JP4997354B1 - 定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材 - Google Patents

Abstract

【課題】例えば既存コンクリート造構造体とこれに接して構築される新設コンクリート造構造体等、水平力の作用時に互いに独立して挙動し得る主構造体と付加構造体間に定着部材を跨設し、付加構造体の主構造体に対する相対的な回転変形を許容しながら、両構造体で水平せん断力を伝達させる上で、付加構造体の定着部材に対する滑りを起こし易くする。
【解決手段】定着部材４を主構造体１と付加構造体２のいずれか一方の構造体１に定着される定着部４１と、他方の構造体２に埋設され、他方の構造体２側の表面が両構造体１、２間の相対変形時に他方の構造体２に滑りを生じさせ得る凸の形状をなし、定着部４１側の底面４２１が平坦な面をなす本体部４２から形成する。曲げモーメントの作用方向両側の定着部４１の外法を本体部４２の外法より小さくし、本体部４２の表面の内、少なくとも定着部４１寄りの区間を滑りの方向に連続する曲面に形成する。
【選択図】図１

Description

本発明は例えば既存コンクリート造の構造体とこれに接して構築される新設コンクリート造の構造体、あるいは構造物の主体となる構造体とそれに接して付加的に構築される構造体等、曲げ剛性の相違等に起因し、水平力の作用時に互いに独立して挙動し得る二つの構造体間の相対的な回転変形を許容しながら、両構造体で水平せん断力を伝達する定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材に関するものである。

例えば既存コンクリート造構造体の耐震性を補う目的で新設のコンクリート造構造体を構築する場合、新設の構造体（付加構造体）は目的から、既存の構造体（主構造体）との間で地震時のせん断力が伝達されるように既設の構造体（主構造体）に接合される必要がある（特許文献１、２参照）。

ここで、付加構造体（新構造体）がスラブで、その端面において主構造体（旧構造体）に接合される場合には、付加構造体は地震時の水平力に対して主構造体を補強する目的で主構造体に一体化されるから、両構造体間で、両構造体が対向する方向に直交する（対向する面に平行な）水平方向のせん断力が伝達されるように主構造体に接合されなければならない。

両構造体間で水平方向のせん断力（水平せん断力）が伝達されるように両構造体を接合することは、主構造体（旧構造体）の表面側に、アンカーボルト等のアンカーによって主構造体に定着されるせん断力伝達部材を付加構造体（新構造体）側へ突出させた状態で固定することによって確保される（特許文献１、２参照）。

一方、例えば曲げ剛性（固有振動数）の相違等に起因して水平力の作用時に付加構造体（新構造体）と主構造体（旧構造体）が互いに独立して挙動する場合には、主構造体の変形に追従する（引き摺られる）形で付加構造体が強制的に変形することになるが、この両構造体の変形時には各躯体の対向する面間に相対的な回転変形が発生し得ることになる。

主構造体の変形に追従することによる付加構造体の変形は両構造体が対向する方向に主構造体が曲げ変形するときに発生するから、主構造体と付加構造体間の相対的な回転変形は両構造体が対向する面（構面内方向）に平行な水平軸の回りに生ずる。

以上のような挙動を示す主構造体と付加構造体は上記のように両者が対向する方向に直交する水平方向にはせん断力の伝達が図られながら、両者の対向する面に平行な水平軸回りには相対的な回転変形が許容される状態に接合されている必要がある。回転変形が許容されていなければ、両構造体の接合部が損傷を受けることによる。

このように主構造体と付加構造体が互いに対向する方向に直交する水平方向の水平軸回りの曲げモーメントの作用時に両構造体間の相対変形を許容しながら、その水平方向の水平せん断力を伝達することは、一部に厚さ方向に貫通する挿通孔を有する定着部材と、定着部材を貫通して両構造体に定着され、曲げ変形可能なアンカーとを備える定着装置を両構造体の境界に跨って配置することによって実現可能である（特許文献３参照）。

特許第４０３８４７２号公報（段落００６７、００８０、図１１、図１２） 特許第４２３０５３３号公報（段落００８１〜００８３、図６、図７） 特許第４６２８４９１号公報（請求項１〜３、段落００１７〜００５６、図１、図３、図４、図８〜図１１）

但し、特許文献２、３の定着部材では付加構造体（新構造体）が主構造体（旧構造体）に対し、両構造体が対向する方向に直交する水平方向に相対的な回転変形を起こそうとするときに、付加構造体に定着されている本体部が付加構造体のコンクリートとの付着により付加構造体に引き摺られ、主構造体に対して回転しようとする可能性がある。このとき、定着部材は定着部（特許文献２で言う凸部）において主構造体に形成された溝内に嵌入しているだけであるため、主構造体に対して回転しようとするときに、主構造体から反力を受けにくい状態にある。

定着部材の本体部表面の、付加構造体（新構造体）のコンクリートとの付着力が主構造体（旧構造体）から受ける反力に勝れば、定着部材は付加構造体に追従し、主構造体に対して回転しようとし、回転方向後方側が主構造体から浮き上がりを生じようとする。この現象は正負の向きに交互に生ずるから、定着部材が主構造体から浮き上がりを生ずれば、主構造体への定着状態を維持しないことになるため、直交する方向の水平せん断力の伝達能力を喪失する可能性がある。また浮き上がりによって主構造体と付加構造体の境界付近のコンクリートを損傷させる可能性がある。

付加構造体の主構造体に対する相対的な回転変形は、水平軸回りの曲げモーメントの作用に伴い、付加構造体のコンクリートが定着部材の本体部表面との間の縁が切れる（分離する）結果、付加構造体のコンクリートが主構造体のコンクリートから肌別れを起こすことで、双方のコンクリートに損傷を与えることなく正負の向きに交互に発生する（特許文献３の段落００２７〜００２９）。

従って付加構造体の回転変形時のコンクリートの損傷を抑える上では、付加構造体のコンクリートが定着部材の本体部から縁が切れ、滑りを生ずることが望ましいが、特許文献２、３の定着部材は上記のように付加構造体の回転に追従する可能性があるため、付加構造体のコンクリートの滑りを起こしにくくする可能性を残している。

この発明は上記背景より、付加構造体のコンクリートの滑りを起こし易くし、付加構造体の主構造体に対する相対的な回転変形を許容しながら、水平せん断力の伝達能力を維持し得る形態の定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材を提案するものである。

請求項１に記載の発明の定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材は、水平力の作用時に互いに独立して挙動し得る主構造体と付加構造体との間に跨って設置され、前記主構造体と前記付加構造体との間で、これら両構造体が互いに対向する方向に直交する水平方向の水平軸回りの曲げモーメントの作用時に両構造体間の相対変形を許容しながら、その水平方向の水平せん断力を伝達する定着部材であり、
前記主構造体と前記付加構造体のいずれか一方の構造体に定着される定着部と、他方の構造体に埋設され、一部に厚さ方向に貫通する、アンカー挿通用の挿通孔を有し、前記他方の構造体側の表面が前記両構造体間の相対変形時に前記他方の構造体に滑りを生じさせ得る凸の形状をなすと共に、前記定着部側の面が平坦な面をなす本体部を持ち、
少なくとも前記曲げモーメントの作用方向両側の前記定着部の外法は前記本体部の外法より小さく、前記本体部の前記定着部側の面が、前記定着部が定着される側の構造体に対し、前記曲げモーメントの作用方向に変位しようとするときに、前記定着部が定着される側の構造体の表面に直接、もしくは間接的に係止し得る状態にあり、
前記本体部の前記表面の内、少なくとも前記他方の構造体が接触し、前記曲げモーメントの作用方向に前記滑りを生じ得る面の前記定着部寄りの区間は前記滑りの方向に連続する曲面をなしていることを構成要件とする。

主構造体と付加構造体が水平力の作用時に互いに独立して挙動することには、例えば主構造体と付加構造体の曲げ剛性に差があり、曲げ剛性の差による固有振動数の差に起因し、独立して挙動（振動）することにより曲げ変形する場合と、曲げ剛性に差がなく、一様に曲げ変形しながらも、主構造体と付加構造体の接合部に相対的な回転変形が生ずる場合がある。例えば同一の曲げ剛性を持つ二つの構造体が隣接している場合に、両構造体が一様に曲げ変形するときには、変形前の状態で同一レベルに位置する部位間でも両構造体の曲げ変形によってレベル差（段差）が生ずるから、両構造体に曲げ剛性の差がない場合にも相対的な回転変形は生ずる。

構造体は主として鉄筋コンクリート造構造物の一部であるが、一部が無筋コンクリートやモルタル等の場合もある。主構造体は例えば既存のコンクリート造構造物、付加構造体は既存のコンクリート造構造物の表面に接触した状態で付加的に（新設で）構築されるコンクリート造構造物を指す。構造体は建築構造物と土木構造物の双方を含み、建物の柱、梁、スラブ、基礎等の他、橋梁の橋桁、橋脚、フーチング等が該当する。

主構造体と付加構造体の接合部位は問われず、例えば新旧のスラブ同士、梁（桁）同士、柱同士、基礎同士等、あるいは付加構造体の構築位置等に応じ、これらの任意の組み合わせ等になる。付加構造体が主構造体に対する耐震（制震）補強の役目を持つ場合には、主構造体のいずれかの部位の表面に付加構造体のスラブや梁等が接合された状態で構築される。主構造体に対する付加構造体の構築の時期も問われず、主構造体と付加構造体の打ち継ぎのように主構造体の構築直後に付加構造体を構築する場合の他、主構造体の構築が完了し、使用期間中に主構造体に対する補強の必要性が発生したとき等になる。

