JP3629498B2 - ラーメン変形による耐震、耐風圧性異形状弾性体壁 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、異形状弾性体壁の施工に関するものである。特に本発明の弾性体壁とは、補強ガラス・ブロック・コンクリートまたはモルタル（以後ＲＧＣと呼ぶ）のように、比較的破損しやすい壁とか、補強コンクリート（ＲＣ）構造体壁のように強靱材でも、壁面に構造クラックのない高品位の異形状の大面積の弾性体壁に威力を発揮する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の現場施工法は、単純平面壁の場合も、異形状壁の場合でも、一般ＲＣ及びコンクリート・ブロックのように比較的強靱な壁面材料の場合にはスラブ、梁、柱などの躯体に、壁周辺部を剛に連結して施工する。
【０００３】
また、ＲＧＣのように破損しやすい材料の現場施工の場合、上記の一般ＲＣ壁面の施工のように、躯体に壁面を剛に固定すると、躯体の変位による力が壁面に伝わり、壁の破損が起こる。そのため、躯体の変位から破損を防止するため、壁面の周辺部と躯体間をクツション材で離縁し、躯体の面内変位が壁面に伝わらず、風圧による面外変位は固定とする平面版単純周辺支持法で施工する。
上記ＲＣの場合でも、壁面にひび割れのない、高品位壁にする場合とかは、躯体の変位荷重が壁面にかからないように層間変位を可能にするため、躯体と壁面とを、力学的に離縁するため、壁と躯体との取り合い部にクション材を入れローラー境界条件で施工される。
【０００４】
ＲＣパネル、ＲＧＣパネル及びカーテン・ウオール・パネルの場合は、パネルのファスナーにボルトで躯体に取付ける場合に、パネルと躯体間の変位を可能にするため、ファスナーのワツシャーが滑るスエ方式とか、パネルのロッキング方式で取付を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの３種の方法は、段落番号０００２の剛取付法以外は、面外に対して境界単純支持であるため、大面積にすると壁面の断面に大きい抵抗モーメントを必要とする。従つて、壁面の中央に無目、中間支柱、または帆立などで仕切り、小モジュール壁にするのが安全な技術とされている。そのためコスト高になり、美観も悪くなる。
【０００６】
また段落番号０００２の方法で施工した場合は、壁面に構造クラックが生じ、漏水や、鉄筋の錆などが起こり易く、本質的にみれば欠陥壁である。
【０００７】
また、段落番号０００３及び段落番号０００４の方法は、単純平面版壁の場合に限つては正解であるが、単純平面版壁以外の異形状壁の場合は、本質的に誤つた施工法である。例へば１／２円弧状壁の場合に正風圧を受けた時には、軸力方向に、ローラー・スライドし、壁面の取り合い部のファスナーまたは、クツション材が壁の軸力により、軸力方向にローラ・スライドし、移動が起こり、その結果、壁面が大きく動揺することになる。従つて、壁面にクラックや、ひび割れの発生が起り易い。
また逆に、負圧の場合は、境界クション・ローラー方式の場合は、コ字枠から壁面が抜け、最悪の場合は壁が倒れることさえ起こる。即ち、本質的にみて、大変不安定な欠陥壁である。特に壁面が高くなると、上下枠で支えることが出来ず、その危険性が増す。その類の事故さえ現実に起つている。そのため、中間に無目または帆立で支えるようにするが、その場合は、壁面の美観を大変損なう事より設計は嫌うし、また大きい躯体移動の場合は壁破損が起り易い。
また、帆立、無目を壁の中間に入れると、コーキング部からの漏水が起こりやすく、材料及び工数面からもコスト高になる。
即ち、従来のＲ、Ｌ、コ状の異形状壁はＲＣ、ＧＢＲ、ＧＲＣ等のカーテン・ウオール等パネル及び現場施工も含めて、本質的に誤つた施工が行われている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の基本的な手段について、ＲＧＣ壁を具体例として説明をする。その理由はＲＧＣは破損しやすく、上記の欠陥壁の効果が大変起こり易いためである。
【０００９】
図面１の断面（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）は一般的ＲＧＣ取合法でもよいが、面外Ｚ軸方向は自由にしてもよい。本発明は断面（Ａ−Ａ）部のＹ軸方向をローラーに、面外Ｘ軸方向は固定、面内Ｚ軸方向も固定、角度は自由（固定としてもよいが、施工作業が複雑になる欠点がある）の支持境界条件で壁面を躯体で支持する。
更に高さＹ軸方向は床間変位が壁面に伝わらないようにローラー・スライドとする。
【００１０】
このように取り付けた壁は、地震等による壁支柱間のスパン変位に対しては、壁面の弾性限界内でラーメン変形し、壁面の面外方向の動きで吸収することが出来る。また、壁との取り合い部は、面外方向は固定であるため、地震や風圧等による壁に対しての軸力による変位が起こらなくなる。このようにして上記課題を解決しようとするものである。すなわち、上下の床間の動きは壁に伝わらないように支柱取り合い部と壁はスライドし、壁に力がかからないようにする。スパン間の幅の動きは弾性限界内のラーメン吸収で、動きと、ひび割れクラックの発生を防止する。また、外力による軸力、せん断力は、側辺取合部の支持法で、ピンまたは固定で止めることが、従来法（ローラー支持）にない本発明の基本的な新規な解決策である。
