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JP7515343B2 - Earthquake-resistant walls and earthquake-resistant wall construction methods - Google Patents
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JP7515343B2 - Earthquake-resistant walls and earthquake-resistant wall construction methods - Google Patents

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Description

本発明は、耐震壁、及び耐震壁を施工するための耐震壁施工方法に関する。 The present invention relates to a seismic wall and a method for constructing a seismic wall.

構造物の一つの形成方法として、第1モルタルからなる外形形成体の内部に第2モルタルを注入して形成される構造物の形成方法がある(例えば、特許文献1参照)。
また、構造物の他の形成方法として、第一の水溶性混合物からなる周囲が閉じた殻壁部の区画内に第二の水溶性混合物を充填して複合構造物を施工する施工方法がある(例えば、特許文献2参照)
One method for forming a structure is to inject a second mortar into an outer shape forming body made of a first mortar (see, for example, Patent Document 1).
Another method for forming a structure includes a construction method in which a second water-soluble mixture is filled into a compartment of a shell wall portion having a closed periphery made of a first water-soluble mixture to construct a composite structure (see, for example, Patent Document 2).

特開2020-26099号公報JP 2020-26099 A 特開2018-199939号公報JP 2018-199939 A

特許文献1では、構造物の形成方法が記載されているが、耐震壁として望まれている地震力に対する高い耐久性を確保可能な耐震壁の構成、及び耐震壁施工方法は記載されていない。
また、特許文献2では、フーチングの形成方法が記載されており、該形成方法が、梁、柱等の底面積が大きな複合構造物に適用可能であることが記載されているが、耐震壁として望まれている地震力に対する高い耐久性を確保可能な耐震壁の構成、及び耐震壁施工方法は記載されていない。
Patent Document 1 describes a method for forming a structure, but does not describe the structure of a seismic wall capable of ensuring high durability against earthquake forces, which is desirable for a seismic wall, or a method for constructing the seismic wall.
Furthermore, Patent Document 2 describes a method for forming a footing, and states that the method is applicable to composite structures with a large base area, such as beams and columns. However, it does not describe the structure of an earthquake-resistant wall that can ensure high durability against seismic forces, which is desirable for an earthquake-resistant wall, or a method for constructing the earthquake-resistant wall.

本発明は上記事実を考慮し、地震力に対する高い耐久性を備えた耐震壁、及び耐震壁施工方法の提供を目的とする。 In consideration of the above, the present invention aims to provide a seismic wall with high durability against earthquake forces, and a method for constructing the seismic wall.

請求項1に記載の耐震壁は、柱梁架構内へ梁長方向に隙間をあけて複数配置され、上端部が上梁に連結され、下端部が下梁または基礎に連結された鉄筋コンクリート版と、複数の前記鉄筋コンクリート版の外面をそれぞれ取り囲み、前記鉄筋コンクリート版のコンンクリートより強度が低い水硬性材料で構成された外殻と、を有している。 The earthquake-resistant wall described in claim 1 comprises a plurality of reinforced concrete slabs arranged in a column-beam structure with gaps in the beam length direction, with upper ends connected to the upper beams and lower ends connected to the lower beams or foundations, and an outer shell surrounding the outer surfaces of each of the plurality of reinforced concrete slabs and made of a hydraulic material having a lower strength than the concrete of the reinforced concrete slabs.

請求項1の耐震壁においては、柱梁架構に地震力が作用すると耐震壁にせん断力が作用して耐震壁がせん断変形する。
小さい地震力では、鉄筋コンクリート版と外殻がせん断変形して地震力を負担することができる。
In the earthquake-resistant wall of claim 1, when an earthquake force acts on the column-beam frame, a shear force acts on the earthquake-resistant wall, causing the earthquake-resistant wall to undergo shear deformation.
In the case of small earthquake forces, the reinforced concrete slab and the outer shell undergo shear deformation and are able to withstand the earthquake forces.

地震力がさらに大きくなると、外殻がせん断破壊され、梁長方向に間隔を開けて複数配置された鉄筋コンクリート版が曲げ変形して靭性のある壁として地震エネルギーを吸収する。 When the seismic force becomes even stronger, the outer shell is destroyed in shear, and the reinforced concrete slabs arranged at intervals along the length of the beam undergo bending deformation, forming ductile walls that absorb the seismic energy.

請求項2に記載の耐震壁施工方法は、水硬性材料を3Dプリンタのノズルから吐出し、下部構造部材に設けられた差し筋を取り囲む複数の中空部を梁長方向に備えた外殻を形成する外殻形成工程と、前記外殻の中空部に壁鉄筋を挿入して前記差し筋と重ね継手を形成する配筋工程と、前記外殻の中空部に前記水硬性材料よりも強度の高いコンクリートを打設して鉄筋コンクリート版を形成するコンクリート打設工程と、前記外殻の両側に柱部材を構築し、前記外殻及び前記鉄筋コンクリート版の上部に前記柱部材に架設される梁部材を構築する架構構築工程と、を有している。 The earthquake-resistant wall construction method described in claim 2 includes an outer shell forming process in which a hydraulic material is discharged from a nozzle of a 3D printer to form an outer shell having a plurality of hollow portions in the beam length direction that surround the insert bars provided in the lower structural member; a reinforcing bar arrangement process in which wall reinforcing bars are inserted into the hollow portions of the outer shell to form lap joints with the insert bars; a concrete pouring process in which concrete having a strength greater than the hydraulic material is poured into the hollow portions of the outer shell to form a reinforced concrete slab; and a frame construction process in which column members are constructed on both sides of the outer shell and beam members are constructed on the upper portions of the outer shell and the reinforced concrete slab to be erected on the column members.