主構造体と付加構造体が相対的に回転変形しようとするときには、相対的に高さ（成（厚さ））の小さい側の構造体がその下端と上端間の中間部の点を回転中心とし、他方の構造体に対して回転しようとする。従って本体部がいずれの側の構造体に定着されているかに関係なく、図６に示すように本体部の表面は主構造体と付加構造体が互いに対向する方向に直交する水平方向（相対的な回転変形の回転中心（回転軸）の方向）に見たとき、高さ（成、あるいは厚さ）の小さい側の構造体の下端と上端間の中間点を中心とする円弧状、もしくはそれに近い形状に形成されていることが合理的である。

定着部材を軸方向に見たときの中心部等には本体部を軸方向に貫通し、両構造体に定着されるアンカーが挿通するための挿通孔が形成され、この挿通孔に定着部材によるせん断力伝達能力を補うと共に、主構造体と付加構造体間の相対的な回転変形後の復元機能を発揮するアンカーが挿通する。アンカーは定着部材の挿通孔を挿通し、主構造体と付加構造体に跨った状態で配置され、主構造体と付加構造体に定着されることにより、前記水平せん断力の作用方向には、定着部材と共に、付加構造体（主構造体）から受けるせん断力を主構造体（付加構造体）に伝達する働きをする。

アンカーはまた、定着部材を挟んだ両側において主構造体と付加構造体のそれぞれに定着された状態を維持することで、弾性範囲内で曲げ変形することにより、あるいは曲げ変形と伸び変形を生ずることにより、前記曲げモーメントの作用方向には、曲げモーメントを負担しながら、主構造体と付加構造体間の相対的な回転変形時に追従する。アンカーが弾性範囲内で曲げ変形することで、両構造体の相対的な回転変形に追従し、回転変形が終息した後には、変形を復元させようとするばねの働きをする。

アンカーの軸方向両端部は主構造体と付加構造体のそれぞれに定着された状態を維持するから、伸び変形を伴う場合は主構造体と付加構造体の分離を抑制（制限）する働きもする。加えてアンカーの、本体部側の構造体への定着区間が曲げ変形することによりその構造体の回転変形に追従することで、アンカーは後述するようにその構造体の本体部表面に沿った滑りを誘導する（誘発させる）ようにも機能する。

アンカーには主にボルト（アンカーボルト）や棒鋼等、棒状の鋼材が使用されるが、繊維強化プラスチック等も使用される。アンカー５にボルトを使用した場合、図６に示すようにアンカー５（ボルト）にはナット５ａが付属することもある。ナット５ａがアンカー５の軸方向端部に接続された場合、ナット５ａは構造体１、２中での定着効果（引き抜き抵抗力）を確保する働きをし、定着部材４に接触する位置に接続された場合にはアンカー５の定着部材４に対する位置が変動しないようにアンカー５を定着部材４に接合（規制）する働きをする。

本体部の挿通孔は本体部の中央部等に形成されるが、必ずしも本体部の中央部に１箇所である必要はなく、複数個形成されることもある。挿通孔の数に応じ、アンカーは本体部に１本、もしくは複数本挿通するが、本数は主構造体と付加構造体との間の相対的な回転変形を阻害しない程度に設定される。但し、両構造体の回転変形後のアンカーの復元力を期待する場合には複数本のアンカーが挿通する方が有利である。

アンカーはその軸に直交する方向の水平せん断力に対する抵抗要素として機能するときには、アンカーのせん断力作用方向への投影面積分の抵抗力が定着部のせん断抵抗力に加算される。アンカーにせん断力に対する抵抗要素としての機能を期待する場合には、その期待すべきせん断抵抗力に応じた径（太さ）と長さが与えられる。

アンカー５は定着部材４に形成された挿通孔４２ａに単純に挿通し、図６に示すように定着部材４の本体部４２側から構造体２中へ突出する区間に螺合するナット５ａが定着部材４（本体部４２）に定着（緊結）されることにより、もしくは挿通孔４２ａに挿通した状態で挿通孔４２ａ内に接着剤やモルタル等が充填されることにより、あるいは雌ねじの切られた挿通孔４２ａに螺合することにより定着部材４の本体部４２に一体化する。アンカーが定着部材（本体部）の挿通孔内を挿通した状態で、本体部に対して曲げ変形可能な状態を維持する面からは、挿通孔の内周面とアンカー表面との間にはある程度のクリアランスが確保される方がよい。

請求項１における「本体部の、他方の構造体側の表面が凸の形状をなす」とは、本体部の表面側が凸になるような立体形状に形成されることを言い、立体形状は本体部の軸回りに直線や曲線が回転してできる回転体形状等の曲面形状の他、それに近い多面体形状を含む。「他方の構造体に滑りを生じさせ得る」とは、一方の構造体と他方の構造体との間（両構造体間）の相対変形（相対的な回転変形）時に、他方の構造体の、定着部材本体部の表面との接触面に肌別れを生じさせ得ることを言う。「他方の構造体」は本体部が埋設される側の構造体を指す。

請求項１における「少なくとも曲げモーメントの作用方向両側の定着部の外法が本体部の外法より小さい」とは、図３−（ｅ）、（ｆ）に示すように少なくとも曲げモーメントＭの作用方向には定着部４１の外法Ｌ１が本体部４２の外法Ｌ２より小さければよい（Ｌ１＜Ｌ２）ことを述べており、（水平）せん断力Ｓ作用方向には定着部４１の外法Ｌと本体部４２の外法Ｌが等しくともよい趣旨である。図３−（ａ）〜（ｃ）に示す形状例の定着部材４ではせん断力Ｓ作用方向にも、曲げモーメントＭ作用方向にも定着部４１の外法Ｌ１が本体部４２の外法Ｌ２より小さくなっている。

定着部材が「少なくとも曲げモーメントの作用方向両側の定着部の外法が本体部の外法より小さい」形状をしていれば、曲げモーメントの作用方向には、図３−（ｅ）、（ｆ）に示すように後述する本体部４２の定着部４１側の底面４２１が一方の構造体（主構造体１）の表面（境界面）から反力を受けることができ、曲げモーメントの作用に拘らず、定着部材４全体が定着部４１において一方の構造体に定着された状態を維持することが可能である。

請求項１における「本体部の表面の内、少なくとも他方の構造体が接触し、曲げモーメントの作用方向に滑りを生じ得る面の定着部寄りの区間は滑りの方向に連続する曲面をなしている」とは、本体部の全表面の内、少なくとも定着部寄りの区間の表面が定着部側から本体部側へかけ、曲げモーメントの作用方向に沿って連続した曲面をなし、その区間には角となる部分（凸部、あるいは稜線（平面の交わり））がないことを言う。「曲げモーメントの作用方向に沿って連続した曲面」とは、図１−（ａ）に示すように定着部材４を水平せん断力の作用方向に見たとき、曲線の矢印で示す曲げモーメントＭの作用方向に沿った、本体部４２側の構造体２が接触している曲面をなす図面上の曲線が直線を含まない連続した曲線のみからなることを言う。図１−（ａ）中、破線の矢印は曲げモーメントＭが交互に作用することを意味している。

「少なくとも定着部寄りの区間」である理由は、他方の構造体（本体部４２側の構造体２）が本体部４２の表面に沿って回転変形（滑り・肌別れ）を起こそうとするときの回転が前記のように一方の構造体（定着部４１側の構造体１）と他方の構造体２との境界面上の点を中心（図６中の本体部４２側の構造体２の下端と上端間の中間点）として発生しようとすることによる。

境界面から離れた位置にある本体部４２の挿通孔４２ａ寄りの区間は境界面に近い区間より相対的に境界面に平行に近い曲面をなす（挿通孔４２ａ寄りの区間における曲面上の接線は境界面寄りにおける曲面上の接線より境界面に平行に近くなる）から、必ずしも曲面でなくとも滑りの障害にはなりにくく、構造体２の滑り時にコンクリートに損傷を与える可能性が低い。「定着部寄りの区間」は本体部４２の定着部４１側の縁（底面４２１の縁）と本体部４２の頂部（中心）との中間点（構造体１表面（境界面）上の、定着部材４の中心から４５°の角度をなす直線が本体部４２表面と交わる点）より定着部４１側の区間を指す。

定着部材は主構造体と付加構造体が互いに対向する方向に軸方向を向けた状態で、主構造体と付加構造体のいずれか一方の構造体に定着される定着部と、それに連続し、他方に定着される本体部の２部分からなり、定着部はその側の構造体（コンクリート）に表面側から形成された溝部に嵌入する。

定着部４１は図３−（ｃ）、（ｄ）に示すように本体部４２の周囲寄りの位置に周方向に連続して、もしくは断続的に形成（突設）され、全体的には環状に形成される。定着部４１のいずれかの部分がせん断力を負担したときに荷重を定着部４１全体に分散させる上では、定着部４１は連続的に形成される。「断続的に形成」とは、定着部４１が波形状に形成される場合のように定着部４１の深さが周方向に変化するようなことを言う。

定着部と本体部がそれぞれの側の構造体に定着されることにより、地震時等に一方の構造体（主構造体）と他方の構造体（付加構造体）の双方の接触面（境界面）が平行な状態のまま、その接触面（両構造体が対向する面）に平行な水平方向の相対変位（ズレ変形）が生じようとするときに、定着部材は両構造体（付加構造体と主構造体）間の水平せん断力を伝達する。

