JP2009062724A - 耐震補強ユニットおよびそれを用いた耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ＦＲＰを用いて構成するとともに、ユニット構造に工夫を加えることにより、ユニットの軽量性を確保しつつ剪断座屈の発生を効果的に抑制可能な耐震補強ユニット、およびそれを用いた耐震補強構造を提供する。
【解決手段】建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、コア材と、該コア材の少なくとも片面に設けられたＦＲＰスキン材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とする耐震補強ユニット、およびそれを用いた耐震補強構造。
【選択図】図４３

Description

本発明は、建造物の耐震性を向上するために建造物に対して組積される耐震補強ユニット、および複数の耐震補強ユニットを建造物の鉛直面に沿って組積することにより建造物の耐震性を向上させる耐震補強構造に関する。

建造物の耐震性を向上するために、多数のコンクリートブロックを建造物の壁面に沿って組積する方法が知られているが（例えば、特許文献１）、このような方法では一般に、個々のコンクリートブロックの重量が大きいため、施工性が悪いという問題を抱えている。この問題に対し、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなる耐震エレメントを作製し、それを多数組積するようにした耐震補強構造も知られている（例えば、特許文献２）。

しかし、特許文献２に記載されている耐震補強構造では、使用される耐震エレメントがＦＲＰ製の平面部とフランジ部が接合されたものからなり、その平面部が建造物の鉛直面に沿って配置されるように各耐震エレメントが組積される構造になっている。そのため、組積構造に荷重がかかる際、平面部に剪断座屈が発生するおそれがあるため、平面部を増厚する必要がある。平面部の増厚は、個々の耐震エレメントの重量増加、コスト増加を招くことになるとともに、平面部の増厚だけでは剪断座屈の発生のおそれを完全に除去することが困難であるか、あるいはそのおそれ除去のためには極めて厚い平面部が要求されるという問題を含んでいる。

さらに、耐震エレメントの組積の主目的は耐震補強であるものの、既存の建造物の壁面に沿って付加されるものであることから、組積体に遮音性や断熱性が要求されることが多い。しかし上記特許文献２に記載の耐震エレメント構造では、ボックス状に形成されたフランジ部内に張りめぐらされた単板構造の平面部のみで遮音性能および断熱性能を受け持つ構造となっているので、高い遮音性能および断熱性能は望めない。
特開２００４−２３９００３号公報 特開平７−１５０６５５号公報

そこで本発明の課題は、建造物の耐震補強のために組積されるユニットをＦＲＰを用いて構成するとともに、ユニット構造に工夫を加えることにより、ユニットの軽量性を確保しつつ剪断座屈の発生を効果的に抑制可能な耐震補強ユニット、およびそれを用いた耐震補強構造を提供することにある。

また本発明の課題は、上記各耐震補強ユニットの軽量性による優れた施工性を確保しつつ、好ましくは高い遮音性能および断熱性能を付与された耐震補強ユニット、およびそれを用いた耐震補強構造を提供することにある。

上記課題を解決するために、本発明に係る耐震補強ユニットは、建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、コア材と、該コア材の少なくとも片面に設けられたＦＲＰスキン材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とするものからなる。つまり、コア材とＦＲＰスキン材との組み合わせ構造を有する耐震補強ユニットであり、コア材によってそれに隣接配置されたＦＲＰスキン材が補剛されるので、ＦＲＰスキン材はとくに増厚しなくても高い剛性を発揮できることになり、剪断座屈の発生が効果的に抑えられる。コア材としては軽量な材料、例えば発泡体を使用すればよく、ユニット全体としての軽量性は容易に確保される。また、とくにコア材の存在により、ユニットに高い遮音性能および断熱性能が付与される。

また、本発明に係る耐震補強ユニットでは、軽量性を確保した状態で剪断座屈の発生抑制機能を高めるためには、上記コア材を用いることなく、リブ構造によりＦＲＰスキン材の剛性を向上させる形態とすることも可能である。すなわち、別の本発明に係る耐震補強ユニットは、建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、ＦＲＰスキン材と、該ＦＲＰスキン材の面上に接合され該ＦＲＰスキン材の面から立ち上がる方向に延びる補強材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とするものからなる。この構造では、補強材がＦＲＰスキン材の剛性を向上させるリブとして機能し、ＦＲＰスキン材の剛性向上によりＦＲＰスキン材の剪断座屈の発生が効果的に抑えられる。

さらに、本発明では上記の二つの形態を組み合わせた最適な形態とすることもできる。すなわち、さらに別の本発明に係る耐震補強ユニットは、建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、コア材と、該コア材の少なくとも片面に設けられたＦＲＰスキン材と、該ＦＲＰスキン材の面上に接合され該ＦＲＰスキン材の面から立ち上がる方向に延びる補強材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とするものからなる。この構造では、軽量性が確保されつつ、剪断座屈の発生が極めて効果的に抑えられるとともに、ユニットに高い遮音性能および断熱性能が付与される。

