JP6439977B2 - 耐震補強構造 - Google Patents

Description

本発明は、耐震補強構造に関するものである。

従来から、既存建築物の耐震強度を増大させる耐震補強構造として、柱や梁等の躯体に、これら躯体と同一の鉛直平面内で、鉄骨製等のブレースを取付けた構成が知られている（例えば、下記特許文献１参照。）。また、建築物の躯体の外側に、鉄骨製の枠及び枠の内部に配置されたブレースを備えたアウトフレームを設けた構成も知られている（例えば、下記特許文献２，３参照）。

特開２０１０−１３８６５８号公報 特開２０１３−８７５４０号公報 特開２０１３−２２７７７５号公報

しかしながら、上記の特許文献１のような鉄骨製等のブレースを設けた構成では、隣り合う柱間で大きなせん断力が生じ、既存の柱や杭に大きな引張力や圧縮力が作用するため、既存の柱や杭等に補強を設ける必要がある。さらに、上記の特許文献２，３に記載の構成では、アウトフレームから既存の躯体側にせん断力を伝達するための鉄筋コンクリート製のスラブ等の構造体を設ける必要がある。このように、現場での施工に手間がかかるという問題点がある。
また、アウトフレームと建築物との接合部分に偏心モーメントが生じるため、接合部分の面積を大きくして偏心モーメントに抗する必要がある。このため、現場での施工に手間がかかるとともに、接合部分が大型化するという問題点がある。

そこで、本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、現場での施工の手間を抑えつつ、小型化された耐震補強構造を提供する。

上記目的を達成するために、本発明は以下の手段を採用している。
すなわち、本発明に係る耐震補強構造は、既存の建築物の躯体に、前記建築物の高さ方向及び該高さ方向と交差する前記建築物の幅方向に離間して配置され、前記躯体から突出するように該躯体に接合された複数の接合体と、前記高さ方向且つ前記幅方向に離間して配置された一対の前記接合体同士を連結する斜めブレースと、前記幅方向に離間して配置された一対の前記接合体同士を、一の前記接合体の基端側と他の前記接合体の先端側とを互いに連結する水平ブレースと、を備えることを特徴とする。

このように構成された耐震補強構造では、斜めブレースと連結された接合体及び接合体と連結された水平ブレースを介して、せん断力が耐震補強構造側から既存の建築物側に伝達される。従来では、既存の建築物の外側に設けられたブレース等側から既存の建築物側にせん断力を伝達させるために、鉄筋コンクリート造のスラブ等の構造体を増設する必要があったが、本願では接合体及び水平ブレースがせん断力を伝達するように機能するため、構造体を増設する必要がなく現場での施工の手間を削減することができる。
また、接合体の基端側及び先端側には、建築物の幅方向一方側に設けられた接合体と連結された水平ブレース及び建築物の幅方向他方側に設けられた接合体と連結された水平ブレースがそれぞれ設けられている。つまり、接合体の基端側及び先端側には、建築物の幅方向両側にそれぞれ延びる一対の水平ブレースがそれぞれ連結されている。これにより、接合体の両側に連結された水平ブレースから引張力及び圧縮力が接合体に伝達されて互いに打ち消され、接合体と既存の躯体との接合部分に生じる軸力及び偏心モーメントが抑えられる。よって、接合体における躯体との接合部分を小型化でき、これに伴い接合体自体も小型化できる。
また、接合体の設置数等を調整して隣り合う柱等の躯体間の負担せん断力を抑えることができるため、既存の柱や杭等の補強が不要である。

また、本発明に係る耐震補強構造では、前記接合体は、前記斜めブレース及び水平ブレースが接合される本体部と、前記本体部と前記躯体とを接合し、前記躯体と前記本体部との間のせん断力を伝達するコッターと、を備えることが好ましい。

このように構成された耐震補強構造では、躯体と本体部との間のせん断力は、コッターにより確実に伝達される。

また、本発明に係る耐震補強構造では、前記接合体は、前記本体部と前記躯体とを接合し、前記本体部の前記躯体からの脱落を防止するアンカー筋を、さらに備えていてもよい。

このように構成された耐震補強構造では、本体部の躯体からの脱落は、アンカー筋により確実に防止される。

また、本発明に係る耐震補強構造では、前記接合体は、鋼管で形成された鋼管部と、該鋼管部の内部にコンクリートが充填された充填コンクリート部と、を有していてもよい。

このように構成された耐震補強構造では、鋼管部が主に引張力を負担し、充填コンクリート部が主に圧縮力を負担するため、耐力を均等に発揮することができる。

また、本発明に係る耐震補強構造では、前記斜めブレースは、鋼管で形成され、前記水平ブレースは、チャンネル鋼材で形成されていてもよい。

このように構成された耐震補強構造では、斜めブレース及び水平ブレースは、それぞれは鋼管及びチャンネル鋼材で形成されており、例えば鉄骨製のブレース等と比較すると軽量で、大きさ及びコストを抑えた構成とされている。よって、斜めブレース及び水平ブレースを、建築物の前記高さ方向及び幅方向にわたって全体的に配置することで、耐震性を向上させるとともに適切にせん断力を伝達させることができる。