定着部材４を軸方向に直交する方向に見たときに、図１２に示すように定着部材４が２方向（水平方向と鉛直方向）に同等の長さ（投影面積）を持った形状（立体形状）をし、球面状等、軸方向に直交する方向に方向性のない形状をしていれば、鉛直方向のせん断力も伝達可能ではある。但し、定着部材４は一方の構造体（主構造体１）と他方の構造体（付加構造体２）が独立して挙動するときには両構造体１、２の対向する面間に、水平軸回りの相対的な回転変形が生じさせる機能を発揮するため、両構造体１、２の相対的な回転変形を阻害しない立体形状に形成される。

「両構造体の相対的な回転変形を阻害しない形状」とは、図６、図１２に示すように定着部材４の定着部４１がその側の構造体１に定着された状態のまま、本体部４２側の構造体２が、凸の形状をしている本体部４２の表面に沿い、定着部４１側の構造体１に対して相対的に回転変形し得る形状をすることを言う。「本体部の表面に沿って回転変形する」とは、例えば図６に示すように一方の構造体（主構造体１）と他方の構造体（付加構造体２）の接触面に平行な水平方向に見たときに、図１１に示すように他方の構造体（付加構造体２）が一方の構造体（主構造体１）に対して本体部４２の表面に沿い、滑りを生ずるように回転することを言う。

定着部材４は前記のように定着部４１において一方の構造体（主構造体１）中に定着され、本体部４２において他方の構造体（付加構造体２）に埋設されることにより他方の構造体２から受ける水平せん断力を一方の構造体１に伝達する。あるいは逆に一方の構造体か１ら受ける水平せん断力を他方の構造体２に伝達する。定着部４１は一方の構造体１の他方の構造体２側の面（境界面）から形成された溝部１ｂに入り込む（嵌入）することにより一方の構造体１に定着される。溝部１ｂには定着部４１をその側の構造体１に定着させるためのモルタル、接着剤等の充填材６が充填される。

一方の構造体１と他方の構造体２の境界面には、前記のように地震時等に双方の接触面が平行な状態のまま、相対変位（ズレ変形）が生じようとするため、この相対変位時に定着部材４が一方の構造体１と他方の構造体２から水平せん断力を受けようとする。定着部材４の本体部４２が他方の構造体２からせん断力を受け、定着部４１の少なくとも軸方向の一部である一方の構造体１中に埋設される区間（部分）が他方の構造体２からのせん断力を一方の構造体１に伝達し、その反力を負担する。

図１４−（ａ）、（ｂ）に示すように定着部材４に他方の構造体（付加構造体２）から右向きのせん断力が作用したとき、そのせん断力はその作用の向きに対向する定着部材４の本体部４２の外周面が受ける。他方の構造体（付加構造体２）からのせん断力は本体部４２外周面の内、せん断力作用方向への投影面積分が受ける。図１４−（ａ）、（ｂ）中、せん断力を受ける面を太線で示している。

本体部４２の外周面が受けたせん断力はその外周面に対向する側を向き、一方の構造体（主構造体１）の溝部１ｂに嵌入する定着部４１の外周面と内周面から一方の構造体（主構造体１）に伝達される。定着部４１も図１４−（ｂ）に示すようにせん断力の作用方向を向く投影面積分でせん断力を一方の構造体（主構造体１）に伝達する。

本体部４２の外周面が受けた他方の構造体（付加構造体２）からのせん断力は図１４−（ｂ）に示すように本体部４２に対向する側に位置する定着部４１の外周面と、この本体部４２と同一側に位置する定着部４１の内周面から一方の構造体（主構造体１）に伝達される。一方の構造体（主構造体１）に作用するせん断力は逆の経路で他方構造体（付加構造体２）に伝達される。

定着部材４の本体部４２の挿通孔４２ａの周囲にはその表面側と背面側の少なくともいずれかへ突出する筒状の突出部が形成されることもある。突出部は挿通孔４２ａに連続する中空断面で形成され、アンカー５は挿通孔４２ａに連続して突出部に形成される挿通孔を挿通する。本体部４２への突出部の形成は本体部４２の断面形状を変化させるため、突出部は本体部４２の断面性能（断面２次モーメント）を向上させる働きをする。

突出部は本体部４２からその表面側（他方の構造体側）と背面側（一方の構造体側）の少なくともいずれかへ突出した形で形成されることで、他方の構造体からのせん断力を本体部と共に負担する、または他方の構造体からのせん断力を定着部と共に一方の構造体に伝達する働きをする。突出部は本体部４２の表面側に形成された場合に他方の構造体からのせん断力を負担し、背面側に形成された場合に一方の構造体にせん断力を伝達する。突出部は本体部４２の表面側と背面側に連続的に形成されることもある。

定着部材４は前記のように主構造体１と付加構造体２間の対向する方向に直交する方向の水平せん断力を伝達しながら、その方向の水平軸回りの両構造体１、２の相対的な回転変形を許容することで、水平軸回りの曲げモーメントに対しては主構造体１と付加構造体２をピン接合化する機能を発揮する。

定着部材４の本体部４２表面の形状により主構造体１と付加構造体２との間の相対的な回転変形が生じ易い状態にあることで、主構造体１（一方の構造体）と付加構造体２（他方の構造体）が地震力や風荷重により独立して振動し、相対的な回転変形を起こそうとするとき、両構造体１、２の対向する面間には図６、図１１に示すように水平軸回りの曲げモーメントが作用することによって肌別れが生じようとし、水平軸回りの相対的な回転が発生する。この回転は正負の向きに交互に生ずる。

このとき、定着部材４が主構造体１と付加構造体２との間の相対的な回転変形を阻害せず、回転変形を積極的に生じさせるには、図６に示すように定着部４１が主構造体１と付加構造体２のいずれか一方の構造体（主構造体１）に定着された状態を維持したまま、他方の構造体（付加構造体２）が本体部４２の表面に沿い、本体部４２に対して回転変形し得る状態にあることが適切である。請求項１における「定着維持機能付き」は定着部材４の内、定着部４１がこのいずれか一方の構造体に定着された状態を維持する機能を有することを意味する。

そこで、他方の構造体２に定着される本体部４２の表面がその構造体２側に凸の曲面状に形成されることで、両構造体１、２が相対的な回転変形を起こそうとするときに本体部４２側の構造体２が本体部４２の表面に沿い、本体部４２に対して回転変形し得る状態が得られる。「曲面状」は前記のように本体部４２が椀状（球面状）等の楕円放物面その他の曲面状、あるいは一部に多面体形状を含む形状をすることであり、「本体部に対して回転変形し得る状態」は本体部４２側の構造体２と本体部４２表面との間の縁が切れる（分離する）ことに相当する。上記した「肌別れ」は本体部４２側の構造体２と本体部４２表面との間の縁が切れて回転する結果として生じる。

例えば図６に示すように定着部４１が主構造体１に定着され、本体部４２が付加構造体２に定着された状態で定着部材４が両構造体１、２に跨って設置されている場合に、両構造体１、２が相対的な回転変形を起こそうとするとき、主構造体１と付加構造体２の端面（接触面）間に肌別れを生ずると仮定すれば、前記のように図６の例では相対的に高さ（成、あるいは厚さ）の小さい側の構造体である付加構造体２が主構造体１側の端面の下端と上端間の中間部を回転中心として回転しようとする。付加構造体２が主構造体１側端面のいずれかの点の回りに回転することは正負の向きに交互に発生する。両構造体１、２の相対的な回転変形の回転中心は定着部材４を挿通するアンカー５が曲げ変形を起こすときの曲げの中心でもある。

主構造体１（一方の構造体）と付加構造体２（他方の構造体）間の相対的な回転変形が生じようとしたときにはまた、前記のように定着部材４の本体部４２が付加構造体２側に凸の形状を有することで、形態的に定着部４１がその側の構造体（主構造体１）に対して回転変形しようとする可能性より、本体部４２がその側の構造体（付加構造体２）に対して回転変形しようとする可能性が高い。この可能性の差に起因し、定着部材４は定着部４１において一方の構造体（主構造体１）に定着された状態を維持し、本体部４２において他方の構造体（付加構造体２）に対して相対移動しようとする。この結果、主構造体１と付加構造体２との間には相対的な回転変形が阻害されることなく、自然に発生する状態が得られるため、強制的な回転変形による主構造体１と付加構造体２間の接合部における損傷が未然に回避されるか、抑制される。

但し、定着部材４の本体部４２側の構造体２が定着部４１側の構造体１に対して回転変形しようとするときに、本体部４２の表面とその側の構造体２のコンクリートとの付着力が、本体部４２が定着部４１側の構造体１（コンクリート）から受ける反力に勝れば、図１−（ｂ）に示すように本体部４２側の構造体２（コンクリート）が本体部４２表面に沿って滑りを生ずる傾向より本体部４２表面に付着したまま本体部４２（定着部材４自体）を回転させようとする傾向が強まる。

