パネル展示

履歴型ダンパーを用いた既存建築物の耐震改修技術の開発～接合部設計法と性能評価法～
構造研究グループ主任研究員
長谷川- 93 -隆ＢＲＩ－Ｈ２１講演会テキスト

履歴型ダンパーを用いた既存建築物の耐震改修技術の開発
接合部設計法と性能評価法
構造研究グループ 主任研究員

長谷川 隆

確立するために行なった一連の実験について、その概要を報

Ⅰ はじめに1981 年以前の旧基準で設計されている鉄筋コンクリート告する。また、エネルギー法の適用性や換算 Is の計算につい造や鉄骨造建物の耐震補強として、ブレースを用いる方法はては、旧基準で設計されている鉄骨造事務所建物を事例とし広く一般的に普及している方法である。しかし、ブレースにて、計算した結果を示す。

よる補強は強度型の補強であり、既存フレームと一体化させるため鉄骨フレーム付きで補強が行われ、そのため施工が煩

Ⅱ 外付け履歴型ダンパー補強の接合部の実験的検討雑となり、居住者も退去しなければならない。

図 1 に、本研究で検討した RC 造建物の梁に外側から履歴型

本研究では、施工の容易性や居住者の退去の問題を解決すダンパーを取り付ける補強方法のイメージ図を示す。ダンパるために、エネルギー吸収型の補強であるダンパーを建物のーはピン接合され、定着版、グラウトを介して、PC 鋼棒によ外側から、特別な補強無しで取り付ける補強方法について実り梁の外側に接続される。この接合方法では、既存建物の梁験的検討を行なった。一方、現時点では、このようなダンパにダンパーが偏心して接続されているため、梁にねじれや面ーを用いた耐震補強建物は、Is 値の計算方法が無いため、建外曲げが生じることが問題となる。また、ピン接続されてい物毎に時刻歴解析を行なわなければならない。そこで、時刻ることからガタが生じ、それらを適切に評価することが必要

歴解析に代わるより簡易な安全性評価法として、エネルギーである。これらについて検討するために、接合部を対象とし法の適用性について検討するとともに、ダンパーで補強した

た実験 1）や、図 2 に示すような 1 層 1 スパンの RC 造架構に建物の換算 Is 値の計算方法を検討し、提案した。

ダンパーを取り付けた静的載荷実験 2)を行なった。

①②③200

層せん断力 (kN)

定着板PC鋼棒

1000-100○ ブレース降伏□ 主筋降伏
①北梁端部
②北柱脚
③南柱脚
④南梁端部

-200-300

グラウ ト

25

④

各ブレース軸方向変位 (mm)300-400-40

RC躯体-30-20-1001020

層間変位(mm)

400
①300

30

層せん断力 (kN)200

ダン パーブレース

図 1 外付け履歴型ダンパーによる補強方法

1000-100○ ブレース降伏□ 主筋降伏
①北柱脚
②南柱脚
③北柱頭
④南柱頭

-200-300-400-40③-30-20-1001020

層間変位(mm)400

30

層せん断力 (kN)

