(57)【要約】【課題】新設や既設の構築物の各種の部材の破壊を制御してその進行を遅延させるとともに、空間的に破壊領域を徐々に拡大させることによって、部材が局部的に破壊し荷重分担能力が喪失する事態の発生を低コストのもとで迅速に回避できる補強方法および補強構造の提供。【解決手段】構築物における部材１５の外周面に高延性材２１もしくは高延性被覆材を設置し、該高延性材２１もしくは高延性被覆材により部材１５の破壊に伴う見かけの体積膨張を拘束してその破壊を制御する。【選択図】図７
2004003346.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構築物の部材の外周面に補強材を配置し、該補強材により、前記部材の破壊に伴う見掛けの体積膨張拘束して、その破壊を制御し、部材が破壊した後も構築物の荷重を分担し、その形状を実質的に保持しうるようにする特徴とする構築物の補強方法。
【請求項２】
構築物の部材との間に空隙または弱層を介在させて補強材を配置し、該補強材により、前記部材の破壊に伴う見掛けの体積膨張拘束して、その破壊を制御し、部材が破壊した後も構築物の荷重を分担し、その形状を実質的に保持しうるようにする特徴とする構築物の補強方法。
配置し、変形後の前記柱の荷重を保持させることを特徴とする構築物の補強方法。
【請求項３】
構築物の部材との間に空隙または弱層を介在させて周回配置されている囲壁材の内周面側に帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性補強材を設置し、変形後の前記柱の荷重を保持させることを特徴とする構築物の補強方法。
【請求項４】
前記高延性補強材は、前記空隙または弱層を介して上下方向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系のシート材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材により形成することを特徴とする請求項３に記載の構築物の補強方法。
【請求項５】
構築物を支える柱との間に空隙または弱層を介在させて周回配置される化粧用囲枠材の内周面側に帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性補強材を設置したことを特徴とする構築物の補強方法。
【請求項６】
前記高延性補強材は、前記空隙を介して上下方向に所定間隔をおいて多段に配設される周回芯材と、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて一体的に連結する繊維系もしくはゴム系のシート材とで連続形成された蛇腹状補強材であることを特徴とする請求項５に記載の構築物の補強方法。
【請求項７】
前記高延性補強材は、前記空隙または弱層を介して上下方向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系のシート材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材により形成することを特徴とする請求項５または６に記載の構築物の補強方法。
【請求項８】
構築物の部材との間に空隙または弱層を介在させて周回配置されている囲壁材の内周面側に帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性補強材を設置し、変形後の前記柱の荷重を保持させることを特徴とする構築物の補強構造。
【請求項９】
前記高延性補強材は、前記空隙または弱層を介して上下方向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系のシート材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材により形成することを特徴とする請求項７に記載の構築物の補強構造。
【請求項１０】
構築物を支える柱との間に空隙または弱層を介在させて周回配置される化粧用囲枠材の内周面側に帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性補強材を設置したことを特徴とする構築物の補強構造。
【請求項１１】
前記高延性補強材は、前記空隙または弱層を介して上下方向に所定間隔をおいて周回芯材を多段に配設し、隣り合う周回芯材相互を鉛直方向にて繊維系もしくはゴム系のシート材で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材により形成することを特徴とする請求項９に記載の構築物の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建造物や各種のインフラ施設（以下、総称して「構築物」という）の部材（梁、桁、スラブ，壁、柱等の構築物の構成要素）が、地震力や風力などの作用、取り壊しに伴う過度の荷重等の突発的な外力の作用、あるいは老朽化による耐力不足によって破壊し、目に見えるほどの変形が生じた後であっても、構築物が崩壊して内部や周辺の人、及び財産に大きな損害を与えることを防止する構築物の補強方法及びその構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
