JP2021059902A - 壁構造、及び壁構造の構築方法 - Google Patents

Abstract

【課題】きわめて軽量で耐震性に優れた壁構造を提供する。【解決手段】壁構造１は、構造物の架構２と、架構２内に配置される木質パネル壁体３であって、複数のパネルユニット４、・・・が互いに連結されて構成される、木質パネル壁体３と、を備えている。架構２のパネルユニット４に対向する表面にはアンカーボルト５が打ち込まれ、アンカーボルト５を介してガセットプレート７が架構２に固定されるとともに、ガセットプレート７を両側から挟み込むように一対のパネルユニット４、４を配置して、ドリフトピン８によって一対のパネルユニット４、４及びガセットプレート７を貫通して、架構２と木質パネル壁体３とが接合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、直交集成板（ＣＬＴ）や単板積層材（ＬＶＬ）を用いた耐震性に優れた壁構造に関するものである。

従来から、木造では木質の壁を耐震要素とし、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）では鉄筋コンクリートの壁を耐震要素として架構を形成している。さらに、ＲＣ造では、鋼製パネルによる耐震補強技術があり、鉄骨造では、減衰性能を付加した鋼製パネルの制震部材の技術がある。

また、既設のＲＣ造に対して、耐震改修時の補強部材として、直交集成材（ＣＬＴ）や単板積層材（ＬＶＬ）を採用する工法が現存している。例えば、特許文献１には、ＲＣ耐震壁を室内空間側から覆うようにして、木質板部材を架構内に配置する壁構造が開示されている。このような構成によって、室内空間側に耐震部材が露出されることをなくして美観を向上させるとともに、せん断力を木質板部材に分担させることで、耐震性を向上させることができる、とされている。

特開２０１５−４０４０１号公報

しかしながら、特許文献１の壁構造を含む従来の技術は、既設架構（コンクリート構造物）に対する補強部材としてＣＬＴやＬＶＬを使用している。しかしながら、従来の技術は、接着剤によって架構と接合するものであり、表面近傍が薄く剥離してしまうことで十分な耐震性を得ることが出来ない可能性があった。

そこで、本発明は、きわめて軽量で耐震性に優れた壁構造を提供することを目的としている。

前記目的を達成するために、本発明の壁構造は、構造物の架構と、前記架構内に配置される木質パネル壁体であって、複数のパネルユニットが互いに連結されて構成される、木質パネル壁体と、を備えている。

また、本発明の壁構造の構築方法は、架構内における壁構造の構築方法であって、直交集成板又は単板積層材から構成される複数のパネルユニットを準備する工程と、前記架構内にアンカーボルトを打ち込む工程と、前記アンカーボルトを介してガセットプレートを前記架構に固定する工程と、複数の前記パネルユニットを前記ガセットプレートを挟み込むように建込む工程と、ドリフトピンによって一対の前記パネルユニット及び前記ガセットプレートを貫通して、前記架構と前記パネルユニットを接合する工程と、複数の前記パネルユニットを互いに連結して木質パネル壁体を構築する工程と、を備えている。

このように、本発明の壁構造は、構造物の架構と、架構内に配置される木質パネル壁体であって、複数のパネルユニットが互いに連結されて構成される、木質パネル壁体と、を備えている。このような構成であれば、軽量化が図れることによって水平力も軽減されるため、耐震性に優れた壁構造となる。

また、本発明の壁構造の構築方法は、架構内における壁構造の構築方法であって、直交集成板又は単板積層材から構成される複数のパネルユニットを準備する工程と、架構内にアンカーボルトを打ち込む工程と、アンカーボルトを介してガセットプレートを架構に固定する工程と、複数のパネルユニットをガセットプレートを挟み込むように建込む工程と、ドリフトピンによって一対のパネルユニット及びガセットプレートを貫通して、架構とパネルユニットを接合する工程と、複数のパネルユニットを互いに連結して木質パネル壁体を構築する工程と、を備えている。このような構成であれば、パネルユニットから構成されることで輸送や施工の際に取扱いが容易であり、軽量化が図れることによって水平力も軽減されるため、耐震性に優れた壁構造を構築できる。

