JP2002038726A

JP2002038726A - 構築物の補強方法及びその構造

Info

Publication number: JP2002038726A
Application number: JP2000324464A
Authority: JP
Inventors: Shunichi Igarashi; 俊一五十嵐
Original assignee: STRUCTURAL QUALITY ASSURANCE I; Structural Quality Assurance Inc
Current assignee: STRUCTURAL QUALITY ASSURANCE I; Structural Quality Assurance Inc
Priority date: 1999-12-27
Filing date: 2000-10-24
Publication date: 2002-02-06
Anticipated expiration: 2020-10-24
Also published as: WO2001048337A1; JP3484156B2; US20030089063A1; TW464720B; CN1529783A; US20050284032A1; EP1258579A1; EP1258579A4; US6964141B2

Abstract

(57)【要約】【課題】新設や既設の構築物の各種の部材の破壊を制御
してその進行を遅延させるとともに、空間的に破壊領域
を徐々に拡大させることによって、部材が局部的に破壊
し荷重分担能力が喪失する事態の発生を低コストのもと
で迅速に回避できる補強方法および補強構造の提供。【解決手段】構築物における部材１５の外周面に高延性
材２１もしくは高延性被覆材を設置し、該高延性材２１
もしくは高延性被覆材により部材１５の破壊に伴う見か
けの体積膨張を拘束してその破壊を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、建造物や各種のイ
ンフラ施設（以下、総称して「構築物」という）の部材
（梁、桁、スラブ，壁、柱等の構築物の構成要素）が、
地震力や風力などの作用、取り壊しに伴う過度の荷重等
の突発的な外力の作用、あるいは老朽化による耐力不足
によって破壊し、目に見えるほどの変形が生じた後であ
っても、構築物が崩壊して内部や周辺の人、及び財産に
大きな損害を与えることを防止する構築物の補強方法及
びその構造に関する。

【０００２】

【従来の技術】構築物が地震等の突発的な外力、老朽化
による耐力不足によって突然崩壊し、生命及び財産を損
ねることが過去に何度も繰り返されている。

【０００３】構築物の崩壊現象は、構築物を構成する部
材が過度の荷重や耐力不足によって破壊され、これが全
体構造の安定性を損なって構造物の形状を著しく変形さ
せ、内部の空間が減少することによって起こる。建物の
場合には、パンケーキのように床が折り重なったり、倒
壊したりすることが多い。高架橋などでは、橋脚が破壊
され、落橋する事例が多い。したがって、構造部材等の
各種の部材を補強して破壊を制御し、該部材が破壊され
た後も構造の全体的な安定性が損なわれることを回避で
きるならば、構築物の内部や周辺の人命や財産を損ねる
可能性を小さくすることができる。

【０００４】ところで、従来は、構築物の崩壊を回避さ
せてその安全性を確保するために、次のような手法が採
用されていた。構造部材が自重と突発的な外力を合わせて考慮してあ
らかじめ設定した必要荷重にて破壊されないように断面
等を決定する。設置後予想される突発的な外力が増加するか、部材が
老朽化等で耐力を減じたとき、構造部材の断面積を増や
したり、材料の強度を上げる。また、構造部材の周面に
鉄板や炭素繊維等の高強度部材を設置し、構造部材の降
伏強度や破壊されるに至るまでのエネルギー吸収性能
（靭性）を増す。地震力に対する免震装置を構築物に設置してその力を
減ずる。また、地震等の突発的な外力によって構築物が損傷を受
けた場合には、応急被災判定を行い損傷の程度によって
立ち入り禁止措置を講じていた。さらに、設計基準が改
定され、想定される地震荷重が増加した場合には、既存
の構築物に対して耐震診断を実施し、危険と判定された
ものに対しては耐震改修、補強を推奨していた。

【０００５】しかし、上記〜の従来手法は、そのい
ずれもがあらかじめ設定されている地震等の突発的な外
力の想定レベル（設計値）との関係に依拠するものであ
り、この想定レベルを超えた外力が部材に作用した場合
には、部材が破壊してしまうため構造全体の安定性を確
保できる保証はなかった。

【０００６】また、上記従来手法による場合には、工事
にかかる費用、時間、材料が新設費用と同等とはいわな
いまでも、その何割にも達してしまい、そのコスト負担
に耐えられないことも多くある。また、それでなくとも
その確保が難しくなっている溶接工、鉄筋工、仕上げ工
等の熟練工を必要とする場合も多い。したがって、既存
の構築物が、老朽化、旧基準による設計、地震等の突発
的な外力による損傷等で、危険性が高いことが知られて
いる場合であっても、経済的、物理的制約から、補強を
行えないことが多かった。さらに、地震等の突発的な災
害後に応急危険度判定を行う際に、構築物内に立ち入っ
た調査員が余震等で構築物の崩壊に巻き込まれたり、軽
微な損傷であるために安全であると判定された建物に居
住者や使用者が立ち入り、その後の余震等で崩壊し多数
の死傷者を出した事例などもある。

【０００７】図２１は、代表的な構造部材である柱１に
作用する代表的な荷重と対応する変位とを示す。荷重の
作用方法には、端部に作用するもの、部材全体に集中ま
たは分布して作用するものがあり、荷重の種類は力とモ
ーメントとがある。図２１には、これらのうちの代表的
なものだけを示している。図２２は、上記従来手法との
関係で図２１に示した部材に作用する荷重と変位との関
係を示している。同図によれば、補強前の強度及び／又
は靭性に対し補強後の強度及び／又は靭性を増加させる
ことはできるものの、靭性限界を超えた後の上部荷重を
支える保証のなかったことが判明する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】つまり、上記従来手法
による場合には、変形の小さい範囲（２〜３％以内）で
部材が荷重を支え構築物の全体の安定を確保することが
できるが、変形がこれを超えた場合には、荷重を支える
機構を失って急速に変形が進み、構築物が崩壊すること
が不可避となる問題があった。例えば、図２４（ａ）に
示した柱１の例では、変形の小さい範囲（数％以内）で
ある許容範囲内の軸力（鉛直力）Ｐによって発生する周
方向張力Ｔとせん断応力Ｓとを鉄筋コンクリート製の柱
１内の帯鉄筋で保持させることができるものの、せん断
応力Ｓによって柱１がせん断破壊し剛性が低下するか、
過度の軸力の作用によって帯鉄筋が破断もしくは外れて
しまうために周方向張力Ｔを保持できなくなり、図２４
（ｂ）に示すように急速に変形が進み、図２４（ｃ）に
示すように完全に圧壊され、前記パンケーキ破壊現象の
発生が不可避的となる問題があった。また、図２５に示
すように部材１５が梁１６であれば、ヒビ割れ２０と鉄
筋の降伏とにより、同図中に破線で囲繞した部位が圧縮
破壊されてしまうという問題があった。

【０００９】また、上記従来手法による場合には、地震
等の突発的な災害が発生した直後や、耐震基準が改定さ
れて、大量の構築物が既存不適格となり補強が必要にな
った場合に、迅速に対処して安全を確保する手法として
は不向きであるという問題があった。

【００１０】本発明は従来手法にみられた上記課題に鑑
み、新設の構築物の構造部材を含む各種の部材に新設当
初から適用しておいたり、既設の構築物の構造部材を含
む各種の部材に事後的に適用することにより、破壊を制
御してその進行を遅延させるとともに、空間的に破壊領
域を徐々に拡大させることによって、部材が局部的に破
壊し荷重分担能力を完全に失うことを避け、目に見える
ほどの変形が生じた後も構造の崩壊を避け得る程度の荷
重分担力を確保できる補強方法とその構造とを提供する
ことを目的としている。さらに、本発明は、補強工事に
かかる費用、時間、材料を従来手法に比べて大幅に節約
することにより、大量の構築物に対する補強を迅速に行
えるようにすることをも目的とするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
すべくなされたものであり、構造部材を含む各種の部材
を構成するコンクリート、木材、土、レンガ等の材料が
破壊に伴って見かけの体積が膨張する性質を利用し、こ
れを構造部材を含む各種の部材の周辺に設置した高延性
材（高延性被覆材）で弾性的に拘束することによって破
壊の進行を遅延させ、突発的な外力の作用が停止した
後、構築物の重量を分担し、その形状を概ね保持し得る
ようにすることに構成上の特徴がある。ここにいう見か
けの体積とは、部材端面と部材側面とを滑らかに包む面
（包絡面）で囲まれた部分の体積をさす。これが破壊に
よって膨張するとは、図２３（ａ）に示すように部材端
面２，２と部材側面３とを備える破壊前の部材１５が、
破壊面４により分断された破壊片９，９の発生と移動と
によって図２３（ｂ）に示すように包絡面１０が広が
り、見かけの体積が増大する現象をさす。図２３（ｂ）
にて明らかなように、包絡面１０と破壊した部材１５と
の間には空隙ｔが存在する。本発明は、高延性材（高延
性被覆材）によって部材１５を被覆するときに該部材１
５との間に弱層（空隙ｔを含む）を設けることによっ
て、部材１５が破壊した後にも高延性材（高延性被覆
材）が包絡面状に変形することを可能にしていることに
構成上の特徴がある。

