WO2004079115A1

WO2004079115A1 - 建築物の壁体構造

Info

Publication number: WO2004079115A1
Application number: PCT/JP2003/011288
Authority: WO
Inventors: Yasunori Matsufuji
Original assignee: Japan Science And Technology Agency
Priority date: 2003-03-06
Filing date: 2003-09-04
Publication date: 2004-09-16
Also published as: AU2003271053B2; TWI326321B; US7836646B2; TW200417664A; KR101131364B1; NZ542580A; AU2003271053A1; CA2520200A1; CN100335726C; CN1751160A; CA2520200C; EP1612341A4; US20060272245A1; KR20050102138A; EP1612341A1

Abstract

　耐震性及び耐風性を有する外壁と、耐震性等が相対的に劣る内壁とを適切に組合せ、設計荷重を適切に各部で負担する建築物の壁体構造を提供する。建築物の壁体構造は、煉瓦(A～D)及び金属プレート(51)を積層した煉瓦組積構造の外壁(2)を含む。煉瓦のボルト挿通孔(7)を貫通する緊締具(60,62,63,70)が緊締され、上下の煉瓦は、緊締具のプレストレス下に一体的に相互連結される。外壁の内側には、内壁(3)が構築され、剪断補強部材(10,20)が内壁及び外壁を相互連結する。内壁は、屋根荷重等の長期鉛直荷重を支持可能な乾式工法の壁体として構築される。内壁に作用する地震力等の短期水平荷重は、剪断補強部材によって外壁に伝達する。

Description

明細書建築物の壁体構造技術分野本発明は、建築物の壁体構造に関するものであり、より詳細には、分散型アンポンドプレストレス工法（DUP (Distributed and Unbonded Prestress) 工法）で構築された煉瓦組積構造の外壁を有する建築物の壁体構造に関するものである。背景技術木造、鉄筋コンクリート構造、鉄骨構造、ブロック組積構造等の各種の建築構法が知られている。建築構法の一種として、煉瓦（レンガ）を組積して壁体を構築する煉瓦組積構法が知られている。粘土を高温焼成してなる煉瓦は、外壁、重厚感、風合い及び色彩等の意匠的又は美的効果において高い評価を受けている。煉瓦は又、耐久性、遮音性、耐火性及び蓄熱性等の物理的性能においても優れている。このため、煉瓦は、世界各国で古くから親しまれ、建築物の壁材として、長年に亘つて広く使用されてきた。本発明者は、乾式工法の煉瓦組積構法として、分散型アンポンドプレストレス工法（DUP工法）を提案している。この構法は、金属ポルトの締結力によりプレストレスを導入しながら煉瓦を多層に積層する煉瓦組積構法であり、その実用化研究は、現在も継続的に実施されている（日本国特許出願、特願平 4— 5 1 8 9 3号、特願平 5— 9 1 6 74号、特願平 6— 20 6 5 9号、特願平 7— 1 7 2 6 0 3号、特願平 8— 43 0 1 4号）。一般に、住宅建築物等の建設費の低価格化することは、建築主、建築設計者及び建築施工者にとって共通の課題である。他国で生産された比較的低価格の輸入資材を使用することは、建設費を低価格化する上で有効な手段であると考えられる。このような事情より、諸外国の基準及び仕様で製造された住宅建設資材が自国に輸入される。この種の輸入資材は、自重及び積載荷重などの鉛直荷重に対しては十分な耐荷カを発揮するかもしれない。しかし、このような輸入資材は、耐震性及び耐風性の点においては、自国の基準に適合しない場合が多い。このため、輸入資材を採用する場合、部材を補強したり、部材断面を大型化する等の対策を講ずる必要が生じる。例えば、従来の住宅建築物は、軸組構造又は枠組壁構造等の構造形式を決定した後、決定した構造形式の構造体が長期荷重（自重、積載荷重）及び短期荷重（地震荷重、風荷重）の双方を負担するという概念のもとに設計されている。これに対し、非地震国の基準で設計 ·製造された構造部材（2 X 4

