(58)【調査した分野】(Int.Cl.,DB名)
【背景技術】
【0002】
従来から、既存建築物を免震化する場合、免震化する層の柱を切断して一部を除去し、この除去した部分に免震装置を設置することが広く行われている。この場合、少なくとも柱を切断してから免震装置を設置するまでの期間は、ジャッキ等の仮設支持部材を設置して、柱軸力を支持する必要がある。
【0003】
仮設支持部材を柱近傍の床から上梁に亘って設置して、直接上下階を支持する方法が一般的である。この方法は、柱軸力を確実に支持できるが、上下の梁に設計時に想定されていない荷重がかかる。そのため、梁を補強したり、免震化する層の下層階にも仮設支持部材を設けて荷重を分散する必要があった。そこで、柱軸力を柱自身で支持する方法が提案されている。
【0004】
例えば、特許文献1には、免震装置を設置するために除去する柱の部分の上下に、それぞれ柱の外周にブラケットを設け、上下のブラケット間にジャッキを設置することが記載されている。
【0005】
この技術では、主に柱とブラケットとの接触面の摩擦力によって柱軸力を上柱から受けて、ジャッキを介して下柱に伝達している。柱切断後の全軸力を摩擦力で負担する必要があるため、対向するブラケットをロッド(PC鋼棒等)によって連結し、このロッドに緊張力をかけて、柱とブラケットとの摩擦力を増加させている。柱の一方向とこれと直交する方向との二方向に高さを変えてロッドを設置して、必要な耐力が得られるまでブラケットを積層している。
【0006】
ところで、建築物の免震装置としては積層ゴムを用いたものが最も一般的である。積層ゴムはゴム材が支持材となるので、鉄筋コンクリート製の柱に比べて建築物の荷重を支持するために必要な断面積は大きくなる。このような免震装置を設置するためには、既存柱の外周にコンクリートを増し打ちして外形と断面積を大きくする必要がある。
【0007】
特許文献2には、増し打ち部を大きくとって、柱軸力を支持するジャッキを、免震装置の外側に設置することが記載されている。この場合も、増し打ち部の外側に鋼材を設置し、増し打ち部を挿通するPC鋼棒で鋼材を連結して緊張力をかけている。
【0008】
特許文献3には、柱の外周にコンクリートを増し打ちして設置面積を広げた上で、増し打ち部の外側に設けたブラケット間にジャッキを設置することが記載されている。ブラケットは、切断予定範囲の上下にそれぞれ、対向する2部材のみ、一方向に設けられており、PC鋼棒によって連結されている。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0010】
しかしながら、上記特許文献2に記載された技術では、増し打ち部の間に、免震装置だけでなくジャッキも設置するので、増し打ち部の断面積が非常に大きくなる。そのため、耐震工事終了後も、増し打ち部が邪魔になって、居住などに使用可能な空間が大きく減少する。
【0011】
一方、上記特許文献3に記載された技術では、必要な耐力が得るべく、摩擦力を大きくするためにPC鋼棒の本数が多く、既存柱を貫通するPC鋼棒も存在している。しかし、このように既存柱に断面欠損が生じることは好ましくない。
【0012】
本発明は、以上の点に鑑み、居住などに使用可能な空間が減少することが少なく、且つ、既存柱を欠損することなく耐力を確保することが可能な免震化工事の仮設支持構造及び既存建築物の免震化工法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0013】
本発明の免震化工事の仮設支持構造は、既存建築物の柱の免震装置が挿入される部分の上下にて、それぞれ前記柱の外周に設けられ、免震装置が設置可能な外形を有する増し打ち部と、前記増し打ち部をそれぞれ貫通するように埋設されたシース管と、前記増し打ち部の外側にそれぞれ着脱可能に、同方向に対向するように設けたブラケットと、前記各シース管を挿通し、前記対向するブラケットを連結して、緊張力がかけられた緊張棒材と、前記上下のブラケット間に設置された軸力伝達部材とを備えることを特徴とする。
【0014】
本発明の免震化工事の仮設支持構造によれば、増し打ち部の外側にそれぞれ着脱可能に設けられた上下のブラケット間に軸力伝達部材が設置されるので、上記特許文献2に記載された技術と比較して、増し打ち部の断面積を小さくすることができる。
【0015】
さらに、緊張棒材は、増し打ち部を貫通するように埋設されたシース管を挿通してブラケットを連結するので、上記特許文献3に記載された技術とは異なり、緊張棒材を挿通するために既存建築物の柱を欠損させることがない。なお、柱の断面が四角形の場合、シース管は柱の平行な2つの外面に沿って、水平かつ互いに平行に配置される。
