JP5346572B2 - 既存建物に対する免震装置の設置方法 - Google Patents

Description

本発明は、既存の建物を免震化させる場合に、その建物の柱に免震装置を設置する方法
に関するものである。

従来、既存の建物を免震化させる場合、柱の途中を切断してその箇所に免震装置を嵌装させるために、前記切断した柱を仮支持する仮支持柱を構築して、免震化工事を行うものであるが、図１１に示すように、例えば、既存梁２１に躯体補強２２を施工し、上下方向に支柱２３を設けてそこに油圧ジャッキ２４を設置して、既存建物の荷重を受けるようにしている。

また、既存建物の軸力材の外周に、少なくとも免震装置を挿入すべき範囲を残して増し打ちコンクリートを打設するとともに、当該増し打ちコンクリートの上記範囲に対向する上下間に支持部材を介装し、次いで免震装置を挿入すべき範囲の軸力材を切断した後に、軸力材の切断部位に免震装置を挿入し、前記支持部材を撤去する方法が知られている（特許文献１参照）。
特開平０９−２７３３１４

しかしながら、従来の工法では、支柱を立てて荷重を仮受けするため、当該支柱を設置する部分に既存躯体の補強が必要となる。また、免震装置用のベースプレートを設置するスペースを確保するために、柱から離れた位置に油圧ジャッキを設置しなければならない。よって、建物の荷重を受ける支持点が離れているので、発生応力が大きくなって既存躯体補強を大掛かりなものにせざるを得ない。

更に、免震化工事を終了させた後に、前記既存躯体補強が邪魔になると共に、後施行アンカー等の鉄骨ブラケット取付において既存躯体に孔を開けることによる強度低下等の課題がある。本発明に係る既存建物に対する免震装置の設置方法は、このような課題を解決するために提案されるものである。

本発明に係る既存建物に対する免震装置の設置方法の上記課題を解決して本発明の目的を達成する要旨は、既存の建物に免震装置を設置する方法において、既存建物の外周部に山留め壁を施工し、擁壁支持杭を打設して掘削し、前記擁壁のコンクリートを打設するとともに、地震水平力を新設の前記擁壁に負担させる仮設スラブを打設し、既存柱の側壁面の全周囲に所要の間隙を空けて補強金属板を巻き付けて固定し、既存スラブを解体した後に、既存柱の基礎部に架台を構築してその上に新設の地下階のスラブを受ける床受け鉄骨を取付け、前記補強金属板に仮設支持柱を固着して設け、前記仮設支持柱の下で前記既存柱の基礎上部との間に揚重装置を設置し、前記揚重装置によって前記仮設支持柱および補強金属板を介して既存柱の軸力を負担させた後に、当該既存柱の下部を切断して免震装置を取り付け、その後、前記揚重装置によって前記免震装置に前記既存柱の軸力を負担させて、前記揚重装置と前記仮設支持柱とを撤去し、前記床受け鉄骨の上に地下階の新設スラブを構築し、当該新設スラブより下位置の外周壁を切断し、前記仮設スラブを撤去して既存建物を免震化することである。

また、前記補強金属板は、少なくとも一方の補強金属板の横断面形状がコ字形である２分割板体を突き合わせ、その突き合わせ部を溶接手段で連結固定する際に、裏当て金材を用いないで溶接されることとするのが好ましいものである。

本発明によれば、免震装置を設置使用とする既存建物の柱に巻き付けた補強金属板が、当該柱の補強になると共に、荷重を負担する揚重装置を前記柱の近くに設置することを可能とする。よって、既存柱の際（きわ）に油圧ジャッキ等を設置して、効率よく既存柱の軸力を油圧ジャッキに支持させることができる。

また、従来の施工例のような過大な既存躯体補強の施工が、本発明の設置方法によれば不要となり、コスト低減と共に工期の短縮となる。
前記補強金属板の溶接においては、金属板の裏面に溶接時の突起物が出現するのを抑え、モルタル等の充填時の流れが良くなって接着材の充填性を良くし、それにより、接着材の充填用隙間の間隔を狭くすることができる。よって、仮設の油圧ジャッキ等の揚重装置を既存柱に、より近づけて設置できる。また、それにより、充填する接着材としての、例えばエポキシ樹脂モルタルの発熱を抑えることができる。