( t wo_by-four)木製パネル部材等）は、長期荷重（自重及び積載荷重）に関しては、自国の構造部材と同等の耐カを発揮し得るにもかかわらず、地震荷重に対する耐カは、自国（殊に地震国）の基準に適合しないことが多い。このため、短期水平荷重に対する耐力が低い点のみが原因で輸入資材を採用できないといった状況が生じる。煉瓦壁を有する住宅建築物においても、輸入資材や、安価に製造された比較的低強度の建設資材により内壁を構築し、これを外壁側の煉瓦壁と組み合わせ、これにより、住宅建築物等の建設費を低廉化することが考えられる。しかし、従来の湿式工法の煉瓦壁の場合、自重を支持することができたとしても、建物に作用する地震力等の短期水平荷重を負担することは、困難である。このため、短期水平荷重を内壁により支持する必要が生じる。しかしながら、諸外国の基準，仕様で製造された建設材料や、比較的安価な建築材料で作られた内壁は、上述の如く、地震荷重等の短期水平荷重に対して十分な耐カを発揮し難い。このため、内壁の補強又は設計変更等が必要となり、この結果、建設費が逆に増大してしまうという問題が生じる。これに対し、 DUP 工法の煉瓦壁は、近年の研^により、短期水平荷重に対して高い耐カを発揮すると判明した。しかし、これまでの DUP工法の煉瓦壁は、屋根荷重を含む長期鉛直荷重を支持するように構築されるので、 '煉瓦壁が建物の短期水平荷重をも更に負担した場合、煉瓦壁が負担する荷重は、かなり増大してしまう。また、長期荷重及び短期荷重の双方を煉瓦壁が負担する場合、内壁に課せられる荷重が極端に軽減し、内壁に余剰の耐力が生じる。これは、建物の各構造要素が建物の荷重を適正なバランスで負担するという観点からは、望ましくない。また、建設工事のェ期短縮は、建設費の低価格化と同じく、全ての建築構造にとって共通の課題である。乾式工法（DUP工法）の煉瓦壁の場合、従来の湿式工法の煉瓦組積工程と対比すると、煉瓦組積工程のェ期を大幅に短縮することができる。しかしながら、煉瓦組積構造の煉瓦壁の場合、煉瓦壁を構築した後に内装工事を行う必要があるので、煉瓦組積工程及び内装工事工程が全工程のクリティカルパス（c r i t i ca l pa th)となる傾向がある。このため、更にェ期を短縮するには、煉瓦組積工程及び内装工事工程の同時進行を可能にする対策が必要となる。乾式工法（DUP工法）の煉瓦壁は又、標準的な気象条件の下では早期に施工可能な組積構造を有し、ェ期短縮のメリット（利点）を十分に発揮する。しかし、外壁の煉瓦組積工程は、天候（殊に降雨）の影響を受け易い。例えば、異常気象等により、悪天候が長期に継続した場合、上述した乾式工法（DUP工法）の煉瓦壁であっても、湿式工法の外壁と同様、埭瓦組積工程のェ期が長期化する事態が懸念される。従って、悪天候が継続するような場合であっても、天候に影響を受け難い環境で煉瓦を組積するための対策が望まれる。本発明は、輸入資材等の比較的安価且つ低強度の建設資材と、乾式工法 (DUP 工法）の煉瓦壁との双方を適切に用い、両者が、長期鉛直荷重及び短期水平荷重を適切に負担する建築物の壁体構造を提供することを目的とする。本発明は又、主に長期鉛直荷重を負担する壁体と、主に短期水平荷重を負担する壁体とを備え、これらの壁体が協働して、設計荷重に対する構造耐カを発揮する建築物の壁体構造を提供することを目的とする。本発明は更に、煉瓦組積工程及び内装工事工程の同時進行を可能にするとともに、天候に影響を受け難い状況で乾式工法（DUP工法）の煉瓦壁を構築できるように壁体構造又は壁体施工方法を改良することを目的とする。発明の開示

本発明は、上記目的を達成すべく、婊瓦及び金属プレートを積層するとともに、前記煉瓦のポルト揷通孔を貫通する緊締具を緊締して該緊締具のプレストレス下に上下の煉瓦を一体的に相互連結する煉瓦組積構造の外壁を有する建築物の壁体構造において、

前記外壁の内側に構築された内壁と、前記外壁及び内壁を相互連結する剪断補強部材とを有し、

前記内壁は、屋根荷重を支持可能な乾式工法の壁体として構築され、前記剪断補強部材の内端部は、前記内壁に固定され、該剪断補強部材の外端部は、前記緊締具によつて前記外壁に固,定され、前記屋根及び内壁に作用する地震力は、前記剪断補強部材を介して前記外壁に伝達することを特徴とする建築物の壁体構造を提供する。本発明の上記構成によれば、建築物の壁体構造は、自重及び積載荷重等の長期鉛直荷重を負担する要素（内壁）と、自重及び短期水平荷重（地震力及び風荷重等）を負担する要素（外壁）とにより構成される。両要素（内壁及び外壁) は、協働して構造耐カを発揮する。このような構造上の概念は、主として装飾的効果を意図した従来の煉瓦壁（短期荷重及び長期荷重の双方を負担する内壁の外側に湿式工法で煉瓦壁を構築し、煉瓦壁は、その自重のみを負担する）とは、全く異なる概念である。なお、本発明の概念は、乾式工法（DUPェ法）の煉瓦壁が当初の予想を超えた高い水平耐カを発揮すると判明したことから可能となったものであり、従来の湿式工法の煉瓦壁では、このような建築構造の概念は、得られない。また、本発明の上記構成によれば、内壁を外壁に先行して施工し、屋根を構築した後、外壁の煉瓦を組積することができる。外壁の煉瓦組積工程は、屋根の軒下で行うことができるので、天候の影響により遅延し易い煉瓦組積工程の問題は、解消する。また、外壁煉瓦の組積時には、内壁は既に構築されているので、煉瓦組積工事及び内装工事を同時進行することができる。更に、上記構成によれば、屋根及び内壁に作用する短期水平荷重は、剪断補強部材を介して外壁に伝達し、風圧は、外壁により遮られ、内壁に作用しない。このため、内壁は、屋根荷重等の長期鉛直荷重に耐える耐カを発揮すれば良く、輸入住宅資材又は低価格資材の課題とされてきた耐震性及び耐風性の問題は解消する。従って、輸入住宅資材又は低価格資材により内壁を構築し、建設費を低減することができる。好ましくは、剪断補強部材の一端部は、煉瓦の上面又は上下の煉瓦の間に固定され、緊締具の締付け力によって婊瓦に固定される。剪断補強部材の他端部は、内壁に堅固に固定される。剪断補強部材は、煉瓦の上面または上下の煉瓦の間に固定される外壁側ブラケット（21)と、内壁の構造部材に堅固に固定される内壁側ブラケット（22)とから構成しても良い。この場合、外壁側ブラケット及び内壁側ブラケットは、応力伝達可能に相互連結される。本発明は又、外壁及び内壁の二重壁構造を有する建築物の壁体構造において、

前記外壁は、外壁の自重と、外壁及び内壁に作用する短期水平荷重とを負担する耐カを有し、前記内壁は、内壁の自重と、内壁に作用する長期鉛直荷重とを負担する耐カを有し、

前記外壁及び内壁は、内壁の剪断力を外壁に伝達する剪断補強部材によつて相互連結され、内壁に作用する短期水平荷重は、前記剪断補強部材によつて外壁に伝達することを特徴とする建築物の壁体構造を提供する。

