JP6019710B2 - 既存建物の耐震補強構造及び方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存建物の耐震補強構造及び方法に関する。

既存建物の耐震補強工法として、既存建物の外側に耐震架構を設置して既存建物に連結する外付耐震補強工法が知られている（例えば、特許文献１〜４参照）。特許文献１〜３に記載の外付耐震補強工法では、耐震架構のブレースが既存建物の外壁に直接又は柱や梁を介して連結されている。また、特許文献４に記載の外付耐震補強工法では、格子状の耐震架構、即ち、柱梁からなる耐震架構が補強床で既存建物の外壁に連結されている。

特開平９−２０３２２０号公報 特開平１０−１８６３９号公報 特開２０１１−４２９６７号公報 特開２００２−２４２４４９号公報

特許文献１〜３に記載の外付耐震補強工法では、耐震架構をバルコニーや外部廊下のある外壁に面して設置すると、ブレースが窓の前に位置するため、建物内部からの視界が遮られたり、外観的にも意匠性が低かったりするという問題がある。また、特許文献４に記載の外付耐震補強工法では、ブレースによる補強がないため、耐震架構の変形を抑えて十分な耐震補強の効果を得るためには、柱や梁の断面を大きくしなければならないという問題がある。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、耐震架構により建物内部からの視界が遮られることを防止すると共に、意匠性の低下を抑制し、且つ、十分な耐震補強の効果を得ることを可能にするものである。

上記課題を解決するために、本発明に係る既存建物の耐震補強構造は、複数階建ての既存建物の外側に、複数の鉄骨柱と該鉄骨柱間に架設された部材とを備える耐震架構が設置されて、該耐震架構が前記既存建物に連結されることにより、前記既存建物に耐震補強が施された既存建物の耐震補強構造であって、前記耐震架構は、各階の高さ方向の一部が、前記鉄骨柱間に架設された部材としての面状の補強材又は筋かいにより補強された補強部であり、各階の高さ方向の前記補強部を除く残部が、開口であることを特徴とする。

上記課題を解決するために、本発明に係る既存建物の耐震補強構造は、複数階建ての既存建物の外側に、前記既存建物の戸境または柱に対応してそれぞれ配された複数の鉄骨柱と、該鉄骨柱間に架設された部材とを備える耐震架構が設置されて、該耐震架構が前記既存建物に連結されることにより、前記既存建物に耐震補強が施された既存建物の耐震補強構造であって、前記耐震架構は、各階の高さ方向の一部が、鉛直面内に配された、前記鉄骨柱間に架設された部材としての面状の補強材又は筋かいにより補強された補強部であり、前記耐震架構に水平力が作用した際に、前記鉄骨柱のせん断変形は各階における前記補強部よりも上側の範囲に集中するように構成され、前記鉄骨梁各階の高さ方向の前記補強部を除く残部が、開口であることを特徴とする。

前記既存建物の耐震補強構造において、前記補強部を前記バルコニー又は前記外廊下及び前記既存建物に、前記既存建物のスラブや梁に荷重を伝達できるように連結する連結部を備えてもよい。

また、本発明に係る既存建物の耐震補強方法は、複数階建ての既存建物の外側に、前記既存建物の戸境または柱に対応してそれぞれ配された複数の鉄骨柱と該鉄骨柱間に架設された部材とを備える耐震架構を設置して、該耐震架構を前記既存建物に連結することにより、前記既存建物に耐震補強を施す既存建物の耐震補強方法であって、前記耐震架構の各階の高さ方向の一部を、鉛直面内に配された、前記鉄骨柱間の部材としての面状の補強材又は筋かいにより補強して、前記耐震架構に水平力が作用した際に、前記鉄骨柱のせん断変形は各階における前記補強部よりも上側の範囲に集中するようにし、前記耐震架構の各階の高さ方向の前記一部を除く残部を、開口とすることを特徴とする。

本発明によれば、耐震架構により建物内部からの視界が遮られることを防止すると共に、意匠性の低下を抑制し、且つ、十分な耐震補強の効果を得ることが可能になる。

一実施形態に係る既存建物の耐震架構を示す立面図である。 （Ａ）は、一実施形態に係る耐震架構の一部を拡大して示す立面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 比較例に係る柱梁のみからなる耐震架構の地震時の変形を模式的に示す図である。 本実施形態に係る耐震架構の地震時の変形を模式的に示す図である。 他の実施形態に係る耐震架構を示す立断面図である。 他の実施形態に係る耐震架構を示す立断面図である。 （Ａ）は、他の実施形態に係る耐震架構の一部を拡大して示す立面図であり、（Ｂ）は、（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。 他の実施形態に係る耐震架構を示す立面図である。

以下、本発明の一実施形態を、図面を参照しながら説明する。図１は、一実施形態に係る既存建物１の耐震架構１０を示す立面図である。この図に示すように、耐震架構１０による耐震補強の対象の既存建物１は、各階の外壁にバルコニー２が設けられた集合住宅であり、耐震架構１０は、バルコニー２が設けられた外壁に面して設置され、該外壁にスラブの高さにおいて連結されている。

