JP6539040B2

JP6539040B2 - 室内シェルタ及び室内シェルタの製造方法

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Publication number: JP6539040B2
Application number: JP2014249803A
Authority: JP
Inventors: 阿部　克也; 克也阿部; 祐一市倉
Original assignee: 株式会社Ａｉ建築都市計画事務所
Priority date: 2014-12-10
Filing date: 2014-12-10
Publication date: 2019-07-03
Anticipated expiration: 2034-12-10
Also published as: JP2016108904A

Description

本発明は室内シェルタに係り、詳しくは既存の建築物内の特定の部屋にシェルタを形成する技術に関する。

近年の新築建築物に関しては耐震性を十分に備えたものが建築されている。しかし、比較的古い建築物は耐震性を十分に備えていないものもある。特に新耐震基準以前の建築物は耐震性が低いことがわかっている。

耐震性の低い建築物は、地震だけでなく、台風、津波、竜巻、土砂崩れ等の災害により建築物に外部から負荷がかかることで、倒壊するおそれがある。しかしながら、そのような災害に備えて建築物全体に耐震補強を施すには多額の費用や時間を必要とする。

そこで、既存の建築物内の特定の部屋の内側四隅部にそれぞれ金属の垂直体を立設して、この垂直体間を水平体により接続させると共に、天部において四辺の水平体により形成された方形状の枠体内に複数の横架体を取付けることで、特定の部屋を補強する技術が開示されている（特許文献１参照）。

特開２００３−１２００４５号公報

しかしながら特許文献１に記載されている技術では、耐震性を上げるために、垂直体、水平体、及び横架体を金属製としているため、各構造体が重く、現場への資材の搬入や設置の労力が大きいという問題があった。

また、特許文献１では枠体内の天部において、細かい落下物を支承する網体を張設させているが、このような網体により防ぐことができるのは軽い落下物に限られる。例えば２階建ての建築物において、２階部分が崩落した場合等には、１階の天井に網体を設けただけでは落下物の全てを支承するのは困難である。その一方で、天部の網体の強度を上げると天部を支える垂直体の強度も十分に確保する必要が生じ、そこで高強度な材料を使用すればコストの増加を招き、垂直体の大きさを大きくすれば室内スペースの狭小化を招く。

本発明はこのような問題点を解決するためになされたもので、その目的とするところは、建築物内の特定の部屋に安価で短期間に施行でき、効果的な安全空間を確保することのできる室内シェルタ及び室内シェルタの製造方法を提供することにある。

上記した目的を達成するために、本発明に係る室内シェルタでは、建築物内にある所定の部屋の壁と、前記所定の部屋の天井と、前記壁の室内側に立設された基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられている補強壁と、前記補強壁の上部と接合し、前記天井より室内側に位置して水平方向に延びている基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられている補強天井と、を備え、前記補強壁は前記建築物の基礎に緊結され、前記補強天井は前記補強壁上に接合されていることを特徴としている。

前記補強壁及び前記補強天井は、それぞれの基材の室内側の面に前記炭素繊維シートが貼り付けられていてもよい。

また、前記補強壁と前記補強天井との接合部分は、室内側にて前記補強壁及び前記補強天井に跨って炭素繊維シートが貼り付けられていてもよい。

また、前記補強壁は、複数の基材が突き合わされて形成されており、この突き合わせ部周辺は炭素繊維シートが重ねて貼り付けられていてもよい。

また、前記補強天井は、複数の基材が突き合わされて形成されており、この突き合わせ部周辺は炭素繊維シートが重ねて貼り付けられていてもよい。

さらに、前記補強壁の下部と接合し、前記所定の部屋の床より室内側に位置して水平方向に延びている基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられている補強床を備えていてもよい。

本発明に係る室内シェルタの製造方法では、建築物内にある所定の部屋の壁の室内側に、基材の側面に炭素繊維シートが貼られている補強壁を前記建築物の基礎に緊結することで立設し、前記所定の部屋の天井より室内側にて、前記補強壁上に接合させ、水平方向に延びている基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられた補強天井を設けることを特徴としている。

上記手段を用いる本発明の室内シェルタ及び室内シェルタの製造方法によれば、既存の建物の特定の部屋に容易に施工でき、建物全体に耐震補強を施すよりも安価で短期間に、効果的な安全空間を構築することができる。

