JP2020020230A - 外壁構造 - Google Patents

Abstract

【課題】複数のパネル材により構成された壁体に開口部を確保し易い外壁構造を提供する。【解決手段】外壁構造は、複数のパネル材３０が上下方向及び横方向に間隔を空けて配置されると共に、互いに接するパネル材３０同士は、一方のパネル材３０の上部側面３２と他方のパネル材の下部側面３４とが横方向へ繋がるように接して配置された壁体２０と、上部側面３２と下部側面３４とを連結する連結部材（ポストテンション鋼線５０）と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、外壁構造に関する。

下記特許文献１には、建物の外側構面を、壁式ラーメン構造の壁柱及び壁梁によって構成した建物構造が示されている。

特開平９−２６４０５０号公報

上記特許文献１に開示された建物構造のような柱部材及び梁部材で構成された外殻架構に対して、柱形及び梁形を有さないパネル材を組み合わせた外殻架構も知られている。しかし、パネル材で構成した外殻架構には、構造上、広い開口部を確保することが難しい。

本発明は上記事実を考慮して、複数のパネル材により構成された壁体に開口部を確保し易い外壁構造を提供することを目的とする。

請求項１の外壁構造は、複数のパネル材が上下方向及び横方向に間隔を空けて配置されると共に、互いに接する前記パネル材同士は、一方の前記パネル材の上部側面と他方の前記パネル材の下部側面とが横方向へ繋がるように接して配置された壁体と、前記上部側面と前記下部側面とを連結する連結部材と、を備えている。

請求項１の外壁構造では、パネル材が上下方向及び横方向に間隔を空けて配置されている。また、互いに接するパネル材同士は、一方のパネル材の上部側面と他方のパネル材の下部側面とが接した状態で、連結部材によって連結されている。これにより、壁体に開口部が千鳥状に配置される。

また、パネル材に作用する鉛直荷重は連結部材を介して、水平荷重はパネル材側面の支圧によって、接するパネル材へ伝達することができる。請求項１の外壁構造では、複数のパネル材により構成された壁体において荷重を伝達しつつ、広い開口部を確保できる。

請求項２の外壁構造は、前記連結部材は、互いに接する前記パネル材における前記上部側面と前記下部側面とを圧着する緊張材である。

請求項２の外壁構造では、互いに接するパネル材における上部側面と下部側面とが、緊張材によって圧着されている。これにより一方のパネル材に作用する鉛直荷重を、摩擦力によって、他方のパネル材へ伝達することができる。

請求項３の外壁構造は、前記連結部材は、互いに接する前記パネル材に跨って埋設されたシアプレートである。

請求項３の外壁構造では、互いに接するパネル材に跨ってシアプレートが埋設されている。これによりパネル材に作用する鉛直荷重を、シアプレートのせん断耐力によって、接するパネル材へ伝達することができる。

請求項４の外壁構造は、前記パネル材には、凸部と、前記パネル材と接する前記パネル材における前記凸部と上下方向に係合する凹部と、が形成されている。

請求項４の外壁構造では、互いに接するパネル材における凸部と凹部とが上下方向に係合しているため、この凸部及び凹部を介して鉛直荷重を伝達できる。このため、緊張材を緊張させる前に効率よくパネル材を積み上げ施工できる。

本発明に係る外壁構造によると、複数のパネル材により構成された壁体に開口部を確保し易い。

（Ａ）は本発明の第１実施形態に係る外壁構造が適用された建物の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は第１実施形態に係る外壁構造が適用された建物の壁体を示す部分拡大立面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る外壁構造においてパネル材を連結して壁体を形成した状態を示す部分断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る外壁構造における壁体を形成する方法を示した立面図である。 （Ａ）は本発明の第１実施形態に係る外壁構造において凹部及び凸部を傾斜面によって形成した変形例を示す部分断面図であり、（Ｂ）は（Ａ）のＢ−Ｂ線断面図であり、（Ｃ）は（Ａ）のＣ−Ｃ線断面図である。 本発明の第１実施形態に係る外壁構造が適用された壁体に梁およびスラブを接合した状態を示す部分拡大立面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る外壁構造における壁体を形成する方法を示した立面図であり、（Ｂ）は形成された壁体を示す部分拡大立面図である。 （Ａ）は本発明の第２実施形態に係る外壁構造においてシアプレートをＺ型にした変形例を示した立面図であり、（Ｂ）はＺ型のシアプレートを用いて形成された壁体を示す部分拡大立面図であり、（Ｃ）はＺ型のシアプレートを示す斜視図である。

