CN105940167B - 现有建筑物的加强构造体 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了现有建筑物的加强构造体，该现有建筑物的加强构造体在现有建筑物的加强构造体外壁面具备突出部的现有建筑物的该外壁面的抗震加强时，对于加强构造体而言无需固有的基础的增设，且能够对现有建筑物中的任意层进行抗震加强，进而，难以产生有伴随着能够作用于抗震加强构造的偏心弯矩的较大的拉拔力。现有建筑物的加强构造体100具备：加强框架10，以包围突出部T的方式设置于在外壁面具备突出部T的现有建筑物B的外壁面，且在框构件11介装有减震构件12；以及铅垂桁架构件30和水平桁架构件20，连接加强框架10和外壁面。

Description

现有建筑物的加强构造体
技术领域
本发明涉及现有建筑物的加强构造体。
背景技术
作为大厦、公寓这样的现有建筑物的抗震加强方法，具有在建筑物的内部对柱、梁进行加强、或者增设抗震壁的方法，但是该加强方法需要进行建筑物内部的施工，因此无法在施工期间中提供使用建筑物，很难说是优选的加强方法。
于是，能够在提供使用现有建筑物的同时进行其抗震加强的、对现有建筑物的外壁面进行抗震加强的方法成为主流，作为其代表例，能够列举有带框钢架加强直附工法(direct-attaching a framed steel brace)和带框钢架加强框架增设工法(adding aframed steel brace structure)。
带框钢架加强直附工法是将内置了钢架加强件的带框钢架加强件直接安装在现有建筑物的外壁面的方法。因此，在设有阳台、檐部、百叶窗等突出部的外壁面，钢架加强件与突出部相干扰，因此并不适用于具备突出部的外壁面。
另一方面，带框钢架加强框架增设工法是在现有建筑物中的、欲进行加强的外壁面的侧方，在钢架加强框架上建造固有的基础，在该基础上依次增设钢架加强框架的方法。在此，参照图11，详细说明带框钢架加强框架增设工法。
如图11所示，针对公寓等现有建筑物B的长边方向上的左右外壁面，首先，增设具备未图示的底脚梁的基础K，在将该底脚梁与现有建筑物B的底脚基础连接为一体后，在基础K上至最上层为止建造钢架加强框架H，并接合现有建筑物B的外柱、各层的外梁等与钢架加强框架K来进行抗震加强。
在此，在图12中示出了在钢架加强框架H与现有建筑物B的接合部产生的各种剖面力。
在图12中，Meh是接合部的弯矩，Quh是接合部的剪切力，Ne是接合部的张力，Meh＝Quh×eh、Ne＝Meh/L(QF是增设框架的剪切力，Quh、eh是钢架加强芯与梁端间距离，L是从正面观察钢架加强框架H时的宽度)。
这样，由于增设的钢架加强框架H与现有建筑物B仅传递有水平剪切力，铅垂剪切力通过增设的钢架加强框架H的纵向构件向增设的基础K传递，因此基础K的增设是必须的。进而，在钢架加强框架H与现有建筑物B的接合部产生有伴随着偏心弯矩的张力Ne。
这样，由于基础K的增设是必须的，因此即使在仅欲在中层、上层进行抗震加强的情况下，也需要增设基础K，建造从基础K竖起的钢架加强框架H、即包含在实际中不需要的下层用的钢架加强件在内的钢架加强框架H。由此，不得不建造不经济的加强构造，另外，在基础K的增设时从满足建筑极限的必要性出发而难以进行该施工的情况下，并不适用该加强对策。
另外，也存在有取代钢架加强框架H，如图13所示地在现有建筑物的任意上下层的外梁OB间配设间柱型减震器D的抗震加强构造。在间柱型减震器D的配设时，隔着底板P通过地脚螺栓A固定于外梁OB，但是由于伴随着与图11、图12同样地产生的弯矩的较大的拉拔力X作用于地脚螺栓A(在相反一侧的地脚螺栓A作用有按压力X)，因此为了克服该拉拔力X，不得不在外梁OB内设置贯通孔，配设PC钢棒等张紧构件TB，并勒紧张紧构件TB而进行接合。此外，在不存在外梁OB的情况下，为了通过张紧构件TB来克服拉拔力X，不得不进行外梁OB的增设。
在此，作为而以往的公开技术，能够列举专利文献1、2。在专利文献1中，在将具备加强用柱和加强用钢架梁的抗震加强用构架设置于现有建筑物的外侧时，在不使现有外部柱与加强用柱接合的情况下接合现有外部梁与加强用钢架梁。通过该结构，能够使抗震加强用构架负担地震时的水平力，因此能够对现有建筑物进行抗震加强，但是由于加强用柱是从基础竖起的构件，对于抗震加强用构架而言需要固有的基础，因此依然存在已述的课题。
