(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
モルタル耐力壁の壁面の４隅の柱と土台または柱と桁の接合部のモルタルを切り取るモルタル切取り工程と、
前記モルタル切取り工程でモルタルを切り取った部分に合板を取り付ける合板取付け工程と、
前記合板取付け工程で取り付けた前記合板を基礎として繊維シートを対角線状に貼り付ける繊維シート貼付け工程と、
前記繊維シート貼付け工程で貼り付けた前記繊維シートの端部では前記繊維シートを長さ方向に伸長するように、中心部では前記繊維シートに重なるようにファイバーアンカーを埋込んで前記ガラス繊維シートを固定するファイバーアンカー埋込み工程と、
前記ファイバーアンカー埋込み工程で埋め込んだ前記ファイバーアンカーの上にカバーシートを貼り付けるカバーシート貼り付け工程とをこの順に備え、
壁面に繊維シートを貼り付けた後、この繊維シートにファイバーアンカーを埋込んで固定することを特徴とする木造モルタル耐力壁の補強方法。
【請求項２】
前記繊維シートはガラス繊維を格子状に編みこんでシート状に加工したガラス繊維シートであることを特徴とする請求項１に記載の木造モルタル耐力壁の補強方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、木造モルタル壁の補強方法に関し、特に繊維シートを用いた木造モルタル壁の補強方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
国土交通省の調査によれば、耐震補強工事が必要とされる木造住宅の数は約１０００万戸といわれ、既存の木造住宅の４分の１までが耐震性が不十分であるといわれている。したがって、木造住宅の耐震性の向上は地震防災対策の最重要課題である。ことに、木造建築の外壁に多く用いられるモルタル塗装は亀裂が発生しやすく亀裂が発生した場合にモルタル部分が剥落し易いなど耐震性に問題が多い。
通常のいわゆるラスシート耐力壁といわれるモルタル塗装の壁は、柱間に設けたラス板などの下地板を取付け、その上に防水紙などのシート材とメタルラスなどのラス材を貼り付け、そうして、室外側のラス材にモルタル所定の厚さに塗りつけてラス材を埋設している。しかし、ラス材はモルタルなどの外装材の付着強度を高める用途が主眼であって、必ずしも壁面に充分な強度を与えるものではない。
【０００３】
モルタル塗装の壁面の剛性やモルタルの付着力を高める方法として、ラス材自身に補強リブを設ける方法（特許文献１参照）、壁面に繊維強化樹脂（ＦＲＰ）格子材を固定させて強化する方法（特許文献２参照）、壁面に繊維強化樹脂（ＦＲＰ）層をねじ釘で固定して強化する方法などが報告されている（特許文献３参照）。
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−３４４４０３号公報
【特許文献２】特開２００４−３０８１３０号公報
【特許文献３】特開２００４−２４４８４１号公報
【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、従来の木造モルタル壁の補強方法で、特許文献１に示す方法は前もってラス材に細工しておく方法であって後から補強対策を採る方法ではない。また、特許文献２に示す方法や、特許文献３に示す方法は、仕上げに時間がかかって費用負担が大きいという問題がある。さらに、工期を短くする補強方法として報告されているものは大型の重機を必要とする例が多い。