【００１１】
次に、本発明のＲＧＣの両端部のピン固定断面（Ａ−Ａ）部の構造を具体例に従つて説明する。
躯体（Ａ１２）にアンカー・ボルト（Ａ７）で固定する。このボルト（Ａ７）を介して、ＲＧＣ壁の両側の躯体（Ａ１２）とを、ピン固定支持（ＰＩＮ−ＦＩＸ−ＡＮＣＨＯＲ−ＳＵＰＰＯＲＴ）とする。以後、この発明の上記の取付法を総称してＰＡＳ法、この方法で使用するベース金物（Ａ６）を中心とした取付治 具をＰＡＳ治具、そして躯体（Ａ１２）に固定したアンカー・ボルト（Ａ７）をＰＡＳボルトと呼ぶことにする。
【００１２】
ＰＡＳ治具のベース金物（Ａ６）はフラツト・バーでもコ型鋼でもよい。また、連続物でも、ピース物でもよい。本書でのＲＧＣ壁の場合はピース物のコ７５ｘ４０ｘ５ｘ１００を使用する。このベース金物（Ａ６）の両端に９φのフック筋（Ａ５）を溶接し固定する。ベース金物（Ａ６）とフック筋（Ａ５）の中に定着用流し筋を通す。この流し筋は、主筋（Ａ３）をフックし、主筋の滑り止めの定着と、躯体（Ａ１３）と壁を力学的に連結しているベース金物（Ａ６）とを結合する重要なものである。次にベース金物（Ａ６）をＰＡＳボルト（Ａ７）で固定する。本発明はこの固定法が重要である。即ち、Ｙ軸方向の移動は無拘束で、Ｘ軸方向と、Ｚ軸方向の移動は拘束する。
【００１３】
躯体（Ａ１２）に固定された、ＰＡＳボルト（Ａ７）をベース治具（Ａ６）の中央部に設けたルーズ穴のＰＡＳ穴（Ａ９）に差し込む。このＰＡＳ穴（Ａ９）はＰＡＳボルト（Ａ７）の径よりＺ軸方向の短径（Ｌ１）を１〜２ｍｍ程度大きくして、ＰＡＳボルト（Ａ７）が動き易くし、Ｙ軸方向はボルトが約±１ｃｍ前後の床間の上下必要変位量だけ動けるような長径（Ｌ２）にする。この長穴のＰＡＳ穴（Ａ９）の両面からワッシャーで挟んで、ナットで軽く手で締める。この場合ナット山で挟むようにすると角度が自由に動き易くなる。躯体（Ａ１２）とベース金物（Ａ６）の隙間は１０ｍｍ前後に躯体との出入りをナツトで調整する。そこの隙間に軟質緩衝材（Ａ１０）を充填し、施工後コーキング仕上をする。もし躯体（Ａ１２）側とベース金物（Ａ６）の間のナットがない場合は、（Ａ１０）は硬質緩衝材を使用し、上部ナツトのみでベース金物（Ａ６）を締めて躯体に固定する。次に、モルタルを充填した後に、ベース金物（Ａ６）とアンカーボルト（Ａ７）とが、Ｙ軸方向の摺動を可能にするため、ＰＡＳ長穴（Ａ９）の部分にモルタルが入らないように、ナツト（Ａ８）幅、ＰＡＳボルト（Ａ７）の先端部、ＰＡＳ穴（Ａ９）長よりも２−５ｍｍと僅かに大きいスポンジ（Ａ１１）で、ＰＡＳ穴（Ａ９）をかぶせる。このようにして、前記要領で配筋して、モル タルを充填しながら、一般のガラス・ブロックと同様にＲＧＣ壁を施工をする。施工後は縁部の下地（Ａ１４）に、化粧カバー（Ａ１５）を取付て、コーキング（Ａ１３）仕上をする。
【００１４】
上下取り合い部は一般のＲＧＣ取り合いと同じく単純支持にするか、自由支持でもよい。これは本発明の本質的なものではないので説明を省略する。
【００１５】
【作用】
▲１▼上記のＰＡＳ支持した円弧壁に面外方向の力、例えば風圧が働いた場合は、曲げモーメントよりも、軸力が大きく現れるのが特徴であり、断面性能が小さくても大きい面積の施工が可能になる。
▲２▼面外モーメントが±と分散することより、更に断面性能及び壁面積に有利になる。 ▲３▼軸力（Ｘ軸方向）及びせん断力（Ｚ軸方向）にたいしても剛固定であるため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位はなく不動である。従来法の施工によるＲＧＣ壁のような不安定壁にならない。
▲４▼スパン間の躯体変位はＰＡＳ支持であるので、上記例の如くピン固定の場合は角度が僅かに動くことより、壁面の弾性変形が起こり、面外方向に移動し、弾性の限界内で吸収するため、施工された壁は耐震性能のある壁となる。
また、固定の場合は、壁固定部にモーメントが生じるため、構造面で取付治具の強度はピンの場合より頑丈にしなければならないが、壁面内の抵抗モーメントは分散されるため小さくなり、従つて、壁の断面性能も小さくてすむ。ピン固定にするか、固定にするかは現場に合わせて客観情勢から判断すればよい。
▲５▼壁両端で面外力を受け止め、従来施工のように上下方向での支えが全く不要であるため、壁高さは無目等の仕切なしに、自重荷重に酎える限り高い壁面を施工することが出来る。
▲６▼建物の階高方向の変位はＰＡＳ固定法ではＹ軸方向へのスライドが可能であるため、スラブ間の変動によりＲＧＣに拘束応力が発性しないので破損及び損傷しない。
【００１６】
