JP7030754B2 - 壁構造、及び壁構造の構築方法 - Google Patents

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、ＲＣ壁に付加するようにＣＬＴやＬＶＬを使用している。そのため、ＲＣ壁が存在することで躯体重量が大きく、地震時の水平力が大きい、という問題があった。

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、新設の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、複数の前記パネルユニットを前記架構を構成する梁上に建込む工程と、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、前記木質パネル壁体と前記架構を接合する工程と、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、新設の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、複数のパネルユニットを架構を構成する梁上に建込む工程と、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、木質パネル壁体と架構を接合する工程と、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断面図である。 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）はパネルユニットを連結する工程である。 壁構造の構築手順を示す説明図である。（ａ）は接合孔に接着剤を充填する工程であり、（ｂ）はコンクリートを打設する工程である。

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、ＲＣ造の架構２を新設で構築する際に、ＲＣ造の架構２に一体化されつつ構築される。

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。

パネルユニット４は、図３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、複数のパネルユニット４を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。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、例えば２８５０×１８００×２１０（ｔ）とすることができる。また、都市部での施工の場合は、タワークレーンでの施工を勘案して、１０００ｋｇ未満とすることが好ましい。

パネルユニット４の本体部４０の左右の端面４１ａ、４１ｂには、架構２の左右の柱２１ａ、２１ｂと接合するための複数の接合孔４３、・・・や隣接するパネルユニット４と連結するための複数の連結孔４４、・・・が設けられている。接合孔４３は、例えば、４００ｍｍ間隔で深さ２００ｍｍで配置することができる。同様に、連結孔４４は、例えば、２５０ｍｍ間隔で深さ２００ｍｍで配置することができる。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。

また、パネルユニット４の上下の端面４２ａ、４２ｂには、架構２の上下の梁２２ａ、２２ｂと接合するための接合孔４５が設けられている。接合孔４５は、例えば、４００ｍｍ間隔で深さ２００ｍｍで配置することができる。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ＧＩＲ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、パネルユニット４（木質パネル壁体３）の架構２に対向する端面には接合孔４３、・・・、４５、・・・が設けられ、接合孔４３、・・・、４５、・・・にアンカーボルト５が挿入された状態で接着剤（例えば、エポキシ樹脂）６が充填されて、アンカーボルト５がパネルユニット４に固定される。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、アンカーボルト５のパネルユニット４への固定は、工場での取付けであってもよいし、現場での取付けであってもよい。

そして、パネルユニット４に固定されたアンカーボルト５が架構２の型枠内に突出した状態でコンクリート２６が打設されて、アンカーボルト５を介して架構２と木質パネル壁体３が接合されるようになっている。アンカーボルト５の架構２側への固定は、埋込みの他、鋼製プレートや鋼材などを使用することもできる。

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、架構２と木質パネル壁体３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。また、木質パネル壁体３と架構２の摩擦による応力伝達も可能である。

（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、アンカーボルトを用いて、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）（ｂ）、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が、ＲＣ造の架構２を新設で構築する際に、ＲＣ造の架構２に一体化されつつ構築される。

はじめに、図６（ａ）に示す（１）の工程が実施される。
（１）パネルユニット４の制作
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。加えて、工場においてパネルユニット４の上下のアンカーボルト５を挿入・接着しておくことが好ましい。

次に、図６（ｂ）に示す（２）～（６）の工程が実施される。
（２）基礎工事及び１階躯体工事
基礎梁（２２ｂ）・１階スラブのコンクリートを打設する。
（３）コンクリートの養生
（４）壁構造１の脇にある柱筋の配筋
（５）パネルユニット４の建込み
パネルユニット４、・・・を端部から順に建込んでいく。複数のパネルユニット４、・・・を架構２を構成する梁２２ｂ上に建込む工程である。
（６）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。

次に、図７（ａ）に示す（７）～（９）の工程が実施される。
（７）パネルユニット４下、ＲＣ立上りコンクリート打設
（８）１階立上り（柱及び壁）配筋
（９）パネルユニット４にアンカーボルト５を固定
パネルユニット４の下方（現場においてパネルユニット４上下のアンカーボルト５を挿入・接着する場合）及び柱際の接合孔４５、・・・、４３、・・・に接着剤６を注入することで、アンカーボルト５をパネルユニット４に固定する。すなわち接合孔４５、・・・、４３・・・、にアンカーボルト５が挿入された状態で、接着剤６を充填する工程である。