構築物が地震等の突発的な外力、老朽化による耐力不足によって突然崩壊し、生命及び財産を損ねることが過去に何度も繰り返されている。
【０００３】
構築物の崩壊現象は、構築物を構成する部材が過度の荷重や耐力不足によって破壊され、これが全体構造の安定性を損なって構造物の形状を著しく変形させ、内部の空間が減少することによって起こる。建物の場合には、パンケーキのように床が折り重なったり、倒壊したりすることが多い。高架橋などでは、橋脚が破壊され、落橋する事例が多い。したがって、構造部材等の各種の部材を補強して破壊を制御し、該部材が破壊された後も構造の全体的な安定性が損なわれることを回避できるならば、構築物の内部や周辺の人命や財産を損ねる可能性を小さくすることができる。
【０００４】
ところで、従来は、構築物の崩壊を回避させてその安全性を確保するために、次のような手法が採用されていた。
（１）構造部材が自重と突発的な外力を合わせて考慮してあらかじめ設定した必要荷重にて破壊されないように断面等を決定する。
（２）設置後予想される突発的な外力が増加するか、部材が老朽化等で耐力を減じたとき、構造部材の断面積を増やしたり、材料の強度を上げる。また、構造部材の周面に鉄板や炭素繊維等の高強度部材を設置し、構造部材の降伏強度や破壊されるに至るまでのエネルギー吸収性能（靭性）を増す。
（３）地震力に対する免震装置を構築物に設置してその力を減ずる。
また、地震等の突発的な外力によって構築物が損傷を受けた場合には、応急被災判定を行い損傷の程度によって立ち入り禁止措置を講じていた。さらに、設計基準が改定され、想定される地震荷重が増加した場合には、既存の構築物に対して耐震診断を実施し、危険と判定されたものに対しては耐震改修、補強を推奨していた。
【０００５】
しかし、上記（１）〜（３）の従来手法は、そのいずれもがあらかじめ設定されている地震等の突発的な外力の想定レベル（設計値）との関係に依拠するものであり、この想定レベルを超えた外力が部材に作用した場合には、部材が破壊してしまうため構造全体の安定性を確保できる保証はなかった。
【０００６】
また、上記従来手法による場合には、工事にかかる費用、時間、材料が新設費用と同等とはいわないまでも、その何割にも達してしまい、そのコスト負担に耐えられないことも多くある。また、それでなくともその確保が難しくなっている溶接工、鉄筋工、仕上げ工等の熟練工を必要とする場合も多い。したがって、既存の構築物が、老朽化、旧基準による設計、地震等の突発的な外力による損傷等で、危険性が高いことが知られている場合であっても、経済的、物理的制約から、補強を行えないことが多かった。さらに、地震等の突発的な災害後に応急危険度判定を行う際に、構築物内に立ち入った調査員が余震等で構築物の崩壊に巻き込まれたり、軽微な損傷であるために安全であると判定された建物に居住者や使用者が立ち入り、その後の余震等で崩壊し多数の死傷者を出した事例などもある。
【０００７】
図２１は、代表的な構造部材である柱１に作用する代表的な荷重と対応する変位とを示す。荷重の作用方法には、端部に作用するもの、部材全体に集中または分布して作用するものがあり、荷重の種類は力とモーメントとがある。図２１には、これらのうちの代表的なものだけを示している。図２２は、上記従来手法との関係で図２１に示した部材に作用する荷重と変位との関係を示している。同図によれば、補強前の強度及び／又は靭性に対し補強後の強度及び／又は靭性を増加させることはできるものの、靭性限界を超えた後の上部荷重を支える保証のなかったことが判明する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
つまり、上記従来手法による場合には、変形の小さい範囲（２〜３％以内）で部材が荷重を支え構築物の全体の安定を確保することができるが、変形がこれを超えた場合には、荷重を支える機構を失って急速に変形が進み、構築物が崩壊することが不可避となる問題があった。例えば、図２４（ａ）に示した柱１の例では、変形の小さい範囲（数％以内）である許容範囲内の軸力（鉛直力）Ｐによって発生する周方向張力Ｔとせん断応力Ｓとを鉄筋コンクリート製の柱１内の帯鉄筋で保持させることができるものの、せん断応力Ｓによって柱１がせん断破壊し剛性が低下するか、過度の軸力の作用によって帯鉄筋が破断もしくは外れてしまうために周方向張力Ｔを保持できなくなり、図２４（ｂ）に示すように急速に変形が進み、図２４（ｃ）に示すように完全に圧壊され、前記パンケーキ破壊現象の発生が不可避的となる問題があった。また、図２５に示すように部材１５が梁１６であれば、ヒビ割れ２０と鉄筋の降伏とにより、同図中に破線で囲繞した部位が圧縮破壊されてしまうという問題があった。