実施例の壁構造の正面図である。 実施例の壁構造の断面図である。 パネルユニットの構成を示す正面図である。（ａ）は柱に接する箇所に使用されるパネルユニットであり、（ｂ）は中間に使用されるパネルユニットである。 架構とパネルユニットの接合部の構成を示す断面図である。 パネルユニット間の連結部の構成を示す断面図である。 壁構造の構築手順を示す説明図である。（ａ）はパネルユニットを準備する工程であり、（ｂ）はアンカーボルトを打ち込む工程であり、（ｃ）はガセットプレートを固定する工程である。 壁構造の構築手順を示す説明図である。（ａ）はパネルユニットを建込む工程であり、（ｂ）はパネルユニット間を連結する工程である。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。なお、以下の実施例では、鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の架構に対して本発明の壁構造を適用する場合について説明するが、これに限定されるものではなく、Ｓ造、ＳＲＣ造、ＰＣ造にも本発明の壁構造を適用することができる。

（壁構造の全体構成）
まず、図１、図２を用いて本発明の壁構造１の全体構成を説明する。

本発明の壁構造１は、図１、図２に示すように、主に、構造物の架構としての鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の架構２と、この架構２内に配置される木質パネル壁体３であって複数のパネルユニット４、・・・が互いに（水平方向に）連結されて構成される、木質パネル壁体３と、から構成される。そして、本実施例の壁構造１では、木質パネル壁体３は、既設のＲＣ造の架構２に対して耐震改修（補強）する際又は新設する際に、ＲＣ造の架構２に後付けで構築される。

鉄筋コンクリート造（ＲＣ造）の架構２は、柱２１ａ、２１ｂと、梁２２ａ、２２ｂと、他の要素（例えば基礎２３ａ、２３ｂ）と、から構成される、いわゆるラーメン構造である。すなわち、架構２は、後述するように、鉄筋２４を配筋し、鉄筋２４の回りに型枠２５を設置し、型枠２５内にコンクリート２６を打設することによって構築される。

そして、本実施例の架構２の内部には、木質パネル壁体３が配置される。架構２の柱２１ａ、２１ｂ及び梁２２ａ、２２ｂと、木質パネル壁体３の左右の端面３１ａ、３１ｂ及び上下の端面３２ａ、３２ｂとは、後述するようにドリフトピン８とガセットプレート７とアンカーボルト５を介して一体に接合されている。

（木質パネル壁体の構成）
木質パネル壁体３は、図１に示すように、複数のパネルユニット４、・・・が互いに（水平方向に）連結されて構成されている。木質パネル壁体３を構成するパネルユニット４は、直交集成板（ＣＬＴ）又は単板積層材（ＬＶＬ）から構成されることが好ましい。木質パネル壁体３は、これらに限定されるものではなく、板を積層した構成を備えるものであれば、広く本発明の木質パネル壁体３に含まれる。

このうち、直交集成板（ＣＬＴ、Cross Laminated Timber）は、ひき板（ラミナ）の繊維方向を、交互に直交するようにして積層・接着した木質構造用材料である。直交集成板は、厚みのある大きな板であり、建築の構造材の他、土木用材、家具などにも使用されている。

また、単板積層材（ＬＶＬ、Laminated Veneer Lumber）は、単板（Veneer）の繊維方向（木理）を、すべて平行となるようにして積層・接着した木質構造用材料である。単板積層材には、幅方向の反りを防止するために、直交層（クロスバンド）を数層挿入する場合がある。