本発明に係る既存建物に対する免震装置の設置方法について説明する。図１（Ａ），（Ｂ）に示すように、実施例１として概略的には、既存建物における地下１階の既存柱１に補強金属板２を巻き付けて固定し、前記既存柱１の基礎に揚重装置を設置するスペースを確保し、若しくは基礎の周囲にコンクリートの架台３を構築することで揚重装置を設置するスペースを確保し、前記補強金属板２に仮設支柱４を設置してその下に揚重装置５を設置し、この揚重装置５で前記既存柱１の軸力を仮受けして、この既存柱１の一部を切断して基礎梁６との間に免震装置を設置するものである。このような方法によれば、既存建物において仕事等を継続しながら施工できるばかりでなく、大規模な掘削工事を行う必要が無く、周辺地盤への影響を与えないようにして、柱脚免震レトロフィットが可能となる。

前記補強金属板２は、例えば鋼板でありその板厚は、１６ｍｍ程度である。既存柱１への巻き付けの際には、図２に示すように、前記既存柱１の側壁面の全周囲に所要の間隙ａ、例えば、２０ｍｍの間隙ａを空けて補強金属板２を巻き付け、前記間隙ａに接着材である、例えばエポキシ樹脂モルタル７を注入してこれを硬化させる。前記間隙ａを、２０ｍｍ程度としたのは、揚重装置を少しでも既存柱１に近づけて配置したいからであり、また、あまり間隙ａを広くすると、接着材が発熱して高温となるからでもある。

前記補強金属板２は、図２に示すように、少なくとも一方の補強金属板２ａの横断面形状がコ字形である２分割板体２ａ，２ｂを突き合わせる。そして、図３に示すように、立向Ｖ型開先のの突き合わせ部を溶接手段で連結・固定する際に、裏当て金材を用いないで溶接される。また、補強金属板２同士の突き合わせの隙間などを２ｍｍ以下に抑えて、更に、超音波探傷試験による溶け込み深さの管理を行って、補強金属板２同士を溶接する。これにより、補強金属板２の裏側に突起物が出現せず、充填物の流動性に悪影響を与えないようにすることができる。

前記接着材であるエポキシ樹脂モルタル７の前記間隙ａに充填する際には、樹脂単体での練り混ぜ用の電動ミキサーと、骨材を混合した後の練り混ぜ用の電動ミキサーとを使い分けて、更に、練り混ぜ後に１５分程度放置して、極力、モルタル中に空気が巻き込まれないようにして行う。

前記既存柱１と補強金属板２との付着剪断耐力により、柱切断時の柱軸力を前記仮設支持柱４を介して揚重装置５へ伝達させるので、予め、付着剪断強度の確認をＪＩＳ Ａ６０２３、ＪＩＳ Ａ ６９０９に準拠した接着強度試験で行った。その結果、平均付着剪断強度は、約４．５Ｎ／ｍ^２で、設計荷重に対して６倍以上の安全率がある。また、付着剪断剛性は大きく、平均付着剪断応力が約３．５Ｎ／ｍ^２に至るまでズレ変形が生じなかった。付着剪断クリープ変形は、初期の４日でわずかに変形しただけで、それ以降の変形はほとんど無い。また、付着強度は、鉄筋コンクリート造建物の終局強度型耐震設計指針による計算式（０．３８√Ｆｃ）にほぼ一致した。付着剪断強度は、付着強度の約２．２５倍であった。このように、鉄板巻きによる仮支持が十分可能であることが確認されている。

上記補強金属板２を既存柱１に巻き付けた後に、既存柱１の基礎部１ａの周囲に一例としてコンクリートで架台３を構築する。この架台３は、免震装置に必要な後述のベースプレートの大きさに対してそれより若干大きければ良く、従来例の架台（図１１参照）よりも小さくすることができる。尚、地下１階部分の既存耐力壁を解体して、水平力に対する耐力が不足する場合には、図４に示すように、鉄骨の仮設ブレース８を入れるようにする。

次に、図１に示すように、前記補強金属板２に仮設支持柱（Ｈ型鋼等）４を、連結プレート４ａを介してボルト・ナット９で固着して設ける。更に、前記仮設支持柱４の下で前記架台３との間に揚重装置である油圧ジャッキ５を所要数設置する。図１と図５とに示すように、この実施例では４箇所に油圧ジャッキ５を設置したが、後に免震装置１０を搬入する方向においては邪魔しないようにして、任意数設置することができる。

