(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外装石材と、該外装石材の裏面に設けられた係止部材と、前記外装石材の裏面側に、前記係止部材が埋設されるコンクリート部とを備える、構造部材として使用する石先付けプレキャストコンクリート部材であって、
前記外装石材と前記コンクリート部の間には緩衝層が形成され、該緩衝層は前記外装石材および前記コンクリート部を形成するコンクリートより低い弾性剛性を有し、
前記緩衝層は、厚さが０．７ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の弾性エポキシ樹脂系接着剤層か、または厚さが１．０ｍｍ以上３．９ｍｍ以下のポリマーセメントモルタル層であることを特徴とする、構造部材用の石先付けプレキャストコンクリート部材。
【請求項２】
前記係止部材は、
前記外装石材の前記裏面から突出するように設けられ、中間部が前記外装石材に向かって凸となるように湾曲する湾曲部と、当該湾曲部の両側から前記外装石材へ向かうように設けられた腕部と、及び当該腕部の先端が屈曲して設けられた係止部と、を備えたシアコネクターか、または、
シアコネクターと、及び当該シアコネクターにより固定される、スタッド材が固定された鋼板の双方を備えていることを特徴とする請求項１に記載の構造部材用の石先付けプレキャストコンクリート部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、コンクリート造の柱や梁、または壁の表層面に、石材を貼り付けた、構造部材用の石先付けプレキャストコンクリート部材に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
石材は、重厚感や高級感を醸し出す特徴があり、建物の床貼石材や内装用石材、または外装石材等に採用されている。
従来より、床貼石材や内装用石材は、建物躯体面に下地モルタル層を設けた後、下地モルタル層の上面にタイルセメントやエポキシ樹脂系ボンドを塗布し、その上面に石材を後張りして、建物躯体と一体化されていた。
建物の外装材として用いられる場合、建物荷重や地震荷重に対する荷重負担等は期待されておらず、プレキャストコンクリートカーテンウォール（以後、ＰＣＣＷと記す）に代表される建物躯体面の仕上げ材（非構造部材）として数多く採用されてきた。
そのＰＣＣＷは、プレキャストコンクリート工場にて、コンクリート型枠内に石材を敷き並べ、その石材の上部側にコンクリートを打設して石材とコンクリートを一体化させる石先付けプレキャストコンクリート工法によって製作され、建物躯体を構成する柱材や梁材に、支持金物によって取り付けられる場合が多い（非特許文献１）。
以上のように、外装石材をコンクリートと一体化させたＰＣＣＷに代表される非構造部材は、重厚感や高級感を醸し出すために、建物外周面に取り付けられてきた。
【０００３】
しかしながら、このような石先付けプレキャストコンクリート部材（以後、石先付けＰＣ部材と記す）を柱や梁などの構造部材として使用した場合、外装材とコンクリート部材が一体として挙動するため、常時や地震時に構造部材に生じるひび割れや変形に石材が追随できず剥離・落下する恐れがあり、石先付けＰＣ部材を構造部材として使用することは避けられてきた。
このためプレキャストコンクリート構造部材の外装材に石材を用いる場合には、乾式工法（非特許文献１）が適用されるのが一般的であるが、取付ファスナーの大きさだけ柱や梁の仕上がり寸法が大きくなるという問題点があった。
例えば、非構造部材として使用されてきた石先付けＰＣ部材は、図８に示すように、外装板９２の裏面に、腕部９５を有するアンカー材９１を固定して、石材とコンクリートが接合されている（特許文献１）。アンカー材９１の先端は、外装板９２に形成させた溝９３に挿入され、溝９３とアンカー材９１との間は充填材９４により固定されている。また、アンカー材９１が固定された外装板９２は、コンクリート型枠内に裏面を上向きにして設置され、その外装板９２の上部側にコンクリートを打設して、石先付けＰＣ部材が製作されている（石先付けプレキャストコンクリート工法）。
また、特許文献２の石材外装材は、図９に示すように、石材１０２の裏面に設けられた孔部に、一定の弾性力で締付け合っているアンカー１０１の両先端部を挿入し、設置させることで、石材１０２とコンクリート１０３との付着強度あるいは固着強度を高めることが開示されている。