【００１２】このうち、第１の発明（方法）は、構築物
における部材の外周面に高延性材を設置し、該高延性材
により前記部材の破壊に伴う見かけの体積膨張を拘束し
てその破壊を制御することに構成上の特徴がある。

【００１３】また、第２の発明（構造）は、構築物にお
ける部材の破壊を制御すべく、該部材の外周面に高延性
材を設置し、該高延性材により前記部材の破壊に伴う見
かけの体積膨張の弾性的な拘束を自在としたことに構成
上の特徴がある。

【００１４】上記第１と第２とのいずれの発明において
も、前記高延性材は、繊維系もしくはゴム系のシート材
（帯状シート材を含む）により形成されているものを好
適に用いることができる。この場合、芯材と、該芯材に
ロール状に巻き付けられた高延性材とのうち、該高延性
材の一側表面の長さ方向には、その横幅を少なくとも２
以上の種類で等分に分割し得る複数本の相互の区別が自
在な区画線を描示してなるロール状芯巻き高延性材（第
３に発明）として形成することにより、施工現場での判
別を容易化して、作業効率の向上により有効に寄与させ
ることができる。また、上記第１と第２とのいずれの発
明においても、前記高延性材は、その被覆対象部材の設
置状況や施工上の制約等を考慮して、前記部材に対し袋
状に覆ったり、螺旋状やロール状に巻き付けたり、ゴム
質系もしくは樹脂系の粘性材を吹き付けるなどの適宜手
段により塗着したりして設置することができる。さら
に、上記第１と第２とのいずれの発明においても、前記
部材との間に空隙または弱層を介して前記高延性材（被
覆材）を設置するならば、前記高延性材（被覆材）が前
記部材により直接破断されてしまう不都合を回避させる
ことができるので、前記高延性材（被覆材）による弾性
的な拘束効果をより確実に発揮させることができる。ま
た、前記高延性材（被覆材）は、上記した空隙または弱
層を介在させることにより、前記部材の多様な破壊形態
に対して包絡面を維持しつつ弾性的に前記部材の見かけ
の体積膨張をより一層確実に拘束できることになる（図
２３（ｂ）では、部材１５と包絡面１０との間に空隙ｔ
がある。）。

【００１５】一方、第４の発明（方法）は、構築物を支
える既存の柱の外周面に対し帯鉄筋よりも弾性係数の低
い素材からなる高延性被覆材を固定することにより、変
形後の前記柱の荷重を保持させることに構成上の特徴が
あり、この場合の高延性被覆材は、前記柱の上下方向に
所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合う周
回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系のシー
ト材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材により
形成することができる。

【００１６】また、第５の発明（方法）は、構築物を支
える既存の柱との間に空隙を介在させて周回配置されて
いる化粧用囲壁材の内周面側に帯鉄筋よりも弾性係数の
低い素材からなる高延性被覆材を設置し、変形後の前記
柱の荷重を保持させることに構成上の特徴があり、この
場合における高延性被覆材は、前記空隙を介して上下方
向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合
う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系の
シート材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材に
より形成することができる。

【００１７】さらに、第６の発明（構造）は、構築物を
支える柱の外周面に帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材か
らなる高延性被覆材を固定したことに構成上の特徴があ
り、この場合の高延性被覆材は、前記柱の上下方向に所
定間隔をおいて多段に配設される周回芯材と、隣り合う
周回芯材相互を鉛直方向にて一体的に連結する繊維系も
しくはゴム系のシート材とで連続形成された蛇腹状補強
材を好適に用いることができる。

【００１８】さらにまた、第７の発明（構造）は、構築
物を支える柱との間に空隙を介在させて周回配置される
化粧用囲枠材の内周面側に帯鉄筋よりも弾性係数の低い
素材からなる高延性被覆材を設置したことに構成上の特
徴があり、この場合の高延性被覆材は、前記空隙を介し
て上下方向に所定間隔をおいて多段に配設される周回芯
材と、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて一体的に連
結する繊維系もしくはゴム系のシート材とで連続形成さ
れた蛇腹状補強材を好適に用いることができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明において、構築物
の構造部材等からなる各種の部材の破壊に伴う体積膨張
を拘束してその破壊を制御すべく用いられる高延性材の
構造例を示す全体斜視図である。

【００２０】同図によれば、高延性材２１は、適宜長さ
の縦幅と横幅とが付与されてなるシート部２２を本体と
し、その周方向で相互が突き合わされる一側縁部２３と
他側縁部２４とを備えて形成されている。

【００２１】また、シート部２２における一側縁部２３
と他側縁部２４とのそれぞれには、その縦幅方向に沿わ
せて芯紐２５が挿通配置されており、該芯紐２５により
一側縁部２３と他側縁部２４とが各別に補強され、引張
り方向での耐久性を高めることができる。

【００２２】さらに、一側縁部２３と他側縁部２３との
それぞれの近傍位置には、その長さ方向に沿わせて連結
用紐材３０のための挿通孔２６がそれぞれ所定間隔で設
けられている。また、これらの各挿通孔２６には、例え
ば鳩目２８などの適宜の補強部材２７が付設されてお
り、該補強部材２７により各挿通孔２６の周縁部が各別
に補強され、連結用紐材３０を確実に固着できる。

【００２３】しかも、シート部２２における一側縁部２
３と他側縁部２４との少なくともいずれか一方の側、図
示例では一側縁部２３には、シート部２２の縦幅と略同
長の縦幅を有する舌片状の当て布部２９が一側縁部２３
の長さ方向に沿わせてその裏側に縫着されており、該当
て布部２９により一側縁部２３と他側縁部２４との間を
裏側から覆うことができるようになっている。なお、図
示は省略してあるが、当て布部２９は、一側縁部２３と
他側縁部２４とに各別に配設し、一側縁部２３と他側縁
部２４との間を裏側から交互に二重構造で覆うことがで
きるようにしてもよい。

【００２４】高延性材２１を構成しているシート部２２
や当て布部２９は、周方向と鉛直方向とに均質な材料が
用いられ、特に延性が高く初期弾性係数が鉄やコンクリ
ートに比較して小さな繊維材やゴム材などを好適に用い
ることができる。具体的には、延性に富み、かつ、荷重
を保持し得る強度を有している合成繊維材（例えば、東
レ株式会社製の商品名「トレシート」等）やゴム材（例
えば株式会社ブリヂストン製の商品名「ジオライナー」
等）からなるシート材を好適に用いることができる。

【００２５】このため、高延性材２１は、例えば図１２
（ａ）に模式的に示す構築物（建築物）１１の床１２等
を支えるべく立設されている例えば図１３（ａ）に示す
構造部材１５としての柱１３の外周面１４に対し、柱１
３とシート部２２との間に当て布部２９が位置し、か
つ、一側縁部２３と他側縁部２４とが相互が突き合わさ
れる配置関係のもとで巻き付けることができる。

【００２６】また、構造部材１５としての柱１３に巻き
付けられた高延性材２１は、一側縁部２３と他側縁部２
４とのそれぞれの挿通孔２６を介して架け渡された連結
用紐材３０を介して当て布部２９で裏打ちした状態のも
とで一体化させることにより簡単に周回配置することが
できる。このように簡単な施工で短時間に設置すること
により、高延性材２１は、柱１３の周囲をすっぽりと袋
状に包み込んだ状態を維持できることになる。

【００２７】図１は、部材１５がコンクリートもしくは
木、土、レンガ等を主材とする柱１３である場合の本発
明の適用例を示しているが、構築物１１が建造中の場合
であれば、例えば図１２（ａ）に示されている梁（桁）
１６や図２（ａ）に示されている壁１７に対しても同様
にして、つまりその周囲を袋状に覆うことにより高延性
材２１をその周面に巻き付けておくことができる。

【００２８】なお、上記連結構造は、荷重を受けた際に
一側縁部２３と他側縁部２４とが引き離されることのな
いように一体的に止着できる構造を備えるものであれ
ば、図示例に限らず、縫合や接合など、その他の公知の
止着構造を適宜採用することができる。

【００２９】一方、図２（ａ）〜（ｃ）は、構築物１１
の部材１５がコンクリートを主材とする既設の構造部材
である壁１７を例に本発明の適用例を示す要部横断面図
である。

【００３０】図２（ａ）によれば、図１２（ａ）に示さ
れる構築物（建築物）１１の空間１９を仕切っている壁
１７の一側面１５ａと他側面１５ｂとの双方に高延性材
２１が各別に配設される（建築中の壁１７の場合は、そ
の周囲に図１に示すように高延性材２１を囲繞配置する
こともできる。）。

【００３１】該壁１７には、図２（ｂ）に示されている
ように、高延性材２１，２１相互を連結するために必要
な連結用紐材３０を挿通できる口径が付与された通孔１
８が一側面１５ａと他側面１５ｂとの間に所定間隔をお
いて水平方向に進むようにして各別に設けられている。
これらの通孔１８は、図示例においては明らかでない
が、水平方向に１条のみでははなく、壁１５の上下方向
に所定間隔をおいて相互が略平行となる位置関係のもと
で複数条にわたり設けられることになる。また、各通孔
１８には、図１に示す鳩目２８のような補強部材を配設
しておくことにより、その周縁部を補強しておくのが望
ましい。