本発明の一実施形態に係る室内シェルタを有した建築物の１階部分を示した概略平面図である。本発明の一実施形態に係る室内シェルタの概略斜視図である。室内シェルタの部分断面図である。補強壁を室内側から視た側面図である。補強天井を室内側から視た平面図である。補強壁及び補強天井の接合部の拡大断面図である。補強板の強度試験の方式を示す説明図（ａ）及び強度試験結果を示すグラフ（ｂ）である。

以下、本発明の実施形態を図１から図７に基づいて説明する。なお、各図は発明を理解しやすいように現実の寸法とは異なっている部分もある。

本実施形態の室内シェルタを有する建築物１は、木造２階建家屋であり、図１には建築物１の１階部分の概略構成図が示されている。同図に示すように、建築物１の１階には第１の部屋２、第２の部屋３、第３の部屋４が形成されており、その内の第１の部屋２にシェルタ１０が設けられている。

シェルタ１０は、図２の斜視図でも示されているように、第１の部屋２の四隅の壁５に対応して、平面視Ｌ字状に形成された補強壁１１が立設し、これらの補強壁１１上に補強天井１２が設けられている。

補強壁１１は、複数の補強板２０から構成されている。各補強板２０は、平板状の構造用合板２１（基材）の室内側となる一側面に、第１の炭素繊維シート２２が貼り付けられて構成されている。

２枚の壁板が平面視Ｌ字状に接合されている補強壁１１において、図３の断面図及び図４の側面図に示すように、１枚の壁板は２枚の補強板２０が鉛直方向に突き合わされ、継ぎ目には第２の炭素繊維シート２３が貼り付けられて構成されている。

詳しくは、上下２枚の補強板２０の突き合わせ部周辺には、第１の炭素繊維シート２２の上に、第２の炭素繊維シート２３が重ねて貼り付けられている（図３では理解しやすいように第２の炭素繊維シートが離れて図示されている）。この第２の炭素繊維シート２３は突き合わせ部の継ぎ目ラインを中心に上下方向に所定幅に亘って延びている。また本実施形態における炭素繊維シートは繊維方向が一方向に延びたものを使用し、補強壁１１においては第１の炭素繊維２２が水平方向に、第２の炭素繊維シート２３が鉛直方向に、それぞれ繊維方向を有している。つまり第１の炭素繊維２２と第２の炭素繊維シート２３とは、繊維方向が交差した関係にある。

補強壁１１は、下部が第１の部屋２の床下まで延びており、第１の部屋２の壁５を支える基礎６とボルト２４ａ及びナット２４ｂにより緊結されている。詳しくは、本実施形態では図４に示すように、補強壁１１下部において水平方向に４箇所の緊結孔２５が形成されている。一方、基礎６は地面に接している底部と鉛直方向に延びた垂直部とからなる断面逆Ｔ字状をなしており、垂直部には補強壁１１下部の緊結孔２５に対応した貫通孔６ａが形成されている。従って、補強壁１１は各緊結孔２５と基礎６の貫通孔６ａにボルト２４ａを挿入し、ナット２４ｂで締付けることにより基礎６に緊結されている。なお、補強壁１１下端は、基礎６の底部と所定の間隔を有している。

一方、図３の断面図及び図５の平面図に示すように、補強天井１２も補強壁１１と同様に、構造用合板２１（基材）の室内側となる一側面に、第１の炭素繊維シート２２が貼り付けられた複数の補強板２０から構成されている。補強天井１２では、水平方向に補強板２０が突き合わされ、継ぎ目には第２の炭素繊維シート２３が貼り付けられている。

詳しくは、補強天井１２においても、各補強板２０同士の突き合わせ部周辺には、第１の炭素繊維シート２２の上に、第２の炭素繊維シート２３が貼り付けられている。第２の炭素繊維シート２３は突き合わせ部の継ぎ目ラインを中心に所定幅の範囲に亘って延びており、継ぎ目ラインが交差している部分周辺においては第２の炭素繊維シート２３同士が重なりあっている。そして第１の炭素繊維シート２２と第２の炭素繊維シート２３とは、繊維方向が交差した関係にある。

補強天井１２は、外周縁が補強壁１１の上端に設置されていることで支持されている。この補強天井１２の外周縁と補強壁１１上端との接合部周辺にも第１の炭素繊維シート２２に重ねて第２の炭素繊維シート２３が貼り付けられている。