また、特許文献３には、図１０に示すように、裏面にアンカー１１１が設置された石材１１０が開示されている。石材１１０の裏面は、エポキシ樹脂などで補強され、かつ石材１１０裏面にはアンカー１１１が挿入される係止孔が設けられ、その係止孔にエポキシ樹脂接着剤が注入されて、石材１１０とコンクリートとの間の接着強度が増大されている。
【０００４】
上記に示す特許文献３のように、石材裏面に設けられるエポキシ樹脂は、石材とコンクリートとの接合強度の増大、または、コンクリート内部より発生してくる白華（白い生成物）防止などに用いられてきた。
【０００５】
石材を外装材とした柱や梁のプレキャストコンクリート構造部材の仕上がり寸法を最小限に抑えるため、石材をコンクリート部に接合させた石先付けの柱梁接合部を模擬した試験体を製作し、静的構造実験によって、石材の梁端部での変形追従性および損傷・脱落の有無が検証されている（非特許文献２）。
非特許文献２によれば、石材とコンクリート部の間にエポキシ樹脂系接着剤を塗布し、その塗布量として１０００ｇ/ｍ２とした試験体において、石材とコンクリートは一体化を維持し、変形追随性を有していることが示されている。なお、当該文献には明確に示されていないが、汎用製品（コニシ株式会社のタイル・石張り用１液型変成シリコ−ンエポキシ樹脂系接着剤ボンドエフレックス、タイルワン）の材料特性値を用いると、当該文献の実験での樹脂の塗り厚さは０.６７ｍｍ程度と推定される。また、当該文献では、コンクリート圧縮強度が３６Ｎ/ｍｍ２、または４２Ｎ/ｍｍ２で、花崗岩の圧縮強度が１０３.４Ｎ/ｍｍ２の材料特性を備えた石先付け柱梁接合部の試験体について、梁端部での石とコンクリートの一体性と変形追随性は確認されたが、圧縮強度が４２Ｎ/ｍｍ２を上回る高強度コンクリートを使用し、大きな圧縮ひずみが作用する柱部材について性能確認は行われていなく、かつ石先付けＰＣ部材の一体性と変形追随性を確保するための樹脂層の塗り厚さについても、下限値および上限値は未確認であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平９−２６８６９６号公報
【特許文献２】特開平７−１８０２６９号公報
【特許文献３】特開平６−１４６４６９号公報
【非特許文献】
【０００７】
【非特許文献１】日本建築学会「非構造部材の耐震設計施工指針・同解説および耐震設計施工要領」、２００６年４月２５日、第二版第二刷、ｐ．１３３−１４３
【非特許文献２】稲田博文ほか：石先付けプレキャスト梁の加力実験、日本建築学会大会学術講演梗概集、ＰＰ．１０４１〜１０４２、２０１０年９月、石先付けプレキャスト梁の加力実験（その２）、日本建築学会大会学術講演梗概集、ＰＰ．３３５〜３３６、２０１１年８月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、外装用構造部材として、石先付けＰＣ部材を使用する場合、地震発生時には、あらゆる方向から繰り返して荷重が加わるために、石先付けＰＣ部材を構成する石材にひびわれや欠損等が発生する惧れがあった。
【０００９】
本発明では、過大な仕上がり寸法が必要なく、常時や地震時に大きなひずみが作用しても一体性と変形追随性を有する石先付けプレキャストコンクリート部材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】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、第１の発明は、外装石材と、外装石材の裏面に設けられた係止部材と、外装石材の裏面側に、係止部材が埋設されるコンクリート部とを備える、石先付けＰＣ部材であって、外装石材とコンクリート部の間には緩衝層が形成され、該緩衝層は外装石材およびコンクリート部を形成するコンクリートより低い弾性剛性を有している、石先付けＰＣ部材を提供する。
上記のような構成によれば、外装石材とコンクリートとの間には、外装石材（表層材）やコンクリート（下地材）より弾性剛性が低い緩衝層を設けることで、通常であれば外装石材にひびわれやせん断すべりが発生するような外力が作用した場合であっても、ひびわれやせん断すべりは緩衝層に集中して発生し、外装石材では発生しない。非構造部材として使用されてきた石先付けＰＣ部材では、石材とコンクリート部を強固に一体化させていたために、地震荷重が作用した際には、石材とコンクリート部が一体として抵抗するために、石材表面にひびわれが発生する惧れがあった。その課題に対して、本発明は、変形追随性を確保するための緩衝層を設けている点に特徴がある。
