JP4797184B2 - 耐震壁構造及び耐震壁の築造方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物の柱と梁または床で囲まれた空間に設置されて構造物の耐震性を向上させるための耐震壁構造及び耐震壁の築造方法に関する。

従来、既設の構造物の柱と梁または床で囲まれた空間に、コンクリート製のブロック（コンクリートブロック）を組積して新たな壁を増設し構造物の耐震性を向上させることが行なわれている（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。しかしながら、このコンクリートブロックを組積して築造される耐震壁においては、コンクリートブロックの重量が大きいために、構造物への荷重負担が増大し、また組積する際の施工性が悪いという欠点があった。

これに対して、例えば炭素繊維などの繊維を樹脂で封止して一体形成した繊維強化複合部材（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）を耐震ブロック（ＦＲＰブロック）として用い、このＦＲＰブロックを積層して構成される耐震壁構造がある（例えば、特許文献３参照）。この耐震壁構造において、ＦＲＰブロックは、壁面（外面）を形成する矩形平盤状の平面部と、この平面部の周縁部に、平面部に直交しつつ外側に延出するように設けられたフランジ部とを有して形成されている。そして、積層して隣接するＦＲＰブロック同士がフランジ部同士を接着したりボルトで締結されて一体に結合され、このように複数のＦＲＰブロックが一体に結合されて耐震壁が形成される。このようなＦＲＰブロックで形成された耐震壁は、ＦＲＰブロックが繊維と樹脂で構成されるためその重量が小さく、耐震壁の築造に伴う構造物への荷重負担が抑えられ、また、コンクリートブロックと比較して施工時の取扱性に優れるという利点を有している。
特開平１１−１３２９１号公報 特開２００５−２４８６５１号公報 特許第２９１４１３１号公報

しかしながら、上記のＦＲＰブロックを積層してなる耐震壁構造においては、隣接するＦＲＰブロック同士のフランジ部を全周に亘り接着樹脂やボルトで結合して構成されるため、ＦＲＰブロックの取扱性が優れるにもかかわらず、耐震壁の施工に際してＦＲＰブロック同士の結合に相当な時間と労力を要するという問題があった。

また、接着樹脂を用いてＦＲＰブロック同士を結合する場合には、ＦＲＰブロック同士を強固に結合するために、ある程度大きな塗り厚を必要とし、ＦＲＰブロックを多層に積層するに従い下方の接着樹脂が潰れたり、各ＦＲＰブロックへの接着樹脂の塗り厚のばらつきが生じて築造した耐震壁に寸法誤差が生じやすいという問題があった。さらに、個々のＦＲＰブロックに接着樹脂を塗布しながら積層してゆくため、隣接するＦＲＰブロック同士の外面が凹凸して、耐震壁の壁面（外面）に不陸が生じやすいという問題があった。

また、一般に、ＦＲＰブロックを積層して築造した耐震壁を構造物の柱や梁に接合する際には、耐震壁の周縁部と柱や梁との間に、接着樹脂を充填したり、鉄骨を設置しこれを介して接合している。接着樹脂によって接合する場合には、接着樹脂を充填する隙間が大きくなり過ぎると柱や梁との一体性に問題が生じるため、最下方に位置する１段目のＦＲＰブロックを精度よく位置決めする必要が生じる。また、鉄骨を介して接合する場合には、鉄骨の重量が大きいため、耐震壁の築造場所への運搬や、柱や梁に接合する所定位置への設置が困難で多大な労力を要していた。

本発明は、上記事情を鑑み、施工性に優れ、構造物と好適に一体形成可能な耐震壁構造及び耐震壁の築造方法を提供することを目的とする。

上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。

本発明の耐震壁構造は、構造物の柱と梁または床で囲まれた空間内に、繊維を樹脂で封止して略ブロック状に形成した繊維強化複合部材を、前記空間を埋めるように積層して形成される耐震壁構造であって、複数の繊維が並べられてシート状に形成された繊維シートが、隣接する前記繊維強化複合部材同士のそれぞれの露出する外面に樹脂で封止されつつ固着されて、隣接する前記繊維強化複合部材同士を一体に結合するように設けられ、且つ、前記繊維シートは、積層されて隣接する前記繊維強化複合部材同士の間に画成された積層線を挟む位置に筋状に設けられるとともに、前記外面側からの平面視で、前記積層線に対し、前記繊維シートの繊維方向が１５〜４５度の範囲内で交差するように設けられていることを特徴とする。

さらに、本発明の耐震壁構造において、前記繊維強化複合部材には、隣接する前記繊維強化複合部材側を向く端面側に係合凸部もしくは係合凹部が形成されており、隣接する前記繊維強化複合部材同士が、互いの前記係合凸部と前記係合凹部が係合されて保持されていることがより望ましい。

また、本発明の耐震壁構造において、前記繊維強化複合部材には、隣接する前記繊維強化複合部材側を向く端面側に、該端面から内側に凹むピン保持孔が設けられ、隣接する前記繊維強化複合部材同士が、互いの前記ピン保持孔に略棒状のピン部材の先端側と後端側のそれぞれの端部側がそれぞれ嵌合されて保持されてもよい。

さらに、本発明の耐震壁構造においては、積層した複数の前記繊維強化複合部材が一体に結合されて繊維強化積層体が構成され、該繊維強化積層体は、周縁部が、繊維を樹脂で封止して形成され前記柱または前記梁もしくは前記床に支持された連結部材に保持されて、前記構造物と一体とされていることが望ましい。

