工学院大学建築学科久田研究室
2007 年度卒業論文梗概

中間階免震レトロフィットの仮受け工法に関する研究
D3-04062
免震レトロフィット

仮受け工法

吉永俊一

有限要素法解析1.はじめに3.仮受け工法概要

近年免震レトロフィットの適用事例が各国で増えてき て図−3 に解析対照とする建物における仮受け部の概 要いる。1989 年、米国の市庁舎が世界で初めて免震レトロ

図を示す。本工法は 3)､4) によると PC 鋼材のプレストレスフィット工法を用いた耐震補強を行い、98 年に日本で 初によりブラケットを補強柱に圧着し、その時生じる摩 擦1）。それをきっかけに日 本力を利用した仮受け工法の 1 つである。仮受けの為の 躯で 50 件、米国でも 20 件程度レトロフィット化している 。

体補強及び、仮設スペースをコンパクトにできること がしかし、免震レトロフィット工法は採用されてから 20大きな特徴である。また、免震部材を挿入する切断面 を年程度と歴史は浅い。また、建物に後から免震層を構 築中心に上下対称、柱の中心線でも対称形である。今回 はするといった新築法事とか逆の工程が生じる為、免震 層この対称性を生かし 4 分の 1 をモデル化した。

めて国立西洋美術館が行ったを構築するには建物を下部構造と切り離し、柱が伝え ていた鉛直軸力を支える為の「仮受け」を行う必要がある 。

アンカープレートだが、仮受け工法の応力特性がわかっていない。これ までの研究で中間階免震レトロフィット化した仮受け工 法ナットの解析を行ってきた。
本研究では過去のレトロフィット事例を集め統計的に油圧ジャッキ調べると共に、2006 年度研究 2 ）に基づき仮受け機構を 詳

免震層ブラケット細にモデル化し解析を行う。昨年は解析パラメーター も限られていたが、それらを変化させ仮受け時に使用す る

正面図

ブラケットの変形や、柱の表面や内部の応力を明らか に

図−3

すると共に、仮受け部の設計仕様の妥当性を再確認する 。

3.仮受け機構概要

側面図
仮受 け工法概要図

中間階免震仮受け部の解析モデルを図−4 に示す。 ま2.免震レトロフィットの歴史と傾向
研究に先立ち、米国と日本の免震レトロフィット事例

た、構造部材の主な材料特性は表−2、荷重条件は表− 3について調べた。事例を集め建築年、延べ床･建築面積 なに 示 す 。 今 回 は 「 ANSYSどの項目にわけ一覧にした。そして、国ごとの傾向や 1におけるハッチング部分のみをモデル化し解析した。

Professional」 を 用 い て 図 − 3

つの免震部材が支える床面積などを比較・検討した。 そ各部材を構成する要素タイプは四面体のソリッド要 素

れらを図−1･2、表−1 に示す。日本のほうが、1 免震 部を用いた。また、ブラケットとコンクリート･既存柱と 補材が支える面積が大きい。また、建築年が古いものほ ど

強柱の圧着面における応力伝達を適切に評価する為に ブ

免震部材数が多いなどの特徴があった。これは古い建 物

ラ ケ ッ ト と コ ン ク リ ー ト ･既 存 柱 と 補 強 柱 が 接 す る 部 分ほどスパンが短い為、免震装置数も多くなったのだろう 。

が 摩 擦 抵 抗 (摩 擦 力 は 無 限 大 、 滑 り 無 し と 仮 定 )す る も の200 個

800 個

1506001004005020001900

年
200001900とした。柱荷重は安全確保のため、設計軸力の 1.5 倍を想定し、ジャッキ 1 台あたりの荷重をベースプレート 上面に鉛直載荷したものを昨年のモデル 2 ）と比較していく 。
なお今回のモデルでは、応力に変化があるか確かめ る為、ナット(圧力)部分の位置を変え解析している。

年
2000

D3-04062

1950

表−35)6)材料 特性
材料
ヤング係数(N/ mm 2 ) ポアソン比
図 − 1 建 築 年 と 免 震 装 置 数 (米 ) 図 − 2 建 築 年 と 免 震 装 置 数 (日 ) コンクリート(Fc36)
0.2
2.59×10 450.3
鋼材(SS400)
2.05×10表−1 日本 と米国の面積と免新装置の比較
延べ床/装置 建築/装置数
表−2 荷重条件
アメリカ
157.0（m2/個） 22.5（m2/個）
2900kN
柱荷重
日本
216.1（m2/個） 43.3（m2/個）
ジャッキ荷重
725ｋN(6.39Mpa)
1319.2kN(213.2MPa)
PC 導入力1950