したがって、地震などにより水平荷重または鉛直荷重が繰り返し加わった場合であっても、外装石材に発生するひびわれを防止することができる。
また、地震などにより外力が作用する柱や梁、或いは壁材などの建物の躯体構造体に、石先付けＰＣ部材を使用することが可能となる。
また、外装石材とコンクリートは、緩衝層だけでなく、係止部材によっても接合されるために係止部材により外装石材とコンクリートの間でもせん断力を伝達し、外装石材がコンクリートから外れて落下することを防ぐことができる。
【００１１】
第２の発明は、石先付けＰＣ部材を構成する緩衝層は、厚さが０．７ｍｍ以上１．３ｍｍ以下の弾性エポキシ樹脂系接着剤層、または、厚さが１．０ｍｍ以上３．９ｍｍ以下のポリマーセメントモルタル層であることを特徴とする。
このような構成によれば、外装石材の表面に生じるひびわれを、効果的に防止することができる。なおかつ、剛性が低い緩衝層が過大な層厚さにて設置されることはなく、外装石材とコンクリートの一体性が損なわれないため、地震などにより外力が作用しても、外装石材がコンクリートから外れて落下することを防ぐことができる。
また、第３の発明は、石先付けＰＣ部材を構成する係止部材はシアコネクターを備え、該シアコネクターの両端部は、前記外装石材に削孔された孔部に挿入され、かつ、前記緩衝層により前記外装石材に固定されたことを特徴とする。
このような構成によれば、地震などにより外力が作用しても、シアコネクターにより外装石材とコンクリートの間でせん断力を伝達し、外装石材の表面のひびわれやせん断すべりを、効果的に防止しながら、外装石材がコンクリートから外れて落下することを、効果的に、防ぐことができる。
第４の発明は、石先付けＰＣ部材を構成する係止部材はシアコネクターおよび鋼板を備え、該シアコネクターの両端部は、前記外装石材に削孔された孔部に挿入され、かつ、前記緩衝層により前記外装石材に固定されており、前記鋼板にはスタッド材が接合されているとともに、前記鋼板は、前記緩衝層を介して、該鋼板に開設された孔部を挿通する前記シアコネクターの一端によって、前記外装石材に固定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、外装石材とコンクリートとの界面部分に、シアコネクターに加えてスタッド材を使用しているため、接合強度を維持しながらシアコネクターの数、すなわち、シアコネクター接続のために外装石材の裏面に開設する孔の数を減らすことができる。したがって、シアコネクターやスタッド材により外装石材とコンクリートの間でせん断力を伝達して外装石材の表面のひびわれやせん断すべりを効果的に防止し、外装石材がコンクリートから外れて落下することを防ぎながら、外装石材の破損を防止することが可能となる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、石先付けＰＣ部材を柱や梁、或いは壁材などの躯体構造体に使用しても、コンクリート部と石材を、所定の塗り厚による弾性エポキシ樹脂系接着剤層、またはポリマーセメントモルタル層で接合するとともに、石材の裏面に設けられた係止部材をコンクリート部に固定することで、石材にひびわれが発生しない、石先付けＰＣ部材を実現した。
【００１３】
好ましい様態では、外装石材の破損を防止することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】第一の実施形態に係る石先付けＰＣ部材の一部横断面図である。
【図２】第一の実施形態に係る石先付けＰＣ部材における、外装石材の裏面の斜視図である。
【図３】第一の実施形態に係る石先付けＰＣ部材の性能確認実験に使用した石材の物性値一覧表である。
【図４】第一の実施形態に係る石先付けＰＣ部材の性能確認実験の試験体一覧表である。
【図５】第一の実施形態に係る石先付けＰＣ部材の性能確認実験における試験体と加力装置の正面模式図である。
【図６】石先付けＰＣ部材の性能確認実験での石材表面のひずみ計測結果表である。
【図７】第二の実施形態に係る石先付けＰＣ部材の、（ａ）は一部断面視した正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は一部断面視した上面図である。
【図８】従来のアンカー材の取付様態を示す断面図である。
【図９】従来のアンカーの取付様態を示す断面図である。
