と下部の外周に鋼管を建
て込み、同鋼管内にモルタル等を充填し既存柱と鋼管を
一体化する段階と、上下の鋼管の間にサポートジャッキ
を設置し、同サポートジャッキを駆動して軸力を導入し
同既存柱が負担している軸力をサポートジャッキの軸力
へ盛り替える段階と、上下の鋼管の間の既存柱を切断し
撤去する段階と、上下の鋼管の端面に免震装置取付けプ
レートを仮付けし、前記上下の免震装置取付けプレート
の間に免震装置を取付け、各免震装置取付けプレートと
鋼管の端面との隙間にモルタル等を充填する段階と、サ
ポートジャッキの軸力を解放して免震装置による支持に
盛り替え、サポートジャッキを撤去する段階と、以下、
同様の段階を全ての既存柱について繰り返すことを特徴
とする。

【０００９】請求項２記載の発明は、請求項１に記載し
た鋼管の建て込み及び既存柱との一体化を、既存建物の
当該中間階の既存柱の全てについて行い、しかる後施工
中の地震に対し必要とされるブレース箇所数により決定
された既存柱の鋼管の間に施工時ブレースをボルト接合
によって取り付け、免震装置の取付けを行う既存柱につ
いてのみ前記施工時ブレースを一時撤去して施工を行
い、施工後に再び施工時ブレースを当該柱の鋼管に取り
付けることを特徴とする。

【００１０】請求項３記載の発明は、請求項１に記載し
た鋼管の建て込みを、二分割された半割り鋼管を既存柱
の外周へ建て込み、溶接により接合して鋼管を完成する
こと、及び既存柱との一体化を達成するため鋼管の内部
に縦、横方向の内側スタッドを既存柱を避けた配置で設
置することを特徴とする。請求項４記載の発明は、請求
項１に記載した上下の鋼管の間にサポートジャッキを設
置する方法として、上下の鋼管の外面に相対峙する配置
でブラケットをボルト接合により撤去可能に取付け、上
下のブラケットの間にサポートジャッキを設置すること
を特徴とする。

【００１１】請求項５記載の発明は、請求項１に記載し
た上下の鋼管の間にサポートジャッキを設置する方法と
して、上下の鋼管の外周に環状の水平リブを持つブラケ
ットをボルト接合により撤去可能に取付け、上下の水平
リブの間にサポートジャッキを設置することを特徴とす
る。請求項６記載の発明は、請求項１に記載したサポー
トジャッキの駆動方法として、軸力を導入する際にはサ
ポートジャッキの軸力及び変位の大きさを計測し管理す
るシステムで行い、軸力の解放の際には免震装置の軸変
形を計測して急激な変形が発生しないように管理して行
うこと特徴とする。

【００１２】請求項７記載の発明は、請求項１に記載し
た上下の免震装置取付けプレートの間に免震装置を取付
ける方法が、ボルト接合であること特徴とする。請求項
８記載の発明は、請求項１に記載した免震装置の取付け
を完成した既存柱については上下の鋼管の外面間に拘束
用のストッパプレートを接合し、既存建物の全ての既存
柱に免震装置の取付けを完了した段階で同時期に前記の
ストッパプレートを撤去することを特徴とする。

【００１３】

【発明の実施形態】請求項１記載の発明に係る既存建物
の中間階免震構造化工法は、図１以下に枢要な工程図で
示した形態で実施される。先ずは図１に示したように、
既存建物の中間階（免震階）の既存柱１の躯体表面に目
荒らし処理（散点部分）を行う。既存柱１の表面仕上げ
を除去し、タガネでコンクリート表面を凹凸状に荒らす
などの処理を行うのであるが、後で切断し免震装置を取
り付ける部位（長さＬの範囲、Ｌは約４５０mm）は、処
理が無駄になるから放置しておく。図１において符号２
₃ は免震階として選択した既存建物の３階床スラブ、２
₄ は４階床スラブであり、３は４階の梁を指す。

【００１４】図２は上記既存柱１の免震装置の取付け部
位Ｌを除く上部と下部の外周に鋼管４，５を建て込み、
同鋼管４、５内にモルタル等の固着材を充填して既存柱
１と鋼管４、５を一体化する段階を示している。鋼管
４、５は、既存柱１の外径が図５に示したように９００
×９００mmであるのに対して、１２００×１２００mm、
厚さ１６mmの角鋼管を二等分割した半割り鋼管を既存柱
１の左右からその外周へ相似形の配置に建て込み、突き
合わされた分割線に裏当てを設け、溶接により接合して
１個の鋼管に完成している。既存柱１と各鋼管４、５と
の隙間をモルタル６で充填して一体化する。上位の鋼管
４の下端面はモルタル６が漏れ出さない程度の底板（図
示は省略）で閉塞されている。但し、後述する免震装置
取付けプレートの良好な一体化を達成するため、前記底
板には合板の如く後で解体撤去が可能な材質のものを使
用し、且つダボ効果による一体化を図るため上向きに少
し上げ底状態に設けられる。また、前記モルタル６の充
填と硬化を利用して既存柱１とのより強固な一体化を達
成するため、各鋼管４、５の内部には、縦、横方向の内
側スタッド７が既存柱１を避けた配置で設置されている
（請求項３の発明）。因みに、図５中の符号１ａは既存
柱１の鉄骨を示している。