另一方面，在专利文献2中，在现有建筑物的外表面的柱梁接合部形成销支承部，以通过在梁方向上连续的外壳梁框架与销支承部来形成柱梁接合部的方式通过销支承部来支承由从各层向各自上方和下方延伸的外壳柱构框架成的外壳加强框架，使向上方或者下方延伸的外壳柱框架间的间隙连结而在现有建筑物的外侧面构建格子状的外壳加强框架。
采用该外壳加强构造，虽然无需该外壳加强构造用的基础的增设，但是由于是在现有建筑物的外表面的柱梁接合部仅形成销支承部的构造，因此在如上所述地在销支承部作用有较大的拉拔力时，接合部的强度能否克服该拉拔力尚不明确。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2009-249851号公报
专利文献2：日本特开2009-97165号公报
发明内容
本发明就是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供现有建筑物的加强构造体，该现有建筑物的加强构造体在外壁面具备突出部的现有建筑物的该外壁面的抗震加强时，对于加强构造体而言无需固有的基础的增设，能够仅对现有建筑物中的任意层进行抗震加强，进而难以产生伴随着能够作用于抗震加强构造的偏心弯矩的较大的拉拔力。
为了实现所述目的，本发明的现有建筑物的加强构造体具备：加强框架，以包围突出部的方式设置于在外壁面具备该突出部的现有建筑物的该外壁面，且在框构件介装(interpose)有减震构件；以及铅垂桁架构件(vertical truss member)和水平桁架构件(horizontal truss member)，连接所述加强框架与所述外壁面。
本发明的现有建筑物的加强构造体以包围设于现有建筑物的外壁面的突出部的方式设置，具有减震构件的加强框架通过铅垂桁架构件和水平桁架构件与外壁面相连。由于以包围突出部的方式设置有加强框架，因此不会妨碍来自现有建筑物的窗的视野。进而，通过经由水平桁架构件和铅垂桁架构件来实现加强框架与外壁面的连接，能够使作用于加强框架的水平剪切力经由水平桁架构件向现有建筑物传递，能够使伴随着作用于加强框架的偏心弯矩的铅垂力经由铅垂桁架构件向现有建筑物传递。由此，对于加强构造体而言无需固有的基础，并且能够仅进行任意层的抗震加强，例如，不言而喻地，在10层的现有建筑物中，能够在不具备基础的情况下在其全部层的外壁面设置加强构造体，而且在至1～5层为止的外壁面不存在任何加强构造体的情况下，能够仅在欲进行抗震加强的6层的外壁面、或者仅在6～10层的外壁面设置加强构造体。
在此，“现有建筑物”是指现有的公寓、大厦、学校、国家、地方的公务员宿舍、火车站建筑、机场、上下水道建筑这样的公共施设等，包括多样的建筑物。
另外，“突出部”是指包含阳台、檐部、百叶窗等从现有建筑物的外壁面向外侧突出的所有部分。
另外，“以包围突出部的方式设置”是指加强框架除了设置于突出部的周围以外，也包含设置于比突出部靠前方位置的意思。另外，进而还包含在突出部的中途位置存在有加强框架的纵向构件的方式，即在阳台等突出部的左右端分别存在有构成加强框架的纵向构件，进而在突出部的中途位置也存在有纵向构件的方式。无论何种方式，例如，均以加强框架不会遮挡来自能够存在于突出部的后方的窗的视野的方式设置。由此，即使是在突出部的中途位置存在有加强框架的纵向构件的方式，在该纵向构件的后方不存在窗而是存在有建筑物的壁、柱的情况下，该纵向构件不会遮挡来自窗的视野。
加强框架由多个钢材等构成，例如，能够列举钢材被组装为格子状而构成加强框架，在构成该加强框架的纵向构件之间夹设有减震构件的方式。
在此，作为“减震构件”，能够列举间柱型的减震器(钢材类的履历类减震器、高衰减橡胶类的粘弹性减震器、流体类的粘性减震器)、加强件、带减震器的加强件等。特别是在应用间柱型的减震器的情况下，在经由水平桁架构件、铅垂桁架构件的与现有建筑物的外壁面的连接位置处，产生于加强框架的弯矩不会被传递，因此不产生伴随着该弯矩的传递的局部的拉拔力。因此，无需在现有或增设的外梁等的贯通孔设置用于克服这样的拉拔力的张紧构件(PC钢棒、由PC钢构成的线等)。