上記のような本発明に係る耐震補強ユニットにおいては、コア材の両面にＦＲＰスキン材が設けられている構造とすることができる。この構造では、コア材で補剛されたＦＲＰスキン材がコア材の厚みに相当する間隔をもって配置されることになるので、ユニット全体として極めて高い剛性が発揮されることになり、剪断座屈の発生が極めて効果的に抑えられる。

また、コア材の少なくとも一つの側面上にＦＲＰ側面スキン材が設けられている構造とすることができる。この構造では、ＦＲＰ側面スキン材は、ＦＲＰスキン材に対するリブとして機能することも可能であり、また、組積する際の隣接ユニットとの間の相対姿勢を所定の形態に保ちやすくなることから、施工性の向上をはかることが可能である。

また、少なくとも二つのコア材と少なくとも二つのＦＲＰスキン材が交互に配置されている（とくに、積層配置されている）構造とすることができる。この構造では、コア材とＦＲＰスキン材との組み合わせ構造が順次積層されることになるので、ユニット全体としての剛性が極めて高くなる。交互配置の数は、任意に設定でき、施工場所や耐震補強の対象となる建造物に応じて適宜決定すればよい。また、それぞれのコア材やＦＲＰスキン材の厚みは、同じであっても、互いに異なっていてもよい。

上記補強材の形態は特に限定されず、例えば、板状補強材、ブロック状補強材、あるいは板状補強材とブロック状補強材の組合せ体などを採用できる。

また、補強材とＦＲＰスキン材を備えた耐震補強ユニットにおいては、少なくとも二つのＦＲＰスキン材が間隔をもって配置され、少なくとも一つの補強材が少なくとも一つのＦＲＰスキン材の面上に接合され該ＦＲＰスキン材の面から立ち上がる方向に延びている構造とすることができる。望ましくは、補強材が二つのＦＲＰスキン材間にわたって延び、両ＦＲＰスキン材の接合された構造である。このような構造では、補強材とＦＲＰスキン材の組み合わせ体が、高い剛性を有する構造に構成され、ユニット全体としても極めて高い剛性が確保される。

また、補強材が、ＦＲＰスキン材の剪断座屈に対する補強方向に延設されている構造とすることができる。このような構造では、ＦＲＰスキン材の剪断座屈の発生がより効果的に抑制されることになる。

また、複数の補強材が、互いに異なる位置に配置されている構造とすることができる。このような構造では、ＦＲＰスキン材の全体にわたって効率よく剛性を向上することが可能になる。

また、複数の補強材が、互いに異なる角度で配置されている構造とすることができる。このような構造では、各補強材をそれぞれ最適な角度をもって配置することが可能になり、向上が求められるあらゆる方向に関して、効果的にＦＲＰスキン材の剛性を高めることが可能になる。

また、補強材の形状としては、各種形状を採り得る。例えば、補強材が、ＦＲＰスキン材の面に沿う方向に延びる部分を有している構造とすることができる。このような構造では、補強材を容易にＦＲＰスキン材に接合でき、補強材によるＦＲＰスキン材の補剛機能をより確実に発揮させることが可能になる。

また、ＦＲＰスキン材は、耐震補強ユニットが連続的に組積可能な多角形に形成されている構造とすることができる。このような構造では、所望の組積が容易に行われるようになり、施工性が向上される。多角形としては、後述の如く、各種形状を採り得る。

また、ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向に、ユニット組積後における水平方向に対して±４５度の方向が含まれている構造とすることができる。このような構造では、地震の際に水平方向の力や鉛直方向の力が作用しても、ＦＲＰスキン材がその強化繊維の配向方向に抗力を発揮し、被補強壁に対してあたかも突っかい棒のように作用して、効果的な耐震補強が可能となる。

また、ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向に、ユニットの対角方向が含まれている構造とすることができる。このような構造では、ユニット単体の剛性が高められてユニット単体の形態保持性能が高められ、組積された際の被補強壁に対する効果的な耐震補強が可能となる。

また、ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向に、ユニット組積後における補強対象の対角方向が含まれている構造とすることができる。このような構造においても、組積された際の被補強壁に対する効果的な耐震補強が可能となる。

本発明に係る耐震補強ユニットにおいては、ＦＲＰスキン材の強化繊維は特に限定されないが、補強機能、入手のし易さ等の面からは、炭素繊維または／およびガラス繊維からなることが好ましい。

