JP2009062695A - 木造構造物の補強方法および補強構造 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、固定用部材の基材からの引き抜けまたは固定部材のせん断強度不足による破損ならびに倒壊の防止、構造部材との接着部及び非接着部を含む面的剛性効果の増大を達成し、且つ簡便な施工方法と施工者による施工品質のバラツキを防止する木造構造物の補強方法を提供することを可能にすることを目的としている。
【解決手段】 補強部材を用いて木造構造物を補強する方法において、光硬化型繊維強化プリプレグシート６を用いて木造構造物を補強する構成としたことを特徴とする。
【選択図】 図１

Description

本発明は、補強部材としての光硬化型繊維強化シートを用いて木造構造物を補強する補強方法および補強構造に関する。具体的には、構造部材としての柱、梁、筋交い等の接合部ならびに各構造部材単体に光硬化型繊維強化シートを接着或いは巻き付け、さらにはコンクリート製基礎と土台、柱、筋交いに跨って光硬化型繊維強化シートを接着することにより、木造構造物の強度を向上せしめる補強方法および補強構造に関する。

阪神淡路大震災、中越地震等の大規模な地震による木造構造物の倒壊が近年大きな社会問題となり、木造構造物の耐震性向上、改善が社会的要求として高まっている。大規模地震発生時における木造構造物の倒壊の特徴は、構造物を構成する柱、梁、筋交いの接合部の破損、基礎と土台の引き抜けによる倒壊が主体をなす。

このような社会的問題に対して、種々の補強部材を用いる補強工法が紹介、提案されており、耐震性能の向上、改善が確認されている。

具体的には接合部に金物を固定用部材である釘、ボルト等で固定し、接合部を補強する工法がある。一般的に金物は、釘或いはボルトで固定されるが、大規模地震に過大な変形が生じた場合、基材からの固定部材の引き抜け或いは固定部材のせん断強度不足による破断が生じることにより、接合部が損傷し、倒壊に至る可能性がある。

また、アラミド繊維等の連続繊維をエポキシ樹脂で接合部に接着し、構造部材の引き抜けを防止する工法がある（例えば、特許文献１）。このような技術によれば構造部材への面接着となることから、金物使用時の問題は解消されるが、現場で連続繊維に含浸する工程が発生するため、施工品質を確保するためには熟練者による施工が必須となる。また、施工方法の制約から、一般的に接合部を構成する構造部材表面に連続繊維を接着させ、接合部の耐震性能を向上せしめるが、金物のように構造部材及び空間部からなる接合部全体（剛域）の補強が困難で、地震時における接合部の回転モーメントに対する十分な抵抗力を得られない欠点がある。

特開２００１−２７９８１４号公報

本発明は、このような現状に鑑み実施されたものであり、固定用部材の基材からの引き抜けまたは固定部材のせん断強度不足による破損ならびに倒壊の防止、構造部材との接着部及び非接着部を含む面的剛性効果の増大を達成し、且つ簡便な施工方法と施工者による施工品質のバラツキを防止する木造構造物の補強方法を提供することを課題とする。

前記目的を達成するための本発明に係る木造構造物の補強方法の第１の構成は、補強部材を用いて木造構造物を補強する方法において、光硬化型繊維強化プリプレグシートを用いて前記木造構造物の各構造部材の接合部を補強することを特徴とする。

また、本発明に係る木造構造物の補強方法の第２の構成は、前記第１の構成において、前記木造構造物の各構造部材の接合部において、光硬化型繊維強化プリプレグシートを該各構造部材に跨って接着させた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシートを光硬化させることにより前記木造構造物の各構造部材の接合部を補強することを特徴とする。

また、本発明に係る木造構造物の補強方法の第３の構成は、前記第１、第２の構成において、前記木造構造物の各構造部材の接合部の補強が、回転モーメントに対する抵抗力を強化する剛性補強であることを特徴とする。

また、本発明に係る木造構造物の補強方法の第４の構成は、前記第１の構成において、前記木造構造物の各構造部材の接合部として、コンクリート製の基礎と、土台、柱、筋交いのうちの少なくとも１つの各構造部材に跨って光硬化型繊維強化プリプレグシートを接着させた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシートを光硬化させることを特徴とする。

また、本発明に係る木造構造物の補強方法の第５の構成は、補強部材を用いて木造構造物を補強する方法において、光硬化型繊維強化プリプレグシートを前記木造構造物の各構造部材に接着又は巻き付けた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシートを光硬化させて該各構造部材を補強することを特徴とする。

また、本発明に係る木造構造物の補強方法の第６の構成は、前記第１〜第５の構成において、前記光硬化型繊維強化プリプレグシートの強化繊維方向が略直交するように積層してなることを特徴とする。

