(57)【要約】【課題】多層階を有する既存建物の制振補強を効率的に行うことができる既存建物の制振補強方法を提供する。【解決手段】多層階を有する既存建物ＥＢの制振補強方法であって、既存建物ＥＢの一部を撤去して水平剛性を低下させた低剛性階ＳＳを形成し、その低剛性階ＳＳの層間変形Ａｓ，Ｄｓに減衰力を付与する減衰装置１０を設置する。【選択図】図４
2020016032.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層階を有する既存建物の制振補強方法であって、
前記既存建物の一部を撤去して水平剛性を低下させた低剛性階を形成し、その低剛性階の層間変形に減衰力を付与する減衰装置を設置する既存建物の制振補強方法。
【請求項２】
前記低剛性階として、複数階の間の既存の水平構造材を撤去して階高を複数階分に拡大した階を形成する請求項１記載の既存建物の制振補強方法。
【請求項３】
前記低剛性階が所定の初期剛性を有するように前記減衰装置として履歴系ダンパを設置する請求項１又は２記載の既存建物の制振補強方法。
【請求項４】
前記低剛性階において、当該低剛性階の層間変形時の外装材のせん断破壊を回避又は抑制する外装材破壊回避措置を施す請求項１〜３のいずれか１項に記載の既存建物の制振補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多層階を有する既存建物の制振補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
多層階を有する既存建物の各階に対して、設置階の層間変形に減衰力を付与するダンパ等の減衰装置を設置する制振補強方法が行われている（この技術を示す適当な文献がない）。この制振補強方法では、地震時において、各階の夫々に設置された減衰装置にて各階の層間変形に減衰力を付与し、各階で地震エネルギの吸収と層間変形の抑制とを行って既存建物の耐震性を向上させている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
上記従来の技術では、各階毎で地震エネルギの吸収と層間変形の抑制とを行うので、減衰装置の設置箇所が多くなり、しかも、各階毎の層間変形に対応した比較的小さな減衰力の減衰装置が数多く必要となる。そのため、多層階を有する既存建物の制振補強を効率的に行えない問題がある。
【０００４】
本発明は、上述の如き実情に鑑みてなされたものであって、その主たる課題は、多層階を有する既存建物の制振補強を効率的に行うことができる既存建物の制振補強方法を提供する点にある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の第１特徴構成は、多層階を有する既存建物の制振補強方法であって、
前記既存建物の一部を撤去して水平剛性を低下させた低剛性階を形成し、その低剛性階の層間変形に減衰力を付与する減衰装置を設置することを特徴とする点にある。
【０００６】
本構成によれば、既存建物の一部を撤去して水平剛性を低下させた低剛性階を形成するので、当該低剛性階の地震時の層間変形（変位及び変形角）を制振補強前よりも大きくすることができる。そして、その低剛性階の大きな層間変形に減衰力を付与する減衰装置を設置するので、減衰装置の設置箇所を低剛性階に集約したり、減衰力の大きな減衰装置を用いることが可能となり、このようにすることで、多層階を有する既存建物の制振補強を効率的に行うことができる。また、減衰装置の設置スペースを小さくしたり、減衰装置の設置作業やメンテナンス作業を少なくすることも可能となる。
【０００７】
本発明の第２特徴構成は、前記低剛性階として、複数階の間の既存の水平構造材を撤去して階高を複数階分に拡大した階を形成する点にある。
【０００８】
本構成によれば、低剛性階として、複数階の間の既存の梁やスラブ等の水平構造材を撤去して階高を複数階分に拡大した階を形成するので、低剛性階の柱等の鉛直構造材を長尺化して地震時の層間変形（変位及び変形角）を更に大きくすることができる。よって、更に減衰力の大きな減衰装置を用いて多層階を有する既存建物の制振補強を一層効率的に行うことができる。
【０００９】
本発明の第３特徴構成は、前記低剛性階が所定の初期剛性を有するように前記減衰装置として履歴系ダンパを設置する点にある。
【００１０】
本構成によれば、風荷重等の比較的小さな力に対しては、履歴系ダンパの剛性が付加された低剛性階の所定の初期剛性にて抵抗して低剛性階の層間変形を抑制することができ、他方、地震時等の比較的大きな力に対しては、低剛性階を大きく層間変形させて履歴系ダンパにて効果的に減衰力を付与することができる。よって、多層階を有する既存建物の制振補強を効果的に行うことができる。
【００１１】
本発明の第４特徴構成は、前記低剛性階において、当該低剛性階の層間変形時の外装材のせん断破壊を回避又は抑制する外装材破損回避措置を施す点にある。
【００１２】