本発明は、上記のような耐震補強ユニットを複数、建造物の鉛直面に沿って組積することにより該建造物を補強することを特徴とする耐震補強構造についても提供する。

この耐震補強構造においては、複数の耐震補強ユニットを水平方向に配列した補強ユニット列を上下方向に複数配置する組積形態、複数の耐震補強ユニットを水平方向に対して斜めの方向に配列した補強ユニット列を複数配置する組積形態のいずれも採用可能であり、補強対象となる建造物に応じて決めればよい。

このように、本発明に係る耐震補強ユニットによれば、ＦＲＰスキン材をコア材との組み合わせ構造にすることにより、ＦＲＰスキン材はとくに増厚せずにユニットの軽量性を維持しつつ、ＦＲＰスキン材を適切に補剛して剛性を高め、剪断座屈の発生を効果的に抑制することができる。また、コア材の存在により、ユニットに高い遮音性能および断熱性能を付与することができる。

また、補強材を設けてＦＲＰスキン材に対してリブ構造を構成することにより、ＦＲＰスキン材の剛性を高めて剪断座屈の発生を効果的に抑制することができる。さらに両構造を組み合わせることにより、一層剛性を高めて剪断座屈の発生をより効果的に抑制することができる。

そしてこのような軽量の耐震補強ユニットを所定の形態に組積することにより、優れた施工性をもって短時間のうちに適切に建造物を耐震補強することが可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照して説明する。
まず、図１〜図３を参照しながら、本発明に係る耐震補強ユニットにおける基本構造について説明する。図１は、四角形形状（図１（Ａ））と三角形形状（図１（Ｂ））の場合を例にとって、コア材１ａ、１ｂの少なくとも片面にＦＲＰスキン材２ａ、２ｂを設けた形態を示している。これらＦＲＰスキン材２ａ、２ｂは、建造物の鉛直面と平行に組積される。

図２は、四角形形状（図２（Ａ））と三角形形状（図２（Ｂ））の場合を例にとって、ＦＲＰスキン材３ａ、３ｂの面上に該面から立ち上がる方向に延びる補強材４ａ、４ｂを設けた形態を示している。これらＦＲＰスキン材３ａ、３ｂは、建造物の鉛直面と平行に組積される。

図３は、図１、図２に示した構造の組み合わせ形態を四角形形状（図３（Ａ））と三角形形状（図３（Ｂ））の場合を例にとって示したもので、コア材５ａ、５ｂの少なくとも片面にＦＲＰスキン材６ａ、６ｂを設けるとともに、ＦＲＰスキン材６ａ、６ｂの面上に該面から立ち上がる方向に延びる補強材７ａ、７ｂを設けた形態を示している。これらＦＲＰスキン材６ａ、６ｂは、建造物の鉛直面と平行に組積される。

図４、図５は、補強材の形態の代表例を示しており、図４は、２枚のＦＲＰスキン材８ａ、８ｂ間を板状の補強材９で接続した形態、図５は、２枚のＦＲＰスキン材１０ａ、１０ｂ間をブロック状の補強材１１で接続した形態を、それぞれ示している。

図６は、コア材１２の両面にＦＲＰスキン材１３ａ、１３ｂを設けた耐震補強ユニットの形態例を示している。ＦＲＰスキン材１３ａ、１３ｂのサイズは互いに異なっていてもよい。

図７、図８は、コア材１４、１５の側面（上下面も本発明で言う側面に含まれる）にＦＲＰ側面スキン材１６、１７を設けた耐震補強ユニットの形態例を示しており、図７ではさらにコア材１４の片面にＦＲＰスキン材１８が設けられており、図８ではコア材１５の両面にＦＲＰスキン材１９ａ、１９ｂが設けられている。ＦＲＰ側面スキン材１６、１７は、図に示すように、コア材１４、１５のある側面を全面にわたって覆うように設けられてもよく、コア材１４、１５のある側面に対し部分的に設けられてもよい。部分的に設けられる場合には、単数であってもよく、複数であってもよく、複数の場合には、ＦＲＰ側面スキン材間にコア材の露出箇所があってもよい。

図９は、少なくとも二つのコア材２０ａ、２０ｂと、少なくとも二つのＦＲＰスキン材２１ａ、２１ｂが、交互に配置された形態の耐震補強ユニットの例を示している。それぞれのコア材２０ａ、２０ｂ、ＦＲＰスキン材２１ａ、２１ｂ、あるいはそれらの各組み合わせ体の厚みは互いに異なっていてもよいが、組積の都合上、サイズ、形状（各板状体の平面形状）は同一であることが好ましい。

