JP2016108911A - 耐震壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】ブロック積で構築される壁体で補強用袖壁を形成する耐震壁構造を提供する。【解決手段】耐震壁構造は、建物の柱１６と、柱１６の上部に設けられた上水平部材１８、及び下部に設けられた下水平部材２０と、柱１６と距離をあけて配置され、上端が上水平部材１８に接合され、下端が下水平部材２０に接合された鉄骨柱２２と、柱１６、鉄骨柱２２、上水平部材１８、及び下水平部材２０の間にブロック１２、１４を積み上げて構築された壁体１０と、を有し、ブロック１２は、壁体１０を正面視したとき、ブロック１２の積み上げ面となる上面及び下面が、両端部から中央部に向かって傾斜する傾斜平面を備え、傾斜平面が上下に重ねられている。【選択図】図１

Description

本発明は、耐震壁構造に関する。

既存建物を耐震補強する方法の１つとして、建物内部の柱と梁に囲まれた構面に耐震壁を構築し、柱梁架構の剛性を高くする方法がある。しかし、構面が耐震壁で塞がれるため、耐震壁の構築場所によっては、視界、採光、通風等が遮られるという問題が生じる。更に、通行が遮断されるため利用者の動線が長くなるという問題も生じる。
このため、一方の端部が柱と接合され、他方の端部は隣りの柱まで達していない耐震壁（いわゆる補強用袖壁）を構築する技術が提案されている（例えば特許文献１）。

特許文献１は、既存柱と、下部既存梁の上面及び上部既存梁の下面で囲まれた構面に、鉄筋コンクリート製の補強用袖壁を設ける構成である。補強用袖壁は構面の全部を塞ぐことがないため、視界や採光等の一部が確保される。
補強用袖壁は、既存柱と既存梁にアンカーを打ち込み、アンカーに袖壁用の鉄筋を縦横に配筋し、構面に沿って袖壁用鉄筋の両外側に型枠を配置した後に、型枠間にコンクリートを打設して構築される。

特開２００１−２０５３３号公報

しかし、特許文献１に記載の技術は、補強用袖壁を、現場打ちコンクリートで一体成型することで、地震時の横荷重に耐える耐震強度を確保している。このため、施工にあたりコンクリートの現場打ち作業を必要とし、施工中の既存建物の使用は大きく制限される。

本発明は、上記事実に鑑み、ブロック積で構築される袖壁で耐震壁を形成する耐震壁構造を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明に係る耐震壁構造は、建物の柱と、前記柱の上部に設けられた上水平部材、及び下部に設けられた下水平部材と、前記柱と距離をあけて配置され、上端が前記上水平部材に接合され、下端が前記下水平部材に接合された補強柱と、前記柱、前記補強柱、前記上水平部材、及び前記下水平部材の間にブロックを積み上げて構築された壁体と、を有し、前記ブロックは、前記壁体を正面視したとき、前記ブロックの積み上げ面となる上面及び下面が、両端部から中央部に向かって傾斜する傾斜平面を備え、前記傾斜平面が上下に重ねられていることを特徴としている。

請求項１に記載の発明によれば、袖壁となる壁体を構成するブロックは、ブロックの積み上げ面となる上面及び下面が、両端部から中央部に向かって傾斜する傾斜平面を備えており、壁体を正面視したとき、傾斜平面同士が上下に重ねられて波形に連続している。この波形は、ブロックの厚さの間隔をあけて、上下方向に複数形成されている。また、補強柱は、ブロックに伝達された圧縮力を受け止めることができるよう、上下端が上水平部材と下水平部材にそれぞれ接合されている。
これにより、現場打ちコンクリートで壁体を構築しなくても、地震時の横荷重を、ブロック積で構築された壁体に負担させることができる。
また、壁体は、柱、補強柱、上水平部材及び下水平部材に囲まれた構面にブロックを積み上げて構築される。これにより、補強柱の位置を調整することで、建物を耐震補強する壁体の大きさを任意に調整することができる。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の耐震壁構造において、前記柱は既存の柱であり、前記上水平部材及び前記下水平部材は既存の梁であり、前記補強柱の上下端部は前記梁に接合され、前記壁体は、前記柱、前記梁、及び前記補強柱の間に前記ブロックを積み上げて構築されていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明によれば、ブロックを積み上げた壁体が、既存の柱と既存の梁、及び既存の梁に上下端が接合された補強柱の間に構築される。これにより、既存の柱と既存の梁を利用して、補強用の壁体を安価、且つ短期間に構築することができる。