［第１実施形態］
（平面構成）
図１（Ａ）には、本発明の第１実施形態に係る外壁構造が適用された建物１０の平面図が示されている。建物１０は平面形状が矩形状とされ、外周に沿って配置された外壁１２の全ての部分（矩形状の４辺の全て）に、第１実施形態に係る外壁構造が適用された、チューブ構造の建物である。

外壁１２においては、壁材であるパネル材３０と、サッシ（窓ガラス）が嵌め込まれた開口部４０と、が交互に配置されている。パネル材３０と開口部４０の幅は略同一とされている。また、パネル材３０は外側面と内側面が何れも平坦面とされ、柱形や梁形を備えていない。なお、開口部４０は、サッシ（窓ガラス）が嵌め込まれない開口だけのものであってもよい。

（立面構成）
図１（Ｂ）には、外壁１２の正面図（立面図）が示されている。外壁１２は、複数のパネル材３０を、後述するポストテンション鋼線５０（図２（Ａ）参照）によって組付けて形成された壁体２０によって形成されている。壁体２０においては、複数のパネル材３０が、上下方向（Ｚ方向）及び横方向（Ｘ方向）に間隔を空けて配置されている。

具体的には、図１（Ｂ）に示すパネル材３０Ａの上下方向の両側には、それぞれ間隔を空けてパネル材３０Ｂ、３０Ｃが設置されている。また、パネル材３０Ａの横方向の両側には、それぞれ間隔を空けてパネル材３０Ｄ、３０Ｅが設置されている。

また、壁体２０においては、互いに接するパネル材３０同士は、一方のパネル材の上部側面と他方のパネル材の下部側面とが横方向へ繋がるように接して配置されている。具体的には、パネル材３０Ａの上部側面３２は、パネル材３０Ｆ、３０Ｈの下部側面３４と接している。この状態で、パネル材３０Ａはパネル材３０Ｆ、３０Ｈと略面一に配置され、横方向に繋がった構成とされている。

また、パネル材３０Ａの下部側面３４は、パネル材３０Ｇ、３０Ｉの上部側面３２と接している。この状態で、パネル材３０Ａはパネル材３０Ｇ、３０Ｉと略面一に配置され、横方向に繋がった構成とされている。

以上の構成により、パネル材３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｆ、３０Ｈに囲まれた部分には、開口部４０Ｂが形成されている。同様に、パネル材３０Ａ、３０Ｃ、３０Ｇ、３０Ｉに囲まれた部分には、開口部４０Ｃが形成されている。さらに、パネル材３０Ａ、３０Ｄ、３０Ｆ、３０Ｇに囲まれた部分には、開口部４０Ｄが形成されている。またさらに、パネル材３０Ａ、３０Ｅ、３０Ｈ、３０Ｉに囲まれた部分には、開口部４０Ｅが形成されている。

このように、複数のパネル材３０が上下方向（Ｚ方向）及び横方向（Ｘ方向）に間隔を空けて配置される一方で、互いに接するパネル材３０同士の上部側面３２と下部側面３４とが接して配置されて開口部が形成されたパターンが、横方向及び上下方向に沿って繰り返されて、壁体２０が形成されている。

なお、パネル材３０は、パネル材３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇ、３０Ｈ、３０Ｉの総称であり、本明細書において特に区別して表現する必要がない場合はそれぞれパネル材３０と表記する。同様に、開口部４０は、開口部４０Ｂ、４０Ｃ、４０Ｄ、４０Ｅの総称であり、本明細書において特に区別して表現する必要がない場合はそれぞれ開口部４０と表記する。

（連結構造）
図２（Ａ）には、壁体２０をパネル材３０の面内方向（Ｘ方向及びＺ方向に沿った方向）に沿って切断した部分断面図が示されている。壁体２０を構成するパネル材３０の上部側面３２には、パネル材３０の幅方向（Ｘ方向）外側へ突出した凸部３２Ａが形成されている。また、パネル材３０の下部側面３４には、パネル材３０の幅方向内側へ凹んだ凹部３４Ａが形成されている。

互いに接するパネル材３０同士は、一方のパネル材３０の上部側面３２における凸部３２Ａと、他方のパネル材３０の下部側面３４における凹部３４Ａとが互いに上下方向に係合して配置されている。また、凸部３２Ａと凹部３４Ａとは、互いに略矩形状に形成されている。

なお、凸部３２Ａと凹部３４Ａとが互いに「上下方向に係合」している状態とは、凸部３２Ａと凹部３４Ａとが係合された状態において、凸部３２Ａ及び凹部３４Ａが上下方向に相対移動しない状態を指す。