以上の結果は、壁幅、高さ共に従来法よりも、大きい面積で、仕切なく、美しい、しかも漏水、構造クラック等のトラブルのない、高品質の壁面を、しかも付帯設備（無目、中間柱及び帆立）が不要または、少ない低コストの異形状壁の安全な壁の施工が可能であることを示している。
【００１７】
上下取付を、一般ＲＧＣと同じ場合は、ローラー・ピン支持であるため、壁の面内方向の動きが拘束されるため、壁面の中央変位による力を、上下の取り合い部で支えることになる。上下自由支持の場合は上下取り合い部の支えがないため、壁の幅に比して、高い時と同じ状態になるだけの違いである。以上より、上下の取り合いは本発明に関しては本質的なことではないと理解出来る。
【００１８】
【実施例】
各地域（寒冷、熱帯、台風及び地震地帯）で、本発明のＰＡＳ法でＲＧＣ壁の安全性を確認するためにテスト施工をして来た。数年経過しても損傷がなく本発明の安全性を実証することが出来た。
次に、そのテスト施工した安全性確認計算実施例を示す。
【００１９】
（ａ）ＲＧＣ壁の条件
現場施工で、高さ９００ｃｍ、半径３６０ｃｍの１／２円弧のＲＧＣ 壁で、壁面積ＷＡ＝１０２ｍ ２ で、ガラスブロックサイズが１９０＊ ９５で、目地幅縦横共に１５ｍｍとし、その壁の安全性を計算する。
この地域の風圧 ｑ ＝１４０ｋｇ／ｍ ２
地震層せん断係数 Ｃｉ＝０．２５
ＲＧＣ壁の自重 ＷＧＢ＝１００ｋｇ／ｍ ２
（ｂ）ＲＧＣ壁の主筋方向の断面性能（Ｄ１０筋で有効幅７ｃｍ、ピツチは ２０．５ｃｍ）
壁ヤング率 Ｅ ＝４．２ｘ１０ ５ ｋｇ／ｃｍ ２
断面係数 Ｚ ＝４．５８ｃｍ ３ ／ｃｍ
二次モーメント Ｉ ＝６．４ｃｍ ４ ／ｃｍ
曲げ剛性 Ｄ ＝２６．９ｘ１０ ５ ｋｇｃｍ ２ ／ｃｍ
許容モーメント Ｍａ ＝４５５ｋｇｃｍ／ｃｍ
ＲＧＣの許容圧縮応力度 ＦＧａ＝ ９９．６ｋｇ／ｃｍ ２
（破壊圧はＪＩＳ５２１２では、４５ｋｇ／ｃｍ ２ 以上と規定さ れている。従つて、短期許容応力度は４５ｋｇ／ｃｍ ２ Ｘ２／ ３＝３０ｋｇ／ｃｍ２と定めることが出来る）
註：断面性能計算法は日本建築学会学術講演要旨（１９９０／ＮＯ． ２８８２）を参照
（ｃ）支持条件
壁面上下の支持法は一般市販のＲＧＣ施工要項と同にする。しかし、 壁の側面はＰＡＳ支持法にする。
【００２０】
（ｄ）構造計算
（ｂ）の断面性能をもつたＲＧＣの１／２円弧長を１０等分し、最 初の節点Ｎｏ．０、最後の節点Ｎｏ．１０とする。境界条件Ｎｏ．０ とＮｏ．１０をピン固定とし、上記分割の単位円弧長１１３ｃｍを上 記断面性能をもつたメンバーとして、各応力負荷に対応して、一般構 造計算法に従いコンピューター計算をする。
（ｅ）荷重負荷
上記（ａ）の条件での地震層せん断力はＷＥ＝２５ｋｇ／ｍ ２ であ り、風圧力の１４０ｋｇ／ｍ ２ と比べて小さいので計算から除外でき るので、面外力に対しては、風圧計算の安全性のみを確認する。
風圧力は建築基準法令８７条の傾斜面角屋根と同じとして、角度に対 する風力係数はＣ＝１．３・ｓｉｎθ−０．５で求めて計算した。
地震荷重は最も大きい横方向の荷重ＷＥ＝２５ｋｇ／ｍ ２ と両端の 支柱間の距離が２．５ｃｍ広く変位した時の複合荷重の場合について 計算した。
以上の場合が最悪の荷重負荷であるので、これで安全であれば、こ のＲＧＣ壁は安全であるとしてよい。
【００２１】
（ｆ）計算結果と安全性の確認
図４の（ａ）は風圧時のたわみ曲線図（ｘ１０）で、（ｂ）はモー メント曲線図（ｘ１０）である。この場合の最大たわみ量はδ＝０． ７２１ｃｍで、スパン長ＳＰＬ＝７２０ｃｍの１／３００は２．４ｃ ｍであることより、これは安全範囲内のたわみ量である。
また、最大モーメントＭ＝１０７ｋｇｃｍ／ｃｍであり、許容モーメ ントはＭａ＝４５５ｋｇｃｍ／ｃｍであるので全く安全である。
図５の（ａ）は地震荷重時のたわみ曲線図（ｘ１０）で、（ｂ）は モーメント曲線図（ｘ１０）である。この場合の最大たわみ量はδ＝ ＳＱＲ（１．７３６ ２ ＋１．６３５ ２ ）＝２．３８５ｃｍで、許容値 の２．４ｃｍ以内であり、安全範囲内のたわみ量である。
また、最大モーメントは、Ｍ＝１９９ｋｇｃｍ／ｃｍであり、許容モ ーメントの４５５ｋｇｃｍ／ｃｍより小さく安全である。
【００２２】
次に自重荷重によるＲＧＣの耐圧応力度の安全性を確認する。
ＲＧＣの面密度は１００ｋｇ／ｍ ２ である。ＲＧＣは９．５ｃｍ厚で あるため１ｍの高さのＲＧＣの圧縮応力度は０．１０５ｋｇ／ｍ ２ で ある。許容応力度はＦＧａ＝３０ｋｇ／ｍ ２ であり、長期荷重では１ ５ｋｇ／ｍ ２ である。このことは、１５０ｍの高さのＲＧＣ壁を安全 に構築することが可能である。このＲＧＣ壁の高さは９ｍであるので 約１０倍の安全性がある。一般に壁の高さに関しては全く考慮外とし てよい。
【００２３】
図６は上記の条件で計算した、節点ＮＯ．０とＮｏ．１０のＸ方向 及びＺ方向の反力の最大値である。
Ｘ方向（２倍値）＝２６１ｋｇ／ｍ
Ｚ方向（２倍値）＝１６１ｋｇ／ｍ
ＰＡＳ固定をするための、ＰＡＳアンカーを６０ｃｍごとに、Ｍ１０ アンカーで固定する。この場合、躯体とＰＡＳ治具間の距離が１０ｍ ｍのところで固定する。この場合の安全性を計算する。