また、本発明の耐震壁の築造方法は、構造物の柱と梁または床で囲まれた空間内に、繊維を樹脂で封止して略ブロック状に形成した繊維強化複合部材を、前記空間を埋めるように積層して形成する耐震壁の築造方法であって、繊維を樹脂で封止して形成され積層した前記繊維強化複合部材を保持するための連結部材を、前記柱または前記梁もしくは前記床に支持させつつ設置する連結部材設置工程と、複数の前記繊維強化複合部材を積層する積層工程と、複数の繊維が並べられてシート状に形成された繊維シートを、隣接する前記繊維強化複合部材同士のそれぞれの露出する外面に、且つ前記繊維強化複合部材同士の間に画成された積層線を挟む位置に、前記積層線に対し、前記繊維シートの繊維方向が１５〜４５度の範囲内で交差するように樹脂で封止しつつ筋状に固着して隣接する前記繊維強化複合部材同士を一体に結合する結合工程と、を備えることを特徴とする。

本発明の耐震壁構造及び耐震壁の築造方法においては、繊維シートが、隣接する繊維強化複合部材同士のそれぞれの外面に樹脂で封止されつつ固着されて、隣接する繊維強化複合部材同士が一体に結合されることによって、繊維強化複合部材を順次積上げて外面に繊維シートを固着してゆくという簡易な操作で複数の繊維強化複合部材が一体に結合された耐震壁を築造することができ、従来の耐震壁構造のように、個々の繊維強化複合部材の端面に接着樹脂を塗りつけながら繊維強化複合部材を積層したり、繊維強化複合部材同士をボルトで締結する必要がなく、隣接する繊維強化複合部材同士の結合に係る労力を大幅に軽減させることができ、施工性を向上させることができる。また、隣接する繊維強化複合部材同士の間に接着樹脂が介在されないため、耐震壁の寸法誤差が生じることがない。このため、精度よく耐震壁を築造することが可能になり、構造物の柱や梁との接合を確実に行なえて、耐震壁の所定の耐震性能を確実に得ることが可能になる。

また、本発明の耐震壁構造においては、隣接する繊維強化複合部材同士の間に画成される積層線に対し、繊維シートの繊維方向が１５〜４５度の範囲内で交差するように繊維シートが固着されることによって、隣接する繊維強化複合部材間に作用するせん断力を確実に繊維シートの繊維で受けることができる。特に、繊維シートの繊維が、引張強度に対してせん断強度が小さい炭素繊維である場合においても、繊維強化複合部材間に作用するせん断力で繊維がせん断されることがなく確実に繊維強化複合部材間に作用するせん断力を受けることができる。これにより、確実に高耐力の耐震壁を築造でき、構造物の耐震性を確実に向上させることが可能になる。なお、繊維シートの繊維が、前記積層線に対して１５度よりも小さな角度で設けられた場合には、繊維でせん断力を充分に受けることができず、４５度よりも大きい場合には、繊維にせん断力が作用して破断しやすくなってしまう。

さらに、本発明の耐震壁構造においては、繊維強化複合部材に、隣接する繊維強化複合部材同士を保持するように係合する係合凸部と係合凹部が設けられていることによって、この係合凸部と係合凹部を係合させながら繊維強化複合部材を積層してゆくという簡易な操作で、耐震壁に不陸が生じないように位置決めして繊維強化複合部材を所定の位置に設置することができる。これにより、確実に耐震壁を高精度で形成することができるとともに、その施工性を向上させることが可能になる。また、これに加えて、隣接する繊維強化複合部材同士が係合されて積層されることにより、繊維強化複合部材に作用する水平力を隣接する繊維強化複合部材に伝達させて耐震壁全体で力を受けることができる。これにより、確実に構造物の耐震性を向上させることが可能になる。

また、繊維強化複合部材にピン保持孔が設けられ、隣接する繊維強化複合部材同士がこのピン保持孔に嵌合したピン部材を介して保持するように構成した場合においても、上記の係合凸部と係合凹部を具備した場合と同様に、ピン部材で隣接する繊維強化複合部材同士が位置決めされて施工性を向上させつつ耐震壁を高精度で形成できるとともに、ピン部材を介して水平力を隣接する繊維強化複合部材に伝達させて確実に構造物の耐震性を向上させることが可能になる。

さらに、本発明の耐震壁構造及び耐震壁の築造方法においては、複数の繊維強化複合部材が一体に結合されて構成された繊維強化積層体の周縁部を保持して繊維強化積層体を構造物と一体にする連結部材が設けられ、この連結部材が繊維を樹脂で封止して形成されていることによって、軽量の連結部材を用いて繊維強化積層体を構造物に一体にすることができ、従来の耐震壁構造のように重量の大きな鉄骨を用いる必要がなく、その運搬や設置を容易なものとし、施工性を向上させることができる。

また、連結部材が、底板部と側壁部を有する断面凹状に形成されてその空間に繊維強化積層体の周縁部を挿入して保持するように構成した場合には、複数の繊維強化複合部材を積層して形成した繊維強化積層体の寸法に誤差が生じた場合においても、底板部と繊維強化積層体の周縁部との間の隙間によってこの誤差を許容することができ、繊維強化積層体の寸法誤差に柔軟に対応することが可能になる。

また、本発明の耐震壁構造においては、柱と梁または床で囲まれた空間の隅角部側に、他の繊維強化複合部材よりも高耐力を有する繊維強化複合部材を設けることによって、地震時に、耐震壁に発生する応力が大きくなる隅角部側の耐震壁を高耐力にすることができ、確実に構造物の耐震性能を向上させることができる。さらに、耐震壁に発生する応力が小さい中央側の繊維強化複合部材を隅角部側よりも低耐力の繊維強化複合部材にすることができ、応力状態に応じて耐力の異なる繊維強化複合部材を適切に配置することによって、耐震壁の経済性を向上させることが可能になる。

以下、図１から図１２を参照し、本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造及び耐震壁の築造方法について説明する。本実施形態は、構造物の柱と梁で囲まれた空間内に設けられて構造物の耐震性を向上させるための耐震壁構造及び耐震壁の築造方法に関するものである。