本発明に係る耐震補強構造によれば、現場での施工の手間を抑えつつ、小型化することができる。

本発明の一実施形態に係る耐震補強構造が採用された建築物の斜視図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造を建築物の室内側から見た図である。 図１のＡ部の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の接合体を一方側（建築物に取り付けられた状態で室内側）から見た図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の接合体を他方側（建築物に取り付けられた状態で室外側）から見た図である。 図３のＢ−Ｂ断面図である。 図３のＣ−Ｃ断面図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の施工方法を説明する図であって、躯体にコッター及びアンカー筋を挿入するための穴を開けた図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の施工方法を説明する図であって、アンカー筋を挿入するための穴にアンカー筋を挿入した図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の施工方法を説明する図であって、コッターを挿入するための穴にコッターを挿入する直前の図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造の（ａ）概略正面図であり、（ｂ）概略平面図であり、（ｃ）概略鉛直断面図であり、（ｄ）片持ちスラブがある場合の概略鉛直断面図である。（ｅ）（ｂ）のＤ部における耐震補強構造と建築物との間のせん断力伝達を説明する図であり、（ｆ）（ｂ）のＥ部で外装材、ルーバー等がある場合の拡大図である。 本発明の一実施形態に係る耐震補強構造における接合体と躯体との接合部分の（ａ）鉛直断面図であり、（ｂ）水平断面図であり、（ｃ）（ａ）のＦ部における躯体とコッターとの支圧伝達を示した図であり、（ｄ）（ｂ）のＧ部における躯体とコッターとの支圧伝達を示した図である。 シミュレーションの建築物の平面図である。 地震時に斜めブレースが抵抗している様子を示す正面図である。 シミュレーションの建築物に耐震補強構造を設けた後と、建築物に耐震補強構造を設ける前との荷重変形を示すグラフである。

本発明の一実施形態に係る耐震補強構造について、図面を用いて説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係る耐震補強構造が採用された建築物の斜視図である。図２は、本発明の一実施形態に係る耐震補強構造を建築物の室内側から見た図である。
図１及び図２に示すように、耐震補強の対象とされる既存の建築物１は、鉛直方向に延びる複数の柱（躯体）１１，１１と、柱１１，１１間に架設された梁（躯体）１２と、を備えている。

既存の建築物１は、鉄筋コンクリート造や、鉄骨造、鉄骨鉄筋コンクリート造等が想定され、本実施形態では４階建ての鉄筋コンクリート造として説明する。
梁１２は、建築物１の幅方向に延びる複数の主筋１２Ａ，１２Ａ（図６参照）と、これら複数の主筋１２Ａ，１２Ａを束ねるように配置された複数の帯筋１２Ｂ，１２Ｂ（図６参照）と、を有している。

図３は、図１のＡ部の拡大図である。なお、図３において、紙面の左右両端側の斜めブレース５の図示を省略し、紙面の上端側では下側と同等の間隔に斜めブレース５が配置されているものをして示している。
図２及び図３に示すように、上記に示す既存の建築物１に設けられた耐震補強構造１０は、梁１２に接合された複数の接合体２と、複数の接合体２部材同士を（建築物１の高さ方向及び建築物１の幅方向に対して）斜めに連結する斜めブレース５と、建築物１の幅方向に隣り合う複数の接合体２同士を連結する水平ブレース６Ａ，６Ｂと、を備えている。
なお、建築物１の高さ方向は鉛直方向に相当し、建築物１の高さ方向に直交する幅方向及び奥行方向は水平方向に相当する。

接合体２は、建築物１の高さ方向及び幅方向に離間して、複数設置されている。

図４は、耐震補強構造１０の接合体２を一方側（建築物１に接合された状態で室内側）から見た図である。図５は、耐震補強構造１０の接合体２を他方側（建築物１に接合された状態で室外側）から見た図である。図６は、図３のＢ−Ｂ断面図である。図７は、図３のＣ−Ｃ断面図である。
図４から図７に示すように、接合体２は、予め工場等で製造されたコッター部材２０と、コッター部材２０と梁１２とを接合する複数の接合アンカー筋（アンカー筋）３０と、コッター部材２０の内部に現場でグラウト材が充填され接合アンカー筋３０が埋設された現場打ち充填部４２と、を有している。

