JP4182855B2 - 耐震壁およびその補強方法 - Google Patents

Description

本発明は、構造物において荷重を負担する耐震壁およびその補強方法に関する。

従来、構造物の地震等に対する耐力の増強を図るために、耐震壁を増設したり、耐震壁の壁厚を厚くしたりする補強方法が採られていた。しかし、これらの補強方法にあっては、鉄筋工事や型枠工事、コンクリート打設工事等の各種工事が必要となり、非常に時間がかかり、労力とコストがかかって費用が嵩むうえ、耐震壁を増設したり、耐震壁の壁厚を厚くしたりした分だけ、使用勝手が規制されたり、構造物内部で有効に利用できる面積が減少するといった問題もあった。また、既存の耐震壁の場合、シアコッターの打設作業や柱または梁への穴部形成作業が必要となり、これらの作業を行うときに、騒音や粉塵が発生して周辺環境に悪影響を及ぼす虞があった。また、これらの作業を行うときには、溶接が必要な場合があり、その場合、火災に対する安全処置も必要であった。

そこで、このような耐震壁の増設や増厚に依らない補強方法が、従来より、種々提案されている。例えば、繊維強化樹脂（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）により形成されたシートを耐震壁の壁面部に貼り付けて補強する方法が提案されている（例えば、特許文献１、２参照）。
特開平１０−２５９０４号公報 特開平１１−６２２６９号公報

しかしながら、このような繊維強化樹脂シートを用いた補強方法では、繊維強化樹脂製シートをコンクリート構造物に接着する関係から、コンクリート表面の下地処理やプライマー塗布、含浸用樹脂の塗布、炭素繊維の巻き付け、樹脂の上塗り等の工程が必要となり、このため、時間と手間が大幅にかかるという問題があった。また、繊維強化樹脂シートにしわや気泡が入らないように施工に熟練が要求されるという問題もあった。

本発明は、このような事情に鑑みたものであって、その目的は、あまり時間やコストをかけることなく、簡単に耐力の増強が図れるような耐震壁およびその補強方法を提供することにある。

前記目的を達成するための主たる発明は、両面または片面に、複数の帯状の補強板が、それらの長手方向が横方向となるように、上下に間隔をあけて貼り付けられたことを特徴とする耐震壁である。

かかる耐震壁にあっては、前記補強板は鋼板により形成されてもよい。あるいは、前記補強板は、長手方向に延びる補強繊維を備えた繊維強化樹脂により形成されてもよい。

また、かかる耐震壁にあっては、開口部を有しても良い。

また、かかる耐震壁にあっては、前記補強板は、断面Ｌ字形に成形されて、前記耐震壁の壁面から前記開口部の内周面に沿って配設されても良い。

また、本発明に係る耐震壁の補強方法は、耐震壁の両面または片面に、複数の帯状の補強板を、それらの長手方向が横方向となるように、上下に間隔をあけて貼り付けることを特徴とする。

本発明によれば、あまり時間やコストをかけることなく、簡単に耐力の増強を図ることができる。

以下に本発明に係る耐震壁およびその補強方法を実施するための最良の形態について説明する。

図１〜図３は、本発明に係る耐震壁の一実施形態を示したものである。図１は、その耐震壁の正面図であり、図２は、図１中のＡ−Ａ’線で切断したときの矢視断面図であり、図３は、その耐震壁の内部鉄筋構造を示した図である。

本実施形態に係る耐震壁２は、図１に示すように、コンクリート柱部４とコンクリート梁部６とからなる架構面内に設置されている。

この耐震壁２は、鉄筋コンクリート構造により構築されており、その内部には、図２及び図３に示すように、複数本の縦筋８及び横筋１０が格子状に配設されている。ここで、各横筋１０は、それぞれその端部が左右のコンクリート柱部４へとそれぞれ延出されて、コンクリート柱部４の内部に配筋された柱主筋１２の内側へと導出されて埋め込まれている。また、各縦筋８は、それぞれその端部が上下のコンクリート梁部６へとそれぞれ延出されて、コンクリート梁部６の内部に埋め込まれている。このようにして耐震壁２は、コンクリート柱部４およびコンクリート梁部６に対して一体的に構築されている。

耐震壁２の中央部には、開口部１４が設けられている。この開口部１４は、図２に示すように、耐震壁２を表裏貫通して形成されたものであり、本実施形態では、リニューアル工事において、建物の窓部やドア設置部などとして利用すべく形成されるものとする。建設当初から開口を設ける場合には、開口補強筋を設けるなどして開口部周辺の補強を行えるのであるが、リニューアル時に開口を設ける場合には、そのような開口補強筋による補強は行えない。そこで、本実施形態では、以下に述べるように、耐震壁２の表面に補強板２０を貼り付けることにより、開口部１４を設けた耐震壁２の補強を行っている。