昨年のモデル

今年のモデル

昨年のモデル

今年のモデル

最大引張応力 SMX

最大圧縮応力 SMN

2＝8.0(N/mm )コンクリート既存柱

アンカープレート＝3.63 (N/mm 2 )許容支圧応力度＝Fc/10＝3.6(N/mm 2 )補強柱ナットブラケット

無収縮モルタル

油圧ジャッキ
図−4

解析 モデル概要

4.解析結果PC 鋼材の 本数は柱荷重に応じて異なるが、本報では対向する 1 組のブラケットを 2 本で圧着する 2 ケーブル タイプについての解析結果を報告する。

図−7

引張 主応力度分布図

次に、図−7 は切断面②の引張主応力度分布である 。

まず、ブラケットの変形状態だが、偏心が小さくなっコンクリート表面より 40mm 入ったとこ ろの断面図と なた為、曲げモーメントの影響が小さくなり、昨年のモ デる。表面付近で引張応力が起きていることが図よりわ かルよりも変形が小さくなった。しかし、この変形はご くった。ケーブルを通す穴付近でも引張応力が起きている 。
また、引張応力度＝Fc/10 が 3.6(N/mm 2 )以上の部分 は微小なものである。
図−6 は応力分布を表す断面位置を表す。図−7 に切 断灰色で示されている。昨年のモデルでは引張応力度＝面①の圧縮応力度分布を示す。許容応力度は PC 基準 にFc/10 が 8.0(N/mm 2 )を大幅 に超えてしまい灰色の部分も

基 づ き 算 出 し た 43.2(N/mm 2 )と 比 較 し て い く 。 矢 印 の 部目立つのに対し、今年のモデルの最大引張応力度は2分 が 最 大 圧 縮 応 力 度 を 示 す 。 昨 年 は 41.346(N/mm )と 許3.63(N/mm 2 )と Fc/10 程度で収まり、灰色の部宇分も見ら容範囲ぎりぎりだったのに対し、今年のモデルでは

れ な く な っ た 。 ま た 、 3.6(N/mm 2 )付 近 の 赤 い 色 の 部 分 も33.598(N/mm 2 )と昨年の値よりも小さく収まった。こ れは目立たなくなった。さらには、大きな支圧がアンカー プモデルを詳細に再現したことにより、要素数･接点数な どレート背面周辺に分布している様子がわかる。安全の 為が増え応力が分散したことが考えられる。また、ナッ トの対策としては、補強配筋をしっかり行い引張応力に 耐の位置を変えた事により変形も小さくなり、それに伴 っえられるようにする必要がある。て応力も減ったのだと考えられる。

5.まとめ
日 米 に お け る免 震 レ ト ロ フィ ッ ト 事 例 を調 べ 、 特 色 ・傾向などをつかむことができた。
ま た 、 中 間 階免 震 仮 受 け 部の 有 限 要 素 解析 を 行 い 、 仮受 け 部 の 変 形 状 態 や 既 存 柱 ･補 強 柱 内 部 の 応 力 分 布 を 確認し、昨年のモデルと比較して昨年よりも各応力が小 さくなり、許容応力範囲内に収まった。よってこの仮受 け工法は妥当であることを再確認した。

図−5
昨年のモデル

切断 位置図
今年のモデル

最大圧縮応力 SMN2＝41.346(N/mm )最大圧縮応力 SMN＝33.598 (N/mm 2 )許容支圧応力度＝43.2(N/mm 2 )図−6

D3-04062

圧縮 主応力度分布図

参考文献
1）社団法人 日本免震構造協会：免震構造入門 第五 版
（2000.9）
2）鈴木 暁 2006 年度卒業論文 中間階免震レトロ フ
ィットの仮受け工法に関する解析的研究
3）山田 高史、鱒沢 曜：中間階免震レトロフィットにおける仮受け工法の開発 その１ 工法および実大試 験概要（日本建築学会大会学術講演梗概集 2003.9）
4）鱒沢 曜：中間階免震レトロフィットにおける仮受 け工法の開発 その２ 実施工概要（日本建築学会大会 学術講演梗概集 2003.9）
5）鱒沢 曜、小菅 芙沙子、鈴木 暁：中間階免震レトロフィットにおける仮受け工法の開発 その 3 有限 要
素解析による補強柱の検討
6) 社団法人 日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算
規 準 ・ 同 解 説 − 許 容 応 力 度 設 計 法 − 1999 第 二 版（2000.4）