from NTTファシリティーズ

補強部材の設置が容易で通路も設けられる耐震補強技術の開発
近年の大地震の頻発，南海トラフ地震・首都直下地震等の発生確率の高まりから，建築物の耐震補強の推進が急務となっています．NTT ファシリティーズでは，建築物の長期継続使用や地震後の事業継続性確保といった市場ニーズにもこたえるとともに，耐震補強に伴う建築物の運用への影響を少しでも軽減することを考えました．ここでは，NTT ファシリティーズが開発した「補強部材の設置が容易で通路も設けられる耐震補強技術（ユニット型制振補強システム）」について紹介します．

新たな耐震補強技術開発の背景

えます．

■耐震補強の重要性構造が採用されることも多くなってきています．制振構造

1995年 1 月17日に発生した阪神・淡路大震災では，住宅・の建築物では構造骨組に取り付けた制振ダンパーが地震エ建築物の倒壊による大きな被害がみられました．建築基準

ネルギーを吸収し，大地震時はもとより，その後の余震に法に基づく現行の耐震基準は1981年 6 月に導入されました

対しても構造骨組の損傷進展（補修費用の増大）を抑制す

が，阪神・淡路大震災では特に1981年以前に建築されたもることができることから，建築物の長期継続使用や地震後のに大きな被害が発生しました．そのことを契機に「建築の事業継続性確保に有効なためです．

物の耐震改修の促進に関する法律（耐震改修促進法）」が一方，建築物の耐震補強では「構造骨組に耐震補強部材制定され，2013年11月の改正では病院，店舗，旅館等の不」（耐震壁，鉄骨ブレース等）を追加する補強（＝ 在来補強）

特定多数の者が利用する建築物および学校，老人ホーム等が大部分であり，大地震に対して建築物を倒壊させない（構の避難弱者が利用する建築物のうち大規模なものなどにつ造骨組の損傷進展は許容する）設計が一般的となっていまいて，耐震診断の実施が義務付けられるようになりました．

す．構造骨組の損傷抑制が求められる場合には，耐震補強

この改正の背景には，近年の新潟県中越地震（2004年），部材の設置個所数の大幅な割増しにより対応することも考福岡県西方沖地震（2005年），岩手・宮城県内陸地震（2008

えられますが，建築物の長期継続使用や事業活動に必要な年），東北地方太平洋沖地震（2011年）といった大地震の使用性・フレキシビリティ等を維持することが困難になり，頻発があり，改正後も熊本地震（2016年），大阪府北部地市場ニーズに十分にこたえられない場合も多いと思われ震（2018年），北海道胆振東部地震（2018年）と続いています．

ます．このように大地震はいつどこで発生してもおかしく建築物の耐震補強でも「耐震壁や鉄骨ブレースの代わりない状況にあります．特に南海トラフ地震，日本海溝・千に，構造骨組に制振ダンパーを取り付けて制振構造にする

島海溝周辺海溝型地震および首都直下地震については，発補強（ ＝ 制振補強）」の事例もあるものの，構造骨組の損生確率の高まりが指摘され，ひとたび地震が発生すると被傷抑制に有効な制振補強が広く採用されないのは，在来補害は甚大なものになると想定されていることから，あらゆ

強に比べて設計の難易度が高く手間がかかることに加えて，る対策の大前提として建築物の耐震補強を推進することが在来補強とも共通するいくつかの課題があるためと考えら求められています．

れます．

■市場ニーズにこたえるために

そこで NTT ファシリティーズでは，既存建築物の長期建築物の耐震補強に関しては，耐震改修促進法の改正，継続使用や地震後の事業継続性確保に有効な制振補強をよ南海トラフ地震・首都直下地震等への対応といった背景にり採用しやすいものにするため，従来の制振補強の課題を加えて，建築物の長期継続使用や地震後の事業継続性確保解決するとともに，設計の難易度や手間を軽減する設計ガ等の市場ニーズも高まってきています．言い換えれば，建イドラインや標準設計図を備えた「ユニット型制振補強シ築物が大地震に耐える（倒壊しない）だけでなく，大地震ステム」を開発することにしました．