本発明の上記構成によれば、主に長期荷重を負担する内壁と、主に短期荷重を負担する外壁とが協働して、設計荷重（短期 ·長期荷重）に対する構造耐力を発揮するので、例えば、耐震性能が比較的低い安価な 2 X 4木製パネル等を内壁に使用することができる'。好ましくは、外壁は、煉瓦及び金属プレートを積層するとともに、煉瓦のポルト揷通孔を貫通する緊締具を緊締して該緊締具のプレストレス下に上下の煉瓦を一体的に相互連結する煉瓦組積構造の壁体からなる。好適には、外壁の短期許容剪断力は、緊締具に加えられるプレストレスに比例する。外壁の短期許容剪断力 Q_AS は、 Q_AS= t · j · t · N_PZA により設定することができる。ここに、

t ：壁体の有効厚さ j ：壁体の応力中心距離

N_P：滑りが発生する層に導入されているプレストレス（力）の総和

H ：煉瓦及び金属プレート（水平補強プレート）の接触面の摩擦係数 A：壁体の有効断面積である。外壁の煉瓦壁は、このような設定により、耐震上有効な耐カ壁として設計される。また、プレストレスの適切な設定により、煉瓦壁の耐震性能又は耐震効果を任意に設定することができる。他の観点より、本発明は、建築物の壁体の施工方法において、

屋根荷重を支持可能な乾式工法の内壁を施工する工程と、

該内壁の上に小屋組を構築する工程と、

前記内壁の外側に煉瓦及び金属プレートを積層し、前記小屋組の軒下に煉瓦組積構造の外壁を構築する工程とを有し、

上下の煉瓦は、該煉瓦のポルト挿通孔を貫通する緊締具を緊締することにより、該緊締具のプレストレス下に一体的に相互連結し、

前記婊瓦を所定の段数まで組積したとき、前記内壁に作用する短期水平荷重を外壁に伝達する剪断補強部材を施工し、該剪断補強部材によって前記外壁及び内壁を相互連結することを特徴とする建築物の壁体施工方法を提供する。このような施工方法によれば、屋根の軒下で、降雨の影響を受けずに煉瓦組積工程を実施できる。また、内装工事を煉瓦組積工事と同時進行し、これにより、建設ェ期を短縮することができる。先行して構築された内壁は、煉瓦組積時の煉瓦位置の基準又は定規となるので、煉瓦組積の精度は、向上する。剪断補強部材は、煉瓦を所定の段数まで組積したときに、煉瓦の緊締具の締付け力によって煉瓦の上面又は上下の煉瓦の間に固定される。このため、剪断補強部材は、格別の留め具又は係止具等を用いることなく、煉瓦の緊締具によつて煉瓦壁に固定され、しかも、緊締具の締付け力により、堅固に煉瓦壁に固定される。本発明は、その応用として、既存建築物の耐震性及び耐風性を改善する建築物の壁体施工方法を提供する。即ち、本発明は、建築物の壁体の施工方法において、

煉瓦及び金属プレートを積層するとともに、前記煉瓦のポルト揷通孔を貫通する緊締具を緊締して該緊締具のプレストレス下に上下の煉瓦を一体的に相互連結した煉瓦組積構造の外壁を既存建物の壁体の外側に構築し、前記既存建物に作用する短期水平荷重を前記外壁により支持すべく、前記煉瓦を所定の段数まで組積したとき、剪断補強部材によって前記既存建物と前記外壁とを相互連結することを特徴とする建築物の壁体施工方法を提供する。

このような施工方法によれば、剪断補強部材は、既存建物に作用する短期水平荷重を外壁に伝達する。既存建物に作用する地震力は、剪断補強部材によって煉瓦壁に伝達するので、外壁を構築した既存建物の耐震性は、向上する。煉瓦壁は、既存建物の壁面に相応して組積することができるので、多様な形状の既存建物に適応することができる。煉瓦壁は又、既存の外壁に作用する風圧力を遮断するので、既存建物の耐風性も又、向上する。かくして、耐震性及び耐風性が不足する既存建物は、煉瓦壁の構築により、十分な耐震性及び耐風性を備えた建物に改築又は補強される。図面の簡単な説明図 1は、本発明の壁体構造を備えた住宅建築物の概略断面図である。図 2及び図 3は、外壁の煉瓦組積工程を示す断面図である。図 4 (A) は、煉瓦単体の斜視図、図 4 (B) 及び（C) は、煉瓦組積状態を示す斜視図及び正面図である。図 5は、外壁及び内壁の最上端部に配置される剪断補強金物の構造及び取付方法を示す断面図である。図 6は、 2階床部分に配置される剪断補強手段の構成を示す斜視図である。図 7は、 D UP工法の煉瓦壁の載荷試験結果（載荷履歴曲線）を示す線図である。図 8は、 DUP工法の煉瓦壁の面外剛性に関する試験結果（面外曲げ試験結果）を示す線図である。図 9は、二階建て住宅の建設工程を示す斜視図であり、基礎及び 1階床下地の施工過程が示されている。図 1 0は、 1階内壁の建込み過程を示す斜視図である。図 1 1は、 2階床組の施工過程を示す斜視図である。図 1 2は、 2階内壁工事の過程を示す斜視図である。図 1 3は、屋根工事の過程を示す斜視図である。図 14は、 1階外壁の煉瓦組積過程を示す斜視図である。図 1 5は、 2階外壁の煉瓦組積過程を示す斜視図である。図 1 6は、煉瓦組積工事完了時の状態を示す二階建て住宅の斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、添付図面を参照して、本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。