在本实施方式的加强构造体中，水平桁架构件、铅垂桁架构件既可以经由锚固(粘合类的后锚固)等直接接合于现有建筑物的外壁面，也可以在外壁面预先安装连接用钢材等，使水平桁架构件等接合于该连接用钢材。
另外，水平桁架构件、铅垂桁架构件能够由L型钢材、C型钢材、方管、H型钢材等具备所期望的刚性的钢材等形成。
进而，本发明的现有建筑物的加强构造体的其他实施方式具备：连接框架，由以包围突出部的方式设置于在外壁面具备该突出部的现有建筑物的该外壁面的框构件构成；加强框架，连接于所述连接框架，且在框构件介装有减震构件；以及铅垂桁架构件和水平桁架构件，连接所述连接框架与所述加强框架。
本实施方式的加强构造体是在现有建筑物的外壁面与加强框架之间夹设有连接框架的方式，在现有建筑物的外壁面固定有连接框架，该连接框架和加强框架经由水平桁架构件和铅垂桁架构件接合。
发明效果
如能够从以上说明所理解的那样，采用本发明的现有建筑物的加强构造体，通过具备以包围设于现有建筑物的外壁面的突出部的方式设置的、具有减震构件的加强框架通过铅垂桁架构件以及水平桁架构件与外壁面相连的结构，能够不妨碍来自现有建筑物的窗的视野，能够对于加强构造体而言无需固有的基础的增设，能够仅对现有建筑物中的任意层进行抗震加强，进而，能够不产生伴随着能够产生于加强构造体的偏心弯矩的较大的拉拔力。
附图说明
图1涉及本发明的加强构造体的实施方式1，其是说明在现有建筑物的外壁面设置有加强构造体的状况的示意图。
图2是说明设置于现有建筑物的外壁面的加强构造体的实施方式1的示意图。
图3是放大表示加强构造体的实施方式1的一部分的图。
图4是图3的IV方向的向视图。
图5是图3的V方向的向视图。
图6是图3的VI方向的向视图。
图7是说明产生于加强构造体的剖面力的图，(a)是加强框架的剪切力图，(b)是加强框架的弯矩图，(c)是构成加强构造体的各构件的轴力图，(d)是加强构造体与现有建筑物的外壁面的接合部的剪切力图。
图8涉及本发明的加强构造体的实施方式2，其是说明在现有建筑物的外壁面设置有加强构造体的状况的示意图。
图9是说明设置于现有建筑物的外壁面的加强构造体的实施方式2的示意图。
图10是放大表示加强构造体的实施方式2的一部分的图。
图11是说明以往的带框钢架加强框架增设工法的示意图。
图12是说明产生于带框钢架加强框架的剖面力的示意图。
图13是说明基于以往的间柱型减震器的加强构造的示意图。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的现有建筑物的加强构造体的实施方式。此外，图示例的现有建筑物示例了公寓，但是现有建筑物除了公寓以外，也可以以大厦、各种公共施设(以及公共交通施设)的建筑等多样的建筑物为对象。另外，图示例是在从现有建筑物的中层至上层为止的所有住户的外壁面设置加强构造体的方式，但是既可以在现有建筑物的外壁面的整面设置加强构造体，也可以仅对任意层，进而仅对任意层的任意住户设置加强构造体。此外，即使在现有建筑物的外壁面的整面设置加强构造体的情况下，对于本发明的加强构造体而言也无须固有的基础的增设。
(现有建筑物的加强构造体的实施方式1)
图1涉及本发明的加强构造体的实施方式1其是说明在现有建筑物的外壁面设置有加强构造体的状况的示意图，图2是说明设置于现有建筑物的外壁面的加强构造体的实施方式1的示意图，图3是放大表示加强构造体的实施方式1的一部分的图。进而，图4～图6分别是图3的IV方向的向视图、V方向的向视图以及VI方向的向视图。
如图1所示，现有建筑物B是多层且在各层具有多个住户的公寓，在各住户设有阳台T，在阳台T的里侧具有窗Wi(参照图6)。
图示例的抗震加强方式为，不存在现有建筑物B中的、下层的抗震加强的必要性而是进行从中层至上层为止的抗震加强。
