CN1558980A - 结构物的增强材料、增强结构及增强材料的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及结构物的增强材料、增强结构及增强材料的设计方法。本发明的增强材料，是通过织造而具有高延展性及高弯曲性的织造体或带状材或片状体，设置在结构物的构件或构件边界部的表面或内部，对上述构件进行增强。上述织造体或带状材或片状体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。上述增强材料的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/2至1/20，特别优选1/5至1/10。具体说来，其值是500～50000MPa，特别优选拔1000～10000MPa。本发明的增强结构是采用上述增强材料对结构物的构件进行增强的增强结构。本发明的设计方法是用来确定增强材料的厚度的增强材料的设计方法。

Description

结构物的增强材料、增强结构及增强材料的设计方法

技术领域

本发明涉及结构物的增强材料、增强结构及增强材料的设计方法。

背景技术

一直以来，关于以在增强对象的构件的表面附近或内部设置增强材料为特征的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(1)钢筋埋入混凝土的母材中的所谓钢筋混凝土，(2)螺栓、钉等打入母材，(3)在混凝土构件内部设置高强度的钢棒，并对该钢棒等引入张力，(4)卷上铁板的所谓卷铁板法，(5)采用炭纤维、芳族聚酰胺纤维等中浸渍环氧等树脂的所谓连续纤维增强材料等。

关于以在相邻构件的外周表面上设置增强材料为特征的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(6)开设孔和切口，并穿入该空隙，(7)将连续纤维增强材料的纤维一次捆扎起来穿入空隙后再打开等。

关于以在壁等的扁平构件的表面设置增强材料为特征的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(8)在金属板上开孔和用贯通构件的金属等的棒约束增强材料，(9)捆扎构件端部的连续纤维增强材料的纤维，并固定在该构件端部或相邻构件上等。

关于增强材料以圆筒状形成、并在内部充填有充填材料的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(10)采用铁制的增强材料在内部充填混凝土，用作柱等。

关于在构件的外周多层地设置多个增强材料的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(11)分别沿构件的纵、横方向重叠地设置连续纤维增强材料等。

关于在构件的外周部设置带状增强材料的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(12)盘绕构件地设置带状(tape状)的铁板、连续纤维增强材料等，(13)沿母材的裂纹呈带状地注入环氧树脂，(14)在构件的表面用环氧粘结剂或固定螺栓等设置带状的铁板等。

关于在构件的接合部的外表面设置增强材料的结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(15)采用钢制套管、粘贴连续纤维增强材料等。

关于浸渍树脂的增强材料料结构物的增强结构、增强材料、增强方法有：(16)在碳纤维、芳族聚酰胺纤维等中浸渍环氧树脂的所谓连续纤维增强材料。

上述(4)～(14)是关于在母材的表面和增强材料之间不产生错位、剥离等而直接传递剪切应力的增强方法、增强结构。例如，假设钢筋混凝土制构件的剪切增强效果与剪切增强钢筋有同样的机理，其设计公式是将增强量、表示增强材料的物理性质和增强效果的系数代入剪切增强钢筋的公式中。另外，即使(3)和(15)，大多也是在增强材料和母材之间灌涂树脂等来直接传递剪切应力。还有，所谓母材是指构成作为被增强物的构件的材料，即为设置增强材料的对象。

因而，要想发挥增强效果的前提条件是母材必须完整、并使增强材料和母材不发生错位、剥离等进行粘结，保证该前提条件的设计和施工管理是必须的。

在上述(1)～(4)、(6)、(8)、(10)、(12)、(14)、(15)中采用的钢筋、钢棒等以及铁板等增强材料自身具有弯曲刚性及剪切刚性，在母材局部要产生较大应变的场合，存在增强材料不能随之变形，母材将局部破坏、或增强材料产生局部屈曲和龟裂，从而失去增强效果的问题。

(12)和(16)中，采用浸渍树脂的连续纤维的场合，由于在增强材料自身具有弯曲刚性及剪切刚性的基础上，通过浸渍树脂的作用进一步对增强材料增加弯曲刚性和剪切刚性，因此，存在与上述同样的问题。并且，上述材料在设计上虽根据只有抗拉刚性的假设构成计算公式，但实际上，因增强材料自身的弯曲刚性和剪切刚性的影响，因而存在因屈曲、局部屈曲等失去增强效果的问题。

此外，上述(5)、(7)、(9)、(11)、(16)中采用碳纤维、芳族聚酰胺纤维等材料，其断裂应变是2％～几％，在母材的转角、凹凸不平等处易于破损。因此，不仅在施工上必须加以考虑，还存在因外力的作用在母材上产生龟裂等的场合，因增强材料局部坡裂，从而使增强效果大幅度地下降或丧失之类的问题。

有关上述(1)～(15)的增强方法、增强结构，构件或是连接的、或是扁平的，在构件表面有凹凸的场合，由于要在构件上开设孔等以使增强材料贯通，因此费时费钱，并且对于使端部固定和贯通的增强材料，必需要有特殊的加工和工具。

上述中，用于固定增强材料的板、棒等和捆扎连续纤维的材料等(以下，称为固定材料)是具有与增强材料的基本部分不同的结构和刚性的材料，从而出现增强材料和固定材料及固定材料和母材之间的应力传递的临界值成为增强效果的临界值这一问题。

并且，由于母材能够承担在固定材料的固定部产生的应力成为条件，所以，会有在母材性能退化并强度下降、或者预测将来将要退化的场合不能使用这样的问题。

另外，使钢棒具有张力的方法、结构会有以下问题：用于混凝土等蠕变显著的材料的场合，因蠕变增强材料的张力下降，长期时效失去增强效果；由于地震等突发性外力的作用固定部遭到破坏的场合，张力急剧释放、增强材料向外飞出，有对周围造成灾害的危险。

因此，就上述(1)～(16)而言，设置增强材料的工期长，需要专门的人员、施工费用高。并且会如下的问题，即可适用的母材如钢筋混凝土等被限于能够做成平滑表面、使增强材料和母材贴紧、可形成使剪切力局部地传递的结构的材料。

(16)的碳纤维等中浸渍环氧树脂的所谓的连续纤维增强材料，其强度、杨氏模量等增强设计上重要的材料常数是在纤维材中浸渍树脂的状态下被定义的。将这种增强材料固定到结构物上如日本特开平8-260715号公报所记载的那样如下进行。

(1)清洁结构物表面的污迹和预先修复龟裂等的破损部

(2)涂敷底涂剂

(3)向该表面均匀地涂敷环氧树脂等强力粘结剂

(4)拉伸增强材料的同时缓慢且覆盖该表面地进行盘绕

(5)向增强材料的表面再次涂敷该粘结剂并浸渍

(6)规定天数的养护后，为对增强材料进行紫外线防护涂敷适当的涂料等。

如上进行增强材料的固定，工序如上所述较多，以及由于第1次粘结剂涂敷后，直到粘结剂的硬化反应完全结束之前都不能进行第2次粘结剂涂敷(硬化反应时产生气泡留在增强材料内部、增强材料强度退化)等，到完成为止需要很多日。

此外，由于浸渍工序是在现场进行的，因此，必须要有严格的施工管理，而且在外力作用下树脂和连续纤维之间还会产生剥离，或者树脂硬化不佳，在因环境条件而劣化的场合，作为增强材料存在设计性能大幅度下降的问题。

进而，构件的形状如带壁柱那样有起伏和凹凸的场合，如设置窗框等的柱那样，增强构件与其它构件和非结构构件相接合或极为靠近的场合，不能得到足够的增强效果。并且，因构件和增强材料、增强材料和外界的作用，增强材料有退化的可能性。进而，有从小范围的变形直到大变形都必须要有增强效果的场合。

发明内容

本发明鉴于上述问题，其目的在于提供一种结构物的增强材料、增强结构及增强材料的设计方法，可适应母材的表面状态(有凹凸场合、扁平的场合等)、母材的种类(钢筋混凝土、木材等的结构材料、预制件、砖等的非结构材料等)等，并可实现迅速且廉价地提高增强效果。

本发明第1方案的增强材料，是通过织造而具有高延展性及高弯曲性的织造体，设置在结构物构件或构件边界部的表面或内部，对上述构件进行增强，其特征在于：上述织造体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为1％以上。

上述织造体的杨氏模量最好是上述构件的杨氏模量的2分之1至20分之1，特别优选5分之1至10分之1。上述织造体的杨氏模量最好是500～50000Mpa。特别优选1000～10000Mpa。

上述织造体的厚度最好是0.2～20mm，特别优选0.5～15mm，更加优选1～10mm。

构成上述织造体的丝的材料最好是聚酯(纤维)。

上述织造体的弯曲变形角度最好是大于或等于90°，剪切变形角度最好是大于或等于2°。

上述织造体最好是通过热定形使临界状态的杨氏模量比即将断裂前的杨氏模量大。热定形处理是加热并施加张力后，按施加张力原状进行冷却的处理，由此，可提高增强材料的初期刚性、杨氏模量等。同样地，也可进行浸渍树脂等的处理的树脂浸渍处理。

该增强材料，上述临界状态的延伸应变最好是在0.1％至10％的范围内的值。

本发明第2方案的增强材料，其是由具有高延展性及高弯曲性的橡胶系或树脂系的弹性材料形成的带状体或片状体，设置在结构物的构件或构件的边界部的表面或内部，对上述构件进行增强，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。

上述带状体或片状体的杨氏模量最好是上述构件的杨氏模量的2分之1至20分之1，特别优选5分之1至10分之1。上述带状体或片状体的杨氏模量最好是500～50000Mpa，特别优选1000～10000Mpa。

上述带状体或片状体的厚度最好是0.2～20mm，特别优选0.5～15mm，更加优选1～10mm。

上述带状体或片状体的弯曲变形角度最好是大于或等于90°，剪切变形角度最好是大于或等于2°。

另外，如果满足上述条件，增强材料可以是通过在现场对构件喷涂、涂敷等形成的树脂、橡胶系材料、纤维增强的灰浆等。这时，材料费虽然比聚酯织物等要贵，但与现有的增强结构、方法、材料相比，增强效果和价格比有利的场合要多。由这些材料的应力应变关系求出设计最终状态等临界状态的杨氏模量及断裂应变、断裂应力等，通过后述的计算方法可确定所需的增强量(增强材料的厚度等)及构件的性能。

本发明第3及第4方案的结构物的增强结构的特征是通过将上述第1方案及第2方案的增强材料固定在由构成结构物的构件的至少1种材料形成的母材的表面或内部，或者固定在构件的边界部的表面或内部，从而对该构件进行增强。

这此增强结构中，最好是预先求出将来会在上述构件上产生的间隙的宽度、长度，使此求出的间隙处在约束有效范围内将上述增强材料固定在上述构件上。

作为上述母材可列举含有至少一种下面的材料：

(1)混凝土；

(2)钢筋；

(3)砖；

(4)预制件；

(5)石膏板；

(6)木材；

(7)岩石；

(8)土；

(9)砂；

(10)树脂；

(11)金属；

上述固定例如用粘接剂进行。上述增强材料或构件上涂敷的粘结剂层的厚度最好是增强材料的厚度的5～90％，特别优选20～40％。

上述固定是通过粘接剂层将增强材料设置在上述构件后，通过施加按压力或打击力进行，这时，虽然粘结剂的一部分进入增强材料内，但此后的增强材料部分的空隙率，为织造体时最好是1.1以上，为带状体或片状体时，最好是1.4以上。

粘结强度最好低于构件及增强材料的剥离剪切断裂强度。由此，可防止在固定的剥离发生前，由于构件及增强材料断裂所出现的增强材料的增强效果的消失。具体地，粘结强度最好是涂敷粘结剂的构件的表面的剥离剪切断裂强度的10～80％。

上述粘结剂最好是单质性无溶剂粘结剂。

增强材料向构件的固定可无须进行构件倒角加工、打磨(フクリ)调整。

采用第3及第4方案的增强结构中，构件上产生间隙后，该间隙附近的增强材料仍形成并保持覆盖间隙附近构件表面的包络面，成为跨过间隙传递作用于构件的应力的传递媒介部(传递应力的桥梁)。并且，作为该传递媒介部的包络面通过间隙附近的增强材料的伸长、间隙附近的固定的剥离等而形成。即，作为媒介部的包络面通过因间隙发生而解除固定的自由区间的增强材料的弹性伸张等而形成。

母材是构成被增强材料的构件的材料，是固定增强材料的对象物。根据构件的所要求的性能、功能等选定母材的形状、材质等。母材的材料无论一般的结构构件、一般的非结构构件、充填材料等、形状、种类。母材例如有：混凝土、钢筋、砖、预制件、石膏板、预制混凝土、木材、岩石、土、砂、金属、树脂等的粒状物。母材也可由多种材料构成，在增强对象的材料和增强材料之间充填树脂等，将这些增强对象的材料及充填材料也可作为母材。

间隙是构件上产生的龟裂、裂纹等，也称为裂纹(Crack)。构件随间隙发生变形时，由于间隙附近的增强材料和构件之间产生错位，而增强材料并不发生破坏在构件的间隙周围形成包络面，这便成为桥，跨过间隙传递构件的应力。也就是说，在未产生间隙的构件和增强材料的边界面，即由固定部传递剪切力。还有，包络面通过间隙周围的增强材料的伸长、固定的解除(剥离)、周围的固定等而形成。

