(57)【要約】【課題】建物への適用範囲を広くする壁パネルの取付構造を提供する。【解決手段】本発明の構造（１）は、建物の壁形成部に壁パネルが取り付けられた壁パネルの取付構造であって、ＦＲＰを含有する壁パネル（１０）と、壁形成部の上端部に固定される上部固定手段（２０）と、壁形成部の下端部に固定される下部固定手段（３０）とを備えている。壁パネル（１０）は、上部固定手段（２０）及び下部固定手段（３０）を介して壁形成部に取り付けられている。壁パネル（１０）の上端部及び下端部の少なくとも一方には、上部固定手段（２０）または下部固定手段（３０）を貫通させるための貫通孔（１１）が形成されている。所定以上の荷重に対して、上端部及び下端部の少なくとも一方の貫通孔（１１）が上下方向に伸びることを許容するように構成されている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の壁形成部に壁パネルが取り付けられた壁パネルの取付構造であって、
繊維強化プラスチックを含有する壁パネルと、
前記壁形成部の上端部に固定される上部固定手段と、
前記壁形成部の下端部に固定される下部固定手段とを備え、
前記壁パネルは、前記上部固定手段及び前記下部固定手段を介して前記壁形成部に取り付けられ、
前記壁パネルの上端部及び下端部の少なくとも一方には、前記上部固定手段または前記下部固定手段を貫通させるための貫通孔が形成され、
所定以上の荷重に対して、上端部及び下端部の少なくとも一方の前記貫通孔が上下方向に伸びることを許容するように構成されている、壁パネルの取付構造。
【請求項２】
前記上部固定手段及び前記下部固定手段の少なくとも一方は、前記壁パネルの上端部または下端部に連結された固定部材を含み、
前記壁パネルと前記固定部材とを接着する接着剤をさらに備える、請求項１に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項３】
前記上部固定手段及び前記下部固定手段の少なくとも一方は、ボルトを含み、
前記所定以上の荷重の吸収機構は、前記貫通孔と、前記貫通孔を貫通する前記ボルトとで構成されている、請求項１または２に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項４】
前記貫通孔に設けられた筒状部材をさらに備える、請求項１〜３のいずれか１項に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項５】
前記壁パネルは、織布を用いた繊維強化プラスチックを含有する、請求項１〜４のいずれか１項に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項６】
前記壁パネルは、前記貫通孔近傍に、水平方向に対して−４５°以上４５°以下の傾きの繊維を含有する、請求項１〜５のいずれか１項に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項７】
前記壁パネルは、炭素繊維強化プラスチックを含有する、請求項１〜６のいずれか１項に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項８】
前記壁パネルは、表面層と、前記表面層と反対側の裏面層と、前記表面層と前記裏面層との間に形成された中間層とを含み、
前記表面層及び前記裏面層は、炭素繊維強化プラスチック及び／またはガラス繊維強化プラスチックで形成され、
前記中間層は、炭素繊維強化プラスチック及び／またはガラス繊維強化プラスチックで形成されたリブを含む、請求項１〜７のいずれか１項に記載の壁パネルの取付構造。
【請求項９】
