專利名稱：建筑物的墻體結構的制作方法
技術領域：
本發明涉及建筑物的墻體結構，更具體是涉及具有用分散型非粘結預應力施工法(DUP)(Distributed and Unbonded Prestress)進行建造的砌磚結構的外墻的建筑物的墻體結構。
背景技術：
現有的各種建筑方法有木制、鋼筋混凝土結構、鋼架結構、預制塊砌筑結構等。作為建筑建造方法的一種，有砌磚建造墻體的砌磚建造法。將粘土高溫煅燒而制成的磚在外墻、厚重感、質感以及色彩等構思或美觀方面都受到很高的評價。并且，磚在耐久性、隔音性、防火性以及蓄熱性等物理性能方面也較為優越。因此，自古以來磚在世界各國廣受喜愛，作為建筑物的墻體材料被長期廣泛使用。
作為干式施工法的砌磚建造法，本發明者提出了分散型非粘結預應力施工法(DUP)。該建造法是利用金屬螺栓的緊固力，一面導入預應力一面將磚多層層疊的砌磚建造法，該實用化研究仍在繼續進行(本國專利申請，特愿平4-51893號，特愿平5-91674、特愿平6-20659號、特愿平7-172603號、特愿平8-43014號)。
一般來說，降低住宅建筑物的建筑費用是建筑商、建筑設計人員以及建筑施工人員共同的課題。使用國外生產的價格低廉的進口材料被認為是降低建筑費用的有效手段。因此，按照國外的標準和規格制造的住宅建筑材料被進口到本國。這種進口材料對自重以及承載載荷等垂直負載可發揮充分的承載能力。但是，這種進口材料在抗震性和抗風性方面很多時候不符合本國標準。因此，在采用進口材料的情況下，有必要采取對部件進行加固、使部件剖面大型化等措施。
例如，現有的住宅建筑物在確定主體結構或框架結構等結構形式后，根據確定的結構形式的結構體負擔長期負載(自重、承載載荷)和短期負載(地震負載、風負載)兩種負載的概念進行設計。相反，按照非地震國的標準設計、制造的結構部件(2×4(two-by-four)木制板構件等)對長期負載(自重、承載載荷)雖然可以發揮與本國的結構部件相同的耐力，但對地震負載的耐力很多情況下不符合本國(特別是地震國)標準。因此，產生了只因對短期水平負載的耐力低而無法采用進口材料的狀況。
也考慮過在具有磚墻的住宅建筑物中，通過由進口材料或廉價制造的強度較低的建筑材料建造內墻，并將該墻與外墻側的磚墻進行組合，以此降低住宅建筑物等的建筑費用的方案。但是，在現有的濕式施工法的磚墻的情況下，即使可以支撐自重，負擔作用于建筑物的地震力等的短期水平負載也是困難的。因此，有必要利用內墻支撐短期水平負載。但是，如上所述，利用按照各國的標準、規格制造的建筑材料或比較廉價的建筑材料制造的內墻難以充分發揮對地震負載等短期水平負載的耐力。因此，需要進行內墻的加固或更改設計等，其結果，產生了增加建筑費用反而增加的問題。對此，通過近年來的研究，證明了DUP施工法的磚墻對短期水平負載可發揮較高耐力。但是，由于目前的DUP施工法的磚墻被建造成支撐包括屋頂負載的長期垂直負載，因此，在磚墻進一步負擔建筑物的短期水平負載的情況下，磚墻負擔的負載將大幅度增加。另外，在磚墻負擔長期負載和短期負載兩種負載的情況下，內墻承受的負載大幅度減輕，在內墻上產生剩余的耐力。從建筑物的各結構部件應以適當地平衡負擔建筑物的負載的觀點來看這是不恰當的。
另外，縮短建筑施工的工期與降低建筑費用相同，對所有建筑結構來說都是共同的課題。在干式施工法(DUP)的磚墻的情況下，與現有的濕式施工法的砌磚工序相比較，可以大幅度地縮短砌磚工序的工期。但是，在砌磚結構的磚墻的情況下，由于在建造磚墻后需要進行內裝施工，因此有砌磚工序和內裝施工工序成為整個工序的關鍵部分(critical path)的趨勢。因此，進一步縮短工期則需要有可以同時進行砌磚工序和內裝施工工序的措施。