請求項３に記載の発明は、請求項１に記載の耐震壁構造において、前記柱は既存の柱であり、前記上水平部材及び前記下水平部材は、前記柱に接合された既存の梁の梁側面に接合される新設梁であり、前記柱の柱側面には、前記柱側面に接合された壁、又は前記柱側面に接して設けられた新設補助柱の少なくとも１つが設けられ、前記補強柱の上下端部及び前記新設補助柱の上下端部は、前記新設梁と接合され、前記壁体は、前記壁、前記新設梁及び前記補強柱の間、又は前記新設補助柱、前記新設梁及び前記補強柱の間に、前記ブロックを積み上げて構築されていることを特徴としている。

請求項３に記載の発明によれば、ブロックを積み上げた壁体が、壁、新設梁及び補強柱の間、又は新設補助柱、新設梁及び補強柱の間に構築される。即ち、壁体が、柱梁架構の構面外に構築される。
これにより、柱梁架構の構面内に補強用の壁体を形成すれば、既存建物の外観が損なわれる場合等に、既存建物の外観を損なうことなく、壁体を構築することができる。

本発明は、上記構成としてあるので、ブロック積で構築される袖壁で耐震壁を形成する耐震壁構造を提供することができる。

本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の基本構成を示す正面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の壁体を拡大した正面図である。 （Ａ）は図１のＸ１−Ｘ１線断面図であり、（Ｂ）は図１のＹ１−Ｙ１線断面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の壁体を構成するブロックの基本構成を示す正面図であり、（Ｂ）はその平面図である。（Ｃ）は他のブロックの基本構成を示す正面図であり、（Ｂ）はその平面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の壁体を構成するブロックの圧縮力の伝達を模式的に示す正面図である。 本発明の第２実施形態に係る耐震壁構造の基本構成を示す正面図である。 （Ａ）は図６のＸ１−Ｘ１線断面図であり、（Ｂ）は図６のＹ１−Ｙ１線断面図である。

（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造について、図１〜図５を用いて説明する。
ここに、図１は耐震壁１０の正面図、図２は耐震壁１０を拡大した正面図、図３（Ａ）は図１のＸ１−Ｘ１線断面図、（Ｂ）は図１のＹ１−Ｙ１線断面図を示している。図４（Ａ）はブロックの正面図、（Ｂ）はその平面図、（Ｃ）は他のブロックの正面図、（Ｄ）はその平面図を示している。図５はブロックに作用する圧縮力の伝達を模式的に示す正面図である。

図１、図３（Ａ）に示すように、耐震壁構造は、建物の既存の柱１６の対向する両側面から、Ｘ軸方向へ、耐震壁（壁体）１０が２カ所に構築された構成である。２カ所の耐震壁１０はいずれも同じ構成であり、同じ符号を付けて説明する。
耐震壁１０は、柱１６の上部に設けられた既存の梁（上水平部材）１８と、柱１６の下部に設けられた既存の梁（下水平部材）２０の間に、幅Ｌで構築されている。耐震壁１０の柱１６と反対側の端部には、鉄骨柱（補強柱）２２が設けられている。
即ち、耐震壁１０は、いわゆる袖壁構造であり、柱１６、柱１６と距離（耐震壁１０の幅Ｌ）をあけて設けられた鉄骨柱２２、及び上下の梁１８、２０で囲まれた構面内に構築されている。