【図１０】従来のアンカーの取付様態を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明者らは、石先付けプレキャストコンクリート部材として、外装石材とコンクリート部を強固に一体化させた石打ち込み構造部材を構築するのではなく、外装石材とコンクリート部との間に外装石材、及びコンクリート部よりも低い弾性剛性を有する緩衝層を設けて、予め、ひびわれやせん断すべりの発生面を緩衝層に設定した石先付けＰＣ部材を発明するに至った。
言い換えると、本発明の石先付けＰＣ部材は、外装石材とコンクリート部の一体性を緩衝層および係止部材（シアコネクター）で保ちながら、石先付けプレキャストコンクリート部材に生じるひびわれやせん断すべり等の局所的な大変形現象を、緩衝層に生じるように設定した複合積層体である。
具体的には、石先付けＰＣ部材の裏面に、緩衝層と棒状部材によるシアコネクターを設けたものである第一実施形態と、石材裏面に、緩衝層とスタッドボルトを備えた鋼板を設けた第二実施形態である。
以下、本発明の各実施形態について図面を参照して詳細に説明する。
【００１６】
（第一実施形態）
図１は、本発明の第一の実施形態として示した石先付けプレキャストコンクリート部材１の一部横断面図である。
本実施形態では、石先付けプレキャストコンクリート体１は、外装石材２と、外装石材２の裏面に設けられた係止部材、すなわちシアコネクター３と、外装石材２の裏面側に、シアコネクター３が埋設されるように打設されたコンクリート部４と、を備え、外装石材２の裏面に緩衝層５が形成されている。
本形態の特徴は、外装石材２を係止部材３によってコンクリート部４と接合させると共に、外装石材２とコンクリート部４との間に、外装石材２およびコンクリート部４を形成するコンクリートより低い弾性剛性を有する緩衝層５を設けてひびわれやせん断すべりの発生個所を予め設定しておく点である。
【００１７】
シアコネクター３は、例えば、直径４ｍｍのステンレスの線状部材である。シアコネクター３は中央に湾曲部３ａを有し、２つの腕部３ｂの各々の一端が、２つの腕部３ｂ間の角度が略９０°を成すように、湾曲部３ａの各端部に接続されている。２つの腕部３ｂの他端はそれぞれ、略９０°に折り曲げられて、係止部３ｃが形成されている。
外装石材２の裏面には、一つのシアコネクター３に対し、シアコネクター３の紙面左右方向の幅と略同じ距離だけ離れた位置に、２つの係止孔２ａが形成されている。２つの係止孔２ａは、外装石材２の裏面に対し略４５°の角度で、互いに対向する方向に、開設されている。
係止孔２ａの深さが、シアコネクター３の係止部３ｃと略同じ長さになるように、係止孔２ａは形成されており、シアコネクター３の２つの係止部３ｃは、２つの係止孔２ａの各々に、その根元まで挿入されている。また、係止孔２ａの直径は、シアコネクター３の直径より少し大きく、例えば６ｍｍに、形成されており、係止孔２ａと、係止孔２ａに挿入されたシアコネクター３の係止部３ｃとの間に生じる隙間には、二液形エポキシ樹脂系接着剤などの接着剤が充填されている。
【００１８】
外装石材２の裏面には緩衝層５が形成されており、緩衝層５はコンクリート部４の一方表面に設けられている。シアコネクター３の係止部３ｃは、外装石材２に、係止孔２ａとの間に生じる隙間に充填された接着剤と、この緩衝層５によって、固定されている。
【００１９】
緩衝層５は、外装石材２およびコンクリート部４を形成するコンクリートより低い弾性剛性を有しており、例えば、弾性エポキシ樹脂系接着剤か、ポリマーセメントモルタルで形成されている。常時荷重や地震荷重が石先付けプレキャストコンクリート体に作用した際には、ひびわれやせん断すべりを緩衝層５に発生させ、外装石材２に発生するのを防止する。したがって、緩衝層５は、地震荷重が作用した際に、ひびわれやせん断すべりを適切に吸収できる程度の厚さにしなければならない。
そこで、本明細書に記載する緩衝層の厚さについて、粒状体で構成されるコンクリートや土を対象とした力学性状に関する知見を参考に、石先付けＰＣ試験体を用いた実験結果より推定した。実験パラメータと実験結果は、後述の性能確認実験についての説明段落に記載した。
【００２０】
例えば、粒状体の破壊力学分野では、コンクリートや土などに代表される粒状体で構成される物体に対して、過大な圧縮力が加わると、物体内では最大せん断応力度が形成されるせん断すべり面に沿って帯状にすべり破壊が発生することが知られている。