前記中間層は、前記リブの間に配置された断熱材をさらに含む、請求項８に記載の壁パネルの取付構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、壁パネルの取付構造に関し、より特定的には、繊維強化プラスチック（ＦＲＰ：Fiber Reinforced Plastics）を含有する壁パネルの取付構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＦＲＰを含有する壁パネルを用いた構造として、例えば、特開２００８−１５６８３６号公報（特許文献１）が挙げられる。この特許文献１には、既存建物に対する耐震補強のために柱と梁に囲まれた構面内に設置される耐震壁の構造であって、構面の内周部に鉄骨材からなる補強フレームが一体に固着され、該補強フレームの内側に、炭素繊維補強プラスチック（ＣＦＲＰ：Carbon Fiber Reinforced Plastics）からなる長尺中空帯板状の成型パネルが多数並べられて配置されて、それら成型パネルが補強フレームに接合された接合部材を介して補強フレームに接合されるとともに、隣接する成型パネルどうしが互いに接着されてなる耐震壁の構造が開示されている。また、特許文献１には、補強フレームはＨ形鋼からなるとともに、接合部材は成型パネルの端部を両面側から挟み込む対のアングル材からなり、該接合部材が前記補強フレームに対してボルト締結により接合されるとともに、該接合部材に対して成型パネルの端部が接着されるとともにボルト締結されて接合されてなることが開示されている。
【０００３】
そして、上記特許文献１には、補強フレームとしての鉄骨材を構面内に固着してその内周部に接合部材として対のアングル材をボルト締結により接合し、各成型パネルをその接合部材に対して接着するとともにボルト締結することによって、無アンカー工法であっても既存躯体に対する耐震壁の接合強度を十分に確保することができるという効果が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−１５６８３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、本発明者が鋭意検討した結果、上記特許文献１の構造では、耐震性が十分でないため、建築物へ適用できる範囲が限定されてしまうという課題があることを見出した。
【０００６】
本発明は、建物への適用範囲を広くする壁パネルの取付構造を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者は、ＦＲＰを含有する壁パネルを建物の壁形成部に取り付けると、ＦＲＰが脆性材料であることに起因して、地震力などの力が建物に入力されると、あまり変形しないうちに破壊してしまうことに着目した。そして、変形能力の低いＦＲＰを含有する壁パネルを建物の壁形成部に取り付けた構造において、建物に入力されたときの力と変形量との積であるエネルギー吸収量を高める手段について鋭意研究し、本発明を完成させた。
【０００８】
本発明の壁パネルの取付構造は、建物の壁形成部に壁パネルが取り付けられた壁パネルの取付構造であって、ＦＲＰを含有する壁パネルと、壁形成部の上端部に固定される上部固定手段と、壁形成部の下端部に固定される下部固定手段とを備えている。壁パネルは、上部固定手段及び下部固定手段を介して壁形成部に取り付けられている。壁パネルの上端部及び下端部の少なくとも一方には、上部固定手段または下部固定手段を貫通させるための貫通孔が形成されている。所定以上の荷重に対して、上端部及び下端部の少なくとも一方の貫通孔が上下方向に伸びることを許容するように構成されている。
【０００９】
本発明の耐震構造は、建物の壁形成部に壁パネルが取り付けられた耐震構造であって、ＦＲＰを含有する壁パネルと、壁形成部の上端部に固定される上部固定手段と、壁形成部の下端部に固定される下部固定手段とを備えている。壁パネルは、上部固定手段及び下部固定手段を介して壁形成部に取り付けられている。壁パネルの上端部及び下端部の少なくとも一方には、上部固定手段または下部固定手段を貫通させるための貫通孔が形成されている。所定以上の荷重に対して、上端部及び下端部の少なくとも一方の貫通孔が上下方向に伸びることを許容するように構成されている。
【００１０】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造によれば、所定以上の荷重が建物に加えられると貫通孔の上下方向の破壊が開始されることが許容されているので、荷重が継続して加えられると、貫通孔を形成しているＦＲＰ中の繊維が徐々に破断する、逐次破壊を起こす。これにより、壁パネルに含有されるＦＲＰの変形量を増加することができる。このため、建物の壁形成部に壁パネルが取り付けられた構造において、エネルギー吸収量を向上できる。したがって、ＦＲＰを含有する壁パネルであっても、耐震性を向上できるので、建物への適用範囲を広くすることが可能になる。