预先制作由框构件11和介装在纵向构件11a的减震构件12构成的加强框架10，并将其向现场搬运，该框构件11由以包围从中层至上层为止的各住户的阳台T的方式(主视为包围阳台T)呈框状地组装钢材而成的纵向构件11a和横向构件11b构成。此外，在图示例中，在各层具有3户住户，与此相对，由构成加强框架10的框构件11形成的各行的开口的个数为6个。由此，在各住户的阳台T的中途位置配设有框构件11的纵向构件11a。然而，在该方式中，如从图4、图6中明确的那样，在各住户的中央位置存在有壁Wa，在该壁Wa的前方位置配设有纵向构件11a，因此不会遮挡来自住户的窗Wi的视野。此外，也可以是在阳台T的外表面设置槽，在该槽中配设纵向构件11a的方式。
这样，加强框架10配设为包围各住户的阳台T，并且配设于不会遮挡来自窗Wi的视野的位置。
在此，关于加强框架10，将H型钢、I型钢等钢材呈格子状地组装而构成框构件11，在构成框构件11的纵向构件11a的中途位置夹装减震构件12，从而构成其整体。
作为介装于纵向构件11a的中途位置的减震构件12，应用有间柱型的减震器(钢材类的履历类减震器、高衰减橡胶类的粘弹性减震器、流体类的粘性减震器)。
返回图1，在朝向现有建筑物B设置加强框架10时，首先，在现有建筑物B的外壁面的适当位置设置连接板40。该连接板40朝向外壁面的设置例如能够通过粘合类的后锚固(post-installed anchors)等来进行。
在现有建筑物B的外壁面设置有连接板40之后，接着，将构成加强框架10的开口(由纵向构件11a和横向构件11b构成的开口)以包围阳台T的方式定位于连接板40附近，并经由水平桁架构件20和铅垂桁架构件30使连接板40和加强框架10相互连接，从而针对现有建筑物B的外壁面建造加强构造体100。即，加强构造体100由加强框架10和水平桁架构件20以及铅垂桁架构件30构成。
水平桁架构件20和铅垂桁架构件30中的任一者能够由L型钢、C型钢、方管等钢材形成，但是图示例的水平桁架构件20和铅垂桁架构件30均应用了组装两个L型钢而设为T字状剖面的结构。
如图3、图4所示，在设置于现有建筑物B的外壁面的连接板40设有从该连接板40竖起的钢制的连接片60，在加强框架10的框构件11也设有钢制的连接片50。
将连接片50、60相对于构成水平桁架构件20和铅垂桁架构件30的两个L字状的抵接端的间隙***，并相互通过焊接、螺栓连接，从而形成有经由水平桁架构件20和铅垂桁架构件30的现有建筑物B的外壁面与加强框架10的连接构造。
图示的加强构造体100以包围设于现有建筑物B的外壁面的阳台等突出部T的方式设置，具有减震构件12的加强框架10通过铅垂桁架构件30以及水平桁架构件20与外壁面相连，由于以包围阳台T的方式设置有加强框架10，因此不会妨碍来自现有建筑物B的窗的视野。进而，通过经由水平桁架构件20和铅垂桁架构件30来实现加强框架10与外壁面的连接，能够使作用于加强框架10的水平剪切力经由水平桁架构件20向现有建筑物B传递，能够使伴随着作用于加强框架10的偏心弯矩的铅垂力经由铅垂桁架构件30向现有建筑物B传递。由此，对于加强构造体100而言无需固有的基础的增设，并且能够仅进行任意层的抗震加强，从而形成为施工效率性和经济性优异的加强构造体100。
接着，参照图7，说明产生于加强构造体的构成构件的剖面力、产生于加强构造体与现有建筑物的外壁面的连接部的反作用力。具体地说，图7的(a)是加强框架的剪切力图，图7的(b)是加强框架的弯矩图，图7的(c)是构成加强构造体的各构件的轴力图，图7的(d)是加强构造体与现有建筑物的外壁面的接合部的剪切力图。
根据图7的(a)所示的剪切力图，在介装在中央的纵向构件间的间柱型减震器作用有地震时的剪切力Q。然后，通过该剪切力Q，在加强框架10状的横向构件11b(水平梁)作用有V(＝Q×w×h/2)的剪切力，作用于加强框架的弯矩向水平桁架、铅垂桁架传递，因此不产生在间柱型减震器中形成为问题的、伴随着弯矩朝向加强构造体与现有建筑物的外壁面的接合部的传递的局部的材轴正交方向上的剪切力。然后，仅对水平桁架构件和铅垂桁架构件传递有剪切力。
另外，如图7的(b)所示，在连接框架的中央的纵向构件产生有弯矩MG(＝Q×h/4)，在水平梁中的、与中央的纵向构件的连接部产生有弯矩Mc(＝Q×h/2)。
接着，涉及构成图7的(c)所示的加强框架的桁架的轴力分布，克服基于作用于间柱型减震器12的剪切力Q的偏心弯矩的轴力Nq能够通过Nq＝Q×d/w来表示。