低剛性階は、地震時の層間変形（変位及び変形角）が制振補強前よりも大きくなるので、その大きな層間変形時に外装材がせん断破壊することが考えられる。これに対し、本構成によれば、低剛性階において、当該低剛性階の層間変形時の外装材のせん断破壊を回避又は抑制する措置を施すので、地震時に外装材がせん断破壊して落下する等の不都合が生じるのを未然に回避することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】既存建物の縦断面を模式的に示す図
【図２】制振補強方法の低剛性階形成工程を示す図
【図３】（ａ）制振補強方法の減衰装置設置工程を示す図、（ｂ）ｂ−ｂ線の拡大断面を模式的に示す図
【図４】制振補強後の既存建物の制振メカニズムの説明図
【図５】制振補強方法の外装材改修工程を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の既存建物の制振補強方法の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、多層階を有する補強対象の既存建物ＥＢを示しており、図示例では、１２層階を有する１２階建ての高層建物を例に挙げている。既存建物ＥＢは、例えば、ラーメン構造にて構成されており、構造躯体として、基礎Ｋの上に柱等の鉛直構造材１や梁やスラブ等の水平構造材２を設置して構成されている。なお、既存建物ＥＢは、勿論、ラーメン構造に限らず、柱や梁を使用せずに鉛直構造材１としての壁と水平構造材２としてのスラブを接合して造られる壁式構造等であってもよい。
【００１５】
そして、この制振補強方法では、図２に示すように、既存建物ＥＢの一部を撤去して水平剛性を低下させた低剛性階（ソフトストーリ）ＳＳを形成する低剛性階形成工程と、図３に示すように、当該低剛性階形成工程で形成した低剛性階ＳＳの層間変形に減衰力を付与する減衰装置１０を設置する減衰装置設置工程とを実行する。
【００１６】
このようにすることで、図４に示すように、地震時において、低剛性階ＳＳの層間変形（層間変位Ｄｓ及び層間変形角Ａｓの層間変形）を拡大して他の階の層間変形（層間変位Ｄ１及び層間変形角Ａ１の層間変形）よりも大きくすることができる。そして、その低剛性階ＳＳの大きな層間変形に対し、低剛性階ＳＳに設置した減衰装置１０にて効率的に減衰力を付与することが可能となり、多層階を有する補強対象の既存建物ＥＢの制振補強を効率的に行うことができる。
【００１７】
更に、この制振補強方法では、低剛性階ＳＳにおいて、当該低剛性階ＳＳの層間変形時の外装材３（図５参照）のせん断破壊を回避又は抑制する外装材破損回避措置を施す外装材改修工程を実行することで、地震時において、低剛性階ＳＳが、制振補強前よりも大きく層間変形する際に外装材３がせん断破壊して落下する等の不都合が生じるのを未然に回避することができる。
以下、制振補強方法の各工程について説明を加える。
【００１８】
（低剛性階形成工程）
この低剛性階形成工程では、図２に示すように、既存建物ＥＢの一部（仮想線で示した部分）を撤去して水平剛性を低下させた低剛性階ＳＳを形成する。本実施形態では、既存建物ＥＢの上下中間階の複数階（図示例では７階と８階の２層階）の間の梁やスラブ等の水平構造材２を全て撤去し、複数階を一つの階に統合し、複数階の階高を有する一つの低剛性階ＳＳを形成する。
このようにすることで、水平構造材２が撤去されることによる低剛性化だけでなく、階高が複数階分（７階の階高Ｈ１と８階の階高Ｈ１の合計階高Ｈｓ）に拡大されることでも水平剛性を低下させることができ、水平剛性が十分に低下されて地震時の層間変形が拡大された好適な低剛性階ＳＳを形成することができる。
【００１９】
（減衰装置設置工程）
この減衰装置設置工程では、図３に示すように、低剛性階ＳＳの層間変形に減衰力を付与する減衰装置１０を設置する。図示例では、減衰装置１０は、既存建物ＥＢ中において低剛性階ＳＳに集約して低剛性階ＳＳに集中的に複数配置している。減衰装置１０は、低剛性階ＳＳの外周部位を除く中央部位等において水平方向で隣接する複数の柱梁架構の鉛直構面内に設置している。なお、減衰装置１０の設置箇所や個数等は適宜に変更可能である。
減衰装置１０は、各々が設置された柱梁架構の鉛直構面の変形に減衰力を付与する形態で低剛性階ＳＳの層間変形に減衰力を付与する。
【００２０】
減衰装置１０としては、オイルダンパや粘弾性ダンパ、履歴系ダンパ等の各種のダンパを好適に用いることができ、本実施形態では、低剛性階ＳＳが所定の初期剛性を有するように、履歴系ダンパの一例として、波形鋼板１０ａの塑性変形を利用して層間変形を減衰する波形鋼板耐震壁１０Ａ（例えば、特開２００５−２６４７１３号公報や特開２０１０−１２７０５１号公報等を参照）を用いている。波形鋼板耐震壁１０Ａの個数や大きさ（性能）、配置等を調整することで、低剛性階ＳＳが所定の初期剛性を有するようにしている。
【００２１】
