(57)【要約】【課題】  既存の中低層集合住宅の耐震性を向上させるとともに、耐震補強構造内にエレベータ設備を設置して、バリアフリー化を合わせて実現する。【解決手段】  外廊下６が桁行方向に延設された既存の鉄筋コンクリート造集合住宅１の外廊下側に、所定離れをとって、内部空間にエレベータ設備５を収容するコアウォール１５を構築する。集合住宅１の屋上部とコアウォール１５の頂部スラブとの間を、連結用大梁２０で一体的に連結して耐震フレーム１０を構築し、既存集合住宅１の耐震性を高める。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
既存の鉄筋コンクリート造の集合住宅に付加される耐震補強構造であって、前記集合住宅の片面側に、所定離れをとって地中支持構造上に立設され、内部空間にエレベータ設備を収容した、頂部スラブを有するコアウォールと、該コアウォールを前記集合住宅に連結する連結部材とからなる耐震フレームを備え、前記連結部材で、前記コアウォールの頂部のみを、前記集合住宅の屋上部に構造的に連結して前記耐震フレームを前記集合住宅に固定保持させたことを特徴とする既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造。
【請求項２】
外廊下が桁行方向に延設された既存の鉄筋コンクリート造の集合住宅に付加される耐震補強構造であって、前記集合住宅の前記外廊下側に、所定離れをとって地中支持構造上に立設され、内部空間にエレベータ設備を収容した、頂部スラブを有するコアウォールを前記集合住宅に連結する連結部材とからなる耐震フレームを備え、前記連結部材で、前記コアウォールの頂部のみを前記集合住宅の屋上部に連結して前記耐震フレームを前記集合住宅に固定保持させことを特徴とする既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造。
【請求項３】
前記連結部材は、前記集合住宅の屋上部と前記コアウォールの頂部スラブとの間を連結する鉄筋コンクリート構造の梁とスラブとの一体構造からなることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造。
【請求項４】
前記梁とスラブとは、前記集合住宅の屋上面に設置された部分が後施工アンカーで前記屋上面に固定されたことを特徴とする請求項３に記載の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造。
【請求項５】
前記コアウォールに設けられたエレベータ停止階フロアと前記集合住宅との間に、エクスパンションジョイントを介して通路フロアを架設したことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造。
【請求項６】
前記耐震フレームは、前記内部空間にエレベータ設備を収容したコアウォールに加えて、エレベータ設備を有しないコアウォールを備え、該複数のコアウォールの頂部が前記集合住宅の屋上部に構造的に連結されたことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造に係り、既存の中低層集合住宅の耐震性を向上させるとともに、耐震補強構造内にエレベータ設備を設置して、バリアフリー化を合わせて実現することができる既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
昭和３０〜４０年代に、住宅都市整備公団（現ＵＲ都市機構）、各地方自治体あるいは民間建設業者により、５階建て以下の中低層集合住宅が全国各地に数多く建設された。
これらの中低層の集合住宅は、居住者の高齢化が進んでいるにもかかわらず、エレベータが設置されていないものがほとんどである。
【０００３】
また、これらの集合住宅は当時の設計規準に準拠して設計されているため、現行の耐震設計基準を満足していない。また、築後年数が相当経過して老朽化が進んでおり、既存建物の補強か、新築建物への建替かの判断を要するものが少なくない。
【０００４】
その判断において、建替の場合には、解体した跡地に新築建物を建築するため、新たな建物の自由度、安全性は高いが、居住者の退去要請、既存建物の解体、完成までの間の居住者の仮住居の手配、建築費等、トータルコストが相当高額になる。既存建物の従来技術による耐震補強では、鉄骨ブレース等の補強部材の外付け補強が一般的となっている。しかし、この種の耐震補強工事では、すべての補強部材を、後施工アンカーにより既存建物に接続するため、騒音、振動、粉じんが発生し、工事中の一時移住を余儀なくされる。また、工事期間が一般的に長くなる。
【０００５】
