(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
補強材料を構築物における部材に設置し、前記部材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構築物の補強方法であって、前記補強材料が、繊維系もしくはゴム系のシート材で構成され、該シート材の強度が、前記部材を粒状体として近似した場合の内部摩擦角から計算されることを特徴とする構築物の補強方法。
【請求項２】
前記補強材料が、前記シート材を２枚以上重ねて構成したものであり、重ね数は、補強材料の必要強度と許容歪みから決定される請求項１に記載の補強方法。
【請求項３】
前記部材がコンクリートを主材とするものである請求項１または２に記載の補強方法。
【請求項４】
前記部材が木を主材とするものである請求項１または２に記載の補強方法。
【請求項５】
前記部材が土を主材とするものである請求項１または２に記載の補強方法。
【請求項６】
前記部材がレンガを主材とするものである請求項１または２に記載の補強方法。
【請求項７】
前記補強材料が、適宜長さの縦幅と横幅とが付与されているシート部を本体とし、その周方向で相互が突き合わされる二つの縁部を備えている請求項１〜６のいずれかに記載の補強方法。
【請求項８】
前記補強材料が、前記部材の両側に配置される少なくとも２枚のシート材と、これらのシート材を前記部材に設けられた通孔を介して連結する連結用紐材とを備えている請求項１〜７のいずれかに記載の補強方法。
【請求項９】
前記シート材が、少なくとも１５％までの伸び歪を有することを特徴とする請求項１〜８のいずれかに記載の構築物の補強方法。
【請求項１０】
補強材料を構築物における部材に設置し、前記部材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構築物の補強構造であって、前記補強材料が、繊維系もしくはゴム系のシート材で構成され、該シート材の強度が、前記部材を粒状体として近似した場合の内部摩擦角から計算されていることを特徴とする構築物の補強構造。
【請求項１１】
前記補強材料が、前記シート材を２枚以上重ねて構成したものであり、重ね数は、補強材料の必要強度と許容歪みから決定される請求項１０に記載の補強構造。
【請求項１２】
前記部材がコンクリートを主材とするものである請求項１０または１１に記載の補強構造。
【請求項１３】
前記部材が木を主材とするものである請求項１０または１１に記載の補強構造。
【請求項１４】
前記部材が土を主材とするものである請求項１０または１１に記載の補強構造。
【請求項１５】
前記部材がレンガを主材とするものである請求項１０または１１に記載の補強構造。
【請求項１６】
前記補強材料が、適宜長さの縦幅と横幅とが付与されているシート部を本体とし、その周方向で相互が突き合わされる二つの縁部を備えている請求項１０〜１５のいずれかに記載の補強構造。
【請求項１７】
前記補強材料が、前記部材の両側に配置される少なくとも２枚のシート材と、これらのシート材を前記部材に設けられた通孔を介して連結する連結用紐材とを備えている請求項１０〜１６のいずれかに記載の補強構造。
【請求項１８】
前記シート材が、少なくとも１５％までの伸び歪を有することを特徴とする請求項１０〜１７のいずれかに記載の構築物の補強構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構築物の補強方法および補強構造に関し、更に詳細には、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ことのできる構築物の補強方法および補強構造に関する。
【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構造物の補強材料を提供することを目的としている。さらに、本発明の他の目的は、構造物の補強を有効に行うことのできる補強材料と接着剤の組み合わせを提供することにある。
【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される高延性材（高延性被覆材）で構成される補強材料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。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。
【００１２】
すなわち、上記課題は、下記（１）〜（１８）のいずれかの構成により達成することができる。