これに対し、請求項１では図３−（ｅ）、（ｆ）に示すように少なくとも曲げモーメントＭの作用方向両側の定着部４１の外法Ｌ１が、本体部４２の外法Ｌ２より小さい（Ｌ１＜Ｌ２）ことで、図１−（ａ）に示すように曲げモーメントＭの作用方向には、本体部４２の底面４２１が定着部４１の外周面より、定着部材４の断面上の中心より外周側へ張り出した状態になる。この状態は本体部４２の定着部４１側の底面４２１が、定着部４１が定着される溝部１ｂからその外周側の構造体１側へ張り出し、定着部４１側の構造体１（コンクリート）に対し、曲げモーメントＭの作用方向に変位しようとするときに、定着部４１側の構造体１の表面に直接、もしくは間接的に係止し得る状態である（請求項１）。「間接的に」とは、本体部４２の定着部４１側の底面（背面）４２１と定着部４１側の構造体１の表面との間に、モルタル、接着剤等の充填材、あるいはプレート等の鋼材が介在することを言う。

本体部４２の、平坦面をなす底面４２１が定着部４１の外周面より外周側へ張り出し、定着部４１側の構造体１の表面に係止し得る状態にあることで、本体部４２がその側の構造体２（コンクリート）に追従して回転しようとするときに、主にその回転方向前方側の底面（定着部側の底面４２１）が定着部４１側の構造体１（コンクリート）から反力を受けることができる。請求項１における「本体部の定着部側の面が、定着部側の構造体の表面に直接、もしくは間接的に係止し得る状態」とは、本体部４２が定着部４１側の構造体１に対して相対的に回転しようとするときに、本体部４２の回転方向前方側の底面４２１が定着部４１側の構造体１から反力を受ける状態にあることを言う。「主に」とは、本体部４２の回転方向前方側の底面４２１と共に、定着部４１の回転方向前方側の側面も定着部４１側の構造体１から反力を受け得る意味である。

前記のように定着部４１はその側の構造体１（コンクリート）に、その表面側から形成された溝部１ｂに嵌入した状態で定着されるため、本体部４２の定着部４１側の底面４２１が定着部４１側の構造体１の表面から反力を受ける上では、図１−（ａ）に示すように本体部４２の定着部４１側の底面４２１が本体部４２の中心に関し、溝部１ｂの外周側まで張り出し、溝部１ｂの外周側で定着部４１が定着される側の構造体１の表面に係止し得る状態にあることが望ましい（請求項２）。溝部１ｂ内には前記のようにモルタル等の充填材６が充填されるが、材料によっては構造体１の本体より圧縮強度が低いこともあるから、本体部４２の底面４２１が構造体１の溝部１ｂの外周側において構造体１の本体部分から反力を受ける状態にあれば、反力を受けることによる回転に対する安定性が確実になる。

本体部４２の回転方向前方側の底４２１面が定着部４１側の構造体１から受ける反力は本体部４２側の構造体２との付着力により回転しようとするときの抵抗力になるため、本体部４２（定着部材４自体）が本体部４２側の構造体２に追従して回転しようとする傾向より定着部４１側の構造体１に定着された状態を維持しようとする傾向が強まり、本体部４２（定着部材４）は定着部４１側の構造体１に定着された状態を維持することが可能になる。本体部４２の回転方向前方側の底面４２１が定着部４１側の構造体１から反力を受けるときには、その反対側である回転方向後方側に位置する定着部４１の、溝部１ｂ内の充填材７中に定着されている部分が充填材６から浮き上がりに対する反力となる付着力を得ることができる。このため、定着部４１の表面が充填材６からの付着力を稼ぐ上では、定着部４１の深さは大きい方がよい。

本体部４２側の構造体２（コンクリート）の、定着部４１側の構造体１に対する回転に拘らず、定着部材４が定着部４１側の構造体１（コンクリート）に定着された状態を維持できることで、定着部材４は曲げモーメントＭの回転方向に直交する方向、すなわち曲げモーメントの回転中心に平行な方向に作用する水平せん断力Ｓの伝達能力を維持することが可能になる。

定着部材４が定着部４１側の構造体１に定着された状態を維持できることは、本体部４２側の構造体２（コンクリート）が本体部４２の表面に沿って滑りを生ずることができることでもあるから、請求項１、２では前記のように主構造体１と付加構造体２との間での相対的な回転変形が阻害されることなく、自然に発生する状態が確実に得られることになる。付加構造体２の主構造体１に対する相対的な回転変形は本体部４２の挿通孔４２ａを挿通しているアンカー５が両構造体１、２に定着されたまま、曲げ変形することにより、この変形するアンカー５に誘導されるように発生し、本体部４２側の構造体２（コンクリート）の滑りが円滑に生じようとする。曲げ変形するアンカー５は本体部４２側の構造体２が負担すべき曲げモーメントを負担する。

特許文献３の図４中、主構造体１の梁１ａと付加構造体２のスラブ２ａとの間には定着部材の本体部が水平せん断力の作用方向に曲面をなしている様子が示されている。但し、特許文献３の定着部材は中心を通る二方向の断面が同一形状をしているとは限らず（図１０）、図４からは水平せん断力の作用方向に直交する方向に（水平せん断力の作用方向に平行な回転軸の回りに）作用する曲げモーメントの作用方向に本体部が曲面をなしているかは不明なため、本体部側の構造体が本体部の表面に沿って滑りを生ずる使用状態にあるとは限らない。

また特許文献３の定着部材が本体部側の構造体との付着によりその構造体に追従し、本体部側の構造体と共に、定着部側の構造体に対して回転変形しようとする場合、定着部材は図１−（ｂ）に示すように本体部の回転方向前方側の縁を回転中心として回転しようとするため、本体部と定着部の回転方向後方側の縁が定着部側の構造体から浮き上がろうとする。このとき、浮き上がりを生ずる定着部の回転方向後方側の縁が、定着部が納まっている構造体（コンクリート）の溝部を押し広げようとするため、溝部周辺のコンクリートを損傷させる可能性があり、定着部側の構造体、もしくは本体部側の構造体の、曲げモーメントを負担した後の水平せん断力に対する抵抗力が低下する可能性がある。

これに対し、請求項１、２の定着部材４によれば、本体部４２側の構造体２に追従することによる定着部材４自体の浮き上がりが抑制、あるいは防止されることで、定着部４１が嵌入している溝部１ｂを押し広げることがなく、溝部１ｂ周辺のコンクリートを損傷させることも回避され、定着部４１側のコンクリートと本体部４２側のコンクリートを共に健全に保持することが可能になる。定着部材４が定着部４１の構造体１に定着された状態を維持し、両構造体１、２のコンクリートが健全に保たれることで、両構造体１、２が互いに肌別れを起こした後にも両構造体１、２自体の耐力と剛性の低下が回避されるため、曲げモーメントを負担した後の水平せん断力に対する抵抗力が低下することはなく、両構造体１、２間の相対変形が終息した後にも両構造体１、２は長期荷重を負担する能力を持ち続けることが可能になる。

また本発明の定着部材４によれば、本体部４２の表面の内、少なくとも本体部４２側の構造体２が接触し、曲げモーメントの作用方向に滑りを生じ得る面の定着部４１寄りの区間が滑りの方向に連続する曲面をなし、その曲面内には角がないことで、本体部４２側の構造体２（コンクリート）が本体部４２表面に沿って滑りを起こすときに、連続した曲面上を抵抗なく滑ることができるため、コンクリートが損傷を受ける可能性が低下している。例えば本体部４２の表面の内、定着部４１寄りの区間に曲面が連続しない（不連続な）箇所（凸部）があれば、その不連続箇所（凸部）をコンクリートが滑る（乗り越える）ときに局部的に荷重を受けるため、必ず損傷を受けることになる。

この点で、特許文献３の図８〜図１０の例は本体部側の構造体（コンクリート）中に埋設される本体部の周辺部分に球面から円筒面に移行する凸部（稜線）を有するため、滑りを起こす構造体（コンクリート）に損傷を与える可能性を残している。これに対し、請求項１、２の定着部材４では本体部４２側の構造体２内に埋設される部分の内、少なくとも定着部４１寄りの部分の表面は曲げモーメントＭの作用方向に連続した曲面をなしているため、コンクリートへの損傷は防止、あるいは抑制されることになる。

更に定着部材４の本体部４２側の構造体２が定着部４１側の構造体１に対して回転変形しようとするときには前記のように、相対的に高さ（成（厚さ））の小さい側の構造体（本体部４２側の構造体２）の下端と上端間の中間点を中心として回転しようとする傾向があるため、図１−（ａ）に示すように本体部４２表面の連続する曲面はこの本体部４２側の構造体２の下端と上端間の中間点（本体部底面の中心）を中心とする円弧を描く形状が最も適切であることになる。

特許文献３の定着部材と本発明の定着部材４との上記性能上の相違は、定着部材が本体部側の構造体と共に回転しようとするときの定着部側の構造体からの反力を特許文献３では回転方向前方側に位置する定着部の側面でしか受けることができないのに対し、本発明では図１−（ａ）に示すように主に回転方向前方側の本体部４２の底面４２１で受けることができることに起因すると考えられる。

このことの裏付けを得るために、本体部の周囲に定着部からの張り出しがない形態（特許文献３）の定着部材（試験体）と、本体部４２の周囲に定着部４１からの張り出しがある形態（本発明）の定着部材４（試験体）に、図４に直線の矢印で示す水平せん断力を与えたときの水平荷重と定着部材４に生じた変形（水平変形）量の数値を表１のように取得した。