さらに、既存建物に内部あるいは外殻に付加された補強部材により、専有部、共用部がともに狭くなったり、使い勝手が悪くなることが予想される。これらの補強対策が建物全体に及ぶ場合、新築の場合より期間は短いが、一時的な転居を要する場合がある。具体的な構想として、たとえばＵＲ都市機構による「ルネサンス計画」等のように、既存建物全体にわたる耐震補修と、その後の生活機能を向上させるようにした既存建物の再生構法も提案されているが、工事コストは建替時の８〜９割近くになるとも言われている。
【０００６】
加えて、既存建物の耐震性の確保を図る補修以外にも、居住環境向上に対する課題として、高齢居住者の便宜を考慮してエレベータの設置、段差部の解消等のバリアフリー化に関する改修の要望もある。
【０００７】
これらの課題に対して、既存建物の耐震性の確保とバリアフリー化を同時に達成することを目的とした、既存建物の改築工法として、たとえば特許文献１の発明が提案されている。特許文献１では、階段室式共同住宅の階段側に外廊下を新設し、階段を撤去した後の階段室にエレベーターを新設することで、既存の中層住宅のバリアフリー化を実現する。また、既設の階段室側の全面に格子状の外フレームを構築することにより、この外フレームで既存住宅に作用する地震力を負担するようになっている。これにより、階段室式共同住宅のバリアフリー化と耐震補強とを同時に行なうことができ、老朽化した既存建物に必要な改修工事を低コストで行なうことができるとしている。なお、必要に応じて階段室式共同住宅のベランダ側にも外フレームを設けることで、より万全な耐震補強を行なうことも提案している。
【０００８】
しかし、特許文献１における改修工事では、既設の階段室を作り替えて外廊下形式の住戸としたり、階段室の階段を壊してエレベータシャフトとする工事等、全面的な改修工事が必要となる。また、各住戸の玄関も配置が変わるため、居住者を一定期間、転居させなければ、これらの工事を行うことができないという問題がある。
【０００９】
これに対して、出願人は、上述した施工上の問題点を解消するとともに、板状マンションとよばれる、既存建物の耐震性を効率よく高める耐震補強構造を提案している（特許文献２）。この耐震補強構造では、既存建物の両妻側にそれぞれ補強フレームを新設することで桁行方向の耐震補強を行う。補強フレームは、既存建物の妻側の既存外周柱の外側位置に単独で立設された１本の新設柱と、この新設柱と既存外周柱との間に架設された新設梁と、新設柱と妻側外壁面との間に架設された水平ブレースと既存外周柱と新設柱との間にブレースの形態で介装された制震ダンパーとからなる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１０】
【特許文献１】特開２００４−１２４５２７公報
【特許文献２】特開２００４−１７６４６０公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
特許文献２に開示された耐震補強構造では、既存建物の両妻側に既存建物から所定距離離して新設柱を構築し、この新設柱を梁、水平ブレースの連結用の部材で既存建物と一体化させる構造からなるため、耐震性向上は図ることができるが、バリアフリー化のためのエレベータ設備等を設置することはできない。また、建物の妻側での工事となるため、居住者の生活に与える影響は少ないが、外周柱の各階の柱梁接合位置で連結用の部材を取り付ける工事を行う必要があるため、建物の両端の住戸は工事の影響が大きいため、工事期間中、居住者を転居させる必要がある。
【００１２】
ところで、特許文献１，２とも、図５（ｂ）に示した力学モデル図に示したように、従来の既存建物の状態（図５（ａ））に対して、既存建物の各階での剛性を高め、耐震性向上を図っている。これに対して、発明者は、以上の問題点を解消することと、従来の耐震構造設計と別の発想によって既存建物の耐震性向上と、バリアフリー化を実現できる耐震補強構造の実現を目指した。そこで、本発明の目的は上述した従来の技術が有する問題点を解消し、各種の集合住宅形式からなる既存建物において、住居者の日常生活環境を妨げることなく、新規な耐震補強形式により耐震性能の向上と、エレベータ等の住環境向上設備の新設を果たせるようにした既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
上記目的を達成するために、本発明の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造は、エレベータ設備を備えた独立した耐震構造体を立設し、この耐震構造体と既存建物の頂部とを高い剛性を有するように連結することで、地震時の既存建物の耐震性向上を図るものである。具体的には以下の構成を特徴とする。
【００１４】