,図 1は、本発明の壁体構造を備えた住宅建築物の概略断面図である。建築物は、基礎及び床スラブ 1、外壁 2、内壁 3、小屋組 4、 2階床組 5 および天井 6より概ね構成される。外壁 2は、基礎及び床スラブ 1上に組積された DUP 工法の煉瓦壁からなる。内壁 3は、木造 2 X 4工法 (two-by-four method)に使用される木製パネル部材からなり、基礎及び床スラブ 1上に建込まれる。小屋組 4は、内壁 3の上端に支持され、屋根材は、小屋組 4の上面に施工される。小屋組 4の荷重は、鉛直荷重として内壁 3に作用し、内壁 3の耐荷力により支持される。剪断補強金物 1 0の外端部が、外壁 2の最上端に固定され、内壁 3側に水平に延びる。剪断補強金物 1 0の内端部は、下側に直角に屈曲し、ポルト 3 1によって内壁 3の上端部に連結される。小屋組 4及び内壁 3に作用する水平荷重（地震力等）は、剪断補強金物 1 0を介して外壁 2に伝達し、外壁 2 の耐震力により支持される。

2階床組 5及び上階内壁 3を支持する横架材 3 0が、中間階剪断補強手段 2 0によって外壁 2の中間高さ部分に応力伝達可能に連結される。剪断補強手段 2 0は、外壁 2に固定された外壁側ブラケット 2 1と、横架材 3 0に固定された内壁側ブラケット 2 2とから構成される。ブラケット 2 1 、 2 2は、ポルト ·ナット組立体（図示せず）によって一体的に相互連結される。内壁 3及び 2階床組 5に作用する水平荷重（地震力等）は、ブラケット 2 1、 2 2を介して外壁 2に伝達し、外壁 2の耐震力により支持される。図 2及ぴ図 3は、外壁 2の煉瓦組積工程を示す断面図であり、図 4 ( A ) は、煉瓦単体の斜視図、図 4 ( B ) 及び（C ) は、煉瓦組積状態を示す斜視図及び正面図である外壁 2の煉瓦 A : Bは、図 2に示す如く、上下に積層され、金属プレート (水平補強プレート） 5 1が、煉瓦 A： Bの間に介挿される。金属プレート 5 1は、煉瓦上面の幅と実質的に同じ幅を有するとともに、煉瓦単体の長さと略同等の長さを有する。各々の金属プレート 5 1は、隣接する 2つの煉瓦に跨がるように配置される。図 4に示す如く、煉瓦は、千鳥配列に組積され、上下の煉瓦は、半部寸法だけ相対的に壁芯方向にずれた位置に配置される。図 2に示す如く、上下の煉瓦 A： Bの間に介揷された金属プレート 5 1のポルト揷通孔 5 3は、ポルト揷通孔 7及び大径貫通孔 8と整列する。全螺子ポルト 6 0が、揷通孔 7、貫通孔 8及び揷通孔 5 3に挿入される。ポルト 6 0は、 2層に積層した煉瓦 A： Bの全高と同等の高さ（長さ）を有する。ポルト 6 0を螺入可能な長ナツト 7 0が、貫通孔 8の中空部 8 0の中に配置される。既に組積した煉瓦 A： Bの上面にプレート 5 1が配置される。ポルト揷通孔 5 3と整合するように丸座金 6 3及びバネ座金 6 2がプレ一ト 5 1上に載置される。ポルト 6 O Aの上端部は、ポルト揷通孔 5 3、丸座金 6 3及びバネ座金 6 2を貫通して上方に突出する。長ナツト 7 0がポルト 6 O Aの上端部に螺合する。ポルト 6 O Aの上端部は、内螺子 7 1の下半部に螺入する。長ナツ卜 7 0をポルト 6 O Aに螺合するために、図 2に仮想線で示す専用脱着工具 1 0 0が使用される。脱着工具 1 0 0は、携帯可能な駆動部 1 0 1 と、ボルト 6 0及び長ナツト 7 0に選択的に係合可能なソケット部 1 0 2と、ソケット部 1 0 2の基端部を駆動部 1 0 1の回転軸 1 0 4に一体的に連結可能な連結部 1 0 3とを備える。ソケット部 1 0 2は、長ナツト 7 0を受入れ、駆動部 1 0 1のトルクを長ナット 7 0に伝達する。長ナット 7 0は、螺合方向に回転し、長ナット 7 0は、ポルト 6 0 Aに対して相対回転し、ポルト 6 0 Aの上端部に締付けられる。引き続く組積工程において、上層の煉瓦 Cが下層煉： E B上に更に組積される。長ナツト 7 0が中空部 8 0内に収容され、金属プレート 5 1が煉瓦 C上に積層される。更に、上層の煉瓦 Dが金属プレート 5 1上に積層される。ポルト 6 0 Bが最上層の煉瓦 Dのポルト揷通孔 7に挿入され、ポルト 6 0 Bの下端部が長ナツト 7 0内に螺入する。長ナツト 7 0に対するポルト 6 0 Bの締付けには、上述の脱着工具 1 0 0が使用される。脱着工具 1 0 0のソケット部 1 0 2は、ポルト 6 0 Bの上端部を受入れ、駆動部 1 0 1のトルクをポルト 6 0 Bに伝達する。ポルト 6 0 Bは、螺入方向に回転し、この結果、ポルト 6 0 Bは、ナット 7 0に締結する。かくして組積した煉瓦 A： B ： C ： Dの状態が図 3及び図 4に示されている。煉瓦、丸座金 6 3、バネ座金 6 2、ポルト 6 0及び長ナット 7 0を組付ける工程が煉瓦 C ： Dの上層において更に反復実施される。これにより、緊締具構成要素 6 0 : 6 2 : 6 3 : 7 0によって煉瓦を一体的に組積した構造を有する連続的な垂直壁が施工される。上下の長ナット 7 0に螺合したポルト 6 0には、締結トルクに相応する引張応力がプレストレスとして作用し、上下のプレート 5 1間の煉瓦には、圧縮応力がプレストレスとして作用する。上層のポルト 6 0及び長ナツト 7 0 のトルクは、直下のポルト 6 0及び長ナット 7 0に伝達し、これを更に締結せしめるように作用する。従って、直列に連結した一連のポルト 6 0及び長ナット 7 0は、上層のポルト 6 0及び長ナット 7 0の締結トルクを下層のポルト 6 0及び長ナット 7 0に伝達する。この結果、下層のポルト 6 0及び長ナツト 7 0は、煉瓦 1を上層に組積するにつれて更に強力な締結トルクで螺合する。