增强材料对构件表面的固定通过以下方法进行：将粘结剂涂敷在构件和增强材料的边界面的一部分或全部的方法；增强材料彼此粘结或用机械的方法闭合，将构件的一部分包入封闭的增强材料的内部，因构件的变形增强材料中产生张力，使构件和增强材料之间产生摩擦力、支撑力的方法等。

在构件的使用期间，构件和增强材料的边界涂敷的粘结剂必须在构件的环境条件下持续发挥将增强材料固定在构件上所需的足够的粘结强度。这里所需的粘结强度不必达到构件或增强材料断裂时的强度，因此，可使用单质性的粘结剂。并且，也可将粘结剂预先涂敷于增强材料上并保存起来。这种场合下能够迅速地设置增强材料。

固定区间是表示增强材料固定的区间。自由区间是表示增强材料的固定解除(剥离等)的区间。后述的设计方法中，用称为约束率的数值来表示固定区间和自由区间的大小的比。

固定强度、固定范围定义如下：在构件产生拌随间隙的局部破坏的场合，在增强材料和构件的有限区域(自由区间)产生错位，但增强材料不发生破损，可通过增强材料跨过间隙传递构件的应力的强度及范围。但是，所谓固定强度是指在固定部作用于增强材料和构件之间的粘结强度、最大摩擦力等。

构件产生间隙以后的构件的载荷和变形的关系是构件的参数、构件的边界条件、间隙的位置和大小，以及增强材料的杨氏模量、厚度等和随该间隙而产生的自由区间的大小的函数。所以，基于构件产生的间隙的大小(间隙宽等)的临界状态下的值(许用值)、增强材料的伸长可忽略的区间(固定区间)的大小、增强材料的伸长区间(自由区间)的大小等可计算出增强材料所需的强度、所需的杨氏模量、所需量(所需设置范围、所需厚度等)及所需的固定强度等。

计算增强材料的所需量采用的杨氏模量是在间隙的大小达到许用值的临界状态时、与该增强材料产生的应变对应值(临界状态值)。因此，作为增强材料的弹性的性质，上述临界状态下的杨氏模量比对应于即将断裂前的应变等、其它应变的杨氏模量大的话，会有增强量既少又可达到要求这样的有利点。

增强材料的设置范围不一定必须是构件表面的全部，也可以是构件表面的一部分。这时，增强材料的设置要使其形成构件的外周方向的包络面，即平滑地从外面相接的面的一部分。

还有，增强材料的设置范围由构件所要求的性能、形状、增强材料的固定方法来决定。例如，在多个构件相邻接的场合，既可设置成包含相接部分的包络面，也可设置成在相接部开孔、切口等以便增强材料贯通。另外，对于壁等这样扁平的构件，既可单面设置，也可两面设置，使增强材料贯通开设的贯通构件的孔等并闭合。

具有上述增强结构的构件既可在现有结构物的构件上设置增强材料，也可作为新设的结构物的构件加以利用。这时，由于与现有方法相比减少了构件的尺寸和重量，所以，地地震载荷与之相应减少，结构物的建设费用显著降低，并可显著地扩大居室空间等的可利用空间。

如上所述，根据本发明可廉价并且快速地制成韧性和承载力优良的构件、增强材料等。利用本发明的增强材料的效果对已有的结构物的修补、增强等是有效的，并且在新设的结构物中也可利用。在上述任一场合中，与原有方法相比可减少为满足所规定的性能所需的费用、工期等。进而，作为对原有构件难于处理爆炸等突发性外力的安全装置，可采用本发明的构件、增强材料等。构件的主要要素作为增强材料设置在外周面上，因此能廉价并且容易地制成构件，并且可实现构件性能的提高。另外，通过老化或受灾的结构物的再利用，在实现已有结构物及产业资源的有效利用的同时，也可削减产业废弃物等。

另外，本发明的结构物的增强结构、抗震构件及增强方法适用于下述场合：要增强的构件上有起伏和凹凸的场合；与其它构件和非结构构件接合、或极其接近的场合；由于构件和增强材料、增强材料和外界的作用增强材料有可能退化的场合；小范围的变形到大范围的变形都必须有增强效果的场合；及需要抗震增强的场合等。

附图说明

图1是设置增强材料5的构件1的立体图。

图2是图1的A-A剖面图。

图3是设置增强材料5的构件1的立体图。

图4是设置增强材料5的构件1的立体图。

图5是表示构件1的载荷及变形的关系图。

图6是表示构件1的周向应变与变形的关系图。

图7是被间隙分割的构件的立体图。

图8是图7的构件的轴垂直剖面的切片的立体图。

图9是表示增强材料的应力应变关系图。

图10是表示无增强模型柱的载荷和变形的关系图。

图11是表示SRF增强模型柱的载荷和变形的关系图。

图12是表示正向峰值载荷和变形的关系图。

图13是表示构件周向延伸应变和变形的关系图。

图14是设置增强材料的带壁柱的立体图。

图15是图14的带壁柱的剖面图。

图16是图14的带壁柱的剖面图。

图17是增强后的H型构件143的立体图。

图18是增强后的中空构件149的立体图。

图19是表示增强后的构件181的截面的一部分的图。

图20是表示构件181的载荷变形关系的曲线图。

图21是表示聚酯带199的俯视图。

图22是表示用带状增强材料201增强的柱205的例子的立体图。

图23是表示用带状增强材料201增强的柱205的例子的立体图。

图24是图24所示的柱205的主视图。

图25是图23至图25所示的柱205的表面附近的剖面图。

图26是表示带状增强材料201和裂纹215的有效粘结长度的关系图。

图27是受轴向力和弯曲及剪切作用的柱205的概要图。

图28是表示要扩张柱205上产生的裂纹215的力的图。

图29是表示柱205的变形图。

图30是表示柱205的水平力Q和位移迟滞的包络线图。

图31是表示柱205的水平位移、垂直位移、水平力的关系图。

图32是表示柱205的复原力特性关系图。

图33是表示柱205的累积水平位移∑δ_h和迟滞吸收能W的关系的图。

图34是图34的详细图。

图35是表示累积水平位移∑δ_h和垂直位移δ_v的关系图。

图36是表示在柱261和梁263的接合部设置连续增强材料269a、269b的状态的立体图。

图37是表示在柱261和梁263的接合部设置带状增强材料271a、271b的状态的立体图。

图38是表示设置连接用增强材料269b等的柱261和梁263的接合部的截面图。

图39是表示增强量设计的流程图。

图40是表示增强量设计的流程图。

图41是表示增强的构件的累积变形和迟滞吸收能的关系图。

图42是表示浸渍树脂的增强材料料及未浸渍树脂的增强材料料的拉伸应力应变的关系图。

图43是表示试验体的各参数(实验参数)、载荷条件、实验值、SRF增强效果等的图。

图44是用于说明间隙宽度和增强材料伸长量的关系图。

图45是用于说明SRF增强结构的增强材料的张力和构件的相对位移的关系图。

具体实施方式

下面，根据附图，对本发明的实施例进行详细说明。

图1是设置本发明实施例的增强材料的结构物的构件的立体图。图2是图1的A-A剖面图。图3是设置增强材料的构件的立体图，是对形状的约束进行说明的图。

如图1、图2和图3所示，构件1由母材3、增强材料5等构成。增强材料5以包络母材3的表面的一部分的形态设置(参照图1)、或者以封闭母材3的一定部分(周围等)的形态设置(参照图3)。

母材3是构成被增强材料的构件1的主要材料，是固定增强材料5的对象物。母材3的形状、材质等根据构件1的所要性能、功能选定。母材3是钢筋混凝土等的结构材料、预制件、砖等的非结构材料、砂、粒状树脂等的充填材料等。

在母材3的表面上的增强材料5具有跨过母材3上产生的龟裂、裂纹等的破断面(以下称之为间隙)、承受母材3的应力的功能。

为发挥上述功能，第1实施例的增强材料5由具有伸展性(高延展性及高弯曲性)和强度以及兼具弹性的织造体构成，并设置在结构物的母材的表面或内部而对上述母材进行增强，上述织造体有以下特征：其杨氏模量小于或等于上述构件(母材)的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。在构件是由多种主要的母材(材料)形成时，其中具有最小杨氏模量的材料的杨氏模量作为母材的杨氏模量。

如上所述，本增强材料具有高延展性及高弯曲性，即具有高伸展性。高延展性表示断裂应变较大。另外，高弯曲性表示容易产生较大的弯曲变形和剪切变形(高柔性)，且不发生断裂。

由于增强材料具有高延展性，当母材发生变形，即使产生间隙、凹凸等，增强材料也不发生断裂并能够约束该母材，因此，能够保持增强效果。

另外，增强材料由于具有高弯曲性，从而，可容易地弯曲成锐角等。因此，能够沿着有凹凸的构件的外周表面设置增强材料，在因载荷而变形后，仍能按照母材的曲率、并沿母材的转角等形成固定部。

进而，增强材料为了按照母材周长的变化通过产生张力发挥形状约束效果，以及为了适应循环交变载荷，必须要具有弹性。并且，增强材料的刚性最好是应变发生初期时比即将断裂之前更大。

本发明中，将构成增强材料5的织造体的杨氏模量定为等于或小于构件1的杨氏模量的理由是：在构件1因作用于母材3的载荷而发生变形或者龟裂的情况下，增强材料要随之发生变形时，则作用于增强材料和母材3的界面的应力变小，界面上发生剥离的临界变形增大。另外，上述拉伸断裂应变定为10％以上的理由是：在针对地震等的突发载荷进行结构物的设计时，通常将设计极限定作是构件产生2～4％左右的变形，而且，将局部应变集中系数设为5，如果断裂应变为10％以上，则可以认为在该设计极限下增强材料将不发生断裂。从实验结果来看，在将断裂应变为几％的芳族聚酰胺纤维等的增强材料粘结于构件表面上时，在构件的载荷试验中，观察到增强材料的断裂，与之相反，在用具有10％以上的断裂应变的SRF增强材料进行增强时，未观察到增强材料断裂。

与此相反，在上述特开平8-260715号公报所公开的增强材料中，所用的芳香族聚酰胺纤维的杨氏模量和断裂应变是以原值使用的，其杨氏模量为80000～120000Mpa、拉伸断裂应变为2.5～4.5％。此外，在作为实际的增强材料使用时，芳香族聚酰胺纤维强化的环氧树脂材料在较大的范围内都存在不能随着构件变形而立即剥离的问题。顺便提一下，混凝土的杨氏模量为20000Mpa左右，木材的话，青冈栎等坚硬材料为10000Mpa左右。

上述织造体的杨氏模量最好是上述母材杨氏模量的1/2～1/20，特别优选1/5～1/10。如果杨氏模量在上述范围以下时(即，值太小时)，为了获得所要的增强量，就要增加其厚度，从而不经济，并且，像后面说明的那样，剥离临界延伸率(δ1，图44、图45)增大，增强效果的产生延迟，从而，构件的损伤增大。

顺便提一下，增强材料5的具体的杨氏模量的值最好是500～50000Mpa，特别优选1000～10000Mp。

上述的织造体的拉伸断裂应变最好是构件的拉伸断裂应变的3～5倍。如果应力集中系数设为3～5，可避免构件的局部断裂。

上述织造体的厚度最好是0.2～20mm，特别优选0.5～15mm，更优选1～10mm。从要获得所期望的性能和操作容易考虑，最好是上述范围。

构成上述织造体的丝的材料最好是聚酯(纤维)。

对于上述织造体，其弯曲变形的角度最好是90°以上，剪切变形角度最好是2°以上。

对于上述织造体，最好通过热定形使临界状态下的杨氏模量比即将断裂前的杨氏模量大。

对于本增强材料，上述临界状态下的延伸应变最好是0.1％至10％的范围内的值。

第2实施例的增强材料是由具有高延展性及高弯曲性的橡胶系或树脂系的弹性材料制成的带状体或片状体、并设置在结构物的母材的表面或内部、增强上述母材的材料，并具有下以特征：上述带状体或片状体，其杨氏模量等于或小于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。

上述带状体或片状体的杨氏模量最好是上述母材杨氏模量的1/2～1/20，特别优选1/5～1/10。顺便提一下，在为该带状体或片状体的增强材料的场合，其具体的杨氏模量的值最好是500～50000Mpa，特别优选1000～10000Mpa。

上述带状体可片状体的厚度最好是0.2～20mm，特别优选0.5～15mm，更优选1～10mm。

对于上述带状体或片状体，其弯曲变形的角度最好是90°以上，剪切变形角度最好是2°以上。

第2实施例的增强材料的以上系数与上述第1实施例的增强材料的场合同样地选定。

本发明第3及第4实施例的结构物的增强结构，其特征是：通过将上述第1及第2实施例的增强材料固定在由构成结构物的构件的至少1种材料构成的母材的表面或内部，对该母材进行增强。

在这些增强结构中，最好预先求出在上述母材中将要产生的间隙的宽度、长度，并使该求出的间隙处在约束有效范围内而将上述增强材料固定在上述母材上。

换言之，在构件1中，将增强材料5相对于母材3固定。即，将增强材料5和母材3相互约束地进行设置。这种约束结构大致区别为2种。第1种结构是粘结约束，第2种结构是形状的约束。

第1种结构的粘结约束，例如图2所示，是通过用粘结剂11将增强材料5粘结在母材3上来实现的。这种情况下，即使由于出现间隙而产生粘结分离区域(以下，称之为自由区域)后，只要与周边粘结的部分存在，粘结约束就会继续存在。