以上のことより、ＰＡＳアンカーは６０ｃｍ毎のピツチで、Ｍ１０アンカーで、ＰＡＳ金具を固定すれば安全である。また二次設計（Ｋ＝１）の場合を考慮しても安全率を２倍にしているので充分に安全である。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のＰＡＳサポート法によると、外力に対する抵抗は軸力比が高くモーメント比が小さくなる。更にラーメン構造であることは、モーメントが±と分散するため、断面性能及び壁面積に有利に働く。また地震等による躯体変位をラーメン吸収するので、壁面変位に対する耐震性能がよくなる。このことは、大面積壁の施工に適し、以下のように、従来法の欠点課題が完全に解決される。
【００２５】
▲１▼従来法のクツション方式、またはファスナーによるスエ方式によるローラー境界条件のように、面外力による壁面の変動がなく、力学的に安定する。
▲２▼従来法ＲＧＣの最大施工面積は１６ｍ ２ 以下（業者カタログによる）と定めている。それ以上の面積の施工には、壁面の高さ方向の中間の無目で、また幅方 向では帆立を入れて分割されるため、デザイン面で問題があつた。本発明では、壁面の面外力に対する抵抗を、ラーメン変形で吸収し、±とモーメントが分散す るため、断面性能的に有利である。従つて、大面積の施工が可能となり、無仕切の壁面に構築することが可能となり壁面が美的になる。
▲３▼本発明での壁は、連続壁面で仕切がなく、仕切部の欠陥が起り難くなる。
▲４▼従来のＲＣや、コンクリート・ブロック構造の施工のように、壁面の周辺の境界を剛に固定すると、壁面にひび割れクラックが生じて壁の品質を低下さすが、本発明では変位拘束が無くなるので、上記欠点を無くすることが出来る。
▲５▼ 壁の質のみならず、帆立、無目が不要で、経済的にコストも安くなる。
【００２６】
本発明は上記の実施例以外にも次のように請求範囲を拡大出来る。
（ａ）以上の壁面は円弧面で説明したが、Ｌ字壁面、コ字壁面及び任意曲面壁等の異形状の壁面であれば、面外にラーメン変形するため、本質的には上記説明と同じ原理であるため本発明が適用される。
（ｂ）また、材料面では、ＲＧＣのみならず、コンクリートブロック壁、ＲＣ壁、ＧＲＣ壁、金属壁などの弾性体壁面であれば、同じく本発明は適合する。
（ｃ）上記のように、現場施工にも当然適用できるが、パネル壁にも全く同じく適用される。
（ｄ）熱膨張等によるニゲを壁高さ方向に行うことは本発明の重要事項であるが、面外方向は角度自由のピン固定でも、角度固定の固定方式でも、壁面のラーメン変形で支柱間の移動を吸収をする点では、原理的に本発明の上記説明の請求項目内に従つている。従つて本発明が適用される。
【００２７】
従つて、以上の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は何れも、本質的に本発明とすることができる。この場合は従来法よりも、美的、力学的、経済的面で上記の特徴を持つていて有利である。安全性も上記方法と同じで、一般的構造計算で確認出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の該当ＲＧＣ壁の斜視図
【図２】本発明の断面（Ａ−Ａ）のＰＡＳ支持法の明細図
【図３】本発明のＰＡＳ治具の平面図
【図４】実施例の風圧荷重後の部材断面結果図
（ａ）たわみ曲線図
（ｂ）曲げモーメント曲線図
【図５】実施例の横地震荷重と、スパン間変位後の部材断面結果図
（ａ）たわみ曲線図
（ｂ）曲げモーメント曲線図
【図６】境界支柱反力図
【符号の説明】
（Ａ−Ａ）はＲＧＣ壁側部のＰＡＳ支持の断面
（Ｂ−Ｂ）はＲＧＣ壁上部の一般的支持の断面
（Ｃ−Ｃ）はＲＧＣ壁下部の一般的支持の断面
Ａ１はガラスブロック
Ａ２はモルタル
Ａ３は主筋
Ａ４は流し筋
Ａ５はフック筋
Ａ６はベース金具
Ａ７はアンカーボルト
Ａ８はナツト
Ａ９はルーズ長穴
Ａ１０は緩衝材
Ａ１１はスポンジ
Ａ１２は躯体
Ａ１３はコーキング
Ａ１４は化粧カバー下地
Ａ１５は化粧カバー
【産業上の利用分野】
この発明は、異形状弾性体壁の施工に関するものである。特に本発明の弾性体壁とは、補強ガラス・ブロック・コンクリートまたはモルタル（以後ＲＧＣと呼ぶ）のように、比較的破損しやすい壁とか、補強コンクリート（ＲＣ）構造体壁のように強靱材でも、壁面に構造クラックのない高品位の異形状の大面積の弾性体壁に威力を発揮する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の現場施工法は、単純平面壁の場合も、異形状壁の場合でも、一般ＲＣ及びコンクリート・ブロックのように比較的強靱な壁面材料の場合にはスラブ、梁、柱などの躯体に、壁周辺部を剛に連結して施工する。
【０００３】
また、ＲＧＣのように破損しやすい材料の現場施工の場合、上記の一般ＲＣ壁面の施工のように、躯体に壁面を剛に固定すると、躯体の変位による力が壁面に伝わり、壁の破損が起こる。そのため、躯体の変位から破損を防止するため、壁面の周辺部と躯体間をクツション材で離縁し、躯体の面内変位が壁面に伝わらず、風圧による面外変位は固定とする平面版単純周辺支持法で施工する。
