JP2000045538A - 既存建築物の制震補強構造 - Google Patents

既存建築物の制震補強構造

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JP2000045538A JP10217616A JP21761698A JP2000045538A JP 2000045538 A JP2000045538 A JP 2000045538A JP 10217616 A JP10217616 A JP 10217616A JP 21761698 A JP21761698 A JP 21761698A JP 2000045538 A JP2000045538 A JP 2000045538A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】既存建築物の補強に際し、柱・梁に囲まれた開
口部に制震要素を組み込んだ補強構面を出入り口用等の
開口を確保して増設でき、かつ地震による入力エネルギ
ーを制震要素で吸収して数少ない補強要素の増設で既存
の建築物の耐震性を向上でき、さらに既存の梁に耐力上
の余裕が無くても補強構面を構築できるようにする。 【解決手段】既存建築物の柱1、1と梁2、3で囲まれ
た開口部4に、柱5aと梁5bで構成される鋼製の門型
フレーム5を固定し、その内側に鋼製の間柱6を1つま
たは複数設け、出入り口等の開口4a、4b、4cを確
保し、上端が梁5bと一体で下端が床スラブ9に後施工
アンカー10等で固定された間柱6を上下に分離し、上
下の間柱6−1、6−2を弾塑性ダンパー7等の制震要
素により連結し、この制震要素の変形で地震エネルギー
を吸収する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、耐震性の低い既存
建築物に対して、制震装置を組み込んだ補強要素を増設
することにより、既存建築物を制震化する制震補強構造
に関するものである。
【0002】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】従来、耐
震性の低い既存の鉄筋コンクリート建物を耐震補強する
場合、新たに壁あるいは鉄骨枠組みブレースを組み込ん
だ耐震要素を増設する方法が採用されていた。
【0003】しかし、特に、建物内部で耐震補強しよう
とすると、必要な補強構面数を確保するために、廊下や
部屋への出入り口が確保できなくなり、結果として建物
の使用勝手を著しく低下させることが多いという問題が
あった。
【0004】本発明は、このような問題点を解消すべく
なされたもので、その目的は、既存建築物の柱・梁に囲
まれた開口部に制震要素を組み込んだ補強構面を出入り
口用等の開口を確保して増設することができると共に、
地震により建築物に入力されたエネルギーを制震要素で
吸収して数少ない補強要素の増設で既存の建築物の耐震
性を向上させることができ、さらに既存の梁に耐力上の
余裕が無くても補強構面を構築することができる既存建
築物の制震補強構造を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の既存建築物の制
震補強構造は、既存建築物の柱と梁で囲まれた開口部の
内側に鋼製の門型フレームを固定し、この門型フレーム
内に鋼製の間柱を1つまたは複数設け、間柱の下端は床
スラブに後施工アンカーや樹脂接着剤等で固定し、この
間柱を上下に分離し、上下の間柱を制震要素(弾塑性ダ
ンパー、オイルダンパー、粘性ダンパー,粘弾性ダンパ
ーなど)により連結して構成されていることを特徴とす
る(請求項1:図1、図2参照)。間柱の上部は、門型
フレームの梁と一体的に形成し、あるいは門型フレーム
の梁に溶接等で固定するなどして、門型フレームと間柱
を一体化する。また、間柱はその下端近くで分断して制
震要素を配置するのが好ましい。
【0006】柱と梁に囲まれた開口部に、制震要素を組
み込んだ1つまたは複数の間柱が形成され、開口部の左
右両側や中央部に、廊下や部屋への出入り口等のための
開口が容易に確保される。地震により建築物自体が変形
すると、同時に制震要素も変形を受け、この制震要素は
変形により振動エネルギーを吸収して制震効果を発揮
し、補強構面の増設数が少なくても既存の建築物の耐震
性を向上させることができる。制震要素に発生する力
は、門型フレームを介して既存の梁に水平力として伝達
され、付加応力として生じる曲げモーメントおよび剪断
力は門型フレームで全てが負担され既存の梁には伝わら
ないため、既存の梁の耐力の余裕に関わらず補強構面を
構築できる。また、制震要素は下端に近い位置に設置す
ることによって間柱下端の曲げモーメントが小さくなる
ため、間柱を床スラブに固定するための後施工アンカー
や樹脂接着剤等の設計が可能となり、かつ制震要素を一
構面内に必要量確保することができる。
【0007】また、必要となる開口高さにより設置でき
る門型フレームの梁の剛性が制約され、間柱の変形が大
きくなり、制震要素の変形が相対的に小さくなって、エ
ネルギーを吸収する効果が低くなることが懸念される