後も大がかりな補修工事をすることなく継続使用が可能で，さらには事業継続性も確保することが求められているとい80

このような市場ニーズに対して，建築物の新築では制振2021.5

ユニット型制振補強システムの概要

築物の使用性維持，③既存柱・梁の応力負担軽減といった課題があり，これらの課題が解決されれば制振補強をより■従来の制振補強の課題広く採用できるようになると考えられます．

制振補強部材の取付け方法は，図 1 のようにその形状によっていくつかの型に分類されます．従来の制振補強では■ユニット型制振補強システムの特徴

従来の制振補強の課題を解決するため，図 2 のように①シアリンク型や壁型の取付け方法が採用されることが多い

施工性向上，②建築物の使用性維持，③既存柱・梁の応力のですが，いずれの取付け方法も既存建築物の耐震補強で負担軽減に有利な「ユニット型制振補強システム」を考案採用するにあたっていくつかの課題があります．

しました．

シアリンク型では，図 1（a）のように制振補強部材の全1 番目の特徴は「施工性向上」です．本システムでは「ユ周にわたってアンカーを施工するため，既存柱・梁との一ニット型」という名称のとおり，設計・製作・施工がしや体性を高めることができますが，耐震補強工事に伴って騒すいように制振補強部材を数種類のユニットで構成し，建音・振動・粉塵が発生します．また，建築物の用途によっ

築物の補強位置によって階高・スパンが異なる場合でも，ては，制振補強部材と既存柱・梁とを一体化するためのコ

一部のユニットの部材長の調整のみで対応できるようにしンクリート打設による下階への水漏れリスクが問題になるています．また，力の流れをシンプルにし，アンカー本数場合があります．さらに，建築物の使用状況によっては制を削減することで，工事に伴う騒音・振動・粉塵の発生を振補強部材が通路や窓に干渉し，建築物の使用性維持が課抑制しています．さらに，制振補強部材の取付けにコンク題となります．

リートを使用せず，工事は鉄骨部材の取付けのみとするこ

一方，壁型では，図 1（b）のように建築物の使用状況に応じて通路や窓を確保しやすいですが，既存梁の中央部にとで，コンクリート打設による下階への水漏れリスクをなくしています．

制振補強部材が取り付くことから，地震時には既存梁の中2 番目の特徴は「建築物の使用性維持」です．本システ

央部に集中的に大きな応力が作用します．そのため，制振ムでは制振補強部材の上部に新設梁を設けて，新設梁にⅤ補強部材の取付けに際して，既存梁を補強したうえで上下字ブレースを取り付けることで，壁型の制振補強部材取付階までボルトを貫通させて固定するという大がかりな工事

け方法のように既存梁に大きな応力を作用させることなく，が必要になる可能性が高く，上下階での工事発生による建通路や窓に使用できる大開口を確保できるようにしてい築物の運用や工事費・工期への影響が大きいことが課題とます．

なります．

3 番目の特徴は「既存柱・梁の応力負担軽減」です．本

以上のように，従来の制振補強では①施工性向上，②建システムでは既存柱・梁との接合部をすべて「ピン接合」

既存梁

既存梁

通路や窓への干渉大きな応力
既存柱

既存柱

既存柱

既存柱

制振ダンパー
大きな応力

制振ダンパー

全周にコンクリート打設・アンカー施工

貫通ボルトによる固定・既存梁の補強（a） シアリンク型（b） 壁型

図1

従来の制振補強の課題

2021.581

fromNTTファシリティーズ①施工性向上（ユニットで構成，アンカー本数削減，コンクリート打設不要）③既存柱・梁の応力負担軽減（既存柱・梁の補強不要，当該階の工事のみ）

可動域
新設梁

既存梁

既存柱

制振ダンパー反力

新設梁V字ブレース

新設梁既存柱

制振ダンパー

既存柱

既存柱

制振ダンパー反力

既存梁

軸受（ベアリング）②建築物の使用性維持（通路や窓として 大開口を確保）

図2

水平方向のスウェイ機構

ユニット型制振補強システムの特徴とすることで，地震時においても既存柱・梁に集中的に大きな応力が作用することがないようにしています．これにより，制振補強部材の取付けに際して既存柱・梁を補強する必要がなく，上下階での工事発生による建築物の運用やスウェイ機構

柱側工事費・工期への影響を軽減することができます．
特に既存柱との接合部には， 2 個の軸受（ベアリング）アクチュエータを用いた独自の「スウェイ機構」を採用することで，既存柱のさらなる応力負担軽減を図っています．また，スウェ