上記ＲＣの場合でも、壁面にひび割れのない、高品位壁にする場合とかは、躯体の変位荷重が壁面にかからないように層間変位を可能にするため、躯体と壁面とを、力学的に離縁するため、壁と躯体との取り合い部にクション材を入れローラー境界条件で施工される。
【０００４】
ＲＣパネル、ＲＧＣパネル及びカーテン・ウオール・パネルの場合は、パネルのファスナーにボルトで躯体に取付ける場合に、パネルと躯体間の変位を可能にするため、ファスナーのワツシャーが滑るスエ方式とか、パネルのロッキング方式で取付を行う。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
これらの３種の方法は、段落番号０００２の剛取付法以外は、面外に対して境界単純支持であるため、大面積にすると壁面の断面に大きい抵抗モーメントを必要とする。従つて、壁面の中央に無目、中間支柱、または帆立などで仕切り、小モジュール壁にするのが安全な技術とされている。そのためコスト高になり、美観も悪くなる。
【０００６】
また段落番号０００２の方法で施工した場合は、壁面に構造クラックが生じ、漏水や、鉄筋の錆などが起こり易く、本質的にみれば欠陥壁である。
【０００７】
また、段落番号０００３及び段落番号０００４の方法は、単純平面版壁の場合に限つては正解であるが、単純平面版壁以外の異形状壁の場合は、本質的に誤つた施工法である。例へば１／２円弧状壁の場合に正風圧を受けた時には、軸力方向に、ローラー・スライドし、壁面の取り合い部のファスナーまたは、クツション材が壁の軸力により、軸力方向にローラ・スライドし、移動が起こり、その結果、壁面が大きく動揺することになる。従つて、壁面にクラックや、ひび割れの発生が起り易い。
また逆に、負圧の場合は、境界クション・ローラー方式の場合は、コ字枠から壁面が抜け、最悪の場合は壁が倒れることさえ起こる。即ち、本質的にみて、大変不安定な欠陥壁である。特に壁面が高くなると、上下枠で支えることが出来ず、その危険性が増す。その類の事故さえ現実に起つている。そのため、中間に無目または帆立で支えるようにするが、その場合は、壁面の美観を大変損なう事より設計は嫌うし、また大きい躯体移動の場合は壁破損が起り易い。
また、帆立、無目を壁の中間に入れると、コーキング部からの漏水が起こりやすく、材料及び工数面からもコスト高になる。
即ち、従来のＲ、Ｌ、コ状の異形状壁はＲＣ、ＧＢＲ、ＧＲＣ等のカーテン・ウオール等パネル及び現場施工も含めて、本質的に誤つた施工が行われている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明の基本的な手段について、ＲＧＣ壁を具体例として説明をする。その理由はＲＧＣは破損しやすく、上記の欠陥壁の効果が大変起こり易いためである。
【０００９】
図面１の断面（Ｂ−Ｂ、Ｃ−Ｃ）は一般的ＲＧＣ取合法でもよいが、面外Ｚ軸方向は自由にしてもよい。本発明は断面（Ａ−Ａ）部のＹ軸方向をローラーに、面外Ｘ軸方向は固定、面内Ｚ軸方向も固定、角度は自由（固定としてもよいが、施工作業が複雑になる欠点がある）の支持境界条件で壁面を躯体で支持する。
更に高さＹ軸方向は床間変位が壁面に伝わらないようにローラー・スライドとする。
【００１０】
このように取り付けた壁は、地震等による壁支柱間のスパン変位に対しては、壁面の弾性限界内でラーメン変形し、壁面の面外方向の動きで吸収することが出来る。また、壁との取り合い部は、面外方向は固定であるため、地震や風圧等による壁に対しての軸力による変位が起こらなくなる。このようにして上記課題を解決しようとするものである。すなわち、上下の床間の動きは壁に伝わらないように支柱取り合い部と壁はスライドし、壁に力がかからないようにする。スパン間の幅の動きは弾性限界内のラーメン吸収で、動きと、ひび割れクラックの発生を防止する。また、外力による軸力、せん断力は、側辺取合部の支持法で、ピンまたは固定で止めることが、従来法（ローラー支持）にない本発明の基本的な新規な解決策である。
【００１１】
次に、本発明のＲＧＣの両端部のピン固定断面（Ａ−Ａ）部の構造を具体例に従つて説明する。
躯体（Ａ１２）にアンカー・ボルト（Ａ７）で固定する。このボルト（Ａ７）を介して、ＲＧＣ壁の両側の躯体（Ａ１２）とを、ピン固定支持（ＰＩＮ−ＦＩＸ−ＡＮＣＨＯＲ−ＳＵＰＰＯＲＴ）とする。以後、この発明の上記の取付法を総称してＰＡＳ法、この方法で使用するベース金物（Ａ６）を中心とした取付治 具をＰＡＳ治具、そして躯体（Ａ１２）に固定したアンカー・ボルト（Ａ７）をＰＡＳボルトと呼ぶことにする。
【００１２】