コッター部材２０は、鋼管の内部にコンクリートが充填された鋼管コンクリート部（本体部）２１と、鋼管コンクリート部２１から梁１２側に突出する複数の水平シアコッタープレート２６（コッター）と、を有している。

鋼管コンクリート部２１は、鋼管で形成された鋼管部２２と、鋼管部２２の内部に工場等で予めコンクリートが充填された先打ち充填部４１（充填コンクリート部）とを有している。

鋼管部２２は、梁１２から建築物１（図１参照。以下同じ。）の外側に水平方向に突出するように設けられている。図４に示すように、鋼管部２２の端部２２Ａ（建築物１側の端部）において、高さ方向略中央の部分には、反対側の端部２２Ｚに向かって切欠き部２２Ｋが設けられている。換言すると、鋼管部２２の端部２２Ａにおいて、一対の切欠き部２２Ｋ，２２Ｋが径方向に対向して設けられている。

鋼管部２２の一対の切欠き部２２Ｋ，２２Ｋには、水平ブレース６Ａ，６Ｂ（図３参照。以下同じ。）が連結された水平ブレース用プレート２４が嵌め込まれて、取り付けられている。水平ブレース用プレート２４の建築物１側の縁部には、鋼管部２２の軸心から水平方向に沿って離間するにしたがって、次第に建築物１から離間するように斜行部２４Ｌが形成されている。

水平ブレース用プレート２４における鋼管の内部に位置する部分、本実施形態では水平ブレース用プレート２４の幅方向略中央において、建築物１側の端部から反対側に向かって切欠き部２４Ｋが設けられている。切欠き部２４Ｋは、水平方向に離間して２箇所設けられている。

水平ブレース用プレート２４の各切欠き部２４Ｋには、水平シアコッタープレート２６が嵌め込まれて、取り付けられている。また、水平シアコッタープレート２６は、後述する現場打ち充填部４２に埋設されている。

水平シアコッタープレート２６は、直方体状に形成され、建築物１の高さ方向、幅方向及び奥行方向に沿って配置されている。水平シアコッタープレート２６，２６は、建築物１の幅方向に離間して配置されている。

水平シアコッタープレート２６は、建築物１の高さ方向に沿った長さＬ１の方が、建築物１の幅方向に沿った方向の長さＬ２よりも長い。これにより、水平シアコッタープレート２６に作用する水平力を効果的に負担する。

なお、水平シアコッタープレート２６，２６は、正面視ハの字状をなすように上部同士の離間距離が下部同士の離間距離よりも長くなるように配置されていてもよい。あるいは、水平シアコッタープレート２６，２６は、逆ハ字の状をなすように下部同士の離間距離が上部同士の離間距離よりも長くなるように配置されていてもよい。さらに、水平シアコッタープレート２６は、Ｖ字状又は逆Ｖ字状をなすように一体的に形成されていてもよく、その配置位置、形状等は適宜選択可能である。本実施形態では、水平シアコッタープレート２６は、鋼材により形成されている。

水平シアコッタープレート２６は、鋼管の内部から建築物１側に突出している。梁１２には、コッター用穴１２Ｘが形成されている。水平シアコッタープレート２６はコッター用穴１２Ｘに挿入され、コッター用穴１２Ｘと水平シアコッタープレート２６との間にはグラウト材２６Ｇが注入されることで、水平シアコッタープレート２６は梁１２に固定されている。
水平シアコッタープレート２６は、鋼管コンクリート部２１と梁１２とを接合し、梁１２と鋼管コンクリート部２１との間でせん断力を伝達する。

なお、水平ブレース用プレート２４には切欠き部２４Ｋが設けられておらず、水平シアコッタープレートに切欠き部（不図示）が設けられ、当該切欠き部に水平シアコッタープレートが嵌め込まれる構成であってもよい。さらには、水平シアコッタープレートは、水平ブレース用プレートには接合されず、後述する先打ち充填部４１に埋設され、先打ち充填部４１を介して水平ブレース用プレートと一体化される構成であってもよい。

図５に示すように、鋼管部２２の端部２２Ｚ（建築物１側と反対側の端部）において、端部２２Ａと同様に、高さ方向略中央の部分には、反対側の端部に向かって切欠き部２２Ｋが設けられている。