（１）  補強材料を構築物における部材に設置し、前記部材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構築物の補強方法であって、前記補強材料が、繊維系もしくはゴム系のシート材で構成され、該シート材の強度が、前記部材を粒状体として近似した場合の内部摩擦角から計算されることを特徴とする構築物の補強方法。
（２）  前記補強材料が、前記シート材を２枚以上重ねて構成したものであり、重ね数は、補強材料の必要強度と許容歪みから決定される上記（１）に記載の補強方法。
（３）  前記部材がコンクリートを主材とするものである上記（１）または（２）に記載の補強方法。
（４）  前記部材が木を主材とするものである上記（１）または（２）に記載の補強方法。
（５）  前記部材が土を主材とするものである上記（１）または（２）に記載の補強方法。
（６）  前記部材がレンガを主材とするものである上記（１）または（２）に記載の補強方法。
（７）  前記補強材料が、適宜長さの縦幅と横幅とが付与されているシート部を本体とし、その周方向で相互が突き合わされる二つの縁部を備えている上記（１）〜（６）のいずれかに記載の補強方法。
（８）  前記補強材料が、前記部材の両側に配置される少なくとも２枚のシート材と、これらのシート材を前記部材に設けられた通孔を介して連結する連結用紐材とを備えている上記（１）〜（７）のいずれかに記載の補強方法。
（９）  前記シート材が、少なくとも１５％までの伸び歪を有することを特徴とする上記（１）〜（８）のいずれかに記載の構築物の補強方法。
（１０）  補強材料を構築物における部材に設置し、前記部材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構築物の補強構造であって、前記補強材料が、繊維系もしくはゴム系のシート材で構成され、該シート材の強度が、前記部材を粒状体として近似した場合の内部摩擦角から計算されていることを特徴とする構築物の補強構造。
（１１）  前記補強材料が、前記シート材を２枚以上重ねて構成したものであり、重ね数は、補強材料の必要強度と許容歪みから決定される上記（１０）に記載の補強構造。
（１２）  前記部材がコンクリートを主材とするものである上記（１０）または（１１）に記載の補強構造。
（１３）  前記部材が木を主材とするものである上記（１０）または（１１）に記載の補強構造。
（１４）  前記部材が土を主材とするものである上記（１０）または（１１）に記載の補強構造。
（１５）  前記部材がレンガを主材とするものである上記（１０）または（１１）に記載の補強構造。
（１６）  前記補強材料が、適宜長さの縦幅と横幅とが付与されているシート部を本体とし、その周方向で相互が突き合わされる二つの縁部を備えている上記（１０）〜（１５）のいずれかに記載の補強構造。
（１７）  前記補強材料が、前記部材の両側に配置される少なくとも２枚のシート材と、これらのシート材を前記部材に設けられた通孔を介して連結する連結用紐材とを備えている上記（１０）〜（１６）のいずれかに記載の補強構造。
（１８）  前記シート材が、少なくとも１５％までの伸び歪を有することを特徴とする上記（１０）〜（１７）のいずれかに記載の構築物の補強構造。
【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から構成される補強材料（以下、高延性材と称することがある）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】
このため、高延性材２１は、例えば図１２（ａ）に模式的に示す構築物（建築物）１１の床１２等を支えるべく立設されている例えば図１３（ａ）に示す構造部材１５としての柱１３の外周面１４に対し、柱１３とシート部２２との間に当て布部２９が位置し、かつ、一側縁部２３と他側縁部２４とが相互が突き合わされる配置関係のもとで巻き付けることができる。
【００２０】
また、構造部材１５としての柱１３に巻き付けられた高延性材２１は、一側縁部２３と他側縁部２４とのそれぞれの挿通孔２６を介して架け渡された連結用紐材３０を介して当て布部２９で裏打ちした状態のもとで一体化させることにより簡単に周回配置することができる。このように簡単な施工で短時間に設置することにより、高延性材２１は、柱１３の周囲をすっぽりと袋状に包み込んだ状態を維持できることになる。
【００２１】
図１は、部材１５がコンクリートもしくは木、土、レンガ等を主材とする柱１３である場合の本発明の適用例を示しているが、構築物１１が建造中の場合であれば、例えば図１２（ａ）に示されている梁（桁）１６や図２（ａ）に示されている壁１７に対しても同様にして、つまりその周囲を袋状に覆うことにより高延性材２１をその周面に巻き付けておくことができる。
【００２２】