【0016】
さらに、緊張棒材は、増し打ち部を貫通するように埋設されたシース管を挿通して、同方向に対向するように設けられたブラケットを連結するので、下記本発明の実施の形態に係る説明で述べるように、上側と下側にそれぞれ複数段のブラケットを設ける場合、上下のブラケットが異なる方向に対向するように設けられた場合と比較して、緊張棒材の緊張力が同じであっても、増し打ち部とブラケットとの接触面に生じる摩擦力による耐力が大きくなる。そのため、増し打ち部の高さがブラケットの高さによって決まる場合、必要な耐力を確保するためのブラケットの高さ、ひいては下側の増し打ち部の高さが削減され、居住などに使用可能な空間を拡大することができる。また、異なる方向へ対向するように設けられた場合より耐力が大きい分、支持できる荷重も大きく、安全に作業することができる。さらに、必要な耐力を確保するための緊張棒材の緊張力を小さくすることができるので、増し打ち部と柱にかかる負担を軽減できる。
【0017】
本発明の免震化工事の仮設支持構造において、前記下側の増し打ち部の下側にて、前記柱の外側に、前記ブラケットと同方向に対向するように設けられ、緊張力がかけられた補助緊張棒材によって連結された補助ブラケットをさらに備え、前記上側のブラケットは上下複数段設け
る。
【0018】
これにより、既存建築物の柱と補助ブラケットとの接触面に生じる摩擦力によって、耐力を高めることができ、補助ブラケットは耐震工事後に除去される。よって、さらに、下側の増し打ち部の高さを削減して、居住などに使用可能な空間を拡大することができる。前記ブラケットと補助ブラケットの形状が同じ場合、既存建築物の柱は増し打ち部に比べて外周の長さが短い分、接触面積が小さく、摩擦力が小さい。必要な耐力を得るため、補助ブラケットは複数段設け、かつ耐力の大きくなるように同方向に対向させることが望ましい。
【0019】
また、本発明の免震化工事の仮設支持構造において、前記下側のブラケット又は前記補助ブラケットの下面と床スラブの上面との間に設けた補助用支持部材をさらに備えることが好ましい。
【0020】
この場合、増し打ち部とブラケットとの接触面、さらには既存建築物の柱と補助ブラケットとの接触面に生じる摩擦力によって柱軸力を支えることが不十分であった場合であっても、補助用支持部材を介して柱軸力を床スラブで支持することが可能となる。なお、補助用支持部材は下階梁上の床スラブ上面に設けることが望ましい。
【0021】
本発明の既存建築物の免震化工法は、前記既存建築物の柱の免震装置が挿入される部分の上下にて、それぞれ前記柱の外側に平行にシース管を埋設した状態で増し打ち部を形成する工程と、前記増し打ち部の外側にそれぞれ、前記各シース管を挿通する緊張棒材によって、同方向に対向する一対のブラケットを、緊張力をかけて連結して設置する工程と、前記上下のブラケット間に軸力伝達部材を設置して、柱軸力に相当する荷重をかける工程と、前記柱の免震装置が挿入される部分を除去する工程と、前記除去した部分に前記免震装置を設置する工程と、前記軸力伝達部材がかけていた荷重を除去する工程と、前記上下のブラケット、前記緊張棒材及び前記軸力伝達部材を取り外す工程とを備えることを特徴とする。
【0022】
本発明の既存建築物の免震化工法によれば、増し打ち部の外側にそれぞれ着脱可能に設けられた上下のブラケット間に軸力伝達部材が設置されるので、上記特許文献2に記載された技術と比較して、増し打ち部の断面積を小さくすることができる。
【0023】
さらに、緊張棒材は、増し打ち部を貫通するように埋設されたシース管を挿通してブラケットを連結するので、上記特許文献3に記載された技術とは異なり、緊張棒材を挿通するために既存建築物の柱を欠損させることがない。
【0024】
さらに、緊張棒材は、増し打ち部を貫通するように埋設されたシース管を挿通して、同方向に対向するように設けられたブラケットを連結するので、下記本発明の実施の形態に係る説明で述べるように、上下のブラケットが異なる方向に対向するように設けられた場合と比較して、緊張棒材の緊張力が同じであっても、増し打ち部とブラケットとの接触面に生じる摩擦力による耐力が大きくなる。そのため、増し打ち部の高さがブラケットの高さによって決まる場合、必要な耐力を確保するためのブラケットの高さ、ひいては下側の増し打ち部の高さが削減され、居住などに使用可能な空間を拡大することができる。
【0025】