【００３２】このため、高延性材２１，２１相互は、通
孔１８を挿通させて固着された連結用紐材３０を介して
例えば図２（ｃ）に示されるように確実に連結すること
ができる。なお、連結用紐材３０は、各通孔１８毎に高
延性材２１，２１相互を個別に連結したり、図示例のよ
うに１本で各通孔１８を順次挿通させながら高延性材２
１，２１相互を縫い付けるようにして連結するものであ
ってもよい。

【００３３】図２は、部材１５がコンクリートもしくは
木、土、レンガ等を主材とする構造部材である壁１７を
例に示したものであるが、構築物１１が既設のものであ
れば、図１２（ａ）に示されている梁（桁）１６に対し
ても同様に連結用紐材３０を介して高延性材２１，２１
相互を確実に連結することができる。

【００３４】図３（ａ）は、弾性のある帯状の高延性材
２１を構築物における部材（図示例では柱１３に適用）
１５に対しテニスラケットのグリップにおけるテープ巻
き構造と略同様にして相互に重なり合う当接部２１ａを
有して螺旋状に巻き付けた例を示すものである。この場
合、巻き付け後の高延性材２１がずれ落ちないように、
例えば次のような取り付け構造を採用するのが好まし
い。適度の張力を与えながら巻き付ける。弾性のある高延性材２１と部材１５との間、もしくは
包袋巻きのように螺旋状に巻き付けた際に重なり合う高
延性材２１の当接部２１ａ，２１ａ相互を接着剤で接合
したり、溶着することにより接合固着する。部材１５に対し高延性材２１をくぎ等の固定部材を用
いて止着する。

【００３５】また、部材１５の端部に対する固定処理に
関しては、上記との方法で固着するほか、例えば医
療用の弾性包袋の端部固定法として採用されているよう
に、高延性材２１の側に図１に示すような鳩目を形成
し、該鳩目を介して紐を挿通することにより固定するも
のであってもよい。

【００３６】図３（ａ）に示す手法を採用することによ
り、その一部が損傷したコンクリートもしくは木、土、
煉瓦等を主材とする部材１５に対しても、外表面に沿わ
せて高延性材２１を螺旋状に巻き付けてこれを覆うこと
ができる。つまり、高延性材２１は、図３（ｂ）に示す
ようにロール状に巻いた状態であらかじめ準備しておく
ことにより、地震等の突発災害に対しても即座に対応で
きることになる。災害時の緊急対策としては、機械力に
依存することなく、人力により簡単に、かつ、迅速に施
工できる手法が最も望ましく、かかる観点からも図３に
示す手法を用いる利点がある。また、一例としてトレシ
ート８００Ｔ（厚さ１．２６ｍｍ、重さ９３０ｇ／m²）
からなる高延性材２１のロールを用いる場合には、その
幅を５０ｃｍ程度とし、長さを２０ｍ程度とすると、そ
の全体重量が１０ｋｇ前後となり、人手を介して持ち運
ぶことにより、上記緊急対応の目的に適合させることが
できる。

【００３７】図４は、図３に示した螺旋状に巻き付ける
パターンの他例を示す説明図であり、この場合、高延性
材２１は、図５に示すように部材１５の上端部３２側の
一重巻き（図中の）から開始されて順次、二重（図中
の）、三重（図中の）となるようにその積層部位の
巻き数を増加させながら巻き付け、所定の最大巻き数と
なって積層される四重の状態（図中の）を維持させた
状態で所要範囲に繰り返し巻き付けられた後、三重（図
中の）、二重（図中の）を経て下端部３３側が一重
巻き（図中の）となるように巻き付けられている。図
５では、巻き方をわかりやすくするために部材１５との
間に間隔をおいて高延性材２１が配置されているが、実
際には部材１５に対し密に巻き付けられることになる。
さらに、部材１５の端部（上端部３２と下端部３３）に
は、螺旋状の最大巻き数Ｎから１を減じた巻き数のロー
ル巻き、図５に示す例では、螺旋状の最大巻き数Ｎの４
から１を減じた三重巻きのロール巻きで巻き付けられて
いる。これによって、端部（上端部３２と下端部３３）
は、最大巻き数Ｎ重巻きから２Ｎ−１重巻きまでで巻き
付けることができる。部材１５の端部（上端部３２と下
端部３３）には応力が集中するので、こうすることによ
り部材１５に対し安全余裕度を与えることができること
になる。また、螺旋状に巻き付けられる高延性材２１相
互は、部材１５の長さ方向に沿わせた一側面と他側面と
の２面に所要以上の引っ張り張力（強度）Ｔが得られる
適宜の幅をそれぞれ付与して介在させた例えばトーヨー
ポリマー株式会社製の商品名「ルビロン」等の接着剤３
５により部材１５側に接合されて一体化される。

【００３８】図６は、図４に示す螺旋状の巻付けパター
ンが図５に示すよう最大の巻き数（積層数）がＮ重とな
っている場合に好適に使用することができるように、木
製や樹脂製など、適宜の材料を用いて形成された芯材４
９に高延性材２１をロール状に巻き付けた例を示すもの
である。この場合、高延性材２１には、その横幅Ｗをそ
の長さ方向に等分割できるように、１／２（最大幅）、
１／３、１／４、・・・１／Ｎ、・・・１／１０（通常
の場合における最大巻き数が得られるように等分割する
際の最小幅）程度にまで至る複数本の区画線５０が高延
性材２１の側縁２１ｂとの間に描示されている。例え
ば、最大巻き数がＮの場合には、最初の一周で１／Ｎ
（図４ではｗ_１）分だけずらし、以下、上から１／Ｎ
の線に沿って巻き付けていくことにより図４に示すよう
に巻き上げることができる。なお、区画線５０は、各等
分の別を容易に判別できるように、色分けしたり線の類
類を異にしたり、触覚による区別ができるように隆状
（凸部）としたり、蛍光塗料を塗布するなどして描示し
ておくのが望ましい。

【００３９】図６に示すロール状に巻き付けた高延性材
２１は、図４に示すように部材１５の上端部（下端部３
３からであってもよい）３２から一周でその幅Ｗの１／
４（ｗ_１）がずれるようにして長さ方向に螺旋状に巻き
付け、巻き終わりも幅Ｗの１／４（ｗ_１）以内の幅が残
るようにしてその全周にわたって少なくとも一重以上、
最大で四重となって巻き付けられている。

【００４０】図４〜図５は、高延性材２１の最大の巻き
数が四重である場合を例として示すものであり、最大の
巻き数（積層数）を任意のＮとするとき、図４に示す高
延性材２１は一周で１／Ｎずれて螺旋状に巻き付けられ
ることになる。なお、最適な巻き数Ｎは、後述する計算
式において示されている必要強度Ｔと許容歪み量Ｘ_０と
から決定される。

【００４１】図７は、高延性材２１を既設の柱１３や新
築の柱１３などの部材１５に対し３重のロール巻き状に
巻き付けた際の状態説明図であり、そのうちの（ａ）は
要部斜視図を、（ｂ）は（ａ）の横断面図をそれぞれ示
す。

【００４２】同図によれば、高延性材２１は、繊維系も
しくはゴム系の帯状シート材が用いられ、部材１５の外
周面に対し少なくとも周方向での始端部４２が接着剤３
５ａを介して接合され、さらに始端部４２とその上に位
置する２枚目の対面部位４４とが同様に接着剤３５ａを
介して接合されている。また、高延性材２１の終端部４
３側にあって重なり合っている対面部位４５，４６相互
も接着剤３５を介して接合させることにより、三重巻き
となった層を形成してロール状に密に巻き付けられてい
る。なお、始端部４２に用いられている接着剤３５ａ
は、部材１５に対し高延性材２１を仮付けするために用
いるものであり、高延性材２１，２１相互を接着する接
着剤３５と同一の材料を用いる必要は必ずしもない。ま
た、接着剤３５ａとして接着剤３５を用いる場合には、
部材１５に対し高延性材２１が過度に接着されることが
ないように接着面を狭小にするなどの工夫を施す必要が
ある。

【００４３】この場合、部材１５の外周面に対しロール
状に巻き付けられた高延性材２１は、中間層、図示例で
は高延性材２１の始端部４２と終端部４３とが位置して
いる面とは反対側に位置する高延性材２１の１枚目と２
枚目との対面部位４７，４８相互が位置する一条の帯状
領域を部材１５の長さ方向に向けて接着剤３５を用いて
接合することにより巻き付けられている。

【００４４】図７は、高延性材２１を三重巻きした場合
を例示するものであるが、所要の強度得るために必要な
巻き数はこれに限定されるものではなく、最適な巻き数
Ｎは、後述する計算式において示されている必要強度Ｔ
と許容歪み量Ｘ_０とから決定される。