図３（ａ）は柱に接する箇所に使用されるパネルユニットであり、図３（ｂ）は中間（柱に接しない箇所）に使用されるパネルユニットである。パネルユニット４は、図３（ａ）、（ｂ）に示すように、上述した直交集成板又は単板積層材から構成される長方形の板材であり、パネルユニット４を２枚ずつ一体にしつつ、水平方向に連結することで、より大きな断面をなす木質パネル壁体３を構成する。すなわち、本実施例のパネルユニット４は、２枚の本体部４０、４０を、ガセットプレート７を挟み込むように配置し、一方の表面から他方の表面へとドリフトピン８を挿入することで一体化させつつ、同時に架構２に対して固定するようになっている。

パネルユニット４の本体部４０の大きさは、架構２の床面から梁下までの高さ寸法や搬送性（幅２４００ｍｍ以下）を考慮して決めることができる。さらに、人力での運搬についても考慮したうえで、例えば、厚さ９０ｍｍで幅５００ｍｍを最小サイズの目安とすることができる。なお、ここで説明したパネルユニット４の寸法は一例であり、どのような寸法に定めることもできる。

柱と接触する端部のパネルユニット４は、図３（ａ）に示すように、本体部４０の一方の側縁と上縁と下縁の近傍に、架構２の柱２１ａ（２１ｂ）や梁２２ａ、２２ｂに固定されたガセットプレート７を介してドリフトピン接合するための、複数の接合孔４３、・・・、４５、・・・が板面を貫通して形成されている。さらに、本体部４０の他方の端面には、隣接するパネルユニット４と連結するためのアンカーボルト（５）を挿入するための複数の連結孔４４、・・・が設けられている。

柱と接触しない中間部のパネルユニット４は、図３（ｂ）に示すように、本体部４０の上縁と下縁の近傍に、架構２の梁２２ａ、２２ｂに固定されたガセットプレート７を介してドリフトピン接合するための、複数の接合孔４５、・・・が板面を貫通して形成されている。さらに、本体部４０の両方の端面には、隣接するパネルユニット４と連結するためのアンカーボルト（５）を挿入するための複数の連結孔４４、・・・が設けられている。なお、この連結孔４４、・・・は、左右の端面で交互にずれた位置に配置されており、全体として千鳥配置となる。ただし、連結孔４４（アンカーボルト５）の配置は、千鳥配置でなくてもよく、アンカーボルト５どうしが干渉しなければ、どのような配置であってもよい。

なお、連結孔４４や接合孔４３、４５の間隔・深さは、必要とされる耐力に応じて決めることができる。さらに、接合孔４３、４５や連結孔４４の末端には、接着剤排出用の排出孔（不図示）が削孔されることが好ましい。

（架構と木質パネル壁体との接合の構成）
架構２と木質パネル壁体３の接合部は、図４に示すように、いわゆるドリフトピン接合とあと施工アンカー接合を用いて、架構２と木質パネル壁体３とが接合されている。すなわち、架構２にあと施工アンカー接合を用いて断面Ｔ字形のガセットプレート７を固定し、このガセットプレート７にドリフトピン接合を用いて一対の本体部４０、４０を固定することによって、パネルユニット４（本体部４０、４０）を、ガセットプレート７を介して架構２に固定している。

具体的に言うと、梁２２ａ、２２ｂや柱２１ａ、２１ｂに、鉄筋２４の位置を避けて削孔し、アンカーボルト５を挿入した状態で、接着剤を注入してアンカーボルト５を架構２に対して固定する（あと施工アンカー）。アンカーボルト５としては、鋼棒又は異形鉄筋を用いることができる。なお、あと施工アンカーは、接着系のものに限定されるものではなく、この他、打ち込み方式や締付け方式等の金属系のものであってもよい。さらに、新設の構造物の場合には、アンカーボルト５は、ここで説明したあと施工アンカーではなく、埋設することもできる。

そして、梁２２ａ、２２ｂや柱２１ａ、２１ｂから突出したアンカーボルト５によって、Ｔ字断面のガセットプレート７を取り付ける。ガセットプレート７の突出片には、複数の孔７１、・・・が設けられており、この複数の孔７１、・・・に本体部４０、４０に設けた複数の接合孔４３、・・・、４５、・・・の位置を合わせ、本体部４０、ガセットプレート７、本体部４０の順にドリフトピン８を貫通させて挿入する。

