(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の内外部から加わる衝撃荷重を緩和する衝撃力緩和架構体であって、
当該建物の外側に当該建物の表面から所定間隔離れて設けられた平板状の被覆部材と、
前記被覆部材を前記建物の外周柱および外周梁に固定する固定部材と、を備え、
前記建物と前記被覆部材との間には、衝撃緩衝層が形成されることを特徴とする衝撃力緩和架構体。
【請求項２】
建物の内外部から加わる衝撃荷重を緩和する衝撃力緩和架構体であって、
当該建物の外側に当該建物の表面から所定間隔離れて設けられた平板状の被覆部材と、
前記被覆部材を前記建物に固定する固定部材と、
地盤内に設けられて前記被覆部材の下端が固定された基礎と、を備え、
前記建物と前記被覆部材との間には、衝撃緩衝層が形成されることを特徴とする衝撃力緩和架構体。
【請求項３】
前記衝撃緩衝層には、隙間空間が設けられる、または、粒状体が充填されることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃力緩和架構体。
【請求項４】
前記被覆部材は、鋼板であり、
前記被覆部材と前記建物の表面との間には、コンクリートが充填されることを特徴とする請求項１または２に記載の衝撃力緩和架構体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の内外部から加わる衝撃力を緩和する衝撃力緩和架構体に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、飛来物や爆発物による衝撃荷重（衝撃力）から建物を保護するため、建物の躯体の強度を向上することが提案されている。
例えば、建物の躯体を、強度や剛性に優れた繊維補強コンクリートで構築することが提案されている（特許文献１参照）。あるいは、コンクリート板を複数積層して、建物のコンクリート躯体の厚さを増大させることが提案されている（特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１３−２５６４０３号公報
【特許文献２】特開２００７−２９７８２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１のように、耐爆裂性に優れた繊維補強コンクリートを用いた構造体の場合、衝撃荷重によって破損したコンクリート部分を補修、補強するには、健全部分と後打ちコンクリートによる補修部分を一体化させる必要があるが、後打ちコンクリートの繊維補強材の方向性等を再現することは難しく、後打ちの繊維補強コンクリートのみで破損前と同等の強度や剛性を確保することは困難であった。
【０００５】
また、特許文献２のように、コンクリート板の積層化等によってコンクリート躯体厚さを増大させる場合、建物内で利用できる居室面積が狭まるという問題があった。既存建物に対して、コンクリート躯体厚さを増大させようとしても、当初設計時を上回る建物重量となり、補強構造体を実現することは困難であった。
【０００６】
本発明は、衝撃力により破損した場合であっても、補修工事が容易で、かつ、既存建物にも適用できる衝撃力緩和架構体を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者らは、飛来物や爆発衝撃力に対する緩和機構として、建物の外部側（外壁面や屋上面）に、被覆部材と衝撃緩衝層（隙間、粒状体、コンクリート体）からなる衝撃力緩和架構体を建物の骨格部材（柱、梁）と接合させて設け、飛来物や爆発による衝撃力を、衝撃力緩和架構体で吸収させて、建物の損傷や人命を保護する手段を発明した。
【０００８】
本発明の衝撃力緩和架構体は、建物（例えば、後述の建物１）の内外部から加わる衝撃荷重を緩和する架構体（例えば、後述の衝撃力緩和架構体１０、１０Ａ、１０Ｂ）であって、当該建物の外側に当該建物の表面（例えば、後述の外壁面１Ａ）から所定間隔離れて設けられた平板状の被覆部材（例えば、後述の被覆部材２０、２０Ａ）と、前記被覆部材を前記建物に固定する固定部材（例えば、後述の固定部材３０）と、を備え、前記建物と前記被覆部材との間には、衝撃緩衝層（例えば、後述の隙間空間２３、砂５０、コンクリート６１）が形成されることを特徴とする。