【００１１】
ここで、上記特許文献１には、耐震壁と、建物の柱、梁などの躯体との接合強度を十分に確保するために、接着剤及びボルトで接合部材を耐震壁に取り付けており、補強フレームと耐震壁との間には隙間があったとしてもクリアランス程度であることが開示されている。これらの開示から、上記特許文献１の構造は、耐震壁のボルト孔が上下方向に動くことはできない点で本発明と異なり、耐震性が十分でない。
【００１２】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、上部固定手段及び下部固定手段の少なくとも一方は、壁パネルの上端部または下端部に連結された固定部材を含み、壁パネルと固定部材とを接着する接着剤をさらに備えている。
【００１３】
固定部材と壁パネルとの間の接着剤により、小さな荷重を受けることができる。このため、小さな荷重に対して貫通孔が上下方向に伸びることを防止できる。したがって、弱い地震力による壁パネルの破損を防ぐことができるので、建物への適用範囲をより広くすることが可能になる。
【００１４】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、上部固定手段及び下部固定手段の少なくとも一方は、ボルトを含み、所定以上の荷重の吸収機構は、壁パネルの貫通孔と、この貫通孔を貫通するボルトとで構成されている。
【００１５】
これにより、所定以上の荷重が建物に加えられると、壁パネルの貫通孔を貫通するボルトが貫通孔を上下方向に破壊するように動くので、エネルギー吸収量を向上できる構造を容易に実現できる。
【００１６】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、壁パネルの貫通孔に設けられた筒状部材をさらに備えている。
【００１７】
これにより、所定以上の荷重が建物に加えられると、壁パネルの貫通孔に設けられた筒状部材が貫通孔を上下方向に破壊するように動くので、エネルギー吸収量を向上できる構造を容易に実現できる。
【００１８】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、壁パネルは、織布を用いたＦＲＰを含有している。
【００１９】
これにより、壁パネルに含有されるＦＲＰ中の繊維による逐次破壊を効果的に生じさせる。このため、建物への適用範囲をより広くすることが可能になる。
【００２０】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、壁パネルは、貫通孔近傍に、水平方向に対して−４５°以上４５°以下の傾きの繊維を含有している。
【００２１】
これにより、壁パネルに含有されるＦＲＰ中の繊維の逐次破壊を高い荷重を維持して生じさせることができる。このため、建物への適用範囲をより広くすることが可能になる。
【００２２】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、壁パネルは、ＣＦＲＰを含有している。
【００２３】
ＦＲＰの中でもＣＦＲＰは強度が高いため、壁パネルの強度を向上できる。このため、建物への適用範囲をより広くすることが可能になる。
【００２４】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、壁パネルは、表面層と、この表面層と反対側の裏面層と、表面層と裏面層との間に形成された中間層とを含み、表面層及び裏面層は、ＣＦＲＰ及び／またはガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ：Glass Fiber Reinforced Plastics）で形成され、中間層は、ＣＦＲＰ及びまたはＧＦＲＰで形成されたリブを含んでいる。
【００２５】
これにより、中間層のＣＦＲＰ及びまたはＧＦＲＰで形成されたリブにより強度を向上しつつ、表面層及び裏面層のＣＦＲＰ及び／またはＧＦＲＰで覆われた壁パネルを実現できる。
【００２６】
