JP2009062727A - 耐震補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】建造物の骨組に沿う形状に形成された枠体と該枠体に隣接するユニットとの接合強度を向上し、全体として優れた耐震補強性能が得られる耐震補強構造を提供する。
【解決手段】建造物の骨組に沿う形状に形成された枠体の内部に、ＦＲＰからなる建造物耐震補強用のユニットを複数建造物の壁面に沿って組積する耐震補強構造であって、枠体に隣接するユニットの枠体への隣接部に、該枠体との接合用の延設部が設けられていることを特徴とする耐震補強構造。
【選択図】図２

Description

本発明は、ＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなるユニットを建造物の壁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し、とくに、組積されたユニットを納めるための、建造物の骨組に沿う形状に形成された枠体と該枠体に隣接するユニットとの接合構造の改良に関する。

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、軽量性に優れたＦＲＰ（繊維強化プラスチック）からなる耐震補強用ユニットを作製し、それを多数組積するようにした耐震補強構造が知られている（例えば、特許文献２）。

この特許文献２に記載のＦＲＰ製ユニットを用いた耐震補強構造においては、組積されるＦＲＰ製ユニット同士の接合に関しては、それらのフランジ部同士をボルト締結することにより結合するようになっており、ＦＲＰ製ユニットのフランジ部が複雑な構造になるとともに、組積のための結合作業に長時間を要するという問題がある。この点、例えば、ＦＲＰ製ユニット同士を接着剤によって接合するようにすれば、ＦＲＰ製ユニット同士の接合部の構造を簡素化でき、組積のための接合作業が容易化できるという利点があると考えられる。

通常、複数のユニットを組積して建造物の耐震補強を行う場合、建造物の骨組（例えば、柱や梁で構成される骨組）に沿う形状に形成された枠体（例えば、鉄骨フレーム）を形成し、その枠体内に納めるようにユニットを組積している。このような耐震補強構造においては、枠体とそれに隣接するユニットとを、高い接合強度をもって、例えば、地震の際に加わる剪断力に耐え得るような高い接合強度をもって、接合することが望まれる。このような要求に対し、枠体とそれに隣接するＦＲＰ製ユニットについても、上記のような接着剤によって接合する構造を適用するとき、接着のみの接合では以下のような問題が生じる。すなわち、（１）例えばユニットの破壊よりも先に接着剤層が破壊されてしまう事態を回避するなどのために、大荷重に耐え得る広い接着面積が必要になる、（２）接着面積を広くしても、応力集中により大荷重に耐えられなくなる場合がある、（３）施工時、養生時の環境によって性能がばらつく、等の問題がある。また、接着面積を広くすると、個々の耐震補強ユニットの寸法（とくに、枠体に隣接するＦＲＰ製ユニットの枠体への接着面の寸法）を大きくする必要が生じ、ユニット寸法が大きくなると、運びにくくなったり、複数のユニットを組積施工した後の室内空間等が小さくなってしまう等の不具合を招くおそれがある。
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、建造物の骨組に沿う形状に形成された枠体と該枠体に隣接するユニットとの接合構造に改良を加えることにより、この間で接着剤のみによる接合よりも大きな接合強度を得ることを可能ならしめ、枠体、組積されたユニット全体を含めて優れた耐震補強性能が得られるようにするとともに、ユニットの大きさも小さく抑えることが可能で、運びにくい、施工後の室内空間等が小さくなる等の不具合の発生を防止可能な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構造は、建造物の骨組に沿う形状に形成された枠体の内部に、ＦＲＰからなる建造物耐震補強用のユニットを複数建造物の壁面に沿って組積する耐震補強構造であって、前記枠体に隣接するユニットの前記枠体への隣接部に、該枠体との接合用の延設部が設けられていることを特徴とするものからなる。すなわち、枠体に隣接するユニットに、枠体との接合用に専用の延設部を設け、その延設部を介してユニットと枠体とを接合するようにした構造である。

このような本発明に係る耐震補強構造においては、枠体に隣接するユニットに枠体との接合用に専用の延設部が設けられるので、延設部および延設部と枠体との接合構造を適切に構成することにより、ユニット自体の大型化を抑制しつつ、ユニットと枠体との接合強度を向上することが可能になり、全体として優れた耐震補強性能を得ることが可能になる。とくにユニットと枠体を接着剤のみによって接合する場合における、ユニットの破壊よりも先に接着剤層が破壊されてしまう事態等の回避が可能となり、全体として優れた耐震補強性能を発揮することが可能になる。また、ユニットの大型化も回避されるから、ユニットを大きくした場合の、運びにくい、施工後の室内空間等が小さくなる等の不具合の発生も防止可能となる。