本発明においては、ＦＲＰスキン材は耐震補強ユニットとして連続的に組積可能であれば如何なる形状でもよく、図１０に示すような多角形の形状例が例示できる。図１０（Ａ）は長方形のＦＲＰスキン材２２、図１０（Ｂ）は正方形ＦＲＰスキン材２３、図１０（Ｃ）は平行四辺形のＦＲＰスキン材２４、図１０（Ｄ）は台形のＦＲＰスキン材２５、図１０（Ｅ）は正三角形のＦＲＰスキン材２６、図１０（Ｆ）は直角三角形のＦＲＰスキン材２７、図１０（Ｇ）は直角二等辺三角形のＦＲＰスキン材２８、図１０（Ｈ）は正六角形のＦＲＰスキン材２９を、それぞれ示している。これら以外の形状の多角形も、補強対象となる壁の形状やデザインに応じて適宜選択できる。

また、補強材を設ける形態については、図２（Ａ）や図４に示したような基本形態の他にも、各種形態を採り得る。例えば図１１に示すように、ＦＲＰスキン材３１に補強材３２を設けた形態に、さらにＦＲＰ側面スキン材３３を設けた形態とすることができる。この形態の場合、ＦＲＰ側面スキン材３３の幅ｔ１は必ずしも補強材３２の高さｔ２と等しくなくてもよく、例えば図１２に示すように、ＦＲＰスキン材３４からの補強材３５の高さをＦＲＰ側面スキン材３６の幅よりも小さく設定できる（ｔ１＞ｔ２）。また、ＦＲＰ側面スキン材３３の数は任意に設定できる。

また、例えば図１３に示すように二つのＦＲＰスキン材３７ａ、３７ｂ間に補強材３８を設ける場合、必ずしも両方のＦＲＰスキン材３７ａ、３７ｂの面上に補強材３８がある必要はない。例えば図１４に示すように、ある補強材４０は両ＦＲＰスキン材３９ａ、３９ｂ間にわたって延びているが、他の補強材４１はいずれか一方のＦＲＰスキン材から他方のＦＲＰスキン材に向けて部分的に延びている構造とすることができる。また、例えば図１５に示すように、両ＦＲＰスキン材４２ａ、４２ｂ間において、部分的に延びている補強材４３ａ、４３ｂの配置形状は同じである必要もない。また、例えば図１６に示すように、両ＦＲＰスキン材４４ａ、４４ｂ間における補強材４５の形状（平面形状）も任意の形状を採り得、図示例では台形形状とされている。また、上述した如く必ずしも両方のＦＲＰスキン材の面上に補強材がある必要はなく、例えば図１７に示すように、ＦＲＰスキン材４６ａ、４６ｂのいずれか一方の面上にのみ（図示例ではＦＲＰスキン材４６ｂの面上にのみ）、補強材４７を設けた形態とすることもできる。また、例えば図１８に示すように、ＦＲＰスキン材４８ａ、４８ｂ間において、部分的に延びる補強材４９を互いに異なる位置に配置することもできる。さらに、例えば図１９に示すように、各ＦＲＰ側面スキン材５０ａ、５０ｂ、５０ｃの幅や各補強材５１ａ、５１ｂ、５１ｃの配置や形態は、各ＦＲＰスキン材５２ａ、５２ｂ、５２ｃに対して、それぞれ異なっていてもよい。

また、本発明において、コア材と補強材の両方を有する場合には、図３（Ａ）に示したような基本形態以外にも種々の形態を採り得る。例えば図２０に示すように、コア材５３の両面にＦＲＰスキン材５４ａ、５４ｂを配置し、両ＦＲＰスキン材５４ａ、５４ｂ間に両者をつなぐように補強材５５を延設した形態とすることができる。この場合にも、必ずしも両ＦＲＰスキン材５４ａ、５４ｂの面上に補強材５５がある必要はなく、各ＦＲＰスキン材５４ａ、５４ｂの面上における補強材の配置も互いに異なっていてもよい。また、例えば図２１に示すように、コア材５６の片面にＦＲＰスキン材５７を配置し、コア材５６の各側面にそれぞれＦＲＰ側面スキン材５８を設け、ＦＲＰスキン材５７からコア材５６を貫通するように補強材５９を延設した形態とすることもできる。また、例えば図２２に示すように、コア材６０の両面にＦＲＰスキン材６１ａ、６１ｂを配置し、コア材６０の各側面にそれぞれＦＲＰ側面スキン材６２を設け、両ＦＲＰスキン材６１ａ、６１ｂ間に両者をつなぐように補強材６３を延設した形態とすることもできる。さらに、複数積層する場合には、例えば図２３に示すように、コア材６４の両面にＦＲＰスキン材６５ａ、６５ｂを配置し、両ＦＲＰスキン材６５ａ、６５ｂ間に両者をつなぐように補強材６６を延設し、コア材６７の両面にＦＲＰスキン材６８ａ、６８ｂを配置し、両ＦＲＰスキン材６８ａ、６８ｂ間に両者をつなぐように補強材６９を延設して、これらを積層するように配置した形態とすることができる。この場合にも、補強材６６、６９の配置や形態は任意に設定可能である。

