(57)【要約】【課題】既設建物に対する連結部の破壊を抑制することができる既設建物の耐震補強構造を提供する。【解決手段】耐震補強構造物１６は、第１既設柱１２ｓと、第１既設柱１２ｓの隣に並ぶ第２既設柱１２ｔと、第１既設柱１２ｓから第２既設柱１２ｔに延びる既設梁１３と、を有する既設建物１１を補強する。耐震補強構造物１６は、第１既設柱１２ｓと既設梁１３との交差部に連結される第１連結部２７を有して、第１既設柱１２ｓに接合される補強壁２０と、第２既設柱１２ｔと既設梁１３との交差部に連結される第２連結部３７と、第１連結部２７から既設梁１３に沿って延びる補強梁３０と、を備える。補強梁３０は、ヒンジ構造３８を有して、第２連結部３７につながる。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１既設柱と、前記第１既設柱の隣に並ぶ第２既設柱と、前記第１既設柱から前記第２既設柱に延びる既設梁と、を有する既設建物を補強する耐震補強構造物であって、
前記第１既設柱と前記既設梁との交差部に連結される第１連結部を有して、前記第１既設柱に接合される補強壁と、
前記第２既設柱と前記既設梁との交差部に連結される第２連結部と、
前記第１連結部から前記既設梁に沿って延びる補強梁と、
を備え、
前記補強梁は、ヒンジ構造を有して、前記第２連結部につながる
ことを特徴とする既設建物の耐震補強構造物。
【請求項２】
前記補強梁は前記既設梁と絶縁されている
ことを特徴とする請求項１に記載の既設建物の耐震補強構造物。
【請求項３】
前記補強梁と前記第２連結部との境界に沿って延びるスリットを有して、前記補強梁及び前記第２連結部を一体形成する鉄骨鉄筋コンクリート構造体と、
前記補強梁に基端が保持されるとともに前記第２連結部に先端が保持されて、前記境界部分に架け渡される補強材と、
を備え、
前記スリット及び前記補強材は前記ヒンジ構造を構成する
ことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の既設建物の耐震補強構造物。
【請求項４】
前記第１連結部は、前記第１既設柱と前記既設梁との交差部に打ち込まれる複数の第１軸材と、
複数の前記第１軸材に固定される第１鋼材と、を有し、
前記第２連結部は、前記第２既設柱と前記既設梁との交差部に打ち込まれる複数の第２軸材と、複数の前記第２軸材に固定される第２鋼材と、を有する
ことを特徴とする請求項１から請求項３のうち何れか一項に記載の既設建物の耐震補強構造物。
【請求項５】
前記既設建物は、前記第１既設柱とともに袖壁付柱を構成する袖壁を有し、
前記補強壁は前記袖壁付柱に接合される
ことを特徴とする請求項１から請求項４のうちいずれか一項に記載の既設建物の耐震補強構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、既設建物の耐震補強構造物に関する。
【背景技術】
【０００２】
既設建物の柱及び梁に鋼板を軸材で固定し、その鋼板及び軸材の周りをコンクリートで覆って枠体を形成する既設建物の耐震補強構造がある（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−１５２９９７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
既設建物に軸材を介して枠体を連結した場合、その連結部が地震時に破壊されて、耐震性能を十分に発揮できないことがある。本発明は、既設建物に対する連結部の破壊を抑制することができる既設建物の耐震補強構造物を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記課題を解決する既設建物の耐震補強構造物は、第１既設柱と、前記第１既設柱の隣に並ぶ第２既設柱と、前記第１既設柱から前記第２既設柱に延びる既設梁と、を有する既設建物を補強する耐震補強構造物であって、前記第１既設柱と前記既設梁との交差部に連結される第１連結部を有して、前記第１既設柱に接合される補強壁と、前記第２既設柱と前記既設梁との交差部に連結される第２連結部と、前記第１連結部から前記既設梁に沿って延びる補強梁と、を備え、前記補強梁は、ヒンジ構造を有して、前記第２連結部につながる。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、耐震補強構造物の既設建物に対する連結部の破壊を抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】耐震補強構造物が配置された既設建物を模式的に示す正面図。