本実施形態の耐震壁構造（耐震壁）Ａは、図１及び図２に示すように、構造物１の立設する一対の柱１ａ、１ｂと、これら柱１ａ、１ｂに架構された一対の梁１ｃ、１ｄとで囲まれた平面視に略矩形状を呈する空間２内に設けられ、この空間２を埋めるように積層された複数の繊維強化複合部材３と、積層した複数の繊維強化複合部材３を一体に結合する繊維シート４と、繊維シート４によって一体に結合した複数の繊維強化複合部材３からなる繊維強化積層体５の周縁部５ａを保持して、繊維強化積層体５と構造物１を一体に接合するためのフレーム部材６とから構成されている。なお、本実施形態において、耐震壁構造Ａは、構造物１の柱１ａ、１ｂと梁１ｃ、１ｄで囲まれた空間２に設置されるものとして説明を行なうが、柱と梁と床で囲まれた空間に設置されてもよいものである。

繊維強化複合部材３は、炭素繊維などの繊維をエポキシ樹脂などの樹脂で封止して、矩形ブロック状を呈するように形成したＦＲＰ（Fiber Reinforced Plastics：ＦＲＰ）ブロックとされている。本実施形態の耐震壁構造Ａでは、このように形成した複数のＦＲＰブロック３が、前記空間２を埋めるように積層され、隣接するＦＲＰブロック３同士の互いの露出する外面３ａが面一とされている。また、隣接するＦＲＰブロック３同士が互いの外面３ａに固着された繊維シート４で一体に結合され、複数のＦＲＰブロック３と繊維シート４で繊維強化積層体（ＦＲＰブロック積層体）５を形成している。なお、本実施形態においては、ＦＲＰブロック３が上下方向に４つ、水平方向に６つ並べられて、ＦＲＰブロック積層体５が形成される。

繊維シート４は、図１、図３及び図４に示すように、複数の炭素繊維などの繊維４ａが、例えばその延設方向（繊維方向）が二方向となるように並べられつつ積層されて帯状を呈するように形成されている。そして、繊維シート４は、繊維４ａを封止するように例えばエポキシ樹脂などの接着樹脂（樹脂）が含浸され、隣接するＦＲＰブロック３同士のそれぞれの露出する外面３ａにこの接着樹脂を介して固着されている。

また、本実施形態においては、ＦＲＰブロック積層体５の外面（ＦＲＰブロック３の外面３ａ）側からの平面視で、隣接するＦＲＰブロック３の対向する端面同士が当接してなる積層線Ｓが上下方向と水平方向に繋がり格子状を呈するように形成される。そして、繊維シート４は、前記平面視で、格子状をなす積層線Ｓを挟んで隣接するＦＲＰブロック３のそれぞれの外面３ａに固着されて、複数のＦＲＰブロック３を一体に結合するように、上下方向と水平方向にそれぞれ複数条設けられている。

また、このように帯状に形成された繊維シート４は、図４に示すように、それぞれ二方向を向いて積層された複数の繊維４ａが、前記平面視で、積層線Ｓに対して１５〜４５度（交差角θ）の範囲内で交差するように設けられている。なお、図４では、繊維４ａが繊維シート４の一部に設けられているかのように図示しているが、二方向を向く繊維４ａは繊維シート４の全体に設けられている。また、この繊維シート４は、ＦＲＰブロック積層体５の二面、すなわち互いに逆方向を向いて露出する２つの外面３ａにそれぞれ格子状に固着されて複数のＦＲＰブロック３を一体に結合している。

一方、繊維強化積層体５の周縁部５ａを保持するフレーム部材６は、図１、図２及び図５から図８に示すように、上部連結部材６ａと、一対の側部連結部材６ｂ、６ｃと、下部連結部材６ｄの４つの連結部材６ａ〜６ｄから構成されており、それぞれ底板部６ｅと一対の側壁部６ｆとを有して断面凹状を呈するように形成されている。上部連結部材６ａは、図５及び図６に示すように、構造物１の一対の梁１ｃ、１ｄのうち、上方に位置する一方の梁１ｃの前記空間２を画成する下面１ｅに、底板部６ｅが例えばエポキシ樹脂などの接着樹脂７により開口部を下方に向けて固着されている。また、一対の側部連結部材６ｂ、６ｃは、図７に示すように、一対の柱１ａ、１ｂのそれぞれ前記空間２を画成する側面１ｆに、接着樹脂７により開口部を空間２の内側に向けて固着されている。さらに、下部連結部材６ｄは、図８に示すように、下方に位置する他方の梁１ｄの上面１ｇに、底板部６ｅが接着樹脂７とアンカー８で固着され、開口部を上方に向けて設けられている。

また、これら連結部材６ａ〜６ｄは、それぞれが固着されて支持された柱１ａ、１ｂや梁１ｃ、１ｄの延設方向に沿って形成されている。そして、図１に示すように、柱１ａ、１ｂと梁１ｃ、１ｄが交差する空間２の４つの隅角部９側において、上部連結部材６ａの端部と一対の側部連結部材６ｂ、６ｃの上端とがそれぞれ連結され、下部連結部材６ｄの端部と一対の側部連結部材６ｂ、６ｃの下端とがそれぞれ連結されている。これにより、フレーム部６は、ＦＲＰブロック積層体５の外面３ａ側からの平面視で略矩形枠状を呈するように形成されている。この一方で、上部連結部材６ａには、その延設方向の途中で上部連結部材６ａが不連続となるように切り欠かれた切欠部１０が設けられている。この切欠部１０は、ＦＲＰブロック３の水平方向の幅よりも若干大きな長さで形成されている。また、上部連結部材６ａ及び一対の側部連結部材６ｂ、６ｃには、図１及び図５から図７に示すように、それぞれの側壁部６ｆに、側壁部６ｆと底板部６ｅで画成される空間と外部を連通させる複数のグラウト孔１１が設けられている。これらのグラウト孔１１は、各連結部材６ａ〜６ｃの延設方向に所定の間隔をもって並設されている。