柱１６と梁１８、２０は、鉄筋コンクリート製で説明するが、特に材質等の制約はなく、一般的な柱、梁であれば適用できる。鉄骨柱２２はＨ形鋼製で説明するが、鋼材の断面形状は、コ型でもロ型でも良い。また、耐震壁１０は、後述するブロック１２、１４を積層して構築される。耐震壁１０の幅Ｌは、耐震強度を確保し、通風や採光等の制約事項等を考慮して決定される。

図２に示すように、鉄骨柱２２の上下端部には、鋼製のプレート２４が取付けられている。鉄骨柱２２は、プレート２４を介して、梁１８、２０にアンカーボルト２６で接合されている。これにより、後述するように、ブロック１２、１４を伝達した圧縮力を鉄骨柱２２が受け止めて、梁１８、２０に伝達させることができる。
なお、プレート２４の梁１８、２０への取付けは、エポキシ樹脂等で固定する方法でも良い。

また、梁１８の下面、梁２０の上面には、鋼製のプレート２８がアンカーボルト３０で接合されている。上下のプレート２８には、２種類の縦鉄筋３２、３３が、交互に配置され、一列に取り付けられている。縦鉄筋３２は、連結用の長尺タイプであり連結筋３２Ｓと連結されて、上下のプレート２８の間を連結している（図３（Ｂ）参照）。縦鉄筋３３は短尺タイプであり、プレート２８の近くのブロック１２、１４を補強する。

図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、耐震壁１０は、柱１６を挟んでＸ軸方向へ直線状に構築されている。耐震壁１０は、柱１６の対向する側面に、それぞれ一端が接合され、他端が鉄骨柱２２の側面に接合されている。また、耐震壁１０は、梁１８の下面と梁２０の上面の間に、隙間なく構築されている。
耐震壁１０の内部には、縦鉄筋３２、３３が設けられている。縦鉄筋３２は、連結筋３２Ｓを介して、上下のプレート２８の間を連結している。
これにより、耐震壁１０でＸ軸方向の耐震強度を高めることができる。

耐震壁１０は、２種類のブロック１２、１４を積み上げて構築されている。
図４（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ブロック１２は、プレキャストコンクリート製とされ、耐震壁１０を正面視したとき、ブロック１２の積み上げ面となる上面３４及び下面３６が、両端部から中央部に向かって傾斜する傾斜平面を備えている。積み重ね（積み上げ）に際しては、上面３４と下面３６の傾斜平面同士が上下に重ねられる。
これにより、耐震壁１０を正面視したとき、傾斜平面同士が上下に重ねられて波形に連続している。この波形は、ブロック１２、１４の厚さの間隔をあけて、上下方向に複数形成されている。

ブロック１２の上面３４及び下面３６は、両端部１２Ｒ、１２Ｌから中央部に向かって、中央部が狭くなる方向へ直線状に傾斜している。即ち、正面視において、上面３４は中央部に向かって下方へ傾斜し、下面３６は中央部に向かって上方へ傾斜し、羽根を広げた蝶々の形状となっている。このため、上下のブロック１２は、互いに幅方向の半分ずつ、横方向へずらせて積み重ねられる。
なお、図示は省略するが、ブロック１２の上面３４及び下面３６が、両端部１２Ｒ、１２Ｌから中央部に向かって、中央部が厚くなる方向へ直線状に傾斜する形状でもよい。

一方、ブロック１２の前面３８及び後面４０は平行に形成され、耐震壁１０を構築したとき、耐震壁１０の正面及び裏面の一部を構成する。また、ブロック１２の両側面１２Ｒ、１２Ｌも平行に形成され、耐震壁１０を構築したとき、後述する隣り合うブロック１２の側面と当接される。
ブロック１２の中央部には、縦筋挿通孔（貫通孔）４２が形成されている。縦筋挿通孔４２は、上面３４及び下面３６と交差する方向に形成され、縦鉄筋３２、３３が配筋された位置では、縦鉄筋３２、３３が挿通される。