【図２】耐震補強構造物の一実施形態を示す全体構成図。
【図３】図２における３−３線矢視断面図。
【図４】図２における４−４線矢視断面図。
【図５】図２における５−５線矢視断面図。
【図６】耐震補強構造物の第１変更例を示す全体構成図。
【図７】耐震補強構造物の第２変更例を示す構成図。
【図８】図７における８−８線矢視断面図。
【図９】耐震補強構造物の第３変更例を示す構成図。
【図１０】耐震補強構造物の第４変更例を示す構成図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、既設建物の一例である鉄筋コンクリート造の共同住宅に配置された耐震補強構造物を図に従って説明する。
図１に示すように、既設建物１１は、複数の既設柱１２と、複数の既設梁１３と、既設柱１２及び既設梁１３と接する外壁１４と、を備える。最下部にある既設梁１３は、基礎梁１３ｂである。
【０００９】
外壁１４には、例えば窓など、複数の開口部１５がある。既設柱１２に隣接する外壁１４であって、かつ、上下に並ぶ２つの既設梁１３である床梁と天井梁の間に開口部１５がない外壁１４を袖壁１４ｓという。また、開口部１５とその下方に位置する既設梁１３（床梁）との間にある外壁１４を腰壁１４ｗといい、開口部１５とその上方に位置する既設梁１３（天井梁）との間にある外壁１４を垂れ壁１４ｔという。
【００１０】
既設柱１２の一つを第１既設柱１２ｓとするとき、第１既設柱１２ｓの隣に並ぶ既設柱１２を第２既設柱１２ｔとする。既設梁１３は、第１既設柱１２ｓから第２既設柱１２ｔに向けて延びる。本実施形態において、第１既設柱１２ｓは袖壁１４ｓに接する。袖壁１４ｓと第１既設柱１２ｓを合わせて袖壁付柱１７という。すなわち、第１既設柱１２ｓは、袖壁１４ｓとともに袖壁付柱１７を構成する。
【００１１】
既設建物１１には、耐震補強構造物である構造物１６（図１に網掛けで示す）が配置される。図１に示す複数の構造物１６は、一棟の既設建物１１を補強する構造物１６の組み合わせを示すものではなく、構造物１６の形状の変更例を複数示すものである。
【００１２】
構造物１６は、少なくとも第１既設柱１２ｓに接合される補強壁２０と、既設梁１３に沿って配置される補強梁３０と、を備える。第１既設柱１２ｓが袖壁付柱１７を構成する場合、補強壁２０は袖壁付柱１７に接合することが好ましい。補強梁３０は、既設梁１３に加えて、腰壁１４ｗや垂れ壁１４ｔを覆うように設けることが好ましい。
【００１３】
図２に示すように、補強壁２０は、第１既設柱１２ｓと既設梁１３との交差部に連結される第１連結部２７を有する。第１連結部２７は、第１既設柱１２ｓと既設梁１３との交差部に打ち込まれる複数の第１軸材２１と、複数の第１軸材２１に固定される第１鋼材２２と、を有する。第１軸材２１は、第１既設柱１２ｓと既設梁１３との交差部内の第１既設柱１２ｓに配置することが好ましく、さらにその交差部内から第１既設柱１２ｓの延長上または既設梁１３の延長上に敷設範囲を広げてもよい。第１鋼材２２は鋼板であってもよいし、Ｈ形鋼などの形鋼であってもよい。
【００１４】
補強壁２０は、複数の鉄筋２３と、第１鋼材２２及び鉄筋２３を覆うコンクリート体２４と、を有する鉄筋コンクリート構造体であり、第１鋼材２２を含むことによって鉄筋鉄骨コンクリート構造体となる。鉄筋２３は、袖壁付柱１７に沿って縦横、あるいは、斜めに並ぶように配置するとよい。補強壁２０はコンクリート体２４によって、袖壁付柱１７に接合される。
【００１５】
構造物１６は、第２既設柱１２ｔと既設梁１３との交差部に連結される第２連結部３７と、第１連結部２７と第２連結部３７の間に配置されるヒンジ構造３８と、を備える。ヒンジ構造３８は、第２連結部３７に近接させることが好ましい。本実施形態の補強梁３０は、ヒンジ構造３８を有して第１連結部２７から既設梁１３に沿って延び、その先端がヒンジ構造３８を介して第２連結部３７とつながっている。
