(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造既存建物の外殻フレームの外側に補強体を増設して制震補強を行う方法において、
既存建物の外殻フレームを構成する鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱及び既設梁に沿ってその外側に、補強体としての増設柱と増設梁とを一体化接合して設けると共に、前記増設梁を、変形性能に乏しい建物架構部分の上階の既設梁と下階の既設梁へ一体化するように接合して付帯させること、
前記上階の既設梁へ一体化させた増設梁と、その下方の下階の既設梁へ一体化させた増設梁との間の増設柱の中間部に免震支承部を設けていることを特徴とする、既存建物外殻の制震補強方法。
【請求項２】
増設柱の一部を構成する免震支承部はダンパー機構を包含することを特徴とする、請求項１に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
【請求項３】
増設柱及び増設梁の断面は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱及び既設梁の断面よりも小さいことを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
【請求項４】
免震支承部は、ダンパー組み込み型の積層ゴムで構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
【請求項５】
免震支承部は、積層ゴムと外付けダンパーとの組み合わせで構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
【請求項６】
免震支承部は、滑り支承で構成することを特徴とする、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、既存建物の外殻フレームの外側に増設する補強体で制震補強を行う技術の分野に属し、更に言えば、鉄筋コンクリート造（以下、ＲＣと略す。）又は鉄骨鉄筋コンクリート造（以下、ＳＲＣと略す。）の既存建物の居住性を損なわず「居ながら」にして制震補強を行う方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、既存建物を補強する方法としては、（１）壁増設及び増打ち補強の方法。（２）鉄骨ブレースで補強する方法。（３）鋼板による耐震壁補強の方法、など耐震補強が一般的方法、手段として行われている。耐震補強は、補強により剛性を高めて建物の固有振動周期を小さくする技術であり、一般的に地震による応答を大きくすることになり、必要とされる耐力が補強前より大きくなり、想定した以上の補強量を要する場合がある。
【０００３】
一方、補強方法の実施形態としては、（４）既存建物の外周部（外殻）に補強を施す方法と、（５）既存建物の内部に補強を施す方法とに大別される。前者（４）は建物の開口等を塞ぎ、居住性を悪化させる欠点がある。後者（５）は建物内の執務空間や居住空間を減少させるほか、施工に際しては型枠の建て込み、コンクリートの打設、後施工アンカーを施工する際の騒音などのため、到底建物を使用しながらの「居ながら」補強はできない欠点がある。
【０００４】
次に、既存建物の外殻フレームの耐震補強方法としては、（６）現場打ちコンクリートにて増し打ちする方法、（７）プレキャストコンクリート部材（以下Ｐｃａ部材という。）を取付ける方法、（８）鉄骨部材を取り付けて補強する方法、などが知られている。しかし、前記（６）の方法は工期が長くなる。前記（７）の方法はＰｃａ部材の重量が巨大で施工性が悪い。前記（８）の方法は、既存建物がＲＣ造又はＳＲＣ造であると、既存の柱梁フレームの剛性が高いため、ブレース及び鋼板系の補強構造とせざるを得ず、結局は建物の開口を塞ぎ、居住性が悪化する欠点がある。
【０００５】
ところで従来、（９）特開平８−２１８６８０号公報には、既存する高層建物の外殻を構成する鉄骨柱を耐震柱とし、その外側に補助鉄骨柱を建て込み、耐震柱と補助鉄骨柱とをアルミニウム等の低降伏鋼材からなるダンパー部材で略水平方向に連結し、もって細長い高層建物の揺れを抑制して居住性及び耐震安全性を向上させる制震補強方法が開示されている。
【０００６】
また、（１０）特開平９−２３５８９２号公報には、既存建物の外殻の全部又は一部に新たな構面を構築し、この構面にブレース、壁などの耐震要素または制震装置を組み込み、更には新たな外壁を設ける制震補強方法が開示されている。
制震補強は、制震機構により既存建物へ入る地震エネルギーを吸収して建物の揺れを抑制し、既存建物が負担するせん断力を軽減する点では、効率の良い補強方法であり、概して上述の耐震補強よりも補強箇所が少なくて済む。
【０００７】
【本発明が解決しようとする課題】
従来の制震補強は、制震機構の変形が大きい場合に有用であり、鉄骨系建物の制震補強は、鉄骨ブレースによる補強、エネルギー吸収機構を備えた補強が行われるが、変形性能が乏しい架構（極脆性柱を有するＲＣ又はＳＲＣ架構等）の建物には適合性に欠け、制震機構が有用に働く以前に架構が破壊してしまい、軸力を負担できず崩壊してしまう。また、従来の特に（９）と（１０）の制震補強方法は、既存建物の開口を塞ぎ、居住性を悪化させるほか、「居ながら」の制震補強工事を行い難い場合が多いという問題点がある。
【０００８】
従って、本発明の目的は、ＲＣ造及びＳＲＣ造既存建物について、その居住性を損なうことなく、「居ながら」にして施工できる、既存建物外殻の制震補強方法を提供することである。