耐震壁１０の正面視において、縦目地となるブロック１２の両側面１２Ｒ、１２Ｌには、上面３４及び下面３６と交差する方向に、半円筒状の凹部４４Ｒ、４４Ｌが形成されている。凹部４４Ｒ、４４Ｌには、縦鉄筋３２、３３が配筋された位置では、縦鉄筋３２、３３が挿通される。

また、一方の側面１２Ｌの凹部４４Ｌから縦筋挿通孔４２まで、縦鉄筋３２、３３を通過させる溝部（案内路）４６が形成されている。案内路４６は、上面３４から下面３６に達する深さで形成されており、落し込み方法で挿通できない縦鉄筋３２であっても、凹部４４Ｌから案内路４６を利用して、横移動させ若しくは回転させることで、縦筋挿通孔４２に縦鉄筋３２を挿通させることができる。

図４（Ｃ）、（Ｄ）に示すように、ブロック１４は、ブロック１２を、幅方向の中心で鉛直方向へ二分割した構成である。即ち、上面３５と下面３７は、ブロック１２の上面３４と下面３６と同じ傾斜を有し、幅方向の半分の大きさであり、前面３９及び後面４１は平行に形成され、ブロック１２の前面３８及び後面４０の半分の大きさである。また、側面１４Ｒ、１４Ｌには、ブロック１２と同じ径の凹部４４Ｒ、４４Ｌが形成されている。
ブロック１４は、ブロック１２を、半ブロック分ずらせて積層した場合に発生する、両端部の半ブロック分の隙間に配置される。

本構成とすることにより、現場打ちコンクリートを打設しなくても、地震時の横荷重を負担できる、ブロック積の耐震壁１０を構築することができる。また、鉄骨柱２２を耐震壁１０の端部に設けることで、隣の柱までの、柱梁架構の全範囲を耐震壁１０で埋める必要がなくなり、任意の幅Ｌの耐震壁１０を袖壁として構築することができる。

更に、鉄骨柱２２は、図２に示すように、長さ方向に分割（例えば２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの３分割）され、ボルト接合で必要長さに組み立てられる構成とされている。これにより、鉄骨柱２２が重機を使用せずに運搬可能とされている。
この結果、鉄骨柱２２を、ブロック１２、１４と共にエレベータにより搬入できる。また、溶接せずに組み立てることができるので、耐震壁１０を施工中の既存建物の使用が可能となり、安価、且つ短期間に、耐震壁１０を構築することができる。

次に、耐震壁１０の構築方法について、図２を用いて説明する。
先ず、分割して運搬された鉄骨柱２２が、所定の位置に組立てられる。また、縦鉄筋３２、３３を備えたプレート２８が、梁２０の上面に固定される。長尺の縦鉄筋３２の長さは、例えば、耐震壁１０の高さの半分程度の長さ（耐震壁１０の高さによって定まる作業性を考慮した適切な長さ）とされている。

続いて、縦鉄筋３２の所定の高さまで（目安としては１段目〜５段目程度まで）ブロック１２、１４が積み重ねられる。このとき、ブロック１２、１４は、縦筋挿通孔４２及び凹部４４Ｒ、４４Ｌに縦鉄筋３２、３３を挿通させ、落とし込み方式で積み重ねられる。

次に、縦鉄筋３２に継続筋３２Ｓが継ぎ足され、ブロック１２、１４が、継ぎ足された接続筋３２Ｓに縦筋挿通孔４２、及び凹部４４Ｒ、４４Ｌを挿通させ、落とし込み方式で積み重ねられる。ブロック１２、１４は、接続筋３２Ｓの上端に達する手前の高さまで、積み重ねられる。

続いて、縦鉄筋３２、３３が取付けられたプレート２８が、梁１８の下面に固定される。プレート２８から下方へ延びた縦鉄筋３２は、接続筋３２Ｓと接合される。
縦鉄筋３２と接続筋３２Ｓが接合された後は、ブロック１２は、落し込み方式を採用できないので、ブロック１２は、案内路４６を利用して、横方向へ移動させたり、縦鉄筋３２の回りに９０度回転させながら、積層される。案内路４６により、ブロック１２を、梁１８に達する手前の高さまで、積み上げることができる。

