(57)【要約】【解決課題】耐震性に優れた補強構造物を提供する。【解決手段】構造部材１、２の接合部にアーチをなすように補強部材３が跨設され、補強部材３の両端部は構造部材１、２に設けた係止穴４に挿着され、かつ、構造部材１、２と補強部材３との間にはスペーサ６が介挿されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造部材同士の接合部にアーチをなすように補強部材が跨設され、補強部材の両端部は各構造部材に設けた係止穴に挿着され、かつ、構造部材と補強部材との間にはスペーサが介挿されていることを特徴とする補強構造物。
【請求項２】
スペーサが弾性材料または粘弾性材料からなっている、請求項１に記載の補強構造物。
【請求項３】
構造部材同士の接合部にアーチをなすように補強部材が跨設され、補強部材の両端部は各構造部材に設けた係止穴に挿着され、かつ、補強部材は構造部材の表面に設けた溝内に埋設されていることを特徴とする補強構造物。
【請求項４】
補強部材の埋設が弾性材料または粘弾性材料によって行われている、請求項３に記載の補強構造物。
【請求項５】
補強部材がＦＲＰからなっている、請求項１〜４のいずれかに記載の補強構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既設の木造建築物等において基礎や柱、土台と柱等の構造部材同士の接合部を補強してなる補強構造物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
木造建築物等の構造物の地震による損壊や倒壊は、たとえば基礎と土台、土台と柱といった構造部材同士の接合部に振動による引抜力が作用し、接合部が破壊することによることが多い。そのため、接合部をホールダウン金物、羽子板ボルト等の金具で補強することが一般的に行われている。しかしながら、そのような補強構造物においては、金具が結露し、結露水が金具を腐食させるうえに、土台や柱等、構造部材が木材からなっている場合にはそれら構造部材が朽ちたり、蟻害を誘因したりするという問題がある。さらに、金具による補強は剛構造となるため、振動が吸収、分散されずに構造部材に直接加わり、構造部材を破壊させてしまうという問題もある。
【０００３】
このような問題を解決するために、構造部材同士の接合部に、炭素繊維、ガラス繊維、ナイロン繊維、アラミド繊維等の繊維やそれらの繊維のロープ、紐等からなる補強部材を跨設し、補強部材の両端部を各構造部材に設けた係止穴に挿着して接合部を補強することも提案されている（たとえば、特許文献１参照）。この提案は、引抜力が加わったときに繊維のロープや紐等の補強部材が延びることで振動を吸収しようというものである。これによれば、結露水による金具の腐食や、構造部材の朽ち、蟻害の誘因といった上述の不都合は回避できる。しかしながら、一方で、引抜力に抗するのは補強部材のみであり、引抜力が繰り返し作用して補強部材が延びきってしまうと、振動吸収能はほとんどなくなってしまう。すなわち、補強部材のみによる補強構造物は、耐震性に劣る。
【０００４】
【特許文献１】
特開２０００−２６５６７８号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、従来の技術の上述した問題点を解決し、耐震性に優れた補強構造物を提供するにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、構造部材同士の接合部にアーチをなすように補強部材が跨設され、補強部材の両端部は各構造部材に設けた係止穴に挿着され、かつ、構造部材と補強部材との間にはスペーサが介挿されていることを特徴とする補強構造物を提供する。また、構造部材同士の接合部にアーチをなすように補強部材が跨設され、補強部材の両端部は各構造部材に設けた係止穴に挿着され、かつ、補強部材は構造部材の表面に設けた溝内に埋設されていることを特徴とする補強構造物を提供する。
【０００７】
上記において、スペーサは弾性材料または粘弾性材料からなるものであるのが好ましい。補強部材の溝内への埋設も、また、弾性材料または粘弾性材料によって行われているのが好ましい。また、補強部材はＦＲＰからなるものであるのが好ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】