本発明の壁パネルの取付構造及び耐震構造において好ましくは、中間層は、リブの間に配置された断熱材をさらに含んでいる。
【００２７】
これにより、耐力に加えて、断熱性能を高める壁パネルを実現できる。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の壁パネルの取付構造によれば、建物への適用範囲を広くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の実施の形態の壁パネルの取付構造及び耐震構造を概略的に示す平面図である。
【図２】本発明の実施の形態の壁パネルの取付構造及び耐震構造を概略的に示す側面図である。
【図３】本発明の実施の形態の壁パネルを概略的に示す平面図である。
【図４】図３における領域ＩＶの拡大平面図である。
【図５】本発明の実施の形態の壁パネルを概略的に示す分解斜視図である。
【図６】本発明の実施の形態の壁パネルを構成する中間層のリブを概略的に示す斜視図である。
【図７】本発明の実施の形態の壁パネルの取付構造及び耐震構造において荷重が加えられたときの変形量を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施の形態の集合住宅を概略的に示す斜視図である。
【図９】本発明の実施の形態の住宅ユニットを概略的に示す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【００３０】
以下、図面に基づいて本発明の実施の形態を説明する。なお、以下の図面において同一または相当する部分には同一の参照符号を付しその説明は繰り返さない。
【００３１】
図１〜図６を参照して、本発明の一実施の形態の壁パネルの取付構造及び耐震構造について説明する。本実施の形態の壁パネルの取付構造及び耐震構造（以下、構造１ともいう）は、建物の壁形成部に壁パネル１０が取り付けられた構造である。
【００３２】
図１及び図２に示すように、構造１は、壁パネル１０と、上部固定手段２０と、下部固定手段３０とを備えている。壁パネル１０の上端部には、上部固定手段２０が連結されている。壁パネル１０の下端部には、下部固定手段３０が連結されている。壁パネル１０は、上部固定手段２０及び下部固定手段３０を介して、建物の壁形成部に取り付けられる。
【００３３】
壁パネル１０は、上下方向に伸びる壁を構成する部材である。壁は、建物の外壁であってもよく、仕切壁であってもよい。建物の壁形成部に取り付けられる壁パネル１０は、１枚のパネル部材であってもよく、複数のパネル部材で形成されていてもよい。
【００３４】
壁パネル１０は、繊維強化プラスチック（樹脂）を含有し、ＣＦＲＰを含有することが好ましい。ＦＲＰは、繊維をプラスチック（樹脂）の中に入れて強度を向上させた複合材料であり、繊維及び樹脂は特に限定されない。繊維として、例えば、ガラス繊維、炭素繊維、アラミド繊維、ポリエチレン繊維、ザイロン繊維、ボロン繊維などを用いることができ、樹脂として、例えば、ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂、エポキシ樹脂、フェノール樹脂などの熱硬化性樹脂、熱可塑性樹脂などを用いることができる。
【００３５】
壁パネル１０が含有するＦＲＰは、連続繊維を用いていることが好ましく、織布を用いていることが好ましい。本実施の形態では、壁パネル１０は、マット材を用いたＦＲＰを含有している。
【００３６】
また、壁パネルは、少なくとも貫通孔近傍に、水平方向と交差する方向の傾きの繊維を含有していることが好ましく、水平方向に対して−４５°以上４５°以下の傾きの繊維を含有していることがより好ましく、水平方向に対して−４５°以上４５°以下の傾きの連続繊維を含有していることがより一層好ましい。ここで、繊維の傾きとは、水平方向に伸びる場合を０°とし、水平方向から鉛直方向上向きに伸びる場合をプラスの角度とし、水平方向から鉛直方向下向きに伸びる場合をマイナスの角度としている。
【００３７】