かくして、下層のポルト 6 0及び煉瓦 1には、かなり高強度のプレストレスが作用し、この結果、水平加振力及び垂直加振力に対する外壁 2の剛性及び靭性は、実質的にかなり向上する。図 5に示す煉瓦 Dは、外壁 2の最上端に位置する煉瓦として示されている。剪断補強金物 1 0は、水平部 1 1及び垂直部 1 2を有する一体的な金属板からなる。水平部 1 1は、ポル卜 6 0 ( 6 0 B ) を揷通可能なポルト揷通孔 1 3を備える。ポルト揷通孔 1 3と整合するように丸座金 6 3及びバネ座金 6 2が水平部 1 1上に載置される。ポルト 6 0 Bの上端部は、ポルト揷通孔 1 3、丸座金 6 3及ぴバネ座金 6 2を貫通して上方に突出する。長ナツト 7 0 がポルト 6 0 Bの上端部に螺合する。長ナット 7 0の締付けには、上述の脱着工具 1 0 0が使用される。垂直部 1 2は、ポルト揷通孔 1 4を備える。図 1に示す如く、外壁側に突出する全螺子ポルト 3 1が 2階内壁 3の上端部に固定される。垂直壁 1 2は、全螺子ポルトの突出端部分が垂直部 1 2のポルト孔 1 4を貫通するように内壁 3の上端部側面に位置決めされる。図 5に示すように、孔 1 4を貫通した全螺子ポルト 3 1 (仮想線で示す）の先端部にナツト（仮想線で示す）が締付けられる。剪断補強金物 1 0は、ナットの締付けにより、 2階内壁 3の上端部に一体的に連結される。かくして、剪断補強金物 1 0は、外壁 2の上端部と 2階内壁 3の上端部とを応力伝達可能に連結する。図 6は、二階床部分に配置される中間階剪断補強手段 2 0の構造を示す斜視図である。剪断補強手段 2 0は、横架材 3 0と同等の高さに配置され、外壁 2の中間部と横架材 3 0とを応力伝達可能に相互連結する。金属製ブラケット 2 1は、煉瓦を所定の高さまで組積した際に煉瓦の上面に配置される。ブラケット 2 1は、水平部分 2 4及び傾斜部分 2 5から構成される。水平部分 2 4は、複数の煉瓦に跨がるような全長を有し且つ煉瓦上面に位置決めされる。傾斜部分 2 5は、水平部分 2 4に対して所定角度をなして上方に傾斜し且つ内壁 3 の側に延びる。水平部分 2 4には、ボルト 6 0を揷通可能なポルト孔 2 6が所定間隔を隔てて穿設されている。ポルト 6 0の上端部は、水平部分 2 4の各ポルト孔 2 6を貫通して上方に突出する。長ナット 7 0は、前述の如く、脱着工具 1 0 0によって所定位置のポルト 6 0に締付けられる。水平部分 2 2は、長ナツト 7 0の締付け力により煉瓦上面に永平に固定される。金属製ブラケット 2 2の垂直部分 2 7が、横架材 3 0の側面に固定される。横架材 3 0の側面に突設したポルト 3 3が、垂直部分 2 7に穿設したボルト孔（図示せず）を貫通する。ナット 3 4が、ポルト 3 3の先端部に締付けられる。垂直部分 2 7は、ナット 3 4の締付け力により、横架材 3 0に一体的且つ応力伝達可能に固定される。金属製ブラケッ卜 2 2の傾斜部分 2 8が、垂直部分 2 7の下端から外壁 2の側に延びる。傾斜部分 2 8の傾斜角度は、傾斜部分 2 5の傾斜角度と一致する。傾斜部分 2 8、 2 5は、内壁 3及び外壁 2の間の中空領域において互いに重なり合う。傾斜部分 2 8、 2 5の重なり領域には、所定間隔を隔ててポルト孔（図示せず）が形成されており、傾斜部分 2 8、 2 5は、ポルト ·ナツト組立体 2 9によって、堅固に連結される。ポルト ·ナット組立体 2 9は、ポルト孔に揷通したポルト 2 9 aと、ポルト 2 9 aに締付けられたナツト 2 9 bとからなる。なお、水平部分 2 4の上には、煉瓦が更に組積される。かくして、内壁 3は、剪断補強金物 1 0及び剪断補強手段 2 0を介して外壁 4に連結され、内壁 3及び小屋組 4に作用する地震荷重又は風荷重等の短期水平荷重は、剪断補強金物 1 0及び剪断補強手段 2 0を介して外壁に伝達する。 DUP (D i s t r i bu t ed and Unbonded Pr es t res s) 工法の煉瓦壁からなる外壁 4は、短期水平荷重に抗する耐カを十分に備えるので、内壁 3は、実質的に鉛直荷重のみを負担する。図 7は、外壁 2を構成する DUP 煉瓦壁の載荷試験結果（載荷履歴曲線）を示す線図である。図 7に実線で示す載荷履歴曲線は、煉瓦壁に作用する水平荷重と、煉瓦壁の剪断変形角との関係を示す。図 7の線図には、比較例として、鉄骨純ラーメン（"Rahmen" f rame) の載荷履歴曲線が破線で示されている。なお、図 7に示す線図では、縦軸は、短期許容剪断力 Q _ASに対する面内水平荷重 Qの比（QZQAS) を指し、横軸は、剪断変形角を指示する。また、実験に使用した煉瓦壁は、 Ml 2の鋼製ポルトを用いて組積したものであり、各ポルトには、一律に 7. OkNZ本のプレストレスが導入された。図 7に示す如く、煉瓦壁の載荷履歴曲線は、全体的に鋼構造の載荷履歴曲線と類似し、紡錘形の安定した定常ループを描く。これは、金属プレート及び煉瓦からなる乾式材料組織体の内部において、地震力等の短期水平荷重を吸収する滑りが、煉瓦とプレートと間に発生することに起因すると考えられる。壁体は、このような滑りにより、短期水平荷重に対して柔軟に応答し、壁体の全体的な破壊又は崩壊を回避する。即ち、煉瓦壁は、高いエネルギー吸収能力を発揮し、かなりの地震力に対して壁体の全体破壊又は崩壊を生じさせない耐カを保有する。ここに、煉瓦壁の短期許容剪断力は、終局耐力に至るまでの高い安全率を確保すべく、滑りによる塑性変形の発生を許さない条件に設定される（Q/Q_AS ≤ 1) 。煉瓦壁の設計に用いられる剪断応力度一変形角解析式は、以下のとおりである。