図５は表１の数値を水平荷重（ｋＮ）と変形（水平変形）量（ｍｍ）を表す座標上にプロットしたグラフであり、特許文献３の定着部材（試験体）と、本発明の定着部材（試験体）の水平荷重と定着部材の変形（水平変形）量との関係を示している。定着部材（試験体）へは図４に示すように一方の鉄筋コンクリート造（鉄筋コンクリート製）の構造体に定着部を定着させ、他方の鉄筋コンクリート造（鉄筋コンクリート製）の構造体に本体部を定着させた（埋設した）状態で、他方の構造体に水平力を与えることにより水平せん断力を作用させた。

表１、図５では水平せん断力のみを作用させた定着部材（試験体）との比較として、水平せん断力に加え、図４に曲線の矢印で示す、水平せん断力に直交する方向の曲げモーメントを作用させた後の定着部材（試験体）が水平せん断力に対する耐力をどの程度、維持できているかを検証する（回転変形による定着部材のせん断耐力低下の影響を確認する）目的で、水平せん断力の前に曲げモーメントを作用させた定着部材（試験体）の結果も示している。表１、図５は各試験体（他方の構造体）に数回の回転変形を与えた後、水平せん断力を与えたときの荷重と水平変形の結果を示している。

表１中、「直交なし」は水平せん断力のみを作用させ、回転変形（曲げモーメント）を作用させない試験体の０．２５ｍｍ間隔の水平変形量と各変形量時の荷重の数値を示し、曲げモーメントと水平せん断力を作用させたその他の試験体との対比の基準となる。それ以外の「標準変形」と「大変形」及び「元のディスク」は水平せん断力の作用方向に直交する方向への数回の回転変形（曲げモーメント）を作用させた後に、水平せん断力を作用させた試験体の水平変形量と各変形量時の荷重の数値を示す。

本発明の標準的な定着部材４の寸法は図２に示す通りであり、本体部４２の曲げモーメント作用方向の幅が９８ｍｍで、本体部４２の軸方向の高さが４５．８ｍｍ、定着部４１の深さは１９ｍｍ、本体部４２の定着部４１からの張り出し長さは４ｍｍ（定着部の曲げモーメント作用方向の幅が４ｍｍ）であり、平板部４２ｃの厚さ（高さ）は１９．４ｍｍである。各試験体は炭素鋼製（Ｓ４５Ｃ）である。

表１中、「標準変形」は層間変形角が１／１００の変形であり、「大変形」は層間変形角が１／５０の変形である。「元のディスク」は特許文献３の定着部材の試験体である。図５では「直交なし」の試験体の荷重−変形関係を太線の実線で示し、「標準変形」と「大変形」の試験体の荷重−変形関係を細線の実線で示し、「元のディスク」の試験体の荷重−変形関係を破線で示している。

表１、図５から分かるように「元のディスク」は１５３ｋＮの水平荷重を受けた時点で、１．５ｍｍの水平変形を生じるのに対し、「直交なし（曲げモーメントなし）」は３２５ｋＮの水平荷重を受けたときに１．５ｍｍの水平変形を生じ、「元のディスク」の２倍強（３２５／１５３＝２．１２倍）の耐力を発揮している。

「元のディスク」と同じ条件の曲げモーメントと水平せん断力を受けた「標準変形」と「大変形」は１．５ｍｍの水平変形時の水平荷重が「直交なし」の水平荷重（３２５ｋＮ）より僅かに低下しているものの、「元のディスク」との対比では「標準変形」が２倍程度（３２０／１５３＝２．０９倍）の耐力を確保し、「大変形」も２倍程度（３１２／１５３＝２．０４倍）の耐力を確保していることが分かる。「標準変形」と「大変形」は「直交なし」と同等程度の荷重を負担しながらも、「直交なし」の変形量と極端な差がないことから、耐力と併せ、「直交なし」と同等程度の剛性も確保していることが分かる。

「標準変形」及び「大変形」と「直交なし」との対比から、本発明の定着部材は曲げモーメントを受けた後に水平せん断力を受けたときにも、曲げモーメントを受けずに水平せん断力のみを受けた定着部材と同等程度の水平せん断力に対する耐力と剛性を維持できていることが判明した。

また「標準変形」及び「大変形」（本発明の定着部材）と「元のディスク」との相違は、本発明の定着部材４が、本体部４２周囲の定着部４１側の底面４２１が定着部４１から張り出した形状をしていることであるから、本発明の定着部材４と「元のディスク」との対比から、本体部４２が定着部４１から張り出した形状をしていることで、曲げモーメントを受けたときにその底面４２１が定着部４１側の構造体１（コンクリート）から反力を受けることができ、定着部材４自体が回転変形することなく、定着部４１側の構造体１に定着された状態を維持できていることが裏付けられた。

詳しく言えば、本体部側の構造体が受ける曲げモーメントに対し、曲げモーメントの作用方向前方側にある本体部４２の底面４２１が定着部４１側の構造体１から受ける反力によって本体部４２側の構造体２に追従して回転変形することなく、定着部４１全体がその側の構造体１に定着された状態を維持し、本体部４２側の構造体２が本体部４２の表面に沿って滑り（肌別れ）を生じていることが裏付けられた。

また定着部４１全体がその側の構造体１に定着された状態を維持することで、曲げモーメントに直交する水平方向のせん断力を受けたときに定着部４１がその側の構造体１から反力を受けることで、図１−（ａ）に示すように曲げモーメントの作用に拘らず、本体部４２側の構造体２からの水平せん断力を定着部４１側の構造体１に確実に伝達する能力を発揮できることが判明した。

曲げモーメントの作用時に定着部材が定着部側の構造体に定着された状態を維持し、本体部側の構造体が本体部の表面に沿って滑り（肌別れ）を生ずることで、本体部側の構造体（コンクリート）と定着部側の構造体（コンクリート）との境界面での肌別れも生じ易くなる上、定着部材自体の定着部側の構造体からの浮き上がりがなくなるため、定着部材の浮き上がりに伴う両構造体境界面付近のコンクリートの損傷が軽減される。

ここで、例えば図１２に示すように本体部４２の表面全体が球面のような曲面をなしている場合、本体部４２側の構造体２が回転変形を起こすときに、構造体２の本体部４２表面への接触面は一定の回転半径上を滑ることにならないため、接触面の変形量が一定（一様）にならず、変形時に部分的に歪みが生ずる可能性がある。

そこで、本体部４２を、せん断力作用方向の中央部に位置し、挿通孔４２ａが形成された挿通部４２ｂと、その両側に位置し、本体部４２が埋設される側の構造体２側に板状の面（平面、もしくは曲面）を持つ平板部４２ｃ、４２ｃとに区画することで（請求項３）、本体部４２側の構造体２が本体部４２の表面に沿って滑りを生ずる面を本体部４２表面全体の内、本体部４２側の構造体２に近い一部の曲面に限定し、変形時の歪みの発生を抑制することができると考えられる。挿通部４２ｂのせん断力作用方向両側の面は水平せん断力を支圧力として受ける面になる。

この場合、本体部４２側の構造体２が本体部４２の表面に沿って滑り（肌別れ）を起こす面は本体部４２の内、挿通部４２ｂの表面のみになり、平板部４２ｃに接触している部分は滑りを起こしにくいため、前記した歪みの発生が抑制される。同時に、挿通部４２ｂが側面において支圧力を受けることができることで、水平せん断力に対する耐力が確保され易くなる。本体部４２側構造体２の、本体部４２表面への接触面の変形量が一定（一様）になるようにする上では、図示しないが、本体部４２を、軸方向を水平せん断力作用方向に向けた半円柱形状し、表面を円筒面形状にすることもできる。

請求項３では本体部４２の水平せん断力作用方向の中央部に帯状の表面を持つ挿通部４２ｂが存在し、そのせん断力作用方向両側に平坦な面を持つ平板部４２ｃ、４２ｃが形成されることで、挿通部４２ｂの両側面において水平せん断力を支圧力として受けることができるため、形態的には本体部４２側の構造体２からの水平せん断力を負担し易く、定着部４１側の構造体１への伝達能力が高まる利点がある。

水平せん断力に直交する方向の曲げモーメントに対しては、本体部４２側の構造体２は挿通部４２ｂの表面に接触している部分において本体部４２に対して滑りを生じ易いのに対し、平板部４２ｃに接触している部分においては滑りを生じにくく、肌別れを起こしにくい。ここで、本体部４２側の構造体２が本体部４２の表面全体に接触している場合には、上記のようにその構造体２が滑りを起こすときに不均一な変形を生ずる可能性があるのに対し、本体部４２に接触し、本体部４２に対して滑りを起こす構造体２の接触部分が挿通部４２ｂのみになることで、不均一な変形が緩和される結果、コンクリートは損傷を受けにくく、本体部４２側の構造体２は滑り後も耐力を保持し易くなる。

本体部４２側の構造体２が本体部４２に対して滑りを起こすときに、不均一な変形を生じにくいことは、上記のように表面が曲げモーメントの作用方向に円弧面を持ち、軸方向が水平せん断力の作用方向を向く半円柱形状に本体部が形成されることによっても得られる。本体部４２の表面が半円柱形状をする場合には、端面が請求項２の場合と同様に、水平せん断力を支圧力として受けることができる形状になるため、請求項３の場合と同等の水平せん断力の負担能力を確保することも可能である。本体部４２が半円柱形状に形成される場合には、軸方向に部分的に請求項３における平板部４２ｃが形成されてもよいことになる。