耐震架構１０は、住戸の戸境に面して２本ずつ配された複数の鉄骨柱１２と、住戸を挟んだ両側の鉄骨柱１２間に各階上下一対で配された鉄骨梁１４、１６と、上下の鉄骨梁１４、１６とこれらの両側の鉄骨柱１２とにより囲まれた領域に配されたＦＲＰ製のパネル１８とを備えている。鉄骨柱１２及び鉄骨梁１４、１６はＨ鋼である。なお、鉄骨柱１２を各住戸の戸境に面して２本ずつ配することは必須ではなく、１本ずつ配してその１本の鉄骨柱１２にその左右の鉄骨梁１４、１６及びパネル１８を結合してもよい（図８参照）。また、鉄骨柱１２及び鉄骨梁１４、１６は、角形鋼管、円形鋼管、山形鋼、溝形鋼などでもよい。

上側の鉄骨梁１４は、バルコニー２の手摺３の上縁に沿って配され、下側の鉄骨梁１６は、バルコニー２の手摺３の下縁に沿って配されており、パネル１８は、手摺３に面して配されている。即ち、上下の鉄骨梁１４、１６及びパネル１８からなる補強部１１は、各住戸の手摺３に面して配されており、バルコニー開口４とは重ならないように配されている。

パネル１８は、バルコニー２の手摺３を装飾する意匠性を有するデザインパネルであり、鉄骨柱１２及び鉄骨梁１４、１６に比して高い剪断や曲げに対する剛性を有し、耐震架構１０を補強する補強パネルである。

図２（Ａ）は、耐震架構１０の一部を拡大して示す立面図であり、図２（Ｂ）は、図２（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。図２（Ｂ）に示すように、耐震架構１０は、耐震架構１０を既存建物１に連結する連結部２０を備えている。連結部２０は、下側の鉄骨梁１６に結合され、バルコニー２の下面及び既存建物１の外壁にアンカー２１により固定されたブレースやＰＣ板や複数の鉄骨梁等である。なお、連結部２０は、バルコニー２の下面と既存建物１の外壁との少なくとも一方に固定されていればよい。連結部２０の幅方向一端側は、下側の鉄骨梁１６の両端部又は両端部及び中間部に結合され、接続部２０の幅方向他端側は、既存建物１のスラブや梁の高さの位置に結合されており、既存建物１に入力された荷重を既存建物１のスラブや梁を通じて耐震架構１０に伝達する。なお、耐震架構１０は、地上から浮いた状態で既存建物１に支持されているが、基礎を設けて基礎に支持されるようにしてもよい。

図３は、比較例に係る柱梁のみからなる耐震架構の地震時の変形を模式的に示す図であり、図４は、本実施形態に係る耐震架構１０の地震時の変形を模式的に示す図である。図３に示すように、パネル１８を備えずに柱と梁とのみからなる耐震架構では、地震時の水平力Ｐ_１を受けると、各階の柱の全体にせん断変形が生じる。ここで、水平力Ｐ_１と柱の最大たわみ量δとの関係は下記（１）式で表されるところ、各階の柱の長さＬ_１が大きくなるほど、柱がせん断力により変形し易くなり、せん断力を負担し難くなることがわかる。

これに対して、図４に示すように、本実施形態に係る耐震架構１０では、各階の鉄骨柱１２の下側の範囲が、鉄骨柱１２よりもせん断力に対する剛性が高いパネル１８に結合されており、せん断変形を抑えられているため、各階の鉄骨柱１２のせん断変形は、パネル１８よりも上側の範囲に集中する。このため、下記（２）式における長さＬ_２が上記（１）式における長さＬ_１よりも小さくなり、たわみ量δが同一の場合に水平力Ｐ_２が水平力Ｐ_１よりも大きくなることにより、鉄骨柱１２がせん断力により変形し難くなり、せん断力を負担し易くなる。

従って、本実施形態に係る耐震架構１０によれば、鉄骨柱１２よりもせん断力に対する剛性が高いパネル１８で鉄骨柱１２を補強したことにより、耐震架構１０が負担できるせん断力を大きくすることができ、鉄骨柱１２や鉄骨梁１４、１６の断面を大きくすることによらずに十分な耐震補強効果を得ることが可能になる。

また、本実施形態に係る耐震架構１０では、鉄骨柱１２が住戸の戸境に配され、鉄骨梁１４、１６及びパネル１８からなる補強部１１がバルコニー２の手摺３に面して配され、上下階の補強部１１の間の開口１３（図２参照）が、バルコニー開口４に面して配されている。これにより、各住戸内からの視界が耐震架構１０により遮られることを防止できる。

さらに、本実施形態に係る耐震架構１０では、バルコニー２の手摺３に面して配されたパネル１８が意匠性を有するデザインパネルであるため、既存建物１の意匠性を高めることができる。