Θ= { (Η · h_in ²/2E_wI»- h_in ³/6E»I_w) - A/H+ 1/G} て

Θ ：壁体の剪断変形角て：剪断応力度

Α：壁体の有効断面積 H：壁体の高さ

h_m：測定点の高さ

G ：乾式材料組織体（煉瓦、プレート及びポルト ·ナットから構成される構造体）の剪断弾性係数但し

L_w I _w= E_b I _b+ E I

E_b ：ポルトのヤング係数

E ：乾式材料組織体のヤング係数

I _b ：全ポルトの断面二次モーメント

I ：乾式材料組織体全断面の断面二次モーメント建物の各壁体が短期水平荷重を負担する比率は、単位剪断応力に対して発生する変形角等に基づいて決定される。建物の設計用地震力に相応する各壁体の短期設計用剪断力（面内剪断）が、短期水平荷重の負担率に基づいて設定される。 D U P煉瓦壁の面内剪断に関する設計式は、以下のとおりである。

_DQ _S/ Q _AS≤ 1 · · · (1 ) DQ _S：壁体の短期設計用剪断力

Q _AS：壁体の短期許容剪断力（損傷限界時の剪断耐カ）

Q _AS (短期許容剪断力）は、下式（2 ) により求められる（無開口壁体の場合）。 .

t ：壁体の有効厚さ j ：壁体の応力中心距離

f _s：壁体の短期許容剪断応力度（損傷限界時の剪断強度）なお、 j = 7d/8 ( dは、壁体圧縮側端部より引張側端部の鉛直補強要素中心（ポルト中心）までの距離） f (短期許容剪断応力度）は、ポルトに導入されるプレストレスにより決定され、下式（3 ) 式により求められる。