図３に示すように、この壁パネル１０の上端部及び下端部には、貫通孔１１が形成されている。この貫通孔１１は、上部固定手段または下部固定手段を貫通させるために設けられている。なお、所定以上のエネルギー（荷重と変形量との積）を吸収するために、貫通孔１１と、この貫通孔１１を貫通する上部固定手段２０及び下部固定手段３０の少なくとも一方とが設けられている。貫通孔１１は、上端部及び下端部のそれぞれの水平方向（図１における左右方向）に沿って複数形成されており、上端部及び下端部の両端部（四隅）、すなわちコーナー部には、鉛直方向（図１における上下方向）に沿って複数形成されている。
【００３８】
壁パネル１０の貫通孔１１のそれぞれには、筒状部材１２が設けられている。筒状部材１２は、外力が加わったときに形状を維持できる材料で形成されている。また、筒状部材１２とは、内部が空洞の中空構造であり、外形及び内形は、断面視において多角形であっても円であってもよい。中空部には、上部固定手段及び下部固定手段が挿通される。本実施の形態の筒状部材１２は、貫通孔１１に嵌合されたスリーブである。
【００３９】
ここで、本実施の形態の壁パネル１０の具体的構造を説明する。壁パネル１０は、図５に示すように、表面層１３と、裏面層１４と、表面層１３と裏面層１４との間に形成された中間層１５とを含んでいる。
【００４０】
表面層１３及び裏面層１４は、１層で構成されていてもよく、複数層で構成されていてもよいが、ＣＦＲＰ及び／またはＧＦＲＰで形成された層を有していることが好ましい。表面層１３及び裏面層１４は、例えば、種類の異なる炭素繊維を用いた複数のＣＦＲＰ層と、種類の異なるガラス繊維を用いた複数のＧＦＲＰ層とを有しており、例えば４〜６層を有している。なお、表面層１３と裏面層１４とは同じであってもよく、異なっていてもよい。
【００４１】
図４に示す中間層１５は、リブ１６と、このリブ１６の間に配置された断熱材１７とを含んでいる。リブ１６は、ＦＲＰで形成されていることが好ましく、ＣＦＲＰ及び／またはＧＦＲＰで形成されていることがより好ましく、ＣＦＲＰで形成されていることがより一層好ましい。リブ１６は、図６に示すように外郭をなす枠体と、この枠体の内部に格子状に配置された内蔵リブとを有している。なお、内蔵リブの配置は特に限定されず、例えば、ブレース状（対角線に延びる形状）などに配置されてもよい。
【００４２】
断熱材１７は、リブ１６の空隙部に設けられており、断熱性能、遮音性能などを有していることが好ましく、また軽量であることが好ましい。断熱材１７として、例えば発泡アクリルなどの発泡体が用いられる。
【００４３】
なお、図５に示す壁パネル１０の構造は一例であって、要求される性能に応じて適宜変更され得る。
【００４４】
図１及び図２に戻って、壁パネル１０の上端部と締結されるように上部固定手段２０が設けられると共に、壁パネル１０の下端部と締結されるように下部固定手段３０が設けられている。上部固定手段２０は、建物の壁形成部の上端部に固定され、下部固定手段３０は、建物の壁形成部の下端部に固定される。上部固定手段２０は、固定部材２１と、ボルト２２とを含んでいる。下部固定手段３０は、固定部材３１と、ボルト３２とを含んでいる。上部固定手段２０において固定部材２１とボルト２２とは一体であり、下部固定手段３０において固定部材３１とボルト３２とは一体である。
【００４５】
固定部材２１、３１は、板状であり、壁パネル１０の上端部及び下端部の水平方向に沿って重なり合うように延びる。固定部材２１、３１は、壁パネル１０の表面及び裏面（パネル面）にのみ接しており、上端面及び下端面には接していない。本実施の形態の固定部材２１、３１は、壁パネル１０の上端部及び下端部を挟み込むように設けられた一対の補強部材である。補強部材は、壁パネル１０の耐力を補強し、例えば、形鋼である（図２はＣ形鋼）。
【００４６】
固定部材２１、３１のそれぞれは、例えば、建物の壁形成部とボルトなどの締結部材で締結されることにより、壁形成部に固定される。
【００４７】
また、固定部材２１、３１のそれぞれには、壁パネル１０と締結するためのボルト２２、３２が固着されている。このボルト２２、３２は、壁パネル１０の上端部及び下端部に形成された貫通孔１１に貫通されている。このため、壁パネル１０の貫通孔１１は、本実施の形態ではボルト孔である。
【００４８】