【００１６】
第２連結部３７は、第２既設柱１２ｔと既設梁１３との交差部に打ち込まれる複数の第２軸材３１と、複数の第２軸材３１に固定される第２鋼材３２と、を有する。第２軸材３１は、第２既設柱１２ｔと既設梁１３との交差部内の第２既設柱１２ｔに配置することが好ましく、さらにその交差部内から第２既設柱１２ｔの延長上または既設梁１３の延長上に敷設範囲を広げてもよい。第２鋼材３２は鋼板であってもよいし、Ｈ形鋼などの形鋼であってもよい。
【００１７】
補強梁３０は、複数の鉄筋３３と、これら鉄筋３３を覆うコンクリート体３４と、を有する鉄筋コンクリート構造体である。第２連結部３７は、複数の鉄筋３３と、これら鉄筋３３及び第２鋼材３２を覆うコンクリート体３４と、を有する鉄骨鉄筋コンクリート構造体である。
【００１８】
補強梁３０及び第２連結部３７は、一体形成した鉄骨鉄筋コンクリート構造体としてもよい。この場合、一体形成される鉄骨鉄筋コンクリート構造体に、補強梁３０と第２連結部３７との境界に沿って延びるスリット３４ｓを設けるとともに、補強梁３０と第２連結部３７との境界と交差する補強材３６を配置するとよい。補強材３６は、基端が補強梁３０に保持されるとともに先端が第２連結部３７に保持される。
【００１９】
スリット３４ｓ及び補強材３６は、ヒンジ構造３８を構成する。ヒンジ構造３８は、補強梁３０と第２連結部３７の間でせん断応力を伝達しつつ、補強梁３０と第２連結部３７との間の曲げ応力の伝達性能を低減する構造である。
【００２０】
補強壁２０の上端と下端には第１連結部２７を設けることが好ましい。補強壁２０の下端は、基礎梁１３ｂに連結することが好ましい。この場合、補強梁３０は、少なくとも、補強壁２０の下端から基礎梁１３ｂに沿って延びることが好ましい。
【００２１】
図３に示すように、補強壁２０は、袖壁１４ｓに打ち込まれる軸材２１ｓを有してもよい。軸材２１ｓは、第１軸材２１よりも短くして、袖壁１４ｓを貫通しないようにするとよい。補強梁３０は、補強壁２０より外側に突出してもよい。あるいは、補強壁２０は、補強梁３０より外側に突出してもよい。
【００２２】
図２及び図４に示すように、既設梁１３と補強梁３０とは、両者の間でせん断応力が伝達されないように、絶縁することが好ましい。例えば、既設梁１３と補強梁３０を構成するコンクリート体３４との間に絶縁用のシート３５を敷設すると、既設梁１３と補強梁３０とが絶縁される。シート３５は、例えばポリエチレンフィルムである。図２を含め、シート３５を敷設した範囲は網掛けで図示している。
【００２３】
図５に示すように、ヒンジ構造３８を構成する補強材３６は、スリット３４ｓのないコンクリート体３４の部分に複数埋設することが好ましい。補強材３６は、例えばダボ筋である。スリット３４ｓは、補強材３６を保持するコンクリート体３４の上方と下方とに均等に設けることが好ましい。
【００２４】
以上詳述した実施形態によれば、次のような効果が発揮される。
（１）第１連結部２７から延びる補強梁３０は、ヒンジ構造３８を有して第２連結部３７とつながっているので、既設建物１１に地震力が作用したときに、第２連結部３７の近くで補強梁３０に生じる曲げ応力が低減される。その結果、第２連結部３７に作用するせん断力が低減され、第２連結部３７の破壊を抑制することができる。
【００２５】
（２）補強梁３０には絶縁された既設梁１３から応力が伝達されず、第２連結部３７に作用するせん断応力が明解になるので、第２連結部３７の設計が容易になる。
（３）補強梁３０と第２連結部３７との間の曲げ応力の伝達性能をスリット３４ｓによって低減することができる。また、補強材３６によって補強梁３０と第２連結部３７の間でせん断応力を伝達することができる。
【００２６】
（４）軸材２１，３１をそれぞれ鋼材２２，３２に固定することによって、連結部２７，３７のせん断ずれ変形に伴う、軸材２１，３１の引き抜き破壊を防止することができる。これにより、連結部２７，３７にせん断ずれが生じても、せん断伝達性能が急激に低下することが避けられる。
【００２７】
（５）補強壁２０の敷設範囲を袖壁１４ｓまで拡げることにより、補強壁２０の耐力を高めることができる。