另外，干式施工法(DUP施工法)的磚墻具有在標準的氣象條件下可以早期施工的砌磚結構，可以充分發揮縮短工期的優點。例如，在由于氣象異常而導致惡劣天氣長期持續的情況下，上述干式施工法(DUP施工法)的磚墻也會同濕式施工法的外墻一樣，有使砌磚工序的工期延長的趨勢。因此，希望有即使在惡劣天氣持續的情況下，也可以在不受天氣影響的環境下進行砌磚的措施。
本發明的目的是提供一種適當地使用進口材料等比較廉價并且低強度的建筑材料和干式施工法(DUP施工法)的磚墻兩者，并且兩者可以適當地負擔長期垂直負載和短期水平負載的建筑物的墻體結構。
另外，本發明的目的是提供一種具有主要負擔長期垂直負載的墻體和主要負擔短期水平負載的墻體，且這些墻體相互配合，能夠發揮對于設計負載的結構耐力的建筑物的墻體結構。
本發明的另外的目的是改良墻體結構或墻體施工方法，以便能夠同時進行砌磚工序和內裝施工工序，同時，能夠在不受天氣影響的狀況下建造干式施工法(DUP施工法)的磚墻。

發明內容
為了實現上述目的，本發明提供一種建筑物的墻體結構，具有砌磚結構的外墻，該砌磚結構的外墻層疊磚和金屬板，同時，緊固貫通上述磚的螺栓插通孔的緊固件，在該緊固件的預應力的作用下將上下的磚相互一體連結，其特征在于，具有建造在上述外墻內側的內墻和相互連結上述外墻和內墻的剪切加強部件，上述內墻作為可以支撐屋頂負載的干式施工法的墻體進行建造，上述剪切加強部件的內端部被固定在上述內墻上，該剪切加強部件的外端部被上述緊固件固定在上述外墻上，作用于上述屋頂和內墻上的地震力通過上述剪切加強部件傳遞到上述外墻。
根據本發明的上述構成，建筑物的墻體結構由負擔自重和變負載載重等的長期垂直負載的構件(內墻)以及負擔自重和短期水平負載(地震力以及風負載等)的構件(外墻)構成。兩構件(內墻和外墻)相互配合發揮結構耐力。這樣的結構上的概念與主要目的在于裝飾效果的現有的磚墻(在負擔短期負載和長期負載兩者的內墻的外側上利用濕式施工法建造磚墻、磚墻只負擔其自重)是完全不同的概念。另外，本發明的概念證明了干式施工法(DUP施工法)的磚墻可以發揮超出當初預測的高水平的耐力，這樣的建筑結構概念在現有的濕式施工法的磚墻中無法得到。
另外，根據本發明的上述結構，可以先于外墻對內墻進行施工，在建造屋頂后進行外墻的砌磚。由于外墻的砌磚工序可以在屋頂的屋檐下進行，因此可以解決受天氣的影響砌磚工序容易延期的的問題。另外，在進行外墻砌磚時，由于內墻已經建造，因此可以同時進行砌磚工序和內裝施工工序。
而且，根據上述結構，作用于屋頂和內墻的短期水平負載通過剪切加強部件傳遞到外墻，風壓被外墻阻擋，不對內墻進行作用。因此，內墻只發揮承受屋頂負載等的長期垂直負載的耐力即可，可以解決進口住宅材料或廉價材料的抗震性和抗風性的問題。因此，可以利用進口住宅材料或廉價材料建造內墻、降低建設費用。
剪切加強部件的一端部最好固定在磚的上面或上下磚之間，通過緊固件的緊固力固定在磚上。剪切加強部件的另一端部被牢固地固定在內墻上。剪切加強部件也可以由固定在磚的上面或上下磚之間的外墻側托架(21)和被牢固地固定在內墻的結構部件上的內墻側托架(22)構成。這種情況下，外墻側托架和內墻側托架被可進行應力傳遞地相互連結。
另外，本發明提供一種建筑物的墻體結構，具有外墻和內墻的雙重墻結構，其特征在于，上述外墻具有負擔外墻的自重和作用于外墻及內墻上的短期水平負載的耐力，上述內墻具有負擔內墻的自重和作用于內墻上的長期垂直負載的耐力，上述外墻和內墻通過將內墻的剪切力向外墻傳遞的剪切加強部件被相互連結，作用于內墻上的短期水平負載通過上述剪切加強部件向外墻傳遞。
根據本發明的上述結構，由于主要負擔長期負載的內墻和主要負擔短期負載的外墻相互協作、發揮對于設計負載(短期、長期負載)的結構耐力，因此，可以將例如抗震性能較低的廉價的2×4木制板等用于內墻。
外墻最好由砌磚結構的墻體構成，該砌磚結構的墻體將磚和金屬板進行層疊，同時，緊固插通上述磚的螺栓插通孔的緊固件，在該緊固件的預應力的作用下將上下的磚相互一體連結。