が、既存の梁の耐力に余裕がある場合には、既存の梁と
門型フレームの梁の側面同士を接合金物を介して部分的
に接合する(請求項2:図4参照)。このように門型フ
レームの梁を接合金物で既存の梁に固定することで、門
型フレームの梁の変形を拘束し、間柱の変形を小さくし
て制震要素のエネルギーを吸収する効果を高めることが
可能となる。
【0008】
【発明の実施の形態】以下、本発明を図示する実施の形
態に基づいて説明する。図1は本発明の既存の鉄筋コン
クリート造の建物における制震補強構造の基本的な実施
形態を示したものである。図2はその制震補強構造の具
体的な実施形態の例を示したものである。図3は制震補
強構面の上端および下端の接合部の詳細を示したもので
ある。図4は制震補強構造の別の実施形態を示したもの
である。
【0009】図1において、既存の鉄筋コンクリート造
の骨組みにおける柱1、1と梁2、3で囲まれた開口部
4の内側に鋼製の門型フレーム5を固定し、この門型フ
レーム5の内部に鋼製の間柱6を設けて開口部4内に出
入り口等のための開口4a、4b、4cを確保し、この
間柱6はその下部において上下に分断し、門型フレーム
5の梁5bと一体の上部間柱6−1と、下部の梁3およ
び床スラブ9に固定した下部間柱6−2とを弾塑性ダン
パー7で連結して地震エネルギーを吸収するようにして
いる。
【0010】門型フレーム5は、H形鋼等の鉄骨材から
なる柱5aと梁5bから構成され、弾塑性ダンパー7に
より生じる付加応力に対して許容応力度設計がなされ
る。この門型フレーム5の柱5a、梁5bは、それぞれ
柱1の内側面、上部の梁2の下面に接着剤8やモルタル
等で固定される。また、柱5aの下端は、床スラブ9に
接着剤8やモルタル等と後施工アンカー10で固定され
る(図2参照)。
【0011】このような門型フレーム5において、弾塑
性ダンパー7で発生する力は、接着部を介して水平力と
して上部の梁2に伝わるが、付加応力として生じる曲げ
モーメントおよび剪断力は門型フレーム5の鉄骨部材で
全てが負担され、上部の梁2には伝達しない。従って、
既存の梁2の曲げ耐力や剪断耐力に余裕がなかったとし
ても、補強せずに当該開口部4を補強構面として用いる
ことができる。なお、門型フレーム5として鉄骨の例を
示したが、これに限らず、その他の構造・形状を採用で
きることはいうまでもない。
【0012】鋼製の間柱6は、例えば、図2に示すよう
に、所定幅の鋼板6aと、この鋼板6aを両端と中間で
補強する一体的な縦リブ6bと、鋼板6aの下部に位置
するT形鋼等からなる下部鉄骨6cなどから構成され、
後述する理由から、下部鉄骨6cを上部間柱6−1から
分離した下部間柱6−2としている。なお、間柱6は鋼
板・縦リブ・鉄骨材等からなる場合を示したが、これに
限定されることなく、その他の構造・形状を採用できる
ことはいうまでもない。
【0013】上部間柱6−1は、門型フレーム5の梁5
bから一体的に垂設している。図2の図示例では、梁5
bの下面に突出板を一体的に形成しておき、この突出板
に中間板を継手板で接合することで、梁5bに固定され
た上部間柱6−1を構成している。なお、これに限ら
ず、門型フレーム5の梁5bの下面に上部間柱6−1の
上端を溶接等で接続するようにしてもよい(図1参
照)。
【0014】また、図2(a) では、門型フレーム5を左
右の逆L字型の鉄骨部材と梁中央の鉄骨部材を組み合わ
せて構成し、左右一対の上部間柱6−1を門型フレーム
5の中央に配設し、左右両側に出入り口等の開口4a、
4bを確保している。図2(b) では、門型フレーム5を
左右の逆L字型の鉄骨部材を組み合わせて構成し、この
門型フレーム5の左右両側に一対の上部間柱6−1を間
隔をおいて配設し、中央部に大きな開口4aを確保して
いる。
【0015】下部間柱6−2としての下部鉄骨6cは、
下部の梁3および床スラブ9に、接着剤8やモルタル等
と後施工アンカー10で固定する。ここで、一般に、後
施工アンカーは引張強度が低いため、床スラブへの下部
間柱の直接接合は、曲げモーメントに対する抵抗が弱
い。そのため、制震要素を組み込む位置、即ち間柱6の
分断位置を下端に近い位置とし、下部間柱6−2の床ス
ラブ9への接合部に作用する曲げモーメントを低減して
いる。
【0016】上部間柱6−1と下部間柱6−2との間に
は、適当な間隙が形成されるようにし、両者を制震要素
としての弾塑性ダンパー7で連結する。この弾塑性ダン
パー7は、例えば鋼板7aの中間部にハニカム形状の孔
7bを設けたものであり(図2参照)、上部間柱6−1
の鋼板6aおよび下部間柱6−2のウェブを鋼板7aで
挟み、ボルト11で締結する(図3(b) 参照) 。また、
この弾塑性ダンパー7は、図2の図示例では、左右一対
の上部間柱6−1のそれぞれの下部に2組、合計4組配
設している。なお、制震要素としては、これに限らず、
その他の弾塑性ダンパー、オイルダンパー、粘性ダンパ
ー、粘弾性ダンパー等を用いることができる。
【0017】本発明では、間柱の取付く既存の梁に耐力
上の余裕が無くても補強構面を構築できることを特徴と
しているが、必要となる開口高さにより設置できる門型