また、パネル材３０の上部には上部側面３２間を貫通する貫通孔（不図示）が形成されている。同様に、パネル材３０の下部には下部側面３４間を貫通する貫通孔が形成されている。互いに接するパネル材３０同士においては、一方のパネル材３０の上部の貫通孔と、他方のパネル材３０の下部の貫通孔とが、一直線上に配置され、互いに連通している。

これらの貫通孔内には、本発明における緊張材の一例としてのポストテンション鋼線５０が挿通されている。ポストテンション鋼線５０には張力が付与されており、これにより互いに接するパネル材３０における上部側面３２と下部側面３４とが圧着されている。

パネル材３０同士を組付けるためには、図３に示すように、横方向（Ｘ方向）に間隔を空けて配置されたパネル材３０Ｇとパネル材３０Ｉとの間に、パネル材３０Ａを落とし込む。このとき、パネル材３０Ｇ、３０Ｉにおける凸部３２Ａに、パネル材３０Ａにおける凹部３４Ａを上下方向に係合させる。これにより、パネル材３０Ａがパネル材３０Ｇとパネル材３０Ｉとの間で位置決めされる。

その後、横方向に連続するパネル材３０（パネル材３０Ａ、３０Ｇ、３０Ｉ、及びパネル材３０Ｇ、３０Ｉの幅方向外側のパネル材３０）の貫通孔に、張力を付与していない鋼線５０Ａを挿通する。鋼線５０Ａは、貫通孔へ挿通後、ジャッキ等を用いて張力が付与され、端部に設けた定着具（不図示）によってパネル材３０へ固定される。これによりポストテンション鋼線５０が形成される。貫通孔には、グラウト材が充填される。

（内部架構）
図１（Ａ）に示すように、壁体２０を四周に配置して形成された外壁１２の内側には、架構６０が配置されている。架構６０は、柱６２と、柱６２及び壁体２０に架設された大梁６４と、大梁６４及び壁体２０に架設された小梁６６と、を備えている。

図５に示すように、大梁６４及び小梁６６は壁体２０と接合されている。具体的には、壁体２０を構成するパネル材３０にはアンカーボルト７２が埋め込まれており、このアンカーボルト７２によって、接合プレート７４がパネル材３０に固定されている。接合プレート７４には、大梁６４及び小梁６６がボルト接合されている。これにより、大梁６４及び小梁６６がパネル材３０に接合される。

また、パネル材３０には定着筋７６が埋設され、定着筋７６の端部はパネル材３０から突出している。この定着筋７６は、スラブ配筋１４Ａとスリーブ７８によって接合されている。大梁６４及び小梁６６の上方にはコンクリートが打設され、スラブ１４が形成されている。

なお、アンカーボルト７２及び定着筋７６は、全てのパネル材３０に埋設する必要はない。つまり、アンカーボルト７２は大梁６４又は小梁６６が接合されるパネル材３０のみに埋設すればよく、定着筋７６はスラブ１４が接合されるパネル材３０のみに埋設すればよい。

（作用・効果）
第１実施形態に係る外壁構造では、図１（Ｂ）に示すように、パネル材３０が上下方向に間隔を空けて配置されている（例えばパネル材３０Ａとパネル材３０Ｂ）。また、パネル材３０は、横方向に間隔を空けて配置されている（例えばパネル材３０Ａとパネル材３０Ｄ）。

互いに接するパネル材３０同士は、ポストテンション鋼線５０（図２（Ａ）参照）によって、一方のパネル材３０（例えばパネル材３０Ａ）の上部側面３２と他方のパネル材３０（例えばパネル材３０Ｆ）の下部側面３４とが接した状態で連結されている。これにより、複数の開口部４０が千鳥状に形成される。

また、第１実施形態に係る外壁構造では、図２（Ａ）に示すように、互いに接するパネル材３０の側面同士が、ポストテンション鋼線５０によって圧着されている（例えば、パネル材３０Ｇの上部側面３２と、パネル材３０Ａの下部側面３４）。

これにより、一方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）に作用する鉛直荷重を、摩擦力によって、他方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）へ伝達することができる。また、一方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）に作用する水平荷重は、一方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）の下部側面３４と他方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）の上部側面３２との間の支圧によって、他方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）へ伝達することができる。

また、第１実施形態に係る外壁構造では、互いに接するパネル材３０同士は、一方のパネル材３０の上部側面３２における凸部３２Ａと、他方のパネル材３０の下部側面３４における凹部３４Ａとが互いに上下方向に係合して配置されている。これにより、凸部３２Ａ及び凹部３４Ａを介して鉛直荷重を伝達できる。