外墻的短期許用剪切力最好與施加在緊固件上的預應力成比例。外墻的短期許用剪切力QAS可以通過QAs＝t·j·μ·Np/A設定，在此，t墻體的有效厚度 j墻體的應力中心距離Np被導入滑動產生層的預應力(力)的總和μ磚與金屬板(水平加固板)的接觸面的摩擦系數A墻體的有效截面積。
通過這樣的設定，外墻的磚墻被設計成能有效抗震的承重墻。另外，通過適當地設定預應力，可以自由設定磚墻的抗震性能或抗震效果。
本發明提供一種建筑物的墻體施工方法，其特征在于，具有對可支撐屋頂負載的干式施工法的內墻進行施工的工序，在該內墻上建造屋架的工序，在上述內墻的外側上層疊磚和金屬板，在上述屋架的屋檐下建造砌磚結構的外墻的工序，通過緊固貫通該磚的螺栓插通孔的緊固件，將上下磚在該緊固件的預應力作用下相互一體連結，在將上述磚砌到規定的層數時，對將作用于上述內墻上的短期水平負載傳遞到外墻的剪切加強部件進行施工，通過該剪切加強部件將上述外墻和內墻相互連結。
根據該施工方法，可以不受降雨的影響，在屋頂的屋檐下進行砌磚工序。另外，通過將內裝施工工序與砌磚工序同時進行，可以縮短工期。
被先期建造的內墻由于可以作為砌磚時的磚位置的標準或尺度，因此可以提高砌磚的精度。將磚砌到規定的層數時，剪切加強部件通過磚的緊固件的緊固力被固定在磚的上面或上下磚之間。因此，剪切加強部件無須使用特殊的緊固件或卡定件就可以通過磚的緊固件固定在磚墻上，并且，通過緊固件的緊固力被牢固地固定在磚墻上。
本發明也提供改善現有建筑物的抗震性以及抗風性的建筑物的墻體施工方法作為本發明的應用。即，本發明提供一種建筑物的墻體的施工方法，其特征在于，將砌磚結構的外墻建造在現有建筑物的墻體的外側，該砌磚結構的外墻將磚和金屬板進行層疊，同時，緊固貫通上述磚的螺栓插通孔的緊固件，在該緊固件的預應力作用下將上下的磚相互一體連結，為了利用上述外墻支撐作用于上述現有建筑物上的短期水平負載，在將上述磚砌筑到規定層數時，通過剪切加強部件將上述現有建筑物與上述外墻相互連結。
根據這樣的施工方法，剪切加強部件將作用于現有建筑物的短期水平負載傳遞到外墻。由于作用于現有建筑物的地震力通過剪切加強部件傳遞到磚墻，因此可以提高建造外墻后的現有建筑物的抗震性。由于可以對應于現有建筑物的墻面進行砌磚，因此可以適應各種形狀的現有建筑物。另外，由于磚墻可以切斷作用于現有外墻的風壓力，因此，也可以提高現有建筑物的抗風性。這樣，可以通過建造磚墻，將抗震性和抗風性欠缺的現有建筑物改建或加固成具有足夠抗震性和抗風性的建筑物。


圖1是具有本發明的墻體結構的住宅建筑物的概略剖視圖。
圖2和圖3是表示外墻的砌磚工序的剖視圖。
圖4(A)是表示磚單體的立體圖，圖4(B)和(C)是表示砌磚狀態的立體圖和正視圖。
圖5是表示設置在外墻和內墻的最上端部的剪切加強金屬器具的結構和安裝方法的剖視圖。
圖6是表示設置在二樓地板部分的剪切加強部件的結構的立體圖。
圖7是表示DUP施工法的磚墻的負載試驗結果(負載變化曲線)的線形圖。
圖8是表示關于DUP施工法的磚墻的面外剛性的試驗結果(面外彎曲試驗結果)的線形圖。
圖9是表示二層樓住宅的建筑工序的立體圖，表示地基和一樓地板以下地面的施工過程。
圖10是表示一樓內墻的架設過程的立體圖。
圖11是表示二樓樓板承重結構的施工過程的立體圖。
圖12是表示二樓內墻施工過程的立體圖。
圖13是表示屋頂施工過程的立體圖。
圖14是表示一樓外墻的砌磚過程的立體圖。
圖15是表示二樓外墻的砌磚過程的立體圖。
圖16是表示砌磚施工結束時的狀態的兩層樓住宅的立體圖。
具體實施例方式
以下參照附圖，就本發明的適當的實施方式進行詳細說明。
圖1是具有本發明的墻體結構的住宅建筑物的概略剖視圖。