涂于上述增强材料或母材上的粘结剂层的厚度最好是增强材料厚度的5～90％，特别优选20～40％。

就上述固定而言，在通过粘结剂层将增强材料设置在上述母材上后，通过对其施加按压力或打击力，这时，虽然粘结剂一部分进到增强材料内，但此后增强材料的空隙率，在织造体的场合，最好是1.1以上；在带状体或片状体的场合，最好是1.4以上。这样，在粘结剂的硬化反应中产生的气体可较好地从粘结剂层或增强材料中释放出来，其结果，粘结层内不出现气泡，同时，也没有粘结不良、膨胀、浮起等，可发挥初期的粘结能力。对这些空隙率没有特别给出上限，最好是2～3左右。

粘结强度最好低于上述母材的强度。粘结强度等于或高于上述母材的强度时，伴随着作用于增强材料的张力的产生和粘结的解除，构件发生破坏时，就会在大范围内立即失去增强效果。粘结强度最好是涂敷粘结剂的母材的表面的剥离剪切断裂强度的10～80％。粘结强度超过上述范围时，在将增强材料拆除时，会破坏构件，另一方面，未达到上述范围时，则不能得到所要求的增强效果。具体说来，粘结强度最好是1～2N/mm²左右。顺便提一下，混凝土的剥离剪切断裂强度是3～5N/mm²左右。

与此相反，在上述特开平8-260715号公报所公开的增强材料中，即使浸渍用环氧树脂作为粘结剂发挥作用，在对混凝土结构物进行增强时，粘结强度达到上述的母材强度以上，也产生如上所述的问题。

就上述粘结剂而言，虽说只要满足上述条件什么粘结剂均可，但最好是单质性无溶剂粘结剂。作为该单质性无溶剂粘结剂，列举了例如环氧·氨基甲酸乙酯系无溶剂湿气硬化型粘结剂。这种粘结剂优点是无臭气、无需间隔时间(open time)、寿命长等。

增强材料对母材的固定可在无需母材的倒角加工、打磨(フクリ)调整的情况下进行。与此相反，在上述特开平8-260715号公报所公开的增强材料中，由于主要使用芳香族聚酰胺纤维作为纤维，实际上必须有R＝10mm或以上的倒角。还有，在使用碳纤维作为纤维的场合，必须有R＝20mm以上的倒角。

另外，本增强结构中，如上所述由于上述固定不需要大的粘结强度，所以也可不进行底涂处理和固定后的锚定。通过整周固定，在剥离后仍可进行形状约束而保持增强效果。

另外，既可在现场通过将粘结剂11涂于增强材料5上进行粘结，也可预先将粘结剂11涂于增强材料5上并保存至粘结时。还有，本增强结构中，粘结剥离时，由于还剩有粘结层，所以不会破坏母材3或增强材料5。

实现粘结约束的场合，如图1所示，在从构件1的增强范围(粘结约束有效范围7)向外侧扩大的范围内(增强材料设置范围9)设置增强材料5。根据构件所要求的性能、功能等确定粘结约束有效范围7。粘结约束有效范围7也可以是构件1表面的一部分。在这种场合下，将增强材料5设置成形成构件1的周向的包络面，即设置成形成平滑地从外面相接的面。

例如，如图3所示的第2种结构的形状约束，增强材料5彼此粘结，并通过以封闭母材的规定的部分(周围等)的形式设置增强材料来实现。在这种场合下，母材3和增强材料5在形状上被连接起来，并相互约束。

即，闭合的增强材料的延长随母材的变形而改变，并在增强材料上产生张力。当沿母材的曲率和转角设置增强材料时，在增强材料和母材之间因上述的张力而产生摩擦力、支承力等，从而，带来对母材和增强材料的相互变形的约束力。如图14所示，在沿母材的转角粘结增强材料的场合等，在转角部位，粘结面的支承力因增强材料的张力而提高，所以，可以期待获得粘结强度增大的形状约束的效果。

形状约束虽根据母材3的形状、增强材料5及母材3的相对位置关系等改变，但即使母材粉碎，增强材料5仍能够一直保持到断裂为止。另一方面，当母材粉碎、且粘结强度低于后述的一定值时，粘结约束将消失。

接下来，对增强材料5的效果的定量化(增强效果模型)进行叙述。图4是表示设置增强材料5的构件1的一部分的立体图，表示增强材料5对产生间隙13的母材3进行弹性约束的状态。间隙13是母材3上产生的龟裂或裂纹等。间隙宽15(d)是间隙的宽度。

构件1一旦发生变形，间隙13附近的增强材料5和构件1表面上就出现应力集中，从而，增强材料5便从构件1的表面剥离。下面，将该剥离区域称为自由区间19，将与增强材料5的宽23(Δw)相关的部分的自由区间19的长度称为自由长(a)。在实现粘结约束或形状约束的区域，增强材料5及构件1相互约束。

下面，将该约束区域称为约束区间21，将与增强材料5的宽23(Δw)相关的部分的约束区间21的长度称约束长(b)。当产生自由区间19时，固定长(s)由约束长(b)减少了自由长(a)的量。该场合下，在增强材料5和母材3之间，固定长(s＝a-b)的区间(固定区间)上作用有粘结力、摩擦力等的剪切力18。严格说来，虽然伴随着自由长的增大约束区域也能增大，但在下面的计算中，作为安全侧的近似，将其忽略。

关于图4中的宽23(Δw)、约束区间21(约束长(b))的部分的增强材料5，将母材3的表面与未剥离的增强材料5之间作用的剪切应力18的平均值记为τ_f、增强材料5的自由区间19内的张力17记为q、杨氏模量记为E_f、厚度记为t。由于在固定区间内张力17与剪切应力18的合力平衡，所以，下面的关系式成立。但是，假设增强材料为弹性体，则由于固定长部分的延伸率比自由区间的延伸率小，因此将其忽略。

$q=\frac{d{E}_f\mathrm{t\Δw}}{a}=(b-a){\mathrm{\τ}}_f\mathrm{\Δw}---\left(1\right)$

从公式(1)中消去a，并用tΔw除，将增强材料5的拉伸应力记为σ_f，则得到下面的关系式。

${\mathrm{\σ}}_f^2-\frac{b}{t}{\mathrm{\τ}}_f{\mathrm{\σ}}_f+\frac{d}{t}{E}_f{\mathrm{\τ}}_f=0---\left(2\right)$

利用σ_f的实根条件，则可知间隙宽d在0(zero)与

$d_{\max }=\frac{b^2{\mathrm{\τ}}_f}{{4E}_{f}t}---\left(3\right)$

之间。

对于某一间隙宽d，虽有两个σ_f解，当假设产生的是较大的值时，σ_f的最大值σ_fmax、最小值σ_fmin如下。

${\mathrm{\σ}}_{f\max }=\frac{b}{t}{\mathrm{\τ}}_f---{\mathrm{\σ}}_{f\min }=0.5{\mathrm{\σ}}_{f\max }---\left(4\right)$

σ_fmax是当间隙宽d＝0，即构件1的表面上的间隙13即将产生时的应力。σ_fmin是间隙13扩大至间隙宽d成为公式(3)的d_max的值时的应力。对应公式(1)和公式(3)得出的σ_fmin，自由长(a)为约束长(b)的1/2。当间隙宽d要超过d_max时，公式(1)在力学上便不成立，而且直到由于形状约束等引起的再约束产生为止自由长(a)会急剧扩大。

构件1的包络线(包络面的周围)的长度(以下称为周长)L的变化，可假定为横切该周的间隙宽的合计值d的变化，所以，周应变φ与沿周向计算的间隙宽的合计值d之间存在下面的关系式。其中，L₀是间隙发生前的周长。

d＝φL₀                                    (5)

另外，如果假设增强材料5只是在增强材料5和构件1之间的固定被分离的自由区间(自由长a)之间伸长，则着眼于设置成形成包络面的增强材料5的伸长量，可以得出周应变φ和增强材料应变ε_f之间的关系式。

$\frac{a}{L_0}=\frac{\mathrm{\φ}}{{\mathrm{\ϵ}}_f}---\left(6\right)$

这里，由于a/L₀为表示约束的程度的指标，所以，以下称之为约束率。

由增强材料5的应变(ε_f)及杨氏模量(E_f)，增强材料5的张力17(σ_f)可计算如下。其中，在增强材料的杨氏模量依存于应变而变化的场合，采用切线杨氏模量。

σ_f＝ε_fE_f                                  (7)

假设构件1在循环载荷作用下粉碎后可近似为粒状体，则下面的关系式成立。其中，B是增强材料间距离(截面的宽)、σ₃是粒状体的约束压。

${\mathrm{\σ}}_f=\frac{B}{2t}{\mathrm{\σ}}_3---\left(8\right)$

公式(8)中，利用粒状体的主应力σ₁与约束压σ₃间的关系，便可得到下面的关系式。其中，ψ是内部摩擦角。

主应力σ₁的大小可近似为轴向压缩状态下压缩力除以受压截面积所得的商，但是，在有剪切力作用的场合，必须将其影响包括在内进行计算。

公式(3)～公式(7)或公式(9)给出了增强材料的张力与伴随构件的间隙的变形及固定力的关系。进而，由于可认为伴随间隙的变形表示母材的损伤程度，所以，可得出母材的损伤与增强材料的张力(或应变)间的关系。

上述的模型并未选定间隙13的种类。即，该模型可适用于由弯曲、剪切等的力学因素、温度、干燥、膨胀、退化等的材料因素中任一因素引起的间隙13。根据该模型，特别是在与由剪切产生的间隙13(剪切裂纹、剪切断裂面等)交叉的方向上设置增强材料5的场合，可以对该间隙13的周边进行弹性约束，将剪切变形控制在有限值内，并可保持构件1的韧性。

另外，上述的模型未选定母材3的种类。母材3可以是钢筋混凝土、钢骨钢筋混凝土、钢骨架、砖、预制件、石膏板、预制混凝土制品、木材、石料、砂、树脂等建筑材料，另外，可也以是现有的结构构件、非结构构件、新设置的材料。

另外，增强材料5的设置范围(增强材料设置范围9)只要比与龟裂或间隙13相关的约束区间21(约束长(b))对应的区域(粘结约束有效范围7)大即可，也可以是构件1的表面的一部分。参照图1，在增强材料设置范围9之内，粘结约束有效范围7的区域成为有效范围。

此外，根据公式(3)、公式(4)，增强效果虽在形式上与粘结强度成比例地增加，但当粘结强度接近于母材3和增强材料5的总强度时，在自由长(a)产生以前，由于母材3或增强材料5发生局部断裂，增强效果消失，所以，必须将粘结强度控制在母材3和增强材料5在上述过程中不发生断裂程度的强度。

另外，为了实现上述模型，伴随着构件1的间隙13的产生和扩大，由于在龟裂或间隙13附近和构件1的角等处产生的应力集中，增强材料不发生断裂成为实现模型的条件，所以，增强材料5必须具有伸展性(大的断裂应变)。因而，碳纤维、芳香族聚酰胺纤维等的弹性系数及断裂强度虽较大，但断裂应变较小的材料比不上第1实施例及后述的其它实施例的增强材料等。

另外，母材和增强材料之间的粘结层的一部分破坏后，由于增强材料仍能发挥其性能成为条件，所以，以用树脂将碳纤维等固定、并在母材表面没有浮起和皱褶的状态下粘结的结构为前提定义性能的连续纤维增强材料比不上第1实施例及后述的其它实施例中的增强材料。

进而，为了发挥对因循环交变载荷间隙13或张开或闭合进行控制的效果，增强材料5必须要具有弹性。

接下来，就构件1的性能的定量化(构件性能模型)进行叙述。通过对母材的性能添加增强效果，可将构件的力学性能、耐久性等定量化。下面的说明中，以下述情况为例进行说明，即：构件1的母材3是由钢筋混凝土制成的棒状构件，该母材3用增强材料5增强，并受循环的剪切作用。

如前面对增强效果模型的说明的那样，对构件1上施加循环的剪切力，剪切间隙发生后，还可通过增强材料5越过该间隙传递剪切力，发生弯曲变形并保持韧性。增强材料的5的反作用力直至达到公式(4)的σ_fmin之前，可由上述的粘结约束来承担，但以后，由上述的形状约束来承担。

进而，由于循环的载荷作用，母材3破坏加剧，当构件1的力学性质处于可近似为由弹性体覆盖表面的粒状体(密布的砂等)的状态时，剪切屈服点随变形增大而增大。因此，如后面对图5、图12所作的叙述，剪切载荷变形关系有2个极值。

图5是示意地表示上述载荷及变形的关系图。横轴表示构件1的变形(角变形)，纵轴表示作用于构件上的载荷。曲线25的形状通过Q_max1、αQ_max、Q_mid、Q_min、Q_max2、R₁～R₅这10个参数来描述。Q_max1是载荷的初期最大值、αQ_max是临界状态(设计最终状态等)下的载荷、Q_min是载荷的最小值、Q_mid是粘结约束结束转变为形状约束时的载荷、Q_max2是增强材料5断裂或构件1的变形达到极点不再能承载时的载荷。R₁～R₅分别对应于Q_max1、αQ_max、Q_mid、Q_min、Q_max2。另外，临界点27(Q_min、R₄)是构件1因载荷而粉碎作为粒状体开始动作的临界点。