なお、上記連結構造は、荷重を受けた際に一側縁部２３と他側縁部２４とが引き離されることのないように一体的に止着できる構造を備えるものであれば、図示例に限らず、縫合や接合など、その他の公知の止着構造を適宜採用することができる。
【００２３】
一方、図２（ａ）〜（ｃ）は、構築物１１の部材１５がコンクリートを主材とする既設の構造部材である壁１７を例に本発明の適用例を示す要部横断面図である。
【００２４】
図２（ａ）によれば、図１２（ａ）に示される構築物（建築物）１１の空間１９を仕切っている壁１７の一側面１５ａと他側面１５ｂとの双方に高延性材２１が各別に配設される（建築中の壁１７の場合は、その周囲に図１に示すように高延性材２１を囲繞配置することもできる。）。
【００２５】
該壁１７には、図２（ｂ）に示されているように、高延性材２１，２１相互を連結するために必要な連結用紐材３０を挿通できる口径が付与された通孔１８が一側面１５ａと他側面１５ｂとの間に所定間隔をおいて水平方向に進むようにして各別に設けられている。これらの通孔１８は、図示例においては明らかでないが、水平方向に１条のみではなく、壁１５の上下方向に所定間隔をおいて相互が略平行となる位置関係のもとで複数条にわたり設けられることになる。また、各通孔１８には、図１に示す鳩目２８のような補強部材を配設しておくことにより、その周縁部を補強しておくのが望ましい。
【００２６】
このため、高延性材２１，２１相互は、通孔１８を挿通させて固着された連結用紐材３０を介して例えば図２（ｃ）に示されるように確実に連結することができる。なお、連結用紐材３０は、各通孔１８毎に高延性材２１，２１相互を個別に連結したり、図示例のように１本で各通孔１８を順次挿通させながら高延性材２１，２１相互を縫い付けるようにして連結するものであってもよい。
【００２７】
図２は、部材１５がコンクリートもしくは木、土、レンガ等を主材とする構造部材である壁１７を例に示したものであるが、構築物１１が既設のものであれば、図１２（ａ）に示されている梁（桁）１６に対しても同様に連結用紐材３０を介して高延性材２１，２１相互を確実に連結することができる。
【００２８】
図３（ａ）は、弾性のある帯状の高延性材２１を構築物における部材（図示例では柱１３に適用）１５に対しテニスラケットのグリップにおけるテープ巻き構造と略同様にして相互に重なり合う当接部２１ａを有して螺旋状に巻き付けた例を示すものである。この場合、巻き付け後の高延性材２１がずれ落ちないように、例えば次のような取り付け構造を採用するのが好ましい。
▲１▼適度の張力を与えながら巻き付ける。
▲２▼弾性のある高延性材２１と部材１５との間、もしくは包袋巻きのように螺旋状に巻き付けた際に重なり合う高延性材２１の当接部２１ａ，２１ａ相互を接着剤で接合したり、溶着することにより接合固着する。
▲３▼部材１５に対し高延性材２１をくぎ等の固定部材を用いて止着する。
【００２９】
また、部材１５の端部に対する固定処理に関しては、上記▲２▼と▲３▼の方法で固着するほか、例えば医療用の弾性包袋の端部固定法として採用されているように、高延性材２１の側に図１に示すような鳩目を形成し、該鳩目を介して紐を挿通することにより固定するものであってもよい。
【００３０】
図３（ａ）に示す手法を採用することにより、その一部が損傷したコンクリートもしくは木、土、煉瓦等を主材とする部材１５に対しても、外表面に沿わせて高延性材２１を螺旋状に巻き付けてこれを覆うことができる。つまり、高延性材２１は、図３（ｂ）に示すようにロール状に巻いた状態であらかじめ準備しておくことにより、地震等の突発災害に対しても即座に対応できることになる。災害時の緊急対策としては、機械力に依存することなく、人力により簡単に、かつ、迅速に施工できる手法が最も望ましく、かかる観点からも図３に示す手法を用いる利点がある。また、一例としてトレシート８００Ｔ（厚さ１．２６ｍｍ、重さ９３０ｇ／ｍ２）からなる高延性材２１のロールを用いる場合には、その幅を５０ｃｍ程度とし、長さを２０ｍ程度とすると、その全体重量が１０ｋｇ前後となり、人手を介して持ち運ぶことにより、上記緊急対応の目的に適合させることができる。
【００３１】