建筑物大致由地基和地板1、外墻2、內墻3、屋架4、二層樓板承重結構5以及天花板6構成。外墻2由砌筑于地基和地板1上的DUP施工法的磚墻構成。內墻3由木制2×4施工法(two-by-four method)使用的木制板部件構成，并被架設在地基和地板1上。屋架4被支撐在內墻3的上端，屋頂部件則安裝在屋架4的上面。屋架4的負載作為垂直負載對內墻3進行作用，由內墻3的承載力進行支撐。
剪切加強金屬件10的外端部被固定在外墻2的最上端、向內墻3側水平延伸。剪切加強金屬件10的內端部向下側呈直角彎曲、通過螺栓31與內墻3的上端部連結。作用于屋架4和內墻3的水平負載(地震力等)通過剪切加強金屬件10傳遞到外墻2，通過外墻2的抗震力進行支撐。
支撐二層樓板承重結構5和上層內墻3的橫架件30通過中間層剪切加強裝置20與外墻2的中間高度部分可以傳遞應力地連結。剪切加強裝置20由固定在外墻2上的外墻側托架21和固定在橫架件30上的內墻側托架22構成。托架21、22通過螺栓、螺母組合體(無圖示)被相互一體連結。作用于內墻3和二層樓板承重結構5上的水平負載(地震力等)經由托架21、22向外墻2傳遞，并通過外墻2的抗震力進行支撐。
圖2和圖3是表示外墻2的砌磚工序的剖視圖，圖4(A)是磚單體的立體圖，圖4(B)和(C)是表示砌磚狀態的立體圖和正視圖。
如圖2所示，外墻2的磚AB被上下層疊，金屬板(水平加固板)51夾裝在磚AB之間。金屬板51具有與磚上面的寬度實質上相同的寬度，同時，具有與單體磚的長度大致相同的長度。各個金屬板51跨越鄰接的兩塊磚地進行配置。如圖4所示，磚被砌成交錯形，上下的磚被設置在相對地向墻芯方向錯位一半的位置上。
如圖2所示，夾裝在上下磚AB之間的金屬板51的螺栓插通孔53與螺栓插通孔7和大直徑貫通孔8對齊。全螺紋螺栓60插通插通孔7、貫通孔8和插通孔53。螺栓60具有與層疊成兩層的磚AB的整個高度相同的高度(長度)。可螺入螺栓60的長螺母70被設置在貫通孔8的空心部80中。
在已經砌好的磚AB的上面設置有板51。圓墊片63和彈簧墊片62被設置在板51上，與螺栓插通孔53對齊。螺栓60A的上端部貫通螺栓插通孔53、圓墊片63和彈簧墊片62并向上方突出。長螺母70與螺栓60A的上端部擰合。螺栓60A的上端部螺入內螺紋71的下半部。
為了將長螺母70與螺栓60A擰合，使用圖2中虛線所示的專用裝卸工具100。工具100具有可攜帶的驅動部101、可與螺栓60和長螺母70選擇性卡合的套筒部102和可將套筒部102的底端部與驅動部101的旋轉軸104一體連結的連結部103。套筒部102接受長螺母70，將驅動部101的轉矩向長螺母70傳遞。長螺母70向擰合方向旋轉，長螺母70相對于螺栓60A進行相對旋轉，被緊固在螺栓60A的上端部。
在接下來的砌筑工序中，上層的磚C被進一步砌筑在下層的磚B上。長螺母70被收容在空心部80內，金屬板51被層疊在磚C上。并且，上層的磚D被層疊在金屬板51上。螺栓60B被插入到最上層的磚D的螺栓插通孔7中，螺栓60B的下端部螺入長螺母70內。螺栓60B相對于長螺母70的緊固使用上述裝卸工具100。裝卸工具100的套筒部102接受螺栓60B的上端部，將驅動部101的轉矩向螺栓60B傳遞。螺栓60B向螺入方向旋轉，其結果螺栓60B與螺母70固定。
砌筑后的磚ABCD的狀態如圖3及4所示。組裝磚、圓墊片63、彈簧墊片62、螺栓60以及長螺母70的工序在磚CD的上層進一步反復進行。這樣，通過緊固件構成元件60626370，對具有將磚一體砌筑結構的連續的垂直墻進行施工。
在與上下長螺母70擰合的螺栓60上，與連結轉矩相對應的拉伸應力作為預應力進行作用，在上下的板51之間的磚上，壓縮應力作為預應力進行作用。上層的螺栓60和長螺母70的轉矩向正下方的螺栓60和長螺母70傳遞，使其更加固定地進行作用。因此，串聯連結的一連串的螺栓60和長螺母70將上層的螺栓60和長螺母70的連結轉矩向下層的螺栓60和長螺母70傳遞。其結果，下層的螺栓60和長螺母70隨著將磚1砌筑到上層將以更強的連結轉矩擰合。這樣，相當強的預應力作用在下層的螺栓60和磚1上，其結果，外墻2對水平激振力和垂直激振力的剛性和韌性實質上都將有很大的提高。