請求項2に記載の耐震壁施工方法では、外殻形成工程において、水硬性材料を3Dプリンタのノズルから吐出し、下部構造部材に設けられた差し筋を取り囲む複数の中空部を梁長方向に備えた外殻を形成する。 In the earthquake-resistant wall construction method described in claim 2, in the shell formation process, a hydraulic material is ejected from the nozzle of a 3D printer to form an outer shell having multiple hollows in the beam length direction that surround the insert bars installed in the lower structural member.

配筋工程では、外殻の中空部に壁鉄筋を挿入し、差し筋と重ね継手を形成する。 In the reinforcement process, wall rebars are inserted into the hollow space of the outer shell, and lap joints are formed with the rebars.

コンクリート打設工程では、外殻の中空部に、水硬性材料よりも強度の高いコンクリートを打設して鉄筋コンクリート版を形成する。 In the concrete pouring process, concrete, which is stronger than hydraulic materials, is poured into the hollow space of the outer shell to form a reinforced concrete slab.

架構構築工程では、外殻の両側に柱部材を構築し、外殻及び鉄筋コンクリート版の上部に柱部材に架設される梁部材を構築する。 In the frame construction process, column members are constructed on both sides of the outer shell, and beam members are constructed on top of the outer shell and the reinforced concrete slab to be erected on the column members.

以上の工程を経ることで、柱梁架構内へ耐震壁を構築することができる。
耐震壁の外殻は、鉄筋コンクリート版を形成する際の型枠の代わりになるため、従来の耐震壁を形成する際に必要とされた型枠工事を必要としない。
また、隣り合う中空部の間が鉄筋コンクリート版の隙間となるので、従来のように耐震壁にスリットを形成して変形性能を確保した靭性壁と比較して施工が容易である。
さらに、3Dプリンタを使用することで、施工現場で多様な形状の外殻を形成できる。
By going through the above steps, a seismic wall can be constructed within the column-beam structure.
The outer shell of the earthquake-resistant wall serves as a substitute for formwork when forming reinforced concrete slabs, eliminating the need for formwork construction that was previously required when forming conventional earthquake-resistant walls.
In addition, since the spaces between adjacent hollow sections are gaps in the reinforced concrete slabs, construction is easier than with conventional ductile walls in which slits are formed in the seismic wall to ensure deformation performance.
Furthermore, by using a 3D printer, it is possible to form the outer shell in a variety of shapes at the construction site.

請求項3に記載の発明は、請求項2に記載の耐震壁施工方法において、前記ノズルから前記水硬性材料を吐出して前記水硬性材料を積層しながら隣り合う前記壁鉄筋と重ね継手される横筋を配筋する横筋配筋工程を有する。 The invention described in claim 3 is the earthquake-resistant wall construction method described in claim 2, which includes a horizontal reinforcing bar arrangement process in which the hydraulic material is discharged from the nozzle and layered while arranging horizontal bars to be lap-spliced with the adjacent wall reinforcing bars.

請求項3に記載の耐震壁施工方法では、横筋配筋工程で横筋を配筋する。
請求項3に記載の耐震壁施工方法では、隣接する横筋と壁鉄筋を重ね継手することで、耐震壁の耐力を高めることができる。
In the earthquake-resistant wall construction method according to claim 3, horizontal reinforcement is arranged in the horizontal reinforcement arrangement step.
In the earthquake-resistant wall construction method described in claim 3, the strength of the earthquake-resistant wall can be increased by lap-splicing adjacent horizontal bars and wall reinforcing bars.

以上説明したように本発明の耐震壁によれば、水硬性材料の耐久力を加えることで地震力に対して高い耐久性が得られる。 As explained above, the earthquake-resistant wall of the present invention achieves high durability against earthquake forces by adding the durability of hydraulic materials.

また、本発明の耐震壁施工方法によれば、地震力に対する高い耐久性を備えた耐震壁を容易に施工することができる。 In addition, the earthquake-resistant wall construction method of the present invention makes it easy to construct earthquake-resistant walls that are highly durable against earthquake forces.