图6是表示构件1的周向应变及变形的关系图。横轴表示构件1的变形(角变形)，纵轴表示构件1的周向应变。构件1表观的体积变化，即包络面的体积变化由周向应变(构件1的轴垂直方向截面的周长应变)及轴向应变(构件1的轴线应变)来表示。周向应变φ与图5所示的载荷及变形的关系的变化相对应，如曲线29所示变化。

图6的(R₁、φ₁)、(R₂、φ₂)、(R₃、φ₃)、(R₄、φ₄)、(R₅、φ₅)分别对应于图5的(R₁、Q_max1)、(R₂、αQ_max)、(R₃、Q_mid)、(R₄、Q_min)、(R₅、Q_max2)。

周向应变，直到R₃随着粘结剥离、自由区间19的扩大而慢慢地扩大；从R₃至R₄的范围内，由于形状约束而几乎为一定值；超过R₄时，由于构件1作为粒状体发挥作用而再次开始增加。另外，轴应变也与周向应变同样地变化。

下面，就实验验证结果进行说明。虽然是对作为柱等的构件进行说明的，但构件并不限于柱。

图7表示由增强材料37增强的构件31的宽39(H)的部分被结构上的间隙41(间隙宽43(d))分成构件片33和构件片35，且两端受剪切力45(Q)作用的状态。增强材料37设置成形成构件31的周向的包络面，即设置成平滑地从外面相接的面。剪切力45在各截面上通过增强材料37在构件片33及构件片35之间传递。

图8是图7的构件的轴垂直截面(厚度47(ΔH))的立体图。在构件31(构件片33及构件片35)、增强材料37上作用有剪切力、增强材料拉伸应力51(σ_f)、混凝土、钢筋等的拉伸应力53(σ_cs)等。该剪切力中，通过增强材料37从构件片33的上面向构件片35的下面传递的剪切力作为传递剪切力49(ΔQ_f)。虽未图示，但与该传递剪切力同样大小且方向相反的剪切力也从构件片35的上面向构件片33的下面传递。

下面，在不失一般性的情况下，为简单起见将上述张力53(σ_cs)等假定为0(zero)，构件片33的上面与下面的剪切力的差为传递剪切力49(ΔQ_f)。对于构件片35也同样。

厚度47(ΔH)作为无限小时，可忽略重力和以厚度方向的长度为力臂的力矩。另外，为简单起见，假设没有分布载荷，增强材料37只受拉伸应力51的作用。并且，就传递剪切力49(ΔQ_f)而言，假定前面与里面的拉伸应力51(σ_f)是相等地作用于于增强材料37上，且设ΔQ_f/ΔH为一定，则由平衡式可得出下面的关系式。

${\mathrm{\σ}}_f=\frac{Q_f}{2\mathrm{Ht}}---\left(10\right)$

其中，t是增强材料37的厚度，Q_f是从剪切力45(Q)中扣除由混凝土、钢筋等传递的剪切力后所得的值。如果增强材料37的杨氏模量设为E_f，则增强材料应变ε_f可由下式表示。

${\mathrm{\ϵ}}_f\frac{{\mathrm{\σ}}_f}{E_f}=\frac{Q_f}{2E_f\mathrm{Ht}}---\left(11\right)$

接下来，用设置增强材料的构件的性能实验结果来表示上述增强材料的效果。实验以设置上述增强材料的RC柱(SRF增强模型柱)及无增强的RC柱(无增强模型柱)为对象进行(SRF：Soft Retrofitting for Failure(缺陷的软修改))。下面表示了实验的概要。

○约束柱顶和柱底的转动，施加轴向力和循环剪切力。

○通过载荷点移到柱的中央的刚性构架，在柱顶施加水平力。

○通过位移控制，给予变形角为400分之1～4正负各2次，接着，400分之6、8、16、24、32、48、64各正负1次，最后为加力装置的极限的900分之200。

另外，对轴向力改变及轴向力一定的14种条件进行实验。其中用轴向力一定的9种条件的结果对上述的SRF增强材料的性能进行定量的评价。

图43是表示轴向力一定的9种情况的试验体的各参数(实验参数)、载荷条件、实验值、SRF增强效果等的图。

图10是表示无增强模型柱(条件8)的水平载荷和变形(位移)的关系(复原力特性)的图。横轴表示变形(位移，δ(mm))，纵轴表示水平载荷(Q(kN))。变形角为0.6％(1/166)时，最大载荷达到237kN(Q_max)，在变形角超过1.5％的循环中，无增强模型柱变得不能支持轴向力(η＝0.3)。

图11是表示SRF增强模型柱(条件9)的水平载荷和变形(位移)的关系(复原力特性)的图。横轴表示变形(位移，δ(mm))，纵轴表示水平载荷(Q(kN))。增强是通过厚度(t)为4mm的聚酯织物的增强材料粘结于模型柱构件的周围而进行的。并且，增强材料的物理性质如图43所示。粘结强度约为1Mpa。

变形角为0.9％时，最大水平载荷达到258 kN(Q_max)，直到变形角超过4.0％，水平载荷保持在最大水平载荷的80％(0.8Q_max)以上直到变形角超过4.0％。当假定0.8Q_max为设计最终状态时，最终的韧性率(μ)为μ＝6。在此后的载荷循环中，峰值载荷慢慢减小，在400分之64达到极小(峰值加权的极小点61)，在接下来的循环中，峰值载荷增加。

图12是表示关于图43所示的轴向力一定的9种条件下，每个加力循环的正向水平载荷峰值和变形(位移)的关系图。横轴表示变形角(R(％))，纵轴表示每个加力循环的正向的最大水平载荷(峰值载荷)。图中的数字是图43所示条件的序号

参照图11，在全部增强条件中(条件2、3、5、9、13)，能够判断出极大点(极大值Q_max)、极小值(Q_min)、明显的斜度变化点(变化点的峰值加权Q_mid)。例如，在条件9下，能够判断极大点63、极小点65、斜度的变化点67。另外，条件2是增强量较小的条件，与其它条件相比R₄(极小点的变形角)较小。

基于上述的极大点、极小点、斜度的变化点，计算出这些条件下的Q_mid/Q_max、Q_min/Q_max，并表示于图43中。Q_mid∥Q_max与公式(4)的理论值0.5基本一致。并且，Q_min从Q_mid中只减少了1成左右。因此，能够证明上述增强材料的效果的定量化(增强效果模型)的妥当性。

图13是表示构件周长延伸应变和变形的关系图。横轴表示变形角(R(％))，纵轴表示构件周长延伸应变(φ(％))。沿以等间隔设置在试验体的周围的5根测线进行了测量，各测线的延伸率基本一样，从而，能得到证明公式(10)的妥当性的结果。这里，通过绘出平均值曲线作成图13。

参照图12及图13，可知每个循环的峰值载荷的变化和周向应变的变化，与先前示意地表示的图5及图6同样，具有极高的相关性。即，根据先前图7及图8中说明的机理，最大载荷Q_max以后的剪切力基本上由增强材料来承担。

这样，根据至此说明的增强的效果的定量化模型、设置增强材料的构件的性能的定量化模型等，可以进行设计计算。

接下来，为进行比较，将设计最终状态设为0.8Q_max，根据土木学会的方法，计算由公式(12)定义的、表示增强效果的指标(增强效率)K。

S＝S_c+S_s+KS_s(A_f，f_fud)                    (12)

其中，S是增强后的剪切强度，S_c和S_s分别是从混凝土强度等、剪切增强筋等计算出的剪切强度，S_s(A_f、f_fud)是将增强材料截面A_f及增强材料强度f_fud转换成SRF增强材料的值。图43表示了计算出的K(增强效率)。

另外，根据建筑学会的连续纤维增强的设计施工指南的方法，反推计算出增强材料的设计强度σ_fd。图43中表示有该设计强度σ_fd对SRF增强材料断裂强度σ_fmax之比(增强效率：σ_fd/σ_fmax)。另外，在以上的计算中，通过从韧性率求出剪切冗余度，可算出增强后剪切强度S。并且，所有条件下的屈服变形角均假定为1/250。

对于F_c＝13.5MPa的条件，两种方法(K、σ_fd/σ_fmax)的增强效率几乎是一致的，约为0.2。另外，对于F_c＝18MPa的条件，能断定增强效率有上升的倾向，特别是后一种方法(σ_fd/σ_fmax)中，该倾向较显著。这可以认为是由于将增强效果作为增强量的平方根进行评价所产生的。顺便提一下，对于增强效率K，有这样的报告：碳纤维为0.8至1.0，芳香族聚酰胺纤维为0.4左右的实验值。

在本实验中，虽然得到约为0.2这一比上述的传统施工法和钢筋(为1.0)更小的值，但这是由于所说的增强材料的杨氏模量较低的材料上的不同，以及伴随有增强材料和母材间的剥离和错位这种方法上、结构上的不同所引起的。

用公式(5)～公式(11)，从周长的实测值计算出设计最终时(0.8Q_max)的周向应变等的值的结果表示在图43中，最终周向应变(φ₂)的实测值在0.2％～0.4％之间，构件内部的损伤等级(level)可以说是与碳纤维增强等的传统方法的等级相同。

从实测的剪切载荷(Q)计算出增强材料应变(ε_f)(参照公式(11))、从该增强材料应变(ε_f)及实测的周向应变(φ)计算出约束率(a/L₀)(参照公式(6))。并且，在图43中表示有该约束率(a/L₀)。约束率(a/L₀)表示自由长(a)与周长(L₀)的比。

该实验例中，实验体受来自一个方向的剪切力作用。这里，在与剪切力的方向平行的面内产生间隙，粘结约束完全解除，转变为形状约束的场合，假设正方形截面上全周内2面抵抗约束时，约束率(a/L₀)理论上为0.5。

参照图43，条件3、5中，约束率(a/L₀)＜0.5，条件9、13，约束率(a/L₀)＞0.5。因此，设计最终时的变形角R₂为1～2％的条件3、5时粘结约束仍然有效，但变形角R2为4～6％的条件9、13时，可以说其粘结约束解除，并完全地转变为形状约束。

以上，如对实验结果进行分析的那样，证实了先前说明的有关增强材料效果模型(增强效果模型)、设置增强材料的有关构件的性能模型(构件性能模型)等的有效性。另外，上述的数值是实验值，在实际设计中使用时，必须采用考虑离散的安全系数。

下面，对确定本发明的增强材料的材质、厚度、设置范围等(设计增强材料)的有关方法进行说明。

图39、图40是表示用本发明的方法进行构件增强时的增强量设计的流程图。用图39、图40的流程图对确定增强参数的方法进行说明。

如图39所示，首先，确定结构物的重量、形状、性能等临界条件(步骤301)。同时确定作用于结构物上的突发性外力的振幅、周期、持续时间、能量等(步骤302)。进而，确定作用于结构物上的突发外力中，由钢筋、混凝土等母材来承担的部分(步骤303)。

接下来，在结构物和构件为新设时等要确定构件参数的场合(a)，考虑从步骤301至步骤303中的确定事项并确定构件参数(步骤304)。可以利用通常的结构设计计算方法或者其它的增强指南来确定构件参数。

下一步，确定用本方法承担的自重等的正常载荷和突发外力(步骤305)。即，确定以本发明的方法、结构、材料承担的突发性外力的种类、性质和大小(振幅、周期、持续时间、能量)。这可设定为是从步骤301确定的]、认为结构物在其使用期间受到的突发性外力的能量，去掉以本发明的方法增强材料以外可承担的突发性外力的能量(步骤303确定的、由母材承担的部分等)后的部分。因此，在新设时的结构设计中考虑采用本发明的增强的场合，可考虑采用本增强、及合理选择构件参数以节省构件的材料。

另外，用增强材料对现有的结构物和构件进行增强时等、不用确定构件参数的场合(b)，从步骤302、步骤303中确定的事项来确定步骤305的内容。该场合也可以设定为从认为是结构物在其使用期间受到的突发性的外力去掉以本发明的方法增强以外所承担的突发性外力后的部分。

进而，计算作用于构件上的截面力的振幅和能量(步骤306)。即，从由步骤302确定的突发性外力的种类、性质和大小计算作用于被增强的构件、包含其它构件的构件上的截面力(剪切力、轴向力、弯矩等)及构件的变形(剪切应变、轴向应变、弯曲应变等)的振幅及大小。同时，计算结构物全体的突发外力产生的位移振幅和振动能量(步骤307)。

对于步骤306、步骤307，严密说来可通过考虑如图40所示那样的考虑了被增强的构件和其它构件的复原力特性的有限元法、框架解析法等的结构解析计算进行计算。作为简化方法，如以通常的结构设计进行的那样，可将结构系统简化，并可设定能量规则等的假设来进行上述计算。与原来的计算比较若除去作为对象的变形范围较大外，可采用与复原力明确的构件的结构设计相同的要领进行上述计算。

接着，确定增强构件的增强量和复原力特性、轴向应变的关系(步骤308)。通过步骤306、步骤307的计算确定步骤308的内容。这时，一般地如图40中的虚线所示，从步骤310通过步骤308，步骤306及步骤307之间的反馈是必须的。

于是，确定结构物在地震等的突发性外力作用后的性能·使用性·可修复性等的临界条件(步骤309)，将此与步骤307计算出的结构物的位移振幅和振动能量相比较，确定增强参数(步骤310)。