【０００９】
また、上記従来手法による場合には、地震等の突発的な災害が発生した直後や、耐震基準が改定されて、大量の構築物が既存不適格となり補強が必要になった場合に、迅速に対処して安全を確保する手法としては不向きであるという問題があった。
【００１０】
本発明は従来手法にみられた上記課題に鑑み、新設の構築物の構造部材を含む各種の部材に新設当初から適用しておいたり、既設の構築物の構造部材を含む各種の部材に事後的に適用することにより、破壊を制御してその進行を遅延させるとともに、空間的に破壊領域を徐々に拡大させることによって、部材が局部的に破壊し荷重分担能力を完全に失うことを避け、目に見えるほどの変形が生じた後も構造の崩壊を避け得る程度の荷重分担力を確保できる補強方法とその構造とを提供することを目的としている。さらに、本発明は、補強工事にかかる費用、時間、材料を従来手法に比べて大幅に節約することにより、大量の構築物に対する補強を迅速に行えるようにすることをも目的とするものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記目的を達成すべくなされたものであり、構造部材を含む各種の部材を構成するコンクリート、木材、土、レンガ等の材料が破壊に伴って見かけの体積が膨張する性質を利用し、これを構造部材を含む各種の部材の周辺に設置した補強材特に高延性補強材（以下、本明細書においては、補強材を被覆材とショウすることもある）で弾性的に拘束することによって破壊の進行を遅延させ、突発的な外力の作用が停止した後、構築物の重量を分担し、その形状を概ね保持し得るようにすることに構成上の特徴がある。ここにいう見かけの体積とは、部材端面と部材側面とを滑らかに包む面（包絡面）で囲まれた部分の体積をさす。これが破壊によって膨張するとは、図２３（ａ）に示すように部材端面２，２と部材側面３とを備える破壊前の部材１５が、破壊面４により分断された破壊片９，９の発生と移動とによって図２３（ｂ）に示すように包絡面１０が広がり、見かけの体積が増大する現象をさす。図２３（ｂ）にて明らかなように、包絡面１０と破壊した部材１５との間には空隙ｔが存在する。本発明は、高延性材（高延性被覆材）によって部材１５を被覆するときに該部材１５との間に弱層（空隙ｔを含む）を設けることによって、部材１５が破壊した後にも高延性材（高延性被覆材）が包絡面状に変形することを可能にしていることに構成上の特徴がある。
【００１２】
本発明においては、前記高延性材は、繊維系もしくはゴム系のシート材（帯状シート材を含む）により形成されているものを好適に用いることができる。この場合、芯材と、該芯材にロール状に巻き付けられた高延性材とのうち、該高延性材の一側表面の長さ方向には、その横幅を少なくとも２以上の種類で等分に分割し得る複数本の相互の区別が自在な区画線を描示してなるロール状芯巻き高延性材として形成することにより、施工現場での判別を容易化して、作業効率の向上により有効に寄与させることができる。また、前記高延性材は、その被覆対象部材の設置状況や施工上の制約等を考慮して、前記部材に対し袋状に覆ったり、螺旋状やロール状に巻き付けたり、ゴム質系もしくは樹脂系の粘性材を吹き付けるなどの適宜手段により塗着したりして設置することができる。本発明においては、前記部材との間に空隙または弱層を介してこのような高延性材（被覆材）を設置したことを特徴とするものであって、この構造により、前記高延性材（被覆材）が前記部材により直接破断されてしまう不都合を回避させることができるので、前記高延性材（被覆材）による弾性的な拘束効果をより確実に発揮させることができる。また、前記高延性材（被覆材）は、上記した空隙または弱層を介在させることにより、前記部材の多様な破壊形態に対して包絡面を維持しつつ弾性的に前記部材の見かけの体積膨張をより一層確実に拘束できることになる（図２３（ｂ）では、部材１５と包絡面１０との間に空隙ｔがある。）。
【００１３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明において、構築物の構造部材等からなる各種の部材の破壊に伴う体積膨張を拘束してその破壊を制御すべく用いられる高延性材の構造例を示す全体斜視図である。
【００１４】
同図によれば、高延性材２１は、適宜長さの縦幅と横幅とが付与されてなるシート部２２を本体とし、その周方向で相互が突き合わされる一側縁部２３と他側縁部２４とを備えて形成されている。
【００１５】