最後に、図７（ｂ）に示す（１０）～（１３）の工程が実施される。
（１０）型枠（１階立上り・２階床梁）を設置
（１１）連層及び隣接するスパンに配置される壁構造１の連結孔４４に接着剤を注入
（１２）２階床梁２２ａの配筋
（１３）１階コンクリート打設
すなわち、アンカーボルト５が型枠内に突出した状態でコンクリートを打設する工程である。上述した工程（１）、（９）、（１３）によって、木質パネル壁体３と架構２が接合される。
なお、上階がある場合は、上述した（３）～（１３）の手順を当該階において実施する。

なお、上述した工程では、工程（７）において、パネルユニット４の下に立上がりコンクリートを打設するものとしているが、これに限定されるものではなく、立上がりコンクリートは省略することもできる。この場合、例えば、アンカーボルト５を架構２（の梁）に埋設・固定した後に、パネルユニット４の孔にアンカーボルト５を挿し込み、接着・固定することができる。

（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、軽量化が図れることにより、水平力も軽減され、ＲＣ架構の断面サイズを小さくすることが可能になる。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、ＲＣ造において、木質パネル壁体３は、躯体と一体でコンクリート打設されていることから、架構２による拘束効果があり、ＧＩＲ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、パネルユニット４の架構２に対向する端面には接合孔４３、・・・、４５、・・・が設けられ、接合孔４３、・・・、４５、・・・にアンカーボルト５が挿入された状態で接着剤６が充填されて、アンカーボルト５がパネルユニット４に固定され、アンカーボルト５が架構２の型枠内に突出した状態でコンクリートが打設されて、アンカーボルト５を介して架構２と木質パネル壁体３が接合される。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。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。

（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４１ａ、４１ｂには、隣接するパネルユニット４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、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、アンカーボルトは、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（ＣＬＴ）又は単板積層材（ＬＶＬ）から構成されることが好ましい。

（５）さらに、本実施例の壁構造の構築方法は、新設の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４、・・・を準備する工程と、複数のパネルユニット４、・・・を架構２を構成する梁２２ｂ上に建込む工程と、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、木質パネル壁体３と架構２を接合する工程と、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造での施工においては、木質パネル壁体３が木質材料であることから、躯体の型枠設置が容易で、一体施工が可能となる。

（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の架構２に対向する端面４１ａ、４１ｂ、４２ａ、４２ｂに接合孔４３、・・・、４５、・・・を削孔する工程を有し、木質パネル壁体３と架構２を接合する工程は、接合孔４３、・・・、４５、・・・にアンカーボルト５、・・・が挿入された状態で接着剤６を充填する工程と、アンカーボルト５、・・・が架構２の型枠内に突出した状態でコンクリートを打設する工程と、有している。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。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。

（７）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４１ａ、４１ｂに、隣接するパネルユニット４が並設された状態で互いに連通する連結孔４４、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、アンカーボルトは、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、架構２と木質パネル壁体３の接合や、パネルユニット４間の連結では、アンカーボルト５を使用しているが、アンカーボルト５は、必要とされる耐力に応じて、１列（シングル）であってもよいし、２列（ダブル）であってもよいし、さらに多数であってもよい。

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

Claims (5)

1. 構造物のＲＣ造、又はＳＲＣ造の架構と、
   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、
   前記パネルユニットの前記架構に対向する端面には接合孔が設けられ、前記接合孔にアンカーボルトが挿入されて接着剤で固定されて、前記アンカーボルトが前記パネルユニットに固定されるとともに、
   前記アンカーボルトが前記架構の型枠内に突出されてコンクリートが打設されて、前記アンカーボルトを介して前記架構と前記木質パネル壁体が接合され、
   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て接着剤で固定されて、隣接する前記パネルユニットが互いに連結される、壁構造。
2. 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に記載された壁構造。
3. 新設のＲＣ造、又はＳＲＣ造の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、
   複数の前記パネルユニットを前記架構を構成する梁上に建込む工程と、
   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、
   前記木質パネル壁体と前記架構を接合する工程と、
   をこの順に備える、壁構造の構築方法。
4. 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前記架構に対向する端面に接合孔を削孔する工程を有し、
   前記木質パネル壁体と前記架構を接合する工程は、前記接合孔にアンカーボルトが挿入された状態で接着剤を充填する工程と、前記アンカーボルトが前記架構の型枠内に突出した状態でコンクリートを打設する工程と、有する、請求項３に記載された壁構造の構築方法。
5. 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３又は請求項４に記載された壁構造の構築方法。

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