図４は、図３に示した螺旋状に巻き付けるパターンの他例を示す説明図であり、この場合、高延性材２１は、図５に示すように部材１５の上端部３２側の一重巻き（図中の▲１▼）から開始されて順次、二重（図中の▲２▼）、三重（図中の▲３▼）となるようにその積層部位の巻き数を増加させながら巻き付け、所定の最大巻き数となって積層される四重の状態（図中の▲４▼）を維持させた状態で所要範囲に繰り返し巻き付けられた後、三重（図中の▲３▼）、二重（図中の▲２▼）を経て下端部３３側が一重巻き（図中の▲１▼）となるように巻き付けられている。図５では、巻き方をわかりやすくするために部材１５との間に間隔をおいて高延性材２１が配置されているが、実際には部材１５に対し密に巻き付けられることになる。さらに、部材１５の端部（上端部３２と下端部３３）には、螺旋状の最大巻き数Ｎから１を減じた巻き数のロール巻き、図５に示す例では、螺旋状の最大巻き数Ｎの４から１を減じた三重巻きのロール巻きで巻き付けられている。これによって、端部（上端部３２と下端部３３）は、最大巻き数Ｎ重巻きから２Ｎ−１重巻きまでで巻き付けることができる。部材１５の端部（上端部３２と下端部３３）には応力が集中するので、こうすることにより部材１５に対し安全余裕度を与えることができることになる。また、螺旋状に巻き付けられる高延性材２１相互は、部材１５の長さ方向に沿わせた一側面と他側面との２面に所要以上の引っ張り張力（強度）Ｔが得られる適宜の幅をそれぞれ付与して介在させた例えばトーヨーポリマー株式会社製の商品名「ルビロン」等の接着剤３５により部材１５側に接合されて一体化される。
【００３２】
図６は、図４に示す螺旋状の巻付けパターンが図５に示すよう最大の巻き数（積層数）がＮ重となっている場合に好適に使用することができるように、木製や樹脂製など、適宜の材料を用いて形成された芯材４９に高延性材２１をロール状に巻き付けた例を示すものである。この場合、高延性材２１には、その横幅Ｗをその長さ方向に等分割できるように、１／２（最大幅）、１／３、１／４、・・・１／Ｎ、・・・１／１０（通常の場合における最大巻き数が得られるように等分割する際の最小幅）程度にまで至る複数本の区画線５０が高延性材２１の側縁２１ｂとの間に描示されている。例えば、最大巻き数がＮの場合には、最初の一周で１／Ｎ（図４ではｗ１ ）分だけずらし、以下、上から１／Ｎの線に沿って巻き付けていくことにより図４に示すように巻き上げることができる。なお、区画線５０は、各等分の別を容易に判別できるように、色分けしたり線の類類を異にしたり、触覚による区別ができるように隆状（凸部）としたり、蛍光塗料を塗布するなどして描示しておくのが望ましい。
【００３３】
図６に示すロール状に巻き付けた高延性材２１は、図４に示すように部材１５の上端部（下端部３３からであってもよい）３２から一周でその幅Ｗの１／４（ｗ１）がずれるようにして長さ方向に螺旋状に巻き付け、巻き終わりも幅Ｗの１／４（ｗ１）以内の幅が残るようにしてその全周にわたって少なくとも一重以上、最大で四重となって巻き付けられている。
【００３４】
図４〜図５は、高延性材２１の最大の巻き数が四重である場合を例として示すものであり、最大の巻き数（積層数）を任意のＮとするとき、図４に示す高延性材２１は一周で１／Ｎずれて螺旋状に巻き付けられることになる。なお、最適な巻き数Ｎは、後述する計算式において示されている必要強度Ｔと許容歪み量Ｘ０ とから決定される。
【００３５】
図７は、高延性材２１を既設の柱１３や新築の柱１３などの部材１５に対し３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。
【００３６】
同図によれば、高延性材２１は、繊維系もしくはゴム系の帯状シート材が用いられ、部材１５の外周面に対し少なくとも周方向での始端部４２が接着剤３５ａを介して接合され、さらに始端部４２とその上に位置する２枚目の対面部位４４とが同様に接着剤３５ａを介して接合されている。また、高延性材２１の終端部４３側にあって重なり合っている対面部位４５，４６相互も接着剤３５を介して接合させることにより、三重巻きとなった層を形成してロール状に密に巻き付けられている。なお、始端部４２に用いられている接着剤３５ａは、部材１５に対し高延性材２１を仮付けするために用いるものであり、高延性材２１，２１相互を接着する接着剤３５と同一の材料を用いる必要は必ずしもない。また、接着剤３５ａとして接着剤３５を用いる場合には、部材１５に対し高延性材２１が過度に接着されることがないように接着面を狭小にするなどの工夫を施す必要がある。
【００３７】
この場合、部材１５の外周面に対しロール状に巻き付けられた高延性材２１は、中間層、図示例では高延性材２１の始端部４２と終端部４３とが位置している面とは反対側に位置する高延性材２１の１枚目と２枚目との対面部位４７，４８相互が位置する一条の帯状領域を部材１５の長さ方向に向けて接着剤３５を用いて接合することにより巻き付けられている。
【００３８】
図７は、高延性材２１を三重巻きした場合を例示するものであるが、所要の強度得るために必要な巻き数はこれに限定されるものではなく、最適な巻き数Ｎは、後述する計算式において示されている必要強度Ｔと許容歪み量Ｘ０ とから決定される。
【００３９】
