外装タイル張り仕上層の細径ピンによる部分浮き補修工法の安全性に関する研究
その 1 安全性の検討フロー及び外力の検討
214-031
1. はじめに外装タイル張り仕上層の直張り工法が普及する反面，壁面の一部分での浮きやはく離が多発し，径 6mm 以上のアンカーピンニング部分エポキシ樹脂注入工法の補修が一般的に行われているが，約 5mm 幅のタイル目地間にピンを打ち込めず，施工時の労力や美装性に問題があった。このため，近年，径 4.5mm 以上の細径アンカーピンが実用化されたが，部分浮き補修時の安全性の評価る検討を行うことを目的とする。
2. 外装タイル張り仕上層の部分浮き安全性の検討方針

アンカーピン1本あたり各種耐力；建築研究振興協会，日本建築仕上学会
径6mm以上注入口付きアンカーピンの品質・性能基準2002
径4.5mm以上注入口付アンカーピンの品質・性能基準の見直し案2012
アンカーピン1本あたり許容耐力
長期，短期
壁面1m2での保持力
改修標仕2016
外壁剥落防止協会2017
外装タイル張り仕上
層の部分浮きに対する細径のアンカーピンニング部分エポキシ樹脂注入工法による安全性の検討フロー

安全性
転倒（曲げ）モーメントに対する安全性
SHASE設備耐震2012
壁面1m2あたりの外力に対する安全性
水平方向，鉛直方向
風圧力
AIJ荷重指針2004
建設省告示

外力
固定荷重
AIJ荷重指針2004

地震による慣性力
AIJ非構造耐震指針2003
SHASE設備耐震2012
JSFT外壁補修報告2007

図 1 に，本研究の外装タイル張り仕上層の部分浮きに対する安全性の検討フローを示す。各種の仕様書や指針や告示を参照し，外力の検討，アンカーピン 1 本あたりの許容耐力や壁面 1m2 での保持力の検討，外力と保持力

図 1 外装タイル仕上層の部分浮き安全性の検討フロー
タイルとモルタルの間の浮きやはく離

躯体とモルタルの間の浮きやはく離の比較，また，許容耐力と転倒モーメントの比較による
外装タイル張付け (下地躯体モルタル モルタル)

荷重，風圧力，地震慣性力の外力設定を検討する。
図 2 に外装タイル張り仕上層と浮きやはく離の概要を示す。AIJ 荷重指針 2004 に従った固定荷重 G は，壁面1m2 の重量 G[N/m2]として一覧表で与えられているが，タイル厚 7mm，モルタル厚 20mm で算定した。
4. 壁面 1m2 の仕上層の風荷重及び風圧力の算定
基本風速 U0 ならびに基準風速 V0 を建設省告示の第1454 号で最も大きい 46[m/sec]とし，建築物の高さ H＝30, 45, 60, 90[m]のおおよそ 10～30 階建て中～超高層建築物で，風荷重が最も大きくなる地表面粗度区分 I とし，地表面からの高さ Z を小から大に変化させると，正圧は大きくなるが，屋外から垂直に壁面を引っ張る方向の負圧は算定式中に Z がなく同じままになり，Z＝H とtt

tm1
tm2
モルタルtm

外装タイル張り仕上層

Gt  t t  g t  7 [mm]  23 [ N / m 2 / mm]  161 [ N / m 2 ]Gm  t m  g m  t m1  t m 2   g m  20 [mm]  20 [ N / m 2 / mm]  400 [ N / m 2 ]G f  Gt  Gm  tt  g t  tm  g m  161 [ N / m 2 ]  400 [ N / m 2 ]  561 [ N / m 2 ]

図 2 外装タイル張り仕上層と浮きやはく離の概要

壁面1m2の風荷重及び風圧力負圧， 隅角部 [N/m2]

3. 壁面 1m2 の仕上層の重量 Gf [N/m2]の算定‐12000‐11000‐10000‐9000‐8000‐7000‐6000‐5000‐4000‐3000‐2000‐1000
0AIJ荷重指針r=5年
AIJ荷重指針r=100年
AIJ荷重指針r=500年
建設省告示第1458号

0 10 20 30 40 50 60 70 80 90100

して計算した。なお，AIJ 荷重指針 2004 では，再現期間 r＝5, 100, 500[年]，また，p.17 図 A6.1 と p28 図 A6.4
から，U500[m/sec]≒U0[m/sec]＋4[m/sec]と近似した。
図 3 に，地表面粗度区分 I での建築物の高さごとの壁
面 1m2 の外装材用風荷重[N/m2]ならびに壁面 1m2 の屋外