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、既設の木造建築のモルタル壁を補強することが可能で、工数が短く、大規模な機械装置を必要とせず、狭小な空間での作業が可能であり、補強後の耐久性に優れ、生涯費用を低減することが可能な木造モルタル壁の補強方法の実現を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するため、本発明の木造モルタル耐力壁の補強方法は、モルタル耐力壁の壁面の４隅の柱と土台または柱と桁の接合部のモルタルを切り取るモルタル切取り工程と、前記モルタル切取り工程でモルタルを切り取った部分に合板を取り付ける合板取付け工程と、前記合板取付け工程で取り付けた前記合板を基礎として繊維シートを対角線状に貼り付ける繊維シート貼付け工程と、前記繊維シート貼付け工程で貼り付けた前記繊維シートの端部では前記繊維シートを長さ方向に伸長するように、中心部では前記繊維シートに重なるようにファイバーアンカーを埋込んで前記ガラス繊維シートを固定するファイバーアンカー埋込み工程と、前記ファイバーアンカー埋込み工程で埋め込んだ前記ファイバーアンカーの上にカバーシートを貼り付けるカバーシート貼り付け工程とをこの順に備え、壁面に繊維シートを貼り付けた後、この繊維シートにファイバーアンカーを埋込んで固定することを特徴とする。
【０００８】
本発明の木造モルタル壁の補強方法で用いられる、前記繊維シートは、ガラス繊維を格子状に編みこんでシート状に加工したガラス繊維シートであることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００９】
本発明は、以上のように構成し機能するので、比較的簡便容易な作業工程で、大規模な機械装置を必要とせず、廉価に、確実な補強を短い工期で実施することができ、狭小な空間での作業が可能であり、補強後の耐久性に優れ、生涯費用を低減することが可能な木造モルタル壁の補強方法の実現することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の木造モルタル壁の補強方法について、図面、図表に沿って詳細に説明する。
【００１１】
本発明の木造モルタル壁の補強方法は、基本的には、モルタル壁面の柱と土台または柱と桁の接合部である４隅のモルタルを切り取るモルタル切取り工程と、前記モルタルを切り取った部分に合板を取り付ける合板取付け工程と、前記合板を基礎として繊維シートを対角線状に貼り付ける繊維シート貼付け工程と、前記繊維シートの端部と中心部にファイバーアンカーを埋込んで前記繊維シートを固定するファイバーアンカー埋込み工程と、前記ファイバーアンカーの上にカバーシートを貼り付けるカバーシート貼り付け工程と、から構成されている。
【００１２】
本発明の一実施形態を木造モルタル壁の試験供試体に沿って行った面内せん断試験に沿って説明する。
この試験の目的は、耐力壁の短期許容せん断耐力を実験により求めると共に、建築基準法施行令第４６条第４項表１の（八）項に係る軸組の倍率を確認するものであり、試験方法は、（財）日本住宅・木材技術センター発行「木造軸組工法住宅の許容応力度設計第２章木造軸組工法住宅の各部要素の試験方法と評価方法」に準じる無載荷式で行った。
【００１３】
図１に、本発明の木造モルタル壁の試験供試体１０の木造枠組みを示す。
枠組みは土台１１、桁１２、柱１３、内柱１４、ラス板１５と土台１１を固定するアンカーボルト１６、柱１３−土台１１および柱１３−桁１２の接合部に固定されるＣＰ−Ｔ製のかど金物１７から構成されている。
これらの寸法及び材質を以下に示す。
１）耐力壁の寸法（心々）
高さ：２，７３０ｍｍ、幅：１，８２０ｍｍ
２）耐力壁の主要材料及び寸法
桁１２：（米松）１０５×１５０ｍｍ
柱１３：（杉）１０５×１０５ｍｍ
土台１１：（杉）１０５×１０５ｍｍ
内柱１４：（杉）３０×１０５ｍｍ
ラス板１５：（杉）１２×９０ｍｍ
【００１４】
木造モルタル耐力壁の試験供試体１０は、この枠組みの上に、防水紙２１を貼りメタルラス２２で押さえた上にモルタル２３を塗装したものである。メタルラス２２の寸法、モルタル２３の厚みを以下に示す。
メタルラス２２：（２，７８０×１，８２０）
モルタル２３：（厚み１５ｍｍ）
このようにして作成された木造モルタル壁の前面図を図２に示す。
【００１５】
本発明の試験供試体１０は、この木造モルタル壁に本発明の補強方法に従った補強を行ったものである。