前記揚重装置の油圧ジャッキ５をプレロードさせることによって、前記仮設支持柱４および補強金属板２を介して既存柱１の軸力を負担させる。この油圧ジャッキ５の作業中においては、既存建物１５の変位を既存柱や梁に取り付けた変位計にて測定しながら、安全性を確認している。その後に、当該既存柱１の下部を切断する。この切断には、狭い作業空間でもあるので、ワイヤーソーによって切断する。

前記切断した柱脚部に免震装置１０を搬入して取り付ける。その際に、免震装置用のベースプレート及びすべり板１１を分割して、図５（Ａ）に示すように、例えば、３分割したベースプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及びすべり板１１ｄ，１１e，１１ｆの内ちの一つで、中央部のベースプレート１１ａ及びすべり板１１ｄ（下側がベースプレートで一体もの）を免震装置１０の設置する位置に載置する。両側に対向して配置されている前記油圧ジャッキ５，５の間に差し入れるものである。このベースプレート１１ａを固定する場合にも、接着材としてのエポキシ樹脂モルタルを使用して、前記ベースプレート１１ａと基礎との間にスペーサ等を介在させて所要の間隙（例えば、２０ｍｍ）を設け、その間隙に充填して固定するものである。

その後、前記揚重装置の油圧ジャッキ５をジャッキダウンさせることによって、前記免震装置１０に前記既存柱１の軸力を負担させて、前記油圧ジャッキ５と前記仮設支持柱４、および連結プレート４ａ等を撤去する。その後に、残りのベースプレート１１ｂ，１１ｃ及びすべり板１１ｅ，１１ｆを前記基礎と架台３の上に後付けで固定する。前記ベースプレート１１ｂ，１１ｃを接着材で基礎若しくは架台３に固定するのは、免震装置の弾性すべり支承の摩擦係数が低く、負担する剪断力が小さいこと、更に、弾性すべり支承高さをできるかぎり小さくしたいからである。

更に、前記ベースプレート１１ａと後付けのベースプレート１１ｂ，１１ｃとの連結を図り、図５（Ａ）に示すように、ジョイントピース１２をベースプレート１１ａ，１１ｂの間、若しくはベースプレート１１ａ，１１ｃの間に跨らせて固定することによって、段差が生じ無いように連結する。このベースプレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ同士の取付精度は、その傾斜が１／３００以下、隙間２ｍｍ以下、段差が０．５ｍｍ以下になるようにするものである。すべり板１１ｅ，１１ｆは、前記ベースプレートの固定後にボルト等でベースプレート１１ｂ，１１ｃに固定される。

このように、免震装置（弾性すべり支承）用のベースペレート１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及びすべり板１１ｄ，１１ｅ，１１ｆを、例えば３分割することで、前記油圧ジャッキ５を既存柱１の際に設置することができるようになったものである。

本発明の第２実施例として、地下１階柱脚免震レトロフィットの場合を説明する。図６（Ａ）に示すように、既存建物の外周部に山留め壁を施工し、擁壁支持杭を打設して掘削する。図６（Ｂ）に示すように、擁壁のコンクリートを打設すると共に、仮設スラブ１７を打設する。この仮設スラブ１７で地震水平力を新設の擁壁で負担させる。

図７（Ａ）に示すように、既存柱に補強金属板２の鉄板を巻き付けて固定する。上記実施例と同様に施工する。そして、既存スラブを解体する。図７（Ｂ）に示すように、既存柱１の基礎部に架台３を構築する。この架台３は、図８に示すように、ＰＣ鋼棒１４により既存柱１の基礎部に圧着される。この架台３の上にＨ型鋼を敷設しその上に、後の新設の地下１階スラブを受けるための床受け鉄骨１３を取り付ける。

図９（Ａ）に示すように、前記補強金属板２に仮設支持柱４を取付け、油圧ジャッキ５を設置する。そして、油圧ジャッキ５をプレロードして既存柱１の軸力を受ける。その後、ワイヤーソーで既存柱１の脚部を切断する。図９（Ｂ）に示すように、実施例１と同様にベースプレート及びすべり板を分割し、その内の一つで一体になっているベースプレートとすべり板とを前記基礎に載置する。そのベースプレート上のすべり板の上に免震装置（弾性すべり支承）１０を設置する。この免震装置（弾性すべり支承）１０の上下をグラウトして固定する。

その後、前記油圧ジャッキ５をジャッキダウンさせて、前記免震装置１０に既存柱１の軸力を負担させ、この油圧ジャッキ５および仮設支持柱４等を撤去する。前記基礎若しくは架台３上に、後付けのベースプレートを載置して接着材で取付精度良く固定し、その上にすべり板をボルト等で前記ベースプレートに固定する。