上記実施形態は、以下に示す変更例のように変更してもよい。上記実施形態に含まれる構成は、下記変更例に含まれる構成と任意に組み合わせることができる。下記変更例に含まれる構成同士は、任意に組み合わせることができる。
【００２８】
・図６に示す第１変更例のように、補強壁２０は、袖壁付柱１７の全体を覆う大きさの第１鋼材２２を備えてもよい。この場合、複数の第１連結部２７が１つの第１鋼材２２を共有する。例えば、袖壁１４ｓの横幅が短く、補強壁２０の面積が小さくなる場合などには、第１鋼材２２の敷設面積を大きくして、補強壁２０の耐力を高めることが好ましい。
【００２９】
・図７に示す第２変更例のように、第１鋼材２２を既設梁１３の先端まで延長してもよい。例えば、開口部１５となる掃出し窓を設置して梁せいが小さくなる場合には、第１鋼材２２を既設梁１３の全体に配置して、既設梁１３の耐力を高めることが好ましい。この場合、２本の第１鋼材２２の端部同士をボルト等の固定具３９で連結してもよい。
【００３０】
・図７に示す第２変更例のように、補強材３６は鋼板であってもよい。この場合、補強材３６は、第２鋼材３２と一体に形成してもよい。この構成によれば、補強材３６を設置する手間が省ける。この場合、第２鋼材３２から延長された補強材３６の先端に、緩衝材７０を配置してもよい。緩衝材７０の材料としては、例えば発泡プラスチックを用いることができる。緩衝材７０を配置すると、地震力によってスリット３４ｓ部分が曲がった場合に、補強材３６と第１鋼材２２との衝突が防げる。
【００３１】
・図７及び図８に示すように、補強材３６が鋼板である場合、スリット３４ｓは、コンクリート体３４を完全に分断する態様で設け、第２既設柱１２ｔに連結される第２連結部３７と補強梁３０とが、補強材３６によってのみつながるようにしてもよい。
【００３２】
・ヒンジ構造３８の一種として、ピン構造を採用してもよい。
例えば、図９の第３変更例に示すように、補強材３６として１本の軸材を採用し、その軸材の先端に球状または円柱状のピン７１を取り付けるとともに、ピン７１を回動可能に軸支する軸受７２を第２連結部３７に設けるとよい。
【００３３】
・図９の第３変更例に示すように、第１既設柱１２ｓが袖壁付柱１７を構成しなくてもよい。この場合、補強壁２０は、第１既設柱１２ｓに沿って配置される。第１既設柱１２ｓが袖壁付柱１７を構成しない場合、開口部１５の一部または全部を覆うように補強壁２０を設けてもよい。
【００３４】
・図９の第３変更例に示すように、第２既設柱１２ｔが袖壁付柱１７を構成してもよい。この場合、第２連結部３７を袖壁付柱１７の横幅全体まで延長して、第２既設柱１２ｔから離れた位置にスリット３４ｓを配置してもよい。
【００３５】
・図１０の第４変更例に示すように、ヒンジ構造３８は、補強梁３０の途中に設けてもよい。ヒンジ構造３８を第２連結部３７から離すと、第２連結部３７に作用するせん断応力が大きくなるので、より多くの第２軸材３１が必要となる。一方で、構造物１６の剛性は高くなるため、地震によるわずかな変形で耐震補強性能を発揮する。また、ヒンジ構造３８はピン７１を有するピン構造でもよい。この場合、例えば、一山クレビス７３と二山クレビス７４からなる支持部材でピン７１を支持することができる。
【００３６】
・図１に示すように、構造物１６は、複数の階にまたがるように、下階から上階に向けて延設するとよい。この場合、補強壁２０の上端に位置する第１連結部２７から既設梁１３に沿って補強梁３０を延設してもよいし、補強壁２０の下端に位置する第１連結部２７からのみ既設梁１３を延設してもよい。また、補強梁３０は、補強壁２０の第１連結部２７から両隣の第２既設柱１２ｔに向けてそれぞれ延設してもよいし、一方の第２既設柱１２ｔの方にのみ延設してもよい。
【００３７】
・補強梁３０は、腰壁１４ｗや垂れ壁１４ｔを覆うように設けてもよい。補強壁２０を腰壁１４ｗまたは垂れ壁１４ｔまで延設すると、第１既設柱１２ｓ及び補強壁２０の何れも、曲げ降伏が腰壁１４ｗ高さあるいは垂れ壁１４ｔ付近の断面で発生しやすくなる。そのため、地震力に対して第１既設柱１２ｓと補強壁２０の変形挙動の相対ずれが少なくなり、第１既設柱１２ｓと補強壁２０との接合部分の破壊を抑制することができる。
【００３８】
以下に、上述した実施形態から把握される技術的思想及びその作用効果を記載する。