図１において、木造建築物等における構造部材１、２の接合部には、アーチをなすように補強部材３が跨設されている。補強部材３の一端部は、構造部材１の部材面に対して斜めに設けた係止穴４に挿入され、接着剤によって構造部材１に定着されている。すなわち、挿着されている。補強部材３の他端部も、また、同様に、構造部材２の部材面に対して斜めに設けた係止穴５に挿着されている。また、構造部材１、２と補強部材３との間には、スペーサ６が介挿されている。このように構成にすると、地震等によって構造部材同士の接合部に引抜力が加わったとき、補強部材の作用によって、接合部が破壊したり、いわゆるほぞ抜けによって構造部材が外れたりするのが防止され、建築物等の損壊や倒壊を防止することができるようになる。
【０００９】
上記において、構造部材は、たとえば、木造建築物等における、コンクリートからなる基礎や、木材からなる土台、柱、梁のようなもので、木造建築物等の骨組をなす部材である。
【００１０】
また、補強部材は、構造部材同士の接合部に跨設され、構造部材同士を非緊結状態で結合することで、構造部材に加わる引抜力による木造建築物等の損壊や倒壊を防止するように作用するものである。すなわち、補強部材は、構造部材に加わる引抜力に抗し、構造部材同士の接合部の破壊や、構造部材の、いわゆるほぞ抜けによる木造建築物等の損壊や倒壊を防止する。補強部材は、接合部を跨いでアーチをなすように跨設されているが、そのように跨設することで、自身に加わる曲げ変形やせん断変形を分散させることができる。すなわち、曲げ変形やせん断変形に対してアーチ形状が変形することで引抜力を逃がすことができる。そのような作用を有する補強部材は、たとえば、炭素繊維、ガラス繊維、アラミド繊維、高密度ポリエチレン繊維等の高強度、高弾性率繊維を強化繊維とし、エポキシ樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ビニルエステル樹脂等の熱硬化性樹脂や、ナイロン樹脂、ポリブチレンテレフタレート樹脂、ポリイミド樹脂等の熱可塑性樹脂をマトリクス樹脂とするＦＲＰで構成するのが好ましい。ＦＲＰ製の補強部材は、金具と異なり、腐食することがなく、結露水によって構造部材等が朽ちたり、蟻害を誘因したりするようなこともなく、また、軽量であるので取扱性、施工性にも優れている。しかも、引抜成形によって容易に製造することができるのでコストも安い。なお、ＦＲＰ製補強部材は、線状、丸棒状、板状等、いずれの形状であってもよいが、施工時に曲げやすく、また、従来の金具と同等またはそれ以上の引張強度をもたせるために、横断面積が５〜２５ｍｍ２程度の範囲内にあるものが好ましい。また、力学的特性の面からは、ヤング率が少なくとも１ＧＰａであり、引張弾性率が少なくとも１０ＧＰａであるようなものが好ましい。さらに、１本では耐力が不足する場合には、複数本を並べて用いればよい。また、構造部材への定着をより確実にしたり、後述するスペーサとの接着をより確実にするために、表面にエンボス加工や目粗し加工を施しておくのもよい。
【００１１】
補強部材の係止穴への挿着は、エポキシ系接着剤、アクリル系接着剤、ウレタン系接着剤等の接着剤によって行われている。なかでも、１液型または２液型のエポキシ系接着剤、それも、施工時の垂れを防止するために、ＪＩＳ  Ａ  ５７５８「建築用シーリング材」に規定される方法に準拠して測定したとき、２０℃において垂直垂れのない高粘度のエポキシ系接着剤を用いるのが好ましい。さらに好ましいのは、シリカ微粉末等の骨材を含む常温硬化型エポキシ系接着剤を用いることである。なかでも、ＪＩＳ  Ｋ  ７１１３「プラスチックの引張試験方法」に準拠して測定される引張強度が２０℃、７日間の養生で２０Ｎ／ｍｍ２以上、ＪＩＳ  Ｋ  ６８５０「接着剤−剛性被着材の引張せん断接着強さ試験方法」に準拠して測定される引張せん断強度が２０℃、７日間の養生で１０Ｎ／ｍｍ２以上であるものが好ましい。
【００１２】
補強部材が挿着される係止穴は、補強部材に引張応力が作用したとき、係止穴の開口部付近で補強部材に加わる曲げ応力を軽減するために、図１に示したように構造部材の部材面に対して斜めに設けるのが好ましい。部材面に対して４５°の斜め方向に穿設するのが最も好ましいが、３０〜５０°程度の範囲内であれば実用上の問題はない。なお、係止穴の深さや大きさは、要求される挿着力の程度に応じて適宜決めればよい。
【００１３】