詳しくは、図６に示すように、補強壁１１と補強天井１２の接合部の室内側には面取材２７が設けられている。面取材２７は補強壁１１に接する面と、補強天井１２に接する面と、室内側の面の３つの面を有した略三角柱状をなしており、室内側の面は断面が円弧状に凹んでいる。そして、第２の炭素繊維シート２３は補強壁１１から面取材２７を介して補強天井１２に亘って貼り付けられている。

次に、本実施形態のシェルタ１０の製造方法について説明する。

まず、補強壁１１及び補強天井１２を構成する補強板２０は、構造用合板２１に接着剤を用いて第１の炭素繊維シート２２が貼り付けられている。この接着剤としては例えば二液混合型エポキシ樹脂がある。

第１の炭素繊維シート２２の貼り付け手順の例としては、第１の炭素繊維シート２２を貼り付ける前の構造用合板２１の表面に主剤としてのエポキシ樹脂を下地として塗る。この下地の上に構造用合板の大きさに合わせてカットした炭素繊維シートを重ねる。そして第１の炭素繊維シート２２の上から硬化剤（例えば変性脂肪族ポリアミン）を塗布し、エポキシ樹脂が硬化すれば補強板２０が完成する。なお、エポキシ樹脂硬化後にさらにエポキシ樹脂を重ねりして、より確実に第１の炭素繊維シート２２を貼り付けることとしてもよい。

続いて、補強壁１１及び補強天井１２からなるシェルタ１０を第１の部屋２に施工する手順について説明する。

まず、上述のように製造した補強板２０を第１の部屋２内に移送する。そして、第１の部屋２の四隅の壁５の下部にある床９を一時的に取り外し、各壁５に沿って補強壁１１を配置して、補強壁１１の下部を基礎にボルト２４ａ及びナット２４ｂにより緊結する。

各補強壁１１を設置した後、補強壁１１の上端に補強天井１２を載置し、天井７裏の梁８から延びる支持ロッド２６に接続していく。

各補強壁１１及び補強天井１２を設置した後、補強板２０の継ぎ目部分及び補強壁１１と補強天井１２の接合部分に第２の炭素繊維シート２３を貼り付ける。第２の炭素繊維シート２３の貼り付けに際しても二液混合型エポキシ樹脂により接着するのが好ましい。

以上のようにして建築物１の第１の部屋２内に補強壁１１及び補強天井１２からなるシェルタ１０を構築する。

ここで図７を参照すると補強板の強度試験の方式を示す説明図（ａ）と強度試験結果を示すグラフ（ｂ）が示されている。当該強度試験の試験体としては１２ｍｍ及び９ｍｍの構造用合板に対し、炭素繊維シートを貼り付けていないもの（単体）、炭素繊維シートを１枚貼り付けたもの、２枚貼り付けたものを使用した。図７（ａ）に示すように、当該強度試験は、板状の試験体の両端部を支持し、中央部にて厚さ方向に荷重をかけ、試験体の変位及び荷重を計測するものである。

図７（ｂ）の試験結果に示されるように、１２ｍｍ及び９ｍｍの構造用合板単体よりもよりも炭素繊維シートを貼り付けた補強板の方が明らかに荷重に対する変位が少なく、２倍から４倍近くまでの強度を有していることがわかる。一方で、炭素繊維シート１枚の場合と２枚の場合とではそれほど強度に変化を生じないことがわかる。

このような試験結果からも明らかなように、炭素繊維シートを貼り付けた補強板は、十分に強度を確保することができ、このような補強板２０から構成される補強壁１１及び補強天井１２は外力に対して十分な耐久性を有する。従って、シェルタ１０は災害時等で建築物１に被害が生じてもシェルタ１０内部の安全空間を維持することができる。

また、シェルタ１０の補強壁１１及び補強天井１２は構造用合板２１に炭素繊維シート２２を貼り付けた補強板２０から構成されていることで金属材料を用いるようなシェルタや耐震補強よりも軽量で作業が容易であり、狭い部屋でもシェルタを構築可能である。さらに補強壁１１はそれ自体で十分な強度を有していることから別途柱を設ける必要もなく補強天井１２を支持することができ、部品点数を節約でき、作業工数も少なくできる。補強天井１２も十分な強度を有していることから、例え２階部分が崩落してもシェルタ１０内の安全空間を維持することができる。

また補強壁１１及び補強天井１２の厚みは実質一枚の構造用合板分だけなので、部屋を大幅に狭くすることもない。これにより、シェルタを設けた部屋は通常の生活に使用することができる上、災害時にはそのまま避難空間として使用することができ逃げ遅れることもなくなる。