［思想１］
第１既設柱と、前記第１既設柱の隣に並ぶ第２既設柱と、前記第１既設柱から前記第２既設柱に延びる既設梁と、を有する既設建物を補強する耐震補強構造物であって、
前記第１既設柱と前記既設梁との交差部に連結される第１連結部を有して、前記第１既設柱に接合される補強壁と、
前記第２既設柱と前記既設梁との交差部に連結される第２連結部と、
前記第１連結部から前記既設梁に沿って延びる補強梁と、
を備え、
前記補強梁は、ヒンジ構造を有して、前記第２連結部につながる
ことを特徴とする既設建物の耐震補強構造物。
【００３９】
この構成によれば、第１連結部から延びる補強梁は、ヒンジ構造を有して第２連結部とつながっているので、既設建物に地震力が作用したときに、第２連結部の近くで補強梁に生じる曲げ応力が低減される。その結果、第２連結部に作用するせん断力が低減され、第２連結部の破壊を抑制することができる。
【００４０】
［思想２］
前記補強梁は前記既設梁と絶縁されている
ことを特徴とする［思想１］に記載の既設建物の耐震補強構造物。
【００４１】
この構成によれば、補強梁には絶縁された既設梁から応力が伝達されず、第２連結部に作用するせん断応力が明解になるので、第２連結部の設計が容易になる。
［思想３］
前記補強梁と前記第２連結部との境界に沿って延びるスリットを有して、前記補強梁及び前記第２連結部を一体形成する鉄骨鉄筋コンクリート構造体と、
前記補強梁に基端が保持されるとともに前記第２連結部に先端が保持されて、前記境界部分に架け渡される補強材と、
を備え、
前記スリット及び前記補強材は前記ヒンジ構造を構成する
ことを特徴とする［思想１］または［思想２］に記載の既設建物の耐震補強構造物。
【００４２】
この構成によれば、補強梁と第２連結部との間の曲げ応力の伝達性能をスリットによって低減することができる。また、補強材によって補強梁と第２連結部の間でせん断応力を伝達することができる。
【００４３】
［思想４］
前記第１連結部は、前記第１既設柱と前記既設梁との交差部に打ち込まれる複数の第１軸材と、
複数の前記第１軸材に固定される第１鋼材と、を有し、
前記第２連結部は、前記第２既設柱と前記既設梁との交差部に打ち込まれる複数の第２軸材と、複数の前記第２軸材に固定される第２鋼材と、を有する
ことを特徴とする［思想１］から［思想３］のうち何れか一つに記載の既設建物の耐震補強構造物。
【００４４】
この構成によれば、第１軸材と第２軸材をそれぞれ第１鋼材と第２鋼材に固定することによって、第１連結部及び第２連結部のせん断ずれ変形に伴う、第１軸材及び第２軸材の引き抜き破壊を防止することができる。これにより、第１連結部及び第２連結部にせん断ずれが生じても、せん断伝達性能が急激に低下することが避けられる。
【００４５】
［思想５］
前記既設建物は、前記第１既設柱とともに袖壁付柱を構成する袖壁を有し、
前記補強壁は前記袖壁付柱に接合される
ことを特徴とする［思想１］から［思想４］のうち何れか一つに記載の既設建物の耐震補強構造物。
【００４６】
この構成によれば、補強壁の敷設範囲が袖壁まで拡がるので、補強壁の耐力を高めることができる。
【符号の説明】
【００４７】
１１…既設建物、１２…既設柱、１２ｓ…第１既設柱、１２ｔ…第２既設柱、１３…既設梁、１３ｂ…基礎梁、１４…外壁、１４ｓ…袖壁、１４ｗ…腰壁、１５…開口部、１６…耐震補強構造物、１７…袖壁付柱、２０…補強壁、２１…第１軸材、２１ｓ…軸材、２２…第１鋼材、２３…鉄筋、２４…コンクリート体、２７…第１連結部、３０…補強梁、３１…第２軸材、３２…第２鋼材、３３…鉄筋、３４…コンクリート体、３４ｓ…スリット、３５…シート、３６…補強材、３７…第２連結部、３８…ヒンジ構造、３９…固定具、７０…緩衝材。
【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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【図９】
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【図１０】
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