【００１５】図３は、請求項２記載の発明の実施形態を
示したものである。上記したように建物の中間階（免震
階）の既存柱への鋼管４、５の建て込み、及び同既存柱
１と一体化する工作は、既存建物の当該中間階の既存柱
の全てについて行う。しかる後、既存柱１の上下の鋼管
４、５の間に施工時ブレース８、９を後で解体撤去が容
易なボルト接合の方法によって取り付けることを示して
いる。既存建物の免震構造化の施工期間中の耐震安全性
を確保し「居ながら免震化」を実現するためである。ブ
レース８にはＨ形鋼の外周に補剛管を嵌めて補剛した構
造のものが使用され、ブレース９には２００×２００×
８×１２mm程度のＨ形鋼が使用されている。但し、全て
の既存柱へブレースを取付けるのではなく、施工中に予
測される地震の発生に対し、必要とされるブレース箇所
数により決定した既存柱に施工時ブレース８、９を取付
ける。そして、後の工程として行われる免震装置の取付
け施工の対象である既存柱についてのみ、前記施工時ブ
レース８、９は一時撤去して免震化施工を行う。何故な
ら、ブレースの働きは本来既存建物へ地震等によって入
力する水平力を負担し、結局は柱の軸力を増大させるか
ら、免震化施工中の柱にそのような作用が発生しないよ
うに未然に防ぐ配慮に基づく。従って、当然のことなが
ら、免震化の施工を完了した段階で再び施工時ブレース
８、９を当該柱１の鋼管４、５に取り付ける。なお、以
下に説明する既存柱１の免震化の各工程は、近隣の数本
の柱を１グループの単位として施工を進める。

【００１６】次に、図４は上下の鋼管４、５の間にサポ
ートジャッキ（油圧ジャッキ）１０を設置し、同サポー
トジャッキ１０を駆動して軸力を導入し、同既存柱１が
負担している軸力をサポートジャッキ１０の軸力へと盛
り替える段階を示している。図３〜図９までは上下の鋼
管４、５の間にサポートジャッキ１０を設置する方法と
して、上下の鋼管４、５の外面に上下に相対峙する配置
でブラケット１１をボルト接合により撤去可能に取付
け、上下のブラケット１１、１１の間にサポートジャッ
キ１０を設置した構成（請求項４の発明）を示してい
る。ブラケット１１を後で撤去可能にボルト接合する手
段として、上下の鋼管４、５には予めブラケット１１の
取付け位置にネジ穴を設けておき、該ネジ穴へねじ込む
ワンサイドボルトによる接合を行う。図４と図５はブラ
ケット１１とサポートジャッキ１０を鋼管の左右に二つ
ずつ合計４台使用する構成を示している。サポートジャ
ッキ１０の駆動方法としては、軸力を導入する際にはサ
ポートジャッキ１０の軸力及び変位の大きさをセンサー
により計測し、解析まで一貫して行う管理システムで行
う。

【００１７】次に、図６は上下の鋼管４、５の間の既存
柱１を長さＬの範囲だけ切断し撤去した段階を示してい
る。既存柱１の切断は、例えばダイアモンドチエーンソ
ウで行う。既存柱１に負荷される軸力（鉛直荷重）はサ
ポートジャッキ１０を経由して伝達される。図７は上下
の鋼管４、５の端面に免震装置取付けプレート１２を仮
付けした段階を示す。上方の鋼管４に関しては、上述し
たモルタル充填用の底板を撤去し、硬化したモルタルの
下面が露出する状態とした上で、免震装置取付けプレー
ト１２の仮付けを行う。免震装置取付けプレート１２は
免震装置による軸力及び曲げモーメントの負担に耐える
剛性板であり、十分に厚肉の平鋼板が使用される。免震
装置取付けプレート１２には免震装置取付け用のボルト
孔が予め必要数設けられているほか、上下の鋼管４、５
と充填モルタルによって強固に一体化できるようにスタ
ッドを突設した構成とされている。免震装置取付けプレ
ート１２の仮付けは、免震装置の取付け作業に支障ない
固定状態を意味する。