上記のように形成された各連結部材６ａ〜６ｄは、底板部６ｅと一対の側壁部６ｆで画成される空間内に周縁部５ａが挿入されて、ＦＲＰブロック積層体５を保持している。また、本実施形態においては、ＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａ側の外面３ａと側壁部６ｆの内面とが接着樹脂１２を介して固着されている。一方、下部連結部材６ｄでは、ＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａが底板部６ｅの内面に接着樹脂１２を介して固着され、上部連結部材６ａ及び一対の側部連結部材６ｂ、６ｃでは、ＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａと底板部６ｅの内面との間に隙間Ｈが設けられている。そして、この隙間Ｈには、接着樹脂や無収縮モルタルなどの充填材１３が密実に充填されている。これにより、ＦＲＰブロック積層体５は、各連結部材６ａ〜６ｄを介して構造物１の柱１ａ、１ｂや梁１ｃ、１ｄと一体に結合される。

ついで、上記の構成からなる耐震壁構造（耐震壁）Ａを築造する方法について説明するとともに、本実施形態の耐震壁構造Ａの作用及び効果について説明する。

はじめに、図９に示すように、構造物１の一対の柱１ａ、１ｂと一対の梁１ｃ、１ｄにそれぞれ、上部連結部材６ａと一対の側部連結部材６ｂ、６ｃと下部連結部材６ｄを、接着樹脂７やアンカー８により固着して支持させる（連結部材設置工程）。また、上部連結部材６ａは、その延設方向の途中にＦＲＰブロック３の幅よりも大きな長さの切欠部１０を形成するように設置される。このように各連結部材６ａ〜６ｄを設置する際には、連結部材６ａ〜６ｄが繊維を樹脂で封止して形成され軽量とされているため、従来の耐震壁構造で用いる鉄骨などと比較して、耐震壁構造Ａを築造する現場への運搬が容易であるとともに、柱１ａ、１ｂや梁１ｃ、１ｄへの設置も容易に行なえる。

ついで、図１０に示すように、柱１ａ、１ｂと梁１ｃ、１ｄで囲まれた空間２内にＦＲＰブロック３を設置する（積層工程）。このとき、１段目のＦＲＰブロック３は、下部連結部材６ｄに下端側を挿入して設置することで上下方向及び奥行き方向が容易に位置決めされる。また、一方の側部連結部材６ｂにＦＲＰブロック３の一方の側端部（ＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａ）を挿入し、かつこの側端部と一方の側部連結部材６ｂの底板部６ｅとの間に隙間Ｈを形成するように挿入する。ついで、順次他方の側部連結部材６ｃに向けて隣り合うＦＲＰブロック３の対向する端面同士が接触するようにＦＲＰブロック３を水平方向に並べて設置してゆく。そして、１段目の最後に設置されるＦＲＰブロック３が、他方の側部連結部材６ｃに底板部６ｅと側端部との間に隙間Ｈを形成しつつ挿入されて設置される。

ちなみに、１段目のＦＲＰブロック３は、予め下部連結部材６ｄと一対の側部連結部材６ｂ、６ｃの側壁部６ｆ内面に塗布された接着樹脂１２によって、これら下部連結部材６ｄと一対の側部連結部材６ｂ、６ｃに挿入された部分の外面３ａが固着され、水平方向の位置決めがなされる。そして、２段目、３段目のＦＲＰブロック３を、隣接するＦＲＰブロック３で画成される積層線Ｓが上下方向及び水平方向に繋がるように積層してゆく。このとき、本実施形態においては、水平方向及び上下方向に隣接するＦＲＰブロック３の面接触する端面には接着樹脂を塗布せずにＦＲＰブロック３を積層してゆく。

ついで、最上方のＦＲＰブロック３（本実施形態では４段目のＦＲＰブロック３）を積層する際には、図１１に示すように、ＦＲＰブロック３の水平方向の幅よりも大きく形成した切欠部１０からＦＲＰブロック３を空間２内に挿入し、上部連結部材６ａにその上端部側を係合させつつ水平方向にスライド移動させながら順次設置してゆく。そして、最後の１つのＦＲＰブロック３を切欠部１０直下に残された空間２に挿入して複数のＦＲＰブロック３の設置を完了する。ここで、４段目のＦＲＰブロック３を設置する前段で、上部連結部材６ａの側壁部６ｆの内面に接着樹脂１２を塗布しておくことにより上部連結部材６ａにＦＲＰブロック３の外面３ａが固着される。また、上部連結部材６ａに挿入されつつ固着されたＦＲＰブロック３の上端部（ＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａ）と上部連結部材６ａの底板部６ｅとの間には、隙間Ｈが形成されている。

このように複数のＦＲＰブロック３の積層を完了した段階で、周縁部５ａ側のＦＲＰブロック３は、各連結部材６ａ〜６ｄに挿入されて位置決めされており、それぞれの外面３ａが略同一平面上に配されて保持されている。一方、周縁部５ａ側のＦＲＰブロック３よりも内側に積層されたＦＲＰブロック３は、隣接するＦＲＰブロック３同士の端面が固着されていないため、例えば積層時に隣接するＦＲＰブロック３同士の外面３ａがずれて壁面に不陸が生じるおそれもある。しかしながら、本実施形態の耐震壁構造Ａにおいて、内側のＦＲＰブロック３は、この段階で結合されていないため、例えば不陸を生じさせているＦＲＰブロック３を叩いてその位置を調整するなどして、隣接するＦＲＰブロック３同士の外面３ａが同一水平面上に位置するように調整することが可能である。

ついで、図５から図８及び図１２に示すように、一対の側部連結部材６ｂ、６ｃ及び上部連結部材６ａのグラウト孔１１から接着樹脂または無収縮モルタルなどの充填材１３を注入し、ＦＲＰブロック３と底板部６ｅの隙間Ｈに充填する。このとき、例えば、一対の側部連結部材６ｂ、６ｃの下方に位置するグラウト孔１１から充填材１３を注入してゆき、上方に位置するグラウト孔１１までの高さ範囲の隙間Ｈが充填された段階で、上方のグラウト孔１１から再度充填材１３を注入し、この操作を繰り返すことで、一対の側部連結部材６ｂ、６ｃの隙間Ｈに密実に充填材１３を充填する。そして、上部連結部材６ａの隙間Ｈに充填材１３を充填する際には、例えば一方の側部連結部材６ｂ側のグラウト孔１１から順次他方の側部連結部材６ｃ側に向けて充填材１３を充填してゆき、この隙間Ｈを密実に充填する。ちなみに、切欠部１０に位置する部分においては、この部分に上端部が位置するＦＲＰブロック３と上方の梁１ｃとの間に充填材１３が充填されるよう予め型枠などを設置しておく。