すなわち、図１及び図２に示すように、耐震壁２の壁面部に補強板２０を配設する。この補強板２０は、当該耐震壁２を補強するために配設された補強部材であり、耐震壁２の壁面部に接着剤で貼り付けられ、耐震壁２に外部から加わった外力により応力を発生して、耐震壁２に加わる外力に対して抵抗するようになっている。補強板２０は、所定の厚みを有する帯状の板材として成形されていて、耐震壁２の壁面部に沿って上下に間隔をあけつつ平行に配置されている。

この補強板２０は、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）により形成されている。炭素繊維強化樹脂は、炭素繊維を内部に備えた樹脂であり、この炭素繊維が補強板２０の長手方向に沿って延びるように埋め込まれている。この炭素繊維強化樹脂は、強度、特に引張強度が非常に高い上、非常に軽量であり、補強材の材料として優れる。なお、本発明に係る繊維強化樹脂（ＦＲＰ）にあっては、このような炭素繊維を内部に備えた炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）に限らず、炭素繊維の他に、アラミド繊維やガラス繊維などといった各種高強度繊維を備えた樹脂であっても構わない。

各補強板２０は、耐震壁２の壁面部に対して接着剤等の接合材により一体的に接合されている。また、各補強板２０は、その両端部に、当該補強板２０を耐震壁２の壁面部に定着するための定着部材２２が配設されている。この定着部材２２は、プレート状に成形され、耐震壁２の壁面部との間に補強板２０を挟み込んで当該補強板２０を耐震壁２の壁面部に固定している。各定着部材２２は、ボルト２４を介して耐震壁２の壁面部に定着されている。

なお、補強板２０の幅寸法や設置間隔は、耐震壁２に対して必要な補強強度に応じて適宜設定されるのが好ましい。本実施形態では、上記のように、補強板２０を間隔を隔てて設けているので、全面に貼り付ける場合に比べて、補強板２０の使用量を減らすことができ、これにより、コストの削減を達成することができる。

以上本実施形態に係る耐震壁２にあっては、このような補強板２０が壁面部に貼り付けられていることによって、地震等により耐震壁２に外力が加わっても、その外力によって補強板２０にも応力が発生し、補強板２０が抵抗するから、耐震壁２の耐力増強を図ることができる。

また、補強板２０は、従来のようにシート状ではなく、板状に成形されているため、従来に比べて、さほど厳密な工程、具体的には、コンクリート表面への下地処理やプライマー塗布、含浸用樹脂の塗布、炭素繊維の巻き付け、樹脂の上塗りなどといった工程を必要とせずに、簡単に施工することができる。これにより、従来に比べて、時間が短縮されるとともに、手間や労力が軽減され、コストダウンを図ることができる。

また、補強板２０のように、薄くて軽くかつ高強度な素材を用いているため、構造物内部で有効に利用できる面積が減少することはない。

次に図４および図５は、補強板の他の実施形態を示したものである。図４は、その補強板３０を示した斜視図であり、図５は、その補強板３０の配設例を説明する図である。この補強板３０は、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）により構成されており、屈曲部３０ａにおいて屈曲されることで、長辺部３０ｂと短辺部３０ｃとからなる断面Ｌ字形に成形されている。

この補強板３０は、図５に示すように、耐震壁２に設けられた開口部１４の縁部２ａに好適に配設することができる。すなわち、この補強板３０は、断面Ｌ字形に成形されているから、同図に示すように、耐震壁の２の壁面部から開口部１４の内面部にかけてこれに沿って直角に配設することができる。ここでは、耐震壁２の表裏側にそれぞれ補強板３０が配設され、各補強板３０の長辺部３０ｂが耐震壁２の壁面部側に配置され、各補強板３０の短辺部３０ｃが開口部１４の内面部側に配置されている。なお、これら２つの補強板３０の短辺部３０ｃは、開口部１４の内面部において相互に重ね合わされて接合されている。このように断面Ｌ字形に屈曲して成形された補強板３０を用いれば、耐震壁２に形成された開口部１４の縁部に対しても簡単に補強を行うことができる。

図６〜図８は、本実施形態に係る耐震壁の補強効果を確認するために行った試験について説明したものである。図６は、この試験で構築した耐震壁をそれぞれ示した図であり、図７及び図８は、その試験結果を示したグラフである。