また、本発明に係る木造構造物の補強構造の構成は、補強部材を用いた木造構造物の補強構造において、前述の何れかの木造構造物の補強方法を用いて補強したことを特徴とする。

本発明に係る木造構造物の補強方法の第１、第２の構成によれば、補強部材を用いて木造構造物の構造部材である柱、梁、筋交い等の接合部の補強部材として、光硬化型繊維強化プリプレグシートを各構造部材に接着し、接合部の変形、変位を拘束し、耐震性を向上することが出来る。

本発明に係る木造構造物の補強方法の第３の構成によれば、木造構造物の各構造部材の接合部を光硬化型繊維強化プリプレグシートで補強した場合に接着部と非接着部とを設けることで、構造部材間の引張抵抗およびせん断抵抗を接着部で強化するとともに、非接着部の存在により、回転モーメントに対する抵抗力を大幅に強化することすなわち剛性補強が可能である。

本発明に係る木造構造物の補強方法の第４の構成によれば、木造構造物の基礎と土台、柱、筋交いに跨って光硬化型繊維強化プリプレグシートを接着し、地震時における基礎から土台の浮き上がり現象による変位を拘束し、木造構造物の倒壊を防止することが出来る。

本発明に係る木造構造物の補強方法の第５の構成によれば、柱、梁、筋交い、土台等の構造部材に光硬化型繊維強化プリプレグシートを接着又は巻き付けることにより、各構造部材の軸方向、せん断、曲げ強度を向上することが出来る。

本発明に係る木造構造物の補強方法の第６の構成によれば、光硬化型繊維強化プリプレグシートの強化繊維方向が略直交するように積層して接着又は巻き付けることにより、接合部或いは構造部材を要求される耐震強度まで向上することが出来る。

本発明に係る木造構造物の補強構造の構成によれば、固定用部材の基材からの引き抜けまたは固定部材のせん断強度不足による破損ならびに倒壊の防止、構造部材との接着部及び非接着部を含む面的剛性効果の増大を達成し、且つ簡便な施工方法と施工者による施工品質のバラツキを防止する木造構造物の補強構造とすることが出来る。

図により本発明に係る木造構造物の補強方法及び補強構造の一実施形態を具体的に説明する。図１は木造構造物の各構造部材の接合部を光硬化型繊維強化プリプレグシートで補強した様子を示す正面模式図、図２は基礎と土台に跨って光硬化型繊維強化プリプレグシートを接着して補強した様子を示す正面模式図、図３は各種構造部材に光硬化型繊維強化プリプレグシートを巻き付けて補強した様子を示す正面模式図、図４は接合部或いは各種構造部材に光硬化型繊維強化プリプレグシートを積層して補強した様子を示す正面模式図を示す。

図１〜図４は木造構造物の各構造部材の接合部を補強部材となる光硬化型繊維強化プリプレグシート６で該光硬化型繊維強化プリプレグシート６を各構造部材に跨って接着し、該光硬化型繊維強化プリプレグシート６を光硬化させることにより補強した一例を示す。本発明は、構造部材としての柱１、梁２、筋交い３の接合部（仕口部）に限定されるのでは無く、木造構造物の各構造部材の接合部全てにおいて適用可能である。

補強部材としての光硬化型繊維強化プリプレグシート６は、柔軟性に富み、各種構造部材の形状、位置に関係なく接着が可能で、且つ接着作業も簡便で、また光硬化型繊維強化プリプレグシート６は工業製品であり、施工者による施工バラツキが抑制され、硬化後は、均一かつ高い機械的強度を発現するため、安定した接合部の耐震性向上が期待できる。

また、光硬化型繊維強化プリプレグシート６自体粘着性を有し、各構造部材と良好な付着性能を有するが、さらなる各構造部材との接着性向上及び光硬化型繊維強化プリプレグシート６接着時、該光硬化型繊維強化プリプレグシート６と各構造部材間に介在する気泡の脱泡作業を容易にするため、プライマー或いは接着剤を用いても良い。

各図に示すように、木造構造物の各構造部材の接合部を光硬化型繊維強化プリプレグシート６で補強した場合に、該光硬化型繊維強化プリプレグシート６が木造構造物の各構造部材に接着される部位となる接着部６ａと、該光硬化型繊維強化プリプレグシート６が木造構造物の各構造部材に接着されない部位となる非接着部６ｂが設けられる。尚、図１（ｄ）、図２（ｃ）は光硬化型繊維強化プリプレグシート６を折り返して木造構造物の各構造部材の接合部の表裏面に接着したものである。

本発明は、木造構造物の各構造部材間の引張抵抗およびせん断抵抗を光硬化型繊維強化プリプレグシート６の接着部６ａで強化するとともに、非接着部６ｂの存在により、回転モーメントに対する抵抗力を大幅に強化することすなわち剛性補強が可能である。従来の連続繊維の含浸工法で、このような補強をすることは施工上困難であり、本発明に係る光硬化型繊維強化プリプレグシート６を用いることによって可能となったものである。