本発明の既存建築物の免震化工法において、前記下側の増し打ち部の下側に、前記柱の外側に、補助緊張棒材によって、前記ブラケットと同方向に対向する一対の補助ブラケットを、緊張力をかけて連結する工程をさらに備え
る。
【0026】
これにより、既存建築物の柱と補助ブラケットとの接触面に生じる摩擦力によって、耐力を高めることができ、補助ブラケットは耐震工事後に除去される。よって、さらに、下側の増し打ち部の高さを削減して、居住などに使用可能な空間を拡大することができる。
【0027】
また、本発明の既存建築物の免震化工法において、前記下側のブラケット又は前記補助ブラケットの下面と床スラブの上面との間に補助用支持部材を設ける工程をさらに備えることが好ましい。
【0028】
この場合、増し打ち部とブラケットとの接触面、さらには既存建築物の柱と補助ブラケットとの接触面に生じる摩擦力によって柱軸力を支えることが不十分であった場合であっても、補助用支持部材を介して柱軸力を床スラブで支持することが可能となる。
【発明を実施するための形態】
【0030】
本発明の実施形態に係る免震化工事の仮設支持構造について
図1及び
図2を参照して説明する。
【0031】
この仮設支持構造は、既存建築物を免震化する際に、免震化する層の柱Aを切断して一部を除去し、この除去した部分に免震装置30(
図5(b)参照)を挿入して設置する際に、柱軸力を支持するための構造である。
【0032】
仮設支持構造は、増し打ち部11、シース管12、上側ブラケット13、下側ブラケット14、PC鋼棒15及びジャッキ16を備える。
【0033】
増し打ち部11は、既存建築物の柱(以下、既存柱という)Aの免震装置30を挿入するために除去される部分A1の上下にて、それぞれ既存柱Aの外周に設けられる。ここでは、既存柱A及び増し打ち部11の外形の断面は四角形である。なお、既存柱A及び増し打ち部11の内部の鉄筋は、図面では省略されている。
【0034】
増し打ち部11は、免震装置30が設置可能な外形を有している。免震装置30は、例えば、積層ゴムを用いたアイソレータである。増し打ち部11の外形は、免震装置30が設置することが可能な広さであれば十分であり、増し打ち部11の断面積を最小限に抑えて、居住などに使用可能な空間の減少を抑えることが好ましい。「免震装置30が設置可能な外形」とは、増し打ち部11の互いに対向する面の形状が免震装置30を固定するための固定具17が必要本数分以上配置することが可能であり、免震装置30との荷重の伝達が可能な構造を構成ことができる形状を意味する。このため、増し打ち部11の外形は免震装置30のベースプレートの外形より小さくてもよい。
【0035】
特に、下側の増し打ち部11Bは、免震装置30を固定すること可能な高さがあれば十分であり、その下側は既存柱Aがそのままの状態であることが好ましい。このように、下側の増し打ち部11Bを設ける範囲をできるだけ小さくすることにより、免震装置30を設置する階の階高が高い場合は、居住などに使用可能な空間を工事前と同様とすることが可能であり、階高が低い場合には収納部として利用することが可能となる。
【0036】
上側の増し打ち部11Aは、居住などに使用可能な空間に影響を及ばさないので、その範囲は制限されない。上側の増し打ち部11Aは最大で上階のスラブBの下面に到るまで設けてもよい。
【0037】
シース管12は、各増し打ち部11A,11B内に同じ方向に貫通するように埋設されている。シース管12は、既存柱Aを避けて、各増し打ち部11A,11Bにそれぞれ複数本設けられている。ここでは、シース管12は、既存柱Aの平行な2つの外面に沿って水平かつ互いに平行に位置するように、既存柱Aの
図2(a)の上下方向外側にそれぞれ1本ずつ、
図1に示すように、上側の増し打ち部11Aには上下方向に4段、下側の増し打ち部11Bには上下方向に2段設けられている。シース管12は、例えば、塩化ビニルなどの樹脂製である。
【0038】
さらに、各増し打ち部11A,11Bには、免震装置30を固定するための固定具17も埋設されている。固定具17は、例えば、袋ナットである。
【0039】
上側ブラケット13は、上側の増し打ち部11Aの外側に、着脱自在に設置されている。下側ブラケット14は、下側の増し打ち部11Bの外側に、着脱自在に設置されている。ブラケット13,14は、ここでは、鋼板製であり、例えば、H形鋼を組み合わせて溶接などで一体化したものである。
【0040】
上側ブラケット13及び下側ブラケット14は、既存柱Aの