ピン接合

イ機構の可動域の範囲で施工誤差を吸収することもできるため，施工性向上にも寄与します．

正弦波
地震波

なお，ここでは建物の構造種別が鉄筋コンクリート造の場合を想定して説明していますが，本システムは鉄骨造等の他の構造種別にも適用可能です．

ユニット型
制振補強システム

天井側■ユニット型制振補強システムの適用シーン

ユニット型制振補強システムは施工性に優れていること，制振ダンパー

耐震補強工事が制振補強部材を設置する階のみで完結し工期短縮も見込めることから，建築物を運用しながら耐震補強工事を進める場合に適しています．また，コンクリート打設による下階への水漏れリスクがないため，精密機器を収容する部屋の上階での工事も可能です．
制振補強部材の形状の工夫により，通路や窓に使用できる大開口を確保できるため，事務室内や窓際でも建築物のスウェイ機構使用性を維持しつつ補強部材を設置することが可能です．

柱側

また，建築物の用途変更に伴い，既存の耐震壁を全面的に撤去し，本システムを設置することで耐震性能向上と建築物の使用性向上を両立させ，建築物の資産価値を向上させ

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2021.5

図3

構造性能確認試験の状況床側

層間変位

40200（mm）−2001020−40

減衰力1000−100

アクチュエータの加振力（=制振補強システムの減衰力）

層間変位

エネルギー吸収量（=グラフで囲まれる面積）
実験結果/解析結果=1.03

200−2040
実験結果
解析結果

時刻（sec）
300（kN）−4030020−20040
実験結果
解析結果

加振時の変形イメー ジ−300

層間変位（mm）

図4

エネルギー吸収性能の検証結果ることも考えられます．

ました．

独自の構造により，既存柱・梁の応力負担を軽減できる

なお，加振波は正弦波および地震波とし，最大変位や周ため，既存柱・梁の強度に余裕がない建築物でも適用しや期の異なる多数の加振波で検証することで，建築物や地震すいというメリットもあります．

動の特性によらず安定した構造性能を発揮できることを確

ユニット型制振補強システムの構造性能確認試験
ユニット型制振補強システムが開発意図どおりの構造性能（エネルギー吸収性能，応力伝達機構）を有することを検証するため，本システムの試験体を製作し，大地震を想認しました．また，長周期地震動に伴う長時間繰り返し加振や建築物の供用期間中の地震の繰り返しを想定した300秒間の連続加振においても，本システムが必要なエネルギー吸収性能を維持し損傷しないことを確認しました．

今後の展開定した動的加振による構造性能確認試験を実施しました．

NTT ファシリティーズでは，既存建築物の長期継続使

図 ₃ のように，試験体は試験設備の形状に合わせて90度回用や地震後の事業継続性確保に有効な制振補強をより採用転させて設置し，重力加速度の影響を与えないように変位しやすいものにするため，従来の制振補強の課題を解決す制御による加振を行いました．

る「ユニット型制振補強システム」を考案し，開発意図ど1 番目の検証項目であるエネルギー吸収性能（地震時におりの構造性能を有することを検証しました．今後は実建制振ダンパーがエネルギー吸収する能力）は，本システム物への導入検討を通して，ユニット化の徹底による施工性を加振したときの減衰力－変位関係により表されます．本のさらなる向上や工事費削減に向けた改良に取り組み，耐試験では図 ₄ のように減衰力－変位関係が解析結果と非常

震補強工事における適用シーンを増やしていきたいと考えによく対応し，開発意図どおりのエネルギー吸収性能を有ています．

することを確認することができました．
2 番目の検証項目である応力伝達機構（既存柱・梁の応力負担を軽減するために設けたピン接合やスウェイ機構の働き）は，本システムを加振したときの応力や変位の状態により確認することができます．本試験では試験体各部の変位を詳細に計測して解析結果と比較することで，独自の応力伝達機構が有効に機能することを確認することができ◆問い合わせ先NTT ファシリティーズ
研究開発部 ファシリティ部門 建物ソリューション担当
TEL 0₃-5₆₆₉-0₈2₃
FAX 0₃-5₆₆₉-1₆52
E-mail nakaga55 ntt-f.co.jp

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