：煉瓦及び水平補強プレート（金属プレート）の接触面の摩擦係数 A：壁体の有効断面積図 8は、外壁 2を構成する煉瓦壁の面外剛性に関する試験結果（面外曲げ試験結果）を示す線図である。図 8には、壁面に直角に作用する水平荷重の結果として煉瓦壁に作用する曲げ応力度が示されている。煉瓦壁に直交する面外方向の荷重（例えば、風圧等）を増大すると、壁体は、曲げ変形し始め、引っ張り側の壁面において、上下の煉瓦間に僅かな間隙が発生する（引張縁開口点）。これを超える曲げ応力が壁体内に作用すると、変形角一曲げ応力度の関係を示す曲線は、剛性低下点を超えた時点より、勾配が緩勾配となり（勾配が低下し）、あたかも、塑性変形域における変形角 —曲げ応力度の関係に類似した傾向を示す。しかしながら、面外方向荷重の解放により、壁体は、概ね初期状態に復元し、残留歪み又は残留変形は、非常に小さい。これは、ポルトに導入したプレストレスに起因する。このよ'うな実験を重ねた結果、煉瓦壁は、風圧等の如く面外方向に作用する短期水平荷重に対し、かなりの変形角まで実質的に弹性変形する。従って、この煉瓦壁に対して直交方向に配置された他の煉瓦壁等に荷重を適切に応力伝達する機能を併用することにより、面外方向の地震力や風圧等による全体破壊又は崩壊を生じさせないように外壁を適切に設計 ·施工することができると判明した。図 9乃至図 1 6は、二階建て住宅の建設工程を概略的に示す斜視図である。本発明の壁体構造を用いた建築物では、図 9〜図 1 6に示す如く、外壁 2 の煉瓦壁を構築する前に内壁 3が構築される。図 9及び図 1 0に示す基礎 · 床工程及び一階内壁組立工程では、基礎及び床スラブ 1を施工した後、 1階内壁 3を構成する木製パネル部材 3 aを基礎及び床スラブ 1上に順次建て込む。次いで、図 1 1及び図 1 2に示す如く、 2階床組 5を組立て、 1階内壁と同様の木製パネル部材により 2階内壁 3を建込み、更に、図 1 3に示すように、小屋組 4及び屋根を 2階内壁 3の上に構築する。内壁 3は、鉛直荷重に十分に耐える耐荷性（鉛直荷重に対する耐久性）を有するので、内壁 3、小屋組 4及び 2階床組 5を構築した状態の構築物は、過渡的に安定する。図 1 4に示す如く、外壁 2の煉瓦が、前述の D U P工法により、基礎及び床スラブ 1の外周帯域に組積される。既に小屋組 4が構築されているので、煉瓦の組積作業は、天候の影響を受け難く、雨水に対する煉瓦の養生を格別に要しない。煉瓦の組積作業は、降雨の影響を受け難い軒下の環境で行われるので、降雨による煉瓦組積作業の遅延を回避することができる。また、内壁 3が既に構築されていることから、屋内ボード張り工事等の内装工事を外壁 2の煉瓦組積工程と同時に遂行できる。従って、煉瓦組積工程及び内装ェ事工程の同時進行により、建設工事のェ期を短縮することができる。図 1 4に示すように、 1階の外壁 2を二階床レベルまで組積した段階で、前述の剪断補強手段 2 0 (図 6 ) が施工される。外壁 2及び内壁 3は、剪断補強手段 2 0により相互連結される。次いで、図 1 5に示す如く、二階部分の外壁 2の煉瓦が組積される。外壁 2の最上段の煉瓦を施工する段階で、外壁 2の上端部が剪断補強金物 1 0 (図 5 ) によって内壁 3の最上端部に連結される。かくして、図 1 6に示す如く、外壁 2が建物の全外周に構築される。このような構成によれば、内壁 3は、内壁 3の自重、小屋組 4の荷重、 2 階床の荷重および建物の積載荷重等の鉛直荷重を支持し、内壁 3に作用する地震荷重は、剪断補強金物 1 0及び剪断補強手段 2 0を介して外壁 2に伝達し、外壁 2により支持される。また、外壁 2は、内壁 3に作用する風 ffiを遮るので、風圧力は、内壁 3に作用しない。従って、内壁 3は、実質的に鉛直荷重のみを負担すれば良いので、耐震性及び耐風性が不足する比較的低強度の木製パネル部材により内壁 3を構築することができる。また、本発明の上記構成は、耐震性及び耐風性が不足する既存建物の改築又は補強に応用することができる。建物は、通常は、自重及び積載荷重等の長期荷重と、地震力及び風圧力等の短期荷重の双方をその壁体で負担する状態で存在する。しかし、過去の建築物は、長年の使用により劣化し、耐カを低下させる。また、過去に建設された建築物は、現在の建物のように十分な耐震性及び耐風性を備えていない場合が多い。図 1 3に示す壁体 3及び小屋組 4を既存建築物の外壁及び屋根として把握し、以下、本発明の構成を既存建物の改築に適用した応用例について説明する。図 1 3に示すような既存の住宅建築物では、既存の壁体 3は、その自重、小屋組 4の荷重、 2階床の荷重および建物の積載荷重等の長期鉛直荷重を支持するとともに、建物に作用する地震力及び風荷重等の短期水平荷重を支持する。既存建物に作用する短期水平荷重を軽減すべく、建物の外側に D U P 工法の煉瓦組積構造の外壁 2が新たに構築される。より詳細には、煉瓦の最下段を支持する基礎 1が、図 1 3に示すように既存の壁体 3の下端部に沿つて施工され、煉瓦組積構造の外壁 2が、図 1 4、図 1 5及び図 1 6に示す如く、構築される。外壁 2を構築する過程（図 1 4及び図 1 5 )で、剪断補強金物 1 0及び剪断補強手段 2 0が煉瓦壁 2に取付けられ、既存壁 3は、外壁 2 に連結される。既存建物に作用する地震力は、剪断補強金物 1 0及び剪断補強手段 2 0によって新設の外壁 2に応力伝達し、外壁 2によって支持される。外壁 2は、既存壁 3に作用する風圧を遮るので、風圧力は、既存壁 3に作用しない。従って、外壁 2を構築した後の既存建物は、地震力及び風圧力等の短期水平荷重から解放され、長期荷重のみを支持すれば良い。かくして、既存の建物は、煉瓦組積構造の外壁 2の構築により、補強される。以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能であり、該変形例又は変更例も又、本発明の範囲内に含まれるものであることは、いうまでもない。例えば、剪断補強金物 1 0及び剪断補強手段 2 0は、 2階床レベルと小屋組レベルとの間、或いは、 2階床レベルと基礎レベルとの間に更に設けても良い。また、剪断補強金物 1 0及びブラケット 2 1、 2 2の取付け時の作業性、剪断補強金物 1 0及びブラケット 2 1、 2 2と内壁 3及び外壁 2との若干の相対変位、或いは、ブラケット 2 1、 2 2同士の相対変位等を考慮し、剪断補強金物 1 0及びブラケット 2 1、 2 2のポルト孔をルーズホール又はスロットホールの形態に設計することも可能である産業上の利用可能性

本発明によれば、 D U P工法の煉瓦壁と、他国仕様又は低価格仕様等の比較的低強度又は安価な建設資材との双方を適切に用いた建築物の壁体構造が提供される。 D U P工法の煉瓦壁は、従来工法の煉瓦壁と異なり、建物の短期水平荷重を負担することができる十分な耐震性及び耐風性を備える。 D U P工法の煉瓦壁は、自重及び短期水平荷重を負担するので、内壁は、自重及び長期鉛直荷重を負担すれば良い。従って、輸入住宅資材又は低価格資材により内壁を構築し、建設費を低減することができる。また、本発明の壁体構造又は壁体施工方法によれば、煉瓦組積工程及び内装工事工程の同時進行によりェ期を短縮できるとともに、天候に影響を受け難い小屋組の軒下の環境で煉瓦壁を施工することができる。更に、本発明の壁体構造は、任意の構造の壁体に適応する。この場合、外壁は、外壁の自重と、外壁及び内壁に作用する短期水平荷重とを負担する耐力を有し、内壁は、内壁の自重と、内壁に作用する長期鉛直荷重とを負担する耐カを有する。屋根及び上階床の荷重や、積載荷重等の長期鉛直荷重は、内壁により支持される。内壁に作用する地震荷重は、剪断補強部材によって外壁に伝達し、外壁により支持され、また、風荷重は、外壁に作用するにすぎない。かくして、内壁及び外壁は、協働して、設計荷重に対する構造耐カを発揮し、殊に、地震荷重又は風荷重（即ち、短期水平荷重）は、内壁に実質的に作用せず、従って、内壁は、他国仕様又は低価格仕様等の比較的低強度又は安価な建設資材により構築することができる。