鋼管部２２の一対の切欠き部２２Ｋ，２２Ｋには、水平ブレース６Ａ，６Ｂが連結された水平ブレース用プレート２５が嵌め込まれて、取り付けられている。水平ブレース用プレート２５の建築物１と反対側の縁部には、鋼管部２２の軸心から水平方向に沿って離間するにしたがって、次第に建築物１に近接するように斜行部２５Ｌが形成されている。

さらに、鋼管部２２の端部２２Ｚ側には、斜めブレース５（図３参照。以下同じ。）が連結された斜めブレース用プレート２７が複数設けられている。各斜めブレース用プレート２７は、鋼管部２２の径方向外側に延びるように設けられている。

斜めブレース用プレート２７は、水平ブレース用プレート２４の上側に１枚、水平ブレース用プレート２４の下側に１枚設けられている。水平ブレース用プレート２４の上側の斜めブレース用プレート２７と、水平ブレース用プレート２４の下側の斜めブレース用プレート２７とでは、建築物１の奥行方向（幅方向に直交する水平方向）の位置をずらして配置されている。
なお、本実施形態では、水平ブレース用プレート２４及び斜めブレース用プレート２７は、鋼材により形成されている。

各斜めブレース用プレート２７は、板状に形成され、鋼管部２２の径方向に延びている。斜めブレース用プレート２７の両面には、外方に突出するリブ２７Ｒがそれぞれ設けられている。

鋼管部２２の端部２２Ａ側には、上部及び下部に、筒状に形成されたグラウト注入部２８が設けられている。グラウト注入部２８の内部空間は、鋼管部２２の内部に連通されている。

鋼管部２２の端部２２Ｚ側の内部には、予め工場等でコンクリートが充填された先打ち充填部４１が形成されている。また、鋼管部２２の内部において、端部２２Ａ側の残りの部分には、現場で鋼管部２２のグラウト注入部２８から注入されたグラウト材が充填された現場打ち充填部４２が形成されている。

梁１２には、アンカー筋用穴１２Ｙが形成されている。接合アンカー筋３０はアンカー筋用穴１２Ｙに挿入され、アンカー筋用穴１２Ｙと接合アンカー筋３０との隙間にはグラウト材３０Ｇが注入されることで、接合アンカー筋３０の一端３０Ａ側は梁１２に固定されている。

接合アンカー筋３０の他端３０Ｚには、頭部３０Ｔが設けられている。接合アンカー筋３０の他端３０Ｚ側は、接合体２の現場打ち充填部４２に埋設され、固定されている。このように、接合アンカー筋３０は、鋼管コンクリート部２１と梁１２とを接合するとともに、鋼管コンクリート部２１の脱落を防止する。

図３に示すように、斜めブレース５は、建築物１の高さ方向及び幅方向に離間して配置された接合体２，２同士、つまり（建築物１の高さ方向及び幅方向に対して）斜めに離間して配置された接合体２，２同士を連結する。斜めブレース５の端部は、接合体２の斜めブレース用プレート２７に取付金具２７Ｋ等を介してボルト・ナット等により連結されている。

建築物１の高さ方向及び幅方向に離間して配置された４個の接合体２，２，２，２では、正面視Ｘ字状に配置された２本の斜めブレース５，５で連結されている。上記に示す通り、一の接合体２において、上側の斜めブレース用プレート２７と下側の斜めブレース用プレート２７とでは、建築物１の奥行方向の位置をずらして配置されている。また、建築物１の幅方向に隣り合う接合体２，２同士は上下逆（建築物１の奥行方向を軸線方向として１８０°回転させた関係）に配置されている。これにより、建築物１の高さ方向に沿って並ぶ接合体２の一の列では、上側の斜めブレース用プレート２７が下側の斜めブレース用プレート２７よりも建築物１の奥行方向手前側に配置され、一の列と建築物１の幅方向に隣り合う接合体２の他の列とでは、下側の斜めブレース用プレート２７が上側の斜めブレース用プレート２７よりも建築物１の奥行方向手前側に配置される関係になっている。そして、Ｘ字状に配置された２本の斜めブレース５，５は、互いに建築物１の奥行方向の位置をずらして配置されている。
なお、Ｘ字状に配置された斜めブレースは、建築物１の奥行方向の位置をずらさずに、同一鉛直平面上に配置される構成であってもよい。この場合には、２本の斜めブレースの交差する部分は、接合されている。

