(57)【要約】      （修正有）【課題】築年数が古くて使用されている木材による釘やビスの固定力が期待できない木造軸組構造体に、ブレースやトラス構造要素の斜材を設置することを可能にする連続繊維強化ＦＲＰベルトを使用した、木造軸組構造体の耐震補強方法を提供する。【解決手段】合成繊維を編むことで得られた１片のベルトの両端近傍領域を除く領域が連続繊維強化型プラスチック（連続繊維強化型ＦＲＰ）として構成されている連続繊維強化ＦＲＰ製ベルトを準備し、その両端近傍領域をそれぞれ、木造軸組構造体の一部を構成する相互に平行に設置された部材に巻き付けた後、巻き付けた領域に、常温大気中にて、２液硬化型樹脂とその硬化剤とを含む未硬化の混合物樹脂、又は、未硬化の一液硬化型樹脂を含浸させた後硬化させることにより、巻き付けた領域を連続繊維強化型プラスチックとすることで、相互に平行な部材間に斜材を設置する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
合成繊維を編むことで得られた１片のベルトの両端近傍領域を除く領域が連続繊維強化型プラスチック（連続繊維強化型ＦＲＰ）として構成されていることを特徴とする連続繊維強化ＦＲＰ製ベルト。
【請求項２】
前記繊維が、ポリエステル繊維又はナイロン繊維である
ことを特徴とする請求項１に記載の連続繊維強化ＦＲＰ製ベルト。
【請求項３】
前記連続繊維強化型プラスチックを構成するプラスチックが、ポリエステル系樹脂、エポキシ・ウレタン系樹脂及びウレタン系樹脂の群から選ばれた１種である
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の連続繊維強化ＦＲＰ製ベルト。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続繊維強化ＦＲＰ製ベルトの両端近傍領域をそれぞれ、木造軸組構造体の一部を構成する相互に平行に設置された部材に巻き付けた後、該巻き付けた領域に、常温大気中にて、２液硬化型樹脂とその硬化剤とを含む未硬化の混合物樹脂、又は、未硬化の一液硬化型樹脂を含浸させた後硬化させることにより、該巻き付けた領域を連続繊維強化型プラスチックとすることで、該相互に平行な部材間に斜材を設置する
ことを特徴とする木造軸組構造体のトラス構造化方法。
【請求項５】
前記合成繊維が、ポリエステル繊維又はナイロン繊維であることを特徴とする請求項４に記載の木造軸組構造体のトラス構造化方法。
【請求項６】
前記連続繊維強化型プラスチックを構成するプラスチックが、ポリエステル系樹脂、エポキシ・ウレタン系樹脂及びウレタン系樹脂の群から選ばれた１種である
ことを特徴とする請求項４又は５に記載の木造軸組構造体のトラス構造化方法。
【請求項７】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の連続繊維強化ＦＲＰ製ベルトの両端近傍領域をそれぞれ仕口連結部の柱及び／又は横架材に巻き付けた後、該巻き付けた領域に、常温大気中にて、２液硬化型樹脂とその硬化剤とを含む未硬化の混合物樹脂、又は、未硬化の一液硬化型樹脂を含浸させた後硬化させることにより、該巻き付けた領域を連続繊維強化型プラスチックとする
ことを特徴とする木造軸組構造体への連続繊維強化ＦＲＰ製ブレース設置方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、合成繊維を編むことで得られる両端自由端のベルト（又はロープ）の中央部領域をＦＲＰ化して得られた連続繊維強化型ＦＲＰベルト（又はロープ）から構成された耐震補強用ＦＲＰ製ベルト及び該ＦＲＰ製ベルトを、築５０年〜７０年以上もの古い木造家屋における既存の柱と横架材（例えば、梁や桁）で囲まれた平面内に、後付式のブレースとして設置することで、当該木造家屋を簡便に耐震化するための耐震化工法に関する発明である。
【背景技術】
【０００２】