本体部の、平坦面をなす底面が定着部の外周面より外周側へ張り出し、定着部側の構造体の表面に係止し得る状態にあることで、本体部がその側の構造体（コンクリート）に追従して回転しようとするときに、主にその回転方向前方側の底面（定着部側の面）が定着部側の構造体（コンクリート）から反力を受けることができる。従って本体部（定着部材自体）が本体部側の構造体に追従して回転しようとする傾向より定着部側の構造体に定着された状態を維持しようとする傾向が強まり、本体部（定着部材）は定着部側の構造体に定着された状態を維持することが可能になる。

この結果、本体部側の構造体（コンクリート）の回転に拘らず、定着部材が定着部側の構造体（コンクリート）に定着された状態を維持できるため、定着部材は曲げモーメントの回転方向に直交する方向、すなわち曲げモーメントの回転中心に平行な方向に作用する水平せん断力の伝達能力を維持することが可能になる。

（ａ）は本発明の定着部材の主構造体と付加構造体への定着状態と、曲げモーメントを受けたときの状況を水平せん断力の作用方向に見た縦断面図、（ｂ）は従来の定着部材が曲げモーメントを受けたときの状況を水平せん断力の作用方向に見た縦断面図である。 （ａ）は本発明の定着部材の具体的な製作例を示した（ｂ）のｘ−ｘ線断面図、（ｂ）は（ａ）の定着部材を軸方向（アンカー軸方向）に見た平面図である。 （ａ）は図２に示す定着部材を本体部側から見た斜視図、（ｂ）は（ａ）を曲げモーメントの作用方向に見た立面図、（ｃ）は図２に示す定着部材を定着部側から見た仰観図、（ｄ）は図２に示す定着部材を、本体部を下に向けて見た斜視図、（ｅ）は本体部の平面形状が曲げモーメント作用方向に長軸を持つ楕円形に形成された定着部材を定着部（底面）側から見た底面図、（ｆ）は定着部がせん断力作用方向に長軸を持つ楕円形に形成された定着部材を定着部（底面）側から見た底面図である。 図２に示す定着部材を主構造体（定着部側の構造体）に定着させると共に、本体部を付加構造体（本体部側の構造体）に埋設させ、曲げモーメントと水平せん断力による定着部材の変形量を計測するための試験体を示した斜視図である。 図４に示す複数の試験体に水平せん断力を加えたときの荷重−変形関係を示したグラフである。 本発明の定着部材とアンカーからなる定着装置を用いて主構造体と付加構造体を接合した様子を示した縦断面図である。 主構造体が既存構造物、付加構造体が耐震（制震）補強架構である場合の両構造体の接合状態を示した斜視図である。 主構造体と付加構造体の接合部分を示した図７の構面内方向の斜視図である。 図８の平面図である。 （ａ）は図７に示す構造物を構面内方向に見たときの両構造体の曲げ変形時の様子を示した立面図、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部分の拡大図である。 図１０−（ａ）のＡ部分の拡大図である。 本体部が球面状に形成された定着部材の主構造体への定着状態を本体部側から見た様子を示した斜視図である。 図３、図４に示す定着部材の主構造体への定着状態を本体部側から見た様子を示した斜視図である。 （ａ）は定着部材の基本形状と、他方の構造体（付加構造体）から一方の構造体（主構造体）へのせん断力の伝達の様子を示した縦断面図、（ｂ）は（ａ）の背面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１−（ａ）は水平力の作用時に互いに独立して挙動し得る一方の構造体（主構造体）１と他方の構造体（付加構造体）２との間に跨って設置され、一方の構造体１と他方の構造体２との間で、これら両構造体１、２が互いに対向する方向に直交する水平方向の水平軸回りの曲げモーメントの作用時に両構造体１、２間の相対変形を許容しながら、その水平方向の水平せん断力を伝達する定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材（以下、定着部材）４の設置例を示す。以下では一方の構造体を主構造体１と、他方の構造体を付加構造体２と呼称する。

定着部材４は主構造体１と付加構造体２のいずれか一方の構造体（主構造体１）に定着される定着部４１と、他方の構造体（付加構造体２）に埋設され、一部に厚さ方向に貫通する、アンカー５挿通用の挿通孔４２ａを有し、他方の構造体側の表面が両構造体１、２間の相対変形時に他方の構造体に滑りを生じさせ得る凸の形状をなすと共に、定着部４１側の面が平坦な面をなす本体部４１を持つ。挿通孔４２ａは本体部４２の中心部に、または中心部付近に１箇所、もしくは複数箇所形成される。定着部材４はアンカー５と組み合わせられることで定着装置３を構成し、図６、図８、図９に示すように定着装置３として主構造体１と付加構造体２との間に設置される。

図１−（ａ）、図２、図３に示すように定着部材４の少なくとも前記曲げモーメントＭの作用方向両側の定着部４１の外法Ｌ１は本体部４２の外法Ｌ２より小さく、本体部４２の定着部４１側の面は定着部４１が定着される側の構造体（主構造体１）に対し、本体部４２が定着される側の構造体（付加構造体２）が曲げモーメントの作用方向に変位しようとするときに、定着部４１が定着される側の構造体（主構造体１）の表面に直接、もしくは間接的に係止し得る状態にある。「本体部４２の定着部４１側の面」は本体部４２周囲の、定着部４１の外周面からその外周へ張り出す部分（張出部）の底面４２１を指し、「係止し得る状態」はその本体部４２周囲の底面４２１が、定着部４１が定着される側の構造体（主構造体１）から曲げモーメントによる変位を阻止する反力を受ける状態を言う。

底面４２１は基本的には図３−（ｂ）、（ｃ）に示すように定着部４１からその外周側へ張り出し状態で周方向に周回するが、曲げモーメントＭに対する抵抗要素であるから、定着部４１からは少なくとも曲げモーメントの作用方向に張り出していればよい。よって図３−（ｅ）に示すように本体部４２の平面形状が曲げモーメントＭ作用方向に長軸を持つ楕円形に形成され、底面４２１が（水平）せん断力Ｓ作用方向から曲げモーメントＭ作用方向にかけて定着部４１から張り出すように形成されてもよく、（ｆ）に示すように円形の平面形状を持つ本体部４２に対し、定着部４１がせん断力Ｓ作用方向に長軸を持つ楕円形に形成されていてもよいことになる。

一方の構造体である主構造体１にはその表面から深さ方向に、定着部材４の定着部４１が定着される溝部１ｂが形成され、この溝部１ｂに定着部４１が嵌入し、溝部１ｂ内に充填されるモルタル、接着剤等の充填材６の硬化によって定着される。この溝部１ｂに定着部４１が嵌入した状態では、水平せん断力の作用方向に見た断面上、図１−（ａ）に示すように本体部４２の定着部４１側の面（張出部の底面４２１）は本体部４２の中心に関し、溝部１ｂの外周側で定着部４１が定着される側の構造体（主構造体１）の表面に係止し得る状態にある。すなわち、本体部４２の定着部４１側の面（底面４２１）は本体部４２の中心に関し、溝部１ｂを越えて主構造体１側へ張り出し、主構造体１の表面から反力を受ける状態にあり、溝部１ｂ内の充填材６が反力を期待できない場合にも主構造体１から確実に反力を受けることが可能になっている。

定着部材４の本体部４２の表面の内、少なくとも他方の構造体（付加構造体２）が接触し、前記曲げモーメントの作用方向に滑りを生じ得る面の定着部４１寄りの区間は図１−（ａ）に示すように滑りの方向に連続する曲面をなし、付加構造体２が主構造体１に対して相対的に回転変形しようとするときに、付加構造体２に本体部４２の表面に沿って滑りを生じさせ易くしている。「滑りの方向」は主構造体１と付加構造体２との間に作用する曲げモーメントＭの作用方向を指す。

「連続する曲面」は同一曲率の曲面の他、曲率中心が連続的に移動する（曲率半径が連続的に変化することを含む）ときに描かれるような曲面を含み、曲率中心の異なる複数の曲面、あるいは複数の平面が交わってできる稜線（角）の部分がない曲面を言う。連続する曲面をなす「定着部４１寄りの区間」は本体部４２の外周（定着部４１）寄りの縁（底面４２１の縁）と、本体部４２の頂部（挿通孔４２ａ）との中間点より本体部４２の外周寄りの区間を指す。中間点より本体部４２の頂部（挿通孔４２ａ）寄りの区間では本体部４２の表面における接線が主構造体１の付加構造体２側の表面に平行になり易く、稜線が付加構造体２のコンクリートに損傷を与えにくくなることによる。

付加構造体２が本体部４２の表面に沿って滑りを生じようとするとき、付加構造体２は回転方向前方側の本体部４２の縁（底面４２１の縁）に対応する部分を回転中心として回転変形しようとするから、本体部４２表面の内、少なくとも定着部４１寄りの区間が連続する曲面をなすことで、付加構造体２（コンクリート）の本体部４２への接触面は抵抗なく滑りを生ずることが可能になり、接触面への損傷の発生が回避され易くなっている。

付加構造体２が本体部４２の表面に沿って滑りを生じようとするとき、付加構造体２の本体部４２との接触面は少なくとも瞬間的には図１−（ａ）に示すように定着部材４をせん断力作用方向に見た断面上、付加構造体２と主構造体１との境界面上のいずれかの点、例えば図中、「曲面の中心」で示す、本体部４２の中心線上の点を中心として回転しようとする。