斜めブレース５は、引張力及び圧縮力に対して略同等の耐力を有していて、座屈しないものが好ましい。本実施形態では、斜めブレース５は、鋼管により形成されている。

水平ブレース６Ａ，６Ｂは、それぞれ一の接合体２の基端側と、一の接合体２と建築物１の幅方向に離間して配置された他の接合体２の先端側とを連結する。建築物１の幅方向に離間して配置された２個の接合体２，２において、一の接合体２の基端側と一の接合体２と建築物１の幅方向に離間して配置された他の接合体２の先端側とが水平ブレース６Ａで連結されるとともに、一の接合体２の先端側と他の接合体２の基端側とが水平ブレース６Ｂで連結されている。このように、建築物１の幅方向に隣り合う接合体２，２同士は、平面視Ｘ字状に配置された２本の水平ブレース６Ａ，６Ｂで連結されている。

本実施形態では、水平ブレース６Ａは、断面視Ｃ字状に形成された一対のチャンネル鋼材６１，６１を有している。一対のチャンネル鋼材６１，６１は、それぞれウェブ部６１Ａ，６１Ａ部同士を対向させて配置されている。

水平ブレース６Ａの両端部において、水平ブレース用プレート２４，２５が、一対のチャンネル鋼材６１，６１のウェブ部６１Ａ，６１Ａの間に挟み込まれて連結されている。また、ウェブ部６１Ａ，６１Ａ同士は、水平ブレース用プレート２４の厚み分離間した状態で、互いに連結されている。

水平ブレース６Ｂは、水平ブレース６Ａの一対のチャンネル鋼材６１，６１の間に挿通された支持プレート部６２と、支持プレート部６２の両端部にそれぞれ設けられ断面視Ｃ字状に形成された一対のチャンネル鋼材６３，６３と、を有している。水平ブレース６Ｂに水平ブレース６Ａの一対のチャンネル鋼材６１，６１と交差する部分において、支持プレート部６２が設けることで、水平ブレース６Ａ，６Ｂが交差可能とされている。

支持プレート部６２は、水平ブレース６Ａの一対のチャンネル鋼材６１，６１のウェブ部６１Ａ，６１Ａの間に挟み込まれて連結されている。

一対のチャンネル鋼材６３，６３は、それぞれウェブ部６３Ａ，６３Ａ同士を対向させて配置されている。ウェブ部６３Ａ，６３Ａ同士は、互いに連結されている。

水平ブレース６Ｂの端部において、水平ブレース用プレート２４，２５が、一対のチャンネル鋼材６３，６３のウェブ部６３Ａ，６３Ａの間に挟み込まれて連結されている。また、ウェブ部６３Ａ，６３Ａ同士は、水平ブレース用プレート２４及び支持プレート部６２の厚み分離間した状態で、互いに連結されている。

図１に示すように、接合体２、斜めブレース５及び水平ブレース６Ａ，６Ｂは、建築物１の正面において建築物１の高さ方向及び幅方向にわたって、１階の入り口１Ｅを除いて全体的に配置されている。また、必要とされる補強量に応じて、上記に示す耐震補強構造１０の設置位置を調整することができる。本実施形態では、１，２階では、３，４階よりも密に配置されている。なお、接合体２、斜めブレース５及び水平ブレース６Ａ，６Ｂと建築物１の幅方向端部との接合部分は、作用する偏心モーメント等の力のバランスを考慮して計画すればよい。

次に、上記のように構成された耐震補強構造１０の耐震補強方法について、主に図８から図１０を用いて説明する。
図８は、耐震補強構造１０の施工方法を説明する図であって、梁１２にコッター用穴１２Ｘ及びアンカー筋用穴１２Ｙを開けた図である。図９は、耐震補強構造１０の施工方法を説明する図であって、アンカー筋用穴１２Ｙに接合アンカー筋３０を挿入した図である。図１０は、耐震補強構造１０の施工方法を説明する図であって、コッター用穴１２Ｘに水平シアコッタープレート２６を挿入する直前の図である。

まず、図８に示すように、梁１２に接合体２を取付けるためのコア抜き（穴を開ける作業）を行う。
梁１２の上側の主筋１２Ａと下側の主筋１２Ａとの間及び建築物１の幅方向に離間して配置された帯筋１２Ｂ，１２Ｂの間に、アンカー筋用穴１２Ｙ及びコッター用穴１２Ｘを開ける。アンカー筋用穴１２Ｙ，１２Ｙ及びコッター用穴１２Ｘ，１２Ｘは、梁１２の正面から内部に向かって、建築物１の奥行方向に延びるように形成する。本実施形態では、一の帯筋１２Ｂにおける建築物１の幅方向一方側にアンカー筋用穴１２Ｙ，１２Ｙ及びコッター用穴１２Ｘを開け、一の帯筋１２Ｂにおける建築物１の幅方向他方側に別のコッター用穴１２Ｘを開ける。また、コッター用穴１２Ｘは、断面視円形の穴を開けることができるコアドリル等の工具を用いて、断面視円形の穴を建築物１の高さ方向に３個連ねてコッター用穴１２Ｘを形成している。本実施形態では、コッター用穴１２Ｘの建築物１の奥行方向の長さ（深さ）は８０ｍｍである。