即，将从步骤306至步骤308计算出的结构物的变形与从步骤309确定的地震等的突发外力作用后以什么形式使用结构物的条件求出的许用变形量进行比较，确定增强参数。这时，也要考虑由步骤301确定的结构物的重量、形状、性能等的临界条件。

关于大地震等，如在步骤309中有不发生破坏即可这样的条件，则许用变形可取得大些。另一方面，如新干线的高架桥等那样，即使是在大地震刚刚过后、变形一大有脱轨等危险的场合，还要对此进行考虑确定增强量。

另外，设计最终状态是以与构件所规定的变形角相对应的承载力(强度)而给出的场合，可按下面的顺序进行增强材料的设计。

<1>确定在设计最终状态下构件具有的剪切强度Q_u中由增强材料分担的Q_fu。

<2>用构件周边上的间隙宽的合计值d_u表示构件的许用损伤，并换算成增强材料应变ε_fu。

<3>由Q_fu和ε_fu及构件内部的应力分布、增强材料的杨氏模量E_f计算出增强量(厚度t)。

在以上的过程<1>～过程<3>中，可使用公式(5)～公式(11)，或者，使用根据构件的条件对这些公式进行变换的公式。其中，由于有可能在增强材料中局部地产生数倍于公式(11)所示的增强材料应变ε_f的应变，所以，在增强设计时对于断裂应变必须采用足够的安全系数。另外，在计算Q_f时，虽然也可以扣除由母材传递的剪切力(由混凝土、钢筋等传递的剪切力等)，但出于安全也可将这些扣除视为0(zero)。

并且，通过公式(8)、公式(9)，可以计算构件超过上述的设计最终状态以后的构件的承载力。然而，在实际的设计中，如同一直以来进行的钢筋混凝土构件的设计那样，根据需要通过实验确认构件的性能和增强量的关系。

还有，即使母材不是钢筋混凝土等的结构构件，公式(5)～公式(11)仍然成立。所以，可以将一直以来被当作非结构材料的、例如砖、预制件等的材料作为母材制成结构构件。

可是，在与增强材料相比母材的刚性小时，由于在获得增强效果之前母材上发生的变形增大，因此，有必要考虑该情况进行计算，从而设计会比上述的说明复杂。所以，如上所述在选定增强材料的材质时，要选择杨氏模量比母材小的材料。但是，当杨氏模量过低时，如公式(1)、公式(3)及公式(11)所示，为了获得所需的增强效果，由于必要的厚度增大，所以，最好选择杨氏模量为母材杨氏模量的1/2～1/20，特别优选1/5至1/10左右的材料。

设计最终状态下的增强材料的杨氏模量越大，则直到大的间隙粘结约束结构会发挥作用，并且可将母材的变形(周向应变)抑制在较小的程度。通过公式(3)及公式(11)可将该场合的母材的变形(周向应变)等定量化。

图9是表示增强材料应力应变的关系图。横轴表示增强材料的应变(ε)，纵轴表示增强材料的应力(σ_f)。如上所述可求出增强材料的伸展性(大的断裂应变)。这里，最好考虑图9所示的应力应变关系的曲线，进行增强材料等的设计。

也就是说，在图9的应力应变关系曲线55上，将增强材料的应力σ_fu与构件的设计最终状态57的增强材料的应变ε_fu的比59(σ_fu/ε_fu)定为增强材料的设计最终时的杨氏模量E_f，最好在增强材料等的设计中采用该杨氏模量E_f、增强材料的断裂应变ε_max、断裂应力(强度)σ_max。

参照公式(1)～公式(9)，选择满足构件的所要性能的增强材料。在采用聚酯织物等作为增强材料的场合，通过对其加热并施加张力后，在施加张力的原状进行冷却(热定型处理)，或施加浸渍树脂等处理(树脂浸渍处理)，可使E_f比σ_fu/ε_fu大。所以，通过对增强材料施加上述的处理等，与不进行该处理的场合相比，作为增强材料可提高其效率(每单位厚度的增强效果)，并节省材料费。

下面，对构件是带壁柱时的增强结构的例子进行说明。图14是设置增强材料的带壁柱的立体图。带壁柱由柱71、壁73构成。在增强材料设置范围79内，沿柱71的周围通过粘结设置增强材料75。增强材料设置范围79比粘结约束有效范围77大。粘结约束的有效范围77是与所规定的约束长(b)相对应的范围。可不设置用于设置增强材料75的贯通壁73的孔等。

至于粘结，可使用环氧·氨基甲酸乙酯系的单质性粘结剂(粘结强度τ＝1MPa)。增强材料75采用聚酯制的片材(杨氏模量E_f＝2100MPa、厚度t＝2mm)。

对于X方向的剪切力，假设在与其平行的面上产生间隙时，沿与X轴平行的周长所计的间隙宽的合计(d)到2mm为止的粘结约束是有效的约束长(b)，由公式(3)计算得出b＝183mm。设安全系数为2时，设计约束长(b_d)约为40cm。

图15是图14的带壁柱69的剖面图。设计约束长(b_d)与图14及图15的粘结约束有效范围77相对应。

虽然将柱71的尺寸、增强材料75的强度、粘结剂的强度等代入公式(4)、公式(10)便可求出该带壁柱69的剪切屈服强度，但如下所述，由于增强效果和形状约束极限与增强材料是完整地形成在周围的场合不同，所以最好根据需要通过实验等进行确认。

另外，超过设计最终状态，带壁柱69粉碎时，粘结约束完全解除，转为形状约束状态的复原力特性可通过公式(8)、公式(9)计算出来。

该场合下，增强材料75的应力在柱71及壁73的接合部分，在母材内部传递，所以，形状约束结束极限((Q_max2，R₅)，图5)由增强材料75的强度、该部分的母材的强度中较小一方的强度决定。但是，即使带壁柱69上开有孔等但不使增强材料75贯通时，形状约束也可持续到该极限(Q_max2，R₅)。

图16是图14的带壁柱69的剖面图。在柱71的周围设置的增强材料75在柱71及壁73的接合面处开口，但该开口区间83的柱71的部分由设置该增强材料75的壁73进行约束。结果，柱71的整个周围由增强材料75及设置该增强材料的壁73进行约束。该场合下，在形状约束的有效范围81中实现了形状约束。

此外，即使只在壁等的构件的一面设置增强材料，也可获得所要求的增强效果。并且，在已有的柱间将2块预制混凝土板设置成平行壁状，其间浇注混凝土，或充填砂等，再在其周围设置增强材料可作为防震壁。

这样，以上说明的增强结构中，由于是在构件等的增强对象表面的一部分，通过粘结设置具有所需的刚性及伸展性的增强材料，对该构件进行增强，因此，可对有起伏和凹凸的任意形状的构件进行增强。并且，不必在增强对象的构件上开设用于设置增强材料的孔等。因此，可廉价、并且迅速、容易地进行韧性和承载力优良的结构构件制作及结构构件的增强等。

另外，由于通过上述的增强效果模型、构件性能模型等可进行增强材料的增强效果、设置增强材料的构件的性能等的定量化、评价等，所以，可根据增强对象来进行适当的增强材料的选定、设计等。

另外，如上述的增强效果模型、构件性能模型等所示，对第1实施例的增强材料及粘结剂等，可根据构件的材质、种类、已有、新设等选定有效的材料。所以，减轻了与具有所需性能的构件等的制作、具有所需的增强效果、和防震效果的增强材料的制作及设置等有关的劳动力的负担、费用负担，并且，可缩短工期。

另外，也可使用图21所示的带状的聚酯带199代替增强材料75。聚酯带199的材质为用于吊绳等的聚酯系的纤维即可。土木片材(sheet)等增强用片材(sheet)的强度为每3cm宽500～1000kgf，聚酯带199的强度为每5cm宽15000kgf左右。

接下来，对构件为H型构件的场合进行说明。图17是增强后的H型构件143的立体图。如图17所示，H型构件143采用增强材料145和粒状体的充填材料147来增强。

在H型构件143的周围，留有空间以呈筒状地设置片状的增强材料145。H型构件143和增强材料145之间的空间中充填有粒状体的充填材料147。增强材料145使用例如纤维系、橡胶系等的片状材料。充填物147使用例如砂等的天然的粒状体、树脂等的人工粒状体。

由于伴随着能量损失发生变形的同时，粒状体的充填材料147向增强材料145传递应力，因此，与原来的连续纤维、铁板卷绕等的增强法不同，不必用树脂、粘结剂固定充填材料147。由于施工上的理由等，即使在进行粘结和固定等的场合，也可以临时固定到在通常的重量下及轻微的地震中能保持形状的程度。。

这样的增强结构除用于H型构件143以外，还可使用于截面形状复杂的构件的增强。这种增强结构中，在假设构件伴随着表观的体积膨胀而也要变形时，粒状体的充填材料147就将其向增强材料145传递，从而提高了增强效果。并且，采用例如无机系的耐火且热容量大的材料，可通过热来增加保护H型构件143的效果。

下面，对构件是中空的场合进行说明。图18是增强后的中空构件149的立体图。如图18所示，中空构件149用增强材料145和粒状体的充填材料147进行增强。

中空构件149的周围表面呈筒状地设置片状的增强材料145。中空构件149的内部充填有粒状体的充填材料147。增强材料145使用例如纤维系、橡胶系等的片状材等。充填材料147使用砂等的天然的粒状体、树脂等的人工粒状体。

粒状体的充填材料147以填满中空构件149的空隙为目的进行设置，由于伴随着能量损失发生变形的同时向增强材料145传递应力，因此不必像原来的混凝土充填钢管施工法那样，对内部充填的混凝土等的材料进行固化。

该增强结构中，对中空形状的构件进行增强时，通过将粒状体的充填材料设置在内部来提高增强效果。充填材料147具有将中空构件149伴随着能量损失的同时要发生断裂时的表观的体积膨胀向增强材料145传递的作用。用第6实施例的增强方法增强的中空构件的截面形状不限于圆形。

还有，复合其它的增强结构也能适用于用充填材料147的H型构件143和中空构件149等的增强。

接着，对采用多个增强材料时的增强结构的例子进行说明。图19是表示增强后的构件181的剖面的一部分的示意图。图19中，构件181用防护用增强材料183、增强材料185、增强材料187、防护用增强材料189进行增强。

构件181上，从内侧依次设置防护用增强材料183、增强材料185、增强材料187、防护用增强材料189。为保护增强材料185、187、防护用增强材料189免受构件181的作用而设置防护用增强材料183。例如，构件181是析出碱的混凝土等的材料，在增强材料185、187、防护用增强189是耐碱性较低的聚酯纤维等的材料的场合，防护用增强材料183采用具有防止构件181的碱析出的效果的树脂等材料。

防护用增强材料189是为防止因外界物质的作用使防护用增强材料183、增强材料185、增强材料187的性能退化而设置的。例如，防护用增强材料183、增强材料185、增强材料187为聚酯纤维制的片等的场合，因紫外线而容易退化，所以，防护用增强材料189使用环氧、氨基甲酸乙酯等的树脂，防止内部的增强材料退化。也可将防护用增强材料189作为防火带。

增强材料185和增强材料187对于构件181来说是有不同增强效果的材质。例如，增强材料187使用聚酯纤维等材料，而增强材料185使用树脂和、纤维中浸渍树脂等的材料。在这种场合中，增强材料187直到构件181的应变在较大的范围(15％左右)发挥增强作用，而增强材料185在构件181的应变在较小的范围(1％以下)内发挥增强效果。

在只用聚酯纤维增强构件181的场合，由于增强材料的杨氏模量比构件181的杨氏模量小，所以，在构件181的应变在较小的阶段中要发挥增强效果就要具有一定厚度。然而，通过同时使用具有较大杨氏模量的树脂和纤维中浸渍树脂等的材料，用比只使用聚酯纤维的场合薄的增强材料，即使在构件181的应变在较小范围(1％以下)内，也可发挥增强效果。另外，通过增强材料185与构件181或防护用增强材料183的表面直接粘结，在应变较小的范围内可使增强材料发挥效果。防护用增强材料183是作为具有根据需要传递构件181的表面和增强材料185间的剪切力的功能的材料。例如，采用树脂系的底涂剂等。

并且，通过改变获得增强材料185和增强材料187的增强效果的机理，能够在不同的载荷条件、变形范围内发挥增强效果。例如，在由增强材料直接分担构件181的剪切力的方法和约束构件181的表观的体积膨胀的方法同时使用的场合等。

增强材料187可采用通过约束表观的体积的膨胀发挥增强效果的材料和结构。为提高构件181的剪切屈服强度、承载力，增强材料185采用铁板、碳纤维、芳香族聚酰胺纤维等。增强材料185直接传递构件181和增强材料185间的剪切力并分担剪切力，从而对构件181进行增强。另外，作为增强材料185，可采用浸渍树脂或全面涂敷粘结剂而提高了刚性的聚酯片或聚酯带。在这种场合中，具有可对增强材料185和增强材料187进行连续施工的优点。

图20是表示采用图19所示的多层结构的增强方法时的构件181的载荷变形关系的曲线图。图20的纵轴表示载荷、横纵表示变形。所谓该载荷为轴向力、弯矩、剪切力等的构件181的截面力，变形是对应于各载荷的变形、即轴向收缩、弯曲率、剪切应变等。与未进行增强的场合191的曲线相比，由采用多层结构增强的增强场合193的曲线可知，构件181对大范围的变形具有承载力。