このため、付加構造体２の本体部４２との接触面の内、本体部４２の表面に沿って円弧状に滑りを生じようとする部分（領域）は、本体部４２表面が球面であると仮定した場合の、曲げモーメントの作用方向の経線（球の中心を通る平面と球面との交線）を含む曲げモーメントの作用方向に直交する方向（水平せん断力作用方向）に一定の幅を持った帯状の領域になる。その帯状の領域から外れた領域は滑りを生じようとするものの、滑り時の変位量が水平せん断力の作用方向には一様でなくなるため、滑りを生じたときに付加構造体２（コンクリート）に歪みが生ずる可能性がある。

例えば本体部４２表面が球面であると仮定した場合に、水平せん断力作用方向の一方側、もしくは他方側寄りの部分に接触している付加構造体２の部分と、本体部４２の経線上に接触している部分とでは滑りを生ずるときの変位量が相違するから、付加構造体２は本体部４２表面への接触全体が一様に滑りを生ずることができる訳ではない。

このことから、図１−（ａ）、図２、図３では付加構造体２の接触面が本体部４２表面に沿って一様に回転変形すると見なせる、本体部４２の経線を含むせん断力作用方向の範囲に一定程度の幅を持たせ、この帯状の幅を含む部分の表面を連続した曲面形状に形成している。

この形状例の場合、本体部４２は水平せん断力作用方向の中央部に位置し、挿通孔４２ａが形成された挿通部４２ｂと、その両側に位置し、本体部４２が定着される側の構造体（主構造体１）側に板状の面を持つ平板部４２ｃ、４２ｃとに３部分に区画されることになる。図１−（ａ）、図２、図３では挿通部４２ｂの最上部（頂部）を、挿通孔４２ａを挿通するアンカー５に螺合するための、あるいはアンカー５を挿通部４２ｂに締結するためのナット５ａのすわりをよくするために平坦面に形成している。

図１−（ａ）、図２、図３に示す定着部材４の本体部４２の内、挿通孔４２ａを含む帯状の挿通部４２ｂの表面は、本体部４２全体が例えば球面をなすと仮定した場合の、球面の一部をなし、平板部４２ｃは主構造体１と付加構造体２間の境界面に平行な平面とそれに垂直な平面とで球面を切り落とした状態に相当し、挿通部４２ｂのせん断力作用方向両側の面は両構造体１、２の境界面に垂直な面をなし、水平せん断力を支圧力として受ける面をなす。この場合、挿通部４２ｂのせん断力作用方向両側の面と平板部４２ｃの上面（付加構造体２側の面）は平坦面（平面）をなすが、これらの面は必ずしも平面である必要はなく、曲面であることもある。

平板部４２ｃの上面（付加構造体２側の面）は両構造体１、２の境界面に平行な、または平行に近い面をなすが、平板部４２ｃが一定の厚さを持つことで境界面からの一定の高さを確保し、周面の一部は挿通部４２ｂの連続した曲面に連続する面をなし、図１−（ａ）に示すように挿通部４２ｂの定着部４１寄りに不連続な曲面が形成されないことに寄与している。

定着部４１は前記のように主構造体１に表面（境界面）から深さ方向に穿設された溝部１ｂに嵌入し、溝部１ｂ内に充填される充填材６中に定着されるが、定着部４１はせん断力作用方向には側面においてせん断力の反力を支圧力として受け、曲げモーメントの作用方向には充填材６との定着状態を維持しようとする反力を付着力として受ける。この点で、定着部４１はある程度の深さを持つことが適切であるため、図２では定着部４１の深さに平板部４２ｃの厚さと同等程度の大きさを与えている。

主構造体１と付加構造体２の組み合わせには例えば図７に示すような既存構造物とそれに対して付加的に構築され、既存構造物を耐震（制震）補強する新設構造物の組み合わせ、あるいは新設で並列して構築される構造物の組み合わせ等がある。定着装置３を構成する定着部材４とアンカー５は主構造体１と付加構造体２の内部に定着（埋設）されるから、主構造体１と付加構造体２の構造種別は主として鉄筋コンクリート造になる。

図６〜図１１は主構造体１としての既存構造物の片側の構面に平行に、付加構造体２としての耐震（制震）補強架構を構築し、既存構造物の梁に耐震補強架構のスラブを接合した場合の例を示している。以下、この例の詳細を説明する。図８は図７を構面内方向に見たときの主構造体１の梁１ａと付加構造体２のスラブ２ａとの接合部分を示し、図６は図８に示す梁１ａとスラブ２ａとの接合部の縦断面を示している。

図６〜図１１の例では付加構造体２は主構造体１の構面に対向する柱２ｂと梁２ｃ、及び耐震要素としてのブレース２ｄを含む架構と、梁２ｃのレベルから主構造体１側へ張り出し、主構造体１の梁１ａに接合されるスラブ２ａを基本的な構成要素としている。

付加構造体２の柱２ｂは高さ方向には梁２ｃとの接合部を含む区間単位で区分され、区分された位置に、高さ方向に隣接する柱２ｂ、２ｂを水平方向に相対移動自在に連結する積層ゴム支承、滑り支承、弾性滑り支承等の免震装置２ｆが配置され、柱・梁の接合部間に、軸方向の伸縮時に減衰力を発生するダンパ２ｅを内蔵したブレース２ｄが架設されている。付加構造体２のスラブ２ａは図６、図８、図９に示すように上記の定着装置３を介して主構造体１の梁１ａに接合される。

免震装置２ｆは付加構造体２が単なる耐震補強架構ではなく、地震時の水平力の、主構造体１への入力を軽減しながら、水平力を減衰させる制震補強架構であることの機能を発揮する面から、高さ方向に区分された柱２ｂ、２ｂを互いに水平方向に相対移動自在に接続する働きをするために介在させられているが、付加構造体２が耐震補強架構であるような場合には必ずしも必要ではない。

図８は図７に示す付加構造体２を構面内方向（主構造体１と付加構造体２が対向する面に平行な方向）に見下ろした様子を示し、図９は図８の平面を示している。図８、図６に示すように定着装置３は構面内方向に多数配列し、高さ方向には１段、もしくは複数段、配列する。高さ方向に複数段、配列する場合は千鳥状に配列することもある。

図８ではスラブ２ａの、付加構造体２の梁２ｃ側の端部をその梁２ｃとの一体性を確保する目的で、梁２ｃを構成するＨ形鋼に高さ方向に２段、配列して溶接されたスタッド（アンカー）２ｇをスラブ２ａ中に埋設する形で梁２ｃに接合している。これに対し、スラブ２ａの主構造体１側ではスラブ２ａの端部を主構造体１に対して構面内の水平方向の軸回りに回転変形可能なように、主構造体１との一体性の効果が強まらないよう、１段に配列した定着装置３を介して接合している。

図６では定着部材４が、定着部４１を主構造体１側に向け、本体部４２を付加構造体２側に向けた状態で配置されている様子を示しているが、定着部材４の軸方向の向きはいずれでもよく、定着部材４は定着部４１を付加構造体２側に向け、本体部４２を主構造体１側に向けて配置されることもある。

定着部材４は前記の通り、図６、図１４に示すように主構造体１と付加構造体２の内のいずれか一方の構造体の、他方の構造体側の面に形成される溝部１ｂに嵌入する定着部４１と、定着部４１に連続し、他方の構造体に埋設される本体部４２の２部分からなる。溝部１ｂに定着部４１が嵌入した状態で、溝部１ｂ内にはモルタル、接着剤等の充填材６が充填され、溝部１ｂ内での定着部４１の移動が拘束され、定着部４１が安定させられる。

定着部材４は一方の構造体（主構造体１）と他方の構造体（付加構造体２）の境界面に跨った状態で両構造体１、２間に配置され、図１４−（ａ）に示すように定着部４１の少なくとも軸方向（深さ方向）の多くの部分がその側の構造体（主構造体１）中に位置する。溝部１ｂは定着部４１の形状に対応して環状に、もしくは定着部４１を包囲する環状を含む円板状等、板状に形成される。

本体部４２はそれが位置する他方の構造体（付加構造体２）側の表面の少なくとも一部が凸の曲面形状、またはそれに近い多面体形状に形成されている部分を有すればよい。定着部材４は主に鋼材等の金属材料から形成されるが、定着部材４の材料は問われず、繊維強化プラスチック等からも成形される。

定着部材４の本体部４２の平面上の中心部、もしくはその付近には前記のように１箇所、もしくは複数箇所のアンカー５が挿通するための挿通孔４２ａが形成される。アンカー５は挿通孔４２ａを挿通した状態で一方の構造体（主構造体１）と他方の構造体（付加構造体２）のそれぞれに、両構造体１、２間の相対的な回転変形に伴い、アンカー５自体が伸び変形したときにも抜け出しを生じない程度の十分な定着長さを確保して定着される。

アンカー５は前記のように挿通孔４２ａの内周面との間にクリアランスを確保した状態で、挿通孔４２ａ内を単純に挿通する場合と、挿通孔４２ａ内を挿通した状態で、挿通孔４２ａ内に接着剤やモルタル等が充填されて本体部４２に接続される場合の他、挿通孔４２ａの内周面に形成された雌ねじに螺合等することにより本体部４２に接続される場合等がある。アンカー５が挿通孔４２ａ内を単純に挿通する場合、アンカー５は図６に示すように本体部４２の表面側から螺合するナット５ａが本体部４２の表面に定着されることにより定着部材４に接続される。この場合、アンカー５の、ナット５ａが螺合する区間には雌ねじが切られる。