図１０（Ａ）に示すように、前記床受け鉄骨１３の上に、地下１階の新設スラブ１８を、コンクリートを打設して構築する。また、図１０（Ｂ）に示すように、前記新設スラブ１８より下位置の外周壁１６を切断し、更に、仮設スラブ１７を撤去して、既存建物１５の免震装置１０を働かせて、この既存建物１５を免震化する。

本発明に係る既存建物に対する免震装置の設置方法の、第１実施例の概略を示す正面視した説明図（Ａ）と、平面視した説明図（Ｂ）である。 同本発明における既存柱１に補強金属板２を巻き付けた状態の断面図である。 同本発明における、断面コ字形の補強金属板2ａ、2bの溶接方法を示す説明図である。 同本発明の施工において、既存建物１５における水平耐力の確保のために、仮設ブレース８を設ける様子を示す説明図である。 同本発明におけるベースプレート及びすべり板１１の配置の様子を示す説明図（Ａ）と、油圧ジャッキ５で既存柱１の軸力を仮受けする様子を示す正面視した説明図（Ｂ）である。 同本発明の第２実施例に係る説明用の断面図（Ａ），（Ｂ）である。 同本発明の第２実施例に係る説明用の断面図（Ａ），（Ｂ）である。 同本発明の第２実施例に係る説明図であり、架台３の構造と、免震装置１０を設置した後、油圧ジャッキ５及び仮設支持柱４等を撤去した後に、地下１階の新設スラブ１８を構築した状態を示す一部断面図である。 同本発明の第２実施例に係る説明用の断面図（Ａ），（Ｂ）である。 同本発明の第２実施例に係る説明用の断面図（Ａ），（Ｂ）である。 従来例に係る免震化工法を説明する正面視した説明図（Ａ）と、平面視した説明図（Ｂ）である。

符号の説明

１ 既存柱、 １ａ 基礎部、
２ 補強金属板、 ２ａ，２ｂ 分割された補強金属板、
３ 架台、
４ 仮設支持柱、 ４ａ 連結プレート、
５ 揚重装置（油圧ジャッキ）、
６ 基礎梁、
７ エポキシ樹脂モルタル、
８ 仮設ブレース、
９ ボルト・ナット、
１０ 免震装置（弾性すべり支承）、
１１ ベースプレート及びすべり板、
１１ａ，１１ｂ，１１ｃ 分割されたベースプレート、
１１ｄ，１１ｅ，１１ｆ 分割されたすべり板、
１２ ジョイントピース、
１３ 床受け鉄骨、
１４ ＰＣ鋼棒、
１５ 既存建物、
１６ 外周壁、
１７ 仮設スラブ、
１８ 新設スラブ。

Claims (2)

1. 既存の建物に免震装置を設置する方法において、
   既存建物の外周部に山留め壁を施工し、擁壁支持杭を打設して掘削し、前記擁壁のコンクリートを打設するとともに、地震水平力を新設の前記擁壁に負担させる仮設スラブを打設し、
   既存柱の側壁面の全周囲に所要の間隙を空けて補強金属板を巻き付けて固定し、
   既存スラブを解体した後に、既存柱の基礎部に架台を構築してその上に新設の地下階のスラブを受ける床受け鉄骨を取付け、
   前記補強金属板に仮設支持柱を固着して設け、
   前記仮設支持柱の下で前記既存柱の基礎上部との間に揚重装置を設置し、
   前記揚重装置によって前記仮設支持柱および補強金属板を介して既存柱の軸力を負担させた後に、当該既存柱の下部を切断して免震装置を取り付け、
   その後、前記揚重装置によって前記免震装置に前記既存柱の軸力を負担させて、前記揚重装置と前記仮設支持柱とを撤去し、
   前記床受け鉄骨の上に地下階の新設スラブを構築し、当該新設スラブより下位置の外周壁を切断し、前記仮設スラブを撤去して既存建物を免震化すること、
   を特徴とする既存建物に対する免震装置の設置方法。
2. 補強金属板は、少なくとも一方の補強金属板の横断面形状がコ字形である２分割板体を突き合わせ、その突き合わせ部を溶接手段で連結固定する際に、裏当て金材を用いないで溶接されること、
   を特徴とする請求項１に記載の既存建物に対する免震装置の設置方法。

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