【００４５】すなわち、高延性材２１の一枚当たりの材
料強度をＴ_１、この強度が発現するときの歪みをＳ_１と
すれば、所要強度得るために必要な巻き数Ｎ_１は、次
のようになる。Ｎ_１＝Ｔ／Ｔ_１１）また、許容歪み量Ｘ_０以内に周方向の変形が収まるため
に必要な巻き数Ｎ_２は、Ｎ_２＝ＴＳ_１／Ｔ_１Ｘ_０２）ただし、シート状の高延性材２１の歪みと張力とは、材
料強度発現まで比例すると仮定しているが、かかる比例
関係は合成繊維系の材料では概ね当てはまる。ゴム系材
料や粘性材を吹き付けるなどして塗着することにより高
延性材２１を形成する場合には、上記の計算をそれぞれ
の材料の張力〜歪み関係に基づいて行えばよい。すなわ
ち、材料の張力ｙ〜歪みｘの間の関係が、ｙ＝ｆ（ｘ）
という数値関数、もしくはグラフ等で表現されるとき、
Ｎ_２回巻いたときの一枚当たりの張力ｙは、次のよう
になるｙ＝Ｔ／Ｎ_２３）このときの許容歪み量がＸ_０であるので、必要な巻き
数Ｎ_２は、Ｔ／Ｎ_２＝ｆ（Ｘ_０）の関係から、次の
ようにして求めることができる。Ｎ_２＝Ｔ／ｆ（Ｘ_０）４）なお、最適な巻き数Ｎは、上記で求めたＮ_１とＮ_２と
のうちの大きいほうを採用する。

【００４６】図８は、部材１５の内法高さが例えば図６
に示すようにロール状に巻かれたシート状の高延性材２
１の幅よりも大きいときにおける設置例を示したもので
あり、それぞれの高延性材２１はいずれも図７に示す要
領で部材１５の長さ方向に帯状となった接着剤３５を介
在させながら巻き付けられている。

【００４７】すなわち、部材１５の中央部３４には、図
７に示す要領でまず高延性材２１が巻き付けられ、該中
央部３４に位置する高延性材２１の上縁部５１にその下
縁部５２を接着剤３５で接合させながら部材１５の上端
部３２側に高延性材２１が、中央部３４の高延性材２１
の下縁部５２にその上縁部５１を接着剤３５で接合させ
ながら部材１５の下端部３３側に高延性材２１がそれぞ
れ巻き付けられる。

【００４８】これにより、３カ所にて各別に部材１５に
巻き付けられた高延性材２１のそれぞれは、相互に張力
が伝達されることになる。接着面の幅は、接合部の接着
強度が所要の周方向での引っ張り張力Ｔ以上となること
を条件に具体的に決定される。この場合、接着剤３５を
用いる接合のほか、縫着や溶着などの適宜の固着手法を
用いることができる。また、この場合に必要となる高延
性材２１の巻き数Ｎは、図７に示す例と同様にして決定
される。

【００４９】また、高延性材２１は、その被覆対象であ
る部材１５の設置状況や施工上の制約等を考慮して、該
部材１５に対し袋状に覆ったり、螺旋状に巻き付けた
り、シリコーンゴム等のゴム質系もしくは塩化ビニール
等の樹脂系（各種の素材からなる短繊維を加えたものを
含む）の粘性材を塗着したりすることにより設置でき
る。この場合、高延性材２１が袋状に覆ったり、螺旋状
に巻き付けることができる構造を備えるものであれば、
少なくともその片面に接着層をあらかじめ形成してお
き、該接着層を介して部材１５に貼着するならば、その
設置作業をより円滑化できる。なお、接着層は、必要に
より高延性材２１の両面に形成しておくこともできる。
また、ゴム質系もしくは樹脂系の粘性材を塗着してなる
被覆材により高延性材２１を設置する場合には、手作業
により塗り付けることもできるが、作業性を考慮するな
らば適宜の吹付け器具を用いてゴム質系もしくは樹脂系
の粘性材を吹付け塗着するのが好ましい。さらに、部材
１５の一部がすでに損傷していたり、特に応力が集中し
て部材１５の一部に破壊が予測されるような場合には、
該損傷部位や破壊予測部位を含む周囲に対し高延性材２
１を部分的に被覆して設置しておくこともできる。この
場合には、接着層を有する繊維材からなる高延性材２１
や、ゴム質系もしくは樹脂系の粘性材を塗着してなる高
延性材２１をとりわけ好適に用いることができる。

【００５０】高延性材２１は、部材１５が破壊された後
も包絡面１０を形成し続けることが、部材１５の破壊に
伴う見かけの体積膨張を拘束してその破壊を制御する上
での必要条件である。これは、図２３（ｂ）にて明らか
なように、包絡面１０と破壊された後の破壊片９との間
に空隙ｔを生ずることによって可能になる。

【００５１】図１、図２及び図３に示したような方法で
部材１５の外周面に高延性材２１を、両者を接着するこ
となく設置した場合には、相互間に空隙（弱層）が存在
する結果、上記したような包絡面１０が円滑に形成され
ることになる。

【００５２】さらに、図４〜８に例示した方法・構造の
ほか、吹き付けなどの塗着手法により高延性材２１を形
成する際においても、部材１５との間に空隙を介在させ
ることなく直に接着される場合には、この接着層により
部材１５が破壊された後も高延性材２１を図２２（ｂ）
に示す破壊片９，９の外周に完全に接着させ続けること
となり、鋭角の発生、応力の集中により、高延性材２１
が、破壊片９により破断される可能性が高いことを銘記
しておく必要がある。

【００５３】したがって、その対策としては、形成され
る接着層が高延性材２１の強度より十分に低い接着強度
をもつ接着剤を用いたり、形成される接着層が高延性材
２１より十分に低い弾性係数をもつ接着剤を用いること
により、部材１５と高延性材２１との間に弱層を介在さ
せておくことが考えられる。

【００５４】部材１５の破壊に伴って、見かけの体積が
膨張することにより、部材１５と高延性材２１との間の
圧縮力が増大するので、両者が接着されていなくても、
部材１５の破壊後は支圧作用により両者はずれ落ちるこ
とはない。したがって、両者の間の接着は、設置してか
ら部材１５が破壊されるまでの期間に高延性材２１が部
材１５から剥れ落ちるのを防止するために行われること
になり、高延性材２１の自重を部材１５の外周面で支え
得る程度の所謂仮付けでよい。

【００５５】一方、図９（ａ），（ｂ）は、本発明にお
ける第３の発明についての一例を示す概略斜視図であ
り、このうちの（ａ）は、図１２（ａ）に模式的に示す
構築物（建築物）１１の床１２等を支えるべく鉄筋コン
クリートなどで形成されている既存の柱１３と帯鉄筋よ
りも弾性係数の低い素材からなる高延性被覆材１２１と
の配置関係を、また（ｂ）は、該柱１３の外周面１４に
高延性被覆材１２１を巻き付けて固定した後の状態をそ
れぞれ示す。

【００５６】この場合に用いられる高延性被覆材１２１
は、延性に富み、かつ、荷重を保持し得る強度を有して
いる合成繊維材（例えば、東レ株式会社製の商品名「ト
レシート」等）やゴム材（例えば株式会社ブリヂストン
製の商品名「ジオライナー」等）からなるシート材１２
２により形成されているものを好適に用いることができ
る。また、高延性被覆材１２１は、柱１３の外周面１４
をすっぽりと袋状に包み込んだ状態を維持させておかな
ければならない。したがって、柱１３への覆設した後の
高延性被覆材１２１は、荷重を受けた際に突合せ端部１
２１ａ，１２１ｂ相互が引き離されることのないように
一体に止着し、かつ、柱１３の外周面１４に直接にもし
くは適宜の介装材を介在させた上で接着剤等を用いて接
合固着しておく必要がある。具体的には、シート材１２
２が合成繊維材であれば突合せ端部１２１ａ，１２１ｂ
相互の裏側に当て布を当てて縫着し、シート材１２２が
ゴム材であれば突合せ端部１２１ａ，１２１ｂ相互の裏
側に当てゴムを当てて接合したり、ヒートシールを施す
などして一体に止着されることになる。なお、高延性被
覆材１２１は、柱１３の全長にわたり巻き付けておくの
が好ましいが、必要に応じて上部を除く残余部位に巻き
付けて固定させておくこともできる。また、高延性被覆
材１２１としては、周方向と鉛直方向とに均質な材料が
用いられ、特に延性が高く初期弾性係数が鉄やコンクリ
ートに比較して小さな繊維材やゴム材などを好適に用い
ることができる。

【００５７】さらに、高延性被覆材１２１は、柱１３の
外周面１４に巻き付けた後にずり落ちることがないよう
に、接着剤を用いたり、柱１３の側に釘やねじ等の適宜
の固着手段を用いて確実に固着させておくのが望まし
い。

【００５８】図１０（ａ），（ｂ）は、本発明における
第４の発明についての一例を示す説明図であり、このう
ちの（ａ）は概略斜視図を、また（ｂ）は（ａ）におけ
るＹ−Ｙ線矢視方向での横断面図をそれぞれ示す。