補強材は、ＦＲＰスキン材に対し任意の角度をもって配置することができ、好ましくは、ＦＲＰスキン材の剪断座屈に対する補強方向に配置される。例えば図２４に示すように、ＦＲＰスキン材７１に対し矢印の方向に水平荷重７２が加わることを想定した場合、補強材７３は水平方向に対し所定の角度θだけ傾斜した方向に設けられる。この補強材７３の配置位置は、ＦＲＰスキン材７１の剪断座屈の腹近傍に設定されていることが好ましい。なお図示例では、補強材７３はＦＲＰスキン材７１の周縁部とは接しないようにＦＲＰスキン材７１の範囲以内に配置されている。上記補強材の傾斜角θは、ＦＲＰスキン材に加わる荷重の方向やＦＲＰスキン材の形状等に応じて適宜設定可能である。例えば図２５（Ａ）に示すように、ＦＲＰスキン材７４に対し補強材７５を水平方向（θ：０度）に配置することもできるし、図２５（Ｂ）に示すように、ＦＲＰスキン材７６に対し補強材７７を上下方向〔鉛直方向〕（θ：９０度）に配置することもできるし、図２５（Ｃ）に示すように、ＦＲＰスキン材７８に対し補強材７９をＦＲＰスキン材７８の対角方向に配置することもできるし、図２５（Ｄ）に示すように、例えば正六角形のＦＲＰスキン材８０に対し補強材８１をＦＲＰスキン材８０の対角方向に配置することもできる。このように特定のθに設定できる。

図２４、２５では補強材をＦＲＰスキン材の周縁部とは接しないように配置したが、例えば図２６に示すように、ＦＲＰスキン材８２の周縁部に補強材８３の少なくとも一方の端部８４が接するように配置することもできる。この場合にも、図２７（Ａ）〜（Ｄ）に示すように、図２５（Ａ）〜（Ｄ）に示したのと同様の、ＦＲＰスキン材８５と補強材８６、ＦＲＰスキン材８７と補強材８８、ＦＲＰスキン材８９と補強材９０、ＦＲＰスキン材９１と補強材９２の配置形態とすることができる。

また、一つのＦＲＰスキン材に対し複数の補強材を設ける場合、例えば図２８（Ａ）〜（Ｄ）に示すような各種形態を採り得る。図２８（Ａ）に示す形態ではＦＲＰスキン材９３に対し２つの補強材９４が水平方向に平行に配置されており、図２８（Ｂ）に示す形態ではＦＲＰスキン材９５に対し２つの補強材９６が上下方向に平行に配置されており、図２８（Ｃ）に示す形態ではＦＲＰスキン材９７に対し２つの補強材９８が水平方向と上下方向に十字に配置されており、図２８（Ｄ）に示す形態ではＦＲＰスキン材９９に対し２つの補強材１００がそれぞれ対角方向に交差するように配置されている。

さらにその他にも、例えば図２９（Ａ）〜（Ｆ）に示すような、ＦＲＰスキン材１０１と補強材１０２、ＦＲＰスキン材１０３と補強材１０４、ＦＲＰスキン材１０５と補強材１０６、ＦＲＰスキン材１０７と補強材１０８、ＦＲＰスキン材１０９と補強材１１０、ＦＲＰスキン材１１１と補強材１１２の配置形態とすることができる。

本発明において補強材を設ける場合の基本形態は、図３０に示すように、ＦＲＰスキン材１２１の面上に該面から補強材１２２が立ち上げる方向に延びるように接合された形態であるが、補強材がＦＲＰスキン材の面に沿う方向に延びる部分を有する形態を採用することも可能である。例えば図３０（Ａ）〜（Ｉ）に示すような各種形態を採り得る。図３０（Ａ）では、ＦＲＰスキン材１２３の面に沿う方向に延びる部分１２４（以下、単に「部分」と言う）を有するＴ型の補強材１２５とされ、図３０（Ｂ）では部分１２６を有する逆Ｔ型の補強材１２７とされ、図３０（Ｃ）では部分１２８、１２９を有するＩ型の補強材１３０とされ、図３０（Ｄ）では部分１３１を有するＬ型の補強材１３２とされ、図３０（Ｅ）では部分１３３を有する逆Ｌ型の補強材１３４とされ、図３０（Ｆ）では部分１３５、１３６を有するＣ型の補強材１３７とされ、図３０（Ｇ）では部分１３８、１３９を有する（Ｂ）と（Ｅ）の複合型の補強材１４０とされ、図３０（Ｈ）では部分１４１を有する門型の補強材１４２とされ、図３０（Ｉ）では両側の部分１４３、１４３と頂部側の部分１４４を有する門型の補強材１４５とされている。