また、本発明に係る耐震補強構造においては、上記延設部が、ユニットの本体部の少なくとも一辺部に設けられユニット本体部と一体的に結合された端部部材により構成されている構造を採用することができる。このように枠体との接合部を形成する延設部をユニット本体部とは別部品の端部部材から構成しその端部部材をユニット本体部と一体的に結合するようにすれば、接合のための構造を端部部材に加工しやすくなり、接合のための延設部を備えたユニットを製作しやすくなる。この端部部材は、ユニット本体部と同様のＦＲＰから構成してもよく、他の素材、例えば金属を用いて構成してもよい。端部部材とユニット本体部との一体化は、圧入、嵌合構造を加味した接着接合、ボルトやリベットを用いた機械的結合、あるいはこれらの組み合わせ形態等のいずれも採用可能である。

あるいは、上記延設部が、前記ユニットの本体部におけるＦＲＰ部分の延長部からなる構成も採用することができる。例えば、枠体に隣接しないユニットに比べ、枠体に隣接するユニットの本体部の表面部に配置されているＦＲＰスキン板を枠体方向に延長し、その延長部を、本発明における枠体との接合用の専用の延設部として用いる構成を採用できる。このような構造においては、延設部を構成するＦＲＰ部分の延長部はユニット本体部と一体構成とされるから、少なくともユニット本体部と延設部（ＦＲＰ部分の延長部）との結合強度は極めて高く保たれる。したがって、組積されたユニット同士が高い接合強度をもって接合されている限り、そのユニット群と枠体とは、このＦＲＰ部分の延長部を介して十分に高い接合強度をもって接合することが可能になる。

また、本発明に係る耐震補強構造においては、上記枠体側にも、上記延設部との接合部を設けることが可能である。枠体側についても専用の接合部を設けておくことにより、枠体とそれに隣接するユニットとの接合作業が容易になり、また、この間の接合強度のさらなる向上も可能になる。

本発明における枠体とそれに隣接するユニットの延設部との接合形態としては、各種形態を採り得る。作業性の面からは、とくに、上記延設部と枠体が締結により接合される形態が好ましい。ただし、延設部と枠体が接着剤を介して接合される形態も可能であり、上記締結による接合と接着剤による接合を併用することも可能である。

また、本発明に係る耐震補強構造においては、上記延設部と上記枠体との間に、両者間にわたって延びる接合部材が配置され、該接合部材を介して延設部と枠体が接合されている形態を採ることも可能である。接合部材としては、後述の実施形態にも示すように、Ｌ字状の断面を有する部材（例えば、Ｌ型鋼）や、ＦＲＰや金属からなる平板状部材を使用できる。このような接合部材を介した接合とすることにより、作業の容易化や、製造誤差の吸収等が可能になる。

本発明において、組積されるユニットの形状はとくに限定されないが、組積の行いやすさや補強対象となる通常の建造物の構造を考慮すると、各ユニットが略直方体の外形を有していることが好ましい。また、本発明における枠体の形状もとくに限定されないが、枠体は建造物の柱や梁や床等の骨組に沿って形成され、かつ、補強対象となる壁もこれら建造物の柱や梁や床等の骨組内に構成されていることから、枠体は、上下および水平方向に延びる骨組に沿って形成されることが好ましく、結果的に矩形に形成されていることが好ましい。

本発明に係る耐震補強構造によれば、枠体に隣接するユニットに枠体との接合用に専用の延設部を設け、その延設部を介してユニットと枠体を接合することにより、ユニット自体の大型化を抑制しつつ、ユニットと枠体との接合強度を向上することが可能になり、枠体と枠体内に組積されたユニット全体として優れた耐震補強性能を得ることが可能になる。また、ユニットの大型化を抑制しつつ高い接合強度をもって枠体と接合できるようになるので、ユニットが大型化された際の、運びにくい、施工後の室内空間等が小さくなる等の不具合の発生も防止できる。

また、延設部を介した接合部の構造を工夫することで、施工性の向上や施工時間の短縮をはかることも可能になり、また、ユニットと枠体との接合強度をさらなる向上をはかることも可能になる。

以下に、本発明の望ましい実施の形態を、図面を参照しながら説明する。
図１は、本発明の一実施態様に係る耐震補強構造を示している。図１において、１は、ＦＲＰからなる建造物耐震補強用のユニットを示しており、本実施態様では、建造物の骨組に沿う形状である矩形に形成された枠体２の内部に、略直方体の外形を有するユニット１が、複数、建造物の壁面に沿って組積されることにより耐震補強構造が構成されている。互いに隣接するユニット１の端面同士は、例えば、長辺間、短辺間ともに接着剤を介して接合されている。図示例では、説明の容易化のために８個のユニット１が組積された例を示しているが、実際には、より多数のユニット１が組積されることが多い。枠体２に隣接するユニット１の枠体２への隣接部に、枠体２との接合用に専用の延設部を設けられ、その延設部を介してユニット１と枠体２とが接合されている。図のＡ−Ａ部やＢ−Ｂ部にこのような延設部を介したユニット１と枠体２との接合構造が構成され、この本発明に係る接合構造としては、例えば、図２〜図４に示すような各種の形態を採り得る。