このように本実施形態に係るシェルタ１０は、既存の建築物１の特定の部屋（第１の部屋２）に容易に施工でき、建物全体に耐震補強を施すよりも安価で短期間に、既存の部屋の用途、形状を著しく損なうことなく効果的な安全空間を構築することができる。

以上で本発明の実施形態の説明を終えるが、本発明の態様はこの実施形態に限定されるものではない。

例えば上記実施形態では建築物１の一室にのみシェルタ１０を構築しているが、シェルタの数はこれに限られるものではなく、建築物の中の２室以上にシェルタを設けてもよい。

また、上記実施形態では補強壁１１及び補強天井１２それぞれの室内側の側面にのみ炭素繊維シート２２、２３が貼り付けられている。これは、補強壁に対し、室外側から荷重が加わった際、室外側の側面よりも表面上における引っ張り荷重が大きくなる室内側の側面に炭素繊維シートを貼り付けた方が強度を上げるのに有利であるためであるが、例えば室内側の側面だけに炭素繊維シートを貼り付けたり、さらに強度を必要する場合等には室内側及び室外側の両側面に炭素繊維シートを貼り付けてもよい。

また、上記実施形態ではシェルタ１０は補強壁１１及び補強天井１２から構成されているが、例えば補強床を追加してもよい。その場合、補強床は、複数の補強板を水平方向に突き合わせて構成され、補強壁の下部と接合し、所定の部屋の床より室内側に設けられるのが好ましい。

また、上記実施形態では補強壁１１及び補強天井１２が複数の補強板２０により構成されているが、必ずしも複数の補強板により構成される必要はない。例えば、補強壁１１及び補強天井１２を単体の補強板、即ち１枚の構造用合板に炭素繊維シートを貼り付けたものだけで構成してもよい。

また、上記実施形態では補強壁１１が緊結されている基礎６が壁５を支えるものであり、断面逆Ｔ字状をなしているが、基礎の構造はこれに限られるものではない。基礎は建築物の基礎であればよく、形状も断面逆Ｔ字状以外の形状でもよい。

さらに、上記実施形態における施行手順では、予め製造した補強板を部屋の中に移送して組立てているが、施行手順はこれに限られるものではない。例えば、部屋の中に構造用合板を移送してシェルタの形状に組立てた後、当該構造用合板に炭素繊維シートを貼り付けてもよい。

１建築物
２第１の部屋
５壁
６基礎
７天井
８梁
９床
１０シェルタ
１１補強壁
１２補強天井
２０補強板
２１構造用合板（基材）
２２第１の炭素繊維シート
２３第２の炭素繊維シート
２６支持ロッド

Claims

建築物内にある所定の部屋の壁と、
前記所定の部屋の天井と、
前記壁の室内側に立設された基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられている補強壁と、
前記補強壁の上部と接合し、前記天井より室内側に位置して水平方向に延びている基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられている補強天井と、
を備え、
前記補強壁は前記建築物の基礎に緊結され、
前記補強天井は前記補強壁上に接合されていることを特徴とする室内シェルタ。
前記補強壁及び前記補強天井は、それぞれの基材の室内側の面に前記炭素繊維シートが貼り付けられていることを特徴とする請求項１記載の室内シェルタ。
前記補強壁と前記補強天井との接合部分は、室内側にて前記補強壁及び前記補強天井に跨って炭素繊維シートが貼り付けられていることを特徴とする請求項１又は２記載の室内シェルタ。
前記補強壁は、複数の基材が突き合わされて形成されており、この突き合わせ部周辺は炭素繊維シートが重ねて貼り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の室内シェルタ。
前記補強天井は、複数の基材が突き合わされて形成されており、この突き合わせ部周辺は炭素繊維シートが重ねて貼り付けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれかに記載の室内シェルタ。
さらに、前記補強壁の下部と接合し、前記所定の部屋の床より室内側に位置して水平方向に延びている基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられている補強床を備えることを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の室内シェルタ。
建築物内にある所定の部屋の壁の室内側に、基材の側面に炭素繊維シートが貼られている補強壁を前記建築物の基礎に緊結することで立設し、
前記所定の部屋の天井より室内側にて、前記補強壁上に接合させ、水平方向に延びている基材の側面に炭素繊維シートが貼り付けられた補強天井を設ける
ことを特徴とする室内シェルタの製造方法。