アウトフレーム連結制振構法による耐震補強（その２）
Seismic Retrofit of Building Structures by Out-framed Viscous Damping System
片岡隆広*1

Takahiro Kataoka

太田崇士*1

Takashi Ohta

黒木安男*1

Yasuo Kuroki

要旨
耐震補強工事において、「ながら施工」「建物外部のみでの施工」に対するニーズは非常に高い。そこで、こうしたニーズに応えるべく「アウトフレーム連結制振構法」（以下、本構法）を開発した。本構法の理論背景は、前報 2)で報告した。本報告では、最初の適用物件である「Y 社研修所耐震補強工事」を例に挙げ、実際の設計及び施工について報告する。
「Y 社研修所耐震補強工事」の実施設計及び施工経験を通じ、本構法が既存建物の有効な耐震補強構法であることを確認することが出来た。

キーワード：耐震補強 連結制振 アウトフレーム ダンパー

１．はじめに①

工事の大半を建物外部で行うため、「ながら施工」が可能である。（施工）

東海・東南海・南海地震などの巨大地震発生の可能性が②来る。（デザイン）指摘される昨今、学校・病院を中心に、建物の耐震補強を実施する動きが目立っている。また、2006 年 1 月に施行

③るが、「ながら施工」「建物外部のみでの施工」に対するニ建物利用者が移転・引越しをする必要が無く、トータルコストの低減が可能である。（コスト）された改正耐震改修促進法がその動きに拍車をかけている。
このような状況の中、様々な耐震補強工法が提案されていアウトフレームによって、外観を刷新することが出④

ダンパー設置に伴う高減衰化により、信頼性の高い耐震性能向上効果が得られる。（耐震性）

ーズは非常に高く、耐震壁の増設や枠付き鉄骨ブレース工法といった従来の耐震補強工法では対応出来ないケースが３．設計概要急増している。
当社では、こうしたニーズに応える目的で、「アウトフレーム連結制振構法」を開発し、本構法の理論的背景については、前報

2)

3.1 建物概要
Ｙ社研修所は、地上 4 階建の RC 造建物で、1970 年に竣において紹介した。本報告では、実施物件である「Y 社研修所耐震補強工事」を例に挙げ、実際の設計及び施工について紹介する。

２．構法概要本構法は、新設架構（アウトフレーム）と既存建物をオイルダンパー等のジョイントダンパーによって連結し、ジョイントダンパーに地震エネルギーの大部分を吸収させ、既存建物の損傷を軽減させる耐震補強工法である。理論的には、高層 RC 造建物等で実用化されている二棟連結制振シ
ステム 4)5)を、耐震補強に応用したものである。本構法の特長は以下の通りである。
*1

東京本店

建築設計部

写真 1

Ｙ社研修所外観（図 1A 通り側）

Ｙ社研修所耐震補強工事
1970年（昭和45年）
栃木県栃木市
研修所・宿舎平成17年7月～平成17年12月
地上4階、鉄筋コンクリート造
架構形式： 桁行方向 ラーメン構造
張間方向 耐震壁付ラーメン構造
基礎形式： 杭基礎（既成杭φ350φ）
使用材料： コンクリートFc21
建築面積 688.7㎡、延床面積 2226.5㎡、軒高13.3m