(A)は、本発明の一実施形態に係る耐震壁が構築された柱梁架構を示す正面図であり、(B)は、図1(A)に示す耐震壁が構築された柱梁架構を示す平面図である。FIG. 1A is a front view showing a column-beam structure on which an earthquake-resistant wall according to one embodiment of the present invention is constructed, and FIG. 1B is a plan view showing the column-beam structure on which the earthquake-resistant wall shown in FIG. 1A is constructed. 3Dプリンタのノズルからモルタルを吐出させて外殻を形成する工程を説明する外殻周辺を示す斜視図である。FIG. 11 is a perspective view showing the periphery of the outer shell, illustrating the process of forming the outer shell by ejecting mortar from a nozzle of a 3D printer. 耐震壁の形成途中の外殻を示す正面図であり、(B)は図3(A)に示す形成途中の外殻を示す平面図である。3(B) is a front view showing the outer shell of the earthquake-resistant wall in the process of being formed, and FIG. 3(A) is a plan view showing the outer shell in the process of being formed. (A)は 外殻の内部に壁鉄筋を挿入する工程を説明する構築途中の耐震壁を示す正面図であり、(B)は図4(A)に示す構築途中の耐震壁を示す平面図である。4(A) is a front view showing a seismic wall in the process of being constructed, illustrating the process of inserting wall reinforcing bars inside the outer shell, and FIG. 4(B) is a plan view showing the seismic wall in the process of being constructed shown in FIG. 4(A). (A)は 耐震壁を示す正面図であり、(B)は図5(A)に示す耐震壁を示す平面図である。5(A) is a front view showing the earthquake-resistant wall, and FIG. 5(B) is a plan view showing the earthquake-resistant wall shown in FIG. 5(A). (A)は従来の耐震壁を示す平面図であり、(B)は、耐震壁の梁長方向に沿った水平方向のせん断変形量と、耐震壁に作用する荷重との関係を示すグラフである。1A is a plan view showing a conventional earthquake-resistant wall, and FIG. 1B is a graph showing the relationship between the horizontal shear deformation amount along the beam length direction of the earthquake-resistant wall and the load acting on the earthquake-resistant wall. 他の実施形態に係る耐震壁を示す平面図である。FIG. 11 is a plan view showing a seismic wall according to another embodiment. 更に他の実施形態に係る耐震壁を示す一部を断面にした平面図である。FIG. 11 is a plan view, partly in section, showing a seismic wall according to still another embodiment. 他の実施形態に係る外殻の施工方法を説明する外殻の平面図である。13 is a plan view of the outer shell illustrating a method of constructing the outer shell according to another embodiment. FIG.

図1~図6を用いて、本発明の一実施形態に係る耐震壁10、及びその施工方法について説明する。
図1に示すように、本実施形態の耐震壁10は、一例として、ビル等の構造物12の柱梁架構14の横面に設けられている。
A seismic wall 10 according to one embodiment of the present invention and a construction method thereof will be described with reference to Figs.
As shown in FIG. 1, a seismic wall 10 of this embodiment is provided on the side surface of a column-beam frame 14 of a structure 12 such as a building, for example.

図1に示すように、本実施形態の柱梁架構14は、一例として鉄筋コンクリート造の架構であり、柱16と柱16に架け渡された梁18とで形成されている。本実施形態では、上下階の梁18を、それぞれ上梁18A、下梁18Bと称する場合がある。 As shown in FIG. 1, the column-beam structure 14 of this embodiment is, as an example, a reinforced concrete structure, and is formed of columns 16 and beams 18 that span the columns 16. In this embodiment, the beams 18 on the upper and lower floors may be referred to as upper beams 18A and lower beams 18B, respectively.

柱梁架構14に構築される耐震壁10は、立面視で長方形に形成された鉄筋コンクリート版22が、梁長方向に沿って複数配置されることで構成されている。 The earthquake-resistant wall 10 constructed on the column-beam structure 14 is composed of multiple reinforced concrete slabs 22, each rectangular in elevation, arranged along the beam length direction.

(耐震壁版の構造)
鉄筋コンクリート版22の外側は、一例として、コンンクリートより強度が低い水硬性材料としてのモルタルで構成された外殻24で覆われ、鉄筋コンクリート版22と鉄筋コンクリート版22の間の隙間は外殻24で埋まっている。
(Structure of earthquake-resistant wall plate)
The outside of the reinforced concrete slab 22 is covered with an outer shell 24 made of, for example, mortar, a hydraulic material having lower strength than concrete, and the gaps between the reinforced concrete slabs 22 are filled with the outer shell 24.

鉄筋コンクリート版22は、コンクリート26の内部に、複数本の縦筋28Aとフープ筋28Bとからなる壁鉄筋28が埋設されている。 The reinforced concrete slab 22 has wall reinforcing bars 28, consisting of multiple vertical bars 28A and hoop bars 28B, embedded inside the concrete 26.

下梁18Bの上面から、差し筋30が突出しており、この差し筋30は鉄筋コンクリート版22の縦筋28Aと重ね継手されている。これにより、鉄筋コンクリート版22と下梁18Bとが接合され、耐震壁10の下部と下梁18Bが剛接合されている。 The insert bars 30 protrude from the top surface of the lower beam 18B, and are lap-spliced with the vertical bars 28A of the reinforced concrete slab 22. This joins the reinforced concrete slab 22 to the lower beam 18B, and rigidly joins the lower part of the earthquake-resistant wall 10 to the lower beam 18B.

また、鉄筋コンクリート版22の縦筋28Aは、上端部分が鉄筋コンクリート版22の上端部よりも上方に突出しており、突出部分は上梁18Aの梁鉄筋32と重ね継手されている。これにより、鉄筋コンクリート版22と上梁18Aとが接合され、耐震壁10の上部と上梁18Aが剛接合されている。 The upper end of the vertical bar 28A of the reinforced concrete slab 22 protrudes above the upper end of the reinforced concrete slab 22, and the protruding portion is lap-spliced with the beam reinforcing bar 32 of the upper beam 18A. This joins the reinforced concrete slab 22 and the upper beam 18A, and rigidly joins the upper part of the earthquake-resistant wall 10 and the upper beam 18A.