前述したように本発明の補強方法は、モルタル切取り工程と、合板取付け工程と、繊維シート貼付け工程と、ファイバーアンカー埋込み工程と、カバーシート貼り付け工程とから成り立っている。
【００１６】
モルタル切取り工程は、壁面の４隅の柱１３と土台１１または柱１３と桁１２の接合部のモルタル２３を３００ｍｍ×３００ｍｍ切り取る作業である。
次に合板取付け工程として、このようにしてモルタル２３を切り取った部分に３００ｍｍ×３００ｍｍの合板２４を釘（Ｎ１２５）１８で打ち付けて固定する。
ここまでの工程を終了した試験供試体１０の前面図を図３に示す。
次に、繊維シート貼付け工程として、２枚のガラス繊維シート（ＴＹＦＯ  ＳＥＨ−５１：長さ３．２８ｍ×幅０．３３ｍ）２５を合板２４を貼り付け基礎として壁に対角線状に貼り付ける。
【００１７】
次に、繊維シート貼付け工程として、２枚のガラス繊維シート（ＴＹＦＯ  ＳＥＨ−５１Ａ：長さ３．２８ｍ×幅０．３３ｍ）２５を合板２４に貼り付け基礎として壁に対角線状に貼り付ける。
ここまでの工程を終了した試験供試体１０の前面図を図４に示す。
さらに、ガラス繊維シート２５の端部と２枚のガラス繊維シート２５が交錯する中央部とに２２本のファイバーアンカー２６を差し込んで固定する。このとき、端部のファイバーアンカー２６はガラス繊維シート２５を長さ方向に引っ張って伸長するように、中央部のファイバーアンカー２６は２枚のガラス繊維シート２５を重ねて固定するように取り付ける。
ここまでの工程を終了した試験供試体１０の前面図を図５に示す。
最後に、ファイバーアンカー２６上にカバーシート２７を貼り付けて本発明の補強方法を終了する。本発明の補強を終了した時点での試験供試体１０の前面図を図６に示す。
【００１８】
このようにして補強を施した試験供試体１０に対して試験を行い計測を実施した。
試験方法は、（財）日本住宅・木材技術センター発行の「木造軸組工法住宅の許容応力度設計（以下「許容応力度設計」という）第２章木造軸組工法住宅の各部要素の試験方法と評価方法」に準じ、無載荷式で行った。供試体の接合方法と加力方法等は以下に示すようなものである。
１）試験に際しての装置の配置などの試験方法の見取り図を図７に示す。
２）供試体の柱頭柱脚の仕口は、提供された仕口の仕様のままである。したがって、加力により、仕口が破壊した場合は、仕口の性能も試験結果に含まれている。
３）供試体と試験装置の取付けは、供試体の３本の柱の心から１５０ｍｍの位置に、六角ボルト（Ｍ１６）を用いて、土台を試験装置に緊結した。
４）荷重の加力は、桁材の端部に加圧治具を取付け、その治具と油圧ジャッキを連結して行った。
５）加力方法は正負交番繰返し加力とし、繰返し履歴は見かけのせん断変形角が１／４５０、１／３００、１／２００、１／１５０、１／１００、１／７５、１／５０ｒａｄ変形時に向きを替え、同一変形角で３回の繰返し加力を行った。その後、最大荷重を示すまで加力し、最大荷重の０．８倍の値まで荷重が低下するか、見かけの変形角が１／１５ｒａｄを超した時点で終了とした。
【００１９】
加力は、自動型油圧ポンプ（ＥＮＥＲＰＡＣ：ＰＥＲ−２０４５，圧力７０Ｍｐａ）を油圧ジャッキ（ＥＮＥＲＰＡＣ：ＲＲ−２００２４，ストローク６００ｍｍ，最大加力２０００ｋＮ）に接続し、人力で加力した。
荷重の計測はロードセル（（株）東京測器：ＴＣＬＰ−５００ＮＢ、容量５００ｋＮ）を用い、変位の計測は変位計を用いた。
ロードセル及び変位計は、デジタルひずみ測定器（株式会社東京測器：ＴＤＳ−３０３）に接続し、デジタルひずみ測定器とノートパソコンをＧＰ−ＩＢケーブルを用いて接続した。
荷重及び供試体各部の変位データの取り込みには、ノートパソコンにインストールしている計測ソフト（東京測器：ＶＩｓｕａｌＬＯＧ−ＴＤＳ−７１３０）を使用した。
【００２０】
当試験で使用した計測センサーは、高感度変位計、巻込型変位計であり、以下に詳細を示す。