本発明の異なる目的は、ＲＣ造及びＳＲＣ造既存建物、特に上下階の剛性、耐力がアンバランスで層崩壊の心配がある既存建物について、制震機能を奏する免震支承部へ層間変形角を集中させて効果的に地震エネルギーを吸収させる既存建物外殻の制震補強方法を提供することである。
【０００９】
本発明の更なる目的は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱、既設梁へ増設柱及び増設梁を付帯させる補強であり、建物の開口等を塞ぐことはなく、また、建物内部の執務空間、居住空間を減少させない制震補強方法を提供することである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る既存建物外殻の制震補強方法は、
鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造既存建物の外殻フレームの外側に補強体を増設して制震補強を行う方法において、
既存建物の外殻フレームを構成する鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造の既設柱１及び既設梁２に沿ってその外側に、補強体としての増設柱３と増設梁４とを一体化接合して設けると共に、前記増設梁３を、変形性能に乏しい建物架構部分の上階の既設梁２と下階の既設梁２へ一体化するように接合して付帯させること、
前記上階の既設梁２へ一体化させた増設梁４と、その下方の下階の既設梁２へ一体化させた増設梁４との間の増設柱３の中間部に免震支承部５を設けていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２に記載した発明は、請求項１に記載した既存建物外殻の制震補強方法において、増設柱の一部を構成する免震支承部はダンパー機構を包含することを特徴とする。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法において、増設柱及び増設梁の断面は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱及び既設梁の断面よりも小さいことを特徴とする。
【００１２】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法における免震支承部は、ダンパー組み込み型の積層ゴムで構成することを特徴とする。
請求項５記載の発明は、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法における免震支承部は、積層ゴムと外付けダンパーとの組み合わせで構成することを特徴とする。
【００１３】
請求項６記載の発明は、請求項１又は２に記載した既存建物外殻の制震補強方法における免震支承部は、滑り支承（又は外付けダンパーとの組み合わせ）で構成することを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施形態及び実施例】
請求項１〜６記載の発明に係る既存建物外殻の耐震補強の方法は、既存建物の外殻フレームの外側に増設する補強体で制震補強を行う方法であり、その対象は鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造既存建物である。
即ち、図１Ａ，Ｂに例示したように、前記既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１及び既設梁２に沿ってその外側に、補強体としての増設柱３の一部（柱脚部及び柱頭部）及び増設梁４を一体化するように取付けて付帯させる。
【００１５】
その具体的な実施形態を図２と図３に示した。
図２は、既存建物が有するベランダ１１を貫通する増設柱３を取付けた実施例である。バルコニー１１には、増設柱３が通る部分にのみ孔をくり抜いている。この孔は柱の増設工事の後に塞いで復旧させる。
図３は、バルコニーを全て（又は増設柱の取付けに邪魔な部分だけ）撤去して増設柱３を設置した実施例を示している。この場合にも、バルコニーは柱の増設工事後に必要に応じて復旧させる。
【００１６】
図２と図３に共通する事項は、増設柱３にはプレキャストコンクリート部材を使用していること。そして、図示の便宜上、図２と図３における上階の増設梁４にはプレキャストコンクリート部材を使用し、下階の増設梁４には現場打ちコンクリート部材が使用されていることである。上階のプレキャストコンクリート部材による増設梁４は、既設梁２まで貫通するアンカーボルト１２を設置して取付けが行われている。下階の現場打ちコンクリート部材による増設梁４は、既設梁２へ打ち込んだ後施工アンカー１３を設置して取付けが行われている。図２、図３中の符号１４は充填モルタルである。
【００１７】
図４Ａ，Ｂには、増設梁４にプレキャストコンクリート部材（以下、Ｐｃａ部材１５と言う。）を使用した場合の既設梁２への接合手段を示している。図４Ａは既設梁２へ打ち込んだ非貫通のアンカーボルト１７を使用してＰｃａ部材１５を強固に締結して接合する例を示す。図４Ｂは既設梁２を貫通させたアンカーボルト１７を使用してＰｃａ部材１５を強固に締結して接合する例を示している。図４中の符号１８は各部材の隙間を埋めるために充填したエポキシ樹脂または無収縮モルタルである。
【００１８】
次に、上記の増設柱３は、増設梁４との接合部（又は中間部でも可）に設けた制震機能を奏する免震支承部５と、その他の剛性が大きい柱本体部分３とで構成し実施する。従って、既存建物の層間変位は、結局のところ、免震支承部５に集中することになり、よって変形性能に乏しい建物架構（極脆性柱を有するＲＣ又はＳＲＣ造建物）でも制震機構に十分大きな変形を生じさせ、制震機構は架構が破壊する以前に有用に働き、地震エネルギーを吸収し地震による水平変形に追随させるが、増設した柱本体部分３には殆ど変形を生じさせない。そして、免震支承部５は軸力も負担し、既設の柱梁架構が破壊して軸力を負担できない場合は増設柱３にてその軸力を負担する。前記の機能を満たすため、柱本体部分３は、剛性の要求度に応じて、鉄骨造で実施する場合と、ＲＣ造又はＳＲＣ造で実施する形態がある。