上述したように、接着剤６の付着力とアンカーボルト５と、ガセットプレート７とドリフトピン８とを介して、摩擦と支圧力で、ドリフトピン８を介して応力伝達を行うことができる。（なお、アンカーボルト５は、新築時に埋設される方式も含まれる。）

（パネルユニット間の連結の構成）
パネルユニット４どうしの連結部は、図５に示すように、いわゆるＧＩＲ接合を用いて、パネルユニット４どうしが連結されている。すなわち、パネルユニット４の隣接するパネルユニット４に対向する端面４１ａ、４１ｂには、隣接するパネルユニットが並設された状態で互いに連通する連結孔４４、・・・が設けられ、連通する一対の連結孔４４、・・・に共通するアンカーボルト５が挿入された状態で接着剤６が充填されて、隣接するパネルユニット４、４が水平方向に互いに連結されるようになっている。

上述したように、接着剤６の付着力とアンカーボルト５を介して、応力伝達を行うことができる。具体的には、パネルユニット４、４の間の引張力とせん断力を伝達することができる。この他、引張力のみ、又は、せん断力のみを伝達するように構成することも可能である。

（壁構造の構築方法）
次に、図６（ａ）〜（ｃ）、図７（ａ）、（ｂ）を用いて、本実施例の壁構造１の構築方法の手順について説明する。以下に示すように、本実施例の壁構造１の構築方法は、木質パネル壁体３は、既設のＲＣ造の架構２に対して耐震改修（補強）する際や、ＲＣ造の構造物を新築する際に、ＲＣ造の架構２に後付けで構築される。

はじめに、図６（ａ）〜（ｃ）に示す（１）〜（３）の工程が実施される。
（１）パネルユニット４の製作
本体部４０の加工とアンカーボルト５の取付け。工場において、複数のパネルユニット４、・・・を準備する工程である。さらに、準備する工程は、接合孔４３、４５と連結孔４４を削孔する工程を含む。
（２）鉄筋探査等により、既存鉄筋の位置を避けて、あと施工アンカーを施工する
柱２１ａ、２１ｂや梁２２ａ、２２ｂに削孔し、アンカーボルト５を挿入した状態で接着剤６を注入する。（この他、金属系のあと施工アンカーであってもよいし、新築時には、アンカーボルト５は埋設することもできる。）
（３）ドリフトピン取付け用の鋼製ＧＰＬを取付ける
ガセットプレート７の孔７１をアンカーボルト５に合わせ、ガセットプレート７をボルト等によって締め付け固定する。

次に、図７（ａ）、（ｂ）に示す（４）、（５）の工程が実施される。
（４）パネルユニット４の建込み
・パネルユニット４の２枚の本体部４０、４０をガセットプレート７を両側から建込み、仮止めを行う。
・最後のパネルユニット４を建込んだ後、アンカーボルト５の挿入位置を調整
・ドリフトピンの打ち込み
すなわち、ドリフトピン８、・・・を、本体部４０、ガセットプレート７、本体部４０の順に貫通させることで、摩擦と支圧力によって、架構２と木質パネル壁体３とが強固に接合される。
（５）パネルユニット４、４間の連結
連通する一対の連結孔４４、４４に共通するアンカーボルト５を挿入し、連結孔４４に接着剤６を注入することで、アンカーボルト５を介して、複数のパネルユニット４、・・・を水平方向に互いに連結する。すなわち、木質パネル壁体３を構築する工程は、アンカーボルト５を挿入する工程と、連結孔４４に接着剤６を注入する工程と、を含む。