なお、鉄筋コンクリート版22と柱16とは、剛接合されておらず、耐震壁10の外殻24の幅方向の側面が柱16と接しているだけである。 The reinforced concrete slab 22 and the column 16 are not rigidly joined, and only the widthwise side of the outer shell 24 of the earthquake-resistant wall 10 contacts the column 16.

(耐震壁施工方法)
以下に、本実施形態の耐震壁10を施工する工程を説明する。
(Seismic wall construction method)
The process of constructing the earthquake-resistant wall 10 of this embodiment will be described below.

(外殻形成工程)
図2に示すように、一例として、下梁18Bの上面において、図面左側の柱16の形成予定部位16Aの右側に、3Dプリンタ34を用いて外殻24を形成する。
(Shell forming process)
As shown in FIG. 2, as an example, the outer shell 24 is formed on the upper surface of the lower beam 18B to the right of the planned formation portion 16A of the pillar 16 on the left side of the drawing using a 3D printer 34.

3Dプリンタ34のノズル34Aは、3次元(図2のX、Y、Z方向。一例として、X方向は梁長方向、Y方向はX方向と直交する水平方向、Z方向は鉛直方向)に移動可能とされ、先端からは、積層可能な硬化性を有する水硬性材料としてのモルタル36が吐出されるようになっている。 The nozzle 34A of the 3D printer 34 is movable in three dimensions (X, Y, and Z directions in FIG. 2. As an example, the X direction is the beam length direction, the Y direction is the horizontal direction perpendicular to the X direction, and the Z direction is the vertical direction), and mortar 36 is ejected from the tip as a hydraulic material with layerable hardening properties.

モルタル36を吐出させながらノズル34Aを水平に矩形状(X方向、Y方向)に移動することで、モルタル36からなる矩形の枠部38を形成することができる。1層目の枠部38を形成した後、同様にして1層目の枠部38の上に2層目の枠部38を形成し、予め決められた所定の高さまで枠部38を順次積み重ねる。 By moving nozzle 34A horizontally in a rectangular shape (X direction, Y direction) while discharging mortar 36, a rectangular frame 38 made of mortar 36 can be formed. After forming the first layer of frame 38, a second layer of frame 38 is formed on top of the first layer of frame 38 in the same manner, and the frame parts 38 are stacked in sequence up to a predetermined height.

ここで、完成した下側の枠部38のモルタル36が完全に硬化する前に、その上側にモルタル36を吐出して上側の枠部38を形成し、下側の枠部38のモルタル36と上側の枠部38のモルタル36とを互いに融合させて接合する。したがって、下側の枠部38のモルタル36と上側の枠部38のモルタル36が硬化すると、下側の枠部38のモルタル36と上側の枠部38のモルタル36とは一体化する。 Now, before the mortar 36 of the completed lower frame 38 completely hardens, mortar 36 is dispensed above it to form the upper frame 38, and the mortar 36 of the lower frame 38 and the mortar 36 of the upper frame 38 are fused together and joined. Therefore, when the mortar 36 of the lower frame 38 and the mortar 36 of the upper frame 38 harden, the mortar 36 of the lower frame 38 and the mortar 36 of the upper frame 38 become integrated.

なお、短い時間で枠部38を積み重ね可能なように、言い換えれば、下側の枠部38が潰れて変形しないように、モルタル36にはワーカビリティーと凝結速度を調整するために混和剤が配合されている。 In addition, admixtures are mixed into the mortar 36 to adjust the workability and setting speed so that the frame sections 38 can be stacked in a short time, in other words, to prevent the lower frame section 38 from being crushed and deformed.

所定の高さまで枠部38を積み重ねて最初の外殻24の一部を形成した後、該外殻24の右側部に、同様にして2番目の外殻24を形成し、以後、この工程を繰り返し、耐震壁10の予定された幅になるまで外殻24を順次形成してゆく(図3参照)。
以上の工程を経て、モルタル36の鉄筋コンクリート版の型枠が形成される。
After the frame sections 38 are stacked up to a predetermined height to form a part of the first outer shell 24, the second outer shell 24 is formed in the same manner on the right side of the first outer shell 24, and thereafter, this process is repeated to form successive outer shells 24 until the planned width of the earthquake-resistant wall 10 is reached (see FIG. 3).
Through the above steps, a formwork for a reinforced concrete slab of mortar 36 is formed.

本実施形態では、先に形成した外殻24に接するように、隣接する次の外殻24を形成するが、一例として、先に形成した外殻24のモルタル36が硬化した後に、隣接する次の外殻24の枠部38を形成するようにノズル34Aからモルタル36を吐出させる。 In this embodiment, the next adjacent outer shell 24 is formed so as to be in contact with the previously formed outer shell 24. As an example, after the mortar 36 of the previously formed outer shell 24 hardens, mortar 36 is ejected from nozzle 34A to form the frame portion 38 of the next adjacent outer shell 24.