ＰＡＳ治具のベース金物（Ａ６）はフラツト・バーでもコ型鋼でもよい。また、連続物でも、ピース物でもよい。本書でのＲＧＣ壁の場合はピース物のコ７５ｘ４０ｘ５ｘ１００を使用する。このベース金物（Ａ６）の両端に９φのフック筋（Ａ５）を溶接し固定する。ベース金物（Ａ６）とフック筋（Ａ５）の中に定着用流し筋を通す。この流し筋は、主筋（Ａ３）をフックし、主筋の滑り止めの定着と、躯体（Ａ１３）と壁を力学的に連結しているベース金物（Ａ６）とを結合する重要なものである。次にベース金物（Ａ６）をＰＡＳボルト（Ａ７）で固定する。本発明はこの固定法が重要である。即ち、Ｙ軸方向の移動は無拘束で、Ｘ軸方向と、Ｚ軸方向の移動は拘束する。
【００１３】
躯体（Ａ１２）に固定された、ＰＡＳボルト（Ａ７）をベース治具（Ａ６）の中央部に設けたルーズ穴のＰＡＳ穴（Ａ９）に差し込む。このＰＡＳ穴（Ａ９）はＰＡＳボルト（Ａ７）の径よりＺ軸方向の短径（Ｌ１）を１〜２ｍｍ程度大きくして、ＰＡＳボルト（Ａ７）が動き易くし、Ｙ軸方向はボルトが約±１ｃｍ前後の床間の上下必要変位量だけ動けるような長径（Ｌ２）にする。この長穴のＰＡＳ穴（Ａ９）の両面からワッシャーで挟んで、ナットで軽く手で締める。この場合ナット山で挟むようにすると角度が自由に動き易くなる。躯体（Ａ１２）とベース金物（Ａ６）の隙間は１０ｍｍ前後に躯体との出入りをナツトで調整する。そこの隙間に軟質緩衝材（Ａ１０）を充填し、施工後コーキング仕上をする。もし躯体（Ａ１２）側とベース金物（Ａ６）の間のナットがない場合は、（Ａ１０）は硬質緩衝材を使用し、上部ナツトのみでベース金物（Ａ６）を締めて躯体に固定する。次に、モルタルを充填した後に、ベース金物（Ａ６）とアンカーボルト（Ａ７）とが、Ｙ軸方向の摺動を可能にするため、ＰＡＳ長穴（Ａ９）の部分にモルタルが入らないように、ナツト（Ａ８）幅、ＰＡＳボルト（Ａ７）の先端部、ＰＡＳ穴（Ａ９）長よりも２−５ｍｍと僅かに大きいスポンジ（Ａ１１）で、ＰＡＳ穴（Ａ９）をかぶせる。このようにして、前記要領で配筋して、モル タルを充填しながら、一般のガラス・ブロックと同様にＲＧＣ壁を施工をする。施工後は縁部の下地（Ａ１４）に、化粧カバー（Ａ１５）を取付て、コーキング（Ａ１３）仕上をする。
【００１４】
上下取り合い部は一般のＲＧＣ取り合いと同じく単純支持にするか、自由支持でもよい。これは本発明の本質的なものではないので説明を省略する。
【００１５】
【作用】
▲１▼上記のＰＡＳ支持した円弧壁に面外方向の力、例えば風圧が働いた場合は、曲げモーメントよりも、軸力が大きく現れるのが特徴であり、断面性能が小さくても大きい面積の施工が可能になる。
▲２▼面外モーメントが±と分散することより、更に断面性能及び壁面積に有利になる。 ▲３▼軸力（Ｘ軸方向）及びせん断力（Ｚ軸方向）にたいしても剛固定であるため、Ｘ軸方向及びＹ軸方向の変位はなく不動である。従来法の施工によるＲＧＣ壁のような不安定壁にならない。
▲４▼スパン間の躯体変位はＰＡＳ支持であるので、上記例の如くピン固定の場合は角度が僅かに動くことより、壁面の弾性変形が起こり、面外方向に移動し、弾性の限界内で吸収するため、施工された壁は耐震性能のある壁となる。
また、固定の場合は、壁固定部にモーメントが生じるため、構造面で取付治具の強度はピンの場合より頑丈にしなければならないが、壁面内の抵抗モーメントは分散されるため小さくなり、従つて、壁の断面性能も小さくてすむ。ピン固定にするか、固定にするかは現場に合わせて客観情勢から判断すればよい。
▲５▼壁両端で面外力を受け止め、従来施工のように上下方向での支えが全く不要であるため、壁高さは無目等の仕切なしに、自重荷重に酎える限り高い壁面を施工することが出来る。
▲６▼建物の階高方向の変位はＰＡＳ固定法ではＹ軸方向へのスライドが可能であるため、スラブ間の変動によりＲＧＣに拘束応力が発性しないので破損及び損傷しない。
【００１６】
以上の結果は、壁幅、高さ共に従来法よりも、大きい面積で、仕切なく、美しい、しかも漏水、構造クラック等のトラブルのない、高品質の壁面を、しかも付帯設備（無目、中間柱及び帆立）が不要または、少ない低コストの異形状壁の安全な壁の施工が可能であることを示している。
【００１７】
上下取付を、一般ＲＧＣと同じ場合は、ローラー・ピン支持であるため、壁の面内方向の動きが拘束されるため、壁面の中央変位による力を、上下の取り合い部で支えることになる。上下自由支持の場合は上下取り合い部の支えがないため、壁の幅に比して、高い時と同じ状態になるだけの違いである。以上より、上下の取り合いは本発明に関しては本質的なことではないと理解出来る。
【００１８】
【実施例】
各地域（寒冷、熱帯、台風及び地震地帯）で、本発明のＰＡＳ法でＲＧＣ壁の安全性を確認するためにテスト施工をして来た。数年経過しても損傷がなく本発明の安全性を実証することが出来た。
次に、そのテスト施工した安全性確認計算実施例を示す。
【００１９】
（ａ）ＲＧＣ壁の条件
現場施工で、高さ９００ｃｍ、半径３６０ｃｍの１／２円弧のＲＧＣ 壁で、壁面積ＷＡ＝１０２ｍ ２ で、ガラスブロックサイズが１９０＊ ９５で、目地幅縦横共に１５ｍｍとし、その壁の安全性を計算する。
この地域の風圧 ｑ ＝１４０ｋｇ／ｍ ２
地震層せん断係数 Ｃｉ＝０．２５
ＲＧＣ壁の自重 ＷＧＢ＝１００ｋｇ／ｍ ２