このため、例えば図３に示すように、パネル材３０Ｇ、３０Ｉの間にパネル材３０Ａを配置する際、パネル材３０Ａを所定の位置（パネル材３０Ｃと上下方向に所定の間隔を空けた位置）に位置決めできる。

また、パネル材３０Ａが位置決めされた状態においては、横方向に連続するパネル材３０（パネル材３０Ａ、３０Ｇ、３０Ｉ、及びパネル材３０Ｇ、３０Ｉの幅方向外側のパネル材３０）におけるそれぞれの貫通孔が、一直線上に並ぶように（連通するように）配置されるため、鋼線５０Ａを挿通しやすい。

なお、凸部３２Ａ及び凹部３４Ａとは、それぞれパネル材３０の上部側面３２及び下部側面３４に配置され、互いに略矩形状に形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば、図４（Ａ）〜（Ｃ）に示すパネル材８０のように、下部側面８４に、パネル材８０の幅方向（Ｘ方向）外側へ突出する凸部８４Ａを設け、上部側面８２に、パネル材８０の幅方向（Ｘ方向）内側へ凹んだ凹部８２Ａを設けてもよい。凸部８４Ａは、パネル材８０の下端面からパネル材８０の幅方向外側へ向かって傾斜している。また、凹部８２Ａは、パネル材８０の上端面からパネル材８０の幅方向外側へ向かって傾斜している。

このように、本発明に係るパネル材における凸部及び凹部の形状及び場所は適宜選択することができる。さらに、凸部及び凹部は設けなくてもよい。例えば、パネル材３０の下部側面３４に凹部３４Ａ（図２（Ａ）参照）を設けず、上部側面３２に凸部３２Ａを設けない構成としてもよい。

凸部３２Ａ及び凹部３４Ａを設けなくても、互いに接するパネル材３０間はポストテンション鋼線５０によって圧着されているため、一方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）に作用する鉛直荷重を、摩擦力によって、他方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）へ伝達することができる。

なお、凸部３２Ａ及び凹部３４Ａを設けない場合、パネル材３０Ａの施工時にはパネル材３０Ｃの上面に、所定の寸法のスペーサを配置して、パネル材３０Ａを位置決めすることができる。スペーサはポストテンション鋼線５０に張力を付与したあと取り除く。

また、第１実施形態においては、緊張材としてポストテンション鋼線５０を用いているが本発明の実施形態はこれに限らない。例えば緊張材としてポストテンション鋼棒を用いてもよい。

また、第１実施形態においては、図１（Ａ）に示すように、建物１０の外周に沿って配置された外壁１２の全ての部分（矩形状の４辺の全て）に、本発明の実施形態に係る外壁構造が適用されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、外壁１２の一部、例えば矩形状の３辺、２辺、１辺のみに適用することができる。後述する第２実施形態においても同様である。

［第２実施形態］
（連結構造）
第２実施形態に係る外壁構造では、図６（Ａ）、（Ｂ）に示すように、互いに接するパネル材９０の上部側面９２と下部側面９４とを、連結部材としてのシアプレート９６を用いて連結している。

シアプレート９６は、図６（Ｃ）に示すように、面内方向がＸ方向及びＸ方向と水平面上で直交するＹ方向に沿って配置されたベースプレート９６Ａと、ベースプレート９６Ａの上面に接合されＸ方向及びＺ方向に沿って配置された本体プレート９６Ｂと、本体プレート９６Ｂの両面に、Ｙ方向に沿って突出するように溶接された複数のアンカー９６Ｃと、を備えている。

図６（Ａ）に示すように、パネル材９０とシアプレート９６とは一体的に形成されている。具体的には、コンクリートを用いてパネル材９０を成形する際に、型枠の所定の位置へシアプレート９６をセットする。これにより、パネル材９０と、パネル材９０の下部側面９４からパネル材９０の幅方向へ突出したシアプレート９６と、が一体的に成形される。

パネル材９０の上部側面９２には、凹部９２Ａが形成されている。凹部９２Ａは、パネル材９０の上面及び側面に開放するように設けられている。

パネル材９０を用いて壁体２０を形成するためには、横方向（Ｘ方向）に間隔を空けて配置されたパネル材９０Ｇとパネル材９０Ｉとの間に、パネル材９０Ａを落とし込む。このとき、パネル材９０Ｇ、９０Ｉにおける凹部９２Ａに、パネル材９０Ａから突出したシアプレート９６を挿入する。