図２は木造構造物の構造部材となるコンクリート製の基礎４と土台５に跨って、光硬化型繊維強化プリプレグシート６を接着し、補強する一例を示すものである。光硬化型繊維強化プリプレグシート６は、木材のみならず、コンクリート、鋼製材料等、汎用の建築材料との接着性が良好で、光硬化型繊維強化プリプレグシート６は柔軟性に富み、基礎４と土台５に段差が生じても基礎４と土台５に跨って、光硬化型繊維強化プリプレグシート６を接着することが可能であり、地震時に発生する土台５の浮き上がり現象を抑制、拘束し、木造構造物の倒壊防止に好適な補強方法である。

図３は木造構造物の各種構造部材に光硬化型繊維強化プリプレグシート６を接着又は巻き付けた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシート６を光硬化させて各種構造部材を補強した一例を示すものである。前述の通り、光硬化型繊維強化プリプレグシート６は柔軟性に富み、形状に関係無く、各種構造部材に巻き付け、強度を向上せしめることが非常に容易に出来るものである。

図４は複数の光硬化型繊維強化プリプレグシート６のそれぞれの強化繊維方向が互いに略直交するように配置積層して補強する一例である。図４では、一方向強化繊維（ロービング材）タイプの光硬化型繊維強化プリプレグシート６を用い、強化繊維の方向が略９０度に交差する形で接着させたものである。勿論、等方性を有する短繊維マットタイプの強化繊維を用いた光硬化型繊維強化プリプレグシート６を積層し、要求される強度まで複数枚の光硬化型繊維強化プリプレグシート６を積層することも可能である。

本発明に用いる補強部材として用いる光硬化型繊維強化プリプレグシート６について説明する。光硬化型繊維強化プリプレグシート６は、光硬化性樹脂組成物、光硬化性樹脂を増粘されるための増粘剤、ガラス繊維等の強化繊維からなる。

光硬化性樹脂組成物は、紫外線、可視光線、近赤外線の波長領域に感応し、重合反応が生じる組成物として定義され、具体的には、主剤である不飽和結合を有する樹脂組成物に光重合開始剤を添加したものである。光硬化性樹脂組成物の主剤としては、不飽和ポリエステル樹脂、エポキシアクリレート樹脂、ウレタンアクリレート樹脂、アリルエステル樹脂、キシレン樹脂等がある。これらの樹脂を単独或いは二種以上を適宜混合して用いても良い。

主剤樹脂は、強化繊維等の含浸性を考慮し、液状重合性単量体を混合して使用され、液状重合性単量体は、主剤樹脂との溶解性ならびに重合性を有するものであれば、特に制限されず、例えばアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物等が好ましく用いられ、住民および／または施工者に対する臭気対策を講じる場合は、メチル（メタ）アクリレート、エチル（メタ）アクリレート等のアクリル化合物系の液状重合性単量体が好ましく用いられる。液状重合性単量体の配合割合は、主剤樹脂１００重量部に対して、１０重量部〜１００重量部であることが好ましく、より好ましくは２０重量部〜６０重量部である。

光重合開始剤は、紫外線から近赤外線迄の波長領域に感光性を有する公知の光重合開始剤を単独或いは併用して用いることができる。光硬化型繊維強化プリプレグシート６の硬化速度の観点から、紫外線領域に感光性を有する光重合開始剤が好ましく用いられる。例えば、光重合開始剤の配合割合は、主剤樹脂１００重量部に対して、０．０５重量部〜１５重量部であることが好ましく、より好ましくは０．１重量部〜１０重量部である。

上記光硬化性樹脂組成物には、公知の添加剤を添加しても良く、具体的には、カテコール、ハイドロキノン等の重合禁止剤、水酸化アルミニウム、燐系化合物等の難燃剤、ガラス粒子等の充填材、ポリエチレン等の硬化収縮剤等を光硬化性が著しく阻害されない範囲で、一種若しくは二種以上を併用して添加しても良い。

上記増粘剤は、特に限定されず、酸化マグネシウム等の金属酸化物、水酸化マグネシウム等の金属水酸化物、イソシアネート化合物、或いは熱可塑性樹脂粉末を用いることができる。光硬化型繊維強化プリプレグシート６の品質安定性の観点から、熱可塑性樹脂粉末を用いることが好ましい。熱可塑性樹脂粉末は、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族ビニル化合物等の重合性単量体から選ばれた少なくとも一種の単量体を５０％以上含有する単量体組成物を重合反応することにより得られる。