本発明の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造は、既存の鉄筋コンクリート造の集合住宅に付加される耐震補強構造であって、前記集合住宅の片面側に、所定離れをとって地中支持構造上に立設され、内部空間にエレベータ設備を収容した、頂部スラブを有するコアウォールと、該コアウォールを前記集合住宅に連結する連結部材とからなる耐震フレームを備え、前記連結部材で、前記コアウォールの頂部のみを、前記集合住宅の屋上部に構造的に連結して前記耐震フレームを前記集合住宅に固定保持させたことを特徴とする。
【００１５】
他の発明の態様として、外廊下が桁行方向に延設された既存の鉄筋コンクリート造の集合住宅に付加される耐震補強構造であって、前記集合住宅の前記外廊下側に、所定離れをとって地中支持構造上に立設され、内部空間にエレベータ設備を収容した、頂部スラブを有するコアウォールを前記集合住宅に連結する連結部材とからなる耐震フレームを備え、前記連結部材で、前記コアウォールの頂部のみを前記集合住宅の屋上部に連結して前記耐震フレームを前記集合住宅に固定保持させことを特徴とする。
【００１６】
前記連結部材は、前記集合住宅の屋上部と前記コアウォールの頂部スラブとの間を連結する鉄筋コンクリート構造の梁とスラブとの一体構造とすることが好ましい。
【００１７】
前記梁とスラブとは、前記集合住宅の屋上面に設置された部分が後施工アンカーで前記屋上面に固定されるようにすることが好ましい。
【００１８】
前記コアウォールに設けられたエレベータ停止階フロアと前記集合住宅との間に、エクスパンションジョイントを介して通路フロアを架設することが好ましい。
【００１９】
前記耐震フレームは、前記内部空間にエレベータ設備を収容したコアウォールに加えて、エレベータ設備を有しないコアウォールを備え、該複数のコアウォールの頂部が前記集合住宅の屋上部に構造的に連結されることが好ましい。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、既存建物での日常生活の環境を仮移転などで変更させることなく、既存建物の耐震性能を向上させ、またエレベータの新設等による住環境の向上、バリアフリー化を果たせるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造の実施形態としての耐震フレームを設けた既存集合住宅の平面図。
【図２】耐震フレームとしての中央コアウォールを示した正面図。
【図３】図１に示した耐震フレームと既存集合住宅との連結状態とを示した側面図。
【図４】耐震フレーム（中央コアウォール）と既存集合住宅との上端での連結構造を示した部分拡大図。
【図５】力学モデルにおける地震力に対する抵抗モーメント分布の比較図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明は、内部にエレベータシャフトを備えた耐震補強構造体を、既存建物に沿って立設し、その耐震補強構造体の頂部のみを既存建物１に連結させて耐震補強を行う点を技術的特徴としている（図５（ｃ）参照）。以下、本発明の既存鉄筋コンクリート集合住宅の耐震補強構造の実施するための形態として、以下の実施形態について添付図面を参照して説明する。
【００２３】
本実施形態の耐震補強対象となる既存建物１は、図１の建物平面図（床梁伏図）、図３の建物側面図（補強部軸組図）に示した、エレベータ設備がない、各住戸の玄関（図示せず）が直線状の外廊下に面した板状集合住宅である。図１〜図４は、この既存建物１に対して適用された本発明の耐震補強構造（以下、符号１０を付すが、耐震フレームと同義である。）の構造例を示している。図３は、耐震フレーム１０の主構造部材としての中央コアウォール１５の正面図（軸組図）、図４各図は、中央コアウォール１５の頂部を連結用大梁２０で既存建物１に連結した状態を示した説明図である。
【００２４】
既存建物１に付加される耐震フレーム１０は、図１の建物平面図に示したように、建物長手方向に延びた外廊下６から所定の距離（約３m）離れた位置に立設された中央コアウォール１５と、この中央コアウォール１５を支持する地中支持構造１１と、中央コアウォール１５の頂部と既存建物１とを連結し、中央コアウォール１５を既存建物１の耐震補強構造として機能させる連結用大梁２０とを有する。中央コアウォール１５は、第１の実施形態と同じくエレベータシャフトとして利用され、内部空間にエレベータ設備が設置されている。なお、付帯構造として、エレベータの停止階（本実施形態の場合、各階停止）には各階のエレベータホール７と、エレベータホール７と既存建物１の外廊下６との移動を可能にする通路フロア４０が敷設されている。なお、中央コアウォールは、耐震フレームが、板状をなす耐震補強の対象となる既存建物の桁行方向のほぼ中央位置に立設される点と、柱梁構造からなる骨組構造体の壁空間に耐震壁を組み込んだ構造体をさす本明細書における用語である。