【００５９】これらの図によれば、図１２（ａ）に示す
構築物（建築物）１１の床１２等を支える柱１３は、空
隙１７を介在させて大理石模様を付すなどして形成され
た化粧用囲壁材１１５を周回配置することにより、柱１
３自体が隠蔽された状態となっている。しかも、化粧用
囲壁材１１５の内周面１１６側には、帯鉄筋よりも弾性
係数の低い素材、例えば周方向と鉛直方向とに均質で、
初期弾性係数がさほど低くない合成繊維材（例えば、東
レ株式会社製の商品名「トレシート」等）やゴム材（例
えば株式会社ブリヂストン製の商品名「ジオライナー」
等）を用いて袋状に形成された高延性被覆材１３１が設
置されている。

【００６０】図１１は、上記発明に用いられる高延性被
覆材１３１の他例を示すものであり、該高延性被覆材１
３１としては、柱１３の周囲に空隙１７を介して上下方
向に所定間隔をおいて多段に配設される適宜外径の鉄筋
や輪状弾性材により形成された周回芯材１３３と、隣り
合う周回芯材１３３，１３３相互を鉛直方向にて一体的
に縫着することにより連結させた適宜の合成繊維材（例
えば、東レ株式会社製の商品名「トレシート」等）やゴ
ム材（例えば株式会社ブリヂストン製の商品名「ジオラ
イナー」等）からなるシート材１３４とで連続形成され
た蛇腹状補強材１３２が用いられている。

【００６１】この場合、上下方向に配設される周回芯材
１３３は、柱１３の長さとの関係で定まる所要の本数が
用いられ、これら多数本の周回芯材１３３には、その全
周を覆うようにシート材１３４を連結することができる
ほか、図１１に示すように間隔をおきながら上下方向に
帯状のシート材１３４を各別に配置して連結させること
もできる。なお、第３の発明においても高延性被覆材１
２１に代え上記高延性被覆材１３１を用いることができ
る。

【００６２】次に本発明の作用・効果を説明する。

【００６３】すなわち、図１２（ａ）に示すように構築
物（建築物）１１を支える既存の部材１５、つまり構造
部材としての柱１２を補強する前と、図１に示す本発明
による補強をした後とにおける変形挙動を示した図１５
によれば、靭性限界を超えても補強後の高延性材２１に
より必要荷重を支え得る上部荷重の支持機能を付与する
ことができる。このため、図１７（ａ）〜（ｃ）に示す
経過を経て、図１２（ｂ）に示すように柱１３が破壊さ
れて構築物（建築物）１１が崩壊した後においても床１
２と床１２との間に空間１９を確保できることになる。
つまり、本発明によれば、材料費や設置工事費を大幅に
低くするなかで、構造部材１５に対してかかる外力レベ
ルの如何によらず、人間が圧死を免れ得る空間１９を確
保して安全性に富むフェイルセイフ効果を得ることがで
きる。

【００６４】このような空間１９の確保は、構築物１１
における構造部材等の部材１５を構成し、圧縮力を分担
する要素として広く用いられているコンクリート、砂
礫、土、レンガ等の材料には、圧縮力やせん断力を受け
て変形する時に見かけの体積膨張を伴うという性質を制
御することにより得られる。すなわち、上記性質は、構
造部材等の部材１５の一部または全部が破壊し、大きく
変形する際に顕著に現れる。したがって、構造部材等の
部材１５が見かけの体積を膨張しようとする変化は、高
延性被覆材２１により拘束することができ、結果的に構
造部材等の部材１５を構成する材料が破壊した後も当該
部材１５に外力を保持させ、構築物１１が大きく変形し
て崩壊してしまうのを効果的に防止できることになる。

【００６５】このような作用を、図１２（ａ）における
部材（構造部材）１５のひとつである梁（桁）１６に適
用した場合を例に図１４（ａ）に示すならば、地震等の
外力により梁（桁）１６の圧縮側の部位が圧縮破壊され
た際、図２５に示す従来構造とは異なり、こぶのように
膨らんだ状態で高延性材２１に保持させることができる
ので、曲げモーメントを負担する能力を保持できること
が判明する。また、図１４（ｂ）は、図１２（ａ）にお
ける部材（構造部材）１５のひとつである床１２に適用
した場合を、図１４（ｃ）は、同様に壁１７に適用した
場合をそれぞれ示す。これら図１４（ｂ），（ｃ）によ
れば、補強部材２７にて高延性材２１，２１が連結され
ているので、地震等の外力により圧縮破壊された際、あ
たかも座布団や体育マットのような膨らみができた状態
のもとで、高延性材２１に保持させ得ることが判明す
る。なお、部材（構造部材）１５が床１２である場合に
は、梁１６のメカニズムを使うので、一辺が１ｍ程度の
四角形の各隅に補強部材２７が設置され、部材（構造部
材）１５が壁１７である場合には、柱１３のメカニズム
を使うので、床１２と同様の配置関係のもとで補強部材
２７が設置される。

【００６６】つまり、構造部材等の部材１５の外周面１
４に高延性材２１を図１〜図８に示すように袋状に覆う
ほか、螺旋状やロール状に巻き付けて設置することによ
り、部材１５の一部または全部が曲げ、せん断、圧縮に
よって破壊し、体積膨張を伴って変形すると、高延性材
２１の弾性によって周方向の圧縮力を部材１５に作用さ
せることができる。この周方向での圧縮力は、部材１５
の見かけの体積膨張を拘束する効果を有するので、部材
１５が曲げ、せん断、圧縮により変形するときにこれを
抑制するように作用する。その結果、部材１５は、その
破壊後も曲げ、せん断、圧縮に抵抗することが可能とな
る。しかも、設置後の取り外しも簡単な作業で行うこと
ができる。

【００６７】一方、第４の発明のように高延性被覆材１
２１を用いる場合には、図１２（ａ）に示すように構築
物（建築物）１１を支える既存の柱１２の外周面１４に
対し高延性被覆材１２１を図１３（ａ）に示すように袋
状に巻付けて固定することにより、図１３（ｂ）に示す
ように変形後の柱１３を高延性被覆材２１で包み込んで
荷重を保持できることになる。

【００６８】この場合も図１５に示すように靭性限界を
超えても補強後の高延性被覆材１２１により必要荷重を
支え得る上部荷重の支持機能を付与することができの
で、図１７（ａ）〜（ｃ）に示す経過を経て、図１２
（ｂ）に示すように柱１３が破壊されて構築物（建築
物）１１が崩壊した後においても床１２と床１２との間
に空間１９を確保できることになる。

【００６９】また、第５の発明のように、図１２（ａ）
に示す構築物１１を支える既存の柱１３に空隙１１７を
介在させて化粧用囲壁材１１５を図５（ａ），（ｂ）に
示すようにして周回配置する場合には、該化粧用囲壁材
１１５の内周面１１６に高延性被覆材１３１を設置する
ことにより、図１３（ｂ）に示すように変形後の柱１３
を高延性被覆材１３１で包み込んで荷重を保持できるこ
とになる。

【００７０】この場合、高延性被覆材１３１は、空隙１
１７を介して上下方向に所定間隔をおいて周回芯材１３
３を多段に配設し、隣り合う周回芯材１３３，１３３相
互を鉛直方向にて合成繊維材もしくはゴム材からなるシ
ート材１３４で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強
材１３２により形成して用いるのが好ましい。なお、第
３の発明においても高延性被覆材１２１に代え上記高延
性被覆材１３１を用いることができる。

【００７１】このように柱１３と化粧用囲壁材１１５と
の間に介在している空隙１１７内に高延性被覆材１３１
を設置することにより、鉄筋コンクリート製の柱１３の
靭性限界までの変形に対しては、高延性被覆材１３１の
側に負担をかけることはなく、それ以降の変形に対して
高延性被覆材１３１の延性で抵抗することにより、より
確実に変形後の柱１３を包み込んで荷重の保持ができ
る。このため、第３発明と同様に図１７（ａ）〜（ｃ）
に示す経過を経て、図１２（ｂ）に示すように柱１３が
破壊されて構築物（建築物）１１が崩壊した後において
も床１２と床１２との間に空間１９を確保できることに
なる。

【００７２】図１６は、従来構造と本発明とによるそれ
ぞれの変形挙動を示したグラフ図である。同図によれ
ば、従来構造による場合には、周方向張力が増大して靭
性限界を超えると帯鉄筋が破断したり外れて崩壊（同図
におけるのグラグ図参照）してしまうのに対し、本発
明において部材（構造部材）１５のひとつである柱１３
に高延性材２１もしくは高延性被覆材１２１を巻き付け
た場合には、変位の開始と同時に高延性材２１もしくは
高延性被覆材１２１に負担がかかりはするものの、帯鉄
筋が破断したり外れても崩壊を免れて荷重を保持できる
（同図におけるのグラグ図参照）ことが判明する。ま
た、本発明のうち、柱１３と化粧用囲壁材１１５との間
の空隙１１７に高延性被覆材１３１を設置した場合に
は、柱１３の靭性限界を超えないうちは高延性被覆材１
３１に負担がかかることがなく、靭性限界を超えて帯鉄
筋が破断したり外れた後に初めて高延性被覆材３１に負
担がかかるものの、崩壊を免れて荷重を保持できる（同
図におけるのグラグ図参照）ことが判明する。