ついで、上下方向と水平方向に繋がり格子状を呈する前記積層線Ｓを挟むように隣接するＦＲＰブロック３の互いの外面３ａに繊維シート４を接着する（結合工程）。このとき、本実施形態では、はじめに、例えば隣接するＦＲＰブロック３の繊維シート４を接着する部分のそれぞれの外面３ａに、樹脂をローラや刷毛などを用いて塗布し、塗布した樹脂に、繊維シート４とＦＲＰブロック３の外面３ａの間に気泡が内包されないように、かつ繊維４ａ方向が積層線Ｓに対して１５〜４５度の範囲内で交差するようにして繊維シート４を接着する。そして、接着した繊維シート４の上から再度樹脂を繊維４ａに含浸させつつ塗布して、繊維４ａを樹脂で完全に封止する。このように繊維シート４を、積層したＦＲＰブロック３の積層線Ｓを覆うように外面３ａに接着するという簡易な操作で、隣接するＦＲＰブロック３同士が結合した図１に示すＦＲＰブロック積層体５が形成され、本実施形態の耐震壁構造Ａの施工が完了する。

なお、本実施形態では、繊維シート４を予めＦＲＰブロック３の外面３ａに塗布した樹脂に接着し、その上から再度樹脂を塗布して隣接するＦＲＰブロック３同士を結合するものとしたが、例えば繊維シート４を接着する前に、予め樹脂を含浸させておき、この状態の繊維シート４をＦＲＰブロック３に接着して結合するようにしてもよい。また、ＦＲＰブロック３の外面３ａに樹脂を塗布した上で、予め樹脂を含浸させた繊維シート４を接着してもよい。さらに、予め樹脂を含浸させた繊維シート４に絶縁紙を貼り付けておき、ＦＲＰブロック３に接着する段階でこの絶縁紙を取り除いて接着するようにしてもよい。

上記のように築造された本実施形態の耐震壁構造Ａにおいては、複数のＦＲＰブロック３が繊維シート４によって一体に結合され、このように形成されたＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａが各連結部材６ａ〜６ｄで保持されているため、地震時に構造物１に作用する力が、柱１ａ、１ｂや梁１ｃ、１ｄを通じて確実にＦＲＰブロック積層体５に伝達される。そして、各ＦＲＰブロック３でこの伝達された力が受け止められ、隣接するＦＲＰブロック３の間にせん断力が作用した場合においても、隣接するＦＲＰブロック３同士を結合する繊維シート４でこのせん断力が受け止められる。また、このとき、繊維シート４が、繊維４ａ方向を積層線Ｓに対して１５〜４５度の範囲内で交差するように設けられているため、繊維４ａに、例えば鉄筋の約１０倍の引張強度を備える反面、せん断力が弱い炭素繊維を用いた場合においても、繊維４ａに引張力が作用してせん断されることがなく、確実にＦＲＰブロック３の間に作用するせん断力が受け止められる。これにより、耐震壁構造Ａが築造された構造物１は、構造物１に作用した地震時の力がＦＲＰブロック積層体５全体で受け止められ、柱１ａ、１ｂや梁１ｃ、１ｄの変位が抑制されることになる。

したがって、本実施形態の耐震壁構造Ａ及び耐震壁の築造方法によれば、ＦＲＰブロック３を順次空間２を埋めるように積上げ、互いの外面３ａに繊維シート４を固着するという簡易な操作で複数のＦＲＰブロック３が一体結合されたＦＲＰブロック積層体（耐震壁）５を築造することができ、従来の耐震壁構造のように、個々のＦＲＰブロックの端面に接着樹脂を塗りつけながら積層したり、ＦＲＰブロック同士をボルトで締結する必要がなく、隣接するＦＲＰブロック３同士の結合に係る労力を大幅に軽減させて、大幅に施工性を向上させることができる。

また、隣接するＦＲＰブロック３同士の間に接着樹脂が介在されないため、ＦＲＰブロック積層体５に寸法誤差が生じにくく、また、ＦＲＰブロック３の積層時に隣接するＦＲＰブロック３同士が結合されていないため、たとえ隣接するＦＲＰブロック３の間に不陸が生じた場合にもその修正が容易で、精度よく耐震壁を築造することが可能になる。よって、耐震壁Ａの所定の耐震性能を確実に得ることが可能になり、確実に構造物１の耐震性を向上させることが可能になる。

また、本実施形態の耐震壁構造Ａ及び耐震壁の築造方法においては、ＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａ側を保持してＦＲＰブロック積層体５を構造物１と一体にする連結部材６ａ〜６ｄが繊維を樹脂で封止して形成されているため、その重量が小さく、従来の耐震壁構造に用いられる重量の大きな鉄骨と比較して、その設置を容易に行なうことができるとともに、耐震壁構造Ａを築造する現場への運搬を容易に行なうことができ、施工性を向上させることができる。

また、連結部材６ａ〜６ｄが、底板部６ｅと側壁部６ｆを有する断面凹状に形成されてその空間にＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａを挿入しこれを保持するように構成されているため、この連結部材６ａ〜６ｄを介して確実に構造物１とＦＲＰブロック積層体５とを一体に結合することができるとともに、複数のＦＲＰブロック３を積層してＦＲＰブロック積層体５を形成した際に、若干の寸法誤差が生じた場合においても、底板部６ｅとＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａとの間に形成される隙間Ｈによってこの誤差を許容することができる。これにより、ＦＲＰブロック積層体５の寸法誤差にも柔軟に対応することができ、容易に施工を行なうことが可能になる。