本実施形態では、隣接する一方の外殻24のモルタル36と他方の外殻24のモルタル36とが互いに融合して一体化しないようにしている。このようにしてモルタル36で外殻24を形成すると、一方の外殻24とこれに隣接する他方の外殻24との間に上下方向(Z方向)にずれるせん断力が作用した際に、一方の外殻24のモルタル36と他方の外殻24のモルタル36とが接する境界部分において、亀裂を生じさせ、一方の外殻24のモルタル36と他方の外殻24のモルタル36とを境界部分で分離(剥離)させることができる。 In this embodiment, the mortar 36 of one adjacent outer shell 24 and the mortar 36 of the other outer shell 24 are prevented from fusing together and becoming one with each other. When the outer shells 24 are formed from mortar 36 in this manner, when a shear force that shifts in the vertical direction (Z direction) acts between one outer shell 24 and the other outer shell 24 adjacent thereto, a crack is generated at the boundary portion where the mortar 36 of one outer shell 24 and the mortar 36 of the other outer shell 24 meet, and the mortar 36 of one outer shell 24 and the mortar 36 of the other outer shell 24 can be separated (peeled off) at the boundary portion.

(2)配筋工程
以上のようにして複数の外殻24を形成した後、図4に示すように、各々の外殻24の内部に壁鉄筋28を上から挿入する。これにより、図1に示すように、下梁18Bの上面から突出した差し筋29と、壁鉄筋28の縦筋28Aとが互いに隣接して重ね継手が形成される。
(2) Reinforcement process After forming the multiple outer shells 24 as described above, as shown in Fig. 4, wall reinforcing bars 28 are inserted from above into the interior of each outer shell 24. As a result, as shown in Fig. 1, the insert bars 29 protruding from the upper surface of the lower beam 18B and the vertical bars 28A of the wall reinforcing bars 28 are adjacent to each other to form lap joints.

(3)コンクリート打設工程
各々の外殻24に壁鉄筋28を挿入した後、外殻24の内部に、コンクリートを打設し硬化させる(図5参照)。これにより、モルタルからなる外殻24の中に、鉄筋コンクリートの鉄筋コンクリート版22が形成され、鉄筋コンクリート版22の下部が下梁18Bに剛接合される。以上により、下梁18Bの上面に、外殻24と鉄筋コンクリート版22を備えた耐震壁10が形成される。
(3) Concrete Pouring Process After inserting the wall reinforcing bars 28 into each outer shell 24, concrete is poured inside the outer shell 24 and allowed to harden (see FIG. 5). As a result, a reinforced concrete slab 22 made of reinforced concrete is formed inside the outer shell 24 made of mortar, and the lower part of the reinforced concrete slab 22 is rigidly joined to the lower beam 18B. As a result, the seismic wall 10 including the outer shell 24 and the reinforced concrete slab 22 is formed on the upper surface of the lower beam 18B.

(4)架構構築工程
耐震壁10の完成後、図示しない型枠を組み付け、型枠内に配筋をして図示しないコンクリートを打設して、耐震壁10に接するように柱16、及び上梁18Aを形成する。
以上により、鉄筋コンクリート版22の縦筋28Aの上部が上梁18Aのコンクリートに定着され、柱梁架構14の内部に耐震壁10が構築される。
(4) Frame Construction Process After the earthquake-resistant wall 10 is completed, a formwork (not shown) is assembled, reinforcement is placed within the formwork, and concrete (not shown) is poured to form the columns 16 and upper beams 18A so as to be in contact with the earthquake-resistant wall 10.
As a result of the above, the upper parts of the vertical bars 28A of the reinforced concrete slab 22 are fixed to the concrete of the upper beam 18A, and the earthquake-resistant wall 10 is constructed inside the column-beam structure 14.

(作用、効果)
次に、本実施形態の耐震壁10、及び耐震壁施工方法の作用、効果について説明する。
一例として、図1に示すように、地震力によって上梁18Aが、下梁18Bに対して矢印A方向に相対変位した場合(層間変位した場合)について説明を進める。
地震力が小さい場合、耐震壁10が、即ち、複数の鉄筋コンクリート版22と外殻24とからなる耐震壁10がせん断変形して地震力を負担する。
(Action, Effect)
Next, the operation and effects of the earthquake-resistant wall 10 and the earthquake-resistant wall construction method of this embodiment will be described.
As an example, as shown in FIG. 1, a case where an upper beam 18A is displaced relative to a lower beam 18B in the direction of arrow A due to an earthquake force (inter-story displacement) will be described.
When the earthquake force is small, the earthquake-resistant wall 10, that is, the earthquake-resistant wall 10 consisting of the multiple reinforced concrete slabs 22 and the outer shell 24, undergoes shear deformation to bear the earthquake force.

ここで、さらに大きな水平力(地震力)が作用すると、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22と他方の鉄筋コンクリート版22との間に、せん断力(図1の矢印F)が作用する。地震力が小さい場合には、上下方向のせん断力が作用しても、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22の外殻24と他方の鉄筋コンクリート版22の外殻24との境界部分で亀裂(剥離)が生じることは無く、一体となってせん断力に対して抵抗する。 If an even larger horizontal force (seismic force) is applied, a shear force (arrow F in Figure 1) acts between one adjacent reinforced concrete slab 22 and the other adjacent reinforced concrete slab 22. If the seismic force is small, even if a shear force acts in the vertical direction, no cracks (peeling) will occur at the boundary between the outer shell 24 of one adjacent reinforced concrete slab 22 and the outer shell 24 of the other adjacent reinforced concrete slab 22, and they will resist the shear force as one.