图20是表示增强材料185和增强材料187的有效变形范围不重合、在增强材料185的有效范围195和增强材料187的有效范围197间产生承载力的少许降低的一般的例子。通过使增强材料185和增强材料187的有效变形范围重合可避免承载力的降低。

通过在周围使用多层特性不同的增强材料的这种增强结构，能够对于大范围的构件的载荷条件、外界的环境条件发挥增强效果。还有，构件181不只是混凝土构件等，如图17和图18所示，也有充填有充填材料147的构件的情况。这种场合中，充填材料147选择具有与防护用增强材料183同样效果的材质，则可省掉防护用增强材料183。

此外，作为与构件181或防护用增强材料183的表面直接粘结的增强材料185，可使用如图21所示的聚酯带199等的、强度和刚性较高的带状增强材料。与聚酯片相比，由于聚酯带199能以做成每单位宽度的杨氏模量较大的结构织成的，所以，可以作为在较小应变阶段内发挥效果的增强材料185使用。例如，由宽64mm、厚4mm的聚酯带199的制品的拉伸试验结果可知，在2500kgf作用时的应变为2％。

在使用聚酯带199作为增强材料185的场合，图22至图25所示的柱205与图19的构件181相当。下面对图22至图25所示的、用聚酯带199的增强方法进行说明。

图21是聚酯带199的俯视图、图22和图23是表示用带状增强材料201增强的柱205的例子的立体图，图24是图23所示柱205的正视图。

首先，对图22所示的增强进行说明。图22中，以所规定的间隔、绕柱205外周设置多个带状增强材料201。绕柱205外周的带状增强材料201的端部彼此用机械的接头、即以粘结、系紧用具的双方、或任选一个进行连接。采用机械的接头的场合，可在短期内获得增强效果，适于震灾刚刚结束之后的紧急增强等。另外，与构件轴向的带状增强材料203粘结，可获得控制与此交差方向的裂纹的效果。

接下来，对图23、图24所示的增强进行说明。在图23、图24所示的柱205的表面无间隔地缠绕带状增强材料201。通过沿箭头C的方向向对带状增强材料201施加张力的同时，沿箭头D的方向进行缠绕，能够提高增强效果。带状增强材料201与柱205直接粘结。另外，虽然没有特别的必要在柱205的转角部为避免纤维的断裂进行倒角等，但通过将带状增强材料(未图示)与构件的转角部的边平行地粘结，可获得缓和边的部分对增强材料的应力集中的效果。

如图24所示，通过在柱205的上端部207和下端部211，带状增强材料201与构件的外周平行地卷绕，而在一般部分209进行螺旋状地卷绕使其每绕一周前进一个带宽度的量，能够无间隙均匀地缠绕带状增强材料201。并且，通过改变卷绕的方向(向右卷、向左卷)设置2层、3层增强材料201，能够提高增强效果。这时，在卷绕第1层后，通过全面地涂敷粘结剂，并在其上错开半个宽度地卷绕第2层，能够抑制带状增强材料201间的错位。

用上述的卷绕方法为使增强材料与母材粘紧，增强材料必须能容易地承受柱的转角以上弯曲、并能承受平行卷和螺旋卷的错开角度以上的剪切。对于一般的柱，上述的弯曲角度及错开角度分别为90度以下2度以下。如在以后的图38中所述，在斜着交叉设置增强材料场合，最好采用承受剪切角大的增强材料。

图25是图22至图24所示柱205的表面附近的截面图。如图25所示，带状增强材料201用粘结剂213直接粘贴在柱205上。

图22至图25所示的带状增强材料201可使用例如图21所示的聚酯带199。如先前所说明的那样，聚酯带199的材质是用于吊绳等的聚酯系的纤维。由于聚酯带199比土木片材的刚性·强度高，所以，在要特别考虑对柱205的裂纹宽度的增大进行抑制、将表观的体积变形控制在应变较小的范围内时使用。

接下来，对柱205的应变在较小范围、抑制裂纹宽度的增强的增强量的计算方法进行说明。图26是表示带状增强材料201和裂纹215的有效粘结长度的关系图。

在作用有弯曲、轴向力、剪切力等的构件发生局部破坏时，在构件的表面上产生裂纹215。图26中，柱205的表面上直接粘贴有带状增强材料201的状态下，产生裂纹215。带状增强材料201的带宽219为w。在带状增强材料201上，每一根都作用有要扩张裂纹215的力q，即张力221。图45中，由于带状增强材料201的效果，将裂纹宽217抑制在小于或等于d的程度。

在裂纹215附近有应力集中。以裂纹215为中心的宽度223(a)是由于剪切破坏粘结剂213或附近的构件表面丧失了粘结效果的部分的长度，以下称之为自由长。另外，约束长225(b)是柱205的自然的约束长、从自由端开始计的长度。因此，带状增强材料201以固定长s＝b-a的长度与柱205粘结。

这里，约束长225在如柱205那样的长方形截面的场合下是其一边的长度，而在圆形截面的场合下是四分之一圆周的部分。该长度与带状增强材料201的带宽219(w)相比大得多时，取实际上起作用的粘结力不为零的长度。

另外，在长方形截面的构件的某一面的中央附近有裂纹215的场合，约束长225也波及构件其它的面。

当带状增强材料201的刚性设为k时，自由长a、即宽223和裂纹宽217(d)、张力221(q)之间，存在下面的关系。

q＝kd/a                                  (21)

固定长s＝b-a内的带状增强材料201和柱205的平均剪切力设为τ时，其为：

τ＝q/(w·s)                             (22)

从公式(21)、公式(22)消去自由长a时，张力221(q)和平均剪切力τ、裂纹217宽(d)之间，存在下面的2次关系。

在小于或等于最大裂纹宽d_max时，该关系中的q虽然有两个解，但由于首先实现的是较大的解，所以在采用该关系时，对应于裂纹宽217(d)q在最大值q_max和最小值q_min之间。

q_max＝τwb                               (24)

q_min＝0.5τwb                            (25)

与最小值q_min对应的裂纹宽d_max为：

d_max＝τwb²/(4k)                         (26)

当裂纹宽超过d_max时，公式(23)没有解。即这样的机理不成立。从以上的关系求出由带状增强材料201分担要扩张裂纹215的力时的最大值q_max和最小值q_min，从而，能够利用上述机理进行结构增强设计。公式(24)至公式(26)的值与柱205等的构件和带状增强材料201间的粘结力τ(平均剪切力)成比例。

在采用聚酯带199等廉价、伸展性优良的材料作为带状增强材料201的场合，作为材料的杨氏模量约是混凝土的1/10、约是钢的1/100。因此，即使采用平均剪切力τ大的粘结剂213进行粘结，不产生裂纹而弹性地分担施加在构件的剪切力困难的。然而，在特别需要变形小的范围内的增强效果的场合，在使聚酯带等浸渍树脂来提高增强材料的刚性的之后，采用环氧树脂系的粘结剂。

聚酯带199是采用以聚酯纤维形成的1700分特(dtex—デシテックス)的丝的横向织两层的织造体。杨氏模量为4676Mpa、厚度为4mm。断裂应变为15％。此外，由于其比重为0.98、而聚酯原丝的比重为1.4，因此，以比重的比表示空隙率时，为(1.4/0.98＝)1.43。

柱205是钢筋混凝土制成的，混凝土的压缩断裂强度为13.8Mpa(135kgf/cm²)、杨氏模量为19500Mpa，直接剪切强度约为2.6Mpa。无需进行倒角加工、打磨(フクリ)调整而直接设置增强材料。

粘结剂采用ト—ヨ—ポリマ—制的ルビロン(单质性)。粘结剂的厚度为1mm，粘结强度约为1Mpa(10kgf/cm²)。比重为1.4。虽然粘结剂一部分浸入聚酯带199的织造组织并硬化，即使假设1mm厚的粘结剂将该带的空隙全部填满，但只要填满不超过聚酯带199空隙的约70％时，则增强材料的通气性得到维持。ルビロン虽不是无溶剂型，但即使采用与其具有相同粘结强度的无溶剂型粘结剂，通过实验可确认增强效果并无改变。

还有，关于上述特开平8-260715号公报所示的采用浸渍芳香族聚酰胺纤维增强的场合的增强效果，虽然与图29同样的方法的实验结果在众多文献中有所介绍，但对于在图30和图32中进行本发明的增强的、如构件的载荷变形曲线243b所示的Q_min以后的载荷的增加其中并没有报告，芳香族聚酰胺纤维增强材料在此之前以或者断裂，或者从构件剥离而结束实验。

在图25的结构中，例如，带状增强材料201为宽64mm、厚4mm的聚酯带199、柱205是约束长225是b＝30cm的钢筋混凝土柱，采用ト—ヨ—ポリマ—制的环氧·氨基甲酸乙酯系粘结剂ルビロン作为粘结剂213。这时，平均剪切力τ＝10kgf/cm²，带状增强材料201(聚酯带199)的带宽219为w＝6.4cm、约束长225为b＝30cm，带状增强材料201(聚酯带199)的刚性k＝153000kgf/cm²。

用公式(24)至公式(26)计算最大值q_max、最小值q_min、最大裂纹宽d_max时，最大值q_max＝1920kgf、最小值q_min＝960kgf、最大裂纹宽d_max＝0.12mm。

因此，实施这种增强时，可约束到最大裂纹宽直至d_max＝1.2cm，这时每根带状增强材料201(聚酯带199)的张力221为q＝0.9tf。

图27是受轴向力和弯曲和剪切的柱205的概要图，图28是表示要扩张柱205上的裂纹215的力的图。下面，对在以图24所示的方法采用聚酯带199作为增强材料201予以增强的柱205上，在持续施加轴向力229(P)的状态下，施加水平力，使弯矩231(M)、剪切力Q循环产生的场合的增强效果进行说明。

将柱205设想为一般的结构物的柱。其条件是：在柱205的高度h的中间的高度(h/2)处水平作用有剪切力227(Q)、柱205的上端和下端不发生转动地水平滑动。结果，柱205的内部在水平方向产生相等的剪切力(合力Q)和轴向力(合力P)。弯矩在上端部为M＝Qh/2、中间为零、下端部为-M。

当剪切力227(Q)达到由柱205的钢筋、混凝土的状态决定的最大剪切力Q_max时，裂纹215沿角θ237的方向产生。要将该裂纹沿水平方向扩张的力为作用于柱205上的剪切力227(Q)。可以认为由箭头c233表示的范围内的带状增强材料201来承担此力。由于一根带状增强材料201的宽为w、一根的张力为q，所以，箭头c233的范围中的带状增强材料201的合力Q为Q＝q·2C/w。

但是，因为柱205是长方形的截面，所以，前面和背面共同发挥作用，故系数为2。再有，从图28可知，箭头233的长度C为C＝btanθ。一般地，虽然，即使是构件内部也承担剪切力Q，但当超过聚酯带发挥显著效果的Q_max附近的变形时，假设几乎全部的剪切力都由带的张力承担。

现在，假设角θ237＝45°，柱205的宽235为b(约束长)＝30cm。因此，与先前使用由公式(24)至公式(26)算出的聚酯带199(宽64mm、厚4mm)时的最大值q_max、最小值q_min对应的水平力Q_max、Q_min为Q_max＝q_max2b/w＝18000kgf、Q_min＝q_min2b/w＝9000kgf。因此，在本增强的效果中，裂纹215的宽在不超过d_max＝1.2mm的范围内，能够保持9tf以上的水平抵抗力。

接下来，对无增强的柱205和采用上述的聚酯带199(宽64mm、厚4mm)作为图24所示的带状增强材料201增强的柱205，在图27所示的条件下，实施由位移控制的水平循环加力试验的结果进行说明。其中，柱205的混凝土强度为135kgf/cm²、轴方向钢筋比为0.56％、剪切增强钢筋比为0.08％，轴向力一定为37tf(轴向力比为0.3)。

图29是表示柱205的变形的概要图。设柱205的水平方向的位移为水平位移δ_h239、垂直方向的位移为垂直位移δ_v241时，由实验可得出图30至图35所示的结果。图30是表示柱205的水平力Q和位移迟滞的包络线。图31是表示柱205的水平位移、垂直位移、水平力的关系图，图33是表示柱205的复原力特性的关系图。

图30的横轴表示柱205的水平位移δ_h(239)、纵轴表示水平力Q(剪切力227)。图32的横轴表示柱205的水平位移δ_h(239)和位移角、纵轴表示水平力Q(剪切力227)。

图30中，未对柱205用带状增强材料201增强的场合的包络线为无增强243a曲线、增强场合的包络线为有增强243b的曲线。有增强243b所示的包络线是图32所示的迟滞回线253中与阪神大地震相当的255a、与阪神大地震的2倍相当的255b、与阪神大地震的3倍相当的255c、与阪神大地震的5倍相当的255d等的点的包络线。

图31的横轴表示水平位移δ_h(239)、向上的纵轴表示水平力Q(剪切力227)、下向的纵轴表示垂直位移δ_v(241)。无增强243a、有增强243b与图30的无增强243a、有增强243b所示的是同样的包络线。无增强245a表示未用带状增强材料增强的柱205的垂直位移δ_v的曲线、有增强245b表示用带状增强材料201(聚酯带199)增强的柱205的垂直位移δ_v曲线。

如图30、图31所示，设无增强243a的场合的最大水平力为Q_max1、有增强243b的场合的最大水平力Q_max2、最小水平力Q_min时，由实验数据可知，无增强243a的场合的最大水平力为Q_max1＝17.5tf。同时，有增强243b的场合的最大水平力为Q_max2＝18tf、最小水平力为Q_min＝7tf。