図２に示すように、本実施の形態の構造１は、接着剤２３、３３をさらに備えている。接着剤２３、３３は、固定部材２１、３１と壁パネル１０とを連結するために、固定部材２１、３１と壁パネル１０の上端部及び下端部との間に設けられている。接着剤２３、３３は、固定部材２１、３１における壁パネル１０と対向する面に設けられており、対向する面全体に設けられていることが好ましい。
【００４９】
このように、本実施の形態の壁パネル１０は、ボルト２２、３２と、接着剤２３、３３とによって、固定部材２１、３１と連結されている。そして、この固定部材２１、３１は、建物の壁形成部とボルトで連結されている。このため、壁パネル１０は、上部固定手段２０及び下部固定手段３０を介して壁形成部に取り付けられている。一方、本実施の形態では、壁パネル１０の両側端部は、建物の壁形成部に固着されていない。このため、建物に衝撃荷重などの荷重が加えられたときには、壁パネル１０の両側端部は、建物の壁形成部と連動しない。このように、構造１における壁パネル１０の上下方向は拘束されているが、壁パネル１０の側方は解放されている。
【００５０】
構造１は、所定以上の荷重に対して、壁パネル１０の上端部または下端部の少なくとも一方の貫通孔１１が上下方向に伸びることを許容するように構成されている。換言すると、所定以上の荷重が加えられたときに、上部固定手段２０及び下部固定手段３０は、壁パネル１０に対して相対移動する。さらに換言すると、所定以上の荷重が加えられたときに、少なくとも一方の貫通孔１１の上下方向への破壊が開始される。本実施の形態では、所定以上の荷重の吸収機構は、壁パネル１０の貫通孔１１と、この貫通孔１１を貫通するボルト２２、３２とで構成されている。このため、所定以上の衝撃荷重などの荷重が加えられると、壁パネル１０を伸ばそうとする力に対して、ボルト２２、３２が貫通孔１１を移動するので、ＦＲＰの貫通孔１１が潰されながら衝撃エネルギーなどのエネルギーを吸収する。
【００５１】
所定以上の荷重とは、壁パネル１０が含有するＦＲＰの繊維によって逐次破壊を発生させることを意図する荷重であり、例えば所定の地震力などであり、具体的には８０ｋＮ以上、好ましくは１００ｋＮ以上である。なお、荷重とは、建物外部から建物に加わる力であり、衝撃荷重に限定されない。
【００５２】
ここで、本実施の形態の構造１は、壁パネル１０の上端部及び下端部のそれぞれに上部固定手段２０及び下部固定手段３０を貫通させるための貫通孔１１が形成され、所定以上の荷重に対して、上端部及び下端部の両方の貫通孔１１が上下方向に伸びることを許容するように構成されている。しかし、本発明の構造は、壁パネルの上端部または下端部に上部固定手段または下部固定手段を貫通させるための貫通孔が形成され、所定以上の荷重に対して、上端部または下端部の貫通孔が上下方向に伸びることを許容するように構成されていてもよい。
【００５３】
また、本実施の形態では、貫通孔１１が上下方向に伸びるために、貫通孔１１にボルト２２、３２を貫通させているが、本発明の貫通孔１１を上下方向に伸ばす手段はボルトに限定されず、例えば固定軸となる軸部材などであってもよい。
【００５４】
また、本実施の形態では、上部固定手段２０及び下部固定手段３０は、建物の壁形成部に締結部材によって固定される固定部材２１、３１を含んでいるが、本発明の上部固定手段及び下部固定手段は、固定部材を含んでいなくてもよい。この場合、例えば、壁パネル１０の貫通孔１１を貫通する軸部材が、建物の壁形成部に直接固着されている。
【００５５】
また、本実施の形態では、壁パネル１０と固定部材２１、３１とは、ボルト２２、３２及び接着剤２３、３３との２つの手段で連結されているが、接着剤２３、３３が省略されてもよい。接着剤２３、３３の小さな荷重を受ける役割を省略してもよく、他の部材で担ってもよい。小さな荷重を受ける接着剤２３、３３と同様の役割を担うために、例えば、ＦＲＰを構成する樹脂として熱硬化性樹脂を用いてもよく、スポット溶接などを用いてもよい。
【００５６】
続いて、本実施の形態の構造１の効果として、建物の壁形成部に壁パネル１０が取り付けられた構造１に、所定以上の荷重が加えられたときの動作を説明する。
【００５７】