上記強化繊維は、特に限定されず、ガラス繊維、金属繊維等の無機繊維、アラミド、ビニロン、ナイロン繊維等の有機繊維を用いることができる。また、形態も特に限定されず、チョップドストランドマット、クロス、ロービング状の繊維を用いることができる。強化繊維は、一種を単独で用いても良く、二種以上を併用しても良い。

光硬化型繊維強化プリプレグシート６は、運搬、現場での取扱性の観点から、樹脂製フィルム材をシート片面もしくは両面に積層しても良い。樹脂製フィルム材を積層することにより、光硬化型繊維強化プリプレグシート６表面の硬化性向上、光硬化型繊維強化プリプレグシート６の長期品質安定性ならびに臭気抑制を図ることができる。樹脂製フィルム材の材質は、特に限定されず、ポリエチレン、ポリエステル等の樹脂材料に成形された汎用のフィルム材が用いられ、その中でもポリエチレンテレフタレート製で、厚み２０μｍ〜６０μｍのフィルムが好ましく用いられる。より好ましくは、基材への接着面側の保護フィルムには、シリコン樹脂等で離型処理され、光硬化型繊維強化プリプレグシート６表面側の保護フィルムには光重合開始剤の波長領域に遮光性を有するコーティング処理が施されたものである。

光硬化型繊維強化プリプレグシート６の接着方法は、極めて簡便で、補強箇所に光硬化型繊維強化プリプレグシート６を接着或いは巻き付け後、太陽光或いは光重合開始剤と同波長領域を有する照射装置により硬化させる。照射時間は、１分〜３０分が好ましく、照射装置の出力、光重合開始剤量により、硬化時間が制御可能で、短時間の内に接合部の耐震性が著しく向上する。

光硬化型繊維強化プリプレグシート６を接着或いは巻き付ける前に、各種構造部材の欠損部修復作業用としての修復材、接着強度向上或いは各種構造部材と光硬化型繊維強化プリプレグシート６間に介在する気泡の除去作業効率化のためのプライマー、接着剤処理等を行っても良い。また、ピーリング現象防止等、釘を併用して接着しても良い。

光硬化型繊維強化プリプレグシート６接着後、紫外線による劣化防止或いは美観（景観）対策として、シート表面に塗装しても良い。

そして、上記の木造構造物の補強方法を用いて補強部材となる光硬化型繊維強化プリプレグシート６により補強した木造構造物の補強構造を構築することが出来る。

本発明は、木造構造物の各構造部材の接合部の耐震性能および各構造部材の強度向上、ならびに基礎から土台の浮き上がり現象防止に好適である。

木造構造物の各構造部材の接合部を光硬化型繊維強化プリプレグシートで補強した様子を示す正面模式図である。 基礎と土台に跨って光硬化型繊維強化プリプレグシートを接着して補強した様子を示す正面模式図である。 各種構造部材に光硬化型繊維強化プリプレグシートを巻き付けて補強した様子を示す正面模式図である。 接合部或いは各種構造部材に光硬化型繊維強化プリプレグシートを積層して補強した様子を示す正面模式図を示す。

符号の説明

１…柱
２…梁
３…筋交い
４…基礎
５…土台
６…光硬化型繊維強化プリプレグシート
６ａ…接着部
６ｂ…非接着部

Claims (7)

1. 補強部材を用いて木造構造物を補強する方法において、光硬化型繊維強化プリプレグシートを用いて前記木造構造物の各構造部材の接合部を補強することを特徴とする木造構造物の補強方法。
2. 前記木造構造物の各構造部材の接合部において、光硬化型繊維強化プリプレグシートを該各構造部材に跨って接着させた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシートを光硬化させることにより前記木造構造物の各構造部材の接合部を補強することを特徴とする請求項１に記載の木造構造物の補強方法。
3. 前記木造構造物の各構造部材の接合部の補強が、回転モーメントに対する抵抗力を強化する剛性補強であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の木造構造物の補強方法。
4. 前記木造構造物の各構造部材の接合部として、コンクリート製の基礎と、土台、柱、筋交いのうちの少なくとも１つの各構造部材に跨って光硬化型繊維強化プリプレグシートを接着させた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシートを光硬化させることを特徴とする請求項２に記載の木造構造物の補強方法。
5. 補強部材を用いて木造構造物を補強する方法において、光硬化型繊維強化プリプレグシートを前記木造構造物の各構造部材に接着又は巻き付けた後、該光硬化型繊維強化プリプレグシートを光硬化させて該各構造部材を補強することを特徴とする木造構造物の補強方法。
6. 前記光硬化型繊維強化プリプレグシートの強化繊維方向が略直交するように積層してなることを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載の木造構造物の補強方法。
7. 補強部材を用いた木造構造物の補強構造において、請求項１〜６の何れか１項に記載の木造構造物の補強方法を用いて補強したことを特徴とする木造構造物の補強構造。

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