そのすべり破壊が発生する領域はせん断帯と呼ばれ、コンクリートや土などの粒状体に外荷重が一様に作用する場合であっても、破壊が局所的にせん断帯に集中することが知られている（伯野元彦：破壊のシミュレーション、森北出版、１９９７年１０月）。
本発明の石先付けＰＣ部材では、石材およびコンクリート部は弾性的性状を維持し、緩衝層にひび割れ等の破壊性状を集中させるものであり、緩衝層が粒状体の破壊力学分野におけるせん断帯の層厚さに相当すると考えられる。
また、砂地盤を対象としたせん断破壊に関する研究によると、せん断帯の層厚さは砂粒径の２０倍程度であると報告されている（森  洋：密な砂地盤の受働土圧問題に関する擁壁模型実験とせん断帯を取入れた二次元・三次元弾塑性有限要素解析、明治大学大学院、１９９８、博士論文）。
そこで、本発明の石先付けＰＣ部材を構成する緩衝層について、緩衝層を形成する粒状体の直径の２０倍程度の層厚さと、１０倍程度の層厚さの縮小模擬試験体を其々製作し、本発明を実現するために有効な緩衝層の層厚さの有効範囲について検討した。
【００２１】
緩衝層５を弾性エポキシ樹脂系接着剤で形成させる場合、弾性エポキシ樹脂系接着剤の平均的な粒径は約５０μｍ（０．０５ｍｍ）程度で、比重は１.５程度である。粒状体は、この平均粒径を中心としてばらつきをもって存在しており、そのばらつき程度を平均粒径の０．３倍の粒径幅を有すると仮定すると、粒状体寸法は平均粒径の０．７〜１．３倍程度となる。
よって、緩衝層５の最小層厚さは０．０５ｍｍ×０．７倍×２０倍＝０．７ｍｍ程度となり、最大層厚さは０．０５ｍｍ×１．３倍×２０倍＝１．３ｍｍ程度となる。すなわち、緩衝層５を弾性エポキシ樹脂系接着剤で形成させる場合、緩衝層５の層厚さは０．７ｍｍ〜１．３ｍｍで、塗布量は１０５０ｇ/ｍ２〜１９５０ｇ/ｍ２が好ましい。なお、塗布量は比重１.５とした場合の推定量であり、接着力に優れた低比重のエポキシ樹脂系接着剤を使用する際には、所定の層厚さを確保する塗布量であればよく、比重に比例して塗布量も低減されることになる。
【００２２】
また、緩衝層５をポリマーセメントモルタルで形成させる場合、ポリマーセメントモルタルの平均的な粒径は約７５〜１５０μｍ（０．０７５ｍｍ〜１．５ｍｍ）程度で、比重は１.７５程度である。ポリマーセメントモルタルの粒状体寸法も、弾性エポキシ樹脂系接着剤と同様に、平均粒径を中心としてばらつきを考慮すると、緩衝層５の最小層厚さは、０．０７５ｍｍ×０．７倍×２０倍≒１．０ｍｍとなり、最大層厚さ、０．１５ｍｍ×１．３倍×２０倍＝３．９ｍｍとなる。よって、緩衝層５をポリマーセメントモルタルで形成させる場合、緩衝層５の層厚さは１．０ｍｍ〜３．９ｍｍで、塗布量は１７５０ｇ/ｍ２〜６８３０ｇ/ｍ２が好ましい。なお、塗布量は比重１.７５による推定量であり、接着力に優れた低比重のポリマーセメントモルタルを使用する際には、所定の層厚さを確保する塗布量であればよく、比重に比例して塗布量も低減されることになる。
【００２３】
図２は、シアコネクター３が５個設置された、９１９ｍｍ×６５７ｍｍ×３０ｍｍの外装石材２の裏面の斜視図である。実際には、この裏面には、図１に示すように緩衝層５が形成され、更に、コンクリート４が打設されている。シアコネクター３は、紙面横方向の幅が１１０ｍｍになるように形成されている。
図２においては、５つのシアコネクター３を使用しているため、外装石材２には１０個の係止孔２ａが開設されており、シアコネクター３と外装石材２は、この１０個の係止孔２ａにおいて接続されている。シアコネクター３の半径が２ｍｍであることから、１つの係止孔２ａ、すなわち接続点におけるシアコネクター３の断面積は、２２×π＝１２．６ｍｍ２となり、外装石材２一枚あたり、約１２６ｍｍ２となっている。
【００２４】
次に、石先付けＰＣ部材１の製作方法を説明する。
【００２５】
まず、図１に示すように、外装石材２をコンクリート部４と接合させる、外装石材の裏面側に、１つのシアコネクター３に対して、当該シアコネクター３を挿入させるために２つの係止孔２ａを削孔させる。
次に、シアコネクター３の両係止部３ｃを、２つの係止孔２ａの削孔部間の間隔と同程度になるように広げた状態で、シアコネクター３の両係止部３ｃの端部を２つの係止孔２ａの削孔部に位置せしめ、シアコネクター３の係止部３ｃを係止孔２ａに挿入する。シアコネクター３を広げる力を弱めると、シアコネクター３に働く弾性的な復元力により、広げられた２つの係止部３ｃが互いに接近するように変形し、それにより、シアコネクター３の係止部３ｃが外装石材２の係止孔２ａの最深部まで挿入される。