図2の上下方向外側をそれぞれ通るPC鋼棒15で接続される2組の一対のブラケットから1段分が構成されている。PC鋼棒15は、本発明の緊張棒材に相当する。
【0041】
そして、上側ブラケット13の下面及び下側ブラケット14の上面の四隅部分には、それぞれ、ジャッキ16を設置するために鋼板が溶接など固定されている。
【0042】
各ブラケット13,14は既存柱Aを避けて増し打ち部11A,11Bを貫通するPC鋼棒15によって連結されている。各ブラケット13,14から
図1の左右方向外側に突出するPC鋼棒15の先端部にナット18をねじ込んで締め付け固定している。これにより、PC鋼棒15に緊張力がかけられ、一対のブラケット13,14を介してそれぞれ増し打ち部11A,11Bに圧縮力を付加している。
【0043】
この圧縮力によって増し打ち部11A,11Bとブラケット13,14との接触面に摩擦力が発生し、既存柱Aにかかる鉛直方向の荷重(柱軸力)を支持することが可能となる。
【0044】
このようにして柱軸力を確保するためには、大きな摩擦力が必要であり、ブラケット13,14は上下複数段設けることが好ましい。ただし、下側のブラケット14の段数を増やすと、下側の増し打ち部11Bの高さが増加して、居住などに使用可能な空間が減少するので、好ましくない。
【0045】
上側ブラケット13及び下側ブラケット14は、全ての段において、同方向に対向するように設けている。これは、ブラケットを同じ方向に2段設けた場合と、ブラケットを互いに直交する方向に1段ずつ合計2段設けた場合とで、PC鋼棒15にかけた緊張力と最大耐力との関係を実験した結果に基づく。具体的には、実験結果の一例を示す
図3のように、ブラケットを同じ方向に2段設けたXで示した場合のほうが、ブラケットを互いに直交する方向に1段ずつ合計2段設けた黒丸で示した場合と比較して、最大耐力が大きいことが分ったからである。
【0046】
さらに、ブラケット13,14が同じ方向であり、異なる方向でないので、上下複数段を一体化することができ、構成が簡素化され、さらに、段の間に隙間が生じないので全ての段が有効であり、設計計算通りの耐力を期待することができる。
【0047】
さらに、ブラケット13,14が同方向であるので、耐震壁がある方向を避けるなど、設置し易い方向を選択することができ、また、PC鋼棒15に緊張力をかけるための装置の設置や移動が容易となるという利点もある。
【0048】
ジャッキ16は、上側ブラケット13と下側ブラケット14との間に配置されている。ジャッキ16は、本発明の軸力伝達部材に相当する。ここでは、4本のジャッキ16が、ブラケット13,14の四隅に配置されており、上部構造の鉛直荷重を下部構造に伝達している。
【0049】
さらに、仮設支持構造は、
図1及び
図2(b)に示すように、下側ブラケット14の下側の既存柱Aの外周に設けた補助ブラケット21を備えてい
る。
【0050】
この補助ブラケット21にも、PC鋼棒22が挿通される貫通孔が形成されている。PC鋼棒22は、本発明の補助緊張棒材に相当する。そして、補助ブラケット21は、ブラケット13,14と同方向、
図1の左右方向、
図2(b)の上下方向に対向している。各補助ブラケット21から外側に突出するPC鋼棒15の先端部にナット18をねじ込んで締め付け固定している。これにより、PC鋼棒22は、既存柱Aの平行な2つの外面に沿って水平かつ互いに平行に配置される。そして、PC鋼棒22に緊張力がかけられ、一対の補助ブラケット21を介して既存柱Aに圧縮力を付加している。
【0051】
この圧縮力によって既存柱Aと補助ブラケット21との接触面に摩擦力が発生し、既存柱Aにかかる鉛直方向の荷重(柱軸力)を支持することが可能となる
このように、既存柱Aと補助ブラケット21との接触面の摩擦力によって、耐力を高めることができ、補助ブラケット21は耐震工事後に除去される。よって、さらに、下側の増し打ち部11Bの高さを削減して、居住などに使用可能な空間を拡大することができる。
【0052】
さらに、仮設支持構造は、
図1に示すように、補助ブラケット21の下面と免震層の床スラブCの上面との間に補助用支持部材23を備えていてもよい。なお、補助ブラケット21を備えない場合には、下側ブラケット14の下面と免震層の床スラブCの上面との間に、補助用支持部材23を設ければよい。
【0053】