既存の木造建築物、特に、築年数の古い軸組木造住宅の耐震化が急務であると叫ばれている近年において、軸組木造建造物の耐震化工法や部材の開発努力が活発になされている。
【０００３】
このような耐震化工法には、メタル製のブレースを設置して耐震化する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３８１３６号広報
【特許文献２】特開２００９−１９７４３２号広報
【特許文献３】特開２０１０−２２２８０２号広報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、メタル製のブレースの両端を仕口連結部の柱又は横架材に固定する際には、釘やビスを柱又は横架材に打ち付けて固定する方法が採用されているが、その箇所に加わる外力が大きいために釘やビスの打ち付け間隔が狭くならざるを得なく、また、築年数の古い木造軸組構造体の場合には釘やビスを打ち付ける相手の木材の表面近傍において釘やビスに対する引き抜き抵抗力が大幅に減少しているので、結果的に、設置したブレースの効果が余り期待できないこととなる。特に、地震時のようにブレースの両端をそれぞれ柱又は横架材に固定するための釘又はビスが引き抜きの繰り返し荷重を受けると、この問題が顕著に顕在化する。
【０００６】
また、これまでに提案されているメタル製ブレースは、その全てがメタル製であり、重量も大きくまた価格も高いと云う潜在的な課題がある。
【０００７】
更には、これまでに提案されているメタル製ブレースは、壁面に設置することが前提となっており、即ち、柱と柱の間の距離が１間（１．８２ｍ）で土台からの梁又は桁の高さが約２．７３ｍ程度の決まったサイズの平面空間を対象としており、このような従来のメタル製ブレースを、２階の床下を剛性床にすべく適用しようとしてもサイズが合わないこととなり、ブレースの長さの自由度が小さく、築１００年も経過している古い民家のような木造構造物の場合にはサイズ的に適用できないことがあると云う潜在的な課題がある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明者は、上記の課題を初めて認識した上で、鋭意研究した結果、ブレースと云う構造要素の優れた構造力学的特性を十分発揮させるとともに、メタル製ではなく、また、そのブレースの両端を仕口連結部の柱及び／又は横架材に固定する際に、釘又はビスを使用しない構成のブレースを着想し、上記課題を解決することを初めて見出して本発明を完成させるに至った。
【０００９】
本発明に係る耐震補強用ＦＲＰ製ブレースは連続繊維強化型ＦＲＰベルト（又はロープ）から構成されており、その中央部領域はＦＲＰ化されてはいるが、両端が自由端となっており、その両端領域はＦＲＰ化されていないので、その両端領域を、それぞれ、古い木造家屋の既存の柱と横架材との仕口連結部に巻き付けた後、その巻き付け部の領域に、現場で、未硬化状態のＦＲＰ用樹脂とその硬化剤との混合物を含浸させてＦＲＰ化することで、連続繊維強化型ＦＲＰベルト（又はロープ）から成る耐震補強用ＦＲＰ製ブレースを後付式で強固に柱及び／又は横架材に連結することができるように構成されている。
【００１０】
また、木造軸組構造体はその基本構造を相互に直交する部材の組み合わせに依存しており、少ない部材点数でもって大きなスパンを有する構造体とすることが困難である。一方、トラス構造体の場合には、少ない部材点数でもって大きなスパンを有する構造体を得るのが比較的容易である、即ち、構造力学的にはトラス構造の方が有利であることは常識となっている。
【００１１】
しかしながら、日本の伝統構法や従来工法には、基本的にこのトラス構造と言う技術概念が存在していなかったために、トラス構造の基本となる斜材の仕口構造に関する技術については何ら発展しなかった。
【００１２】