更に、外装石材２を、その裏面が上を向くように、石先付けＰＣ部材１の型枠の底面に配置した後、外装石材２の裏面に、所定の層厚さを備えた、緩衝層５を形成させるために、塗布量を管理した弾性エポキシ樹脂系接着剤を刷毛引きまたは吹付塗装で塗布する。または、型枠外にて緩衝層５を形成した後に、外装石材２を型枠内に設置しても構わない。
最後に、型枠内にコンクリートを打設し、コンクリート部４が形成された後に脱型する。製作された石先付けＰＣ部材１は、建物外部側の側面に、支持金物等を介して取り付けられる。
【００２６】
次に、上記のような、石先付けＰＣ部材１の作用について説明する。
【００２７】
コンクリート部４と外装石材２の間には、弾性エポキシ樹脂系接着剤が０．７ｍｍ以上で、１．３ｍｍ以下の塗り厚さ、または、ポリマーセメントモルタルの場合は１．０ｍｍ以上で、３．９ｍｍ以下の塗り厚さによって緩衝層５が設けられている。
この緩衝層５は、当該緩衝層５を挟んだ両側に設けられるコンクリート部４、及び外装石材２の其々の弾性剛性より低剛性であって、かつ緩衝層５を構成する物質の粒径の２０倍程度の厚さに形成されていることで、地震荷重が作用した際にはひびわれやせん断すべりは緩衝層５に発生し、外装石材２には殆ど発生しない。
このように、石先付けＰＣ部材１においては、地震荷重が作用しても、外装石材２の表面に発生するひびわれやせん断すべりを防止することができる。
【００２８】
したがって、地震荷重が作用する構造躯体の柱や梁に、石先付けＰＣ部材１を使用することが可能となる。
【００２９】
また、外装石材２とコンクリート部４が、緩衝層５だけでなく、シアコネクター３によっても固定されるため、シアコネクター３により外装石材２とコンクリート部４の間でせん断力を伝達し、外装石材２の表面のひびわれやせん断すべりを、効果的に防止しながら、外装石材２がコンクリート部４から外れて落下することを防ぐことができる。
【００３０】
また、外装石材及びコンクリート部より低い弾性剛性を有する緩衝層は、緩衝層を形成する弾性エポキシ樹脂系接着剤、またはポリマーセメントモルタルの粒状体直径の２０倍程度の層厚さ（所定の層厚さ）に限定されており、地震荷重が作用した際に、外装石材２がコンクリート部４から外れて落下することを防ぐことができる。
【００３１】
緩衝層の厚さが、所定の層厚さを下回る場合は、外装石材とコンクリート部との間の薄い緩衝層部分にひびわれ等が発生することはなく、外装石材やコンクリート部に発生することが性能確認実験で確認された。詳細は、後述の性能確認実験の段落内に記載する。
また、緩衝層の厚さが、所定の層厚さを上回る場合は、外装石材とコンクリート部との間の厚い緩衝層部分にひびわれは発生するものの、低い弾性剛性を備えた緩衝層が厚く、外装石材とコンクリート部の一体性を確保することが出来ず、外装石材がコンクリート部から外れて落下する惧れがあった。
よって、本発明の石先付けＰＣ部材では、所定の層厚さの緩衝層が確保できれば、構造部材として使用可能な石先付けＰＣ部材を実現することができる。
【００３２】
（第二実施形態）
本実施形態では、石先付けＰＣ部材を構成する係止部材を、スタッド材を備えた鋼材とシアコネクターで形成させた。具体的には、石材裏面に、シアコネクターにより固定され、スタッドボルトを備えた鋼板と、緩衝層により、外装石材をコンクリート部に固定させた。
本形態の特徴は、外装石材の裏面に多数のシアコネクターを固定するために、多数の削孔部を設けることなく、スタッド材を備えた鋼材をシアコネクターとともに、外装石材に固定させた点である。
図７を用いて、本発明の第二の実施形態として示した石先付けＰＣ部材２０を説明する。図７（ａ）は、石先付けＰＣ部材２０の一部断面視した正面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ断面図、（ｃ）は一部断面視した上面図である。
【００３３】
石先付けＰＣ部材２０においては、係止部材として、シアコネクター３に加え、鋼板２１と、スタッド材２２を有する点が、図１、２に示される石先付けＰＣ部材１とは異なっている。
矩形状の鋼板２１は、石先付けＰＣ部材２０裏面に、当該石先付けＰＣ部材２０の短辺と平行に、複数が配置されている。鋼板２１の長さ方向の両端部には、挿通孔２１ａが開設されている。
４つのシアコネクター３は、一方端部が外装石材２の裏面に削孔された係止孔に固定され、他方端部は、鋼板２１に設けられた挿通孔２１ａを貫通して外装石材２の裏面に設けられた係止孔に固定されている。