【００７３】次に、本発明に用いられる高延性材もしく
は高延性被覆材が備えるべき引張り強度につき以下に計
算例とともに具体的に説明する。なお、構造部材等の部
材（例えば柱）が破壊されてコンクリートの塊と、変形
した鉄筋とになると、その力学的な挙動は複雑化する
が、概ね内部摩擦のある粒状体と見做すことができる。
したがって、高延性材には、部材（例えば柱）が破壊さ
れた後にこれを保持し、軸力に抵抗させる網または袋と
なり得る力学的機能を備えていることが求められる。ま
た、軸力により袋内に発生する圧力によっても破れない
ことが必要になる。

【００７４】図１８は、かかる関係を明確にすべく、土
やれき等の粒状体の軸力と拘束圧との関係を試験するた
めに土質力学の分野で広く採用されている３軸試験装置
を模式的に示した説明図である。この場合、天蓋６と有
底周側面７とからなる容器５内に粒状体を充填し、側面
８から薄膜を介して水圧Ｗを作用させた状態のもとで軸
力Ｐを作用させる。粒状体の内部摩擦をφとすれば、鉛
直方向の軸力Ｐと拘束圧Ｓとの間には、次の関係がある
ことが知られている。ただし、Ａは天蓋６の面積（容器
１の横断面面積）を示す。Ｐ／Ａ＝（１＋ｓｉｎφ）／（１−ｓｉｎφ）Ｓ５）また、容器５の平面方向での直径をＤとすれば、拘束圧
Ｓと単位幅あたりの張力Ｔ_Ｓとの間には、次の関係があ
る。Ｔ_Ｓ＝１／２ＤＳ６）本発明において高延性材（高延性被覆材）が奏する効果
は、崩壊した鉄筋コンクリート製の柱が上記粒状体に相
当すると考え、上記関係式５）と６）とから高延性材
（高延性被覆材）が構築物の崩壊を避けるために必要な
軸力Ｐを受けたときに破断しない必要強度Ｔとの関係を
求めると、次のようになる。ただし、Ｂは柱の頭部の断
面積を示す。Ｔ＝（１−ｓｉｎφ）Ｄ・Ｐ／２（１＋ｓｉｎφ）Ｂ７）また、構築物の崩壊を避けるために必要な軸力Ｐは、次
の算式で算出することができる。Ｐ＝ｆＷ／Ｎ_ｐ８）ただし、Ｗは構築物の当該階から上の総重量を、Ｎ_ｐは
当該階の柱の総数を、ｆは１本当たりの受持ち荷重のば
らつきを考慮した安全係数をそれぞれ示しており、具体
的な構築物の平面図から計算することができる。以上の
ように高延性材の所要引張強度を計算で求めることがで
きる。しかし、高延性材の周方向歪みを許容値以内にお
さえることによって、構築物に過度な変形が生ずること
を防止する観点からは、式７）で計算した所要強度Ｔと
高延性材の許容歪みＸ_０から前記式２）もしくは前記式
４）の要領で高延性材の所要巻き数又は厚さを定めるこ
とができる。

【００７５】次に、以上の算式を具体例に適用した計算
例を示す。すなわち、日本に一般的にみられる鉄筋コン
クリート構造のうち、１９８０年以前に建築された建物
は、通常、各階約１１．８ｋＮ／m²の重量を持ってい
る。このうち、中規模のもので、一階あたりの床面積２
００m²の４階建てで、頭部断面積３５００ｃm²の柱１２
本を持つものを例にとって以下に計算する。支えるべき総重量Ｗ＝２００×１１．８×４＝９４４０ｋＮ柱一本当たりの軸力Ｐ＝２×９４４０／１２＝１５７３ｋＮただし、式８）にてｆ＝２として計算。高延性材（高延性被覆材）の必要強度Ｔ＝３２７Ｎ／ｍｍただし、式７）でφ＝４０度、Ｄ＝６７ｃｍ、Ｂ＝３５
００ｃm²、Ｐ＝１５７３ｋＮとして計算。ここで、Ｄ
は、断面積Ｂの直径として計算した。以上の計算例の所
要強度をもつ繊維織物からなるシート材としては、例え
ば東レ株式会社製の商品名「トレシート」中の品番「Ｎ
ＳＢ２０００」（厚さ４．７ｍｍ）がある。また、同商
品名中の品番「８００Ｔ」（厚さ１．２６ｍｍ）は、２
８３Ｎ／ｍｍの強度を有するので、これを２枚重ねて用
いると５６６Ｎ／ｍｍの引張り力まで耐えることがで
き、上記の補強例に十分用いることができる。また、ゴ
ム材からなるシート材としては、例えば株式会社ブリヂ
ストン製の合成高分子系・加硫ゴム系の商品名「ジオラ
イナー」などがある。商品名「ジオライナー」において
は、１３．２Ｎ／ｍｍ2 の強度試験結果が得られてい
る。これを２．５ｃｍ程度の厚さで用いれば所要強度を
得ることができる。上記「トレシート」の公称強度は、
１５％歪みで発現し、この間は歪みと張力とがほぼ比例
関係にある。したがって、８００Ｔを２枚重ねて用いた
場合、所要強度が発現する歪みは、３２７／５６６×１
５％＝８．７％となる。もし、周方向歪みを５％以内に
おさえようとする場合には、８００Ｔを４枚重ねて用い
ることにより、所要強度で発現する歪みを３２７／（２
８３×４）×１５％＝４．３％とすることができる。ゴ
ム系の材料を用いる場合には、張力と歪みとが非線形関
係となるが、前記式３）及び４）の要領で、上記の例と
同様に許容歪み以内に高延性材の歪みをおさえることが
できる必要厚さを計算して得ることができる。。

【００７６】特に、本発明においては、ひずみ２％（鉄
の破断ひずみ）以上の変形に対応させることができ、特
に、高延性材（高延性被覆材）として合成繊維系のシー
ト材を用いる場合には１５％までの変形に、ゴム系のシ
ート材を用いる場合には１００％以上（材料の品質特性
上の上限は６９０％まで）の変形であっても、それぞれ
対応させることができる。また、上記シート材を用いた
場合においても、該シート材の破断後も周辺のまだ破れ
ていない部位のシート材の効果で、破壊領域が周辺に徐
々に拡大する結果、軸ひずみで５０％以上の変形下でも
破壊を制御できることが実験的に認められている。

【００７７】また、図１９（ａ），（ｂ）に示すよう
に、地震時には、構築物１１に慣性力が作用し変位を生
ずる。これに応じ部材（構造部材）１５である各々の柱
１３に力Ｆが繰り返し作用し、エネルギーを吸収しつつ
も変位Ｘを生ずる。図２０（ａ）は、その際の無補強の
場合や従来手法での補強例により得られる１サイクル当
たりの吸収エネルギーの状態を、図２０（ｂ）は、本発
明により得られる１サイクル当たりの吸収エネルギーの
状態をそれぞれ示すグラフ図である。なお、図２０
（ａ），（ｂ）中ので示す実線は単調載荷を、で示
す領域は繰り返し載荷をそれぞれ示す。

【００７８】これらの図からも明らかなように、本発明
により補強された構造部材等の部材（例えば柱１３）１
５は、大きな変形に耐えるために吸収エネルギーが大き
くなる。地震の作用によって構築物１１に蓄えられた運
動エネルギーが構築物１１の内部や周辺地盤Ｇとの間で
生ずる摩擦などの非可逆的な運動によってすべてが吸収
されたときに構築物１１の振動は止まる。本発明により
補強された部材（例えば柱１３）１５は、１サイクル当
たりの吸収エネルギーが大きいため、無補強の構築物や
従来手法により補強した構築物に比べて少ないサイクル
数、すなわち、短時間で振動を終了するという制振効果
を得ることができる。また、部材の破壊を制御すること
により、周辺に伝達される荷重の上限値が抑えられ、こ
の荷重下で大きな変形・ひずみを生じさせることができ
る結果、地震等の突発的な外力が構築物に入力する量を
制限する所謂免震効果も得ることができる。

【００７９】さらに、本発明は、構築物の建替えや必要
な補強工事が行われるまでの間の応急補強工事に適用す
ることもできる。すなわち、本発明は、ビルの解体工事
を行う際の崩壊防止手法としても有効であるばかりでな
く、従来手法による補強工事に長い期間がかかり、補強
を終えた部分と補強未着部分との間に強度的なアンバラ
ンスが生じている状態下での地震時における危険性の増
大に対する緊急対策としても有効に寄与させることがで
きる。しかも、本発明によれば、構築物を構成する構造
部材を含む各種の部材自体の寸法や材質強度の仕様を小
さくすることができるので、それだけ従来手法に比べ建
設費を少なく抑えることができる。

【００８０】さらにまた、本発明は、コンクリート打設
時に布製型枠として用いた後、脱型せずに崩壊防止効果
を得ることも可能である。

【００８１】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、構築
物における構造部材を含む各種の部材に高延性材もしく
は高延性被覆材を固定した場合には、変位の開始と同時
に高延性材もしくは高延性被覆材に負担がかかるもの
の、帯鉄筋が破断したり外れて構築物が崩壊しても天井
と床もしくは床相互間に空間を確保しながら荷重を支持
できるので、震災時等における人命救助に有効なフェイ
ルセイフ効果を得ることができる。

