三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

一般論75

既存鉄筋コンクリート造住居建屋の制震ダンパを用いた耐震改修

文

Retroﬁt Design of the Reinforced Concrete
Buildings by Installing Hysteretic Dampers
尾 木 靖 夫＊1
Yasuo Ogi

黒 岩 大 也＊3
Daiya Kuroiwa

森 下 邦 宏＊2

Kunihiro Morishita

小 林 利 之＊3

Toshiyuki Kobayashi

東海，東南海，南海地震などの大地震の発生確率が高まり，構造物の耐震性に対する対策が重要視される中，日本国内には耐震補強を要する既存建築物が数多く存在している．また，耐震改修に関する法律である耐震改修促進法が平成 18 年１月に改正され，公共建物のみならず，民間建物でも耐震改修を進めるよう義務付けられてきており，より廉価で安全性を確保しうる耐震改修工事が望まれるようになった．当社では構造物の制震装置として，鋼材の履歴特性を用いた制震ダンパを開発し，既に新設建築物などに適用している．本報では，この制震ダンパを用い，構造物の動的な特性も考慮した上で安全性を確保しうる制震改修工法を既存鉄筋コンクリート造建物に対して適用した事例を紹介する．検討結果より，従来工法である強度型耐震補強工法を用いた場合より補強構面数を低減し建物高さ方向のバランスのとれた応答性状が得られた．これにより，さらに安全性，信頼性の高い改修工事が提案できた．

1．はじめのような背景のもと，当社では既存建物に対して制震にダンパを用い，構造物の動的な特性も考慮した上で安

現在，日本国内には耐震補強を要する既存建築物が数多く存在している．さらに，耐震改修に関する法律全性を確保しうる制震改修工法を開発し，耐震改修工事を提案してきた．

である耐震改修促進法が平成 18 年１月に改正され，本報では，既存の鉄筋コンクリート造（以下，RC 造）公共建物のみならず，民間建物でも耐震改修を進めるの住居建屋に制震改修工法を適用した事例を紹介するよう義務付けられてきており，より廉価で安全性を確とともに，本工法を用いるメリットを紹介する．

保しうる耐震改修工法が望まれている状況にある．こ

大地震時に必要とされる性能

大地震時に必要とされる性能（地震応答スペクトルなど）（地震応答スペクトルなど）

強度向上

安全領域

安全領域度
靭性向上

強強度

強度＋靭性向上

制震構造

既存構造

変形性能
（a）従来型耐震改修

図１＊1

広島製作所鉄構装置部鉄構装置技術課主席
技術本部広島研究所構造・物流研究室 博（工）＊3
広島製作所鉄構装置部鉄構装置技術課＊2

耐震性向上効果の概念図

変形性能（b）制震改修

制震改修工法では要求性能自体を変化させる．

三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 200676

47 年に建設された旧建築基準法に準拠した構造であ2．制震改修工法について
2．1

る．既存構造の耐震診断結果より，建物の桁行方向（長制震改修の概念手方向）の１〜４階が耐震性に問題があることがわ

制震改修における地震応答低減効果に関する概念図

かった．これに対して，従来型耐震改修工法による補を図１に示す．図１（a）は従来型の耐震改修工法，図強案が既に提示されており，耐震性が不足している１

１（b）は制震改修工法の概念図である．

〜４階の耐力増加に重点を置いた外付け鉄骨ブレース

従来型の耐震改修では，単純に強度を増加させる方による補強で，必要構面数は 25 構面となっていた．

法，靭性を増加させる方法，あるいは強度及び靭性を

3．2

制震改修工法による検討増加させる方法などの静的解析に基づく検討によっ

本案件に対して，制震改修工法を用いた動的地震応答解析に基づく検討を実施した．制震改修工法としてて，耐震性能の向上を図る．
一方，制震改修では，基本的には構造自体の強度特性などに変化は少なく，逆にエネルギ吸収部材のエネ（a）に示
は，建物の今後の使用性なども考慮し，図２
す外付け工法を用いるものとした．