１）高感度変位計（株式会社東京測器製：ＣＤＰ−１００，容量１００ｍｍ）
供試体の各部に取り付けた変位計受けに変位計のピストンをあて、変位計の取付けに
は専用のホルダやマグネットスタンドを用い、供試体の土台の水平変位及び柱脚の鉛直方
向変位を計測した。
２）巻込型変位計（株式会社東京測器：ＤＰ−２０００Ｃ，容量２０００ｍｍ）
供試体の桁端部に取り付けたフックに、変位形のワイヤーの先端を取付け、供試体頂
部の水平変位を計測した。
【００２１】
以下に試験結果について述べる。
１）見かけのせん断変形角（γ）、脚部のせん断変形角（θ）及び真のせん断変形角（γo）は、次式を用いて算出した。
γ＝Ｈ１／Ｈ
θ＝（Ｖ３−Ｖ４）／Ｖ
γo＝γ−θ
ここで、
γ：見かけのせん断変形角（ｒａｄ．）
Ｈ１：試験体頂部の水平変位（ｍｍ）
Ｈ２：試験体脚部の水平変位（ｍｍ）
Ｈ：Ｈ１とＨ２の標点間距離（＝２，７３０ｍｍ）
θ：脚部のせん断変形角（ｒａｄ．）
Ｖ３：：試験体加力側脚部の上下方向変位（ｍｍ）
Ｖ４：試験体反加力側脚部の上下方向変位（ｍｍ）
Ｖ： Ｖ３とＶ４の標点間距離（＝１，８２０ｍｍ）
γｏ：真のせん断変形角（ｒａｄ．）
【００２２】
２）荷重−せん断変形角曲線を、図８〜図１０に示す。
図８が荷重と見かけのせん断変形角曲線であり、図９が脚部のせん断変形角曲線であり、図１０が真のせん断変形角曲線である。
供試体１は、１／５０ｒａｄの変形時の正負交番繰返し加力が終了した後、正側に引張し破壊するまで計測した。
【００２３】
次いで短期許容せん断耐力の算定を行う。この算定は以下の順序で以下のようにして求める。
（１）耐力壁の短期基準せん断耐力（Ｐｏ）の算定
耐力壁の短期基準せん断耐力（Ｐｏ）は以下の（１−１）〜（１−４）で求めた値の最小値に、ばらつき係数を乗じて求める。ばらつき係数は、供試体が１体であるため、慣例的に使用されている値３／４とする。図１１の図表の「補強あり」の列に今回の供試体耐力壁の特性値を示す。
（１−１）特定変形時の耐力
耐力壁のせん断変形角が基準変形に達したときの荷重で示す。
試験方法は、無載荷式としたことから、ここでの基準変形は、見かけのせん断変形角（γ）１／１２０ｒａｄ．時とし、その時点の荷重（Ｐ１２０）とする。
（１−２）降伏耐力
実験曲線により求めた降伏耐力（Ｐｙ）の値である。
降伏耐力の求め方は完全弾塑性モデルによる方法であり、以下の（４）で述べる完全弾塑性モデルの作成による。
（１−３）最大荷重の２／３
最大荷重を安全率で除した値である。安全率は通常１．５にとるため、２／３×ＰｍａＸとなる。
（１−４）終局耐力（Ｐｕ）×（０．２×√（２μ−１）
耐力壁の終局時までの入力エネルギーの大きさを評価するための値で、完全弾塑性応答と弾性応答との間に地震入力エネルギー一定則が成立することを前提として、２次設計に対する１次設計の層せん断力係数比を以下の（４）で述べる完全弾塑性グラフ面積に乗じることにより、許容応力度設計に反映させるようにしたもの。終局耐力（Ｐｕ）、および塑性率（μ）の求め方は、（４）完全弾塑性モデルの作成による。
【００２４】
（２）耐力壁の短期許容せん断耐力（Ｐａ）の算定
耐力壁の短期許容せん断耐力（Ｐａ）は次式により算定する。
Ｐａ＝Ｐｏ×α
ここで、α：耐力に影響を及ぼす係数で、耐力壁の構成材料の耐久性・使用環境、施工性の影響、壁量計算の前提条件を満たさない場合の影響等を勘案して定める係数である。
今回は、加力方法を正負交番繰返し加力としたため１．０とする。
【００２５】
（３）耐力壁の倍率の算定
耐力壁の倍率（ｎ）は上述の耐力壁の短期許容せん断耐力（Ｐａ）から、次式により算定する。
ｎ＝Ｐａ［ｋＮ］×（１／１．９６［ｋＮ］）×（１／Ｌ［ｍ］）
ここで、Ｌ：試験体の幅（＝１．８２ｍ）
図１２の図表の「補強あり」の列に今回の供試体耐力壁の短期許容せん断耐力（Ｐａ）と倍率（ｎ）とを示す。
【００２６】
（４）完全弾塑性モデルの作成
実験で得られた荷重−変形角の関係から求めた包路線から、以下の手順により完全弾塑性モデルを作成する。図１３の完全弾塑性モデル計算グラフを参照とする。