【０００９】
この発明によれば、飛来物や爆発物などの物体が被覆部材に衝突すると、この被覆部材が変形して物体による衝撃荷重つまり衝撃力を吸収するので、建物に衝撃力が及ぶのを防止できる。このとき、建物と被覆部材との間に、衝撃力を吸収する衝撃緩衝層を設けたので、この衝撃緩衝層で被覆部材の変形を許容する。
よって、物体の衝突により被覆部材が変形した場合には、この変形した部分のみを交換すればよいので、補修工事が容易となる。
また、衝撃力緩和架構体を建物の外側に取り付けるだけでよいので、既存建物にも容易に適用できる。
【００１０】
また、本発明の衝撃力緩和架構体は、衝撃緩衝層には、隙間（例えば、後述の隙間空間２３）が設けられる、または、粒状体（例えば、後述の砂５０）が充填されることを特徴とする。
【００１１】
この発明によれば、建物と被覆部材との間に粒状体を充填した場合には、物体が被覆部材に衝突して被覆部材が変形した際、粒状体が流動し、衝突の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して、衝撃力を吸収することができる。
【００１２】
また、物体が被覆部材を貫通する際には、この物体が充填された粒状体の中に突入することになり、物体が有する運動エネルギーを大きく消費させることができる。
【００１３】
さらに、本発明の衝撃力緩和架構体は、前記被覆部材は、格子状に設けられた既製形鋼（例えば、後述のＨ形鋼である鉛直部材２１Ａ、水平部材２１Ｂ、上端水平部材２１Ｃ）と、当該既製形鋼のフランジ面に取り付けられた平鋼板（例えば、後述の鋼板である平板２２）または波形鋼板と、を備え、前記固定部材は、前記既製形鋼を前記建物の外周柱（例えば、後述の外周柱２）および／または外周梁（例えば、後述の外周梁３）の側面に固定することを特徴とする。
【００１４】
この発明によれば、汎用品である既製形鋼および鋼板を用いて被覆部材を構成したので、被覆部材を簡易な構成で製作できる。
また、固定部材により、被覆部材を外周柱および／または外周梁に取り付けた。これら外周柱および外周梁は、建物の骨格を構成し、高い剛性を有しているので、被覆部材に作用する衝撃力を確実に受け止めることができる。
【００１５】
また、建物の表面と被覆部材との間には、エネルギー吸収体として隙間や粒状体を配置し、このエネルギー吸収体の外部側には、被覆部材として、薄くて高剛性体の既製の鋼板を配置することで、建物に加わる衝撃力を吸収することができる。
【００１６】
さらに、本発明の衝撃力緩和架構体は、前記被覆部材（例えば、後述の被覆部材２０Ａ）は、鋼板であり、前記隙間には、コンクリート（例えば、後述のコンクリート６１）が充填されることを特徴とする。
【００１７】
この発明によれば、鋼板と建物との隙間にコンクリートを充填し、鋼板付きコンクリート体としたので、鋼板単体に比べて、被覆部材の耐衝撃性能を向上できる。
また、鋼板付きコンクリート体の厚さは、コンクリート単体のみを増打ちする場合に比べて、薄くすることができる。よって、衝撃力緩和架構体の重量は、コンクリート単体のみを増打ちする場合に比べて、相対的に軽量化できる。
また、衝撃力緩和架構体を構築する際に、被覆部材の鋼板を型枠として、コンクリートを打設できるので、施工が容易である。なお、コンクリートのみを用いて壁を厚くするより、薄いコンクリート層であり、被覆鉄板と合わせても軽量である。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、建物の内外から作用する衝撃荷重によって被覆部材が破損した際には、この破損した部分のみを交換すればよいので、補修工事が容易となる。また、衝撃力緩和架構体は、建物の外側に取り付けるだけでよいので、既存建物にも容易に適用できる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の第１実施形態に係る衝撃力緩和架構体が設けられた建物の正面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ断面図およびＢ−Ｂ断面図である。