図6(B)に示すグラフは、一例として、耐震壁の下部を固定し、耐震壁の上部を梁長方向に荷重をかけて変位させた場合の変位量(横軸)と、耐震壁に作用する荷重(縦軸)との関係を概略的に示している。図6(B)に示すグラフ線Aは、実施形態の耐震壁の変位量と荷重との関係を示しており、グラフ線Bは、図6(A)に示すように、1枚の鉄筋コンクリート版で形成された比較例に係る耐震壁の変位量と荷重との関係を示している。
なお、比較例に係る耐震壁は、複数本の縦筋と、耐震壁の幅方向一方側から他方側へ連続して延びる複数の横筋とからなる壁鉄筋がコンクリートの内部に配筋された耐震壁であり、単位面積当たりの鉄筋量は実施例の耐震壁と同等であり、壁厚も同じである。
The graph shown in Fig. 6(B) shows, as an example, a schematic relationship between the amount of displacement (horizontal axis) and the load acting on the shear wall (vertical axis) when the lower part of the shear wall is fixed and a load is applied to the upper part of the shear wall in the beam length direction to displace it. Graph line A shown in Fig. 6(B) shows the relationship between the amount of displacement and the load of the shear wall of the embodiment, and graph line B shows the relationship between the amount of displacement and the load of the shear wall of the comparative example formed of a single reinforced concrete slab as shown in Fig. 6(A).
The comparative example earthquake-resistant wall is an earthquake-resistant wall in which wall reinforcement bars consisting of multiple vertical bars and multiple horizontal bars extending continuously from one side of the width of the earthquake-resistant wall to the other side are arranged inside the concrete, and the amount of reinforcement bars per unit area is equivalent to that of the earthquake-resistant wall of the example, and the wall thickness is also the same.

ここで、地震力が比較的小さく変位量が比較的小さい場合には、グラフ線Aの部分aに示すように、変位量に比例して荷重が上昇し、部分aの傾斜は比較的急である。 When the seismic force is relatively small and the amount of displacement is relatively small, the load increases in proportion to the amount of displacement, as shown in part a of graph line A, and the slope of part a is relatively steep.

地震力が大きくなって、変位量が大きくなり、外殻が破断して鉄筋コンクリート版22だけがせん断力を負担するようになると、変位量と荷重との関係はグラフ線Aの部分bのようになり、曲げ変形に移行して傾斜はなだらかになり塑性変形には至らない。 When the seismic force becomes large, the displacement increases, the outer shell breaks, and only the reinforced concrete slab 22 bears the shear force, the relationship between the displacement and the load becomes like part b of graph line A, the deformation transitions to bending deformation, the slope becomes gentler, and plastic deformation does not occur.

さらに変位量が大きくなると、グラフ線Aの部分cで示すように、塑性変形に移行して鉄筋コンクリート版22の縦筋28Aが降伏する耐震壁10は耐力を維持している。 When the amount of displacement becomes even larger, as shown by part c of graph line A, the shear wall 10 undergoes plastic deformation and the vertical reinforcement 28A of the reinforced concrete slab 22 yields, but maintains its strength.

一方、比較例の耐震壁100は、グラフ線Bで示すように、実施例の鉄筋コンクリート版22が曲げ変形に移行している状態で、せん断破壊して耐力が急低下して耐震壁100として機能しなくなる。 On the other hand, as shown by graph line B, the comparative example earthquake-resistant wall 100 undergoes shear failure when the reinforced concrete slab 22 of the example undergoes bending deformation, causing a sudden drop in strength and failing to function as an earthquake-resistant wall 100.

このように、本実施形態の耐震壁10は、比較例の耐震壁100に比較して梁長方向のせん断変形の変位量がある程度大きくなっても、曲げ変形に移行して耐震壁10の機能が維持され、地震エネルギーを吸収することができる、大地震において急激に壊れることを抑制することができる。 In this way, even if the displacement of the shear deformation in the beam length direction becomes somewhat larger than that of the shear wall 100 of the comparative example, the shear wall 10 of this embodiment transitions to bending deformation, maintaining the functionality of the shear wall 10 and being able to absorb earthquake energy, and is therefore prevented from suddenly collapsing in a major earthquake.

また、本実施形態の耐震壁10の施工方法によれば、3Dプリンタ34を用いて型枠兼用の外殻24を形成するので、耐震壁10(鉄筋コンクリート版22)を形成するための型枠を必要とせず、耐震壁10の構築が容易になる。 In addition, according to the construction method for the earthquake-resistant wall 10 of this embodiment, the outer shell 24, which also serves as a formwork, is formed using a 3D printer 34, so that no formwork is required to form the earthquake-resistant wall 10 (reinforced concrete slab 22), making it easier to construct the earthquake-resistant wall 10.

[その他の実施形態]
以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明は、上記に限定されるものでなく、上記以外にも、その主旨を逸脱しない範囲内において種々変形して実施可能であることは勿論である。
[Other embodiments]
Although one embodiment of the present invention has been described above, the present invention is not limited to the above, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modified forms without departing from the spirit and scope of the present invention.