また、鋼板２１の中央部側には、スタッド材２２が鋼板２１に溶接されている。スタッド材２２は、鋼板２１に接続される軸部２２ａと、当該軸部２２ａに取り付く円盤状の頭部２２ｂで形成されている。
【００３４】
このような石先付けＰＣ部材２０によれば、少ないシアコネクター３で、外装石材２とコンクリート部４の間の接続を十分に強く接続することができるため、外装石材２に開設する係止孔の数を少なくすることができる。例えば、図２の外装石材２には５つのシアコネクター３が接続されているため、係止孔の数は１０個である。これに対し、図７の石先付けＰＣ部材２０においては、４つのシアコネクター３が接続されているため、係止孔の数は８個で済む。したがって、外装石材２がコンクリート部４から外れて落下することを防ぎながら、外装石材２の破損を効果的に防止することが可能となる。
【００３５】
また、鋼板２１には任意の数のスタッド材２２を設置できる構造であるため、スタッド材２２の数を増やして、シアコネクター３やスタッド材２２により外装石材２とコンクリート部４の間でせん断力を伝達して外装石材２の表面のひびわれやせん断すべりを効果的に防止し、外装石材２がコンクリート部４から外れて落下することを防ぎながら、外装石材２の破損を防止することが可能となる。
【００３６】
（性能確認実験）
図１に示す本発明の第一実施形態によるシアコネクターを有する石先付けＰＣ部材を対象として、図５に示すように、石先付けＰＣ部材を模擬した１２体の縮小試験体を用いて圧縮載荷実験を行った。実験目的は、弾性エポキシ樹脂系接着剤を使用した緩衝層として、有効な所定の層厚さ０.７〜１.３ｍｍを模擬したβ仕様（０.７ｍｍ程度）と、有効な層厚さよりも薄い層厚さ０.７未満を模擬したα仕様（０.３５ｍｍ程度）の其々のＰＣ縮小試験体に、コンクリートの圧縮強度相当の極めて大きな圧縮荷重を加えた場合の石材とコンクリート部の一体性について、石材表面の軸ひずみと、試験体の変形挙動の観察結果より検証する点にある。
圧縮載荷実験は、コンクリート圧縮強度と、石材の種類と、緩衝層の層厚さを実験パラメータとして、石材とコンクリートとの接合方法の妥当性について、石材表面のひずみ計測結果と、石材表面付近の損傷状況より確認した。
具体的には、実験パラメータのコンクリート圧縮強度は、中高層建物に採用される普通強度を想定したＦＣ＝３６Ｎ/ｍｍ２と、超高層建物を想定した高強度を想定したＦＣ＝１００Ｎ/ｍｍ２である。
また、石材は、現在主にカーテンウオールに多用されている、タンブラウン石材と、Ｇ３３２石材と、カレドニア石材を選定した（図３）。図４に試験体の一覧を示す。本図の「石材の種類」において、「Ａ」はタンブラウン石材、「Ｂ」はＧ３３２石材、「Ｃ」はカレドニア石材を、それぞれ表している。
緩衝層は弾性エポキシ樹脂系接着剤で形成し、層厚さを、本発明の実施形態より薄層化させた場合のα仕様（０.３５ｍｍ程度）と、本発明による所定層厚さのβ仕様（０.７ｍｍ程度）の２種類である。層厚さのα仕様（０.３５ｍｍ程度）は、エポキシ樹脂系接着剤を形成する粒状体直径の１０倍程度に相当し、β仕様（０.７ｍｍ程度）は粒状体直径の２０倍程度に相当する。
なお、シアコネクターは、石材長手方向に対して、５本のシアコネクターをそれぞれ縦向きに配置する場合と、横向きに配置する場合について、試験体の石材表面の軸ひずみと、変形挙動結果より確認した。
【００３７】
図５に、試験装置１０を示す。試験装置１０は、柱１１、加圧板１２、加力部１３、及び、柱１１の正面と、左右両面の、計３つの面に２枚ずつ計６枚設置された、外装石材２ｃ、２ｄにより構成されている。
外装石材２ｃ、２ｄが設置されている柱１１の３つの各面において、上側には、シアコネクター３ｃが横向きになるように取り付けられた外装石材２ｃが、下側には、シアコネクター３ｄが縦向きになるように取り付けられた外装石材２ｄが、それぞれ設置されている。
柱１１の下端は基盤上に設置されている。柱１１の上端には、加圧板１２が設置されている。加圧板１２の更に上には、加力部１３が設置されている。
【００３８】
このような試験装置１０に対して、加力部１３によって、柱１１を縦方向に圧縮するように、複数回の荷重をかけ、それにより生じた外装石材２ｃ、２ｄのひずみを、各外装石材２ｃ、２ｄの表面と裏面の各々に設置されたひずみゲージを用いて測定した。