以上、本発明に係る耐震壁構造Ａ及び耐震壁の築造方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の第１実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、本実施形態では、ＦＲＰブロック３や連結部材６ａ〜６ｄ、繊維シート４に用いられる繊維が、炭素繊維であるものとして説明を行なったが、炭素繊維と同様に、大きな引張強度を有する例えばアラミド繊維（全芳香族ポリアミド繊維）など他の繊維が用いられて構成されていてもよいものである。また、ＦＲＰブロック３や連結部材６ａ〜６ｄを形成する樹脂や、繊維シート４や連結部材６ａ〜６ｄの接着に用いられる樹脂がエポキシ樹脂であるものとして説明を行なったが、例えばアクリル樹脂など他の樹脂であってもよい。さらに、隣接するＦＲＰブロック３を結合する繊維シート４は、その繊維４ａが二方向を向くように形成され、このように形成した繊維シート４を一枚、樹脂でＦＲＰブロック３の外面３ａに接着するように説明を行なったが、一枚の繊維シート４を固着した後に、この上からさらに他の繊維シート４を積層させて大きな結合強度を得るようにしてもよいものである。また、繊維シート４が、格子状の積層線Ｓを挟むように、上下方向と水平方向に複数条設けられているものとしたが、水平方向に延びる積層線Ｓを挟んで水平方向だけに設けられて、上下に隣接するＦＲＰブロック３のみを一体に結合するように構成してもよい。

また、本実施形態では、ＦＲＰブロック３が矩形ブロック状を呈するように形成されているものとしたが、例えば図１３に示すように、その端部側にフランジ部３ｂが形成され、フランジ部３ｂの外面３ａに繊維シート４を固着して隣接するＦＲＰブロック３同士を一体に結合するように構成されてもよく、繊維シート４を外面３ａに固着して隣接するＦＲＰブロック３同士が結合可能とされていれば、ＦＲＰブロック３は、必ずしも矩形ブロック状に形成されていなくてもよい。

さらに、上部連結部材６ａと下部連結部材６ｄと一対の側部連結部材６ｂ、６ｃが設けられ、これらの連結部材６ａ〜６ｄがそれぞれ一対の柱１ａ、１ｂと一対の梁１ｃ、１ｄのそれぞれに直接固着されて支持されているものとしたが、図１４に示すように、上部連結部材６ａと下部連結部材６ｄのみが設けられ、ＦＲＰブロック積層体５の側方の周縁部５ａと柱１ａ、１ｂとが、接着樹脂やモルタルなどの接着介装材１５を介して接合されるように構成したり、図１５に示すように、各連結部材６ａ〜６ｄをＦＲＰブロック積層体５の周縁部５ａに固着し、各連結部材６ａ〜６ｄと柱１ａ、１ｂや梁１ｃ、１ｄの間の隙間に接着樹脂やモルタルなどの接着介装材１５を充填して耐震壁構造Ａが構成されてもよく、この場合には、上部連結部材６ａに切欠部１０が形成されていなくてもよいうえ、図１６に示すように、連結部材６ａ〜６ｄが断面凹状ではなく平板状に形成され、この平板状の連結部材６ａ〜６ｄがアンカーボルト１６を介して構造物１と一体に結合されて支持されていてもよい。さらに、図１６及び図１７に示すように、連結部材６ａ〜６ｄの外面と連結部材６ａ〜６ｄに保持されるＦＲＰブロック３の周縁部側の外面３ａに繊維シート４が固着されて、連結部材６ａ〜６ｄとＦＲＰブロック積層体５がより強固に結合されるように構成されてもよい。

ついで、図１８及び図１９を参照し、本発明の第２実施形態に係る耐震壁構造Ｂについて説明する。本実施形態においては、第１実施形態と同様、構造物１の柱１ａ、１ｂと梁１ｃ、１ｄで囲まれた空間２内に設けられて構造物１の耐震性を向上させるための耐震壁構造Ｂに関するものであり、ＦＲＰブロック（繊維強化複合部材）３の構成のみが異なり、その他の構成は第１実施形態と同様である。よって、第１実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。なお、本実施形態の耐震壁構造Ｂの平面図は、図１に示した第１実施形態の耐震壁構造Ａと同様とされる。

本実施形態の耐震壁構造Ｂでは、図１８及び図１９に示すように、ＦＲＰブロック３が、略矩形ブロック状を呈しつつ、隣接するＦＲＰブロック３側を向く端面３ｃ〜３ｆ側に係合凸部２０もしくは係合凹部２１を具備して形成されている。本実施形態では、ＦＲＰブロック３の水平方向に延設する上端面３ｃ側及び上下方向に延設する一対の側端面３ｄ、３ｅのうち一方の側端面３ｄ側にそれぞれ外側に突出する係合凸部２０が形成され、下端面３ｅ側及び他方の側端面３ｆ側にそれぞれ内側に凹む係合凹部２１が形成されている。また、これらの係合凸部２０と係合凹部２１は、各端面３ｃ〜３ｆの長手方向に沿う断面視で三角形状を呈するように形成されている。これにより、複数のＦＲＰブロック３を積層した状態で、隣接するＦＲＰブロック３同士は、互いの対向する端面３ｃ〜３ｆ側に形成された係合凸部２０と係合凹部２１が係合されて、外面３ａに直交する方向にずれることがないように保持される。

上記のように形成されたＦＲＰブロック３を備える耐震壁構造Ｂにおいては、ＦＲＰブロック３を積層する際に、互いの係合凸部２０と係合凹部２１を係合させながら積層するという簡易な操作で、隣接するＦＲＰブロック３の外面３ａ同士を面一にすることができ、複数のＦＲＰブロック３が積層されてなるＦＲＰブロック積層体５の外面３ａに不陸を生じさせることなく、精度よく耐震壁構造Ｂを形成することが可能になる。これにより、耐震壁構造Ｂを築造する施工性を向上させることができる。

