(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物に対する耐震補強方法であって、
ピロテイ層の柱を鋼鈑、炭素繊維等で耐震補強し、
さらにピロテイ層の柱の近傍に位置するＲＣ梁の相互間には、
ＲＣ梁の方向に延びる上下端の鋼材と、
一方の鋼材に対して切り込み孔に差し込むだけの接合状態となる一方、他方の鋼材に対して溶接により一体化した状態となる鋼柱と
を備えた弾性変形力の大きい鉄骨柱を増設してＲＣ梁を支持することを特徴とするピロテイ形式のＲＣ造建物に対する耐震補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物の耐震補強方法に関し、特に、ピロテイ層の柱の靭性を向上させると共に弾性変形能力の大きな鉄骨柱を増設して柔剛混合構造にするピロテイ形式の既存ＲＣ造建物の耐震補強方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物２０は、図５に示すような構造のためにピロテイ層２１の剛性、耐力が他の層に比べて小さく、大地震時には図６に示すごとく剛性、強度の弱いピロテイ層に損傷が集中してしまい、結果的にピロテイ層が崩壊してしまう状態が数多く確認されている。これらの倒壊した既存ＲＣ造建物の中には、大地震にも耐えることができるとしてきたＲＣ造建物もかなり含まれているもので、その耐震補強については考え方を変える必要さえ感じられる。
【０００３】
ピロテイ形式の建物の一般的な耐震補強方法としては図７、８に紹介する例が主流である。
図７の例は、隣接する柱と上下梁とで構成される構面２２内にブレース２３を交差させて新設する方式である。又、図８に示している例は、同構面内に耐震壁２４を増設するものである。
いずれの例も直ちに理解できるように、空間を塞いでしまうことから平面計画に当たっては制約を受ける点が問題になる。
一方、ブレースや耐震壁を設けることなく、ピロテイ形式のＲＣ柱に対して鋼板や炭素繊維等を巻き付けるだけで補強する方式もある。この方式の場合は、靭性を向上させることはできるものの耐力の向上にはならず、ピロテイ層の層崩壊を防止することができない。
そして、崩壊を免れたとしても地震後に建物に大きな残留変形を残してしまい、結局建て替えざるを得ないことになり、耐震補強としては問題点を含んでいた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物に対して、ピロテイ層の柱の靭性を向上させると共に弾性変形力の大きな鉄骨柱を増設して柔剛混合構造にし、ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物に優れた耐震性能を与えることを目的にしている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物に対する耐震補強方法であって、ピロテイ層の柱を鋼鈑、炭素繊維等で耐震補強し、さらにピロテイ層の柱の近傍に位置するＲＣ梁の相互間には、ＲＣ梁の方向に延びる上下端の鋼材と、一方の鋼材に対して切り込み孔に差し込むだけの接合状態となる一方、他方の鋼材に対して溶接により一体化した状態となる鋼柱とを備えた弾性変形力の大きい鉄骨柱を増設してＲＣ梁を支持することを特徴としている。
【０００６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明による耐震補強を施したピロテイ形式の既存のＲＣ造建物１である。
ＲＣ増建物１は一階にピロテイ層２を有しており、既存の柱３には、鉄板もしくは炭素繊維を巻いて施工する耐震補強４をして“靭性の補強”あるいは“せん断破壊の防止”を追求している。そして、既存柱３の近傍には鉄骨柱５を増設して“柔の補強”を付加している。
【０００７】
図２は、本発明による耐震補強を施した場合の復元力の変化を示す特性図である。特性図において、既存の柱３に耐震補強４を施すことによって靭性が増強されることから、既存のＲＣ造建物には図示のような耐力特性６が新規に付与される。又、増設された鉄骨柱が発揮する耐力特性７は、弾性的であるから加えられる外力に対して柔軟に対応する。
即ち、本発明による耐震補強を施したピロテイ形式の既存のＲＣ造建物１は、柔剛混合構造を備えた耐震補強ＲＣ造建物として生まれ変わることになる。
従って、耐震補強後のＲＣ造建物１は、大地震時にはピロテイ層２の既存のＲＣ造柱が降伏して地震の入力エネルギーを吸収し、増設した鉄骨柱５は弾性剛性を保持して応答変形を低減すると共に偏りを防止でき、残留変形をも大幅に低減することができる。
さらに、既存のＲＣ造柱３の耐力と増設した鉄骨柱５の耐力とを合わせた層耐力を上下層の層耐力と同等程度まで高めることで、大地震時でもピロテイ層２の層崩壊を防止できることになる。