本発明者は、トラス構造体の基本概念を木造軸組構造体に導入すべく鋭意研究した結果、木造軸組構造体の所定の部位に、連続繊維強化ＦＲＰベルトを設置することで、木造軸組構造体でありながらトラス構造の優れた構造力学的特性を兼ね備えることが可能であることに着想し、上記課題を解決することを初めて見出して本発明を完成させるに至った。
【００１３】
本発明においては、木造軸組構造体の中で部分的にトラス構造体にすべく設置する斜材として、連続繊維強化ＦＲＰ製ベルト（又はロープ）を使用することがその特徴の一つであるが、この場合の連続繊維強化型ＦＲＰベルト（又はロープ）は、その中央部領域はＦＲＰ化されてはいるが、両端が自由端となっており、その両端領域はＦＲＰ化されていないので、その両端領域を、それぞれ、古い木造家屋の既存の土台、柱又は横架材に巻き付けた後、その巻き付け部の領域に、現場で、未硬化状態のＦＲＰ用樹脂とその硬化剤との混合物を含浸させてＦＲＰ化することで、連続繊維強化型ＦＲＰベルト（又はロープ）から成る斜材を後付式で設置することが特徴となっている。
【００１４】
第１の発明は、連続繊維強化領域を有するＦＲＰ製ベルト（又はロープ）に係る発明であって、該ＦＲＰ製ベルト（又はロープ）は、合成繊維を編むことで得られた１片のベルトの両端近傍領域を除く領域が連続繊維強化型プラスチック（連続繊維強化型ＦＲＰ）として構成されていることを特徴とする。
【００１５】
第２の発明は、前記第１の発明において、前記合成繊維が、ポリエステル繊維又はナイロン繊維であることを特徴とする。
【００１６】
第３の発明は、前記第１又は第２の発明において、前記連続繊維強化型プラスチックを構成するプラスチックが、ポリエステル系樹脂、エポキシ・ウレタン系樹脂及びウレタン系樹脂の群から選ばれた１種であることを特徴とする。
【００１７】
第４の発明は、前記第１〜３発明のうちのいずれか１つの発明による連続繊維強化ＦＲＰ製ベルトの両端近傍領域をそれぞれ、木造軸組構造体の一部を構成する相互に平行に設置された部材に巻き付けた後、該巻き付けた領域に、常温大気中にて、２液硬化型樹脂とその硬化剤とを含む未硬化の混合物樹脂、又は、未硬化の一液硬化型樹脂を含浸させた後硬化させることにより、該巻き付けた領域を連続繊維強化型プラスチックとすることで、該相互に平行な部材間に斜材を設置することを特徴とする木造軸組構造体のトラス構造化方法に係る発明である。
【００１８】
第５の発明は、前記第４の発明において、前記合成繊維が、ポリエステル繊維又はナイロン繊維であることを特徴とする。
【００１９】
第６の発明は、前記第４又は第５の発明において、前記連続繊維強化型プラスチックを構成するプラスチックが、ポリエステル系樹脂、エポキシ・ウレタン系樹脂及びウレタン系樹脂の群から選ばれた１種であることを特徴とする。
【００２０】
第７の発明は、前記第１〜３のいずれか１つの発明による連続繊維強化ＦＲＰ製ベルトの両端近傍領域をそれぞれ仕口連結部の柱及び／又は横架材に巻き付けた後、該巻き付けた領域に、常温大気中にて、２液硬化型樹脂とその硬化剤とを含む未硬化の混合物樹脂、又は、未硬化の一液硬化型樹脂を含浸させた後硬化させることにより、該巻き付けた領域を連続繊維強化型プラスチックとすることを特徴とする木造軸組構造体への連続繊維強化ＦＲＰ製ブレース設置方法に係る発明である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下、図を参照しつつ、本発明を詳述する。図１に本発明に係る連続繊維強化領域を有するＦＲＰ製ベルト（１００）の斜視図が概念的に図示されている。同図において参照番号１１０は合成繊維のベルトを示し、参照番号１２０はベルトの長手方向に沿ってベルトの周囲に形成された硬化樹脂（硬化したプラスチック）を示し、この部分が、ベルト（１１０）を構成する合成繊維の連続繊維で強化されたＦＲＰ部分を構成している。このＦＲＰ部分（１２０）におけるベルト（１１０）の位置は、ＦＲＰ部分（１２０）の長手方向に沿ってその厚さのほぼ中央部であることが好ましい。同図においてはベルト（１１０）が完全にＦＲＰ部分（１２０）の中に埋没している態様が図示されているが、必ずしも同図のような埋没は必要ではなく、ベルト（１１０）を構成する１本１本の繊維がＦＲＰ樹脂で覆われる状態が形成できさえすれば良いので、例えば、ＦＲＰ樹脂がベルト（１１０）の表面に僅かに現れる態様でも構わない。また、同図においては、ベルト（１１０）は１本のみ記載されているが、必ずしも１本に限定されるものではなく、複数のベルトを重ねて構成しても良い。