圖5所示的磚D表示位于外墻2的最上端的磚。剪切加強金屬件10由具有水平部11和垂直部12的一體的金屬板構成。水平部11具有可插通螺栓60(60B)的螺栓插通孔13。圓墊片63和彈簧墊片62被配置在水平部11上，與螺栓插通孔13對齊。螺栓60B的上端部貫通螺栓插通孔13、圓墊片63和彈簧墊片62并向上方突出。長螺母70與螺栓60B的上端部擰合。使用上述裝卸工具100緊固長螺母70。
垂直部12具有螺栓插通孔14。如圖1所示，向外墻側突出的全螺紋螺栓31被固定在二樓內墻3的上端部。垂直部12以全螺紋螺栓的突出端部分貫通垂直部12的螺栓孔14的方式被定位在內墻3的上端部側面上。如圖5所示，螺母(用虛線表示)被緊固在貫通孔14的全螺紋螺栓31(用虛線表示)的前端部上。剪切加強金屬件10通過螺母的緊固被與二層內墻3的上端部一體連結。這樣，剪切加強金屬件10可傳遞應力地連結外墻2的上端部和二樓內墻3的上端部。
圖6是表示設置在二樓地板部分上的中間層剪切加強裝置20的結構的立體圖。
剪切加強裝置20被設置在與橫架件30相同的高度上，可傳遞應力地相互連結外墻2的中間部和橫架件30。在將磚砌筑到規定的高度時，金屬制托架21被設置在磚的上面。托架22由水平部分24和傾斜部分25構成。水平部分24具有跨越多塊磚的長度，并且被定位在磚上面。傾斜部分25相對于水平部分24形成有規定的角度地向上方傾斜且向內墻3側延伸。可插通螺栓60的螺栓孔26被隔開規定的間隔地穿設在水平部分24上。螺栓60的上端部貫通水平部分24的各螺栓孔26地向上方突出。如上所述，長螺母70通過裝卸工具100被緊固在規定位置的螺栓60上。水平部分24通過長螺母70的緊固力被水平固定在磚的上面。
金屬制托架22的垂直部分27被固定在橫架件30側面。突設在橫架件30側面的螺栓33貫通穿設在垂直部分27上的螺栓孔(無圖示)。螺母34被緊固在螺栓33的前端部。垂直部分27通過螺母34的緊固力被一體地且可傳遞應力地固定在橫架件30上。金屬制托架22的傾斜部分28從垂直部分27的下端向外墻2側延伸。傾斜部分28的傾斜角度與傾斜部分25的傾斜角度一樣。傾斜部分28、25在內墻3及外墻2之間的中空區域中相互重合。螺栓孔(無圖示)隔開規定間隔地形成在傾斜部分25、28的重疊區域上，傾斜部分25、28通過螺栓、螺母組合體29被牢固地連結。螺栓、螺母組合體29由插通螺栓孔的螺栓29a和緊固在螺栓29a上的螺母29b構成。另外，磚被進一步砌筑在水平部分24上。
這樣，內墻3通過剪切加強金屬件10和剪切加強裝置20與外墻2連結，作用于內墻3和屋架4上的地震負載或風負載等短期水平負載通過剪切加強金屬件10和剪切加強裝置20向外墻傳遞。DUP(Distributed and Unbonded Prestress)施工法的磚墻構成的外墻2由于具有充分的承受短期水平負載的耐力，因此內墻3實際上只負擔垂直負載。
圖7是表示構成外墻2的DUP磚墻的負載試驗結果(負載變化曲線)的線形圖。圖7中實線所示的負載變化曲線表示作用于磚墻的水平負載與磚墻的剪切變形角的關系。在圖7的線形圖中，鋼架純框架(“Rahmen”frame)的負載變化曲線作為比較例用虛線表示。另外，在圖7的線形圖中，縱軸表示面內水平負載Q對短期許用剪切力QAS的比(Q/QAS)，橫軸是指剪切變形角。另外，實驗中使用的磚墻是使用M12的鋼制螺栓砌筑而成的磚墻，對各螺栓一律導入7.0KN/根的預應力。