工事名称
竣工年度
所在地用途工期
構造・規模

300kNオイルダンパー
4基/層 × 3層 ＝ 12基
アウトフレーム

H-200×200×8×12

既存建物
無収縮モルタルH-250×250×9×14

アウトフレーム

図2C
7500

300kNオイルダンパー
4基×3層

ダンパー取付部詳細図
アウトフレーム
柱：1200×1000
梁： 800×1200
杭：φ900，L=6m

5110

B

耐震壁の新設厚さ250mm

既存建物

A

6500

6500

6500

6500

6500

5000

37500
789

図1

10111213

補強伏図

アウトフレーム

300kN
オイルダンパー

写真 2

Ｙ社研修所（C 通り側、補強後）工した旧基準(1981 年以前)によって設計された建物であ1)る。耐震診断（第 2 次診断） を実施したところ、1 階から

写真 3

ダンパー部

図3

補強断面図

図 1～3 に示す補強計画を立案した。
・

桁行方向：アウトフレーム連結制振構法

3 階の Is 値が基準値である 0.6 を下回り、既存不適格と診ねじれ等の検討を実施し、補強効果を把握した上で、断された。

C 通り側からの補強のみで対応することにした。

立地条件は、図 1 の補強伏図において、⑬通りは大きな・梁間方向：RC 耐震壁の増設

池に、⑦通りおよび A 通りは植栽に面している。また、C壁厚の増加や、乾式間仕切りを耐震壁に変更するなど、通り側は平地が建物壁面から数 m しか無く、その先が急斜室内空間のイメージが極力変化しないように配慮し面になっている。

た。

3.2 設計方針
設計条件として、建物内部での作業を極力減らし、基本

表1

的には建物外部から補強することを発注者から要求されてクライテリア

評価方法

クライテリアいた。そこで、敷地条件・建物規模および形状・コストを静的評価

耐震診断のIs値による評価

Is＞0.6考慮し、以下の方針及び表 1 に示すクライテリアに基づき、動的評価

時刻歴地震応答解析

レベル2地震時の最大層間変形角＜1/250rad層4

層間変形角 R=1/250rad層 ４
既存不適格

補 強前既存フレーム

建物

補 強後既存フレーム

ダンパー

補強前

2

ア ウトフレー ム

３アウトフレーム

3補強後

２軽被害

10.0

連結制振モ デル
0.30.60.91.21.5

倒壊

１1.8
Is 値

1/400

1/200

1/133

1/100

層間変形角

図4

Is 値による評価

図5

解析モデル

3.3 ダンパーの設計
前報において、ダンパー量の最適設計に関して報告した。

図6

既存建物１階の層間変形角(rad)補強前+1/100

補強後これによると、各層に取り付けるダンパーの最大減衰力の+1/133総和が、各層の建物重量の 20%程度である時、最も効率よ+1/200く補強できるとのことであった。そこで、本建物の設計に+1/400おいても、ダンパー量を建物重量に基づいて設定した。ダ

地震応答解析結果

時間（秒）00102030405060-1/400

ンパー量を設定した後、Is 値による評価及び時刻歴地震応答解析を行い、クライテリアを満足することを確認した。

-1/200-1/133-1/100

3.4 アウトフレームの設計
アウトフレームの設計に関して、長期荷重に対しては、

図7

長期許容応力度設計を行った。また、時刻歴地震応答解析

エネルギー吸収量(kN･mm)

既存建物の層間変形角16000を実施し、レベル 2 地震動に対する最大応答値（応力）に14000対して、短期許容応力度設計を行った。

12000
10000

3.5 補強効果
3.5.1 静的評価（Is 値評価）
既存建物の耐震性能を評価する方法のうち、Is 値による評価が最も一般的な手法といえる。そこで、本構法による補強効果を文献 3)に基づいて Is 値に換算し、耐震性能をダンパーによるエネルギー吸収

8000
6000

柱や梁の損傷によるエネルギー吸収

4000
20000

その他のエネルギー吸収
1020評価することとした。
図 4 より、本構法によって耐震補強することで、全ての30405060

地震発生からの経過時間(sec)

図8

補強後のエネルギー吸収量階においてクライテリアである Is＞0.6 を満足し、十分な補強効果を得られることが確認できた。て 1.0 以上となるように耐震スリットを配置している。そ3.5.2 動的評価（時刻歴地震応答解析）

こで、レベル 2 地震時の最大層間変形角が、靭性指標 1.0

補強効果の確認及び地震時の建物挙動を把握する目的で、地震応答解析を実施した。解析では、立体モデルによる地に相当する 1/250rad 程度以下であることをクライテリアとして設定した。