図５は、他の実施形態に係る耐震架構１００を示す立断面図である。この図に示すように、本実施形態に係る耐震架構１００では、パネル１８の裏面とバルコニー２の手摺３の前面とにアンカー１０２が打設され、パネル１８の裏面と手摺３の前面との間にグラウトが充填されることで、パネル１８がバルコニー２と一体化されている。ここで、パネル１８とバルコニー２とを一体化することで、従来は耐震要素として用いなかった手摺壁を耐震要素の一部として利用することも可能である。

図６は、他の実施形態に係る耐震架構２００を示す立面図である。この図に示すように、本実施形態に係る耐震架構２００は、上述の実施形態におけるパネル１８に替えてブレース２１８を備える。また、耐震補強の対象の既存建物２０１は、アウトフレーム工法により建設された集合住宅であり、建物外周の柱２０５がバルコニー２の前面に配されている。

図７（Ａ）は、耐震架構２００の一部を拡大して示す立面図であり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）のＢ−Ｂ断面図である。この図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ブレース２１８は、バルコニー２の手摺３に面して配されており、上下の鉄骨梁１４、１６とその両側の鉄骨柱１２に結合されている。また、耐震架構２００の鉄骨柱１２は、アンカー２２０により柱２０５に固定され、鉄骨梁１４、１６及びブレース２１８は、アンカー２２０によりバルコニー２の手摺３に固定されており、既存建物１に入力された荷重が既存建物１のスラブや梁を通じて耐震架構２００に伝達される。

なお、上述の実施形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明はその趣旨を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に本発明にはその等価物が含まれることは勿論である。例えば、上述の実施形態では、面状の補強材としてＦＲＰ製のパネル１８を例に挙げたが、ＰＣ板やコンクリートブロック壁や鋼板やブレース等の他の面状の補強材も適用できる。

また、鉄骨柱１２と鉄骨梁１４、１６とにより構成される構面の内側にパネル１８を設置して、該パネル１８の上下左右を鉄骨柱１２や鉄骨梁１４、１６に固定したが、鉄骨梁１４、１６を設けずにパネル１８の左右を鉄骨柱１２に固定するようにしてもよい。

また、上述の実施形態では、耐震架構１０、１００、２００を既存建物のバルコニー２側の外壁に連結する例を挙げて本発明を説明したが、既存建物の外廊下側の外壁に連結する場合にも本発明を適用できる。さらに、本発明は、バルコニーや外廊下が設けられていない既存建物に対しても適用できる。

１ 既存建物、２ バルコニー、３ 手摺、４ バルコニー開口、１０ 耐震架構、１１ 補強部、１２ 鉄骨柱、１３ 開口、１４、１６ 鉄骨梁、１８ パネル（面状の補強材）、２０ 連結部、２１ アンカー、１００ 耐震架構、１０２ アンカー、２００ 耐震架構、２０１ 既存建物、２０５ 柱、２１８ ブレース（筋かい）、２２０ アンカー

Claims (4)

1. 複数階建ての既存建物の外側に、前記既存建物の戸境または柱に対応してそれぞれ配された複数の鉄骨柱と、該鉄骨柱間に架設された部材とを備える耐震架構が設置されて、該耐震架構が前記既存建物に連結されることにより、前記既存建物に耐震補強が施された既存建物の耐震補強構造であって、
   前記耐震架構は、各階の高さ方向の一部が、鉛直面内に配された、前記鉄骨柱間に架設された部材としての面状の補強材又は筋かいにより補強された補強部であり、
   前記耐震架構に水平力が作用した際に、前記鉄骨柱のせん断変形は各階における前記補強部よりも上側の範囲に集中するように構成され、
   前記鉄骨梁各階の高さ方向の前記補強部を除く残部が、開口であることを特徴とする既存建物の耐震補強構造。
2. 前記既存建物にはバルコニー又は外廊下が設けられており、
   前記補強部は、前記バルコニー又は前記外廊下に面して配され、
   前記開口は、上下階の前記バルコニー又は前記外廊下の間に配されていることを特徴とする請求項１に記載の既存建物の耐震補強構造。
3. 前記補強部を前記バルコニー又は前記外廊下及び前記既存建物に、前記既存建物のスラブや梁に荷重を伝達できるように連結する連結部を備えていることを特徴とする請求項２に記載の既存建物の耐震補強構造。
4. 複数階建ての既存建物の外側に、前記既存建物の戸境または柱に対応してそれぞれ配された複数の鉄骨柱と該鉄骨柱間に架設された部材とを備える耐震架構を設置して、該耐震架構を前記既存建物に連結することにより、前記既存建物に耐震補強を施す既存建物の耐震補強方法であって、
   前記耐震架構の各階の高さ方向の一部を、鉛直面内に配された、前記鉄骨柱間の部材としての面状の補強材又は筋かいにより補強して、前記耐震架構に水平力が作用した際に、前記鉄骨柱のせん断変形は各階における前記補強部よりも上側の範囲に集中するようにし、
   前記耐震架構の各階の高さ方向の前記一部を除く残部を、開口とすることを特徴とする既存建物の耐震補強方法。