また、補強材をブロック状に構成する場合には、基本形態は、例えば図３２に示すように、ＦＲＰスキン材１５１ａ、１５１ｂや水平方向荷重１５２に対して図示のようにブロック状補強材１５３が配置され、ＦＲＰスキン材の剪断座屈の腹近傍に補強材１５３が配置されることが好ましい。ただし、補強材１５３のブロック形状は角柱形状には限定されない。この場合にも、図３３（Ａ）〜（Ｆ）に示すような各種の形態を採り得る。図３３（Ａ）では、図３２と同様に、ＦＲＰスキン材１５４に対し正方形断面のブロック状補強材１５３が配置され、図３３（Ｂ）では、正方形断面のブロック状補強材１５５が傾斜配置され、図３３（Ｃ）では、長方形断面のブロック状補強材１５６が配置され、図３３（Ｄ）では、菱形断面のブロック状補強材１５７が配置され、図３３（Ｅ）では、円形断面のブロック状補強材１５８が配置され、図３３（Ｆ）では、楕円形断面のブロック状補強材１５９が配置されている。

また、本発明においては、板状の補強材とブロック状の補強材を組み合わせることも可能である。例えば図３４に示すように、ＦＲＰスキン材１６１ａ、１６１ｂ間に、ブロック状補強材１６２と板状補強材１６３とを組み合わせた補強材１６４を配置することが可能である。この他にも、例えば図３５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、ＦＲＰスキン材１６５に対し、ブロック状補強材１６６と板状補強材１６７とを組み合わせた補強材１６８、ブロック状補強材１６９と板状補強材１７０とを組み合わせた補強材１７１、ブロック状補強材１７２と板状補強材１７３とを組み合わせた補強材１７４を配置することが可能である。

また、本発明においては、ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向により、耐震性能の向上をはかることが可能である。例えば図３６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ＦＲＰスキン材１８１、１８２にかかる水平力方向１８３に対し４５度方向に強化繊維の配向方向を設定することが好ましい。図示例では±４５度方向として示してあるが、これは例えば積層される各層を±４５度に配置することで容易に達成できる。このようにすれば、例えば図３７に示すように、柱１９１や梁１９２で囲まれた壁１９３の鉛直面に沿って、例えば図３６（Ａ）に示した形態の耐震補強ユニット１９４を組積することにより、水平力１９５に対し４５度方向に効率よく補強でき、かつ、ＦＲＰスキン材の剪断座屈を効果的に抑制できるようになる。

同様に、例えば図３８に示すように、ＦＲＰスキン材２０１の対角方向（耐震補強ユニットの対角方向）に強化繊維の配向方向２０２を設定し、それを例えば図３９に示すような壁２０３の対角方向２０４に合わせるようにすれば、例えば図４０に示すように耐震補強ユニット２０５を組積したとき、各耐震補強ユニット２０５の対角方向と補強されるべき壁２０３の対角方向２０４をほぼ一致させることが可能になり、壁２０３を効果的に耐震補強できるようになる。

なお、本発明においてＦＲＰスキン材や補強材に用いられるＦＲＰの強化繊維としては、炭素繊維またはガラス繊維、あるいはこれらの組み合わせが好ましく、マトリックス樹脂としては通常熱硬化性樹脂を用いるが、熱可塑性樹脂の使用も可能である。また、補強材には、ＦＲＰではなく樹脂を用いることも可能である。さらに、コア材としては、硬質プラスチックフォーム（ポリウレタン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル、アクリルなど）が好ましいが、ハニカムコアやバルサコアなどを用いることも可能である。

上記のように構成された耐震補強ユニットは、建造物の耐震補強のために、例えば図４１あるいは図４２に示すような柱２１１と梁２１２で囲まれた壁２１３の耐震補強のために、組積される。図４１に示す耐震補強構造においては、複数の耐震補強ユニット２１４が用いられ、水平方向に配列した補強ユニット列を上下方向に複数配置する組積形態（いわゆる「いも積み構造」）とされ、図４２に示す耐震補強構造においては、複数の耐震補強ユニット２１５が用いられ、水平方向に対して斜めの方向に配列した補強ユニット列を複数配置する組積形態（いわゆる「斜め積み構造」）とされている。いずれの形態を採用するかは、補強対象となる建造物に応じて決めればよい。