上記実施形態では、施工現場にて、耐震壁10、柱16、上梁18A、及び下梁18Bを現場にて施工したが、例えば、以下の(1)~(3)に示すように、これら柱16、上梁18A、及び下梁18Bの何れかをプレキャスト化することができ、外殻24を現場以外の工場等で3Dプリンタ34を用いて形成することもできる。 In the above embodiment, the earthquake-resistant walls 10, columns 16, upper beams 18A, and lower beams 18B were constructed on-site, but, for example, as shown in (1) to (3) below, any of the columns 16, upper beams 18A, and lower beams 18B can be precast, and the outer shell 24 can be formed using a 3D printer 34 in a factory or the like other than the construction site.

(1)方法1
柱:プレキャスト
梁:現場施工
耐震壁:現場で外殻を3Dプリンタで形成
(1) Method 1
Pillars: Precast Beams: On-site construction Earthquake-resistant walls: Outer shell formed on-site with a 3D printer

(2)方法2
柱:プレキャスト
梁:現場施工
耐震壁:工場で外殻を3Dプリンタで形成
(2) Method 2
Pillars: Precast Beams: On-site construction Earthquake-resistant walls: Outer shell formed in factory using 3D printer

(3)方法3
柱:プレキャスト
梁:プレキャスト
耐震壁:工場で外殻を3Dプリンタで形成
なお、工場で外殻を3Dプリンタで形成し、現場にて耐震壁を構築する場合、現場にて部材間にモルタルを充填して、部材同士をモルタルで繋げる。即ち、耐震性が低下するため、部材間に隙間を設けないことが好ましい。
(3) Method 3
Column: Precast beam: Precast earthquake-resistant wall: The shell is formed in the factory using a 3D printer. When the shell is formed in the factory using a 3D printer and the earthquake-resistant wall is constructed on-site, mortar is filled between the components on-site to connect the components with mortar. In other words, it is preferable not to leave gaps between the components, as this would reduce earthquake resistance.

上記実施形態では、鉄筋コンクリート版22の厚さが一定であったが、図7に示すように、必要に応じて角部に面取り40を形成し、隣接する他方の鉄筋コンクリート版22と接触する短辺との接触面積を少なくしてもよい。これにより、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22と他方の鉄筋コンクリート版22とを分離させ易くなる。 In the above embodiment, the thickness of the reinforced concrete slabs 22 was constant, but as shown in FIG. 7, chamfers 40 may be formed at the corners as necessary to reduce the contact area with the short side that comes into contact with the other adjacent reinforced concrete slab 22. This makes it easier to separate one adjacent reinforced concrete slab 22 from the other adjacent reinforced concrete slab 22.

また、図8に示すように、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22の外殻24の短辺側の壁部と他方の鉄筋コンクリート版22の外殻24の短辺側の壁部とを貫通する横筋42を、鉄筋コンクリート版22の上下方向に適当な間隔で配置してもよい。なお、横筋42は、壁鉄筋28を挿入する際に壁鉄筋28と干渉しない位置に配置される。この横筋42は、端部分が壁鉄筋28と重ねてられて重ね継手を形成し、鉄筋コンクリート版22のコンクリートに定着される。
このように横筋42を追加することで、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22と他方の鉄筋コンクリート版22とを横筋42で連結することができ、耐震壁10の耐力を高めることができる。
8, horizontal bars 42 penetrating the wall portion on the short side of the outer shell 24 of one adjacent reinforced concrete slab 22 and the wall portion on the short side of the outer shell 24 of the other adjacent reinforced concrete slab 22 may be arranged at appropriate intervals in the vertical direction of the reinforced concrete slab 22. The horizontal bars 42 are arranged in positions where they do not interfere with the wall reinforcing bars 28 when they are inserted. The ends of the horizontal bars 42 are overlapped with the wall reinforcing bars 28 to form lap joints, and the horizontal bars 42 are fixed to the concrete of the reinforced concrete slab 22.
By adding horizontal bars 42 in this manner, adjacent reinforced concrete slabs 22 can be connected to each other by the horizontal bars 42, thereby increasing the strength of the earthquake-resistant wall 10.

上記実施形態では、下梁18Bに耐震壁10を形成したが、耐震壁10は基礎梁に形成することもできる。 In the above embodiment, the earthquake-resistant wall 10 is formed on the lower beam 18B, but the earthquake-resistant wall 10 can also be formed on the foundation beam.

上記実施形態では、外殻24をモルタルで形成したが、外殻24はコンクリートよりも強度が低い水硬性材料(水分によって硬化する材料)であれば、セメントベース、グラウト等、モルタル以外の材料であってもよい。 In the above embodiment, the outer shell 24 is formed from mortar, but the outer shell 24 may be made of a material other than mortar, such as a cement base or grout, as long as it is a hydraulic material (a material that hardens when exposed to moisture) that has a lower strength than concrete.