最後に、柱１６と耐震壁１０との隙間５２、鉄骨柱２２と耐震壁１０との隙間５３、及びブロック１２の縦筋挿通孔４２、ブロック間の凹部４４Ｒ、４４Ｌ等の隙間等に、グラウト（図中ドッド部）５４が充填される。なお、グラウト５４は、各ブロック１２、１４を積み上げる度に充填しても良い。グラウトの硬化を待って耐震壁１０が完成する。
なお、柱１６と耐震壁１０との隙間５２、鉄骨柱２２と耐震壁１０との隙間５３が大きい場合には、割裂防止筋５０を用いて、せん断強度を確保するのが望ましい。

次に、耐震壁１０を構成するブロック１２、１４間の圧縮力の伝達について、図５を用いて説明する。
図５に示すように、耐震壁１０を構成するブロック１２、１４の上面３４及び下面３６には、両端部から中央部に向かって、若しくは一方の端部から他方の端部へ向かって、傾斜する傾斜平面が設けられている。この傾斜平面は、耐震壁１０を正面視したとき、傾斜平面同士が上下に重ねられて波形に、横方向へ連続している。この波形は、ブロック１２、１４の厚さの間隔をあけて、上下方向に複数形成されている。

これにより、柱１６を介して耐震壁１０へ、矢印Ｐ１で示す水平力（横荷重）が作用したとき、ブロック１２、１４には、矢印Ｐ２、Ｐ３、Ｐ４…Ｐｍで示す水平力が、傾斜面に沿って押下げ方向へ順次作用する。伝達された水平力は鉄骨柱２２で受け止められ、既存の梁１８、２０に伝達される。水平力が逆方向の場合には、柱１６へ伝達される。
これにより、耐震壁１０の水平方向への移動が抑制される。つまり、横筋なしでブロック１２、１４を積み上げる構造であるにも関わらず、矢印Ｐ１で示す水平力に対抗することができる。即ち、現場打ちコンクリートで耐震壁を構築しなくても、地震時の横荷重を、ブロック１２、１４を積層して構築された耐震壁１０に負担させることができる。

なお、本実施形態では、既存の柱１６、既存の梁１８、２０の構面に耐震壁１０を構築する構成について説明した。しかし、これに限定されることはなく、新築の柱、新築の梁で形成される柱梁架構の構面に構築してもよい。
また、本実施形態では、柱１６を挟んで、柱１６の両側に耐震壁１０を２カ所に構築する構成について説明した。しかし、これに限定されることはなく、柱１６の片側にのみ耐震壁１０を構築する構成（耐震壁１０が１カ所のみの構成）であってもよい。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る耐震壁構造について、図６、図７（Ａ）、（Ｂ）を用いて説明する。第２実施形態に係る耐震壁構造は、柱梁架構の構面外に耐震壁６０が構築される点において、第１実施形態と相違する。相違点を中心に説明する。
ここに、図６は耐震壁６０の正面図であり、図７（Ａ）は図６のＸ１−Ｘ１線断面図であり、（Ｂ）は図６のＹ１−Ｙ１線断面図である。

図７（Ａ）、（Ｂ）に示すように、耐震壁６０は、柱６２からＹ軸方向へ設けられた壁７０の両側に、壁７０を挟んで構築されている。ここに、壁７０は、例えば戸境壁であり、柱６２の側の端面は、柱６２と一体化されている。壁７０は、既設であっても、新築であってもよい。

柱６２と壁７０が交差する角部には、Ｈ形鋼製の新設の鉄骨柱７２が設けられている。鉄骨柱７２は、側面を柱６２及び壁７０と接合するのが望ましい。
また、鉄骨柱７２から距離Ｌだけ離れた位置には、鉄骨柱６８が設けられている。耐震壁６０は、鉄骨柱７２と鉄骨柱６８の間に構築されている。
耐震壁６０は、第１実施形態で説明した耐震壁１０と同様に、ブロック１２、１４を積層して構築されている。