定着部４１はその側の構造体（主構造体１）の溝部１ｂに嵌入した状態で定着されることで、両構造体１、２が対向する方向（構面外方向）に直交する方向（構面内方向）の水平せん断力に抵抗し、両構造体１、２が構面内方向の水平軸回りに相対的に回転変形しようとするときにも、図６に示すようにその側の構造体（主構造体１）に定着された状態を維持する。定着部４１は水平せん断力に対してはその方向への投影面積分の抵抗力を発揮し、回転変形時には構面内方向の水平軸回りの曲げモーメントに抵抗するから、これら２通りの外力に対する抵抗力を確保する上で、図１４−（ｂ）に示すように環状に閉じた形に形成される。

本体部４２も定着部４１と同様にその側の構造体（付加構造体２）中に埋設される状態で定着されることで、両構造体１、２が対向する方向（構面外方向）に直交する方向（構面内方向）の水平せん断力に抵抗する。両構造体１、２が構面内方向の水平軸回りに相対的に回転変形しようとするときには、その側の構造体（付加構造体２）が本体部４２の表面に沿って滑りを生じ、定着部４１側の構造体（主構造体１）に対する相対的な回転変形の発生を助けるよう、曲面状に形成される。

アンカー５は本体部４２の挿通孔４２ａを挿通し、軸方向両端部が主構造体１と付加構造体２に定着される。アンカー５は構面内水平方向のせん断力を負担すると共に、その方向に平行な水平軸回りの回転変形時に曲げモーメントを負担し、回転変形後に復元させる機能を発揮し得るように径と長さが決められる。アンカー５の、両構造体１、２への定着部分には前記のようにナット５ａが接続される他、雌ねじが切られる等によりリブが形成されることもある。

図１０−（ａ）は付加構造体２が図７に示す制震補強架構である場合の主構造体１と付加構造体２の曲げ変形状態を、（ｂ）は（ａ）におけるＢ部分の拡大図を示している。前記の通り、付加構造体２のスラブ２ａは梁２ｃには高さ方向に並列するスタッド２ｇを介して接合されることで、一体性を確保している。柱２ｂは下側に隣接する柱２ｂとは免震装置２ｆを介して分離していることで、両柱２ｂ、２ｂが共に鉛直状態を維持したまま、水平方向に相対移動可能になっている。

図１０では特に、免震装置２ｆとして積層ゴムとその軸方向両端に接合されるフランジからなる積層ゴム支承を使用した場合に、上部のフランジとその上に位置する柱２ｂとの間に、底面が球面状になった連結部材２ｈを介在させることで、免震装置２ｆを挟んで下側に位置する柱２ｂと上側に位置する柱２ｂが互いに回転変形し得るように両柱２ｂ、２ｂを連結している。連結部材２ｈは上部において上側の柱２ｂの下端に定着され、下面において免震装置２ｆの上部フランジに任意の水平軸回りに回転可能に接触している。

この場合、免震装置２ｆによって上側の柱２ｂが下側の柱２ｂに対して水平方向に相対移動可能であると同時に、連結部材２ｈによって水平軸回りに回転可能であることで、上側の柱２ｂに接合された梁２ｃに接合されているスラブ２ａは主構造体１の曲げ変形に追従して曲げ変形するときに、スラブ２ａが接続した上側の柱２ｂはその下端部が主構造体１側へ回転しながら、ローラー支承として下側の柱２ｂに対して主構造体１側へ水平移動する。上側の柱２ｂが下側の柱２ｂに対して水平方向に相対移動可能であることは、必ずしも免震装置２ｆによる必要はなく、スラブ２ａ自身が面外方向に曲げ変形することにより主構造体１の曲げ変形に追従することによっても生じ得る。

付加構造体２のスラブ２ａは上側の柱２ｂに接合された梁２ｃに並列するスタッド２ｇによって剛に接合されているから、スラブ２ａが接続した柱２ｂの下側の、免震装置２ｆ側における水平軸回りの回転によって図１１に示すようにスラブ２ａの主構造体１側の端部が変形前の水平状態より上に移動（上昇）しようとする。図１１は図１０のＡ部分の拡大図であり、一点鎖線が変形前のスラブ２ａの縦断面上の中心線を示している。

ここで、図１１に示すように主構造体１を構成する柱１ｃの変形前の状態からの回転角度をθ１、付加構造体２のスラブ２ａの主構造体１側の端面の変形前の状態からの回転角度をθ２とする。また主構造体１の柱１ｃの、付加構造体２のスラブ２ａの中心線上の変形前の状態からの水平変位量をδ１、付加構造体２のスラブ２ａの端面の、変形前からの水平変位量をδ２とする。θ１は主構造体２の連層耐震壁の層間変形角であるから、θ１＝１／２５０と仮定し、付加構造体２のスラブ２ａの厚さを２００ｍｍ（スラブ２ａの中心線から上端、もしくは下端までの距離を１００ｍｍ）とすれば、δ１＝１００×ｔａｎθ１＝１００×１／２５０より０．４ｍｍとなる。

一方、スラブ２ａの主構造体１側の端部の、変形前の状態からの鉛直変位量をδｖとし、主構造体１の付加構造体２側の柱１ｃの中心線から、付加構造体２の柱２ｂの中心線までの距離（離隔距離）をｅとすると、図１１からδｖ＝ｅ×ｔａｎθ２である。ここで、ｅ＝２５００ｍｍの場合に、δｖ＝５ｍｍと仮定すると、５＝２５００×ｔａｎθ２よりｔａｎθ２＝１／５００となり、δ２＝１００×ｔａｎθ２＝１００×１／５００より０．２ｍｍとなる。付加構造体のスラブの中心線上の主構造体と付加構造体間の距離δはδ＝δ１＋δ２であるから、０．６ｍｍとなる。またｅ＝２５００ｍｍの場合に、δｖ＝１０ｍｍと仮定すると、δ＝０．８ｍｍとなる。

δは主構造体１と付加構造体２が相対的に回転変形したときに、主構造体１と付加構造体２が分離する距離であり、アンカー５の伸び変形量に相当するから、このアンカー５の伸び変形量を十分に超える定着長さが主構造体１と付加構造体２側に確保されていれば、アンカー５の抜け出しが発生することはないことになる。結果として、主構造体１と付加構造体２が相対的な回転変形によって分離する事態も回避され、アンカー５の定着状態への影響も発生しないことになる。

図１２は図６に示す定着部材４を本体部４２側（付加構造体２側）から見た様子を示す。主構造体１と付加構造体２の境界面である主構造体１の梁１ａの側面（付加構造体２のスラブ２ａの端面）は定着部材４の定着部４１から本体部４２に移行する区間に位置し、定着部４１が主構造体１の梁１ａ内に、本体部４２が付加構造体２のスラブ２ａ内に位置する。図１３は図１２における定着部材４を図２、図３に示す挿通部４２ｂと平板部４２ｃからなる本体部４２を持つ定着部材４に置き換えた様子を示している。

１……主構造体、１ａ……梁、１ｂ……溝部、１ｃ……柱、
２……付加構造体、２ａ……スラブ、２ｂ……柱、２ｃ……梁、２ｄ……ブレース、２ｅ……ダンパ、２ｆ……免震装置、２ｇ……スタッド、２ｈ……連結部材、
３……定着装置、
４……定着部材、４１……定着部、４２……本体部、４２１……（張出部の）底面、
４２ａ……挿通孔、４２ｂ……挿通部、４２ｃ……平板部、
５……アンカー、５ａ……ナット、
６……充填材。

Claims (3)

1. 水平力の作用時に互いに独立して挙動し得る主構造体と付加構造体との間に跨って設置され、前記主構造体と前記付加構造体との間で、これら両構造体が互いに対向する方向に直交する水平方向の水平軸回りの曲げモーメントの作用時に両構造体間の相対変形を許容しながら、その水平方向の水平せん断力を伝達する定着部材であり、
   前記主構造体と前記付加構造体のいずれか一方の構造体に定着される定着部と、他方の構造体に埋設され、一部に厚さ方向に貫通する、アンカー挿通用の挿通孔を有し、前記他方の構造体側の表面が前記両構造体間の相対変形時に前記他方の構造体に滑りを生じさせ得る凸の形状をなすと共に、前記定着部側の面が平坦な面をなす本体部を持ち、
   少なくとも前記曲げモーメントの作用方向両側の前記定着部の外法は前記本体部の外法より小さく、前記本体部の前記定着部側の面が、前記定着部が定着される側の構造体に対し、前記曲げモーメントの作用方向に変位しようとするときに、前記定着部が定着される側の構造体の表面に直接、もしくは間接的に係止し得る状態にあり、
   前記本体部の前記表面の内、少なくとも前記他方の構造体が接触し、前記曲げモーメントの作用方向に前記滑りを生じ得る面の前記定着部寄りの区間は前記滑りの方向に連続する曲面をなしていることを特徴とする定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材。
2. 前記定着部はそれが定着される側の構造体に、その表面側から形成された溝部に嵌入し、前記本体部の前記定着部側の面は前記本体部の中心に関し、前記溝部の外周側で前記定着部が定着される側の構造体の表面に係止し得る状態にあることを特徴とする請求項１に記載の定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材。
3. 前記本体部は前記せん断力作用方向の中央部に位置し、前記挿通孔が形成された挿通部と、その両側に位置し、前記本体部が定着される側の構造体側に板状の面を持つ平板部とに区画されていることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の定着維持機能付きせん断力伝達用定着部材。
   

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