【００２２】
ＦＲＰ部分（１２０）を形成する方法としては、ベルト（１１０）の両端を相互に反対方向に引っ張ってベルトに緊張を掛けた状態を維持しつつ、中央部の所定の長さに亘って、ＦＲＰ製造用の樹脂を含浸させて硬化させる方法が好適に使用できる。この場合、ＦＲＰ部分のサイズ及び形状に適合した型枠（例えば、表面に離型剤が塗布された細長い箱状の型枠）を準備し、その型枠内に、緊張下のベルトを挿入してＦＲＰ製造用樹脂を流し込むことでベルトに含浸させて硬化させる方法が好適に使用できる。
【００２３】
このベルト（１１０）は、好適には、ポリエステル繊維又はナイロン繊維を編んで得られたものが使用でき、そのベルトの厚さは約１．５ｍｍで幅は５ｃｍのものが好適に使用できる。このようなポリエステル繊維のベルトは、例えば、服地を販売しているユザワヤから一般消費者でも入手可能である。ベルトの長さは適用する箇所に応じて適宜設定可能であるが、ＦＲＰ部分の比率は、できるだけ大きくすることが好ましく、後述するベルトの自由端を巻き付ける箇所の相互間の距離に近くなるような比率が好ましい。この理由は、合成繊維を編むことで得られるベルト又はロープは、外力（引張荷重）により延伸する程度が比較的大きく（延伸のパーセント自体は小さくても延伸の絶対値が大きくならざるを得ないので）そのままでは耐震補強と云う実用には多少難があるが、これを補強繊維としつつＦＲＰ化するとその延伸の程度は、ＦＲＰ樹脂の延伸の程度に収斂して小さくなり、耐震補強材としての実用性が大幅に向上するからである。
【００２４】
ポリエステル繊維やナイロン繊維は典型的には東レ株式会社や帝人株式会社から入手でき、そのような合成繊維を編んで得られるベルト又はロープとしては、例えば、各種の服地製品を販売しているユザワヤから一般的に入手可能である。繊維の編み方については、網目がありその網目を通してＦＲＰ製造用の未硬化の樹脂が染み出すことができる、あるいは、その中に含浸できるようなものであれば特に限定されることはなく、綾織（ツイル）、斜文織、平織、繻子織のいずれでも使用可能であるが、一般的な綾織が好適に使用できる。
【００２５】
これらポリエステル系ベルト及びナイロン系ベルトはそれを構成する繊維の相互の間に空隙があるので、未硬化のＦＲＰ樹脂（例えば、不飽和ポリエステル樹脂とその硬化剤との混合物から成る未硬化樹脂）であれば、この空隙に重力で浸透させることが可能である。
【００２６】
ＦＲＰ用樹脂としては、不飽和ポリエステル樹脂が好適に使用できる。この不飽和ポリエステル樹脂は、例えば、日本ユピカ株式会社から市販されている品番４０８３、５１１６の認定品が好適に使用でき、その場合の硬化剤は、仕様書に指定された硬化剤を指定された量加えることが好ましい。
【００２７】
ベルトの代わりにロープを使用した場合の連続繊維強化型ＦＲＰロープ（２００）が図２に概念的に例示されているが、同図において参照番号２２０は連続繊維強化型ＦＲＰ部分を示し、参照番号２１０は合成繊維を編むことで得られるロープを示す。
【００２８】