また、シート部２２における一側縁部２３と他側縁部２４とのそれぞれには、その縦幅方向に沿わせて芯紐２５が挿通配置されており、該芯紐２５により一側縁部２３と他側縁部２４とが各別に補強され、引張り方向での耐久性を高めることができる。
【００１６】
さらに、一側縁部２３と他側縁部２３とのそれぞれの近傍位置には、その長さ方向に沿わせて連結用紐材３０のための挿通孔２６がそれぞれ所定間隔で設けられている。また、これらの各挿通孔２６には、例えば鳩目２８などの適宜の補強部材２７が付設されており、該補強部材２７により各挿通孔２６の周縁部が各別に補強され、連結用紐材３０を確実に固着できる。
【００１７】
しかも、シート部２２における一側縁部２３と他側縁部２４との少なくともいずれか一方の側、図示例では一側縁部２３には、シート部２２の縦幅と略同長の縦幅を有する舌片状の当て布部２９が一側縁部２３の長さ方向に沿わせてその裏側に縫着されており、該当て布部２９により一側縁部２３と他側縁部２４との間を裏側から覆うことができるようになっている。なお、図示は省略してあるが、当て布部２９は、一側縁部２３と他側縁部２４とに各別に配設し、一側縁部２３と他側縁部２４との間を裏側から交互に二重構造で覆うことができるようにしてもよい。
【００１８】
高延性材２１を構成しているシート部２２や当て布部２９は、周方向と鉛直方向とに均質な材料が用いられ、特に延性が高く初期弾性係数が鉄やコンクリートに比較して小さな繊維材やゴム材などを好適に用いることができる。具体的には、延性に富み、かつ、荷重を保持し得る強度を有している合成繊維材（例えば、東レ株式会社製の商品名「トレシート」等）やゴム材（例えば株式会社ブリヂストン製の商品名「ジオライナー」等）からなるシート材を好適に用いることができる。
【００１９】
図１０（ａ），（ｂ）は、本発明における第４の発明についての一例を示す説明図であり、このうちの（ａ）は概略斜視図を、また（ｂ）は（ａ）におけるＹ−Ｙ線矢視方向での横断面図をそれぞれ示す。
【００２０】
これらの図によれば、図１２（ａ）に示す構築物（建築物）１１の床１２等を支える柱１３は、空隙１７を介在させて大理石模様を付すなどして形成された化粧用囲壁材１１５を周回配置することにより、柱１３自体が隠蔽された状態となっている。しかも、化粧用囲壁材１１５の内周面１１６側には、帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材、例えば周方向と鉛直方向とに均質で、初期弾性係数がさほど低くない合成繊維材（例えば、東レ株式会社製の商品名「トレシート」等）やゴム材（例えば株式会社ブリヂストン製の商品名「ジオライナー」等）を用いて袋状に形成された高延性被覆材１３１が設置されている。
【００２１】
図１１は、上記発明に用いられる高延性被覆材１３１の他例を示すものであり、該高延性被覆材１３１としては、柱１３の周囲に空隙１７を介して上下方向に所定間隔をおいて多段に配設される適宜外径の鉄筋や輪状弾性材により形成された周回芯材１３３と、隣り合う周回芯材１３３，１３３相互を鉛直方向にて一体的に縫着することにより連結させた適宜の合成繊維材（例えば、東レ株式会社製の商品名「トレシート」等）やゴム材（例えば株式会社ブリヂストン製の商品名「ジオライナー」等）からなるシート材１３４とで連続形成された蛇腹状補強材１３２が用いられている。
【００２２】
この場合、上下方向に配設される周回芯材１３３は、柱１３の長さとの関係で定まる所要の本数が用いられ、これら多数本の周回芯材１３３には、その全周を覆うようにシート材１３４を連結することができるほか、図１１に示すように間隔をおきながら上下方向に帯状のシート材１３４を各別に配置して連結させることもできる。
【００２３】
次に本発明の作用・効果を説明する。
図１２（ａ）に示す構築物１１を支える既存の柱１３に空隙１１７を介在させて化粧用囲壁材１１５を図５（ａ），（ｂ）に示すようにして周回配置する場合には、該化粧用囲壁材１１５の内周面１１６に高延性被覆材１３１を設置することにより、図１３（ｂ）に示すように変形後の柱１３を高延性被覆材１３１で包み込んで荷重を保持できることになる。
【００２４】
この場合、高延性被覆材１３１は、空隙１１７を介して上下方向に所定間隔をおいて周回芯材１３３を多段に配設し、隣り合う周回芯材１３３，１３３相互を鉛直方向にて合成繊維材もしくはゴム材からなるシート材１３４で一体的に連結して連続させた蛇腹状補強材１３２により形成して用いるのが好ましい。なお、第３の発明においても高延性被覆材１２１に代え上記高延性被覆材１３１を用いることができる。
【００２５】