上記のような組積時の耐震補強ユニットの望ましい形態例を例示する。図４１に示したいも積み構造の耐震壁の場合には、例えば図４３に示すように、コア材２２１の両面にＦＲＰスキン材２２２ａ、２２２ｂを配置し、コア材２２１の全側面にＦＲＰ側面スキン材２２３を設けるとともに、内部に両ＦＲＰスキン材２２２ａ、２２２ｂ間にわたって延びる補強材２２４を対角方向に交差させて配置し、かつ、強化繊維の配向方向２２５を対角方向に設定した形態が挙げられる。また、図４２に示したいも積み構造の耐震壁の場合には、例えば図４４に示すように、コア材２３１の両面にＦＲＰスキン材２３２ａ、２３２ｂを配置し、コア材２３１の全側面にＦＲＰ側面スキン材２３３を設けるとともに、内部に両ＦＲＰスキン材２３２ａ、２３２ｂ間にわたって延びる補強材２３４を十字型に交差させて配置し、かつ、強化繊維の配向方向２３５を補強材２３４方向に合わせた形態が挙げられる。このような耐震補強ユニットの組積により、優れた耐震補強効果が得られる。また、個々の耐震補強ユニットの軽量性も確保されていることから、施工も容易に行われ、大面積の補強であっても、組積する耐震補強ユニットの数を増やすだけでよい。さらに、コア材を内蔵しているので、遮音性能、断熱性能にも極めて優れている。

本発明に係る耐震補強ユニットおよびそれを用いた耐震補強構造は、あらゆる建造物の耐震補強に適用でき、とくに、施工時間が極めて短くてよいことから、学校や病院等、施工可能な時期や時間が限られる建造物の耐震補強に好適である。

本発明に係る耐震補強ユニットの基本形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットの別の基本形態例の要部を示す斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の基本形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明における補強材の形態例を示す斜視図である。 本発明における補強材の別の形態例を示す斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明におけるＦＲＰスキン材の形状例を示す概略構成図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明における補強材のさらに別の形態例を示す断面図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す断面図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す断面図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す断面図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す断面図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す断面図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明に係る耐震補強ユニットのさらに別の形態例の要部を示す分解斜視図である。 本発明における補強材の配置例を示す概略構成図である。 本発明における補強材の別の配置例を示す概略構成図である。 本発明における補強材のさらに別の配置例を示す概略構成図である。 本発明における補強材のさらに別の配置例を示す概略構成図である。 本発明における補強材のさらに別の配置例を示す概略構成図である。 本発明における補強材のさらに別の配置例を示す概略構成図である。 本発明における補強材の配置および形態例を示す概略斜視図である。 本発明における補強材の別の配置および形態例を示す概略斜視図である。 本発明における補強材のさらに別の配置および形態例を示す概略斜視図である。 本発明における補強材のさらに別の配置および形態例を示す概略断面図である。 本発明における補強材のさらに別の配置および形態例を示す概略斜視図である。 本発明における補強材のさらに別の配置および形態例を示す概略断面図である。 本発明におけるＦＲＰスキン材の強化繊維の配向例を示す概略構成図である。 本発明における組積例を示す概略構成図である。 本発明におけるＦＲＰスキン材の強化繊維の別の配向例を示す概略構成図である。 図３８の強化繊維の配向に対応する被補強壁が概略構成図である。 本発明における別の組積例を示す概略構成図である。 本発明におけるさらに別の組積例を示す概略構成図である。 本発明におけるさらに別の組積例を示す概略構成図である。 図４１の組積に好ましい耐震補強ユニットの形態例を示す分解斜視図である。 図４２の組積に好ましい耐震補強ユニットの形態例を示す分解斜視図である。