（ｂ）ＲＧＣ壁の主筋方向の断面性能（Ｄ１０筋で有効幅７ｃｍ、ピツチは ２０．５ｃｍ）
壁ヤング率 Ｅ ＝４．２ｘ１０ ５ ｋｇ／ｃｍ ２
断面係数 Ｚ ＝４．５８ｃｍ ３ ／ｃｍ
二次モーメント Ｉ ＝６．４ｃｍ ４ ／ｃｍ
曲げ剛性 Ｄ ＝２６．９ｘ１０ ５ ｋｇｃｍ ２ ／ｃｍ
許容モーメント Ｍａ ＝４５５ｋｇｃｍ／ｃｍ
ＲＧＣの許容圧縮応力度 ＦＧａ＝ ９９．６ｋｇ／ｃｍ ２
（破壊圧はＪＩＳ５２１２では、４５ｋｇ／ｃｍ ２ 以上と規定さ れている。従つて、短期許容応力度は４５ｋｇ／ｃｍ ２ Ｘ２／ ３＝３０ｋｇ／ｃｍ２と定めることが出来る）
註：断面性能計算法は日本建築学会学術講演要旨（１９９０／ＮＯ． ２８８２）を参照
（ｃ）支持条件
壁面上下の支持法は一般市販のＲＧＣ施工要項と同にする。しかし、 壁の側面はＰＡＳ支持法にする。
【００２０】
（ｄ）構造計算
（ｂ）の断面性能をもつたＲＧＣの１／２円弧長を１０等分し、最 初の節点Ｎｏ．０、最後の節点Ｎｏ．１０とする。境界条件Ｎｏ．０ とＮｏ．１０をピン固定とし、上記分割の単位円弧長１１３ｃｍを上 記断面性能をもつたメンバーとして、各応力負荷に対応して、一般構 造計算法に従いコンピューター計算をする。
（ｅ）荷重負荷
上記（ａ）の条件での地震層せん断力はＷＥ＝２５ｋｇ／ｍ ２ であ り、風圧力の１４０ｋｇ／ｍ ２ と比べて小さいので計算から除外でき るので、面外力に対しては、風圧計算の安全性のみを確認する。
風圧力は建築基準法令８７条の傾斜面角屋根と同じとして、角度に対 する風力係数はＣ＝１．３・ｓｉｎθ−０．５で求めて計算した。
地震荷重は最も大きい横方向の荷重ＷＥ＝２５ｋｇ／ｍ ２ と両端の 支柱間の距離が２．５ｃｍ広く変位した時の複合荷重の場合について 計算した。
以上の場合が最悪の荷重負荷であるので、これで安全であれば、こ のＲＧＣ壁は安全であるとしてよい。
【００２１】
（ｆ）計算結果と安全性の確認
図４の（ａ）は風圧時のたわみ曲線図（ｘ１０）で、（ｂ）はモー メント曲線図（ｘ１０）である。この場合の最大たわみ量はδ＝０． ７２１ｃｍで、スパン長ＳＰＬ＝７２０ｃｍの１／３００は２．４ｃ ｍであることより、これは安全範囲内のたわみ量である。
また、最大モーメントＭ＝１０７ｋｇｃｍ／ｃｍであり、許容モーメ ントはＭａ＝４５５ｋｇｃｍ／ｃｍであるので全く安全である。
図５の（ａ）は地震荷重時のたわみ曲線図（ｘ１０）で、（ｂ）は モーメント曲線図（ｘ１０）である。この場合の最大たわみ量はδ＝ ＳＱＲ（１．７３６ ２ ＋１．６３５ ２ ）＝２．３８５ｃｍで、許容値 の２．４ｃｍ以内であり、安全範囲内のたわみ量である。
また、最大モーメントは、Ｍ＝１９９ｋｇｃｍ／ｃｍであり、許容モ ーメントの４５５ｋｇｃｍ／ｃｍより小さく安全である。
【００２２】
次に自重荷重によるＲＧＣの耐圧応力度の安全性を確認する。
ＲＧＣの面密度は１００ｋｇ／ｍ ２ である。ＲＧＣは９．５ｃｍ厚で あるため１ｍの高さのＲＧＣの圧縮応力度は０．１０５ｋｇ／ｍ ２ で ある。許容応力度はＦＧａ＝３０ｋｇ／ｍ ２ であり、長期荷重では１ ５ｋｇ／ｍ ２ である。このことは、１５０ｍの高さのＲＧＣ壁を安全 に構築することが可能である。このＲＧＣ壁の高さは９ｍであるので 約１０倍の安全性がある。一般に壁の高さに関しては全く考慮外とし てよい。
【００２３】
図６は上記の条件で計算した、節点ＮＯ．０とＮｏ．１０のＸ方向 及びＺ方向の反力の最大値である。
Ｘ方向（２倍値）＝２６１ｋｇ／ｍ
Ｚ方向（２倍値）＝１６１ｋｇ／ｍ
ＰＡＳ固定をするための、ＰＡＳアンカーを６０ｃｍごとに、Ｍ１０ アンカーで固定する。この場合、躯体とＰＡＳ治具間の距離が１０ｍ ｍのところで固定する。この場合の安全性を計算する。
【００２４】
【発明の効果】
本発明のＰＡＳサポート法によると、外力に対する抵抗は軸力比が高くモーメント比が小さくなる。更にラーメン構造であることは、モーメントが±と分散するため、断面性能及び壁面積に有利に働く。また地震等による躯体変位をラーメン吸収するので、壁面変位に対する耐震性能がよくなる。このことは、大面積壁の施工に適し、以下のように、従来法の欠点課題が完全に解決される。
【００２５】
▲１▼従来法のクツション方式、またはファスナーによるスエ方式によるローラー境界条件のように、面外力による壁面の変動がなく、力学的に安定する。
▲２▼従来法ＲＧＣの最大施工面積は１６ｍ ２ 以下（業者カタログによる）と定めている。それ以上の面積の施工には、壁面の高さ方向の中間の無目で、また幅方 向では帆立を入れて分割されるため、デザイン面で問題があつた。本発明では、壁面の面外力に対する抵抗を、ラーメン変形で吸収し、±とモーメントが分散す るため、断面性能的に有利である。従つて、大面積の施工が可能となり、無仕切の壁面に構築することが可能となり壁面が美的になる。
▲３▼本発明での壁は、連続壁面で仕切がなく、仕切部の欠陥が起り難くなる。