このように柱１３と化粧用囲壁材１１５との間に介在している空隙１１７内に高延性被覆材１３１を設置することにより、鉄筋コンクリート製の柱１３の靭性限界までの変形に対しては、高延性被覆材１３１の側に負担をかけることはなく、それ以降の変形に対して高延性被覆材１３１の延性で抵抗することにより、より確実に変形後の柱１３を包み込んで荷重の保持ができる。このため、第３発明と同様に図１７（ａ）〜（ｃ）に示す経過を経て、図１２（ｂ）に示すように柱１３が破壊されて構築物（建築物）１１が崩壊した後においても床１２と床１２との間に空間１９を確保できることになる。
【００２６】
図１６は、従来構造と本発明とによるそれぞれの変形挙動を示したグラフ図である。同図によれば、従来構造による場合には、周方向張力が増大して靭性限界を超えると帯鉄筋が破断したり外れて崩壊（同図における▲１▼のグラグ図参照）してしまうのに対し、本発明において部材（構造部材）１５のひとつである柱１３に高延性材２１もしくは高延性被覆材１２１を巻き付けた場合には、変位の開始と同時に高延性材２１もしくは高延性被覆材１２１に負担がかかりはするものの、帯鉄筋が破断したり外れても崩壊を免れて荷重を保持できる（同図における▲２▼のグラグ図参照）ことが判明する。また、本発明のうち、柱１３と化粧用囲壁材１１５との間の空隙１１７に高延性被覆材１３１を設置した場合には、柱１３の靭性限界を超えないうちは高延性被覆材１３１に負担がかかることがなく、靭性限界を超えて帯鉄筋が破断したり外れた後に初めて高延性被覆材３１に負担がかかるものの、崩壊を免れて荷重を保持できる（同図における▲３▼のグラグ図参照）ことが判明する。
【００２７】
次に、本発明に用いられる高延性材もしくは高延性被覆材が備えるべき引張り強度につき以下に計算例とともに具体的に説明する。なお、構造部材等の部材（例えば柱）が破壊されてコンクリートの塊と、変形した鉄筋とになると、その力学的な挙動は複雑化するが、概ね内部摩擦のある粒状体と見做すことができる。したがって、高延性材には、部材（例えば柱）が破壊された後にこれを保持し、軸力に抵抗させる網または袋となり得る力学的機能を備えていることが求められる。また、軸力により袋内に発生する圧力によっても破れないことが必要になる。
【００２８】
図１８は、かかる関係を明確にすべく、土やれき等の粒状体の軸力と拘束圧との関係を試験するために土質力学の分野で広く採用されている３軸試験装置を模式的に示した説明図である。この場合、天蓋６と有底周側面７とからなる容器５内に粒状体を充填し、側面８から薄膜を介して水圧Ｗを作用させた状態のもとで軸力Ｐを作用させる。粒状体の内部摩擦をφとすれば、鉛直方向の軸力Ｐと拘束圧Ｓとの間には、次の関係があることが知られている。ただし、Ａは天蓋６の面積（容器１の横断面面積）を示す。
Ｐ／Ａ＝（１＋ｓｉｎφ）／（１−ｓｉｎφ）Ｓ　　　　　　５）
また、容器５の平面方向での直径をＤとすれば、拘束圧Ｓと単位幅あたりの張力ＴＳとの間には、次の関係がある。
ＴＳ＝１／２ＤＳ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　６）
本発明において高延性材（高延性被覆材）が奏する効果は、崩壊した鉄筋コンクリート製の柱が上記粒状体に相当すると考え、上記関係式５）と６）とから高延性材（高延性被覆材）が構築物の崩壊を避けるために必要な軸力Ｐを受けたときに破断しない必要強度Ｔとの関係を求めると、次のようになる。ただし、Ｂは柱の頭部の断面積を示す。
Ｔ＝（１−ｓｉｎφ）Ｄ・Ｐ／２（１＋ｓｉｎφ）Ｂ　　　　７）
また、構築物の崩壊を避けるために必要な軸力Ｐは、次の算式で算出することができる。
Ｐ＝ｆＷ／Ｎｐ　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　８）
ただし、Ｗは構築物の当該階から上の総重量を、Ｎｐは当該階の柱の総数を、ｆは１本当たりの受持ち荷重のばらつきを考慮した安全係数をそれぞれ示しており、具体的な構築物の平面図から計算することができる。
以上のように高延性材の所要引張強度を計算で求めることができる。しかし、高延性材の周方向歪みを許容値以内におさえることによって、構築物に過度な変形が生ずることを防止する観点からは、式７）で計算した所要強度Ｔと高延性材の許容歪みＸ０から前記式２）もしくは前記式４）の要領で高延性材の所要巻き数又は厚さを定めることができる。
【００２９】
次に、以上の算式を具体例に適用した計算例を示す。すなわち、日本に一般的にみられる鉄筋コンクリート構造のうち、１９８０年以前に建築された建物は、通常、各階約１１．８ｋＮ／ｍ２の重量を持っている。このうち、中規模のもので、一階あたりの床面積２００ｍ２の４階建てで、頭部断面積３５００ｃｍ２の柱１２本を持つものを例にとって以下に計算する。
支えるべき総重量　　　　Ｗ＝２００×１１．８×４＝９４４０ｋＮ
柱一本当たりの軸力　　　Ｐ＝２×９４４０／１２＝１５７３ｋＮ
ただし、式８）にてｆ＝２として計算。
高延性材（高延性被覆材）の必要強度　　　Ｔ＝３２７Ｎ／ｍｍ