震応答解析によって捩れの影響が無視できることを確認し解析モデルは、図 5 に示すように、既存建物及びアウトた上で、多質点系地震応答解析によって耐震性能を把握すフレームの各層を 1 質点に置換した多質点系等価せん断モることとした。以下、多質点系地震応答解析の概要についデルで、2 棟の各層をジョイントダンパーで連結させていて述べる。

る。減衰は瞬間剛性比例型とし、既存建物 3%、アウトフレ建物の補強設計において、柱の桁行方向の靭性指標が全ーム 2%とした。既存建物及びアウトフレームの骨格曲線は、荷重増分解析で算出されるＱ－δ曲線を Tri-linear 型で５．まとめモデル化した。また、履歴モデルは、武田モデルとした。
ジョイントダンパーは、取付きバネを考慮した Maxwell モ「Y 社研修所耐震補強工事」の実施設計及び施工経験を通じ、以下の知見が得られた。

デルによってモデル化した。
図 6～7 に示す解析結果より、本構法によって耐震補強することで、クライテリアを満足し、十分な補強効果を得ら・本構法が、既存建物の耐震補強として十分な耐震性能を有し、有効な構法であることが確認できた。

れることが確認できた。また、ダンパー量に関して、前報で報告した通り、建物重量の 20%程度に設定することが適・

本構法では、既存建物の現状に合わせて、アウトフレ切であることが分かった。このようにダンパー量を設定しームの構築やダンパーの設置を実施する必要がある

た結果、全エネルギー吸収量に占めるダンパーのエネルギため、事前の現地測量が不可欠である。

ー吸収量は 50%程度となり、既存建物の損傷を大幅に低減

・ダンパーの取り付け精度及びアウトフレームの鉛直できることが図 8 より確認できた。

精度を確保するために、施工手順を入念に検討する必要がある。

４．施工概要謝辞
既存建物が設計図書通りに施工されているかを確認する

アウトフレーム連結制振構法の開発は、京都大学都市環ために現地測量を実施した結果、スパンや 1 階の階高が設

境工学専攻竹脇・辻研究室と共同で実施しました。ここに計図書と異なっていることが分かった。そこで、測量結果御礼申し上げます。

を設計にフィードバックし、既存建物の実態に合わせた設参考文献

計・施工を実施した。
本工事では、ダンパー及びダンパー取付用鉄骨の水平精1)

国土交通省住宅局建築指導課（監修）、日本建築防災協会（発度の確保に重点をおいて施工管理を行った。要求された施行）：2001 年改訂版

工精度は水平面に対して±1°であり、これを満足するため診断基準・同解説に、施工方法及び施工手順を検討し、図 9 に示す手順で施2)工した。また、アウトフレームの鉛直精度の確保にも重点をおき、既存建物から控えを取ることで、JASS や社内規準

既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震高橋宏治他：アウトフレーム連結制振構法による耐震補強、鴻池組技術研究報告、Vol.16、pp.49-56、20063)

等の基準値を満足する施工精度を確保した。

倉本洋他：制振補強を施した既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震診断法、日本建築学会構造系論文集、第 559 号、pp.189-195、2002.9

アウトフレームの梁
鉄骨

鉄骨

既存躯体の梁既存躯体の床4)樫原健一他：連結制振構法を用いた事務所ビルの耐震改修、
第 3 回粘弾性ダンパーの開発と耐震設計・耐震補強への応用に関するシンポジウム（早稲田大学理工総研プロジェクト研

あと施工
アンカー

既存躯体側の鉄骨を仮組み↓
既存躯体側の鉄骨に合わせてアウトフレーム側の鉄骨を仮組み

あと施工
アンカー
アングルや万力で仮止め究）、pp.82-87、1999
5)

古城豊光他：粘弾性体をジョイントダンパーとして使用した高層建物の設計、日本建築学会大会学術講演梗概集、B-2 分

ダンパー冊、pp.857-858、1998

許容傾斜角±1°

ダンパー設置スパイラル筋
無収縮モルタル

無収縮モルタルを打設

図9

ダンパー取り付け手順