（作用・効果）
次に、本実施例の壁構造１の奏する作用・効果を列挙して説明する。

（１）上述してきたように、本実施例の壁構造１は、構造物の架構２と、架構２内に配置される木質パネル壁体３であって、複数のパネルユニット４、・・・が互いに連結されて構成される、木質パネル壁体３と、を備えている。このような構成であれば、軽量化が図れることによって水平力も軽減されるため、耐震性に優れた壁構造となる。さらに、ＲＣ造に適用する場合は、ＲＣ耐震壁で補強する場合に比べて軽量化が図れることにより、水平力も軽減される。加えて、長期の鉛直力と地震時の軸力変動の減少により、基礎の負担も軽減できる。

さらに、本実施例の壁構造１は、鉛直力を負担しないので、耐火被覆が不要である。鉛直力は、架構２が負担し、木質パネル壁体３は、その剛性に応じた水平力のみを負担する。そして、水平力は、架構２と木質パネル壁体３のそれぞれが負担するので、それぞれの耐力を加算して評価することができる。

また、ＲＣ造で、木質パネル壁体３の剛性は、木質パネル壁体３単体の剛性を初期剛性とした場合でも、ＲＣ耐震壁の剛性より低くなるので、応力集中の程度が緩和され、剛性のバランスの良い架構の形成が可能になる。Ｓ造に対しても、鋼製ブレース程度の剛性で架構計画が可能となる。

さらに、架構２による拘束効果があり、ドリフトピン接合部の降伏以降も、木質パネル壁体３に形成される圧縮ストラッドによって、フレームに生じるせん断力を伝達し、木質パネル壁体３によってせん断力を負担できる。加えて、木質パネル壁体３に圧縮ストラッドが形成され、応力伝達が行われる場合でも、周囲の躯体には著しい損傷が生じない設計としている。

（２）また、架構２のパネルユニット４に対向する表面にはアンカーボルト５が打ち込まれ、アンカーボルト５を介してガセットプレート７が架構２に固定されるとともに、ガセットプレート７を両側から挟み込むように一対のパネルユニット４、４を配置して、ドリフトピン８によって一対のパネルユニット４、４及びガセットプレート７を貫通して、架構２と木質パネル壁体３とが接合されている。このように簡単な構成によって、架構２と木質パネル壁体３を接合して、水平力を分担させることができる。

（３）また、パネルユニット４の隣接するパネルユニット４に対向する端面には、隣接するパネルユニット４、４が並設された状態で互いに連通する連結孔４４、４４が設けられ、連通する一対の連結孔４４、４４に共通するアンカーボルト５が挿入された状態で接着剤６が充填されて、隣接するパネルユニット４、４が互いに連結されている。このように簡単な構成によって、パネルユニット４どうしを連結して、水平力を分担させることができる。この際、ＧＩＲ接合部は、木質パネル壁体３の外に出てこないので、現しの仕上げとすることも可能である。

（４）また、複数のパネルユニット４、・・・は、直交集成板又は単板積層材から構成されることが好ましい。

（５）また、本実施例の壁構造の構築方法は、新築又は既設の架構２内における壁構造１の構築方法であって、直交集成板又は単板積層材から構成される複数のパネルユニット４、・・・を準備する工程と、架構２内にアンカーボルト５、・・・を設置する工程と、アンカーボルト５、・・・を介してガセットプレート７を架構２に固定する工程と、複数のパネルユニット４、・・・をガセットプレート７を挟み込むように建込む工程と、ドリフトピン８によって一対のパネルユニット４、４及びガセットプレート７を貫通して、架構２とパネルユニット４、４を接合する工程と、複数のパネルユニット４、・・・を互いに連結して木質パネル壁体３を構築する工程と、を備えている。このような構成であれば、ＲＣ耐震壁を設ける場合に比べて軽量化が図れることによって水平力も軽減されるため、耐震性に優れた壁構造１となる。