图31中，表示无增强的柱205的水平力Q的无增强243a的线、表示垂直位移δ_v的无增强245a的线，从水平力Q达到Qmax1的时刻开始急剧下降。这便证明上述假设，即，就增强柱205而言，在从对应于Q_max2的水平位移开始到对应于Q_min的水平位移的区域内，通过用带状增强材料201(聚酯带199)的增强效果承担多半的剪切力。

有增强243b中的最小水平力Q_min的实验数据比用图28、图29的模型的计算值9tf小也可认为是：实验有误差的同时，由于循环载荷和变形，柱205的混凝土面和带状增强材料201(聚酯带199)的粘结面的强度下降。最大剪切力Q_max2与计算值18tf基本相等。

如图29所示，在柱205的水平位移δ_h为位移振幅δ_hc247时，表示水平力Q的有增强243b的曲线上有水平力折点249、表示垂直位移δ_v有增强245b的曲线上有垂直位移折点251。位移振幅δ_hc247是如图32所示的迟滞回线253中与兵库县南部地震3倍相当的255c附近的水平位移δ_h，即约为140mm(变形角为0.15rad)。

图33是表示柱205的累积水平位移∑δ_h和迟滞吸收能W的关系图。图34是图33的详细图。图33中的横轴表示水平累积位移∑δ_h、纵轴表示迟滞吸收能W。

图33、图34的横轴所示的累积水平位移∑δ_h用下面的公式计算。其中，i是数据记录的步骤数、n是当前的步骤数。并且，累积水平位移∑δ_h是作为表示 图51所示的 迟滞回线253上的位置的指标计算的。

$\mathrm{\&Sigma;}{\mathrm{\&delta;}}_h=\underset{i=1}{\overset{n}{\mathrm{\&Sigma;}}}|{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{hi}+1}-{\mathrm{\&delta;}}_{\mathrm{hi}}|---\left(27\right)$

纵轴所示的迟滞吸收能W用下面的公式计算。迟滞吸收能W是水平力Q，即剪切力227所作的功。

W＝∫Qdδ_h                              (28)

如果结构物的某柱205承受的轴向力229为P，用重力加速度g，则与此对应的质量m由m＝P/g表示。因此，输入结构物的、直到振动结束为止所消耗的能量中，用地震的速度响应谱S_v，作用于柱205上的剪切力227所作的功E近似地用下面的公式表示。

E＝0.5(P/g)S_v ²                         (29)

图33所示的迟滞吸收能257的曲线表示由图51所示的实验结果的迟滞回线253用公式(28)计算的迟滞吸收能。与阪神大地震相当的259a及与阪神大地震5倍相当的259b的直线所表示的值是为与迟滞吸收能257的曲线进行比较用公式(29)算出的值。同样，图34进一步地表示了用公式(29)算出的与阪神大地震2倍相当的259c、与阪神大地震3倍相当259d的值。当使用公式(29)时，速度响应谱用固有周期为0.3秒的神户海洋气象台记录的值S_v＝90cm/s。

图35是表示用公式(27)算出的累积水平位移∑δ_h和垂直位移δ_h的关系图。图35的横轴表示水平累积位移∑δ_h、纵轴表示垂直位移δ_h(241)。如图31的说明所述的那样，水平位移振幅δ_hc247、即约为140mm时，有垂直位移折点251，这时，累积水平位移∑δ_h约为1500mm。如图35所示，直至垂直位移折点251的累积位移约为1500mm，垂直位移δ_h小于或等于5mm(应变为0.5％)。

从该实验可说明以下事实。

①对原来增强困难的低强度混凝土(135kgf/cm²)发挥增强效果。

②从应变小的范围至大变形连续地发挥增强效果。

③图31所示的有增强243b的曲线上，确认对水平力的2个折点(Q＝Q_max2的点、和Q＝Q_min的点，即水平力折点249)。

④图31所示的有增强245b的曲线上，确认对垂直位移的1个折点(垂直位移折点251)。这与③中所述的水平力折点249(Q＝Q_min)相对应。另外，垂直位移折点251是转变点，即，因循环载荷的作用混凝土受到累积损伤、混凝土强度下降，带状增强材料201(聚酯带199)和柱205的混凝土面的粘结强度τ下降，裂纹宽217超过临界d_max，公式(21)至公式(26)的机理不再成立，从而，柱205的截面形状开始变化，并向产生大轴向变形机理转变的转变点。

⑤直至达到水平力Q的第2折点，即达到Q＝Q_min时的水平折点249，也就是直至垂直位移δ_v达到垂直位移折点251时，垂直位移δ_h(柱205的轴向收缩)为0.5％以下，实用中是在结构物能够在地震后再利用的许用范围内。

⑥无增强的场合(图30、图31所示的无增强243a、245a的场合)中，与阪神大地震相当的迟滞吸收能以前的垂直位δ_v移急剧扩大，可认为是结构遭到破坏。

⑦增强的场合，图33、图34所示的迟滞吸收能257在直至达到与阪神大地震约2.5倍相当的迟滞吸收能时，垂直位移δ_v在0.5％以下，实用中是结构物能在地震后再利用的许用范围内。

⑧在增强的场合，如图35所示，超过与阪神大地震约2.5倍相当的迟滞吸收能(累积水平位移∑δ_h约为1500mm)时，垂直位移δ_v慢慢地扩大。但是，如图50、图32所示，由于水平屈服强度上升、每1循环的吸收能增加，从而，防振效果提高，具有防止大破坏的效果。

如图30至图35的实验结果所示，用聚酯带199等的带状增强材料201直接粘结在上述柱205等的构件上的方法从裂纹215发生后的小变形到大变形都会连续地发挥增强效果。

原来对构件进行卷立增强的场合，为了防止裂纹的发生，虽其特征是将具有与构成构件的主要力学参素的刚性相等或以上刚性的碳纤维、卷状钢板等的增强材料料直接用树脂粘贴在构件表面，但对于在该柱205等的构件上直接粘结聚酯带199等的带状增强材料201的增强结构，不是要抑制构件表面的裂纹215的发生，而是通过将裂纹宽217抑制在例如2mm左右的有效的值内来控制构件的性能下降，并维持结构物的使用性和安全性。

采用聚酯带199等刚性较大的材料直接粘结在构件表面上的方法，是以在伴随有限裂纹215的变形的范围内提高保持构件形状效果为目的的。如公式(21)～公式(24)所示，这一效果与增强材料周向的刚性成比例地提高，并且受到构件表面和增强材料间传递的剪切力的大小的限制。因此，通过构件和刚性大的增强材料的直接粘结能够提高该效果。

还有，实施例9中使用的带状增强材料201并不限于聚酯带199。可以使用具有同等强度、刚性的任意的材质。

此外，就该增强结构而言，使用通过控制裂纹宽217的增大、抑制构件的表观的体积膨胀的方法，设计出了抑制形状变化和轴向应变的机理，用理论公式和实验进行了证明，在今后的实用上意义很大。

下面，对提高有凹凸的构件、及构件和构件的接合部的增强效果的增强结构进行说明。图36是表示在柱261和梁263的接合部设置连接用增强材料269a、269b的状态的立体图。柱261的左右的侧面265b与梁263接合。

柱261和梁263的接合部首先用2片片状的连接用增强材料269a和4片连接用增强材料269b进行增强。连接用增强材料269a是片状的增强材料，将柱261的侧面265b和梁263的侧面267a的接合部覆盖地进行粘结。连接用增强材料269a的中央部与邻接柱261的侧面265a的左右的侧面265b粘结，两端部与梁263的侧面267a粘结。

连接用增强材料269b是片状的增强材料，将柱261的侧面265b与梁263的侧面267b的接合部覆盖地进行粘结。连接用增强材料269a、269b是例如纤维丝、橡胶系等的具有高延展性和高弯曲性的片材。

连接用增强材料269a、269b也可以不是片状的增强材料，用是使用聚酯带199等的带状增强材料。即使在使用片材、带状增强材料的任一一种的场合，连接用增强材料269a、269b的厚度、宽度、长度等设定为与必须的增强量相当的尺寸。

将连接用增强材料269a、269b与柱261和梁263粘结的方法既可是临时固定，也可采用所需强度的粘结。一般地，构件和构件的接合部的变形大大地左右结构物的位移振幅，因此，考虑到用后述的图40的步骤309所示的方法确定增强量时，采用后者比较实用。

图37是表示在柱261和梁263的接合部设置带状增强材料271a、271b的状态的立体图。图37中，要覆盖如图36所示设置的连接用增强材料269a、269b而设置了一根带状增强材料271a和2根带状增强材料271b。带状增强材料271a在粗的构件，即柱261的周围设置。带状增强材料271a斜向地跨过柱261和梁263的接合部，在接合部的上方和下方连续地盘绕。带状增强材料271b设置上细的构件，即梁263的周围。带状增强材料271b在与柱261的左右接合的梁263上分别独立地盘绕。

循环使用该方法直至将增强量增加到必须的量。图37中将带状增强材料271a、271b设置两层，在柱261和梁263的接合部斜着交叉。

在将带状增强材料271a、271b向柱261、梁263粘结时，采用获得强度的粘结。图38是表示设置有连接用增强材料269b等的柱261和梁263的接合部的截面图。片状的连接用增强材料269b上，盘绕有带状增强材料271a、271b。柱261及梁263和片状连接增强材料269b、连接用增强材料269b和带状增强材料271a、271b以通过粘结面的剪切抵抗来传递相互的张力的方式粘结。柱261及梁263和连接用增强材料269a、连接用增强材料269a和带状增强材料271a、271b也以同样的方式粘结。

另外，根据需要可在柱261的周围盘绕增强材料273a、而在梁263的周围盘绕增强材料273b。增强材料273a、273b是具有伸展性的片材或带状材料。

该增强结构中，在柱261和梁263的接合部设有连接用增强材料269a、269b，从而提高构件间的增强效果。进而，通过在粗的构件、即柱261上斜着交叉缠有带状增强材料271a，并跨过接合部盘绕，或者在柱261及梁263的周围多层地盘绕带状增强材料271a、271b，以确保必须的增强量。

虽然图36、图37表示的是十字型的接合部，但对于T型等的接合部也可用同样的方法施工。进而，不限于柱和梁的组合，对其它构件彼此的接合部的增强也有效。另外，也可与用切口及孔的方法共同使用。这对水泥制厚板和梁、壁和梁等厚度及形状差别较大的构件间的接合部的增强特别有效。

还有，在只用带状增强材料271a、271b就可得到足够的增强量的场合，也可省略连接用增强材料269a、269b。

在上述的增强结构中，对将具有高延展性及高弯曲性，即具有伸展性的材料等作为增强材料通过粘结剂固定等设置在构件、母材等的表面、内部等，通过约束表观的体积膨胀，控制构件的形状变化、损伤等的结构物的增强结构进行了说明。

在采用聚酯片等廉价、加工及粘结容易的材料作为增强材料的场合，这些增强材料的杨氏模量是混凝土的1/10、是钢的1/100左右。因此，以钢筋混凝土中的钢筋这样的形式，在应变极小的弹性范围内直接分担作用于构件上的一部分载荷的效果与上述的杨氏模量的比成比例、但极小。

然而，由于循环载荷的作用，主要构成构件的钢及混凝土等的材料或者屈服、或者产生裂纹，在开始塑性变形以后，由于构件的刚性下降，可得到显著的增强效果。即，构成构件的混凝土等的材料经粒状体变成粉状体，在钢或者发生大塑性变形或者断裂以后，也使其保持成一体、并且还能发挥对轴向力的支持能力、对弯曲及剪切等的外力的抵抗能力。

增强的构件在保持刚性的同时，由于能够在上述连续的循环变形过程中吸收大量的能量，从而能够防止由地震等的突发性外力导致的结构物的破坏。

图41是表示因循环载荷作用增强构件的累积变形和迟滞吸收能的关系图。横轴表示累积变形，纵轴表示迟滞吸收能。构件在伴随有限裂纹而变形期间，由于受到循环的外力作用，构成构件的材料发生局部性的破坏。由此，与之相应地，构件和增强材料间传递的剪切力下降，因此，增强效果也下降，同时保持构件形状的效果也降低。可以用外力所作的功，即迟滞吸收能来计算构成受循环载荷作用的构件的材料的破坏。

对应于材料的种类和量存在有某种界限(称为形状保持界限能275)，由于超过此界限时材料就变成粒状体状态，从而，构件的形状开始显著地变化。用本发明的方法增强的构件，其截面接近于圆形、整体形状接近于连接球的形状。

如图41所示，本发明的增强结构的特征是，可对应于大范围的能量区域和变形区域提高增强效果。进而，在抗震构件中采用本发明的方法等的场合，在将形状变化抑制到最小、并保持刚性的同时，能够吸收将与装置的体积相当的材料几乎完全粉碎的能量。这对作为抗震构件是极为有效的方法。进而，混入特殊的充填材料，通过利用上述过程中外力作功所产生的热等的能量在内部对材料进行增强，可进一步地提高抗震效果。

接下来，对上述纤维系的片状增强材料和带状增强材料，采用浸渍树脂的增强材料场合的增强结构进行说明。图42是表示浸渍树脂的增强材料料及未浸渍树脂的增强材料料的拉伸应力应变关系图。纵轴表示张力、横纵表示延伸应变(％)。