如圖7所示，磚墻的負載變化曲線整體與鋼結構的負載變化曲線類似，形成紡錘形的穩定環圈。可以推測這是由于在金屬板和磚構成的干式材料組織體的內部，吸收地震力等的短期水平負載的滑動在磚和板之間產生而引起的。由于這樣的滑動，墻體柔軟地回應短期水平負載，避免墻體整體的破壞或破碎。即，磚墻發揮高能量吸收能力，具有相對于相當強的地震力不產生墻體整體破壞或破碎的耐力。在此，為了確保達到最終耐力的高安全率，磚墻的短期許用剪切力被設定為不允許產生由滑動引起的塑性變形的條件(Q/QAS≤1)。
用于磚墻設計的剪切應力度-變形角計算公式如下。
Θ＝{(H·hm2/2EwIw-hm3/6EwIw)·A/H+1/G}τθ墻體的剪切變形角 τ剪切應力度A墻體的有效剖面積 H墻體的高度hm測定點的高度G干式材料組織體(磚、板以及由螺栓、螺母構成的結構體)的剪切彈性系數其中EwIw＝EbIb+EIEb螺栓的楊氏模量E干式材料組織體的楊氏模量Ib整個螺栓的剖面慣性矩I干式材料組織體的整個剖面的剖面慣性矩建筑物的各墻體負擔短期水平負載的比例根據相對于單位剪切應力產生的變形角等而確定。對應于建筑物的設計用地震力的各墻體的短期設計用剪切力(內面剪切)根據短期水平負載的負擔率而設定。
關于DUP磚墻的內面剪切的設計公式如下。
DQS/QAS≤1…(1)DQs墻體的短期設計用剪切力QAS墻體的短期許用剪切力(損壞界限時的剪切耐力)QAS(短期許用剪切力)通過以下公式(2)求出(無開口墻體的情況下)QAS＝t·j·fs…(2)t墻體的有效厚度j墻體的應力中心距離fs墻體的短期許用剪切應力度(損壞界限時的剪切強度)另外，j＝7d/8(d是從墻體壓縮側端部到拉伸側端部的垂直加強元件中心(螺栓中心)的距離)fs(短期許用剪切應力度)由被導入螺栓的預應力決定，通過以下公式(3)求出。
fs＝μNp/A …(3)Np被導入滑動產生層的預應力(力)的總和μ磚與水平加強板(金屬板)的接觸面的摩擦系數A墻體的有效剖面積圖8是表示關于構成外墻2的磚墻的面外剛性的試驗結果(面外彎曲試驗結果)的線形圖。在圖8中，對磚墻作用的彎曲應力度表示對墻面進行直角作用的水平負載的結果。
若增加垂直于磚墻的面外方向的負載(例如風壓等)，則墻體開始彎曲變形，在拉伸側的墻面上，在上下磚之間產生微小的間隙(拉伸緣開口點)。若超過該點的彎曲應力對墻體內進行作用，則表示變形角-彎曲應力度關系的曲線從超過剛性降低點的時刻起坡度變為緩坡度(坡度降低)，顯示出類似于塑性變形區域中的變形角-彎曲應力度關系的趨勢。但是，通過面外方向負載的釋放，墻體恢復到大致初期的狀態，殘留扭曲或殘留變形非常小。這是由于向螺栓導入的預應力而引起的。從反復實驗的結果可得出，磚墻對于風壓等作用于面外方向的短期水平負載，實際上彈性變形到相當大的變形角。因此，證明了通過對相對于該磚墻設置于正交方向設置的其他的磚墻等，并用適當地傳遞負載應力的功能，可以適當地設計、施工外墻，使之不產生因面外方向的地震力或風壓等而導致的整體破壞或破碎。
圖9至圖16是概略表示兩層樓住宅的建筑工序的立體圖。
在使用本發明的墻體結構的建筑物中，如圖9～圖16所示，在建造外墻2的磚墻之前建造內墻3。在圖9和圖10所示的地基、地板工序以及一層內墻組裝工序中，在對地基和地板1進行施工后，將構成一層內墻3的木制板部件3a依次架設在地基和地板1上。然后，如圖11和圖12所示，組裝二層樓板承重結構5，用與一層內墻相同的木制板部件架設二層內墻3，并且，如圖13所示，將屋架4和屋頂建造在二層內墻3上。由于內墻3具有充分承受垂直負載的承重性(對垂直負載的耐久性)，因此，建造了內墻3、屋架4和樓板承重結構5的狀態下的建筑物瞬間穩定。
如圖14所示，外墻2的磚通過上述的DUP施工法砌筑在地基和地板1的外周區域。由于屋架4已經被建造，因此砌磚操作不受天氣影響，無需特別對磚進行防止雨水的養護。砌磚操作時，由于可以在不受降雨影響的屋檐下的環境中進行，因此可以避免由于降雨而導致砌磚作業的延期。另外，由于內墻3已經被建造，因此可以與外墻2的砌磚工序同時進行屋內裱糊板工序等內裝工序。因此，通過同時進行砌磚工序和內裝工序，可以縮短建筑工序工期。