波形鋼板耐震壁１０Ａは、図３（ａ），（ｂ）に示すように、波形鋼板１０ａを柱梁架構の鉛直構面内に嵌め込む状態に組み付けて構成されている。波形鋼板１０ａは、図３（（ａ）に示す正面視で前側と後側とに上下方向で交互に凸となる多数の山部が形成されており、正面視で略水平な折り筋が形成されている。
【００２２】
波形鋼板耐震壁１０Ａは、波形鋼板１０ａが鉛直方向にアコーディオンのように伸縮することで鉛直力を負担せず、波形鋼板１０ａが水平方向に伸縮しない剛性を有することで風荷重等の比較的小さな水平力を負担し、更に、波形鋼板１０ａが地震荷重等の大きな水平力に対して塑性変形（せん断変形）することで、地震時等に発生する層間変形に減衰力を付与することができる。
よって、既存建物ＥＢ中において低剛性階ＳＳに集約して低剛性階ＳＳに集中的に配置された波形鋼板耐震壁１０Ａにより、低剛性階ＳＳの初期剛性を確保しながら、地震時における低剛性階ＳＳの大きな層間変形に対して効率的に減衰力を付与することができる。
【００２３】
（外装材改修工程）
この外装材改修工程では、低剛性階ＳＳにおいて、当該低剛性階ＳＳの層間変形時の外装材３のせん断破壊を回避又は抑制する外装材破損回避措置を施す。
【００２４】
例えば、外装材破損回避措置として、図５（ａ）の左側の図から右側の図に遷移するように、低剛性階ＳＳの既存の外装材３を撤去し、低剛性階ＳＳを外部化（屋外化）することができる。このようにすれば、地震時に制振補強前よりも低剛性階ＳＳが大きく変形することに対し、地震時に低剛性階ＳＳの外装材３がせん断破壊するのを確実に回避することができる。
なお、この場合、既存の外装材３を撤去した部分に腰壁や手摺等の落下防止体４を設置し、低剛性階ＳＳの用途を屋外向けの用途（例えば散策用の庭等）に変更することができる。
【００２５】
また、外装材破損回避措置として、例えば、図５（ｂ）の左側の図から右側の図に遷移するように、低剛性階ＳＳにおける既存の外装材３の支持構造を低剛性階ＳＳの変形を許容する支持構造に改修することができる。
ここで、低剛性階ＳＳの変形を許容する支持構造とは、例えば、外装材３の上端部３ａと下端部３ｂのうち、一方が既存建物ＥＢの構造躯体に固定され、他方が既存建物ＥＢの構造躯体に固定されていない支持構造のように、外装材３にせん断破壊が発生するようなせん断力を作用させずに低剛性階ＳＳの変形を許容する支持構造が該当する。
【００２６】
より具体的には、既存の外装材３の支持構造が、図５（ｂ）の左側に示すように、外装材３の上端部３ａと下端部３ｂの夫々を既存建物ＥＢの構造躯体に固定した支持構造である場合に、図５（ｂ）の右側に示すように、外装材３の上端部３ａを構造躯体に固定し、外装材３の下端部３ｂを構造躯体に固定せずに移動自在とする吊り形式の支持構造に改修することができる。
【００２７】
このようにすれば、地震時に制振補強前よりも低剛性階ＳＳが大きく変形しても、構造躯体に上端部３ａを固定された外装材３の下端部３ｂが構造躯体に対して移動することで、外装材３にせん断力が作用するのを回避でき、外装材３がせん断破損するのを確実に回避することができる。
【００２８】
〔別実施形態〕
本発明の他の実施形態について説明する。尚、以下に説明する各実施形態の構成は、それぞれ単独で適用することに限らず、他の実施形態の構成と組み合わせて適用することも可能である。
【００２９】
（１）前述の実施形態では、既存建物ＥＢの複数階の間の水平構造材２を全て撤去して複数階の階高を有する一つの低剛性階ＳＳを形成する場合を例に示したが、既存建物ＥＢの一つ階の水平構造材２や鉛直構造材１の一部を撤去し、その一つの階の水平剛性を低下させることで、その一つの階にて低剛性階ＳＳを形成するようにしてもよい。
【００３０】
（２）前述の実施形態では、既存建物ＥＢの上下中間階に低剛性階ＳＳを形成する場合を例に示したが、既存建物ＥＢの下層階（低層階）や上層階（高層階）に低剛性階ＳＳを形成するようにしてもよい。
【００３１】
（３）前述の実施形態では、既存建物ＥＢに低剛性階ＳＳを一つ形成する場合を例に示したが、既存建物ＥＢに低剛性階ＳＳを複数形成するようにしてもよい。その場合、既存建物ＥＢにおいて、複数の低剛性階ＳＳを上下方向で隣接させて配置したり、複数の低剛性階ＳＳを上下方向で分散させて配置することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１        柱
２        梁及びスラブ（水平構造材）
３        外装材
１０      減衰装置
１０Ａ    履歴系ダンパ
ＥＢ      既存建物
ＳＳ      低剛性階
【図１】
2020016032.tif 000003
【図２】
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【図３】
2020016032.tif 000005
【図４】
2020016032.tif 000006
【図５】
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