上記実施形態では、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22の外殻24のモルタルと、互いに隣接する他方の鉄筋コンクリート版22の外殻24のモルタルとが互いにまじりあって一体化してはいなかったが、本発明はこれに限らず、互いに隣接する一方の鉄筋コンクリート版22の外殻24のモルタルと、互いに隣接する他方の鉄筋コンクリート版22の外殻24のモルタルとを混じり合わせて一体化させてもよい。この場合、一方の柱16から他方の柱16に向けて連続する1層目の外殻24を形成し、その上に、2層目以降の外殻24を順次積み重ねるようにしてもよく、外殻24を形成するためのノズル34Aの動かし方は上記実施形態のものに限らない。 In the above embodiment, the mortar of the outer shell 24 of one adjacent reinforced concrete slab 22 and the mortar of the outer shell 24 of the other adjacent reinforced concrete slab 22 are not mixed together and integrated, but the present invention is not limited to this. The mortar of the outer shell 24 of one adjacent reinforced concrete slab 22 and the mortar of the outer shell 24 of the other adjacent reinforced concrete slab 22 may be mixed together and integrated. In this case, a first layer of outer shell 24 may be formed from one column 16 to the other column 16, and the second and subsequent layers of outer shell 24 may be stacked on top of it in sequence, and the manner in which the nozzle 34A is moved to form the outer shell 24 is not limited to that of the above embodiment.

図9(A),(B)には、一方の柱16から他方の柱16に渡って連続して外殻24を形成する例が示されている。
図面の矢印で示すように、ノズル34Aを、モルタルの吐出開始位置24Sから吐出終了位置24Eまで連続して移動させることで、一方の柱16から他方の柱16に渡って連続する一層目の外殻24を形成することができる。そして、その上に同様にして2層目以降の外殻24を順次形成することができる。
なお、図9(B)に示す例では、往路(右向きの矢印)と復路(左向き矢印)との交差部分で、往路のモルタルと復路のモルタルとが重ならないように、両者が交差する位置で往路と復路の何れか一方のモルタルの吐出を一時的に停止している。
9A and 9B show an example in which the outer shell 24 is formed continuously from one pillar 16 to the other pillar 16.
As shown by the arrow in the drawing, the nozzle 34A is continuously moved from a mortar discharge start position 24S to a mortar discharge end position 24E, thereby forming a first outer shell 24 that is continuous from one pillar 16 to the other pillar 16. Then, the second and subsequent outer shells 24 can be successively formed on top of that in the same manner.
In the example shown in Figure 9 (B), at the intersection between the forward path (right-pointing arrow) and the return path (left-pointing arrow), the ejection of mortar on either the forward path or the return path is temporarily stopped at the intersection point so that the mortar on the forward path does not overlap with the mortar on the return path.

10 耐震壁
14 柱梁架構
18A 上梁
18B 下梁
22 鉄筋コンクリート版
24 外殻
34 3Dプリンタ
34A ノズル
42 横筋
10 Earthquake-resistant wall 14 Column-beam structure 18A Upper beam 18B Lower beam 22 Reinforced concrete slab 24 Outer shell 34 3D printer 34A Nozzle 42 Horizontal reinforcement

Claims (3)

柱梁架構内へ梁長方向に隙間をあけて複数配置され、上端部が上梁に連結され、下端部が下梁または基礎に連結された鉄筋コンクリート版と、
複数の前記鉄筋コンクリート版の外面をそれぞれ取り囲み、前記鉄筋コンクリート版のコンンクリートより強度が低い水硬性材料で構成された外殻と、
を有する耐震壁。
A plurality of reinforced concrete slabs are arranged in the column-beam structure with gaps in the beam length direction, and the upper end portions are connected to the upper beams and the lower end portions are connected to the lower beams or foundations;
an outer shell surrounding each of the outer surfaces of the plurality of reinforced concrete slabs and made of a hydraulic material having a strength lower than that of the concrete of the reinforced concrete slabs;
A seismic wall having the above structure.
水硬性材料を3Dプリンタのノズルから吐出し、下部構造部材に設けられた差し筋を取り囲む複数の中空部を梁長方向に備えた外殻を形成する外殻形成工程と、
前記外殻の中空部に壁鉄筋を挿入して前記差し筋と重ね継手を形成する配筋工程と、
前記外殻の中空部に前記水硬性材料よりも強度の高いコンクリートを打設して鉄筋コンクリート版を形成するコンクリート打設工程と、
前記外殻の両側に柱部材を構築し、前記外殻及び前記鉄筋コンクリート版の上部に前記柱部材に架設される梁部材を構築する架構構築工程と、
を有する耐震壁施工方法。
A shell forming process in which a hydraulic material is discharged from a nozzle of a 3D printer to form an outer shell having a plurality of hollow portions in the beam length direction surrounding the insert bars provided in the lower structural member;
A reinforcing bar arrangement process in which a wall reinforcing bar is inserted into the hollow portion of the outer shell to form a lap joint with the reinforcing bar;
a concrete pouring step of pouring concrete having a strength greater than that of the hydraulic material into the hollow portion of the shell to form a reinforced concrete slab;
A frame construction process of constructing column members on both sides of the outer shell and constructing beam members to be installed on the column members on the upper part of the outer shell and the reinforced concrete slab;
A method for constructing earthquake-resistant walls.
前記ノズルから前記水硬性材料を吐出して前記水硬性材料を積層しながら隣り合う前記壁鉄筋と重ね継手される横筋を配筋する横筋配筋工程を有する、
請求項2に記載の耐震壁施工方法。
A horizontal reinforcing bar arrangement process is provided in which the hydraulic material is discharged from the nozzle to laminate the hydraulic material while arranging horizontal reinforcing bars to be lap-spliced with the adjacent wall reinforcing bars.
The earthquake-resistant wall construction method according to claim 2.
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