【００１８】図８は、上下の免震装置取付けプレート１
２、１２の間に免震装置１３をボルト１４で取付け、ま
た、各免震装置取付けプレート１２と鋼管４、５内に露
出する充填モルタルの端面との隙間に充填材ないし固着
材としてモルタル等を充填し隙間を完全に埋めた段階を
示している。モルタルが完全に硬化すれば、免震装置取
付けプレート１２に付設してあるスタッドの支圧効果等
により完全な一体化を達成できる。上下の免震装置取付
けプレート１２と免震装置１３との接合は、複数本のボ
ルト１４（図９参照）を免震装置プレート１３ａの側か
ら免震装置取付けプレート１２のボルト孔へねじ込み締
結するボルト接合である。将来予想される交換ないし調
整の作業を容易ならしめるためである。免震装置１３は
鋼板とゴムシートを交互に貼り付けて柱状に構成したも
のであり、その柱状部外径は８００mm位である。図９中
の符号１５はエネルギー吸収用ダンパーとして免震装置
１３の中心部の軸方向に貫通された鉛棒ないし低降伏点
鋼である。

【００１９】図１０は、上述の工程を経て免震装置１３
の取付けを完了し、充填モルタルが十分に強度を発現し
た後に、サポートジャッキ１０の軸力を解放して免震装
置１３による支持に盛り替え、サポートジャッキ１０及
びブラケット１１を撤去した段階を示している。したが
って、柱１の最大径は鋼管４、５の外径（１２００×１
２００mm）でしかない。サポートジャッキ１０の軸力の
解放の際には、免震装置１３の軸変形を計測して急激な
変形が発生しないように管理して行う（請求項６の発
明）。撤去したサポートジャッキ１０とブラケット１１
は次なる既存柱の免震化施工に転用する。

【００２０】以下、同様の施工段階を当該既存建物にお
ける中間階（免震階）の全ての既存柱１について繰り返
す。但し、免震装置１３の取付けを完成した既存柱１に
ついては、図１１に示したように、上下の鋼管４、５の
外面間に拘束用の剛なストッパプレート（鋼板）１６を
後で撤去が容易なボルト接合の方法で取り付けておく。
何故なら、既存建物の中間階（免震階）に免震装置を取
り付けた柱と、未だ取り付けていない（切断もされてい
ない。）柱とが混在する場合に、地震等の水平力が入力
すると、建物が捩じれたりして危険だからである。従っ
て、既存建物の全ての既存柱１に免震装置１３の取付け
を完了した段階では、同時期に前記のストッパプレート
１６は全て撤去する。

【００２１】次に、図１２と図１３は、基本的には請求
項１記載の発明と略同じ段階を経て既存建物の中間階を
免震構造化する工法の実施例であるが、特には上記した
実施例に比して既存柱が負担する軸力が大きい、大規模
建物の場合であって上下の鋼管４、５の間にサポートジ
ャッキ１０を設置する手段が異なる例を示す。即ち、上
下の鋼管４、５の外周には、環状の水平リブ１７と縦リ
ブ１８とから成るブラケットをボルト接合により撤去可
能に取付ける（図１２を参照）。水平リブ１７は、上方
の鋼管４についてはその上面側、下方の鋼管５について
は下面側に縦リブ１８を配置して補剛を行い、ブラケッ
トの働きをする構成とされている。上下の水平リブ１
７、１７の間にサポートジャッキ１０を設置する。本実
施例の構成によれば、柱の軸力をサポートジャッキ１０
の軸力に盛り替えた際に発生する曲げモーメントは水平
リブ１７の引張り応力と相殺され、鋼管４、５との接合
ボルトにはせん断力のみが伝達され、力学的に有利であ
る。

【００２２】

【本発明が奏する効果】本発明に係る既存建物の中間階
免震構造化工法によれば、施工階を建物の中間階（免震
階）に限定し、既存柱が負担する軸力は同柱からその外
周に一体化した鋼管を経由してサポートジャッキへ伝達
するから、サポートジャッキを撤去する結果、柱断面の
増大は鋼管の外径の限度に可及的に抑制することにな
り、施工後の床面積の有効利用に寄与するころ大であ
る。

【００２３】また、サポートジャッキ及び施工時ブレー
スを併用して柱の軸変形を制御し、上部構造の健全性を
確保すると共に施工中の耐震安全性を確保するから、建
物を使用しながら施工する「居ながら免震化」の施工を
実現することができる。しかも既存柱の支持を原則とし
ているから、既存建物の特定箇所を補強したりサポート
を併用する等の面倒な負担がない。

【００２４】各仮設のブラケット、ブレース、ストッパ
プレートなどの取付けはボルト接合とし火気は一切使用
しないから、施工の安全性が保証されるし、各仮設物の
転用ができ、経済的である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る中間階免震構造化工法の目荒らし
段階を示した立面図である。