また、このように係合凸部２０と係合凹部２１が係合されていることにより、地震時に、ＦＲＰブロック３の間に作用するせん断力（水平力）でＦＲＰブロック３が外側に抜き出るように変位することがなく、確実に水平力を隣接するＦＲＰブロック３に伝達させて、ＦＲＰブロック積層体５全体で構造物１から伝達される力を受けることができる。これにより、ＦＲＰブロック３同士を一体に結合する繊維シート４とともに、この係合凸部２０と係合凹部２１でも作用する力を受けることができ、構造物１の耐震性能を確実に向上させることができる。

なお、上記の第２実施形態の変形例として、次のような耐震壁構造を採用してもよい。本実施形態では、係合凸部２０と係合凹部２１がそれぞれ端面３ｃ〜３ｆの長手方向に沿って形成されているものとしたが、例えば図２０（ａ）から（ｃ）に示すように、端面の短手方向に延び、断面三角形状や断面台形形状の係合凸部２２及び係合凹部２３が形成されてもよく、この場合には、本実施形態と同様にＦＲＰブロック３の積層とともにその位置決めを行なうことができるとともに、外面３ａに沿う水平方向に作用する水平力を受けて確実に隣接するＦＲＰブロック３にこの力を伝達することができ、確実に構造物１の耐震性を向上させることが可能になる。

また、図２０（ｄ）に示すように、ＦＲＰブロック３の隣接するＦＲＰブロック３側を向く端面側に、この端面から内側に凹むピン保持孔２４が設けられ、隣接するＦＲＰブロック３同士が互いのピン保持孔２４に略棒状のピン部材２５の先端側と後端側のそれぞれの端部側がそれぞれ嵌合されて保持されるように構成してもよく、この場合においても、上記の係合凸部２２（２０）と係合凹部２３（２１）を具備した場合と同様に、ピン部材２５で隣接するＦＲＰブロック３同士が位置決めされて施工性を向上させつつ耐震壁５を高精度で形成できるとともに、ピン部材２５を介して水平力を隣接するＦＲＰブロック３に伝達させて確実に構造物１の耐震性を向上させることが可能になる。

ついで、図２１及び図２２を参照し、本発明の第３実施形態に係る耐震壁構造Ｃについて説明する。本実施形態は、第１及び第２実施形態と同様、構造物１の柱１ａ、１ｂと梁１ｃ、１ｄで囲まれた空間２内に設けられて構造物１の耐震性を向上させるための耐震壁構造Ｃに関するものである。よって、第１及び第２実施形態に共通する構成に対して同一符号を付し、その詳細についての説明を省略する。

本実施形態の耐震壁構造Ｃでは、図２１に示すように、一対の柱１ａ、１ｂと一対の梁１ｃ、１ｄで囲まれた空間２の隅角部９側に配されたＦＲＰブロック（高耐力型ＦＲＰブロック）３０が、内側に配された他のＦＲＰブロック３に対して、高耐力を有するように形成されている。すなわち、隅角部９に沿って例えば略Ｌ字に配列される複数個の高耐力型ＦＲＰブロック３０は、図２２（ａ）に示すように、例えば樹脂で封止される繊維３０ａが他のＦＲＰブロック３よりも増量されていたり、図２２（ｂ）に示されるように、内部にコンクリート３１が充填されていたり、図２２（ｃ）に示されるように、座屈耐力を向上させる鋼製のリブ部材３２が設置されたりして、他のＦＲＰブロック３よりも高耐力を有するように形成されている。なお、図２２（ｂ）に示した高耐力型ＦＲＰブロック３０においては、その製作時にコンクリート３１が内部に充填されると、その重量が増加し、取扱性が低下し施工性を悪化させるおそれがあるため、コンクリート充填孔３３を形成し、空間２に設置した後にこのコンクリート充填孔３３から内部にコンクリート３１を充填するものとされる。

上記のように、高耐力型ＦＲＰブロック３０を空間２の隅角部９側に設けた場合には、地震時に、耐震壁構造Ｃに作用する力が大きいこの隅角部９側を高耐力とすることができ、より確実に地震時に作用する力を耐震壁構造Ｃで受け止めることができ、構造物１の耐震性能を確実に向上させることができる。また、本実施形態の耐震壁構造Ｃにおいては、耐震壁構造Ｃに発生する応力が小さい中央側のＦＲＰブロック３を隅角部９側の高耐力型ＦＲＰブロック３０よりも低耐力のＦＲＰブロック３として、耐震壁構造Ｃに作用する力の大きさに応じて、すなわち地震時に発生する耐震壁構造Ｃの応力状態に応じて耐力の異なるＦＲＰブロック３、３０を効果的に配置することにより、耐震壁構造Ｃを経済的に築造することができる。よって、本実施形態の耐震壁構造Ｃにおいては、経済性を向上させつつ確実に構造物１の耐震性能の向上を図ることが可能になる。

なお、上記の第３実施形態の変形例として次のような耐震壁構造を採用してもよい。本実施形態では、耐震壁構造Ｃが構築される空間２が平面視で矩形状を呈するように形成され、高耐力型ＦＲＰブロック３０を、地震時の応力が大きくなる４つの隅角部９側に設けるものとしたが、高耐力型ＦＲＰブロック３０は、耐震壁構造Ｃの応力が大きく作用すると判断される他の部分に設けられてもよい。例えば空間２が平面視で三角形状に形成されて３つの隅角部を備えていたり、逆に多角形状に形成されて５つ以上の隅角部を備えている場合には、それぞれの隅角部側に高耐力型ＦＲＰブロック３０が設けられて耐震壁構造が形成されてもよい。また、図２２（ａ）に示した高耐力型ＦＲＰブロック３０は、繊維３０ａが他のＦＲＰブロック３よりも増量されて高耐力を有するものとしたが、例えば繊維３０ａが炭素繊維である場合には、炭素繊維の引張強度が炭素繊維毎の炭素量で一義的に決められるため、繊維３０ａを増量させるのではなく、他のＦＲＰブロック３の繊維よりも大きな引張強度を備える繊維を用いて高耐力を有するように形成されていてもよい。