次に、図９に示すように、アンカー筋用穴１２Ｙに接合アンカー筋３０を固定する。
アンカー筋用穴１２Ｙに接合アンカー筋３０を挿入し、アンカー筋用穴１２Ｙとアンカー筋との隙間にグラウト材３０Ｇを注入する（図１０参照）。グラウト材３０Ｇが硬化すると、接合アンカー筋３０はアンカー筋用穴１２Ｙの内部に固定される。

次に、図１０に示すように、梁１２にコッター部材２０を仮固定する。
コッター部材２０の水平シアコッタープレート２６をコッター用穴１２Ｘに挿入し、接合アンカー筋３０の梁１２から突出している部分をコッター部材２０の内部（鋼管部２２の内部における先打ち充填部４１が形成されていない部分）に配置する。コッター部材２０の水平シアコッタープレート２６は、コッター用穴１２Ｘに支持され、梁１２に仮固定される。

次に、グラウト材を圧入する。
また、コッター部材２０のグラウト注入部２８，２８から、グラウト材を圧入する。これにより、コッター部材２０の鋼管部２２の内部は、予め充填された先打ち充填部４１及び現場でグラウト材が圧入されることで形成された現場打ち充填部４２で満たされる。また、圧入されたグラウト材２６Ｇは、コッター用穴１２Ｘと水平シアコッタープレート２６との隙間にも入り込む。グラウト材が硬化すると、コッター部材２０は梁１２に接合される。上記の作業を、設置するコッター部材２０の位置に応じて行う。

次に、図３に示すように、コッター部材２０の斜めブレース用プレート２７及び水平ブレース用プレート２４，２５に、斜めブレース５を及び水平ブレース６Ａ，６Ｂをそれぞれボルト・ナット等により連結する。

図１１は、耐震補強構造１０の（ａ）概略正面図であり、（ｂ）概略平面図であり、（ｃ）概略鉛直断面図であり、（ｄ）片持ちスラブがある場合の概略鉛直断面図である。図１１（ｅ）は（ｂ）のＤ部における耐震補強構造１０と建築物１との間のせん断力伝達を説明する図であり、（ｆ）は（ｂ）のＥ部で外装材、ルーバー等がある場合の拡大図である。

図１１（ｅ）に示すように、上記のように構成された耐震補強構造１０では、接合体２における建築物１の幅方向両側に連結された４本の水平ブレース６Ａ，６Ｂから引張力及び圧縮力が接合体２に伝達される。接合体２では、圧縮力及び引張力が互いに打ち消し合い、軸力が０に近づく設計となっている。

また、接合体２の建築物１からの突出長さは、図１１（ｄ）に示すように建築物１に片持ちスラブＳが設けられている場合には、図１１（ｃ）に示すように建築物１に片持ちスラブＳが設けられていない場合よりも、長くなるように調整することができる。また、図１１（ｆ）に示すように、接合体２の先端部に外装材やルーバー等の部材Ｔを取付けることもできる。

図１２は、耐震補強構造１０における接合体２と梁１２との接合部分の（ａ）鉛直断面図であり、（ｂ）水平断面図であり、（ｃ）（ａ）のＦ部における梁１２と水平シアコッタープレート２６との支圧伝達を示した図であり、（ｄ）（ｂ）のＧ部における梁１２と水平シアコッタープレート２６との支圧伝達を示した図である。
図１２（ｃ），（ｄ）に示すように、水平シアコッタープレート２６と梁１２とのせん断力伝達は、支圧伝達を主な伝達機構として想定している。

次に、本実施形態の耐震補強構造１０を設けた場合の建築物１をシミュレーションした結果（試設計）について、主に図１３から図１５を用いて説明する。

図１３は、シミュレーションの建築物１の平面図である。図１４は、地震時に斜めブレース５が抵抗している様子を示す正面図である。図１５は、シミュレーションの建築物１に耐震補強構造１０を設けた後の荷重変形比較を示すグラフである。
図１３に示すように、本シミュレーションでは、建築物１として鉄筋コンクリート造の４階建て病院を想定している。Ｘ方向（建築物１の幅方向）は純ラーメン構造とされ、Ｙ方向（建築物１の奥行方向）は耐震壁付きラーメン構造とされている。Ｘ方向に耐震補強構造１０を設ける場合について説明する。
柱１１，１１間７２００ｍｍに設けられた耐震補強構造１０を１か所と数えて、一階では８か所に耐震補強構造１０が設けられている。