増し打ち部11とブラケット13,14との間、さらには、既存柱Aと補助ブラケット21との間での摩擦力が不十分であると、ブラケット13,14が所定位置からずれ、既存建築物が傾くことになる。補助用支持部材23は、このように摩擦力が軸荷重を支持するのに不十分であった場合に、不足分の荷重を床スラブ及び下階の梁を経由して下階の柱に伝達する。よって、摩擦力が軸荷重を支持するのに十分であれば荷重を負担することが無く、補助用支持部材23の上端は下側ブラケット14の下面に接触していなくてもよい。
【0054】
なお、補助用支持部材23は、単なる鋼棒であってもよい。ただし、補助用支持部材23は上端の高さ調整のために伸縮可能であることが好ましい。
【0055】
以下、前述した仮設支持構造を用いた、本発明の実施形態に係る既存建築物の免震化工法について
図1〜
図2、
図4、
図5を参照して説明する。
【0056】
まず、
図4(a)に示すように、既存柱Aの免震装置30(
図5(b)参照)が挿入される部分A1の上下にて、それぞれ既存柱Aの外周に増し打ち部11A,11Bを形成する工程を行う。
【0057】
各増し打ち部11A,11Bは、図示しない型枠を設置し、配筋を行い、シース管12及び固定具17を埋設されるようにした状態でコンクリートを打設することにより形成する。
【0058】
次に、
図4(b)に示すように、上下の増し打ち部11A,11Bの外側に各シース管12を挿通するPC鋼棒15によって、対向する一対のそれぞれのブラケット13,14を、緊張力をかけて連結して設置する工程を行う。
【0059】
さらに、下側の増し打ち部11Bの下側にて、既存柱Aの外側に、PC鋼棒22によって、補助ブラケット21を、緊張力をかけて連結して設置する工程を行う。
【0060】
さらに、下側ブラケット14の下面と床スラブCの上面との間に補助用支持部材23を設ける工程を行う。
【0061】
次に、
図1に示すように、上下のブラケット13,14間にジャッキ16を設置して、柱軸力に相当する荷重をかける工程を行う。
【0062】
次に、既存柱Aの免震装置30が挿入される部分A1を切断して除去する工程を行い、
図5(a)に示す状態にする。
【0063】
次に、
図5(b)を参照して、除去した部分に免震装置30を設置する工程を行う。このとき、免震装置30は、増し打ち部11に埋設された固定具17を用いて固定する。
【0064】
次に、ジャッキ16にかけていた荷重を除去する工程を行う。
【0065】
最後に、ブラケット13,14、PC鋼棒15,22、ジャッキ16、補助ブラケット21及び補助用支持部材23を取り外す工程を行い、
図5(b)に示す状態にする。
【0066】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、既存柱Aの免震装置30が挿入される部分A1の上下にて、それぞれ既存柱Aの外周に設けられ、免震装置30が設置可能な外形を有する増し打ち部11A,11Bを有するので既存柱Aの断面積より設置面積が大きくなる、積層ゴムを用いた免震装置30を設置することができる。
【0067】
また、増し打ち部11A,11Bの外側にそれぞれ着脱可能に設けられたブラケット13,14間にジャッキ16が設置されるので、上記特許文献2に記載された技術と比較して、増し打ち部11A,11Bの断面積を小さくすることができる。
【0068】
さらに、PC鋼棒15は、増し打ち部11A,11Bを貫通するように埋設されたシース管12を挿通してブラケット13,14を連結するので、上記特許文献3に記載された技術とは異なり、PC鋼棒15を挿通するために既存柱Aを欠損させることがない。
【0069】
さらに、PC鋼棒15は、増し打ち部11A,11Bを貫通するように埋設されたシース管12を挿通して、同方向に対向するように設けられたブラケット13,14を連結するので、上記特許文献1に記載された技術のように、ブラケット13,14が異なる方向に対向するように設けられた場合と比較して、PC鋼棒15の緊張力が同じであっても、増し打ち部11A,11Bとブラケット13,14との間の摩擦力による耐力が大きくなる。そのため、必要な耐力を確保するための下側ブラケット13の高さ、ひいては下側の増し打ち部11Bの高さを削減して、居住などに使用可能な空間を拡大することができる。
【0070】
以上、本発明の実施形態について図面を参照して説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、固定具17は増し打ち部11A,11Bに埋設するのではなく、部分A1を切断して除去した後に免震装置30を固定するための台座を、増し打ち部11A,11Bに埋設した袋ナットなどを用いて配筋してコンクリートで形成し、この台座に固定具17を埋設してもよい。