壁７０の上部及び下部には、増設の梁（上水平部材）６４、及び増設の梁（下水平部材）６６が構築されている。増設の梁６４、６６は、いずれも柱６２に接合された既存の梁７４、７６に沿って設けられ、梁６４、６６の側面は既存の梁７４、７６と一体化されている。鉄骨柱７２と鉄骨柱６８の上下端部は、梁６４、６６に埋め込まれて固定されている。なお、鉄骨柱７２、６８と増設の梁６４、６６との接合は、端部にプレートを取り付け、アンカーボルトで接合する構成でもよい。

本構成によれば、ブロック１２、１４を積み上げた耐震壁６０が、柱６２に接合された壁７０、増設の梁６４、６６、及び鉄骨柱６８の間、又は新設の鉄骨柱７２、増設の梁６４、６６、及び鉄骨柱６８の間に構築される。これにより、既設の柱６２、梁７４、７６で形成される柱梁架構の構面外に、補強用の耐震壁６０を形成することができる。
これにより、例えば、柱梁架構の構面内に補強用袖壁を形成すれば、既存建物の外観が損なわれる場合等に、既存建物の外観を変更することなく、耐震壁６０で既存の柱６２を耐震補強することができる。

なお、本実施形態では、壁７０と、壁７０の両側面に鉄骨柱７２を設けた構成について説明した。しかし、これに限定されることはなく、壁７０がなくても、鉄骨柱７２を柱６２の側面に沿って設け、鉄骨柱７２と鉄骨柱６８の間に、耐震壁６０を構築する構成でもよい。更に、鉄骨柱７２を省略し、壁７０と鉄骨柱６８の間に、耐震壁６０を構築する構成でもよい。
他の構成は、第１施形態と同じであり説明は省略する。

１０、６０ 耐震壁（壁体）
１２ ブロック
１４ ブロック
１６、６２ 柱
１８、７４ 梁（既存の梁、上水平部材）
２０、７６ 梁（既存の梁、下水平部材）
２２、６８ 鉄骨柱（補強柱）
３４、３５ 上面
３６、３７ 下面
６４ 梁（新設梁、上水平部材）
６６ 梁（新設梁、下水平部材）
７０ 壁
７２ 鉄骨柱（新設補助柱）

Claims (3)

1. 建物の柱と、
   前記柱の上部に設けられた上水平部材、及び下部に設けられた下水平部材と、
   前記柱と距離をあけて配置され、上端が前記上水平部材に接合され、下端が前記下水平部材に接合された補強柱と、
   前記柱、前記補強柱、前記上水平部材、及び前記下水平部材の間にブロックを積み上げて構築された壁体と、
   を有し、
   前記ブロックは、前記壁体を正面視したとき、前記ブロックの積み上げ面となる上面及び下面が、両端部から中央部に向かって傾斜する傾斜平面を備え、前記傾斜平面が上下に重ねられている
   耐震壁構造。
2. 前記柱は既存の柱であり、
   前記上水平部材及び前記下水平部材は既存の梁であり、
   前記補強柱の上下端部は前記梁に接合され、
   前記壁体は、前記柱、前記梁、及び前記補強柱の間に前記ブロックを積み上げて構築されている
   請求項１に記載の耐震壁構造。
3. 前記柱は既存の柱であり、
   前記上水平部材及び前記下水平部材は、前記柱に接合された既存の梁の梁側面に接合される新設梁であり、
   前記柱の柱側面には、前記柱側面に接合された壁、又は前記柱側面に接して設けられた新設補助柱の少なくとも１つが設けられ、
   前記補強柱の上下端部及び前記新設補助柱の上下端部は、前記新設梁と接合され、
   前記壁体は、前記壁、前記新設梁及び前記補強柱の間、又は前記新設補助柱、前記新設梁及び前記補強柱の間に、前記ブロックを積み上げて構築されている
   請求項１に記載の耐震壁構造。