【００１９】
いずれの場合でも、補強体としての増設柱３及び増設梁４の横断面は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１及び既設梁２の横断面よりも小さい構成で実施することを基本とする（請求項３記載の発明）。但し、例えば既設柱１に袖壁が付属し、あるいは既設梁に垂れ壁が付設していて、建物の実質開口が前記袖壁や垂れ壁によって形成されているような場合には、前記既設柱１及び既設梁２の横断面よりも小さい構成の意味は、袖壁等の開口縁を含む大きさである。
【００２０】
図１Ａ，Ｂに示した実施例の場合、補強体としての増設柱３及び増設梁４は、既存建物の外殻フレームを構成する既設柱１及び既設梁２に沿ってその外側に沿う配置で取付けられている。
免震支承部５の具体的な構造、及び設置態様の詳細を図５〜図７に示した。これらは制震機構（制震デバイス）の種類が異なる実施例である。
【００２１】
図５は、既に公知、周知に属するダンパー組み込み型積層ゴム６を免震支承部に使用した実施例を示している（請求項４記載の発明）。ダンパー組み込み型積層ゴム６の具体的な構造の図示は省略しているが、ゴムシートと鉄板を交互に積み重ね貼り合わせた積層ゴムの中心部に塑性ダンパーとしての鉛棒を組み込んだ構成のもの、或いはゴムシートに高減衰ゴムシートを使用した高減衰積層ゴムなどが使用され、そうした積層ゴムの一端を増設柱３の上端（又は下端でも可）と接合し、他端は増設梁４と接合して実施される。但し、積層ゴム６の設置場所は増設柱３の中間部位であっても良い。図５中の点線は既設柱１の変形状態を示している。なお、通常の免震支承と異なるのは、本発明では、免震支承に要求されるせん断変形量が小さいため、全体高さが小さくなる点である。
【００２２】
図６は、積層ゴム７と外付けダンパー８とを免震支承部に使用した実施例を示している（請求項５記載の発明）。積層ゴム７は、増設柱３と増設梁４との接合部へ軸力及び曲げモーメントを負担するように直接組み込まれている。図示した外付けダンパー８には、軸圧縮力又は引張力に降伏する、極低降伏点鋼棒等の軸降伏部材が使用され、その一端が増設梁４に突設した反力受け９と接合され、他端は増設柱３の上端部と接合されている。つまり、柱梁架構の変形に際しては、外付けダンパー８の引張降伏又は圧縮降伏による塑性変形として地震エネルギーを吸収する。
【００２３】
図７は、既に公知、周知に属する滑り支承１０と外付けダンパー８とを免震支承部に使用した実施例を示している（請求項７記載の発明）。滑り支承１０は、増設柱３と増設梁４との接合部へ軸力及び曲げモーメントを負担するように直接組み込まれている。図示した外付けダンパー８には、軸圧縮力又は引張力に降伏する、極低降伏点鋼棒等の軸降伏部材が使用され、その一端が増設梁４に突設した反力受け９と接合され、他端は増設梁３の上端部と接合されている。つまり、柱梁架構の変形に際しては、外付けダンパー８の引張降伏又は圧縮降伏による塑性変形として地震エネルギーを吸収する。但し、滑り支承の摩擦エネルギー吸収で充分な時は、外付けダンパーを取付けなくても良い。
【００２４】
【本発明が奏する効果】
本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法によれば、制震機能を有する免震支承部に集中する層間変形を利用して効果的に地震エネルギーを吸収し、建物の揺れを抑制し、既設の柱梁架構が負担するせん断力を小さく出来る。従って、従来制震機構を組み込むことができなかった、極脆性柱を有し変形性能の非常に乏しい既存建物（ＲＣ造及びＳＲＣ造既存建物）に適用可能である。特に上下階の剛性のバランスが悪く層崩壊が懸念される既存建物の制震補強として好適に実施できる。しかも既存建物の居住性を損なうことなく、「居ながら」にして施工することも出来る。
【００２５】
本発明は、既存建物外殻の柱、梁へ鉄骨梁及び柱を付帯させる補強であり、建物の開口等を塞ぐことはない。また、建物内部の執務空間、居住空間を減少させない制震補強方法であるから、既存建物の供用に効果が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】Ａ，Ｂは本発明に係る既存建物外殻の制震補強方法の実施例を主要部について示した平面図と正面図である。
【図２】図１ＢのＸーＸ線に沿う拡大した矢視図である。
【図３】図１ＢのＸーＸ線に沿う異なる実施例を示した拡大矢視図である。
【図４】Ａ，Ｂは本発明に係る既存建物外殻の既設梁と増設Ｐｃａ梁との接合構造を主要部について示した断面図である。
【図５】免震支承部の取付け構造の実施例を示した立面図である。
【図６】免震支承部の取付け構造の異なる実施例を示した立面図である。
【図７】免震支承部の取付け構造の異なる実施例を示した立面図である。
【符号の説明】
１      既設柱
２      既設梁
３      増設柱
４      増設梁
５      免震支承部
６      ダンパー組み込み型積層ゴム
７      積層ゴム
８      外付けダンパー
１０    滑り支承
【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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