すなわち、高延性材２１の一枚当たりの材料強度をＴ１、この強度が発現するときの歪みをＳ１とすれば、所要強度得るために必要な巻き数Ｎ１ は、次のようになる。
Ｎ１ ＝Ｔ／Ｔ１                              １）
また、許容歪み量Ｘ０以内に周方向の変形が収まるために必要な巻き数Ｎ２ は、
Ｎ２ ＝ＴＳ１／Ｔ１Ｘ０               ２）
ただし、シート状の高延性材２１の歪みと張力とは、材料強度発現まで比例すると仮定しているが、かかる比例関係は合成繊維系の材料では概ね当てはまる。ゴム系材料や粘性材を吹き付けるなどして塗着することにより高延性材２１を形成する場合には、上記の計算をそれぞれの材料の張力〜歪み関係に基づいて行えばよい。
すなわち、材料の張力ｙ〜歪みｘの間の関係が、ｙ＝ｆ（ｘ）という数値関数、もしくはグラフ等で表現されるとき、Ｎ２ 回巻いたときの一枚当たりの張力ｙは、次のようになる
ｙ＝Ｔ／Ｎ２                                ３）
このときの許容歪み量がＸ０ であるので、必要な巻き数Ｎ２  は、Ｔ／Ｎ２  ＝ｆ（Ｘ０ ）の関係から、次のようにして求めることができる。
Ｎ２ ＝Ｔ／ｆ（Ｘ０ ）               ４）
なお、最適な巻き数Ｎは、上記で求めたＮ１ とＮ２ とのうちの大きいほうを採用する。
【００４０】
図８は、部材１５の内法高さが例えば図６に示すようにロール状に巻かれたシート状の高延性材２１の幅よりも大きいときにおける設置例を示したものであり、それぞれの高延性材２１はいずれも図７に示す要領で部材１５の長さ方向に帯状となった接着剤３５を介在させながら巻き付けられている。
【００４１】
すなわち、部材１５の中央部３４には、図７に示す要領でまず高延性材２１が巻き付けられ、該中央部３４に位置する高延性材２１の上縁部５１にその下縁部５２を接着剤３５で接合させながら部材１５の上端部３２側に高延性材２１が、中央部３４の高延性材２１の下縁部５２にその上縁部５１を接着剤３５で接合させながら部材１５の下端部３３側に高延性材２１がそれぞれ巻き付けられる。
【００４２】
これにより、３カ所にて各別に部材１５に巻き付けられた高延性材２１のそれぞれは、相互に張力が伝達されることになる。接着面の幅は、接合部の接着強度が所要の周方向での引っ張り張力Ｔ以上となることを条件に具体的に決定される。この場合、接着剤３５を用いる接合のほか、縫着や溶着などの適宜の固着手法を用いることができる。また、この場合に必要となる高延性材２１の巻き数Ｎは、図７に示す例と同様にして決定される。
【００４３】
また、高延性材２１は、その被覆対象である部材１５の設置状況や施工上の制約等を考慮して、該部材１５に対し袋状に覆ったり、螺旋状に巻き付けたり、シリコーンゴム等のゴム質系もしくは塩化ビニール等の樹脂系（各種の素材からなる短繊維を加えたものを含む）の粘性材を塗着したりすることにより設置できる。この場合、高延性材２１が袋状に覆ったり、螺旋状に巻き付けることができる構造を備えるものであれば、少なくともその片面に接着層をあらかじめ形成しておき、該接着層を介して部材１５に貼着するならば、その設置作業をより円滑化できる。なお、接着層は、必要により高延性材２１の両面に形成しておくこともできる。また、ゴム質系もしくは樹脂系の粘性材を塗着してなる被覆材により高延性材２１を設置する場合には、手作業により塗り付けることもできるが、作業性を考慮するならば適宜の吹付け器具を用いてゴム質系もしくは樹脂系の粘性材を吹付け塗着するのが好ましい。さらに、部材１５の一部がすでに損傷していたり、特に応力が集中して部材１５の一部に破壊が予測されるような場合には、該損傷部位や破壊予測部位を含む周囲に対し高延性材２１を部分的に被覆して設置しておくこともできる。この場合には、接着層を有する繊維材からなる高延性材２１や、ゴム質系もしくは樹脂系の粘性材を塗着してなる高延性材２１をとりわけ好適に用いることができる。
【００４４】
高延性材２１は、部材１５が破壊された後も包絡面１０を形成し続けることが、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上での必要条件である。これは、図２３（ｂ）にて明らかなように、包絡面１０と破壊された後の破壊片９との間に空隙ｔを生ずることによって可能になる。
【００４５】
図１、図２及び図３に示したような方法で部材１５の外周面に高延性材２１を、両者を接着することなく設置した場合には、相互間に空隙（弱層）が存在する結果、上記したような包絡面１０が円滑に形成されることになる。
【００４６】