ａ）包絡線上の０．１ＰｍａＸと０．４ＰｍａＸを結ぶ直線を第I直線とする。
ｂ）包絡線上の０．４ＰｍａＸと０．９ＰｍａＸを結ぶ直線を第II直線とする。
ｃ）第II直線を包絡線に接するまで平行移動し、これを第III直線とする。
ｄ）第I直線と第III直線との交点の荷重を降伏耐力（Ｐｙ）とし、この点からＸ軸に
平行な直線を第IV直線とする。
ｅ）第IV直線と包絡線との交点の変位を降伏変位（θｙ）とする。
ｆ）原点と（θｙ，Ｐｙ）を結ぶ直線を第Ｖ直線として、これを初期剛性（Ｋ）とする。
ｇ）最大荷重後の０．８ＰｍａＸ荷重低下域の包絡線上の変位を終局変位（θｕ）とする。
ｈ）包路線、Ｘ軸及びθｕで囲まれる面積をＳとする。
ｉ）第V直線、Ｘ軸、θｕ及びＸ軸と平行な直線で囲まれる台形の面積がＳと等しくなるようなＸ軸に平行な直線を第VI直線とする。
ｊ）第V直線と第VI直線との交点を完全弾塑性モデルの終局耐力（Ｐｕ）とし、その時の変位を完全弾塑性モデルの降伏点変位（θｖ）とする。
ｋ）塑性率（靭性率）μ＝（θ  ｕ／θ  ｖ）とする。
図１４に今回の試験結果による完全弾塑性モデルを示す。
【００２７】
ここで、本試験結果を考察する。
試験結果の耐力は３３ｋＮで、土台部分が最初に破壊された。最大耐力は４８．５ｋＮで、変形角が１／５０となった。参考値として、最大耐力から倍率を算定した場合は、ばらつき係数を０．７５として勘案しても、５倍を楽に超える値になっている。
評価としては、見かけのせん断耐力の包絡線から、完全弾塑性モデルにより求めた終局耐力（０．２×Ｐｕ）×√（２μ−１）の値である１２．２９ｋＮ×３／４＝９．２１ｋＮ。倍率は９．２１／１．９６＝５倍になる。
耐震補強用耐力壁として考えれば、中地震に対する初期剛性が高いことはメリットであり、最大耐力が大きいことから、簡単な施工で大地震時における十分な耐震性能が期待できる優れた耐力壁が実現できたといえる。
【００２８】
次に、比較例として、図２に示す補強前のラスシート木造モルタル壁に対して同様の試験を行った結果を示す。
図１５は、図７に対応する試験方法の見取り図である。
供試体の接合方法や加力方法などの試験方法の詳細は、先に段落００１８〜段落００２０において述べたものに準ずる。
【００２９】
荷重−せん断変形角曲線を、図１６〜図１８に示す。
図１６が荷重と見かけのせん断変形角曲線であり、図１７が脚部のせん断変形角曲線であり、図１８が真のせん断変形角曲線である。
供試体は、１／５０ｒａｄの変形時の正負交番繰返し加力が終了した後、正側に引張し破壊するまで計測した。
【００３０】
次いで短期許容せん断耐力の算定を行う。この算定方法は、先に段落００２３〜段落００２６において述べたものに準ずる。
図１９に、この補強前のラスシート壁の試験結果による完全弾塑性モデルを示した。
図１１及び図１２の図表に、補強済みの耐力壁の特性値、短期許容せん断耐力（Ｐａ）と倍率（ｎ）と合わせて、この比較例の補強前の耐力壁の特性値などを「補強なし」の列で示し、改善倍率をあわせて示した。
図１１及び図１２の図表から、最大荷重、終局耐力が補強前のほぼ１０倍であり、短期許容せん断耐力も補強前の８倍を超えるなど、比較的簡単で短期間に行った補強にもかかわらず大幅な改善が認められる。
【００３１】
以上に述べたように、本発明の木造モルタル壁の補強方法によると、壁面に繊維シートを貼り付けた後、この繊維シートにファイバーアンカーを埋込んで固定することによって比較的短い工数と大規模な機械装置などを用いない作業によっても充分な耐力の向上を得ることができる。
【産業上の利用可能性】
【００３２】
本発明は、以上に述べたように木造モルタル壁の補強に顕著な効果を示すので、木造建築産業の広い分野で、ことに耐震補強の面で広範な利用の可能性を有している。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】本発明の木造モルタル壁の試験供試体の枠組みを示す説明図である。