另一方面，克服横向构件11b的剪切力V的偏心弯矩的轴力Nv能够通过Nv＝2V×d/h＝Q×d/h来表示。
这样，由于对于轴力而言，张力和压缩力均形成为相同的值且相同方向上的力，因此束材11c(bundle member)的轴力能够通过N＝Nq+Nv＝2Q×d/h来表示。
另外，图7的(d)所示的、基于构成加强框架10的桁架轴力的支点反作用力被用作现有建筑物B与加强构造体100的连接位置的设计用负载，但是弯矩并未向该连接位置传递，而是传递有张力和剪切力。然后，由于该剪切力仅作用于加强框架10的构成构件的轴向，因此构成加强框架的构成构件彼此的连接位置的设计变得容易。
(现有建筑物的加强构造体的实施方式2)
参照图8～图10，说明现有建筑物的加强构造体的实施方式2。在此，图8涉及本发明的加强构造体的实施方式2，其是说明在现有建筑物的外壁面设置有加强构造体的状况的示意图，图9是说明设置于现有建筑物的外壁面的加强构造体的实施方式2的示意图，图10是放大表示加强构造体的实施方式2的一部分的图。
图示的加强构造体100A构成为，在通过粘合类的后锚固等将钢制的连接框架40A安装于现有建筑物B的外壁面之后，通过水平桁架构件20以及铅垂桁架构件30连接加强框架10与连接框架40A。
如图所示，连接框架40A中的、无需抗震加强的下层部分仅存在有纵向构件。
取代如加强构造体100那样在现有建筑物B的外壁面安装多个连接板40的做法，而是在外壁面安装预先组装而成的连接框架40A，因此与加强构造体100相比，能够以短工期进行加强构造体100A的施工。
另外，在加强构造体100A中，在加强框架10产生的剖面力、产生于构成构件的轴力、加强框架10与连接框架40A的连接位置处的反作用力与图7所示相同。
由此，在加强构造体100A中，基于构成加强框架10的桁架轴力的支点反作用力也被用作现有建筑物B与加强构造体100A的连接位置的设计用负载，但是弯矩并未向该连接位置传递，而是传递有张力和剪切力。
以上，使用附图详细叙述了本发明的实施方式，但是具体的结构并不局限于该实施方式，只要是不脱离本发明的主旨的范围内的设计变更等，则也包含在本发明内。
符号说明
10、加强框架；11、框构件；11a、纵向构件；11b、横向构件；11c、束材；12、减震构件(间柱型减震器)；20、水平桁架构件；30、铅垂桁架构件；40、连接板；40A、连接框架；50、60、连接片；100、100A、加强构造体；B、现有建筑物；T、阳台(突出部)

Claims (5)

1.一种现有建筑物的加强构造体，其特征在于，
所述现有建筑物的加强构造体具备：
加强框架，以包围突出部的方式设置于在外壁面具备该突出部的现有建筑物的该外壁面，且在框构件介装有减震构件；以及
铅垂桁架构件和水平桁架构件，连接所述加强框架和所述外壁面，
使作用于所述加强框架的水平剪切力经由所述水平桁架构件向现有建筑物传递，使伴随着作用于所述加强框架的偏心弯矩的铅垂力经由所述铅垂桁架构件向现有建筑物传递。
2.一种现有建筑物的加强构造体，其特征在于，
所述现有建筑物的加强构造体具备：
连接框架，由以包围突出部的方式设置于在外壁面具备该突出部的现有建筑物的该外壁面的框构件构成；
加强框架，连接于所述连接框架，且在所述加强框架的框构件介装有减震构件；以及
铅垂桁架构件和水平桁架构件，连接所述连接框架与所述加强框架，
使作用于所述加强框架的水平剪切力经由所述水平桁架构件并经由所述连接框架向现有建筑物传递，使伴随着作用于所述加强框架的偏心弯矩的铅垂力经由所述铅垂桁架构件并通过所述连接框架向现有建筑物传递。
3.根据权利要求1或2所述的现有建筑物的加强构造体，其特征在于，
所述减震构件由间柱型减震器、加强件、带减震器的加强件中的任一者构成。
4.根据权利要求1或2所述的现有建筑物的加强构造体，其特征在于，
所述突出部由阳台、外装百叶窗、檐部中的任一种或多种构成。
5.根据权利要求1或2所述的现有建筑物的加强构造体，其特征在于，
在所述现有建筑物中，在铅垂方向、水平方向隔开间隔设有多个所述突出部，
所述加强构造体仅安装于一部分的所述突出部。
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