所定以上の荷重として、例えば地震力が構造１に加えられると、壁パネル１０に対して水平力が働く。上端部及び下端部では、壁パネル１０の貫通孔１１に、ボルト２２、３２が貫通されているので、ボルト２２、２３の動きによって、貫通孔１１が上下方向に伸びていき、貫通孔１１の上下方向への破壊が開始される。継続して所定以上の荷重が加えられると、貫通孔１１の端縁を構成する壁パネル１０に含有されるＦＲＰの繊維束が徐々に破断していく逐次破壊が生じる。
【００５８】
この点について、図７を主に参照して、説明する。図７は、本実施の形態の壁パネル１０に対して加えられた荷重とその変形量を示している。図７において、縦軸は、壁パネル１０に加えられる荷重を示し、横軸は、各荷重に対する変形量を示す。
【００５９】
ＦＲＰは脆性材料であるため、図７に示す荷重がｘ１以下である場合には、弾性域であるので破壊しないが、ＦＲＰ自体には塑性域がないので荷重がｘ１を超えると破壊する。しかし、本実施の形態では、所定以上の荷重に対して、壁パネル１０の上端部または下端部の少なくとも一方の貫通孔１１が上下方向に伸びることを許容するように構成されているので、建物に加えられた荷重を建物に固定されたボルト２２、３２が受け、このボルト２２、３２が壁パネル１０の貫通孔１１を上下方向に破壊するように動く。このため、所定以上の荷重が継続して加えられると、貫通孔１１を構成しているＦＲＰ中の繊維が徐々に破壊されていくので、図７に示す変形量がｙ１からｙ２までの見掛け上の塑性域を有することになる。すなわち、壁パネル１０が破壊するまでの変形量をｙ１からｙ２に増加する領域を形成できる。
【００６０】
本発明者は、上下方向の長さが３０００ｍｍで左右方向の長さが１８２０ｍｍの壁パネル１０において、上下端にそれぞれ２２ｍｍの直径の貫通孔１１を図３のように１０個ずつ（四隅には上下方向に２個）形成し、荷重を加えると、１００〜１２０ｋＮの荷重（図７のｘ１）までは弾性域であり、その荷重で１０〜２０（１／１０００ｒａｄ）のせん断変形角（図７のｙ１）を有し、逐次破壊により４０〜５５（１／１０００ｒａｄ）のせん断変形角（図７のｙ２）まで見掛け上の塑性域を有することを確認している。
【００６１】
このように、本実施の形態の構造１は、ＦＲＰに設けた貫通孔の逐次破壊によって見掛けの塑性変形を生じさせて、ＦＲＰパネルの変形能を獲得しているので、ＦＲＰを含有する壁パネル１０を用いても、ＦＲＰの脆性材料であることによる変形性能が小さいという問題を克服している。建物に地震力などが入力された際のエネルギー吸収量は、荷重と変形量との積で求められるため、本実施の形態の構造１は変形性能を向上できることから、エネルギー吸収量を向上できる。エネルギー吸収量を向上できると、建物の倒壊などの最終破壊を防止できる。このため、変形性能が小さいことに起因してＦＲＰを含有する壁パネルを取り付ける建物への適用範囲が制限されていた従来技術に対して、本実施の形態の構造１は、建物への適用範囲を広くすることができる。
【００６２】
特に、壁パネル１０の四隅には応力が集中するが、本実施の形態では、壁パネル１０の上端部の両端部及び下端部の両端部に、貫通孔１１を上下方向に間隔を隔てて形成している。このため、応力が集中する箇所に逐次破壊を効果的に発生させることができるので、変形量を増加することで、エネルギー吸収量を向上している。なお、上述した条件で所定以上の荷重を加えたときに、四隅に上下方向に間隔を隔てて設けた貫通孔１１が連通することを本発明者は確認している。
【００６３】
また、繊維の逐次破壊をより確実に発生するために、本実施の形態では、連続繊維、より具体的には織布を用いたＦＲＰを含有する壁パネルを用い、この壁パネルは、少なくとも貫通孔１１近傍に、水平方向に対して−４５°以上４５°以下の傾きの繊維を含有している。
【００６４】
また、繊維の逐次破壊を発生させやすくするために、ボルト２２、３２によって貫通孔１１を大きくする動作を、ボルト２２、３２を貫通させた筒状部材１２を用いている。
【００６５】
また、本実施の形態の構造１は、耐震構造を意図しているので、耐震設計における一次設計として接着接合を、二次設計としてボルト接合を実現している。つまり、接着剤２３、３３により小さな荷重を受けるとともに、ボルト２２、３２により大きな荷重を受けるように設計されている。例えば、震度５以下の地震力に対しては接着剤２３、２２で耐えることができ、震度５を超える地震力に対してはボルト２２、３２が貫通孔１１を上下方向に伸びるように動くことで耐えることができる。このため、小さな荷重による貫通孔１１の破壊開始を防止ことができるので、弱い地震力による壁パネル１０の破損を防止できる。