【図３】図１のＣ−Ｃ断面図である。
【図４】図１のＤ−Ｄ断面図である。
【図５】前記実施形態に係る衝撃力緩和架構体の動作を説明するための模式図である。
【図６】本発明の第２実施形態に係る衝撃力緩和架構体の水平断面図である。
【図７】本発明の第３実施形態に係る衝撃力緩和架構体の水平断面図である。
【図８】本発明の第１の変形例に係る衝撃力緩和架構体の水平断面図である。
【図９】本発明の第２の変形例に係る衝撃力緩和架構体の水平断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
本発明では、既存建物の躯体にコンクリートを増打ちしてコンクリート躯体の厚さを増大させるのではなく、建物本体の外壁面や屋上面に沿わせて被覆部材を配置させ、衝撃荷重に対して建物本体を二重構造で覆って防護するものである。
具体的には、衝撃力緩和架構体は、建物の外周部に平鋼板や波型鋼板を有する高剛性の被覆部材を配置し、その被覆部材と建物面との間に設ける、衝撃力等のエネルギー吸収機能に優れた隙間、粒状体、またはコンクリート体で構成されており、補強工事であっても対応可能で、かつコンクリートの厚さのみを増大させるのではなく、薄い架構体で衝撃力を吸収させるものである。
第１実施形態では、鉛直部材と水平部材で構成される骨組部材と、その骨組部材に接合される被覆部材と、被覆部材を地盤に固定する基礎とで構成される衝撃力緩和架構体を提案している。
【００２１】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。なお、以下の実施形態の説明にあたって、同一構成要件については同一符号を付し、その説明を省略もしくは簡略化する。
〔第１実施形態〕
図１は、本発明の第１実施形態に係る衝撃力緩和架構体１０が設けられた建物１の正面図である。図２（ａ）は、図１のＡ−Ａ断面図であり、図２（ｂ）は、図１のＢ−Ｂ断面図である。図３は、図１のＣ−Ｃ断面図であり、図４は、図１のＤ−Ｄ断面図である。
【００２２】
建物１は、鉄筋コンクリート造の既存建物であり、この建物１の外壁面１Ａには、外周柱２および外周梁３が設けられている。また、この建物１の外壁面１Ａには、建物１に外部から加わる衝撃力を緩和する衝撃力緩和架構体１０が取り付けられている。
【００２３】
衝撃力緩和架構体１０は、建物１の外側に建物１の外壁面１Ａから所定間隔離れて設けられた平板状の被覆部材２０と、この被覆部材２０を建物１に固定する固定部材３０と、被覆部材２０の下端を地盤に固定する基礎４０と、を備える。
【００２４】
被覆部材２０は、格子状に設けられた骨組部材２１と、この骨組部材２１の外面に取り付けられた平板状の平板２２と、を備える。
平板２２と建物１の外壁面１Ａとの間には、衝撃緩衝層としての隙間空間２３が形成されている。
【００２５】
骨組部材２１は、水平方向に所定間隔おきに設けられた鉛直方向に延びる複数の鉛直部材２１Ａと、上下方向に所定間隔おきに設けられて鉛直部材２１Ａ同士を連結する複数の水平部材２１Ｂと、鉛直部材２１Ａの上端同士を連結する上端水平部材２１Ｃと、鉛直部材２１Ａの下端同士を連結する下端水平部材２１Ｄと、を備える。
【００２６】
鉛直部材２１Ａは、例えばＨ−４００×２００の既製形鋼であるＨ形鋼であり、外周柱２の表面に沿って地表面よりも下方まで延びて、地盤に根入れし、自立させている。この鉛直部材２１Ａは、フランジ面が外壁面１Ａに略平行となるように配置されている。
水平部材２１Ｂは、Ｈ−２５０×２５０の既製形鋼であるＨ形鋼であり、フランジ面が外壁面１Ａに略平行となるように配置されている。
【００２７】
上端水平部材２１Ｃは、例えばＨ−４００×２００のＨ形鋼であり、外周梁３の表面に沿って延びている。この上端水平部材２１Ｃは、フランジ面が外壁面１Ａに略平行となるように配置されている。
上端水平部材２１Ｃの上には、ネット２４が張設されている。