ルギ吸収効果あるいは周波数特性の変化などによって地震応答解析で用いたモデルの概念図を図３に示

大地震時に必要とされる性能（地震応答スペクトルなす．モデルは質点系モデルとし，既存建物の復元力特ど）自体を変化させて応答低減効果を発揮させる方法

性に対応する非線形ばねと制震改修構造に対応する非であり，動的解析に基づく評価を行うので，地震時の線形ばねの並列ばねとしてモデル化を行った．入力地応答性状をより正確に考慮できる方法と言える．

震波は，検討用に設定された設計用地震波を用いた．

2．2

制震改修工法の概要

制震改修工法における制震ダンパを既存建屋に組込んだ状況を図２に示す．図２（a）は建物外側に設置し７階（b）は建物内部に設置した状態の概念図
た状態，図２６階であり，鉄骨フレームと既存建物の接合には接着用樹脂を用いる方法，アンカーボルトを用いる方法などが５階ある．また，使用する制震ダンパは座屈拘束型の制震４階ブレースであり，軸力を伝達する芯材と座屈を拘束する補剛部材から構成されたものである．このダンパは，３階各建物の復元力特性，振動特性に応じて特性の設定が２階( )容易な構造となっている 1 ．

１階

3．既存 RC 造住居建屋に対する制震改修工法の適用

既存構造非線形ばね

3．1

対象建物の概要及び耐震性

対象建物は RC 造７階建ての住居建屋であり，昭和

図３

耐震構造非線形ばね

解析モデル図制震ダンパ（a）外付け工法

図２

制震改修工法概要（b）内付け工法

建物内部への設置が困難な場合は外部へ，外部設置が困難な場合は内部へも設置可能．

三菱重工技報 VOL.43 NO.3: 2006

77

制震改修工法の構面設置箇所（18構面）
RSL
7SL
6SL
5SL
4SL
3SL
2SL
4SL
GL

破線：従来型耐震改修工法の構面（25構面）

図５

制震ダンパ設置状況図

損傷する可能性を示した．一方，制震改修工法では振７階動特性の変化も考慮した検討であるため，変形バランスがよく，かつ層間変形角を抑えられた設計ができていることがわかる．さらに，最終的な制震構造の構面６階数は 18 構面となり，動的応答性状を含めた上で耐震性を向上させ，かつ補強数量も低減することができた．

５階

図５には実機に設置した制震構造の設置状況及び従来型耐震改修工法での構造案（破線）を示す．

：既存構造：従来型耐震４階

改修構造：制震改修工法

4．おわりに本報では，既存 RC 造住居建屋に対して制震改修工３階法を適用した事例を紹介した．結果的に地震応答時のバランスがとれた変形性状を実現でき，補強数量も低２階減できた．今後は本技術を積極的に適用してより合理的に既存建築物の安全性を向上させていくとともに，改修工事などに対応していく所存である．

１階
限界層間変形角
危険領域
0200

安全領域
400600

800

1 000

1 200

1 400

１／層間変形角

図４

地震応答解析結果

制震改修工法では各階の変形バランスのとれた応答性状を示す．

参 考 文 献（1）石井ほか，橋梁・建築用制震ダンパ，三菱重工
技報 Vol.42 No.1（2005）p.28

地震応答解析結果のうち，層間変形角（層間変位／階高）の逆数の高さ方向の分布図を図４に示す．図４には 3．1 に示す従来型耐震改修工法に対する結果も示す．既存構造では限界層間変形角 1/400 程度を超え

尾木靖夫

る危険領域での応答を示し，耐震性が不足する結果となった．また，従来型耐震改修工法は，耐力増加のみでの評価を行い，構造物の振動特性の変化などは考慮しないため，補強した１〜４階では補強効果が現れているが，補強しなかった５〜７階での応答が増加し，

小林利之

森下邦宏

黒岩大也