【００２５】
上述した各部材およびこれらの部材から構成された耐震フレーム１０の構成について、添付図面を参照して説明する。
【００２６】
地中支持構造１１は、図２，図３に示したように、対象となる既存建物１の地中基礎構造の外縁から所定距離だけ離れた位置の地中に構築されている。本実施形態では、その基礎構造は、図２（ｂ）に示したように、中央コアウォール１５の平面全体を支持するように平面視してロ字形状に構築された地中梁１２と、地中梁１２の隅角部を支持するように打設された基礎杭Ｐと、桁行方向に平行に配置された地中梁１２を連結する連結梁１３とから構成されている。中央コアウォール１５の下端は、地中梁１２の上面側と剛接合されるように配筋され、中央コアウォール１５は地中支持構造１１に一体的に支持される。杭基礎の種類としては、杭施工時の既存建物１への影響が最小となる施工法による杭種を選定することが好ましい。埋込み既製コンクリート杭、鋼管杭が工事スペース、工期の面から好ましいが、施工が可能な敷地が確保できれば、場所打ちコンクリート杭も採用できる。なお、既存建物１が低層の場合や、支持地盤が良好な場合には直接基礎構造としてもよい。
【００２７】
中央コアウォール１５の構成について説明する。本実施形態の中央コアウォール１５は、図１に示したように、平面視して略コ字形をなす２個のコアウォールを、エレベータ設備の出入口となる開口１５ａが対向するように配置した平面形状からなる。また、その高さは、図１に示したように、既存建物１の屋上高さに対して、設置されるエレベータ設備５が必要とするオーバーヘッド分だけ高く設定されている。この中央コアウォール１５は耐震フレーム１０の主構造部材として機能するが、図２（ａ）に示したように、中央コアウォール１５自体が、通し柱としての柱１６、各階で柱１６と接合された梁１７、柱１６と梁１７で四辺が区画された空間を埋める耐震壁１８とから構成された、高い剛性を有する鉄筋コンクリート自立構造として設計されている。
【００２８】
中央コアウォール１５の柱１６、梁１７、耐震壁１８は、本実施形態では現場打ちコンクリートで構築されている。柱梁接合部は、柱１６に対して各階レベルで梁１７が側方から接合される柱貫通タイプとなっている。また、柱１６と梁１７とで四辺が囲まれた壁空間は、所定の配筋設計がされた耐震壁１８が構築され、中央コアウォール１５全体として地震時の水平方向抵抗性を高めた耐震構造物となっている。なお、中央コアウォール１５は、各階ごとあるいは複数階ごとのプレキャストコンクリート製品ユニットとして工場生産し、それらを機械式継手（図示せず）によって上方に積層連結する自立構造物として構築してもよい。
【００２９】
１個の中央コアウォール１５の平面寸法、形状は、既存建物１が要する耐震補強の程度や、設置するエレベータ設備５の規格によって決定することが好ましい。なお、既存建物１の桁行方向の長さによっては、耐震構造上のバランスを考慮して、中央コアウォール以外の同等構造のコアウォールを、所定数配置できることはいうまでもない。
【００３０】
耐震フレームと既存建物１との連結構造について、図１，図３，図４各図を参照して説明する。本実施形態の技術的特徴は、既存建物１と耐震フレームとしての中央コアウォール１５との構造的連結を建物頂部のみとした点である。本実施形態の場合、中央コアウォール１５は、既存建物１の片側（外廊下側）のみに設置されているため、桁行方向に地震力が作用した場合、既設建物に連結された中央コアウォール１５には偏心応力が生じる。その際、中央コアウォール１５に生じる桁行方向のせん断力は各階の耐震壁１８と頂部スラブ１９とが負担する。また、既存建物に対して偏心応力として中央コアウォール１５に生じる軸力、曲げモーメント、せん断力は連結用大梁２０が負担する。中央コアウォール１５の平面積及び連結用大梁２０の梁断面は、発生する作用外力（想定地震力）に応じて設定することで、補強架構としての耐震フレーム（中央コアウォール）の既存建物１に対する最適な補強効果を期待できる。
【００３１】
中央コアウォール１５は、図４（ａ）に示したように、エレベータシャフトに設置されるエレベータ設備５のオーバーヘッド分だけ既存建物１より高く設計されている。その中央コアウォール１５の頂部は頂部スラブ１９で覆われ、さらに中央コアウォール１５側と既存建物１との間には連結スラブ２１が架設されている。この連結スラブ２１は、同図に示したように、端部が既存建物１の屋上面１ａに載置されるように設置されるため、頂部スラブ１９と連結スラブ２１との間には段差が生じている。この２枚のスラブ１９，２１は、上述したように、既存建物１に作用する桁行方向のせん断力を中央コアウォール１５側に伝達できるように、スラブ厚、配筋が適切に設計されている。