【００８２】また、本発明によれば、構築物における構
造部材を含む部材に大きな変形が生じても構築物の重量
を支持する機能をもたせることができるため、従来の補
強法や無補強の場合に比べ大きな振動エネルギーを吸収
することができ、地震動による構築物の振動を抑える制
振効果を得ることができる。さらに、部材の破壊を制御
することにより周辺に伝達される荷重の上限値が抑えら
れ、この荷重下で大きな変形・ひずみを生じさせること
ができる結果、地震等の突発的な外力が構築物に入力す
る量を制限する所謂免震効果も得ることができる。

【００８３】さらにまた、本発明は、ビルの解体工事を
行う際の崩壊防止手法としても有効であるばかりでな
く、従来手法による補強工事に長い期間がかかって補強
済み部分と補強未着部分との間に強度的なアンバランス
が生じている状況下での地震発生に伴う危険性の増大に
対する緊急対策としても有効に寄与させることができ
る。つまり、本発明は、構築物の建替えや必要な補強工
事が行われるまでの間の応急補強工事にも好適に適用す
ることができる。

【００８４】しかも、本発明によれば、簡単な施工で短
時間に設置できるので設置工事費を小さくすることがで
きるほか、構造部材を含む各種の部材自体の寸法や材質
強度の仕様を小さくして材料費を大幅に削減することも
できるので、従来手法に比べ構築物自体の建設費を小さ
くすることができる。

【００８５】また、本発明によれば、熟練工を必要とす
ることなく簡易、迅速に施工できるほか、部分的に損傷
した部材に対しても容易に施工することができる。この
ため、あらかじめ高延性材もしくは高延性被覆材と接着
剤等の固着部材とを備蓄しておくことにより、地震等の
突発的な災害発生時に大量の構築物に必要となる緊急補
強を迅速に行うことができる。また、緊急危険度判定と
並行して施工しておくことにより、仮に判定員が余震等
による構築物の崩壊に巻き込まれるようなことがあって
も、死傷する危険性を大幅に減少することができる。

【００８６】また、柱と化粧用囲壁材との間の空隙に高
延性被覆材を設置した場合には、柱の靭性限界を超えな
いうちは高延性被覆材に負担がかからず、靭性限界を超
えて帯鉄筋が破断したり外れた後に初めて高延性被覆材
に負担がかかるものの、構築物が崩壊した後であっても
天井と床もしくは上下の床相互間に空間を確保しながら
荷重を支持できるので、人命救済に有効に寄与させるこ
とができる。

【００８７】さらに、本発明に係るロール状芯巻き高延
性材を用いる場合には、部材に対する螺旋状での最大巻
き数を計測器具等の機器を用いることなく簡単に把握で
きるので、効率よく施工することができる。このような
簡便な施工は、新築や既存の部材への補強を迅速、か
つ、正確に行うことができるのみならず、非常災害時に
即応できる備蓄品としても効果的に用いることができる
ことを意味している。すなわち、部材に対する高延性材
の巻き数は、部材が支えるべき最大荷重によって決定さ
れる関係にあるものの、適用する構築物が異なればその
巻き数も変動してしまう。このような場合においても、
本発明に係るロール状芯巻き高延性材を用いることによ
り、一重巻きから多重巻きに至るまで同一の高延性材で
即応できるので、事前に適用する構築物との関係を問う
ことなく備蓄しておき、被災時の構築物に即座に適用す
ることができることになる。特に各区画線を視覚や触覚
により区別できるように描示してある場合には、施工現
場で個々の区画線の別を容易に判別することができ、さ
らには、凸部により区画線を形成し、該凸部に高延性材
の端部を沿わせることにより、一層確実、かつ、容易に
巻き付けることができるようにすることで、作業効率の
向上により有効に寄与させることができる。

【００８８】なお、本発明において高延性材を螺旋状や
ロール状に巻き付けるに際に、一周に一カ所ずつの割合
のもとで部材の長さ方向での高延性材相互の対面部位を
接着剤を介して接合するならば、高延性材のある層が破
断した後においても残余の層により直ちに張力を喪失す
る事態の発生を有効に回避させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】構築物の部材（構造部材）がコンクリートを主
材とする新設もしくは既設の柱に本発明を適用する際に
用いられる高延性材の構造例を示す全体斜視図。

【図２】構築物の部材がコンクリートを主材とする既設
の構造部材である壁を例に本発明の適用例を示す要部横
断面図であり、そのうちの（ａ）は、壁の両外側面に高
延性材を各別に配設した状態を、（ｂ）は、高延性材相
互を連結するための連結用紐材を挿通するために必要な
通孔を設けた状態を、（ｃ）は、該通孔を挿通させた連
結用紐材により高延性材相互を連結させた状態をそれぞ
れ示す。

【図３】構築物の部材がコンクリートを主材とする既設
の柱を例に本発明の他例を示すものであり、そのうちの
（ａ）は柱の外周面に帯状に形成された高延性材を螺旋
状に巻き付けた際の状態を、（ｂ）は備蓄時における荷
姿をそれぞれ示す。

【図４】高延性材を螺旋状に巻き付けた際の状態につい
ての他例を示す全体斜視図。

【図５】図４に示す他例についての高延性材の巻付け状
況を模式的に示す説明図。

【図６】本発明に係るロール状芯巻き高延性材の一例を
示す説明図。

【図７】高延性材を三重のロール巻き状に巻き付けた際
の状態説明図であり、そのうちの（ａ）は要部斜視図
を、（ｂ）は（ａ）の横断面図をそれぞれ示す。

【図８】図７に示す例を部材に３分割して形成した際の
状態を示す全体斜視図。

【図９】本発明の他例を示す概略斜視図であり、そのう
ちの（ａ）は既存の柱と高延性被覆材との配置関係を、
（ｂ）は柱に高延性被覆材を巻き付けた後の状態をそれ
ぞれ示す。

【図１０】本発明のさらなる他例を示す説明図であり、
そのうちの（ａ）は概略斜視図を、（ｂ）は（ａ）にお
けるＡ−Ａ線矢視方向での横断面図をそれぞれ示す。

【図１１】図１０に示されている高延性被覆材を蛇腹状
補強材により形成した場合の一例を示す要部斜視図。

【図１２】本発明を適用した構築物（建造物）の状態説
明図であり、そのうちの（ａ）は崩壊前の状態を、
（ｂ）は崩壊後の状態をそれぞれ示す。

【図１３】本発明を適用した部材（構造部材）が柱であ
る場合の状態説明図であり、そのうちの（ａ）は破壊前
の状態を、（ｂ）は破壊後の状態をそれぞれ示す。

【図１４】（ａ）は、本発明を適用した部材（構造部
材）が梁である場合の荷重，変形を受けた後の状態説明
図を、（ｂ）は、床である場合の荷重，変形を受けた後
の状態説明図を、（ｃ）は、壁である場合の荷重，変形
を受けた後の状態説明図をそれぞれ示す。

【図１５】本発明を適用した部材（構造部材）が柱であ
る場合の変形して破壊されるまでの変形挙動を示すグラ
フ図。

【図１６】部材（構造部材）が柱である場合の変形して
破壊されるまでの挙動を従来構造と本発明構造とを比較
して示すグラフ図。

【図１７】本発明を適用した部材（構造部材）が柱であ
る場合の変形する様を示す状態説明図であり、このうち
の（ａ）は平常時を、（ｂ）は変形開始後を、（ｃ）は
破壊された状態をそれぞれ示す。

【図１８】土質力学の分野で広く採用されている３軸試
験装置を示す概略説明図。

【図１９】地震時に構築物及び部材（構造部材）として
の柱に作用する力と変位の関係を（ａ），（ｂ）として
示す説明図。

【図２０】部材（構造部材）としての柱の１サイクル当
たりの吸収エネルギーの状況を示すグラフ図であり、そ
のうちの（ａ）は従来からある柱による場合を、（ｂ）
は本発明による柱の場合をそれぞれ示す。

【図２１】部材（構造部材）としての柱に作用する荷
重、変位を受ける方向を示す説明図。

【図２２】部材（構造部材）としての柱に対し図２０に
示す荷重、変位が発生した際における従来構造による補
強前との補強後との変形挙動を示すグラフ図。

【図２３】部材の破壊に伴い見かけの体積が増大する現
象につき、破壊前を（ａ）として、破壊後を（ｂ）とし
てそれぞれ示す。

【図２４】図２１に示す変形挙動に対応させた部材（構
造部材）としての柱が変形する様を示す状態説明図であ
り、このうちの（ａ）は平常時を、（ｂ）は変形開始後
を、（ｃ）は破壊された状態をそれぞれ示す。