下端水平部材２１Ｄは、例えばＨ−４００×２００のＨ形鋼であり、地表面に沿って延びている。この下端水平部材２１Ｄは、フランジ面が外壁面１Ａに略平行となるように配置されている。
【００２８】
平板２２は、厚さ２２ｍｍの鋼板であり、鉛直部材２１Ａ、水平部材２１Ｂ、および上端水平部材２１Ｃの外側のフランジ面と、下端水平部材２１Ｄの内側のフランジ面と、に接合されている。
【００２９】
固定部材３０は、鉛直部材２１Ａを建物１の外周柱２の側面に固定するとともに、水平部材２１Ｂを外周梁３の側面に固定する。
固定部材３０は、建物１の外周柱２および外周梁３の側面に打ち込まれたボルト３１と、このボルト３１に螺合されるナット３２とを備える。
【００３０】
このボルト３１は、例えば、Ｍ２０のボルトであり、あと施工アンカーにより、外周柱２および外周梁３に沿って、例えば５００ｍｍ間隔で２列打ち込まれている。
ボルト３１は、鉛直部材２１Ａおよび水平部材２１Ｂのフランジを貫通しており、このボルト３１にナット３２を締め付けることにより、鉛直部材２１Ａおよび水平部材２１Ｂが、外周柱２および外周梁３に固定される。
【００３１】
基礎４０は、地盤内に構築された鉄筋コンクリート構造体であり、下端水平部材２１Ｄは、この基礎４０に固定されている。
【００３２】
以上の衝撃力緩和架構体１０は、飛来物や爆発物などの物体Ｐが平板２２に衝突すると、図５中破線で示すように、この平板２２が変形して物体Ｐによる衝撃力を吸収するので、建物１に衝撃力が及ぶのを防止できる。このとき、建物１と平板２２との間に隙間空間２３を設けたので、この隙間空間２３で平板２２の変形を許容する。
【００３３】
本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）飛来物や爆発物などの物体Ｐが被覆部材２０の平板２２に衝突すると、この平板２２が変形して物体Ｐによる衝撃力を吸収するので、建物１に衝撃力が及ぶのを防止できる。このとき、建物１と平板２２との間に隙間空間２３を設けたので、この隙間空間２３で平板２２の変形を許容する。
よって、物体Ｐの衝突により被覆部材２０が変形した場合には、被覆部材２０の変形した部分のみを交換すればよいので、補修工事が容易となる。また、衝撃力緩和架構体１０を建物の外側に取り付けるだけでよいので、既存建物にも容易に適用できる。
【００３４】
（２）汎用品であるＨ形鋼および鋼板を用いて被覆部材２０を構成したので、被覆部材２０を簡易な構成で製作できる。
また、固定部材３０により、被覆部材２０を外周柱２および外周梁３に取り付けた。これら外周柱２および外周梁３は、建物１の骨格を構成し、高い剛性を有しているので、被覆部材２０に作用する衝撃力を確実に受け止めることができる。
【００３５】
（３）また、骨組部材２１を構成する鉛直部材２１Ａは、地盤内部まで挿入して、自立させたことで、衝撃荷重を受けた際には、先ずは、骨組部材２１に固定した被覆部材２０が破損、変形して、衝撃力を吸収することで、直接、建物本体に危害が及ぶのを防止することができる。
【００３６】
〔第２実施形態〕
第２実施形態では、第１実施形態と同様に、建物の外周柱面または外周梁面に、固定部材が取り付けられ、その固定部材に被覆部材が接合されており、さらに建物の表面と被覆部材との間に粒状体が充填されて、衝撃力のエネルギーを吸収することができる。
【００３７】
図６は、本発明の第２実施形態に係る衝撃力緩和架構体１０Ａの水平断面図である。
本実施形態では、隙間空間２３に、衝撃緩衝層として粒状体である砂５０が充填されている点が、第１実施形態と異なる。
【００３８】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（３）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（４）建物１と被覆部材２０との隙間空間２３に粒状体である砂５０を充填したので、物体Ｐが被覆部材２０に衝突して被覆部材２０が変形した際、砂５０が流動し、衝突の運動エネルギーを熱エネルギーに変換して、衝撃力を吸収することができる。