この試験では、図６（ａ）〜（ｃ）に示すような３種類の耐震壁をそれぞれ構築した。ここでは、図６（ａ）に示す開口部が設けられていない無垢の耐震壁（比較例１）と、図６（ｂ）に示す開口部１４が設けられた耐震壁（比較例２）と、図６（ｃ）に示す開口部１４が設けられかつ補強板２０を一体的に配設された耐震壁（図１〜図３に示す耐震壁：本発明例）とについてそれぞれ試験を行った。

図７は、図６（ａ）〜（ｃ）に示す各耐震壁に対して実際に荷重を付加したときの荷重と部材角の関係を示したグラフである。同図に示すように、本発明例では、比較例２において耐力に達する部材角「０．００４」付近を超えた領域でも優れた変形性能を発揮して、比較例２に比べて大幅に耐力が向上し、比較例１（開口部が設けられない場合）に匹敵するくらいの耐力特性が得られていることがわかる。このように、本発明例によれば、開口部１４が設けられた耐震壁２の耐力及び変形性能を向上させることができる。

図８は、部材角とひび割れ幅との関係を示したものである。図８（ａ）は、比較例２の試験結果を示し、図８（ｂ）は、本発明例の試験結果を示している。なお、ここでは、２つの測定点、「クリップ１」および「クリップ２」を設定し、各測定点について部材角とひび割れ幅との関係について示した。図８（ａ）と図８（ｂ）とを比較すると、比較例２に比べて、本発明例の方が、部材角の変動に伴い発生するひび割れの幅が小さいことが確認される。すなわち、本発明例の方が、比較例２よりも、発生するひび割れの幅が小さく、ひび割れの拡大を防ぐことができ、耐震壁の変形を抑制することができることがわかる。

以上前述した実施の形態では、補強板２０、３０として、炭素繊維強化樹脂（ＣＦＲＰ）により形成されたプレートを用いていたが、本発明に係る補強板２０にあってはこれに限らず、例えば、鋼材等の各種高強度材料により形成されたプレートを用いても構わない。

また、前述した実施の形態では、開口部１４が設けられた耐震壁２に補強板２０を貼り付けて補強を行っていたが、本発明にあってはこのような場合に限らず、開口部１４が設けられていない耐震壁２に対しても補強板２０を貼り付けて補強を行う場合も含む。

また、前述した実施の形態では、耐震壁２の両面に補強板２０が貼り付けられていたが、本発明にあってはこのような場合に限らず、耐震壁２のどちらか片面にのみ補強板２０を貼り付けても良い。

また、各補強板２０と耐震壁２の壁面部との間の接合強度を接着だけで十分に確保できる場合には、定着部材２２を省略しても良い。

本発明に係る耐震壁の一実施形態を示した正面図である。 図１中のＡ−Ａ’線で切断したときの矢視断面図である。 図１に示す耐震壁の内部鉄筋構造を示した縦断面図である。 本発明に係る補強板の他の実施形態を示した斜視図である。 図４に示す補強板が、耐震壁の開口部に配設されたときの状態を示す横断面図である。 本発明に係る耐震壁の効果を調査するための試験に用いられた耐震壁の説明図である。 本発明に係る耐震壁の効果を調べるための試験結果を示したグラフである。 本発明に係る耐震壁の効果を調べるための試験結果を示したグラフである。

符号の説明

２ 耐震壁
４ コンクリート柱部
６ コンクリート梁部
８ 縦筋
１０ 横筋
１２ 柱主筋
１４ 開口部
２０ 補強板
２２ 定着部材
２４ ボルト
３０ 補強板

Claims (6)

1. 両面または片面に、複数の帯状の補強板が、それらの長手方向が横方向となるように、上下に間隔をあけて貼り付けられたことを特徴とする耐震壁。
2. 前記補強板は、鋼板により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の耐震壁。
3. 前記補強板は、長手方向に延びる補強繊維を備えた繊維強化樹脂により形成されたことを特徴とする請求項１に記載の耐震壁。
4. 開口部を有することを特徴とする請求項１〜３のうち何れか１項に記載の耐震壁。
5. 前記補強板は、断面Ｌ字形に成形されて、前記耐震壁の壁面から前記開口部の内周面に沿って配設されたことを特徴とする請求項４に記載の耐震壁。
6. 耐震壁の両面または片面に、複数の帯状の補強板を、それらの長手方向が横方向となるように、上下に間隔をあけて貼り付けることを特徴とする耐震壁の補強方法。

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