実験は、上記のように、３６Ｎ／ｍｍ２、１００Ｎ／ｍｍ２の、２種類のコンクリート強度の柱１１を用いて行った。コンクリート強度が３６Ｎ／ｍｍ２の柱１１に関しては、１９２０ｋＮの荷重を５回、３８４０ｋＮの荷重を５回、及び、５７６０ｋＮの荷重を３回かけた。コンクリート強度が１００Ｎ／ｍｍ２の柱１１に関しては、５３３０ｋＮの荷重を５回、１０６７０ｋＮの荷重を５回、及び、１２８００ｋＮの荷重を３回かけた。
【００３９】
コンクリート強度が３６Ｎ／ｍｍ２、及び、１００Ｎ／ｍｍ２で圧縮力が２／３ＦＣの時の実験結果を、図６（ａ）、（ｂ）に、それぞれ示す。「石材の種類」が「Ａ」の行はタンブラウン石材、「Ｂ」の行はＧ３３２石材、「Ｃ」の行はカレドニア石材を、それぞれ表している。「シアコネクター」が「横配置」の行は、試験装置１０において、シアコネクター３ｃが横向きに設置された外装石材２ｃの結果を、「縦配置」の行は、試験装置１０において、シアコネクター３ｄが縦向きに設置された外装石材２ｄの結果を、それぞれ示す。
【００４０】
図６（ａ）に示す普通強度コンクリートを想定した試験体１シリーズでは、いずれの石材種類においても、緩衝層の層厚さがα仕様（０.３５ｍｍ程度）よりβ仕様（０.７ｍｍ程度）の方が、石材表面の最大圧縮ひずみは低い計測値を示した。また、図６（ｂ）に示す高強度コンクリートを想定した試験体２シリーズでも同様の傾向にあり、両シリーズとも緩衝層の層厚さが大きいほど構造体に生じるひずみを適切に吸収できている。
【００４１】
本性能確認実験において、石材とコンクリート部との間に設ける緩衝層の層厚さは、所定値より薄いと、石材とコンクリート部の一体性を維持することが出来ずに石材がコンクリート部と分離したが、本発明の所定値の範囲内では石材とコンクリート部は一体性を維持しつつ、かつひびわれやせん断すべりなどの局所的な大変形が発生することはなく、コンクリート部の圧縮強度相当の極めて大きな圧縮荷重を受けた場合であっても、一体性が維持された。
よって、本発明を実現する有効な緩衝層の厚さについて、下限値はα仕様の実験結果より確認でき、上限値は前述したように森洋博士による砂地盤を対象としたせん断帯の層厚さの知見に基づいて設定した。
【００４２】
（その他の実施形態）
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明したが、当該技術分野における通常の知識を有する者であればこれから様々な変形及び均等な実施の形態が考えられる。
例えば、上記実施形態では、外装石材２の裏面に、石材とは異なる鋼製の係止部材としてシアコネクター３を設けたが、外装石材２の裏面に、石材による突起部を設ける構成とすることもできる。
また、例えば、上記実施形態では、緩衝層５は弾性エポキシ樹脂系接着剤またはポリマーセメントモルタルで形成させたが、外装石材２とコンクリートを接着できれば、ポリマーセメントモルタルやグラウト材（無収縮モルタル）等を用いても良い。
また、上記実施形態では、係止部材３の端部は、外装石材２に削孔させた係止孔２ａに挿入して接着剤で固定させたが、係止部材３の端部を、外装石材２の裏面に接着剤で固定させても良い。
また、シアコネクター３の形状は、図１に示すものであってもよいが、図８−１０に示すような、他の形状であってもよい。
また、シアコネクター３の配置、配向や数は、図２、７に示すものに限られない。
また、上記の第二の実施形態において、鋼板２１やスタッド材２２の形状、配置、数は、図７に示すものに限られない。
【００４３】
よって、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載される本発明の基本概念を用いた当業者の様々な変形や改良形態も本発明に含まれる。
【符号の説明】
【００４４】
１、２０        石先付けプレキャストコンクリート部材（石先付けＰＣ部材）
２              外装石材
３              シアコネクター（係止部材）
４              コンクリート部
５              緩衝層
２１            鋼板（係止部材）
２２            スタッド材（係止部材）
【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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【図１０】
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