▲４▼従来のＲＣや、コンクリート・ブロック構造の施工のように、壁面の周辺の境界を剛に固定すると、壁面にひび割れクラックが生じて壁の品質を低下さすが、本発明では変位拘束が無くなるので、上記欠点を無くすることが出来る。
▲５▼ 壁の質のみならず、帆立、無目が不要で、経済的にコストも安くなる。
【００２６】
本発明は上記の実施例以外にも次のように請求範囲を拡大出来る。
（ａ）以上の壁面は円弧面で説明したが、Ｌ字壁面、コ字壁面及び任意曲面壁等の異形状の壁面であれば、面外にラーメン変形するため、本質的には上記説明と同じ原理であるため本発明が適用される。
（ｂ）また、材料面では、ＲＧＣのみならず、コンクリートブロック壁、ＲＣ壁、ＧＲＣ壁、金属壁などの弾性体壁面であれば、同じく本発明は適合する。
（ｃ）上記のように、現場施工にも当然適用できるが、パネル壁にも全く同じく適用される。
（ｄ）熱膨張等によるニゲを壁高さ方向に行うことは本発明の重要事項であるが、面外方向は角度自由のピン固定でも、角度固定の固定方式でも、壁面のラーメン変形で支柱間の移動を吸収をする点では、原理的に本発明の上記説明の請求項目内に従つている。従つて本発明が適用される。
【００２７】
従つて、以上の（ａ）、（ｂ）、（ｃ）及び（ｄ）は何れも、本質的に本発明とすることができる。この場合は従来法よりも、美的、力学的、経済的面で上記の特徴を持つていて有利である。安全性も上記方法と同じで、一般的構造計算で確認出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の該当ＲＧＣ壁の斜視図
【図２】本発明の断面（Ａ−Ａ）のＰＡＳ支持法の明細図
【図３】本発明のＰＡＳ治具の平面図
【図４】実施例の風圧荷重後の部材断面結果図
（ａ）たわみ曲線図
（ｂ）曲げモーメント曲線図
【図５】実施例の横地震荷重と、スパン間変位後の部材断面結果図
（ａ）たわみ曲線図
（ｂ）曲げモーメント曲線図
【図６】境界支柱反力図
【符号の説明】
（Ａ−Ａ）はＲＧＣ壁側部のＰＡＳ支持の断面
（Ｂ−Ｂ）はＲＧＣ壁上部の一般的支持の断面
（Ｃ−Ｃ）はＲＧＣ壁下部の一般的支持の断面
Ａ１はガラスブロック
Ａ２はモルタル
Ａ３は主筋
Ａ４は流し筋
Ａ５はフック筋
Ａ６はベース金具
Ａ７はアンカーボルト
Ａ８はナツト
Ａ９はルーズ長穴
Ａ１０は緩衝材
Ａ１１はスポンジ
Ａ１２は躯体
Ａ１３はコーキング
Ａ１４は化粧カバー下地
Ａ１５は化粧カバー
Claims (1)
- （ａ）単純平面板を除いた、円弧型、Ｌ字型、コ字型及び任意曲面形状の弾性材料からなる壁面の壁側辺と壁取付躯体との境界（Ａ−Ａ）の支持条件が、壁体の高さ方向のみ移動可能なローラー支持で、その他は移動しない固定支持境界条件とし、
（ｂ）壁の下辺と床躯体との境界（Ｃ−Ｃ）の支持条件は上部方向のみ壁重量を支える為の固定拘束とし、その他は移動可能な自由支持とし、
（ｃ）壁上部と躯体との境界（Ｂ−Ｂ）は拘束しない自由支持構造からなる上記該当壁体が、
地震により壁支持躯体間の移動変位が起ても壁面の弾性変形が起り易くなる事によって、取付躯***間変位を吸収することを特長とした耐震及び耐風圧性能に優れた弾性体壁の施工法。
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|---|---|---|---|
| JP31392894A JP3629498B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | ラーメン変形による耐震、耐風圧性異形状弾性体壁 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31392894A JP3629498B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | ラーメン変形による耐震、耐風圧性異形状弾性体壁 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08135252A JPH08135252A (ja) | 1996-05-28 |
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| JP31392894A Expired - Fee Related JP3629498B2 (ja) | 1994-11-11 | 1994-11-11 | ラーメン変形による耐震、耐風圧性異形状弾性体壁 |
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|---|---|---|---|---|
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- 1994-11-11 JP JP31392894A patent/JP3629498B2/ja not_active Expired - Fee Related
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