ただし、式７）でφ＝４０度、Ｄ＝６７ｃｍ、Ｂ＝３５００ｃｍ２、
Ｐ＝１５７３ｋＮとして計算。ここで、Ｄは、断面積Ｂの直径として計算した。
以上の計算例の所要強度をもつ繊維織物からなるシート材としては、例えば東レ株式会社製の商品名「トレシート」中の品番「ＮＳＢ２０００」（厚さ４．７ｍｍ）がある。また、同商品名中の品番「８００Ｔ」（厚さ１．２６ｍｍ）は、２８３Ｎ／ｍｍの強度を有するので、これを２枚重ねて用いると５６６Ｎ／ｍｍの引張り力まで耐えることができ、上記の補強例に十分用いることができる。また、ゴム材からなるシート材としては、例えば株式会社ブリヂストン製の合成高分子系・加硫ゴム系の商品名「ジオライナー」などがある。商品名「ジオライナー」においては、１３．２Ｎ／ｍｍ２　の強度試験結果が得られている。これを２．５ｃｍ程度の厚さで用いれば所要強度を得ることができる。
上記「トレシート」の公称強度は、１５％歪みで発現し、この間は歪みと張力とがほぼ比例関係にある。したがって、８００Ｔを２枚重ねて用いた場合、所要強度が発現する歪みは、３２７／５６６×１５％＝８．７％となる。もし、周方向歪みを５％以内におさえようとする場合には、８００Ｔを４枚重ねて用いることにより、所要強度で発現する歪みを３２７／（２８３×４）×１５％＝４．３％とすることができる。ゴム系の材料を用いる場合には、張力と歪みとが非線形関係となるが、前記式３）及び４）の要領で、上記の例と同様に許容歪み以内に高延性材の歪みをおさえることができる必要厚さを計算して得ることができる。
【００３０】
特に、本発明においては、ひずみ２％（鉄の破断ひずみ）以上の変形に対応させることができ、特に、高延性材（高延性被覆材）として合成繊維系のシート材を用いる場合には１５％までの変形に、ゴム系のシート材を用いる場合には１００％以上（材料の品質特性上の上限は６９０％まで）の変形であっても、それぞれ対応させることができる。また、上記シート材を用いた場合においても、該シート材の破断後も周辺のまだ破れていない部位のシート材の効果で、破壊領域が周辺に徐々に拡大する結果、軸ひずみで５０％以上の変形下でも破壊を制御できることが実験的に認められている。
【００３１】
また、図１９（ａ），（ｂ）に示すように、地震時には、構築物１１に慣性力が作用し変位を生ずる。これに応じ部材（構造部材）１５である各々の柱１３に力Ｆが繰り返し作用し、エネルギーを吸収しつつも変位Ｘを生ずる。図２０（ａ）は、その際の無補強の場合や従来手法での補強例により得られる１サイクル当たりの吸収エネルギーの状態を、図２０（ｂ）は、本発明により得られる１サイクル当たりの吸収エネルギーの状態をそれぞれ示すグラフ図である。なお、図２０（ａ），（ｂ）中の▲１▼で示す実線は単調載荷を、▲２▼で示す領域は繰り返し載荷をそれぞれ示す。
【００３２】
これらの図からも明らかなように、本発明により補強された構造部材等の部材（例えば柱１３）１５は、大きな変形に耐えるために吸収エネルギーが大きくなる。地震の作用によって構築物１１に蓄えられた運動エネルギーが構築物１１の内部や周辺地盤Ｇとの間で生ずる摩擦などの非可逆的な運動によってすべてが吸収されたときに構築物１１の振動は止まる。本発明により補強された部材（例えば柱１３）１５は、１サイクル当たりの吸収エネルギーが大きいため、無補強の構築物や従来手法により補強した構築物に比べて少ないサイクル数、すなわち、短時間で振動を終了するという制振効果を得ることができる。また、部材の破壊を制御することにより、周辺に伝達される荷重の上限値が抑えられ、この荷重下で大きな変形・ひずみを生じさせることができる結果、地震等の突発的な外力が構築物に入力する量を制限する所謂免震効果も得ることができる。
【００３３】
さらに、本発明は、構築物の建替えや必要な補強工事が行われるまでの間の応急補強工事に適用することもできる。すなわち、本発明は、ビルの解体工事を行う際の崩壊防止手法としても有効であるばかりでなく、従来手法による補強工事に長い期間がかかり、補強を終えた部分と補強未着部分との間に強度的なアンバランスが生じている状態下での地震時における危険性の増大に対する緊急対策としても有効に寄与させることができる。しかも、本発明によれば、構築物を構成する構造部材を含む各種の部材自体の寸法や材質強度の仕様を小さくすることができるので、それだけ従来手法に比べ建設費を少なく抑えることができる。
【００３４】
さらにまた、本発明は、コンクリート打設時に布製型枠として用いた後、脱型せずに崩壊防止効果を得ることも可能である。
【００３５】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、構築物における構造部材を含む各種の部材に高延性材もしくは高延性被覆材を固定した場合には、変位の開始と同時に高延性材もしくは高延性被覆材に負担がかかるものの、帯鉄筋が破断したり外れて構築物が崩壊しても天井と床もしくは床相互間に空間を確保しながら荷重を支持できるので、震災時等における人命救助に有効なフェイルセイフ効果を得ることができる。