フレーム5の梁5bの剛性が制約され、間柱6−1の回
転による変形が大きくなり、制震要素7での変形が相対
的に小さくなって、エネルギーを吸収する効果が低くな
ることが懸念される。このような場合、既存の梁の耐力
に余裕がある場合には、図4に示すように、何箇所か既
存の梁2と門型フレーム5の梁5bの側面同士を接合金
物12で接合することにより、梁5bの曲げ変形によっ
て生じる引張り力に抵抗し、梁5bの回転変形を拘束す
る。そうすると、間柱6−1の制震要素位置での変形は
小さくなり、相対的に制震要素7での変形が大きくな
り、エネルギーを吸収する効果を高めることができる。
接続する箇所および数は限定されるものではなく、梁貫
通などの障害を避けた位置に設けることで、その効果を
発揮できる。
【0018】図4に示す例では、板状の接合金物12の
上部を上部の梁2の両側面に添接し貫通ボルト13で固
定し、接合金物12の下部を門型フレーム5の梁5bの
両側面にボルト14で固定する。ここでは、H形鋼の梁
5bの両側面に補強リブ15および溝形鋼16を溶接で
取付け、この溝形鋼16に接合金物12の下部をボルト
14で固定している。
【0019】
【発明の効果】本発明の既存建築物の制震補強構造は、
既存建築物の柱と梁で囲まれた開口部の内側に鋼製の門
型フレームを固定し、この門型フレーム内に鋼製の間柱
を1つまたは複数設け、間柱の下端は後施工アンカーや
樹脂接着剤等で床スラブに固定し、この間柱を上下に分
離し、上下の間柱を制震要素により連結するようにした
ため、次のような効果を奏する。 (1) 柱と梁に囲まれた開口部に制震要素を組み込んだ複
数の間柱が形成され、開口部の左右両側や中央部に、廊
下や部屋への出入り口等のための開口が容易に確保され
るため、従来の建物の使用勝手の低下を解消することが
できる。 (2) 地震により建築物自体が変形すると、同時に制震要
素も変形を受け、この制震要素は変形により振動エネル
ギーを吸収して制震効果を発揮し、補強構面の増設数が
少なくても既存の建築物の耐震性を向上させることがで
きるため、建物の使用勝手が向上すると共に、比較的安
価な既存建築物の補強構造を得ることができる。 (3) 鋼製の門型フレームを設けることにより、制震要素
による付加応力を直接梁に水平力として伝達するので、
既存の梁の補強が不要となり、あるいは既存の梁に耐力
上の余裕が無くても補強構面を構築することができる。 (4) 梁下のみで工事ができるので、梁貫通等との干渉が
なく施工性が高い。 (5) 既存の梁の耐力に余裕がある場合には、何箇所かで
既存の梁と門型フレームを接合することで、制震要素の
エネルギー吸収効果を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の既存建築物の制震補強構造の基本的な
実施形態を示す正面図である。
【図2】本発明の既存建築物の制震補強構造の具体的な
実施形態を示す正面図であり、(a) は左右両側に開口を
設けた場合、(b) は中央に開口を設けた例である。
【図3】本発明の既存建築物の制震補強構造の梁への接
合部を示す断面図であり、(a)は上端の接合部、(b) は
下端の接合部を示す。
【図4】本発明の既存建築物の制震補強構造の既存の梁
の耐力に余裕がある場合の実施形態であり、(a) は正面
図、(b) は(a) のb−b線断面図である。
【符号の説明】
1……柱 2……上部の梁 3……下部の梁 4……開口部 4a…開口 4b…開口 4c…開口 5……門型フレーム 5a…柱 5b…梁 6……間柱 6−1…上部間柱 6−2…下部間柱 6a…鋼板 6b…縦リブ 6c…下部鉄骨 7……弾塑性ダンパー(制震要素) 7a…鋼板 7b…孔 8……接着剤 9……床スラブ 10……後施工アンカー 11……ボルト 12……接合金物 13……貫通ボルト 14……ボルト 15……補強リブ 16……溝形鋼
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂本 光雄 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 (72)発明者 牧部 一成 東京都港区元赤坂1丁目2番7号 鹿島建 設株式会社内 Fターム(参考) 2E176 AA03 AA04 BB13 BB21 BB28

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 既存建築物の柱と梁で囲まれた開口部の
    内側に鋼製の門型フレームを固定し、この門型フレーム
    内に鋼製の間柱を1つまたは複数設け、間柱の下端は床
    スラブに固定し、この間柱を上下に分離し、上下の間柱
    を制震要素により連結して構成されていることを特徴と
    する既存建築物の制震補強構造。
  2. 【請求項2】 既存の梁と門型フレームの梁とを接合金
    物を介して部分的に接合して構成されていることを特徴
    とする請求項1に記載の既存建築物の制震補強構造。
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