（６）また、複数のパネルユニット４、・・・を準備する工程は、パネルユニット４の隣接するパネルユニット４に対向する端面に、隣接するパネルユニット４、４が並設された状態で互いに連通する連結孔４４を削孔する工程を有し、木質パネル壁体３を構築する工程は、連通する一対の連結孔４４、４４に共通するアンカーボルト５を挿入する工程と、連結孔４４、４４に接着剤６を充填する工程と、を有している。このように簡単な構成によって、パネルユニット４どうしを連結して、水平力を分担させることができる。この際、ＧＩＲ接合部は、木質パネル壁体３の外に出てこないので、現しの仕上げとすることも可能である。

以上、図面を参照して、本発明の実施例を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。

例えば、実施例では、架構２と木質パネル壁体３の接合が、四辺すべてを接合するものとして記載したが、これに限定されるものではなく、二辺（木質パネル壁体３と梁２２ａ、２２ｂ）のみを接合するものであってもよい。

また、実施例では、パネルユニット４どうしは、アンカーボルト５を使用して連結するものとして説明したが、これに限定されるものではなく、パネルユニット４どうしはドリフトピン８とプレートを使用して連結することも可能である。

１ ：壁構造
２ ：架構
２１ａ、２１ｂ：柱
２２ａ、２２ｂ：梁
２３ａ、２３ｂ：基礎
２４ ：鉄筋
２５ ：型枠
２６ ：コンクリート
３ ：木質パネル壁体
３１ａ、３１ｂ：端面
３２ａ、３２ｂ：端面
４ ：パネルユニット
４０ ：本体部
４１ａ、４１ｂ：端面
４２ａ、４２ｂ：端面
４３ ：接合孔
４４ ：連結孔
４５ ：接合孔
５ ：アンカーボルト
６ ：接着剤
７ ：ガセットプレート
７１ ：孔
８ ：ドリフトピン

Claims (6)

1. 構造物の架構と、
   前記架構内に配置される木質パネル壁体であって、複数のパネルユニットが互いに連結されて構成される、木質パネル壁体と、
   を備える、壁構造。
2. 前記架構の前記パネルユニットに対向する表面にはアンカーボルトが打ち込まれ、前記アンカーボルトを介してガセットプレートが前記架構に固定されるとともに、
   前記ガセットプレートを両側から挟み込むように一対の前記パネルユニットを配置して、ドリフトピンによって一対の前記パネルユニット及び前記ガセットプレートを貫通して、前記架構と前記木質パネル壁体とが接合される、請求項１に記載された壁構造。
3. 前記パネルユニットの隣接する前記パネルユニットに対向する端面には、隣接する前記パネルユニットが並設された状態で互いに連通する連結孔が設けられ、連通する一対の前記連結孔に共通するアンカーボルトが挿入された状態で接着剤が充填されて、隣接する前記パネルユニットが互いに連結される、請求項１又は請求項２に記載された壁構造。
4. 複数の前記パネルユニットは、直交集成板又は単板積層材から構成される、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載された壁構造。
5. 架構内における壁構造の構築方法であって、
   直交集成板又は単板積層材から構成される複数のパネルユニットを準備する工程と、
   前記架構内にアンカーボルトを設置する工程と、
   前記アンカーボルトを介してガセットプレートを前記架構に固定する工程と、
   複数の前記パネルユニットを前記ガセットプレートを挟み込むように建込む工程と、
   ドリフトピンによって一対の前記パネルユニット及び前記ガセットプレートを貫通して、前記架構と前記パネルユニットを接合する工程と、
   複数の前記パネルユニットを互いに連結して木質パネル壁体を構築する工程と、を備える、壁構造の構築方法。
6. 複数の前記パネルユニットを準備する工程は、前記パネルユニットの隣接する前記パネルユニットに対向する端面に、隣接する前記パネルユニットが並設された状態で互いに連通する連結孔を削孔する工程を有し、
   前記木質パネル壁体を構築する工程は、連通する一対の前記連結孔に共通するアンカーボルトを挿入する工程と、前記連結孔に接着剤を充填する工程と、を有する、請求項５に記載された壁構造の構築方法。

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