【０００８】
鉄骨柱５の細部について、図３、４で説明する。図３は、鉄骨柱５で鉛直荷重を負担せずに弾性変形を大きくする場合であり、図４は、鉄骨柱５で鉛直荷重を負担して必要な剛性耐力に対して図3の実施形態より少ない本数で済ませる場合である。
図３に示す鉄骨柱５は、既存の柱３と並立する鋼柱８とその上端に配置されるＨ型鋼９及び下端に配置されるＨ型鋼１０から構成されている。
鋼柱８とＨ型鋼９は、鋼柱８をＨ型鋼９の切り込み孔に差し込むだけの接合状態（いわゆる、建築分野で用いられるピン接合の状態）であるが、鋼柱８とＨ型鋼１０は、鋼柱８をＨ型鋼１０の切り込み孔に貫入させてから溶接して堅固に一体化している。  Ｈ型鋼９は、後施工でアンカー等を用いて既存のＲＣ梁１１に結合され、梁の水平力を鋼柱８に伝達させる役目と梁の反力を分散させる効果を期待している。  Ｈ型鋼１０は、同様にアンカー等の結合もあるが、基礎梁１２をはつって埋め込み型にすることも可能である。
従って、本例の鋼柱８は弾性変形を大きくすることに主眼をおいて鉛直荷重を負担していないから片持ち柱でもよいといえる。そして、ＲＣ造建物１の鉛直荷重は、鋼鈑や炭素繊維等を巻いた既存のＲＣ造柱３が分担しており、大地震時に仮にＲＣ造鉄骨柱３が大きく塑性化しても軸耐力は低下することなく建物の荷重を支えることになる。
【０００９】
図４に示す鉄骨柱５’は、図３の例と同様に既存の柱３と並立する鋼柱８とその上端に配置されるＨ型鋼９’及び下端に配置されるＨ型鋼１０から構成されている。
鋼柱８とＨ型鋼９’は、鋼柱８をＨ型鋼９の切り込み孔に貫入させてから溶接によって一体化状態にある。鋼柱８とＨ型鋼１０も、同様に鋼柱８をＨ型鋼１０の切り込み孔に貫入させてから溶接して堅固に一体化している。
Ｈ型鋼９’と１０の取付及び役目は、基本的には図３の例と同様であるが、少ない本数で済ませることが可能である。本例の鋼柱８は鉛直荷重を負担しており、ＲＣ造建物１の鉛直荷重を鋼鈑や炭素繊維等を巻いた既存のＲＣ造柱３と分担して支えて、大地震時にもＲＣ造建物の崩壊を防止するために効果を発揮している。
【００１０】
【発明の効果】
本発明は、基本的にピロテイ形式の既存ＲＣ造建物に対する耐震補強方法であって、ピロテイ層の柱を鋼板、炭素繊維等で耐震補強して柱の靭性を向上させ、弾性変形力の大きい鉄骨柱を増設してＲＣ梁を支持して建物に柔軟さを与えるピロテイ形式のＲＣ造建物に対する耐震補強方法であるから、従来の耐震補強法に比べて格段に耐震性能を向上させることができると共に、従来工法で解決できずにいた問題点である平面計画上の制限を大幅に改善してピロテイ形式の特徴である広い間口を確保できるようにしている。
特に、ピロテイ層の柱の靭性を向上させる“剛”的耐震補強と弾性変形力の大きな鉄骨柱を増設して弾性剛性を保持する“柔”的耐震補強とを兼ね備えた柔剛混合構造にすることで、ピロテイ層の層崩壊を防止し、地震後の建物に大きな残留変形を残すことがない画期的効果を発揮することができる。
又、上記機能を最大限に発揮させるために、鉄骨柱の上下端にＲＣ梁の方向に延びる鋼材を備えておくことで、鉄骨柱の既存躯体への増設施工を簡単にしている。加えて、鉄骨柱と一方の鋼材とを差し込むだけの接合状態（上述した建築分野で用いられるピン接合の状態）にしたり、鉄骨柱と鋼材とを剛接合にすることを考慮し、鉄骨柱をピロテイ層の柱の近傍に増設することで柔剛混合効果を増長することを可能にしているものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によって耐震補強されたピロテイ形式の既存ＲＣ造建物の側面図
【図２】耐震補強後の復元力特性図
【図３】増設するピン接合型鉄骨柱の概念図
【図４】増設する剛接合型鉄骨柱の概念図
【図５】ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物
【図６】ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物の層別剛性、強度特性
【図７】従来のブレース型耐震補強方法の概念図
【図８】従来の耐震壁型耐震補強方法の概念図
【符号の説明】
１  耐震補強されたピロテイ形式の既存ＲＣ造建物
２  ピロテイ層
３  既存ＲＣ柱
４  耐震補強
５、５’  鉄骨柱
６  耐震補強既存ＲＣ柱の耐力特性
７  鉄骨柱の耐力特性
８  鋼柱
９、９’  Ｈ型鋼
１０  Ｈ型鋼
１１  既存ＲＣ梁
１２  基礎梁
２０  ピロテイ形式の既存ＲＣ造建物
２１  ピロテイ層
２２  構面
２３  ブレース
２４  耐震壁
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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