Gt：壁面1m2の外装タイルの重量[N/m2], tt：外装タイルの厚み[mm],gt：外装タイルの単位面積重量[N/m2/mm], Gm：壁面1m2のモルタ
ルの重量[N/m2], tm：モルタルの厚み[mm], tm1：下地モルタルの厚み[mm], tm2：張付けモルタルの厚み[mm], gm：モルタルの単位面積
重量[N/m2/mm], Gf：壁面1m2の外装タイル張り仕上層の重量[N/m2]

壁面1m2の風荷重及び風圧力
負圧， 側壁面 [N/m2]

安全性の検討を行うことした。本研究その 1 では，固定道大アンカーピンの壁面1m2あたり使用本数
公共建築改修工事標準仕様書建築工事編2016（改修標仕2016）
外壁剥落防止協会2017；径4.5mmビスクランプ注入工法

方法が確立されていない。本研究は，外装タイル張り仕上層の細径ピンによる部分浮き補修工法の安全性に関す

梶原

建築物の高さ [m]a) 負圧隅角部‐12000‐11000‐10000‐9000‐8000‐7000‐6000‐5000‐4000‐3000‐2000‐1000
00 10 20 30 40 50 60 70 80 90100
建築物の高さ [m]b) 負圧側壁面

図 3 基本風速 46[m/sec]で地表面粗度区分 I での壁面
1m2 の仕上層の風荷重及び風圧力[N/m2]の計算結果に面する帳壁の風圧力[N/m2]の計算結果を示す。建設省の壁面 1m2 の外装材用風荷重に近い計算結果になった。

告示第 1458 号の風圧力の負圧は，隅角部と側壁面とも建築物の高さ H=45～60[m]の高層の範囲では，建設省告に，建築物の高さ H=45[m]以下では，AIJ 荷重指針 2004

示第 1458 号の風圧力の負圧計算式が直線補間形式になの再現期間 r=5[年]の壁面 1m2 の外装材用風荷重に近いっており，図 3 のように負圧の傾きが急激に変化した。

計算結果になり，また，建築物の高さ H=60[m]を超える

中～超高層建築物の外装タイル張り仕上層の剥離での超高層では，AIJ 荷重指針 2004 の再現期間 r=100[年]

壁面 1m2 の風荷重や風圧力[N/m2]は，最も厳しい安全側評価で，基本風速 46[m/sec]，地表面粗度区分 I，AIJ 荷

た，エポキシ樹脂が何らかの原因で注入されずアンカー

重指針 2004 再現期間 r＝500 年，負圧隅角部で次になる。

ピンだけ固定も，一端のみ線的に固定のβHj＝1.0 になる。

H＝90[m]（約 30 階建て超高層建築物）11000[N/m2]

それで，AIJ 非構造耐震指針 2003，SHASE 設備耐震

H＝60[m]（約 20 階建て高層建築物）10000[N/m2]

2012，JSFT 外壁補修 2007 での地震による慣性力を試

H＝45[m]（約 15 階建て高層建築物）9500[N/m2]算した。建築物の高さ H＝30, 45, 60, 90[m]とし，H＝30[m]（約 10 階建て中層建築物）8700[N/m2]

SHASE 設備耐震 2012 の中間階と上層階の区分に従うこととし，階高を 3m として，建築物の階数＝10, 15, 20,2

5. 壁面 1m での仕上層の地震による慣性力の算定
AIJ 荷重指針 2004 の地震荷重は，外装材用の規定が30 階建てとして，地表面から i 階の高さ Xi[m]＝階数×ない。AIJ 非構造耐震指針 2003 は，非構造部材の応答

階高 3[m]－3[m]で算定した。また，SHASE 設備耐震倍率の係数βHj が，構造体との取付け状況にて，固有振2012 では動的解析対象になる 30 階建て 90m 建築物の動数 10Hz 以上で剛性が高いものと，それ以外で分けら上層階と中間階の区分は，設計用標準水平震度 ks の表れ，まず，仕上層の固有振動数を検討することとした。の欄外の注で上層階の範囲が全階層の 0.7 以上から，モルタルとタイルや躯体の間に浮きがある場合，浮き90[m]×0.7＝63[m]で 22 階以上を上層階と設定した。

領域を長方形で仮定すると，浮き周囲のモルタルが接着

図 5 に，地表面から i 階の高さ Xi[m]と壁面 1m2 あたされており，4 周辺単純支持や固定の長方形板を考え，りの水平方向の慣性力[N/m2]の関係を示す。AIJ 非構造

また，浮き部分でエポキシ樹脂が未注入のままアンカー

耐震指針 2003 と SHASE 設備耐震 2012 は，地表面からピンだけ固着の場合，周辺が単純支持や固定で，内部にi 階の高さ Xi[m]が高くなるごとに，壁面 1m2 あたりの幾つかの点支持の長方形板を考えた。図 4 に浮きを考慮水平方向の慣性力[N/m2]も高くなる変化をして，AIJ 非した長方形板の 1 次固有振動数の算定モデルを示す。