図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端の一方を、土台（３２０）と柱（３１０）との仕口連結部に巻き付けて固定する場合には、図３に示すような固定用部材を別途作成してそれを仕口連結部に配置するのが好ましい。同図においては、固定用部材として、図４に示すような複合パネル（４００）にスリット（３４０）を形成した固定用部材（３３０）を、土台（３２０）と柱（３１０）の双方に、両サイドから固着させることが想定されている。同図において参照番号３４０は、図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端の一方を通すスリットを示している。このようにしてその自由端の一方が仕口連結部に固定された後で連続繊維強化型ＦＲＰベルトに引張り力の外力が加わったときの抵抗力は、このスリットの位置と部材（３３０）の自由端側の頂点との間に存在する材料（一般的には、木材）の引張に対する強度に左右されるので、このスリットの配置箇所は、部材（３３０）の自由端側の頂点からできるだけ離すことが好ましい。このスリットの幅は、図１に示したベルト（１１０）が２〜３回程度通すことができるようなサイズであることが好ましい。また、このスリットの長さは、図１に示したベルト（１１０）の幅の一例である５ｃｍに近いサイズ、例えば、６ｃｍ程度が好ましい。部材（３３０）の厚さは、柱（３１０）の太さが１０．５ｃｍの場合には、２ｃｍ程度が一般的に好ましく、また、その大きさは、一辺が約５０ｃｍ程度が一般的に好ましい。このような部材（３３０）を図４に示す複合部材（４００）で構成する際の基板（４２０）の厚さは、１．５ｃｍ程度で、その上に積層される連続繊維強化型ＦＲＰ層は、１層の厚さを１．５〜２．０ｍｍとして、約３層程度に積層されたものが一般的に好ましい。
【００２９】
図３に参照番号３３０で示された部材を、木質系の基板（４２０）の一方の面上に、連続繊維強化型ＦＲＰ層を３層積層して構成した場合の一態様を図４にその断面図として例示的に示されている。この場合のＦＲＰ用の樹脂としては、図１に示すＦＲＰ部分（１２０）を形成する際に使用するＦＲＰ用樹脂が好適に使用される。あるいは、仕口連結部に多少の粘弾性的な応答特性を具備させることを企図する場合には、ＦＲＰ用樹脂として、粘弾性を示す有機系接着剤（代表的には、ウレタン系接着剤、又はエポキシ・ウレタン系接着剤）を使用することもできる。この積層体を形成する方法としては、先ず最初に、基板４２０を平坦な状態に維持して、その上に上述のいずれかの樹脂を塗布し、その樹脂が硬化する前に、連続繊維を織ることで得られた織布を被せて暫く静置して未硬化の樹脂がこの織布の網目を通じて織布の表面に滲み出ることを確認した後、その上から、上述のいずれかの樹脂を塗布して、上述と同じ操作を繰り返す方法が好適に採用される。
【００３０】
図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端の一方を、柱（５１０）と胴差（５６０）と梁（又は桁）（５３０）との仕口連結部に巻き付ける際の巻き付け方の一例が図５に示されている。同図において、参照番号５２０は、図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端となっているベルト部分を仕口連結部に巻き付ける際に、できるだけベルトと仕口連結部を構成する部材とが面接触できるように挿入される間挿部材であり、同図においては、それが三角形のブロックとして例示されている。同図において、参照番号５４０は、図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端となっているベルト部分を示し、参照番号５５０は、そのベルトが仕口連結部の裏側（紙面の裏側）を経由して、仕口連結部の下側に挿入された間挿部材（５２０）の手前側の表面に面接触の態様で固着されているところを示す。この間挿部材（５２０）の三角形の形状をした部分のサイズとしては、一辺を約３０ｃｍとする直角二等辺三角形が好ましく、また、その厚さは、挿入箇所の柱の太さが１０．５ｃｍの場合には、１０．５ｃｍとするのが好ましい。
【００３１】