6000
900

321 440 24 320
120

2580

2580

320 24 440120591

900

3500
500

200080 475 80 370
130804750

530

5302300

370 80 475 80
801305005250

0-100-400-40○ ブレース降伏△ せん断補強筋降伏降伏
①南柱
②北柱

6250

-30-20-10010

層間変位(mm)2015102030

ブレース
ねじれ滑り
ピン上
ピン下
ロードセル
面外浮き上がり
幾何学的変位

1/800 1/600 1/400 1/300 1/200 1/150 1/100 1/75

層間変形角

40

1510- 93 -

1/50

ブレース
ねじれ滑り
ピン上
ピン下
ロードセル
面外浮き上がり
幾何学的変位5
0

1/800 1/600 1/400 1/300 1/200 1/150 1/100 1/75

層間変形角

図 3 各試験体の荷重-変形関係とロス変形成分

図 2 ダンパー付 RC 架構の静的載荷実験

1/50

520100-300

3000
5000

1/800 1/600 1/400 1/300 1/200 1/150 1/100 1/7525②-20050402008010

層間変形角①30015ブレース
ねじれ滑り
ピン上ピン下
ロードセル
面外浮き上がり
幾何学的変位

25④②20040

各ブレース軸方向変位 (mm)400

付けることを想定し、既存建物とダンパー接合部の設計法を各ブレース軸方向変位

本稿では、既存の RC 造建物の梁に外側からダンパーを取り1/50（主査：東京理科大学教授 北村春幸）で、実施したものである。

図 3 は、架構の実験の結果として得られた 3 体の試験体（上【参考文献】から、梁曲げ降伏型、柱曲げ降伏型、柱せん断破壊型）の荷

1) 箕輪田翔、他：外付け制振補強された既存 RC 造建物の耐震補強設計手法に関する研究 その 1、その 2、日本建築学会大会梗概集、構造Ⅱ、pp.651-654、平成 20 年 9 月
2）小林清一、他：外付け制振補強された既存 RC 造建物の耐震補強設計手法に関する研究 その 3、その 4、日本建築学会大会梗概集、構造 IV、pp.89-92、平成 21 年 9 月
3）
位田琢磨、
他：履歴型ダンパーで補強した既存建物の換算 Is 値 その 1、その 2、日本地震工学会大会 2009 梗概集、pp.70-73、平成 21年 11 月
4）長谷川隆、他：旧基準で設計されている鉄骨造建物の履歴型ダンパーによる耐震補強 その 1、その 2、日本建築学会大会梗概集、構造Ⅲ、pp.945-948、平成 19 年 8 月

重-変形関係と、各試験体のダンパーの変形とその他のロス変形成分の割合を示す。梁曲げ降伏型試験体では、層間変形角が 1/100 程度になると梁のねじれによるロスが大きくなるのがわかった。また、柱せん断破壊型試験体では、柱せん断破壊後にダンパーがフェイルセーフの役割を果たすことを確認した。これらの一連の実験結果に基づいて、「枠なし外付け履
歴型ダンパー補強工法における接合部の設計施工マニュアル（案）」を作成した。
Ⅲ エネルギー法と換算 Is 値による耐震安全性評価
履歴型ダンパーを用いて耐震補強を行なう場合、現状では、Is 値の計算方法が無いため、建物毎に時刻歴解析を行なって耐震安全性が確認されている。本研究では、時刻歴解析に代わる簡易な安全性評価法として、新築建物で用いられているエネルギー法が適用可能であることを試設計建物により検討した。また、履歴型ダンパーを用いた耐震補強建物の換算 Is値の計算方法について検討し、新たに提案した。本研究で提案した換算 Is 値の計算式を(1)式に示す。式の誘導等詳細は
文献 3）を参照されたい。

図 4 検討対象建物の平面、軸組、接合部詳細図
N

I s,i

2 2
aT ,iT d g Mn

S j Pi Ptj
j 1

ED ,in(1)

S j Pi Ptj

試設計建物による検討として、図 4 に示す 7 階建ての鉄骨造事務所建物を対象とし、その外周構面をダンパー補強して、その耐震安全性をエネルギー法で検証した 4）。また、(1)式によって補強後の建物の換算 Is 値を計算した。図 5 は、各層の最大層間変形角及び主架構の損傷の、エネルギー法による計算と時刻歴解析の結果の比較である。エネルギー法による計算結果は、時刻歴解析と概ね対応していることがわかる。表1 は、(1)式を用いた各層の換算 Is 値の計算結果である。

図 5 エネルギー法による計算と時刻歴解析の比較
表 1 換算 Is 値の計算結果

Ⅳ まとめ

階

履歴型ダンパーによる既存建物の耐震補強に関して、RC 造

γaT,iED,i

損傷分布則 換算Is,i 補強前の換算Is[kN・m](参考値）

71.1001.609

471.132

0.037

1.161

0.14

61.1001.536

547.060

0.1000.798

0.30

51.1001.447

772.984

0.144

0.840

0.18あることを示すとともに、換算 Is 値の計算法を提示した。

41.1001.510

807.203

0.206

0.689

0.24

【謝辞】
本研究は、建築研究所の重点的研究開発課題「耐震化率向上を目指」の鋼構造分科会した普及型耐震改修技術の開発（平成 18 20 年度）

31.1001.534

847.668

0.226

0.663

0.30

21.1001.544

909.224

0.203

0.720

0.42

11.1001.692

927.395

0.083

1.039

1.51

建物に外付けでダンパー補強する方法の実験結果の概要を示した。また、性能評価法として、エネルギー法が適用可能で- 94 -