また、物体Ｐが被覆部材２０を貫通する際には、この物体Ｐが充填された砂５０の中に突入することになり、物体Ｐが有する運動エネルギーを大きく消費させることができる。
【００３９】
〔第３実施形態〕
第３実施形態では、衝撃力緩和架構体として、建物外周部に鋼板付きコンクリート体を配置したものである。建物本体と鋼板付きコンクリート体との接合方法は、鋼板に接合させた骨組部材を構成する鉛直部材（Ｈ型鋼材）を建物の外周柱、外周梁の骨組架構面に固定部材（ボルト、ナット）で固定されている。
【００４０】
図７は、本発明の第３実施形態に係る衝撃力緩和架構体１０Ｂの水平断面図である。
本実施形態では、被覆部材２０Ａの構造が、第１実施形態と異なる。
すなわち、被覆部材２０Ａでは、平板２２に所定間隔おきにスタッド６０が設けられており、隙間空間２３には、衝撃緩衝層としてのコンクリート６１が充填される。
【００４１】
本実施形態によれば、上述の（１）〜（３）の効果に加えて、以下のような効果がある。
（５）被覆部材２０Ａを鋼板とし、この被覆部材２０Ａと建物１との隙間にコンクリート６１を充填したので、被覆部材２０Ａの耐衝撃性能を向上できる。
また、衝撃力緩和架構体１０Ｂを構築する際に、鋼板である平板２２を型枠として、コンクリート６１を打設できるので、施工が容易である。
【００４２】
（６）鋼板付きコンクリート体である衝撃力緩和架構体１０Ｂを建物１の外壁面１Ａ、外周柱２の側面、外周梁３の側面に接するように設けることで、衝撃荷重に対して、建物１の外周部の躯体と衝撃力緩和架構体１０Ｂを一体として抵抗させることができる。
【００４３】
なお、本発明は前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、上述の第１、２実施形態において、図８に示すように、鉛直部材２１Ａの建物１側のフランジから、水平部材２１Ｂの建物側のフランジに向かって斜めに延びる支持部材５１を設けてもよい。
このようにすれば、被覆部材２０に衝撃力が加わった際に、支持部材５１が水平部材２１Ｂを支持するから、被覆部材２０の変形を抑制できる。
【００４４】
また、上述の各実施形態において、図９に示すように、鉛直部材２１Ａの建物１側のフランジから、平板２２に向かって斜めに延びる支持部材５１を設けてもよい。
このようにすれば、被覆部材２０に衝撃力が加わった際に、支持部材５１が平板２２を支持するから、被覆部材２０の変形を抑制できる。
【００４５】
また、上述の各実施形態では、衝撃力緩和架構体１０、１０Ａ、１０Ｂを既存建物である建物１に適用したが、これに限らず、新築建物に適用してもよい。
また、上述の各実施形態では、衝撃力緩和架構体１０、１０Ａ、１０Ｂを建物１の外壁面１Ａに設けたが、これに限らず、建物１の屋根面に設けてもよい。
また、上述の各実施形態では、平板２２を鋼板としたが、これに限らず、衝突のエネルギーを吸収する素材であれば、どのような材料であってもよい。
【符号の説明】
【００４６】
Ｐ…物体
１…建物
１Ａ…外壁面
２…外周柱
３…外周梁
１０、１０Ａ、１０Ｂ…衝撃力緩和架構体
２０、２０Ａ…被覆部材
２１…骨組部材
２１Ａ…鉛直部材
２１Ｂ…水平部材
２１Ｃ…上端水平部材
２１Ｄ…下端水平部材
２２…平板
２３…隙間空間（衝撃緩衝層）
２４…ネット
３０…固定部材
３１…ボルト
３２…ナット
４０…基礎
５０…砂（粒状体）（衝撃緩衝層）
５１…支持部材
６０…スタッド
６１…コンクリート（衝撃緩衝層）
７０、７１…支持部材
【図１】
0006368590.tif 000002
【図２】
0006368590.tif 000003
【図３】
0006368590.tif 000004
【図４】
0006368590.tif 000005
【図５】
0006368590.tif 000006
【図６】
0006368590.tif 000007
【図７】
0006368590.tif 000008
【図８】
0006368590.tif 000009
【図９】
0006368590.tif 000010