表１の提案補強の欄に示すように、１階で必要な補強量は８８８７ｋＮである。これを８か所で負担するため、１か所あたり１１１１ｋＮ（約１０００ｋＮ）の耐力が必要となる。
なお、鉄骨製のブレース等が設けられた従来の補強方法では、材料費等が高い。このため、表１の従来補強の欄に示すように、設置箇所数を４か所に抑えて、１か所あたり２２２２ｋＮの耐力を負担させる設計であった。一方、本発明では、設置箇所数を増やしても施工面及びコスト面ともにメリットがあるため、１か所あたりの負担耐力を抑えた構成とすることができる。

斜めブレース５は、ＳＳ４００を材料として、断面積１６０ｍｍ^２で形成されたものを想定している。σ_ｙ＝２３５ＭＰａとして算定すると、斜めブレース５は１本当たり降伏時軸力＝３７６ｋＮ負担できる。水平力に置換すると、Ｑ_ｙ＝２５８ｋＮの耐力となる。接合体２と梁１２との接合箇所には、それぞれ２本の斜めブレース５が設けられているため２本分でＱ_ｙ＝５１６ｋＮ負担できる。つまり、１接合部あたりＱ_ｙ＝５１６ｋＮ負担できる。よって、図１４に示すように、１柱スパン（７２００ｍｍ）で２接合部設ければ、１柱スパンで１０３２ｋＮの補強をすることが可能であり、目標とされた１か所あたり約１０００ｋＮの耐力を確保することができる。このように、１か所あたりの補強量を抑えつつ、耐震補強することができる。

図１４に示すように、地震時には、接合体２に連結された２本の斜めブレース５には、それぞれ圧縮力及び引張力が作用し、建築物１の高さ方向の力は互いに打ち消し合うため、建築物１の幅方向（Ｘ方向）の水平力のみが伝達される。

図１５に示すように、補強前（既存柱１１）では、層せん断力が約１０００ｋＮとなっているが、本シミュレーションの耐震補強構造１０を設ける（既存柱１１＋補強部）と、層せん断力が２０００ｋＮ以上となり、効率的に耐震補強を行うことができることが分かる。

このように構成された耐震補強構造１０では、斜めブレース５と連結された接合体２及び接合体２と連結された水平ブレース６Ａ，６Ｂを介して、せん断力が耐震補強構造１０側から既存の建築物１側に伝達される。従来では、既存の建築物１の外側に設けられたブレース等側から既存の建築物１側にせん断力を伝達させるために、鉄筋コンクリート造のスラブ等の構造体を増設する必要があったが、本願では接合体２及び水平ブレース６Ａ，６Ｂがせん断力を伝達するように機能するため、構造体を増設する必要がなく現場での施工の手間を削減することができる。
また、接合体２の基端側及び先端側には、建築物１の幅方向一方側に設けられた接合体２と連結された水平ブレース６Ａ，６Ｂ及び建築物１の幅方向他方側に設けられた接合体２と連結された水平ブレース６Ａ，６Ｂがそれぞれ設けられている。つまり、接合体２の基端側及び先端側には、建築物１の幅方向両側にそれぞれ延びる一対の水平ブレース６Ａ，６Ｂがそれぞれ連結されている。これにより、接合体２の両側に連結された水平ブレース６Ａ，６Ｂから引張力及び圧縮力が接合体２に伝達され、接合体２と既存の梁１２との接合部分に生じる軸力及び偏心モーメントが抑えられる。よって、接合体２における梁１２との接合部分を小型化でき、これに伴い接合体２自体も小型化できる。
また、接合体２の設置数等を調整して隣り合う柱１１，１１等の躯体間の負担せん断力を抑えることができるため、既存の柱１１や杭等の補強が不要である。

また、梁１２と鋼管コンクリート部２１との間のせん断力は、水平シアコッタープレート２６により確実に伝達される。

また、梁１２のアンカー筋用穴１２Ｙと接合アンカー筋３０との隙間にはグラウト材３０Ｇが注入され、コッター部材２０はアンカー筋を介して梁１２に固定されている。よって、コッター部材２０の梁１２からの脱落は、確実に防止される。

また、鋼管部２２が主に引張力を負担し、先打ち充填部４１が主に圧縮力を負担するため、耐力を均等に発揮することができる。

また、斜めブレース５及び水平ブレース６Ａ，６Ｂは、それぞれは鋼管及びチャンネル鋼材等で形成されており、例えば鉄骨等と比較すると軽量で、大きさ及びコストを抑えた構成とされている。よって、接合体２、斜めブレース５及び水平ブレース６Ａ，６Ｂが建築物１の高さ方向及び幅方向にわたって１階の入り口１Ｅを除いて全体的に配置することで、耐震性を向上させるとともに適切にせん断力を伝達させることができる。
なお、耐震補強構造１０を設ける位置、数量等は、必要とする補強量等に応じて決定する。