【００３６】
また、本発明によれば、構築物における構造部材を含む部材に大きな変形が生じても構築物の重量を支持する機能をもたせることができるため、従来の補強法や無補強の場合に比べ大きな振動エネルギーを吸収することができ、地震動による構築物の振動を抑える制振効果を得ることができる。さらに、部材の破壊を制御することにより周辺に伝達される荷重の上限値が抑えられ、この荷重下で大きな変形・ひずみを生じさせることができる結果、地震等の突発的な外力が構築物に入力する量を制限する所謂免震効果も得ることができる。
【００３７】
さらにまた、本発明は、ビルの解体工事を行う際の崩壊防止手法としても有効であるばかりでなく、従来手法による補強工事に長い期間がかかって補強済み部分と補強未着部分との間に強度的なアンバランスが生じている状況下での地震発生に伴う危険性の増大に対する緊急対策としても有効に寄与させることができる。つまり、本発明は、構築物の建替えや必要な補強工事が行われるまでの間の応急補強工事にも好適に適用することができる。
【００３８】
しかも、本発明によれば、簡単な施工で短時間に設置できるので設置工事費を小さくすることができるほか、構造部材を含む各種の部材自体の寸法や材質強度の仕様を小さくして材料費を大幅に削減することもできるので、従来手法に比べ構築物自体の建設費を小さくすることができる。
【００３９】
また、本発明によれば、熟練工を必要とすることなく簡易、迅速に施工できるほか、部分的に損傷した部材に対しても容易に施工することができる。このため、あらかじめ高延性材もしくは高延性被覆材と接着剤等の固着部材とを備蓄しておくことにより、地震等の突発的な災害発生時に大量の構築物に必要となる緊急補強を迅速に行うことができる。また、緊急危険度判定と並行して施工しておくことにより、仮に判定員が余震等による構築物の崩壊に巻き込まれるようなことがあっても、死傷する危険性を大幅に減少することができる。
【００４０】
また、柱と化粧用囲壁材との間の空隙に高延性被覆材を設置した場合には、柱の靭性限界を超えないうちは高延性被覆材に負担がかからず、靭性限界を超えて帯鉄筋が破断したり外れた後に初めて高延性被覆材に負担がかかるものの、構築物が崩壊した後であっても天井と床もしくは上下の床相互間に空間を確保しながら荷重を支持できるので、人命救済に有効に寄与させることができる。
【００４１】
さらに、本発明に係るロール状芯巻き高延性材を用いる場合には、部材に対する螺旋状での最大巻き数を計測器具等の機器を用いることなく簡単に把握できるので、効率よく施工することができる。このような簡便な施工は、新築や既存の部材への補強を迅速、かつ、正確に行うことができるのみならず、非常災害時に即応できる備蓄品としても効果的に用いることができることを意味している。すなわち、部材に対する高延性材の巻き数は、部材が支えるべき最大荷重によって決定される関係にあるものの、適用する構築物が異なればその巻き数も変動してしまう。このような場合においても、本発明に係るロール状芯巻き高延性材を用いることにより、一重巻きから多重巻きに至るまで同一の高延性材で即応できるので、事前に適用する構築物との関係を問うことなく備蓄しておき、被災時の構築物に即座に適用することができることになる。特に各区画線を視覚や触覚により区別できるように描示してある場合には、施工現場で個々の区画線の別を容易に判別することができ、さらには、凸部により区画線を形成し、該凸部に高延性材の端部を沿わせることにより、一層確実、かつ、容易に巻き付けることができるようにすることで、作業効率の向上により有効に寄与させることができる。
【００４２】
なお、本発明において高延性材を螺旋状やロール状に巻き付けるに際に、一周に一カ所ずつの割合のもとで部材の長さ方向での高延性材相互の対面部位を接着剤を介して接合するならば、高延性材のある層が破断した後においても残余の層により直ちに張力を喪失する事態の発生を有効に回避させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】構築物の部材（構造部材）がコンクリートを主材とする新設もしくは既設の柱に本発明を適用する際に用いられる高延性材の構造例を示す全体斜視図。
【図２】構築物の部材がコンクリートを主材とする既設の構造部材である壁を例に本発明の適用例を示す要部横断面図であり、そのうちの（ａ）は、壁の両外側面に高延性材を各別に配設した状態を、（ｂ）は、高延性材相互を連結するための連結用紐材を挿通するために必要な通孔を設けた状態を、（ｃ）は、該通孔を挿通させた連結用紐材により高延性材相互を連結させた状態をそれぞれ示す。