構造耐震指針 2003 と SHASE 設備耐震 2012 のクラス B

2E tbbcc 1  aa 12  1  2   t  l x 4 l x 2  l y 2 l y 4 



0 .5



内部に点支持や点固定ではミンドリン平板 

1E t3f z     2 
22 a12  1  2   t

fz：1次固有振動数[Hz＝1/sec], lx, ly, t：長方形板のx方向長さとy方向長さと厚さ[m],E：ヤング係数でタイル50000000000とモルタル18000000000 [Pa=kg/(m･sec2)], ν：ポアソン比=0.2, D：板の曲げ剛性＝E･t3/(12･(1－ν2))[kg･m2/sec2], ρ：板の密度でタイル2000とモルタル2115[kg/m3], ρ･t：面密度[kg/m2], a, b, c：長方形板の1～4周辺の固定度の係数で4周辺支持aa=cc=1, bb=2.013と4周辺固定aa=cc=5.148, bb=3.121，
ω：1次の固有角振動数[rad･Hz＝rad/sec], λ：無次元化された固有振動数に対するミンドリン平板の係数, a=b：内部点支持の支点数に応じた長方形板の等分割長さ[m]

図 4 浮き考慮の長方形板の 1 次固有振動数の算定モデル
モルタルと躯体の間に広範囲に浮きが発生した状況を固定条件の算定結果が対応している。また，SHASE 設
備耐震 2012 のクラス S 固定条件の上層階と JSFT 外壁補修 2007 の算定結果が対応している。
中～超高層建築物の外装タイル張り仕上層の剥離での壁面 1m2 の地震荷重や慣性力[N/m2]は，AIJ 荷重指針
2004 の固定荷重で，最も厳しい安全側評価で，SHASE
設備耐震 2012 の 20 階建て建築物（高さ 60m）までのクラス S 固定条件の 15～20 階の上層階と，JSFT 外壁補修 2007 において，壁面 1m2 あたりの自重 600[N/m2]に対して，水平方向の慣性力を 1200[N/m2]と，鉛直方向の慣性力を 600[N/m2]になる。

想定し，モルタル＋磁器タイルの総厚さ 27mm に対して，1620×1080×27mm では，181Hz や 45Hz になり，10Hzより大きい結果になった。また，一般的な階高 3m に対して，幅 2m よりも大きな浮きでは，4 周辺単純支持の長方形板の 1 次固有振動が，2×3×0.027m で 13Hz に，1200
水平方向の慣性力 [N/m2]

lx／ly＝1.5 となる 810×540×27mm や，面積が 4 倍のた。さらに，アンカーピン固定のみを想定して，810×540×27mm を中央に支点数 1×1 の 1 点支持と，lx／lyを 1, 1.2, 1.5 として 1.08×1.08×0.027m，1.08×1.296×0.027m，1.08×1.62×0.027m を縦横各 4 分割して，その縦横格子中央に点支持 3×3 の 9 点支持とした 1 次
固有振動数は，内部支持が 1 点支持のとき 2 倍以上高く，内部支持が 9 点支持のとき 6～9 倍程度高くなった。
以上，エポキシ樹脂で取り付けられていれば剛性が高く，表面または裏面を面的に固定のβHj＝1.0 になり，まSHASE設備耐震S

800SHASE設備耐震A
SHASE設備耐震B

600

JSFT外壁補修
400
200

1200 0水平方向の慣性力 [N/m2]

4 周辺支持の 2.5×3m の広範囲な浮きで約 10Hz となっ

1000

02.5×3×0.027m で 9.9Hz に，3×3×0.027m で 8.1Hzになり，モルタル＋磁器タイルの総厚さ 27mm に対して

1200
AIJ非構造耐震

水平方向の慣性力 [N/m2]

fz 

31530456075

地表面からi階の高さXi [m]

1000
800
600
400
200
01000800
600
400
200
0
1200 090
水平方向の慣性力 [N/m2]

長方形の4周辺を単純支持や固定等の様々な固程度による長方形板の1次固有振動数

153045607590

地表面からi階の高さXi [m]1000800
AIJ非構造耐震
SHASE設備耐震S
600
SHASE設備耐震A
400
SHASE設備耐震B
200
JSFT外壁補修00153045607590

地表面からi階の高さXi [m]0153045607590

地表面からi階の高さXi [m]

図 5 地表面から i 階の高さ Xi[m]と壁面 1m2 あたりの水平方向の慣性力[N/m2]の関係
6. まとめ本研究その 1 は，部分浮き安全性の検討フローを示し，固定荷重，風圧力，地震慣性力を設定した。
（中村研究室）