Claims

請求の範囲

1 . 煉瓦及び金属プレートを積層するとともに、前記煉瓦のポルト揷通孔を貫通する緊締具を緊締して該緊締具のプレストレス下に上下の煉瓦を一体的に相互連結する煉瓦組積構造の外壁を有する建築物の壁体構造において、前記外壁の内側に構築された内壁と、前記外壁及び内壁を相互連結する剪断補強部材とを有し、前記内壁は、屋根荷重を支持可能な乾式工法の壁体として構築され、前記剪断補強部材の内端部は、前記内壁に固定され、該剪断補強部材の外端部は、前記緊締具によつて前記外壁に固定され、前記屋根及び内壁に作用する地震力は、前記剪断補強部材を介して前記外壁に伝達することを特徴とする建築物の壁体構造。

2 . 前記剪断補強部材の一端部は、前記煉瓦の上面又は前記煉瓦の間に固定され、前記緊締具の締付け力によって前記煉瓦に固定され、前記剪断補強部材の他端部は、前記内壁の構造部材に堅固に固定されることを特徴とする請求項 1に記載の建築物の壁体構造。

3 . 前記剪断補強部材は、前記煉瓦の上面又は前記煉瓦の間に固定される外壁側ブラケット（21 )と、前記内壁の構造部材に堅固に固定される内壁側ブラケット（22 )とから構成され、外壁側ブラケット及び内壁側ブラケットは、応力伝達可能に相互連結されることを特徴とする請求項 1に記載の建築物の壁体構造。

4 . 外壁及び内壁の二重壁構造を有する建築物の壁体構造において、前記外壁は、外壁の自重と、外壁及び内壁に作用する短期水平荷重とを負担する耐カを有し、前記内壁は、内壁の自重と、内壁に作用する長期鉛直荷重とを負担する耐カを有し、前記外壁及び内壁は、内壁の剪断力を外壁に伝達する剪断補強部材によつて相互連結され、内壁に作用する短期水平荷重は、前記剪断補強部材によつて外壁に伝達することを特徴とする建築物の壁体構造。

5 . 前記外壁は、煉瓦及び金属プレートを積層するとともに、前記煉瓦のポルト揷通孔を貫通する緊締具を緊締して該緊締具のプレストレス下に上下の煉瓦を一体的に相互連結した煉瓦の壁体からなることを特徴とする請求項 4 に記載の壁体構造。

6 . 前記外壁の短期許容剪断力は、前記緊締具に加えられるプレストレスに比例することを特徴とする請求項 1又は 5に記載の壁体構造。

7 . 前記外壁の短期許容剪断力 Q_AS は、 Q_AS= t · j · · Np/A により設疋され、こしに、

t ：壁体の有効厚さ

j ：壁体の応力中心距離

H ：煉瓦一水平補強プレート接触面の摩擦係数

A：壁体の有効断面積 '

であることを特徴とする請求項 6に記載の壁体構造。

8 . 建築物の壁体の施工方法において、屋根荷重を支持可能な乾式工法の内壁を施工する工程と、該内壁の上に小屋組を構築する工程と、 . 前記内壁の外側に煉瓦及び金属プレートを積層し、前記小屋組の軒下に煉瓦組積構造の外壁を構築する工程とを有し、上下の煉瓦は、該煉瓦のポルト挿通孔を貫通する緊締具を緊締することにより、該緊締具のプレストレス下に一体的に相互連結し、前記煉瓦を所定の段数まで組積したとき、前記内壁に作用する短期水平荷重を外壁に伝達する剪断補強部材を施工し、該剪断補強部材によって前記外壁及び内壁を相互連結することを特徴とする建築物の壁体施工方法。

9 . 前記緊締具の締付け力によって前記剪断補強部材を前記煉瓦の上面又は前記煉瓦の間に固定することを特徴とする請求項 8に記載の建築物の壁体施ェ方法。

1 0 . 建物の床部分のレベルおよび内壁の最上端部のレベルまで前記煉瓦を組積したとき、前記剪断補強部材によって前記外壁及び内壁を相互連結することを特徴とする請求項 8又は 9に記載の建築物の壁体施工方法。

1 1 . 前記煉瓦の上面又は前記煉瓦の間に固定される外壁側ブラケット（21 ) と、前記内壁に堅固に固定される外壁側ブラケット（22 )とから前記剪断補強部材を構成し、外壁側ブラケットを前記煉瓦に固定し、内壁側ブラケットを前記内壁に固定し、前記外壁側ブラケット及び内壁側ブラケットを一体的に相互連結することを特徴とする請求項 8乃至 1 0のいずれか 1項に記載の建築物の壁体施工方法。

1 2 . 建築物の壁体の施工方法において、煉瓦及び金属プレートを積層するとともに、前記煉瓦のポルト揷通孔を貫通する緊締具を緊締して該緊締具のプレストレス下に上下の煉瓦を一体的に相互連結した煉瓦組積構造の外壁を既存建物の壁体の外側に構築し、前記既存建物に作用する短期水平荷重を前記外壁により支持すべく、前記煉瓦を所定の段数まで組積したとき、剪断補強部材によって前記既存建物と前記外壁とを相互連結することを特徴とする建築物の壁体施工方法。

1 3 . 前記緊締具の締付け力によって前記剪断補強部材を前記煉瓦の上面又は前記煉瓦の間に固定することを特徴とする請求項 1 2に記載の建築物の壁体施工方法。

1 4 . 前記既存建物の床部のレベルおよび該既存建物の壁体の最上端レベルまで前記煉瓦を組積したとき、前記剪断補強部材によって前記外壁及び内壁を相互連結することを特徴とする請求項 1 2又は 1 3に記載の建築物の壁体施工方法。