符号の説明

１ａ、１ｂ、５ａ、５ｂ、１２、１４、１５、２０ａ、２０ｂ、３２、５３、５６、６０、６４、６７、２２１、２３１ コア材
２ａ、２ｂ、３ａ、３ｂ、６ａ、６ｂ、８ａ、８ｂ、１０ａ、１０ｂ、１３ａ、１３ｂ、１８、１９ａ、１９ｂ、２１ａ、２１ｂ、２２、２３、２４、２５、２６、２７、２８、２９、３１、３４、３７ａ、３７ｂ、３９ａ、３９ｂ、４２ａ、４２ｂ、４４ａ、４４ｂ、４６ａ、４６ｂ、４８ａ、４８ｂ、５２ａ、５２ｂ、５２ｃ、５４ａ、５４ｂ、５７、６１ａ、６１ｂ、６５ａ、６５ｂ、６８ａ、６８ｂ、７１、７４、７６、７８、８０、８２、８５、８７、８９、９１、９３、９５、９７、９９、１０１、１０３、１０５、１０７、１０９、１１１、１２１、１２３、１５１ａ、１５１ｂ、１５４、１６１ａ、１６１ｂ、１６５、１８１、１８２、２０１、２２２ａ、２２２ｂ、２３２ａ、２３２ｂ ＦＲＰスキン材
４ａ、４ｂ、７ａ、７ｂ、９、１１、３５、３８、４０、４１、４３ａ、４３ｂ、４５、４７、４９、５１ａ、５１ｂ、５１ｃ、５５、５９、６３、６６、６９、７３、７５、７７、７９、８１、８３、８６、８８、９０、９２、９４、９６、９８、１００、１０２、１０４、１０６、１０８、１１０、１１２、１２２、１２５、１２７、１３０、１３２、１３４、１３７、１４０、１４２、１４５、１５３、１５５、１５６、１５７、１５８、１５９、１６２、１６３、１６４、１６７、１６８、１６８、１６９、１７０、１７１、１７２、１７３、１７４、２２４、２３４ 補強材
１６、１７、３３、３６、５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５８、６２、２２３、２３３ ＦＲＰ側面スキン材
７２、１５２、１８３ 水平荷重
８４ 補強材の端部
１２４、１２６、１２８、１２９、１３１、１３３、１３５、１３６、１３８、１３９、１４１、１４３、１４４ ＦＲＰスキン材の面に沿う方向に延びる補強材部分
１９１、２１１ 柱
１９２、２１２ 梁
１９３、２０３、２１３ 壁
１９４、２０５、２１４ 耐震補強ユニット
１９５ 水平力
２０２、２２５、２３５ 強化繊維の配向方向
２０４ 対角方向

Claims (22)

1. 建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、コア材と、該コア材の少なくとも片面に設けられたＦＲＰスキン材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とする耐震補強ユニット。
2. 建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、ＦＲＰスキン材と、該ＦＲＰスキン材の面上に接合され該ＦＲＰスキン材の面から立ち上がる方向に延びる補強材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とする耐震補強ユニット。
3. 建造物に対して組積される建造物耐震補強用のユニットであって、コア材と、該コア材の少なくとも片面に設けられたＦＲＰスキン材と、該ＦＲＰスキン材の面上に接合され該ＦＲＰスキン材の面から立ち上がる方向に延びる補強材とを有し、該ＦＲＰスキン材が建造物の鉛直面と平行に組積されることを特徴とする耐震補強ユニット。
4. コア材の両面にＦＲＰスキン材が設けられている、請求項１または３に記載の耐震補強ユニット。
5. コア材の少なくとも一つの側面上にＦＲＰ側面スキン材が設けられている、請求項１、３、４のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
6. 少なくとも二つのコア材と少なくとも二つのＦＲＰスキン材が交互に配置されている、請求項１、３〜５のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
7. 補強材が板状補強材からなる、請求項２または３に記載の耐震補強ユニット。
8. 補強材がブロック状補強材からなる、請求項２または３に記載の耐震補強ユニット。
9. 補強材が板状補強材とブロック状補強材の組合せ体からなる、請求項２または３に記載の耐震補強ユニット。
10. 少なくとも二つのＦＲＰスキン材が間隔をもって配置され、少なくとも一つの補強材が少なくとも一つのＦＲＰスキン材の面上に接合され該ＦＲＰスキン材の面から立ち上がる方向に延びている、請求項２、３、７〜９のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
11. 補強材が、ＦＲＰスキン材の剪断座屈に対する補強方向に延設されている、請求項２、３、７〜１０のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
12. 複数の補強材が、互いに異なる位置に配置されている、請求項２、３、７〜１１のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
13. 複数の補強材が、互いに異なる角度で配置されている、請求項２、３、７〜１２のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
14. 補強材が、ＦＲＰスキン材の面に沿う方向に延びる部分を有している、請求項２、３、７〜１３のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
15. ＦＲＰスキン材が、耐震補強ユニットが連続的に組積可能な多角形に形成されている、請求項１〜１４のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
16. ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向に、ユニット組積後における水平方向に対して±４５度の方向が含まれている、請求項１〜１５のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
17. ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向に、ユニットの対角方向が含まれている、請求項１〜１５のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
18. ＦＲＰスキン材の強化繊維の配向方向に、ユニット組積後における補強対象の対角方向が含まれている、請求項１〜１５のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
19. ＦＲＰスキン材の強化繊維が炭素繊維または／およびガラス繊維からなる、請求項１〜１８のいずれかに記載の耐震補強ユニット。
20. 請求項１〜１９のいずれかに記載の耐震補強ユニットを複数、建造物の鉛直面に沿って組積することにより該建造物を補強することを特徴とする耐震補強構造。
21. 複数の耐震補強ユニットを水平方向に配列した補強ユニット列を上下方向に複数配置する、請求項２０に記載の耐震補強構造。
22. 複数の耐震補強ユニットを水平方向に対して斜めの方向に配列した補強ユニット列を複数配置する、請求項２０に記載の耐震補強構造。

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