本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造を示す平面図である。 図１のＸ−Ｘ線矢視図である。 図１の耐震壁構造に具備される繊維強化複合部材の拡大図である。 図１の耐震壁構造に具備される繊維強化複合部材同士を一体に結合する繊維シートの繊維方向を示す図である。 図１の耐震壁構造に具備される上部連結部材の断面図である。 図５に示した上部連結部材の側面図である。 図１の耐震壁構造に具備される側部連結部材の断面図である。 図１の耐震壁構造に具備される下部連結部材の断面図である。 図１の耐震壁構造の連結部材を設置した状態を示す平面図である。 図１の耐震壁構造の最下段の繊維強化複合部材を設置した状態を示す平面図である。 図１の耐震壁構造の最上段の繊維強化複合部材の設置状態を示す平面図である。 図１の耐震壁構造の連結部材と繊維強化複合部材の間の隙間に充填材を充填した状態を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造に具備される繊維強化複合部材の変形例を示す図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の変形例を示す平面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造に具備される連結部材の変形例を示す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る耐震壁構造の変形例として示した断面図である。 本発明の第２実施形態に係る耐震壁構造に具備される繊維強化複合部材を示す斜視図である。 本発明の第２実施形態に係る耐震壁構造に具備される繊維強化複合部材を示す平面図である。 本発明の第２実施形態に係る耐震壁構造に具備される繊維強化複合部材の変形例を示す斜視図である。 本発明の第３実施形態に係る耐震壁構造を示す平面図である。 図２１の耐震壁構造に具備される高耐力型の繊維強化複合部材を示す斜視図である。

符号の説明

１ 構造物
１ａ 柱
１ｂ 柱
１ｃ 梁
１ｄ 梁
２ 空間
３ ＦＲＰブロック（繊維強化複合部材）
３ａ 外面
４ 繊維シート
５ ＦＲＰブロック積層体（繊維強化積層体）
５ａ 周縁部
６ フレーム部材
６ａ 上部連結部材（連結部材）
６ｂ 側部連結部材（連結部材）
６ｃ 側部連結部材（連結部材）
６ｄ 下部連結部材（連結部材）
６ｅ 底板部
６ｆ 側壁部
９ 隅角部
１０ 切欠部
１１ グラウト孔
１３ 充填材
２０ 係合凸部
２１ 係合凹部
２２ 係合凸部
２３ 係合凹部
２４ ピン保持孔
２５ ピン部材
３０ 高耐力型ＦＲＰブロック（繊維強化複合部材）
Ａ 耐震壁構造（耐震壁）
Ｂ 耐震壁構造（耐震壁）
Ｃ 耐震壁構造（耐震壁）
Ｓ 積層線

Claims (5)

1. 構造物の柱と梁または床で囲まれた空間内に、繊維を樹脂で封止して略ブロック状に形成した繊維強化複合部材を、前記空間を埋めるように積層して形成される耐震壁構造であって、
   複数の繊維が並べられてシート状に形成された繊維シートが、隣接する前記繊維強化複合部材同士のそれぞれの露出する外面に樹脂で封止されつつ固着されて、隣接する前記繊維強化複合部材同士を一体に結合するように設けられ、且つ、
   前記繊維シートは、積層されて隣接する前記繊維強化複合部材同士の間に画成された積層線を挟む位置に筋状に設けられるとともに、前記外面側からの平面視で、前記積層線に対し、前記繊維シートの繊維方向が１５〜４５度の範囲内で交差するように設けられていることを特徴とする耐震壁構造。
2. 請求項１に記載の耐震壁構造において、
   前記繊維強化複合部材には、隣接する前記繊維強化複合部材側を向く端面側に係合凸部もしくは係合凹部が形成されており、隣接する前記繊維強化複合部材同士が、互いの前記係合凸部と前記係合凹部が係合されて保持されていることを特徴とする耐震壁構造。
3. 請求項１に記載の耐震壁構造において、
   前記繊維強化複合部材には、隣接する前記繊維強化複合部材側を向く端面側に、該端面から内側に凹むピン保持孔が設けられ、隣接する前記繊維強化複合部材同士が、互いの前記ピン保持孔に略棒状のピン部材の先端側と後端側のそれぞれの端部側がそれぞれ嵌合されて保持されていることを特徴とする耐震壁構造。
4. 請求項１から請求項３のいずれかに記載の耐震壁構造において、
   積層した複数の前記繊維強化複合部材が一体に結合されて繊維強化積層体が構成され、該繊維強化積層体は、周縁部が、繊維を樹脂で封止して形成され前記柱または前記梁もしくは前記床に支持された連結部材に保持されて、前記構造物と一体とされていることを特徴とする耐震壁構造。
5. 構造物の柱と梁または床で囲まれた空間内に、繊維を樹脂で封止して略ブロック状に形成した繊維強化複合部材を、前記空間を埋めるように積層して形成する耐震壁の築造方法であって、
   繊維を樹脂で封止して形成され積層した前記繊維強化複合部材を保持するための連結部材を、前記柱または前記梁もしくは前記床に支持させつつ設置する連結部材設置工程と、
   複数の前記繊維強化複合部材を積層する積層工程と、
   複数の繊維が並べられてシート状に形成された繊維シートを、隣接する前記繊維強化複合部材同士のそれぞれの露出する外面に、且つ前記繊維強化複合部材同士の間に画成された積層線を挟む位置に、前記積層線に対し、前記繊維シートの繊維方向が１５〜４５度の範囲内で交差するように樹脂で封止しつつ筋状に固着して隣接する前記繊維強化複合部材同士を一体に結合する結合工程と、を備えることを特徴とする耐震壁の築造方法。

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