図２に示す構造（図１の断面Ａ−Ａに相当）では、上記ユニット１に設けられる延設部３が、ユニット１の本体部４の少なくとも一辺部に（つまり、図１におけるユニット１の枠体２への隣接辺の少なくとも一辺に）設けられユニット本体部４と一体的に結合された端部部材により構成されている。この延設部３を構成する端部部材は、ユニット本体部４とは別部品として製作され、製作後に、締結や図示例の如く嵌合構造を併用した接着等によってユニット本体部４に組み込むことによりユニット本体部４と一体的に結合されている。本実施態様では、枠体２側に上記端部部材からなる延設部３との接合部５が設けられ、該接合部５は、枠体２の構成部分の延長部として形成されている。上記端部部材からなる延設部３は、本実施態様では、枠体２側に設けられた接合部５に、ボルト６を介して締結により機械的に接合されている。このような機械的な接合に、延設部３と枠体２との間に接着剤を介した接着接合が併用されてもよい。また、端部部材からなる延設部３は、ユニット本体部４と同様ＦＲＰを用いて構成されてもよく、別の素材から構成されてもよい。

このように、枠体２に隣接するユニット１に枠体２との接合用に専用の延設部３を設けることにより、枠体２との接着接合面積増大等のためにユニット１自体を大型化する必要性を抑えつつ、専用の延設部３と枠体２との確実で強固な接合を確保することができ、両者の接合強度を向上することができる。枠体２とそれに隣接するユニット１との接合強度が向上される結果、枠体２と各ユニット１からなる耐震補強構造が、全体として優れた耐震補強性能を発揮できるようになる。例えば、ユニットと枠体が接着剤のみによって接合されている場合における、ユニットの破壊よりも先に接着剤層が破壊されてしまうような事態の発生が防止され、全体として目標とする優れた耐震補強性能が発揮される。また、ユニット１の大型化も防止されるから、ユニット１を大きくした場合の、運びにくい、施工後の室内空間等が小さくなる等の不具合の発生も防止可能となる。

また、本実施態様のように延設部３をユニット本体部４とは別部品の端部部材から構成すれば、接合のための構造をユニット本体部４ではなく端部部材のみに施しておけばよいこよになり、接合のための構造の加工がしやすくなって、接合のための延設部３を備えたユニット全体の製作が容易化される。また、枠体２側にも専用の接合部５を設けておくことにより、隣接するユニット１との接合作業が容易になり、かつ、接合強度のさらなる向上も可能になる。

図３に示す構造（図１の断面Ａ−Ａに相当）では、ユニット１には、図２に示したのと同様の、ユニット本体部４と一体的に結合される端部部材からなる延設部２１が設けられ、図２に示した構造に比べ、枠体２２がより大型のＨ形鋼から構成されている。この枠体２２を構成するＨ形鋼のフランジ部２３と、端部部材からなる延設部２１とが、Ｌ形鋼からなる接合部材２４を介して接合されている。Ｌ形鋼からなる接合部材２４と端部部材からなる延設部２１とはボルト２５を介しての締結により、Ｌ形鋼からなる接合部材２４と枠体２２を構成するＨ形鋼のフランジ部２３とはボルト２６を介しての締結により、それぞれ機械的に接合されている。このようなＬ形鋼からなる接合部材２４を介しての接合構造とすることにより、とくに各部材の長手方向（図３における紙面と垂直の方向）における製造誤差が容易に吸収できるようになり、接合作業の一層の容易化が可能になる。その他の作用効果は図２に示した実施態様に準じる。

図４に示す構造（図１の断面Ｂ−Ｂに相当）では、ユニット１に設けられる延設部３１が、ユニット本体部４におけるＦＲＰ部分の延長部（図示例ではＦＲＰスキン板の延長部）として構成されている。断面箱形の枠体３２側にも接合部３３が設けられており、ＦＲＰ部分の延長部として構成された延設部３１と枠体３２側の接合部３３とは、両側に設けられた板状部材からなる接合部材３４を介して接合されている。延設部３１と接合部材３４、および接合部３３と接合部材３４には、両者を貫通する孔３５が穿設されており、両者間が通しボルト３６を用いて締結により接合されている。これら孔３５の配列方向は、ボルト３６により締結された際に、地震の際に加わる剪断力（例えば図５の矢印方向の剪断力）に対して効果的に対抗できる方向に設定されている。このような構造においては、延設部３１としてのＦＲＰ部分の延長部はユニット本体部４と一体の構成とされるから、少なくともユニット本体部４と延設部３１とは極めて強固に結合されることになる。したがって、組積された複数のユニット１を耐震補強用のユニット群としてみた場合、そのユニット群は、ユニット群の端部に位置するユニット１の高い結合強度を有する延設部３１を介して枠体３２に接合されることになり、枠体３２とユニット群からなる耐震補強構造の耐震補強性能が効率よく向上される。その他の作用効果は図２に示した実施態様に準じる。