如圖14所示，在將一層的外墻2砌筑到二層地板高度的階段，進行上述剪切加強裝置20(圖6)的施工。外墻2和內墻3通過剪切加強裝置20被相互連結。然后，如圖15所示，砌筑二層部分的外墻2的磚。在對外墻2最上層的磚進行施工的階段，外墻2的上端部通過剪切加強金屬件10(圖5)與內墻3的最上端部連結。這樣，如圖16所示，外墻2被建造在建筑物的整個外周上。
根據這樣的結構，內墻3支撐內墻3的自重、屋架4的負載、二層地板的負載以及建筑物的載重等垂直負載，作用于內墻3的地震負載通過剪切加強金屬件10和剪切加強裝置20傳遞到外墻2，并通過外墻2支撐。另外，由于外墻2截斷作用于內墻3的風壓，因此，風壓力不對內墻3進行作用。因此，由于內墻3實際上只負擔垂直負載即可，因此可以利用抗震性以及抗風性低的低強度的木制板部件建造內墻3。
另外，本發明的上述構成可以應用于抗震性以及抗風性差的現有的建筑物的改建或加固。建筑物通常以其墻體負擔自重和載重等的長期負載以及地震力和風壓力等的短期負載的兩種負載的狀態存在。但是，過去的建筑物由于長年使用而劣化，耐力降低。另外，過去建造的建筑物不象現在的建筑物，不具有足夠的抗震性和抗風性的情況居多。以下，將圖13所示的墻體3和屋架4作為現有的建筑物的外墻和屋架，就將本發明的構成用于現有的建筑物改建的應用示例進行說明。
在圖13所示的現有的住宅建筑物中，現有的墻體3支撐其自重、屋架4的負載、二層地板的負載以及建筑物的載重等的長期垂直負載，同時，支撐作用于建筑物的地震力和風負載等的短期水平負載。為了減輕作用于現有建筑物的短期水平負載，在建筑物的外側新建造DUP施工法的砌磚結構的外墻2。具體是，如圖13所示，支撐磚的最下層的地基1沿著現有的墻體3的下端部進行施工，，砌磚結構的外墻2如圖14、圖15和圖16所示那樣進行建造。在建造外墻2的過程(圖14和圖15)中，剪切加強金屬件10和剪切加強裝置20被安裝在磚墻2上，現有墻3與外墻2連結。作用于現有建筑物的地震力通過剪切加強金屬件10和剪切加強裝置20應力傳遞到新建的外墻2上，并通過外墻2進行支撐。由于外墻2截斷作用于現有墻3的風壓，因此風壓力不對現有墻3進行作用。因此，建造外墻2后的現有建筑物被從地震力和風壓力等的短期水平負載中解放，只支撐長期負載即可。這樣，現有的建筑物通過建造砌磚結構的外墻2而被加固。
以上就本發明適當的實施方式進行了詳細說明，但本發明不局限于上述實施方式，在權利要求所述的本發明的范圍內可以進行各種變形或變更，而該變形例或變更例當然也屬于本發明的范圍內。
例如，剪切加強金屬件10和剪切加強裝置20可以設置在二層地板層和屋架層之間，或也可在二層地板層和地基層之間設置。
另外，考慮到剪切加強金屬件10和托架21、22的安裝時的操作性、剪切加強金屬件10以及托架21、22與內墻3以及外墻2的相對少許位移，或托架21、22彼此之間的相對位移等，可以將剪切加強金屬件10和托架21、22的螺栓孔設計成松孔或長孔的形式。
根據本發明，可以提供適當使用DUP施工法的磚墻和外國規格或低廉價格規格等強度較低或廉價的建筑材料兩者的建筑物的墻體結構。DUP施工法的磚墻與現有的施工法的磚墻不同，具有可以負擔建筑物短期水平負載的充分的抗震性和抗風性。由于DUP施工法的磚墻負擔自重和短期水平負載，因此內墻只需負擔自重和長期垂直負載即可。因此，可以利用進口住宅材料或價格低廉的材料建造內墻，能夠降低建筑費用。
另外，根據本發明的墻體結構或墻體施工方法，通過同時進行砌磚工序和內裝工序可以縮短工期，同時，可以在不受天氣影響的屋架的屋檐下的環境中進行磚墻施工。