【００３２】
連結スラブ２１と、連結スラブ２１に連接される連結用大梁２０の構成について、図３，図４各図を参照して説明する。連結スラブ２１は、図４（ａ）に示したように、中央コアウォール１５の頂部近傍の壁面から既存建物１に向けて張り出すように構築され、その先端部２１ａは、既存建物１の屋上面１ａの端部に所定の掛り幅で載置されるように支持されている。この既存建物１側のスラブ支持部分には所定本数の後施工アンカー２２（図４（ｃ）参照）が列設されている。後施工アンカー２２の打設範囲は、設計によりスラブ支持部分の全幅もしくはその一部に設定することができる。これにより連結スラブ２１の端部は後施工アンカー２２によって既存建物１に一体的に固定支持される。また連結スラブ２１の側面は連結用大梁２０が構造的に一体的に接合されているため、連結スラブ２１は四辺固定状態にある。
【００３３】
連結用大梁２０は、図４（ｂ），（ｃ）に示したように、一方が所定範囲にわたり既存建物１の屋上側に定着され、既存建物１から張り出した他方が連結スラブ２１の側面と、中央コアウォール１５の壁面とに対して構造的に一体的に連結されている。すなわち、梁内には梁構造用鉄筋に加え、連結スラブ２１および中央コアウォール１５の壁面との接合に必要な定着筋が配筋されている。一方、既存建物１の屋上面１ａに載置された状態の定着部は、地震時等に中央コアウォール１５側で発生した曲げモーメント、軸力、せん断を既存建物１側に伝達させる部位である。そこで、本実施形態では、この定着部の長さＬ（図４（ａ））は、既存建物１の屋上面１ａに列設された所定本数の後施工アンカー２３（たとえば異形棒鋼Ｄ１６）で上述した作用力を既存建物１側に伝達できる長さに設定されている。
【００３４】
各階の中央コアウォール１５と既存建物１の外廊下６との間には、図３に示したように、通路フロア４０が架設されている。この通路フロア４０は、中央コアウォール１５に設置されたエレベータ設備５を利用する住民が、既存建物１の各階の外廊下６とエレベータホール７（図１）間を行き来するためのブリッジの役割を果たす。この通路フロア４０を、既存建物１から構造的に分離させるために、各階の通路フロア４０と中央コアウォール１５との間にはエクスパンションジョイント４１が介装されている。これにより、地震時において、振動モードの異なる中央コアウォール１５の揺れと既存建物１の揺れとが干渉せず、既存建物１と中央コアウォール１５の頂部のみでの連結状態が確保される。なお、通路フロア４０には、外廊下６の手摺壁と、図示しないエクスパンションジョイントを介して連続した手摺（図示せず）が設けられている。
【００３５】
中央コアウォール１５の高さ方向の剛性変化のバランスを考慮して、機械室等の付帯施設を設けないマシンルームレスタイプのエレベータ５を装備することが好ましい。
【００３６】
以上に述べた中央コアウォール１５は鉄筋コンクリート造の自立構造物として構築され、さらにその頂部を２本の連結用大梁２０で既存建物１に構造的に連結することにより、既存建物１の耐震補強構造としての役割を果たす。したがって、中央コアウォール１５の各部材の設計は、既存建物１が必要とする耐震補強の程度を考慮して行うことが重要である。たとえば、図５（ｃ）に示したように、補強架構の剛性によっては、力学的モデルのシミュレーションにおいて、異なった応力分布を示すことが確認されている。それぞれ適正な耐震設計を行い、適正な補強架構を設定することが好ましい。その際、上述した構成以上の耐震補強が必要になった場合には、連結スラブ２１を梁行方向に平行な補強梁を設けたり、連結用大梁２０の架設本数を増やして耐震フレームとしての中央コアウォール１５と既存建物１との一体化を高めることも好ましい。
【００３７】
本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、各請求項に示した範囲内での種々の変更が可能である。すなわち、請求項に示した範囲内で適宜変更した技術的手段を組み合わせて得られる実施形態も、本発明の技術的範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００３８】
１  既存建物
５  エレベータ
１０  耐震フレーム
１１  地中支持構造
１２  地中梁
１３  連結梁
１５  中央コアウォール
１６  （中央コアウォール）柱
１７  （中央コアウォール）梁
１８  （中央コアウォール）耐震壁
１９  頂部スラブ
２０  連結用大梁
２１  連結スラブ
２２，２３  アンカー
４０  通路フロア
【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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