【図２５】本発明が適用されていない部材（構造部材）
としての梁が変形した後の状態を示す説明図。

【符号の説明】

１柱（従来例）２部材端面３部材側面４破壊面５容器６天蓋７有底周側面８側面９破壊片１０包絡面１１構築物１２床１３柱（本発明適用例）１４外周面１５部材（構造部材を含む）１５ａ一側面１５ｂ他側面１６梁（桁）１７壁１８通孔１９空間２０ヒビ割れ２１高延性材２１ａ当接部２１ｂ側縁２２シート部２３一側端部２４他側端部２５芯紐２６挿通孔２７補強部材２８鳩目２９当て布部３０連結用紐材３２上端部３３可鍛部３４中央部３５接着剤３５，３５ａ接着剤４２始端部４３終端部４４，４５，４６，４７，４８対面部位４９芯材５０区画線５１上縁部５２下縁部１２１高延性被覆材１２１ａ，１２１ｂ突合せ端部１２２シート材１３１高延性被覆材１３２蛇腹状補強材１３３周回芯材１３４シート材

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】構築物における部材の外周面に高延性材
を設置し、該高延性材により前記部材の破壊に伴う見か
けの体積膨張を拘束してその破壊を制御することを特徴
とする構築物の補強方法。
【請求項２】前記高延性材は、繊維系もしくはゴム系
のシート材であることを特徴とする請求項１に記載の構
築物の補強方法。
【請求項３】前記高延性材は、繊維系もしくはゴム系
の帯状シート材が用いられ、相互に重なり合う当接部を
有して前記部材に螺旋状に巻き付けて設置することを特
徴とする請求項１に記載の構築物の補強方法。
【請求項４】螺旋状に巻き付けられる前記高延性材
は、始端側の一重巻きから開始されて所定の最大巻き数
となって積層されるまで順次その数を増加させながら巻
き付け、前記部材の所要範囲が当該最大巻き数のもとで
繰り返し巻き付けられた後、終端側が一重巻きとなるよ
うに順次その数を減少させながら巻き付けることを特徴
とする請求項３に記載の構築物の補強方法。
【請求項５】前記高延性材は、少なくともその片面に
接着層が形成され、該接着層を介して前記部材に貼着し
て設置することを特徴とする請求項１ないし４のいずれ
かに記載の構築物の補強方法。
【請求項６】前記高延性材は、相互に重なり合う当接
部及び／又は長さ方向での前記部材の表面における少な
くとも一条の帯状領域との間を接合して巻き付けること
を特徴とする請求項３または４に記載の構築物の補強方
法。
【請求項７】前記高延性材は、繊維系もしくはゴム系
の帯状シート材が用いられ、部材の外周面に対し少なく
とも周方向での始端部を部材の対面部位に接合し、終端
部側にあって重なり合っている対面部位相互を接合させ
ることにより、部材の外周面に対し複数の巻き数からな
る積層を形成してロール状に密に巻き付けて設置するこ
とを特徴とする請求項１に記載の構築物の補強方法。
【請求項８】ロール状に巻き付けられた前記高延性材
は、中間層に位置する少なくとも一条以上の帯状領域相
互を部材の長さ方向に向けて接合して巻き付けることを
特徴とする請求項７に記載の構築物の補強方法。
【請求項９】前記高延性材は、請求項３に記載の螺旋
状の巻き付けと、請求項７に記載のロール状の巻き付け
とを併用して行うことを特徴とする請求項１、４，５，
６、８のいずれかに記載の構築物の補強方法。
【請求項１０】前記高延性材は、部材の全長にわたる
請求項３に記載の螺旋状の巻き付けと、部材の上端部と
下端部とに対する請求項７に記載のロール状の巻き付け
とをいずれかを先にして行うことを特徴とする請求項９
に記載の構築物の補強方法。
【請求項１１】前記高延性材は、ゴム質系もしくは樹
脂系の粘性材を前記部材に塗着することにより形成して
設置することを特徴とする請求項１に記載の構築物の補
強方法。
【請求項１２】前記高延性材は、前記部材との間に空
隙または弱層を介して設置することを特徴とする請求項
１ないし１１のいずれかに記載の構築物の補強方法。
【請求項１３】構築物における部材の破壊を制御すべ
く、該部材の外周面に高延性材を設置し、該高延性材に
より前記部材の破壊に伴う見かけの体積膨張の弾性的な
拘束を自在としたことを特徴とする構築物の補強構造。
【請求項１４】前記高延性材は、繊維系もしくはゴム
系のシート材であることを特徴とする請求項１３に記載
の構築物の補強構造。
【請求項１５】前記高延性材は、繊維系もしくはゴム
系の帯状シート材であり、前記部材の外表面に相互に重
なる合う部分を有して螺旋状に巻き付けて固着したこと
を特徴とする請求項１３に記載の構築物の補強構造。
【請求項１６】螺旋状に巻き付けられる前記高延性材
は、始端側の一重巻きから開始されて所定の最大巻き数
となって積層されるまで順次その数を増加させながら巻
き付け、前記部材の所要範囲が当該最大巻き数のもとで
繰り返し巻き付けられた後、終端側が一重巻きとなるよ
うに順次その数を減少させながら巻き付けたことを特徴
とする請求項１５に記載の構築物の補強構造。
【請求項１７】前記高延性材は、少なくともその片面
に接着層が形成され、該接着層を介して前記部材に貼着
して設置したことを特徴とする請求項１２ないし１６の
いずれかに記載の構築物の補強構造。
【請求項１８】前記高延性材は、相互に重なり合う部
分及び／又は長さ方向での前記部材の表面における少な
くとも一条の帯状領域の間を接合して巻き付けたことを
特徴とする請求項１５または１６に記載の構築物の補強
構造。
【請求項１９】前記高延性材は、繊維系もしくはゴム
系の帯状シート材が用いられ、部材の外周面に対し少な
くとも周方向での始端部を部材の対面部位に接合し、終
端部側にあって重なり合っている対面部位相互を接合さ
せることにより、部材の外周面に対し複数層を形成して
ロール状に密に巻き付けて設置したことを特徴とする請
求項１３に記載の構築物の補強構造。
【請求項２０】前記高延性材は、請求項１５に記載の
螺旋状の巻き付けと、請求項１９に記載のロール状の巻
き付けとを併用して巻き付けたことを特徴とする請求項
１３に記載の構築物の補強構造。
【請求項２１】前記高延性材は、部材の全長にわたる
請求項１５に記載の螺旋状の巻き付けと、部材の上端部
と下端部とに対する請求項１９に記載のロール状の巻き
付けとをいずれかを先に行って設置したことを特徴とす
る請求項２０に記載の構築物の補強構造。
【請求項２２】前記高延性材は、ゴム質系もしくは樹
脂系の粘性材を前記部材に塗着して積層形成した被覆材
であることを特徴とする請求項１３に記載の構築物の補
強構造。
【請求項２３】前記高延性材は、前記部材との間に空
隙または弱層を介して設置したことを特徴とする請求項
１３ないし２２のいずれかに記載の構築物の補強構造。
【請求項２４】所要の長さと外径とをふよされて形成
された芯材と、該芯材に所要の長さでロール状に巻き付
けられた高延性材とからなり、該高延性材の一側表面の
長さ方向には、その横幅を少なくとも２以上の種類で等
分に分割し得る複数本の区画線を描示したことを特徴と
するロール状芯巻き高延性材。
【請求項２５】前記各区画線は、相互の視覚もしくは
触覚による区別が自在な描示パターンにより描示したこ
とを特徴とする請求項２４に記載のロール状芯巻き高延
性材。
【請求項２６】構築物を支える既存の柱の外周面に対
し帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性被覆
材を固定することにより、変形後の前記柱の荷重を保持
させることを特徴とする構築物の補強方法。
【請求項２７】前記高延性被覆材は、前記柱の上下方
向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合
う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系の
シート材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材で
あることを特徴とする請求項２６に記載の構築物の補強
方法。
【請求項２８】構築物を支える既存の柱との間に空隙
を介在させて周回配置されている化粧用囲壁材の内周面
側に帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性被
覆材を設置し、変形後の前記柱の荷重を保持させること
を特徴とする構築物の補強方法。
【請求項２９】前記高延性被覆材は、前記空隙を介し
て上下方向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設
し、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしく
はゴム系のシート材で一体的に連結して連続させた蛇腹
状補強材により形成することを特徴とする請求項２８に
記載の構築物の補強方法。
【請求項３０】構築物を支える柱の外周面に帯鉄筋よ
りも弾性係数の低い素材からなる高延性被覆材を固定し
たことを特徴とする構築物の補強構造。
【請求項３１】前記高延性被覆材は、前記柱の上下方
向に所定間隔をおいて多段に配設される周回芯材と、隣
り合う周回芯材相互を鉛直方向にて一体的に連結する繊
維系もしくはゴム系のシート材とで連続形成された蛇腹
状補強材であることを特徴とする請求項３０に記載の構
築物の補強構造。
【請求項３２】構築物を支える柱との間に空隙を介在
させて周回配置される化粧用囲枠材の内周面側に帯鉄筋
よりも弾性係数の低い素材からなる高延性被覆材を設置
したことを特徴とする構築物の補強構造。
【請求項３３】前記高延性被覆材は、前記空隙を介し
て上下方向に所定間隔をおいて多段に配設される周回芯
材と、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて一体的に連
結する繊維系もしくはゴム系のシート材とで連続形成さ
れた蛇腹状補強材であることを特徴とする請求項３２に
記載の構築物の補強構造。