【図２】本発明の補強方法の工程を示す説明図である。
【図３】本発明の補強方法の工程を示す説明図である。
【図４】本発明の補強方法の工程を示す説明図である。
【図５】本発明の補強方法の工程を示す説明図である。
【図６】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の試験供試体の前面図である。
【図７】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の試験方法の見取り図である。
【図８】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の荷重と見かけのせん断変形角曲線を示す図表である。
【図９】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の脚部のせん断変形角曲線を示す図表である。
【図１０】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の真のせん断変形角曲線を示す図表である。
【図１１】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の特性値と補強する前の特性値の比較を示す図表である。
【図１２】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の短期許容せん断耐力と倍率と補強する前の短期許容せん断耐力と倍率との比較を示す図表である。
【図１３】本発明での完全弾塑性モデル計算方法を示す図表である。
【図１４】本発明の補強方法を実施した木造モルタル壁の完全弾塑性モデルを示す図表である。
【図１５】本発明の補強方法を実施する前の木造モルタル壁の試験方法の見取り図である。
【図１６】本発明の補強方法を実施する前の木造モルタル壁の荷重と見かけのせん断変形角曲線を示す図表である。
【図１７】本発明の補強方法を実施する前の木造モルタル壁の脚部のせん断変形角曲線を示す図表である。
【図１８】本発明の補強方法を実施する前の木造モルタル壁の真のせん断変形角曲線を示す図表である。
【図１９】本発明の補強方法を実施する前の木造モルタル壁の完全弾塑性モデルを示す図表である。
【符号の説明】
【００３４】
１０    試験供試体
１１    土台
１２    桁
１３    柱
１４    内柱
１５    ラス板
１６    アンカーボルト
１７    かど金物
１８    釘
２１    防水紙
２２    メタルラス
２３    モルタル
２４    合板
２５    ガラス繊維シート
２６    ファイバーアンカー
２７    カバーシート
【要約】
【課題】  既設の木造建築のモルタル壁を補強することが可能で、工数が短く、大規模な機械装置を必要とせず、狭小な空間での作業が可能であり、補強後の耐久性に優れ、生涯費用を低減することが可能な木造モルタル壁の補強方法の実現を目的とする。
【解決手段】  壁面にガラス繊維シート２５を貼り付けた後、このガラス繊維シート２５にファイバーアンカー２６を埋込んで固定することを特徴とする。
【選択図】  図６【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【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】
0004162702.tif 000014
【図１４】
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【図１５】
0004162702.tif 000016
【図１６】
0004162702.tif 000017
【図１７】
0004162702.tif 000018
【図１８】
0004162702.tif 000019
【図１９】
0004162702.tif 000020