さらに、図４〜８に例示した方法・構造のほか、吹き付けなどの塗着手法により高延性材２１を形成する際においても、部材１５との間に空隙を介在させることなく直に接着される場合には、この接着層により部材１５が破壊された後も高延性材２１を図２２（ｂ）に示す破壊片９，９の外周に完全に接着させ続けることとなり、鋭角の発生、応力の集中により、高延性材２１が、破壊片９により破断される可能性が高いことを銘記しておく必要がある。
【００４７】
したがって、その対策としては、形成される接着層が高延性材２１の強度より十分に低い接着強度をもつ接着剤を用いたり、形成される接着層が高延性材２１より十分に低い弾性係数をもつ接着剤を用いることにより、部材１５と高延性材２１との間に弱層を介在させておくことが考えられる。
【００４８】
部材１５の破壊に伴って、見かけの体積が膨張することにより、部材１５と高延性材２１との間の圧縮力が増大するので、両者が接着されていなくても、部材１５の破壊後は支圧作用により両者はずれ落ちることはない。したがって、両者の間の接着は、設置してから部材１５が破壊されるまでの期間に高延性材２１が部材１５から剥れ落ちるのを防止するために行われることになり、高延性材２１の自重を部材１５の外周面で支え得る程度の所謂仮付けでよい。
【００４９】
一方、図９（ａ），（ｂ）は、本発明における第３の発明についての一例を示す概略斜視図であり、このうちの（ａ）は、図１２（ａ）に模式的に示す構築物（建築物）１１の床１２等を支えるべく鉄筋コンクリートなどで形成されている既存の柱１３と帯鉄筋よりも弾性係数の低い素材からなる高延性被覆材１２１との配置関係を、また（ｂ）は、該柱１３の外周面１４に高延性被覆材１２１を巻き付けて固定した後の状態をそれぞれ示す。
【００５０】
この場合に用いられる高延性被覆材１２１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１２２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。また、高延性被覆材１２１は、柱１３の外周面１４をすっぽりと袋状に包み込んだ状態を維持させておかなければならない。したがって、柱１３への覆設した後の高延性被覆材１２１は、荷重を受けた際に突合せ端部１２１ａ，１２１ｂ相互が引き離されることのないように一体に止着し、かつ、柱１３の外周面１４に直接にもしくは適宜の介装材を介在させた上で接着剤等を用いて接合固着しておく必要がある。具体的には、シート材１２２が合成繊維材であれば突合せ端部１２１ａ，１２１ｂ相互の裏側に当て布を当てて縫着し、シート材１２２がゴム材であれば突合せ端部１２１ａ，１２１ｂ相互の裏側に当てゴムを当てて接合したり、ヒートシールを施すなどして一体に止着されることになる。なお、高延性被覆材１２１は、柱１３の全長にわたり巻き付けておくのが好ましいが、必要に応じて上部を除く残余部位に巻き付けて固定させておくこともできる。また、高延性被覆材１２１としては、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。
【００５１】
さらに、高延性被覆材１２１は、柱１３の外周面１４に巻き付けた後にずり落ちることがないように、接着剤を用いたり、柱１３の側に釘やねじ等の適宜の固着手段を用いて確実に固着させておくのが望ましい。
【００５２】
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。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。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。
【００５６】
次に本発明の作用・効果を説明する。
【００５７】
すなわち、図１２（ａ）に示すように構築物（建築物）１１を支える既存の部材１５、つまり構造部材としての柱１２を補強する前と、図１に示す本発明による補強をした後とにおける変形挙動を示した図１５によれば、靭性限界を超えても補強後の高延性材２１により必要荷重を支え得る上部荷重の支持機能を付与することができる。このため、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。つまり、本発明によれば、材料費や設置工事費を大幅に低くするなかで、構造部材１５に対してかかる外力レベルの如何によらず、人間が圧死を免れ得る空間１９を確保して安全性に富むフェイルセイフ効果を得ることができる。
【００５８】