また、鋼管部２２の内部に工場にて予めコンクリートを充填した先打ち充填部４１を設けることで、現場で鋼管部２２の内部に接合アンカー筋３０を固着させるためのグラウト材を注入するだけでコンクリートを充填する必要がないため、現場での施工工数を削減することができる。

また、水平シアコッタープレート２６は、水平ブレース６Ａ，６Ｂが連結された水平ブレース用プレート２４に取り付けられているため、水平ブレース６Ａ，６Ｂが伝達するせん断力を梁１２側に効果的に伝達することができる。

また、従来の鉄骨製のブレースを設ける構成では、太いブレースが目立ち、外観が重い印象となっていた。本発明では、図１に示すように、斜めブレース５及び水平ブレース６Ａ，６Ｂは、それぞれは鋼管及びチャンネル鋼材等で形成されているため、外観の印象を軽くすることができるとともに、太陽光を室内に効果的に取り入れて室内の明るさを確保することができる。また、図２に示すように、建築物１の室内から外部を見ると、斜めブレース５を構成する細い鋼管が見えるだけであるため、見晴らしが良い。

なお、上述した実施の形態において示した組立手順、あるいは各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記に示す実施形態において、耐震補強構造１０は梁１２に接合されているが、本発明はこれに限られず、柱１１等の躯体に接合されていてもよい。

また、上記に示す実施形態において、接合体２の本体部は鋼管部２２と先打ち充填部４１とを備える構成であるが、本発明はこれに限られず、接合体２の本体部は、鉄骨等の材料で形成されていてもよい。

また、上記に示す実施形態において、接合体２は、コッター部材２０と、接合アンカー筋３０と、現場打ち充填部４２と、を有しているが、本発明はこれに限られない。例えば、接合体は、コッター部材２０を有さない構成であってもよい。この場合には、接合アンカー筋３０は、鋼管コンクリート部２１の脱落を防止するとともに、コッター部材２０に代わりせん断力を伝達するようにも機能する。また、本実施形態では、接合体２は、２本の接合アンカー筋３０を有しているが、接合アンカー筋３０の本数をさらに増やすことにより、せん断力をより効果的に伝達することができる。

１…建築物
２…接合体
５…斜めブレース
６Ａ，６Ｂ…水平ブレース
１０…耐震補強構造
１１…柱
１２…梁
１２Ｘ…コッター用穴
１２Ｙ…アンカー筋用穴
２０…コッター部材
２１…鋼管コンクリート部
２２…鋼管部
２４…水平ブレース用プレート
２６…水平シアコッタープレート
２６Ｇ…グラウト材
２７…斜めブレース用プレート
２７Ｒ…リブ
２８…グラウト注入部
３０…接合アンカー筋
４１…先打ち充填部
４２…現場打ち充填部
６１…チャンネル鋼材
６１Ａ…ウェブ

Claims (5)

1. 既存の建築物の躯体に、前記建築物の高さ方向及び該高さ方向と交差する前記建築物の幅方向に離間して配置され、前記躯体から突出するように該躯体に接合された複数の接合体と、
   前記高さ方向且つ前記幅方向に離間して配置された一対の前記接合体同士を連結する斜めブレースと、
   前記幅方向に離間して配置された一対の前記接合体同士を、一の前記接合体の基端側と他の前記接合体の先端側とを互いに連結する水平ブレースと、を備えることを特徴とする耐震補強構造。
2. 前記接合体は、
   前記斜めブレース及び水平ブレースが接合される本体部と、
   前記本体部と前記躯体とを接合し、前記躯体と前記本体部との間のせん断力を伝達するコッターと、を備えることを特徴とする請求項１に記載の耐震補強構造。
3. 前記接合体は、
   前記本体部と前記躯体とを接合し、前記本体部の前記躯体からの脱落を防止するアンカー筋を、さらに備えることを特徴とする請求項２に記載の耐震補強構造。
4. 前記本体部は、
   鋼管で形成された鋼管部と、
   該鋼管部の内部にコンクリートが充填された充填コンクリート部と、を有することを特徴とする請求項２または３に記載の耐震補強構造。
5. 前記斜めブレースは、鋼管で形成され、
   前記水平ブレースは、チャンネル鋼材で形成されていることを特徴とする請求項１から４のいずれか一項に記載の耐震補強構造。

Images