浸渍树脂场合277的曲线表示在聚酯制的片状织布中浸渍环氧树脂并在树脂硬化后进行的拉伸试验的应力应变关系。未浸渍场合279的曲线表示同样的片状织布中不浸渍树脂的拉伸试验的应力应变关系图。

图42中，比较浸渍树脂场合277和未浸渍场合279的曲线可知：通过浸渍树脂，在应变0％至约3％的范围内，刚性即曲线的切线斜度显著地变大，并且可在应变较大的范围内虽变形但不发生断裂。还有，即使用图22所示的聚酯带199等的聚酯制的带状材料，也可得到同样的试验结果。

图42所示的试验结果表示：在浸渍树脂场合277，通过使用以聚酯纤维织成的片或带状的材料浸渍树脂，在应变较小的范围内有树脂约束纤维的变形的效果，与不浸渍场合279相比刚性有所增加。并且还表示：当变形变大时，在浸渍树脂场合277，在纤维并未发生大的破损下丧失了上述的效果，但直至15％以上的大应变能够保持变形性能。

这样，通过采用浸渍树脂的增强材料料，用单一种类的材料在应变较小的范围内能够提高抑制变形的效果，并且，在应变较大的范围内能够获得承受载荷的效果。

可按如下进行上述的增强材料的设计。

如上所述，由于增强结构的力学性质(外力和变形的关系)由以下的量来决定，因而，计算这些量和由增强对象结构物的信息计算增强对象结构物的性能，便能够进行增强结构的设计。

1)增强材料的厚度t

2)增强材料的杨氏模量E_f

3)增强材料的断裂应变ε_fb

4)固定结构屈服时增强材料的应力σ_fmax

5)增强材料设置形状(增强材料彼此闭合(图1)、或不闭合(图3))

6)增强材料设置范围(不闭合的场合)约束长用b表示

7)剥离临界延伸率δ1确定固定结构屈服时增强材料的应力

8)约束长b和平均固定强度τ_f

或者

9)固定结构的界面剥离能量G_f

此外，SRF增强结构的间隙宽和增强材料张力的关系如图44所示。即，间隙宽从零开始扩大时，固定区间的增强材料伸长，由此产生增强材料张力。间隙上的增强材料的伸长量达到δ1时，开始固定结构的解除，产生自由长a(图44)。由粘结进行的固定场合中，当从间隙至非常远处都被粘结时，只要伴随间隙宽的扩大约束长(从间隙至固定力不是零的点的距离)能够扩大，固定力就基本保持一定(图45)。这便是图45的A点至B点。此后，固定长(s＝b-a)减少，增强材料的张力也减少。这便是B点至C点。根据公式(1)至公式(4)所示的理论，增强材料的张力达到最大值的一半时，粘结立即解除。然而，在增强材料为闭合、或构件的转角等处有形状约束的场合，固定力被保持，并直到增强材料达到断裂应力(对应于断裂应变ε_fb的应力)，增强材料的张力与间隙宽成比例地增大(C点至D点)。

可求出增强材料的张力和构件的复原力的关系，例如，对棒状构件的场合用公式(9)～公式(10)所示的理论、或可从实验求出。并且，增强材料张力达到最大值时增强材料的伸长量δ1是粘结解除的临界(增强材料张力达到σ_fmax)的时刻增强材料固定区间内应变的积分，增强材料的杨氏模量越大该值越小。公式(1)～公式(4)所示的理论中将其忽略。

增强材料的最大张力也可以由公式(4)作为将约束长和平均粘结强度的积除以增强材料的厚度所得值而求出。但是，增强材料环绕构件的场合，当在较大的范围内设置增强材料时，有时不能明确地把握约束长。当采用以公式(101)的界面剥离能量来确定增强材料最大张力的方法时不会出现这一问题。

${\mathrm{\&sigma;}}_{f\max }=\sqrt{\frac{{2E}_f{G}_f}{t}}---\left(101\right)$

其中，所谓的界面剥离能量如图44所示，是使较薄的弹性体从母材间的单位面积的粘结界面剥离所需要的能量，从剥离试验结果所得的该弹性体上产生的最大张力σ_fmax和该弹性体的厚度t及杨氏模量E_f，用公式(102)可计算出该值。

$G_f=\frac{t}{{2E}_f}{\mathrm{\&sigma;}}_{f\max }^2---\left(102\right)$

公式(101)是就σ_fmax解公式(102)的公式。

在对钢筋混凝土制构件进行SRF增强的场合的设计时，利用SRF增强材料在如图45所示表观上的σ_fmax处屈服，通过用界面剥离能量等将SRF增强材料的增强效果换算成钢筋进行计算，就可引用现有的对于钢筋混凝土构件的设计的计算公式(公式(103))。但是，由于与钢筋相比，SRF增强材料的杨氏模量较小，可能有设计临界状态时的间隙宽达不到图44及图45所示的剥离临界延伸率δ1的场合，因此，有必要用实验等来确认δ1在设计极限内产生，或注意对增强材料的应力设置限制等。

例如，在对图7所示的棒状钢筋混凝土构件以环绕粘结设置的SRF增强材料进行设计的场合，增强后的相当剪切增强材料钢筋量P_wf的计算如下。

$p_{\mathrm{wf}}=p_w+\frac{2t}{b_m}\frac{{\mathrm{\&sigma;}}_{f\max }}{{\mathrm{\&sigma;}}_{\mathrm{sy}}}---\left(103\right)$

其中，t为增强材料厚度、b_m为构件截面的宽度。P_w是增强构件的剪切增强钢筋比、σ_sy为钢筋的屈服应力。并且，增强材料最大张力σ_fmax虽由公式(101)算出，但增强材料应力设定为不超过与增强材料应变为1％的对应值。

上述表观的屈服应力(公式101及公式102中的σ_fmax)是增强材料的固定解除为止可承担的最大应力(图45)，由增强材料的杨氏模量E_f、界面剥离能量G_f和增强材料厚度用公式(101)进行计算。该公式中，表观屈服应力与厚度的平方根成反比例的减少，因此，增强材料厚度虽简单，但可通过反复计算求出。

以上，虽参照附图对本发明的结构物的增强结构、增强方法、抗震结构、抗震方法、增强材料等的优选实施例进行了说明，但本发明并不限于上述的例子。如果是本领域技术人员，在申请公开的技术思想范畴内能想到各种变更例或修正例这一点是清楚的，关于这些当然被认为是属于本发明的技术范围。

Claims (64)

1.一种增强材料，是通过织造而具有高延展性及高弯曲性的织造体，设置在结构物构件或构件边界部的表面或内部，对上述构件进行增强，其特征在于：上述织造体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为1％以上。

2.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/2至1/20。

3.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/5至1/10。

4.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是500～50000Mpa。

5.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是1000～10000Mpa。

6.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的厚度是0.2～20mm。

7.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的厚度是0.5～15mm。

8.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的厚度是1～10mm。

9.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：构成上述织造体编成体的丝的材料是聚酯。

10.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：上述织造体的弯曲变形角度为大于或等于90度，剪切变形角度为大于或等于2度。

11.如权利要求1所述的增强材料，其特征在于：通过热定形使临界状态的杨氏模量比即将断裂前的杨氏模量大。

12.如权利要求11所述的增强材料，其特征在于：上述临界状态的延伸应变是在0.1％至10％的范围内的值。

13.一种增强材料，其是由具有高延展性及高弯曲性的橡胶系或树脂系的弹性材料形成的带状体或片状体，设置在结构物的构件或构件的边界部的表面或内部，对上述构件进行增强，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。

14.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/2至1/20。

15.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/5至1/10。

16.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是500～50000Mpa。

17.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是1000～10000Mpa。

18.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的厚度是0.2～20mm。

19.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的厚度是0.5～15mm。

20.如权利要求13所述的增强材料，上述带状体或片状体的厚度是1～10mm。

21.如权利要求13所述的增强材料，其特征在于：上述带状体或片状体的弯曲变形角度为大于或等于90°，剪切变形角度为大于或等于2°。

22.一种结构物的增强结构，其特征在于：通过将增强材料固定在构成结构物的构件的至少1种材料构成的母材的表面或内部，或者固定在构件的边界部的表面或内部，对该构件进行增强；该增强材料由通过织造而具有高延展性及高弯曲性的织造体构成，该织造体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且拉伸断裂应变为10％以上。

23.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：预先求出将来会在上述构件上产生的间隙的宽度、长度，使该求出的间隙处在约束有效范围内将上述增强材料固定在上述构件上。

24.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/2至1/20。

25.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/5至1/10。

26.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是500～50000Mpa。

27.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的杨氏模量是1000～10000Mpa。

28.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的厚度是0.2～20mm。

29.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的厚度是0.5～15mm。

30.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的厚度是1～10mm。

31.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：构成上述织造体的丝的材料是聚酯。

32.如权利要求31所述的增强结构，其特征在于：上述织造体的弯曲变形角度为大于或等于90°，剪切变形角度为大于或等于2°。

33.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：通过热定形使临界状态的杨氏模量比即将断裂前的杨氏模量大。

34.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述临界状态的延伸应变是在0.1％至10％的范围内的值。

35.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述母材含有以下至少一种材料：

(1)混凝土；

(2)钢筋；

(3)砖；

(4)预制件；

(5)石膏板；

(6)木材；

(7)岩石；

(8)土；

(9)砂；

(10)树脂；

(11)金属；

36.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：上述固定用粘结剂进行。

37.如权利要求36所述的增强结构，其特征在于：在上述增强材料或构件上涂敷的粘结剂层的厚度是增强材料的厚度的5～90％。

38.如权利要求36所述的增强结构，其特征在于：上述粘结剂层的厚度是增强材料的厚度的20～40％。

39.如权利要求36所述的增强结构，其特征在于：上述固定是通过粘结剂层将增强材料设置在上述构件上后，通过施加按压力或打击力进行，这时，虽然粘结剂一部分进入增强材料内，但此后的增强材料部分的空隙率为1.1以上。

40.如权利要求36所述的增强结构，其特征在于：粘结强度低于上述构件的强度。

41.如权利要求36所述的增强结构，其特征在于：上述粘结剂是单质性无溶剂粘结剂。

42.如权利要求36所述的增强结构，其特征在于：粘结强度是涂敷粘结剂的构件的表面的剥离剪切断裂强度的10～80％。

43.如权利要求22所述的增强结构，其特征在于：不进行构件倒角加工、打磨(フクリ)调整，而进行增强材料对构件的固定。

44.一种结构物的增强结构，其特征在于：通过将增强材料固定在由构成结构物的构件的至少1种材料构成的母材的表面或内部，或者固定在构件的边界部的表面或内部，对该构件进行增强；该增强材料由具有高延展性及高弯曲性的橡胶系或树脂系的弹性材料形成的带状体或片状体构成，该带状体或片状体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且拉伸断裂应变为10％以上。

45.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：预先求出将来会在上述构件上产生的间隙的宽度、长度，使此求出的间隙处在约束有效范围内将上述增强材料固定在上述构件上。

46.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/2至1/20。

47.如权利要求46所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是上述构件的杨氏模量的1/5至1/10。

48.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是500～50000Mpa。

49.如权利要求44所述的增强结构，上其特征在于：上述带状体或片状体的杨氏模量是1000～10000Mpa。

50.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的厚度是0.2～20mm。

51.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的厚度是0.5～15mm。

52.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的厚度是1～10mm。

53.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述带状体或片状体的弯曲变形角度为大于或等于90°，剪切变形角度为大于或等于2°。

54.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述母材含有以下至少一种材料：

(1)混凝土；

(2)钢筋；

(3)砖；

(4)预制件；

(5)石膏板；

(6)木材；

(7)岩石；

(8)土；

(9)砂；

(10)树脂；

(11)金属；

55.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述固定用粘结剂进行。

56.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：在上述增强材料或构件上涂敷的粘结剂层的厚度是增强材料的厚度的5～90％。

57.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述粘结剂层的厚度是增强材料的厚度的20～40％。

58.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述固定是通过粘结剂层将增强材料设置在上述构件上后，通过施加按压力或打击力进行，这时，虽然粘结剂一部分进入增强材料内，但此后的增强材料部分的空隙率为1.4以上。

59.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：粘结强度低于上述构件的强度。

60.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：上述粘结剂是单质性无溶剂粘结剂。

61.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：粘结强度是涂敷粘结剂的构件的表面的剥离剪切断裂强度的10～80％。

62.如权利要求44所述的增强结构，其特征在于：不进行构件倒角加工、打磨(フリク)调整，而进行增强材料对构件的固定。

63.一种增强材料的设计方法，是用来确定增强材料的厚度的增强材料的设计方法，其特征在于：由上述增强材料的表观屈服应力计算上述增强材料的厚度；上述增强材料是通过织造而具有高延展性及高弯曲性的造织体，是设置在结构物的构件或构件边界部的表面或内部的、对上述构件进行增强的材料，上述织造体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。

64.一种增强材料的设计方法，是用来确定增强材料的厚度的增强材料的设计方法，其特征在于：由上述增强材料的表观屈服应力计算上述增强材料的厚度；上述增强材料是具有高延展性及高弯曲性的橡胶系或树脂系的弹性材料形成的带状体或片状体，是设置在结构物的构件或构件边界部的表面或内部的、对上述构件进行增强的材料，上述带状体或片状体的杨氏模量小于或等于上述构件的杨氏模量，并且其拉伸断裂应变为10％以上。

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