このような空間１９の確保は、構築物１１における構造部材等の部材１５を構成し、圧縮力を分担する要素として広く用いられているコンクリート、砂礫、土、レンガ等の材料には、圧縮力やせん断力を受けて変形する時に見かけの体積膨張を伴うという性質を制御することにより得られる。すなわち、上記性質は、構造部材等の部材１５の一部または全部が破壊し、大きく変形する際に顕著に現れる。したがって、構造部材等の部材１５が見かけの体積を膨張しようとする変化は、高延性被覆材２１により拘束することができ、結果的に構造部材等の部材１５を構成する材料が破壊した後も当該部材１５に外力を保持させ、構築物１１が大きく変形して崩壊してしまうのを効果的に防止できることになる。
【００５９】
このような作用を、図１２（ａ）における部材（構造部材）１５のひとつである梁（桁）１６に適用した場合を例に図１４（ａ）に示すならば、地震等の外力により梁（桁）１６の圧縮側の部位が圧縮破壊された際、図２５に示す従来構造とは異なり、こぶのように膨らんだ状態で高延性材２１に保持させることができるので、曲げモーメントを負担する能力を保持できることが判明する。また、図１４（ｂ）は、図１２（ａ）における部材（構造部材）１５のひとつである床１２に適用した場合を、図１４（ｃ）は、同様に壁１７に適用した場合をそれぞれ示す。これら図１４（ｂ），（ｃ）によれば、補強部材２７にて高延性材２１，２１が連結されているので、地震等の外力により圧縮破壊された際、あたかも座布団や体育マットのような膨らみができた状態のもとで、高延性材２１に保持させ得ることが判明する。なお、部材（構造部材）１５が床１２である場合には、梁１６のメカニズムを使うので、一辺が１ｍ程度の四角形の各隅に補強部材２７が設置され、部材（構造部材）１５が壁１７である場合には、柱１３のメカニズムを使うので、床１２と同様の配置関係のもとで補強部材２７が設置される。
【００６０】
つまり、構造部材等の部材１５の外周面１４に高延性材２１を図１〜図８に示すように袋状に覆うほか、螺旋状やロール状に巻き付けて設置することにより、部材１５の一部または全部が曲げ、せん断、圧縮によって破壊し、体積膨張を伴って変形すると、高延性材２１の弾性によって周方向の圧縮力を部材１５に作用させることができる。この周方向での圧縮力は、部材１５の見かけの体積膨張を拘束する効果を有するので、部材１５が曲げ、せん断、圧縮により変形するときにこれを抑制するように作用する。その結果、部材１５は、その破壊後も曲げ、せん断、圧縮に抵抗することが可能となる。しかも、設置後の取り外しも簡単な作業で行うことができる。
【００６１】
一方、第４の発明のように高延性被覆材１２１を用いる場合には、図１２（ａ）に示すように構築物（建築物）１１を支える既存の柱１２の外周面１４に対し高延性被覆材１２１を図１３（ａ）に示すように袋状に巻付けて固定することにより、図１３（ｂ）に示すように変形後の柱１３を高延性被覆材２１で包み込んで荷重を保持できることになる。
【００６２】
この場合も図１５に示すように靭性限界を超えても補強後の高延性被覆材１２１により必要荷重を支え得る上部荷重の支持機能を付与することができので、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。
【００６３】
また、第５の発明のように、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。
【００６４】
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。
【００６５】
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。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。このようにシート材が繊維系シート材である場合には、厚さ１〜５ｍｍ、特に１．２〜４．７ｍｍ程度のものを好ましく用いることが出きる。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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
【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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【００８０】
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。
【００８１】
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。
【００８２】
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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