【図２】既存柱に対する鋼管の一体化の段階を示した立
面図である。

【図３】施工時ブレースの設置状況を示した部分図であ
る。

【図４】サポートジャッキの設置状態を示した立面図で
ある。

【図５】図４のＡーＡ線矢視図である。

【図６】柱の切断状況を示した立面図である。

【図７】免震装置取付けプレートの仮付け状況を示した
立面図である。

【図８】免震装置の取付け状況を示した立面図である。

【図９】図８のＢーＢ線矢視図である。

【図１０】免震装置の取付けを完成した状況を示した立
面図である。

【図１１】免震装置にストッパプレートを取付けた状況
を示した立面図である。

【図１２】免震装置の取付け状況の異なる実施例を示し
た立面図である。

【図１３】図１２のＣーＣ線矢視図である。

【符号の説明】

１ 既存柱 Ｌ 免震装置の取付け部位 ４、５ 鋼管 ６ モルタル １０ サポートジャッキ １２ 免震装置取付けプレート １３ 免震装置 ８、９ 施工時ブレース １１ ブラケット １７ 水平リブ １６ ストッパプレート

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 既存建物の中間階の既存柱の躯体表面に
   目荒らし処理を行う段階と、 前記既存柱の免震装置の取付け部位を除く上部と下部の
   外周に鋼管を建て込み、同鋼管内にモルタル等を充填し
   既存柱と鋼管を一体化する段階と、 上下の鋼管の間にサポートジャッキを設置し、同サポー
   トジャッキを駆動して軸力を導入し同既存柱が負担して
   いる軸力をサポートジャッキの軸力へ盛り替える段階
   と、 上下の鋼管の間の既存柱を切断し撤去する段階と、 上下の鋼管の端面に免震装置取付けプレートを仮付け
   し、前記上下の免震装置取付けプレートの間に免震装置
   を取付け、各免震装置取付けプレートと鋼管の端面との
   隙間にモルタル等を充填する段階と、 サポートジャッキの軸力を解放して免震装置による支持
   に盛り替え、サポートジャッキを撤去する段階と、以
   下、同様の段階を全ての既存柱について繰り返すことを
   特徴とする、既存建物の中間階免震構造化工法。
2. 【請求項２】 鋼管の建て込み及び既存柱との一体化
   は、既存建物の当該中間階の既存柱の全てについて行
   い、しかる後施工中の地震に対し必要とされるブレース
   箇所数により決定された既存柱の鋼管の間に施工時ブレ
   ースをボルト接合によって取り付け、免震装置の取付け
   を行う既存柱についてのみ前記施工時ブレースを一時撤
   去して施工を行い、施工後に再び施工時ブレースを当該
   柱の鋼管に取り付けることを特徴とする、請求項１に記
   載した既存建物の中間階免震構造化工法。
3. 【請求項３】 鋼管の建て込みは、二分割された半割り
   鋼管を既存柱の外周へ建て込み、溶接により接合して鋼
   管を完成すること、及び既存柱との一体化を達成するた
   め鋼管の内部に縦、横方向の内側スタッドを既存柱を避
   けた配置で設置することを特徴とする、請求項１に記載
   した既存建物の中間階免震構造化工法。
4. 【請求項４】 上下の鋼管の間にサポートジャッキを設
   置する方法は、上下の鋼管の外面に相対峙する配置でブ
   ラケットをボルト接合により撤去可能に取付け、上下の
   ブラケットの間にサポートジャッキを設置することを特
   徴とする、請求項１に記載した既存建物の中間階免震構
   造化工法。
5. 【請求項５】 上下の鋼管の間にサポートジャッキを設
   置する方法は、上下の鋼管の外周に環状の水平リブを持
   つブラケットをボルト接合により撤去可能に取付け、上
   下の水平リブの間にサポートジャッキを設置することを
   特徴とする、請求項１に記載した既存建物の中間階免震
   構造化工法。
6. 【請求項６】 サポートジャッキの駆動方法は、軸力を
   導入する際にはサポートジャッキの軸力及び変位の大き
   さを計測し管理するシステムで行い、軸力の解放の際に
   は免震装置の軸変形を計測して急激な変形が発生しない
   ように管理して行うこと特徴とする、請求項１に記載し
   た既存建物の中間階免震構造化工法。
7. 【請求項７】 上下の免震装置取付けプレートの間に免
   震装置を取付ける方法は、ボルト接合であること特徴と
   する、請求項１に記載した既存建物の中間階免震構造化
   工法。
8. 【請求項８】 免震装置の取付けを完成した既存柱につ
   いては上下の鋼管の外面間に拘束用のストッパプレート
   を接合し、既存建物の全ての既存柱に免震装置の取付け
   を完了した段階で同時期に前記のストッパプレートを撤
   去することを特徴とする、請求項１に記載した既存建物
   の中間階免震構造化工法。