【００６６】
また、繊維の逐次破壊を発生させやすくするために、本実施の形態では、壁パネル１０の上端部及び下端部の少なくとも一方は、建物の壁形成部に連結されるが、壁パネル１０の側方は、建物の壁形成部に連結されていない。
【００６７】
このように、本実施の形態の壁パネルの取付構造及び耐震構造は、建物への適用範囲を広くすることができるので、例えば、建物として、住宅、ビル、病院、駅などに適用可能である。本発明者は、ＦＲＰを含有する壁パネルを用いることから、本実施の形態の構造１を集合住宅に適用することを考えた。以下、本実施の形態の構造１を適用した集合住宅の一例について図８及び図９を参照して説明する。
【００６８】
図８に示すように、本実施の形態の集合住宅４０は、構造体５０と、住宅ユニット６０とを備えている。本実施の形態の壁パネル１０は、住宅ユニット６０の壁パネルとして用いられている。
【００６９】
構造体５０は、スケルトン・インフィル住宅におけるスケルトンに相当し、柱、梁、床などで構成された構造躯体５１を含んでいる。また、構造体５０は、複数の居住空間５２を形成している。
【００７０】
各々の居住空間５２には、住宅ユニット６０が着脱可能である。住宅ユニット６０は、スケルトン・インフィル住宅におけるインフィルに相当する。
【００７１】
図９に示すように、住宅ユニット６０は、箱体であり、床パネル６１と、この床パネル６１と連結された壁パネル１０と、この壁パネル１０と連結された天井パネル６２とを有している。床パネル６１、壁パネル１０及び天井パネル６２は、住宅ユニット６０の外郭をなしている。床パネル６１、壁パネル１０及び天井パネル６２のそれぞれは、構造体５０において居住空間５２を形成する構造躯体５１の床部、側壁部及び天井部と重なる。
【００７２】
床パネル６１及び天井パネル６２の少なくとも１枚のパネルは、ＦＲＰを含有していることが好ましく、ＣＦＲＰを含有することがより好ましい。図５に示す壁パネル１０の構造は、床パネル６１及び天井パネル６２にも適用可能であるが、要求される性能に応じて適宜変更され得る。
【００７３】
本実施の形態の集合住宅４０は、耐力を高めるＦＲＰを含有する壁パネル１０を備えているので、住宅ユニット６０の耐力を向上できる。住宅ユニット６０の耐力を向上することにより、構造体５０の耐力を住宅ユニット６０に負担させることができる。したがって、構造体５０の要する耐力を低減しても集合住宅４０の耐力を維持できる。
【００７４】
また、ＦＲＰは軽量であるので、本実施の形態の住宅ユニット６０は軽量にも関わらず耐力を有する箱体である。このため、住宅ユニット６０は、内装などを箱体の内部に収容した状態で移設可能であるので、図８に示すように、クレーンを用いて住宅ユニット６０を構造体５０の居住空間５２に装着することも容易である。
【００７５】
ここで、図８及び図９に示す建物の壁形成部は、住宅ユニット６０の外郭をなす壁パネルが取り付けられる部分であるが、本発明の壁形成部は特に限定されず、柱、梁などの躯体であってもよい。
【００７６】
今回開示された実施の形態はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した実施の形態ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【符号の説明】
【００７７】
１  構造、１０  壁パネル、１１  貫通孔、１２  筒状部材、１３  表面層、１４  裏面層、１５  中間層、１６  リブ、１７  断熱材、２０  上部固定手段、２１，３１  固定部材、２２，３２  ボルト、２３，３３  接着剤、３０  下部固定手段、４０  集合住宅、５０  構造体、５１  構造躯体、５２  居住空間、６０  住宅ユニット、６１  床パネル、６２  天井パネル。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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