なお、本発明に係る耐震補強構造におけるユニットの構成に用いられるＦＲＰ（繊維強化プラスチック）とは、強化繊維により強化された樹脂を指し、強化繊維としては、炭素繊維の他、例えば、ガラス繊維等の無機繊維や、ケブラー繊維、ポリエチレン繊維、ポリアミド繊維、ボロン繊維、ＰＢＯ繊維などの有機繊維からなる強化繊維を使用することも可能である。ＦＲＰ製ユニットの剛性等の制御の容易性の面からは、とくに炭素繊維が好ましい。ＦＲＰのマトリックス樹脂としては、例えば、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、フェノール樹脂、ジシクロペンタジエン樹脂、ポリウレタン樹脂等の熱硬化性樹脂が挙げられ、さらには、ポリアミド樹脂、ポリオレフィン樹脂等の熱可塑性樹脂も使用可能である。また、ユニットとしてのＦＲＰ成形品の構成としては、ＦＲＰ部分のみからなるものは勿論のこと、例えば図５に例示したように、比重の小さいコア材３７を有し、そのコア材３７の片面側あるいは両面側に（図５では両面側に）ＦＲＰ板（ＦＲＰスキン板）を配置した部材構成とすることも可能である。このようなコア材を有する場合のコア材の材質としては、弾性体や発泡材、ハニカム材の使用が可能であり、軽量化のためにはとくに発泡材が好ましい。発泡材の材質としては特に限定されず、例えば、ポリウレタンやアクリル、ポリスチレン、ポリイミド、塩化ビニル、フェノールなどの高分子材料のフォーム材などを使用できる。ハニカム材としては特に限定されず、例えばアルミニウム合金、紙、アラミドペーパー等を使用することができる。

本発明に係る耐震補強構造は、あらゆる建造物の耐震補強に適用でき、とくに、優れた施工性をもって短時間で高い耐震補強性能が得られることから、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。

本発明の一実施態様に係る耐震補強構造におけるユニットと枠体の配置、形状例を示す概略正面図である。 本発明に係る耐震補強構造におけるユニットと枠体との接合部構造の一例を示す概略断面図である。 本発明に係る耐震補強構造におけるユニットと枠体との接合部構造の別の例を示す概略断面図である。 本発明に係る耐震補強構造におけるユニットと枠体との接合部構造のさらに別の例を示す概略断面図である。

符号の説明

１ ユニット
２、２２、３２ 枠体
３、２１ 端部部材からなる延設部
４ ユニット本体部
５、３３ 枠体側の接合部
６、２５、２６、３６ ボルト
２３ Ｈ形鋼からなる枠体のフランジ部
２４ Ｌ形鋼からなる接合部材
３１ ＦＲＰ部分の延長部からなる延設部
３４ 平板からなる接合部材
３５ 孔
３７ コア材

Claims (9)

1. 建造物の骨組に沿う形状に形成された枠体の内部に、ＦＲＰからなる建造物耐震補強用のユニットを複数建造物の壁面に沿って組積する耐震補強構造であって、前記枠体に隣接するユニットの前記枠体への隣接部に、該枠体との接合用の延設部が設けられていることを特徴とする耐震補強構造。
2. 前記延設部が、前記ユニットの本体部の少なくとも一辺部に設けられユニット本体部と一体的に結合された端部部材により構成されている、請求項１に記載の耐震補強構造。
3. 前記延設部が、前記ユニットの本体部におけるＦＲＰ部分の延長部からなる、請求項１に記載の耐震補強構造。
4. 前記枠体に、前記延設部との接合部が設けられている、請求項１〜３のいずれかに記載の耐震補強構造。
5. 前記延設部と前記枠体が締結により接合されている、請求項１〜４のいずれかに記載の耐震補強構造。
6. 前記延設部と前記枠体が接着剤を介して接合されている、請求項１〜５のいずれかに記載の耐震補強構造。
7. 前記延設部と前記枠体との間に、両者間にわたって延びる接合部材が配置され、該接合部材を介して延設部と枠体が接合されている、請求項１〜６のいずれかに記載の耐震補強構造。
8. 各ユニットが略直方体の外形を有している、請求項１〜７のいずれかに記載の耐震補強構造。
9. 前記枠体が矩形に形成されている、請求項１〜８のいずれかに記載の耐震補強構造。

Images