スペーサは、構造部材と補強部材との間にあって、補強部材に引抜力が作用したときに係止穴の開口部付近で補強部材に大きな曲げ応力が加わって補強部材が破壊するのを防止するものである。すなわち、スペーサは、補強部材に曲げ応力が作用したとき、係止穴の開口部付近で補強部材に加わる曲げ応力を引張応力に変換する。そのようなスペーサは、天然ゴムや合成ゴム、エラストマー樹脂等の弾性材料や、アクリル系高分子、シリコーン系高分子、ウレタン系高分子、ゴム系高分子、ジエン系高分子等の粘弾性材料からなるものであるのが好ましい。すなわち、構造部材の接合部に引抜力が加わったとき、引抜力が大きい場合には補強部材がその引抜力に抗するが、引抜力が小さい場合には補強部材の曲率が大きくなり、それに伴って弾性材料や粘弾性材料からなるスペーサが圧縮され、引抜力に抗することになる。また、粘弾性材料からなるスペーサを用いると、粘弾性材料は振動吸収作用があるので、接合部に加わる振動エネルギーを吸収することができるようになる。なかでも、ヤング率が３００〜１，０００ＭＰａの範囲内にあるような弾性材料を用いると、振動吸収作用と、開口部付近で補強部材に加わる曲げ応力の軽減作用の双方が向上するので好ましい。また、粘弾性材料を用いる場合、ヤング率が上記範囲にあることに加えて、ＪＩＳ  Ｋ  ７２４４−４「プラスチック−動的機械特性の試験方法−第４部：引張振動−非共振法」に規定される方法に準拠して測定される損失係数が少なくとも０．１であるものを用いると、振動エネルギーがよく吸収され、他部材への伝達が一層軽減されるようになるので好ましい。そのような作用を有するスペーサは、あらかじめ蒲鉾形に成形したものを構造部材と補強部材との間に配してもよいし、液状のものを構造部材と補強部材との間に充填するように流し込み、固化または硬化させてもよい。なお、スペーサは、その構成材料が、たとえば免震構造物に用いるダンパー用として開発されている粘弾性体のように、圧縮変形よりもせん断変形で粘弾性特性を発現するようなものである場合には、図２に示すようにスリット６ａを形成して圧縮力をせん断変形で吸収するようにしてもよい。また、スペーサの幅は、通常、補強部材の太さや幅よりもやや大きくしておく。
【００１４】
図３に示す形態のものは、構造部材１、２の表面に溝７を設け、その溝７内に補強部材３を埋設してなるものである。埋設には、図１に示した形態において用いたのと同様の弾性材料や粘弾性材料からなる充填材７を用いることができる。これらは、図１に示した形態におけるスペーサと同様に作用する。このように構成すると、補強部位が平坦になるので外観がよくなり、また、構造部材と補強部材との接着力を増大させることができるようになる。
【００１５】
【発明の効果】
本発明の補強構造物は、木造建築物等の構造部材同士の接合部にアーチをなすように補強部材を跨設し、補強部材の両端部は各構造部材に設けた係止穴に挿着し、かつ、構造部材と補強部材との間にスペーサを介挿しているか、補強部材を構造部材の表面に設けた溝内に埋設してなるものである。そのため、接合部に地震等による引抜力が作用したとき、補強部材がこの引抜力に抗する。また、補強部材を、接合部を跨いでアーチをなすように跨設しているので、自身に加わる曲げ変形やせん断変形を分散させることができる。すなわち、曲げ変形やせん断変形に対してアーチ形状が変形することで引抜力を逃がすことができる。さらに、スペーサを弾性材料や粘弾性材料で構成している場合には、接合部に加わる振動エネルギーがこれによって吸収され、他部材への振動の伝達が軽減される。また、補強部材を構造部材の表面に設けた溝内に埋設しているものは、外観がよいうえに、構造部材と補強部材との接着力も高い。さらに、補強部材をＦＲＰで構成している場合には、結露によって補強部材が腐食したり、構造部材が木材からなっている場合にはその構造部材が朽ちたり蟻害を誘因したりすることもない。このようなことから、本発明の補強構造物は耐震性に優れ、地震に際して、構造部材同士の接合部の破壊や、構造部材の、いわゆるほぞ抜けによる木造建築物等の損壊や倒壊をより確実に防止することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一形態に係る補強構造物の概略縦断面図である。
【図２】スペーサの一形態を示す概略側面図である。
【図３】本発明の他の形態に係る補強構造物の概略縦断面図である。
【符号の説明】
１：構造部材
２：構造部材
３：補強部材
４：係止穴
５：接着剤
６：スペーサ
６ａ：スリット
７：弾性材料または粘弾性材料からなる充填材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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