図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトを、トラス構造の斜材として使用する場合の一態様が図６に概念的に図示されている。同図において、連続繊維強化型ＦＲＰベルト（６２０）の両端がそれぞれ横架材（６１０）の角材に巻き付けられている態様が例示的に示されている。このようにして構成されたトラス構造においては、連続繊維強化型ＦＲＰベルト斜材は、この斜材の長手方向に沿った圧縮外力には抵抗せず、引張外力にのみ抵抗するが、トラス構造の基本的なメカニズムを鑑みると、引張外力にのみ抵抗する斜材であっても、十分機能することは当業者技術常識である。また、ベルトの巻き付け部は、ベルトに未硬化のＦＲＰ樹脂（例えば、酢酸ポリエステル樹脂とその硬化剤との混合物から成る未硬化樹脂）を塗布して含浸させて常温で硬化させることで、この巻き付け部も連続繊維強化ＦＲＰとすると同時に、このＦＲＰの樹脂で、巻き付け部を横架材の木材に固着させることが可能となる。なお、この場合のＦＲＰ用の樹脂としては、図１に示すＦＲＰ部分（１２０）を形成する際に使用するＦＲＰ用樹脂が好適に使用される。あるいは、このようにして形成されたトラス構造部位に多少の粘弾性的な応答特性を具備させることを企図する場合には、ＦＲＰ用樹脂として、粘弾性を示す有機系接着剤（代表的には、ウレタン系接着剤、又はエポキシ・ウレタン系接着剤）を使用することもできる。方法としては、先ず最初に、ベルトを巻き付ける面に上述のいずれかの樹脂を塗布し、その樹脂が硬化する前に、ベルトを巻き付け、次に、そのベルトの上から、未硬化の樹脂を塗布して、この未硬化の樹脂が、重力あるいはベルトを構成する繊維の網目の毛細管現象によって、ベルトに十分含浸させた後、硬化させる方法が好適に採用される。
【００３２】
以上、本発明を実施態様でもって説明したが、本発明の上記目的・趣旨を逸脱しない範囲での各種の変形バリエーションも本発明の範囲に含まれることは論を待たない。
【００３３】
本発明においては、上記の構成により、軽量（ＦＲＰ硬化樹脂は軽量であり、また、合成繊維を編むことで得られるベルトやロープも軽量である）で、かつ、強度が大きく（引張部材として使用したときの引張強度が大きい）、汎用性の高い（使用するベルトの長さを適宜調節することで、ブレース材として機能させることもできると同時に、トラス構造体の斜材として機能させることもできる）部材を提供することが初めて可能となった。このような軽量・高強度・高汎用性の部材を活用することで、直線部材を直交させることを基本とする木造軸組構造体の特性を損ねることなく、そこに、トラス構造要素を導入することが初めて可能となり、トラス構造要素による大きな耐震力が期待できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】図１は、本発明に係る連続繊維強化型ＦＲＰベルト（１００）を概念的に示す斜視図である。
【図２】図２は、ベルトの代わりにロープを使用した場合の連続繊維強化型ＦＲＰロープ（２００）を概念的に示す斜視図である。
【図３】図３は、図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端の一方を、土台（３２０）と柱（３１０）との仕口連結部に巻き付けて固定する際の仕口連結の一態様を示す。
【図４】図４は、図３に参照番号３３０で示された部材を、木質系の基板（４２０）の一方の面上に、連続繊維強化型ＦＲＰ層を３層積層して構成した場合の一態様の断面図を概念的に示す図である。
【図５】図５は、図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトの自由端の一方を、柱（５１０）と胴差（５６０）と梁（又は桁）（５３０）との仕口連結部に巻き付ける際の巻き付け方の一例を示す斜視図である。
【図６】図６は、図１に例示的に示された連続繊維強化型ＦＲＰベルトを、トラス構造の斜材として使用する場合の一態様を概念的に示す。
【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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