【図３】構築物の部材がコンクリートを主材とする既設の柱を例に本発明の他例を示すものであり、そのうちの（ａ）は柱の外周面に帯状に形成された高延性材を螺旋状に巻き付けた際の状態を、（ｂ）は備蓄時における荷姿をそれぞれ示す。
【図４】高延性材を螺旋状に巻き付けた際の状態についての他例を示す全体斜視図。
【図５】図４に示す他例についての高延性材の巻付け状況を模式的に示す説明図。
【図６】本発明に係るロール状芯巻き高延性材の一例を示す説明図。
【図７】高延性材を三重のロール巻き状に巻き付けた際の状態説明図であり、そのうちの（ａ）は要部斜視図を、（ｂ）は（ａ）の横断面図をそれぞれ示す。
【図８】図７に示す例を部材に３分割して形成した際の状態を示す全体斜視図。
【図９】本発明の他例を示す概略斜視図であり、そのうちの（ａ）は既存の柱と高延性被覆材との配置関係を、（ｂ）は柱に高延性被覆材を巻き付けた後の状態をそれぞれ示す。
【図１０】本発明のさらなる他例を示す説明図であり、そのうちの（ａ）は概略斜視図を、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ線矢視方向での横断面図をそれぞれ示す。
【図１１】図１０に示されている高延性被覆材を蛇腹状補強材により形成した場合の一例を示す要部斜視図。
【図１２】本発明を適用した構築物（建造物）の状態説明図であり、そのうちの（ａ）は崩壊前の状態を、（ｂ）は崩壊後の状態をそれぞれ示す。
【図１３】本発明を適用した部材（構造部材）が柱である場合の状態説明図であり、そのうちの（ａ）は破壊前の状態を、（ｂ）は破壊後の状態をそれぞれ示す。
【図１４】（ａ）は、本発明を適用した部材（構造部材）が梁である場合の荷重，変形を受けた後の状態説明図を、（ｂ）は、床である場合の荷重，変形を受けた後の状態説明図を、（ｃ）は、壁である場合の荷重，変形を受けた後の状態説明図をそれぞれ示す。
【図１５】本発明を適用した部材（構造部材）が柱である場合の変形して破壊されるまでの変形挙動を示すグラフ図。
【図１６】部材（構造部材）が柱である場合の変形して破壊されるまでの挙動を従来構造と本発明構造とを比較して示すグラフ図。
【図１７】本発明を適用した部材（構造部材）が柱である場合の変形する様を示す状態説明図であり、このうちの（ａ）は平常時を、（ｂ）は変形開始後を、（ｃ）は破壊された状態をそれぞれ示す。
【図１８】土質力学の分野で広く採用されている３軸試験装置を示す概略説明図。
【図１９】地震時に構築物及び部材（構造部材）としての柱に作用する力と変位の関係を（ａ），（ｂ）として示す説明図。
【図２０】部材（構造部材）としての柱の１サイクル当たりの吸収エネルギーの状況を示すグラフ図であり、そのうちの（ａ）は従来からある柱による場合を、（ｂ）は本発明による柱の場合をそれぞれ示す。
【図２１】部材（構造部材）としての柱に作用する荷重、変位を受ける方向を示す説明図。
【図２２】部材（構造部材）としての柱に対し図２０に示す荷重、変位が発生した際における従来構造による補強前との補強後との変形挙動を示すグラフ図。
【図２３】部材の破壊に伴い見かけの体積が増大する現象につき、破壊前を（ａ）として、破壊後を（ｂ）としてそれぞれ示す。
【図２４】図２１に示す変形挙動に対応させた部材（構造部材）としての柱が変形する様を示す状態説明図であり、このうちの（ａ）は平常時を、（ｂ）は変形開始後を、（ｃ）は破壊された状態をそれぞれ示す。
【図２５】本発明が適用されていない部材（構造部材）としての梁が変形した後の状態を示す説明図。
【符号の説明】
１　柱（従来例）
２　部材端面
３　部材側面
４　破壊面
５　容器
６　天蓋
７　有底周側面
８　側面
９　破壊片
１０　包絡面
１１　構築物
１２　床
１３　柱（本発明適用例）
１４　外周面
１５　部材（構造部材を含む）
１５ａ　一側面
１５ｂ　他側面
１６　梁（桁）
１７　壁
１８　通孔
１９　空間
２０　ヒビ割れ
２１　高延性材
２１ａ　当接部
２１ｂ　側縁
２２　シート部
２３　一側端部
２４　他側端部
２５　芯紐
２６　挿通孔
２７　補強部材
２８　鳩目
２９　当て布部
３０　連結用紐材
３２　上端部
３３　可鍛部
３４　中央部
３５　接着剤
３５，３５ａ　接着剤
４２　始端部
４３　終端部
４４，４５，４６，４７，４８　対面部位
４９　芯材
５０　区画線
５１　上縁部
５２　下縁部
１２１　高延性被覆材
１２１ａ，１２１ｂ　突合せ端部
１２２　シート材
１３１　高延性被覆材
１３２　蛇腹状補強材
１３３　周回芯材
１３４　シート材
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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