これにより、パネル材９０Ａがパネル材９０Ｇとパネル材９０Ｉとの間で位置決めされる。また、シアプレート９６が、互いに接するパネル材９０Ａとパネル材９０Ｇに跨って配置される。同様に、シアプレート９６が、互いに接するパネル材９０Ａとパネル材９０Ｉに跨って配置される。

その後、凹部９２Ａとシアプレート９６との間の隙間にグラウト材を充填する。これにより、図６（Ｂ）に示すように、パネル材９０Ｇ、９０Ｉとシアプレート９６とが接合される。すなわち、パネル材９０Ａが、パネル材９０Ｇ、９０Ｉと連結される。

（作用・効果）
第２実施形態に係る外壁構造においては、互いに接するパネル材９０（例えばパネル材９０Ａ、９０Ｇ）に跨ってシアプレート９６が埋設されている。これによりパネル材９０（パネル材９０Ａ）に作用する鉛直荷重を、シアプレート９６のせん断耐力（アンカー９６Ｃのグラウト材に対する付着力）及び支圧力（ベースプレート９６Ａの凹部９２Ａに対する支圧力）によって、接するパネル材９０（パネル材９０Ｇ）へ伝達することができる。

なお、第２実施形態において、シアプレート９６は、ベースプレート９６Ａが下端部に位置するように配置したが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えばベースプレート９６Ａがシアプレート９６の上端部に位置するように配置してもよい。あるいは、ベースプレート９６Ａを省略してもよい。ベースプレート９６Ａの配置や有無に関わらず、アンカー９６Ｃのグラウト材に対する付着力によって、パネル材９０間で鉛直荷重を伝達できる。

すなわち、本発明における「シアプレート」とは、互いに接するパネル材９０間に上下方向のせん断力（鉛直荷重）が作用した場合に、このせん断力に抵抗して、パネル材９０間で応力を伝達できる機構のことを指す。

なお、例えばベースプレート９６Ａを省略する場合、凹部９２Ａの内部に凹凸を形成したり粗面加工して、パネル材９０とグラウト材との付着力を高めると好適である。グラウト材との付着力を高めれば鉛直荷重の伝達効果を高めることができる。

あるいは、ベースプレート９６Ａに代えて、シアプレート９６の下方に、パネル材９０の下部側面から幅方向（Ｘ方向）外側へ突出する凸部を設けてもよい。この凸部は、パネル材９０の成形時に、コンクリートで一体成形される。パネル材９０に凸部を設けることで、第１実施形態のパネル材３０と同様に、施工性を高めることができる。

また、第２実施形態において、シアプレート９６の本体部９６Ｂは矩形状とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図７（Ａ）に示すシアプレート９８のように、本体部９８Ｂを、正面視で左右の一方が上方へ突出し、他方が下方へ突出するＺ字型（鉤型）としてもよい。

このようにすることで、アンカー９８Ｃの数をアンカー９６Ｃ（図６（Ａ）参照）と同程度に維持しつつ、図７（Ｂ）に示すように、パネル材９０Ａとパネル材９０Ｃとの間隔を広くすることができる。

さらに、第２実施形態においては、互いに接するパネル材９０を接合するために、シアプレート９６及びシアプレート９８に加えて、第１実施形態におけるポストテンション鋼線５０を用いてもよい。あるいは、張力を付与しない鉄筋を、互いに接するパネル材９０間に亘って適宜配筋することもできる。このように、本発明は様々な態様で実施することができる。

２０ 壁体
３０ パネル材
３２ 上部側面
３２Ａ 凸部
３４ 下部側面
３４Ａ 凹部
４０ 開口部
５０ ポストテンション鋼線（緊張材、連結部材）
８０ パネル材
８２ 上部側面
８２Ａ 凹部
８４ 下部側面
８４Ａ 凸部
９２Ａ 凹部
９６ シアプレート
９８ シアプレート

Claims (4)

1. 複数のパネル材が上下方向及び横方向に間隔を空けて配置されると共に、互いに接する前記パネル材同士は、一方の前記パネル材の上部側面と他方の前記パネル材の下部側面とが横方向へ繋がるように接して配置された壁体と、
   前記上部側面と前記下部側面とを連結する連結部材と、
   を備えた外壁構造。
2. 前記連結部材は、互いに接する前記パネル材における前記上部側面と前記下部側面とを圧着する緊張材である、請求項１に記載の外壁構造。
3. 前記連結部材は、互いに接する前記パネル材に跨って埋設されたシアプレートである、請求項１に記載の外壁構造。
4. 前記パネル材には、凸部と、前記パネル材と接する前記パネル材における前記凸部と上下方向に係合する凹部と、が形成されている、請求項２又は請求項３に記載の外壁構造。