而且，本發明的墻體結構適用于任何結構的墻體。這種情況下，外墻具有負擔外墻的自重以及作用于外墻和內墻的短期水平負載的耐力，內墻具有負擔內墻的自重以及作用于內墻的長期垂直負載的耐力。屋頂和上層地板的負載以及載重等的長期垂直負載被內墻支撐。作用于內墻的地震負載通過剪切加強部件傳遞到外墻，并通過外墻支撐，另外，風負載只對外墻作用。這樣，內墻和外墻相互配合、發揮對設計負載的結構耐力，尤其是地震負載或風負載(即短期水平負載)實際上不對內墻進行作用，因此，內墻可以用外國規格或低價格規格等的強度較低或廉價的建筑材料進行建造。
權利要求
1.一種建筑物的墻體結構，具有砌磚結構的外墻，該砌磚結構的外墻層疊磚和金屬板，同時，緊固貫通上述磚的螺栓插通孔的緊固件，在該緊固件的預應力的作用下將上下的磚相互一體連結，其特征在于，具有建造在上述外墻內側的內墻和相互連結上述外墻和內墻的剪切加強部件，上述內墻作為可以支撐屋頂負載的干式施工法的墻體進行建造，上述剪切加強部件的內端部被固定在上述內墻上，該剪切加強部件的外端部被上述緊固件固定在上述外墻上，作用于上述屋頂和內墻上的地震力通過上述剪切加強部件傳遞到上述外墻。
2.如權利要求1所述的建筑物的墻體結構，其特征在于，上述剪切加強部件的一端部被固定在上述磚的上面或上述磚之間，通過上述緊固件的緊固力固定在上述磚上，上述剪切加強部件的另一端部被牢固地固定在上述內墻的結構部件上。
3.如權利要求1所述的建筑物的墻體結構，其特征在于，上述剪切加強部件由被固定在上述磚的上面或上述磚之間的外墻側托架(21)和被牢固地固定在上述內墻的結構部件上的內墻側托架(22)構成，外墻側托架和內墻側托架被可進行應力傳遞地相互連結。
4.一種建筑物的墻體結構，具有外墻和內墻的雙重墻結構，其特征在于，上述外墻具有負擔外墻的自重和作用于外墻及內墻上的短期水平負載的耐力，上述內墻具有負擔內墻的自重和作用于內墻上的長期垂直負載的耐力，上述外墻和內墻通過將內墻的剪切力向外墻傳遞的剪切加強部件被相互連結，作用于內墻上的短期水平負載通過上述剪切加強部件向外墻傳遞。
5.如權利要求4所述的墻體結構，其特征在于，上述外墻由將磚和金屬板進行層疊的同時，緊固貫通上述磚的螺栓插通孔的緊固件、在該緊固件的預應力的作用下將上下的磚相互一體連結的磚的墻體構成。
6.如權利要求1或5所述的墻體結構，其特征在于，上述外墻的短期許用剪切力與施加在上述緊固件上的預應力成比例。
7.如權利要求6所述的墻體結構，其特征在于，上述外墻的短期許用剪切力QAS通過QAS＝t·j·μ·Np/A設定，在此，t墻體的有效厚度j墻體的應力中心距離Np被導入滑動產生層的預應力(力)的總和μ磚—水平加強板的接觸面的摩擦系數A墻體的有效截面積。
8.一種建筑物的墻體施工方法，其特征在于，具有對可支撐屋頂負載的干式施工法的內墻進行施工的工序，在該內墻上建造屋架的工序，在上述內墻的外側上層疊磚和金屬板，在上述屋架的屋檐下建造砌磚結構的外墻的工序，通過緊固貫通該磚的螺栓插通孔的緊固件，將上下磚在該緊固件的預應力作用下相互一體連結，在將上述磚砌到規定的層數時，對將作用于上述內墻上的短期水平負載傳遞到外墻的剪切加強部件進行施工，通過該剪切加強部件將上述外墻和內墻相互連結。
9.如權利要求8所述的建筑物的墻體施工方法，其特征在于，通過上述緊固件的緊固力、將上述剪切加強部件固定在上述磚的上面或上述磚之間。
10.如權利要求8或9所述的建筑物的墻體施工方法，其特征在于，在將上述磚砌筑到建筑物的地板部分的高度以及內墻的最上端部的高度時，利用上述剪切加強部件將上述外墻和內墻相互連結。
11.如權利要求8至10中任一項所述的建筑物的墻體施工方法，其特征在于，固定在上述磚的上面或上述磚之間的外墻側托架(21)和被牢固地固定在上述內墻上的內墻側托架(22)構成上述剪切加強部件，將外墻側托架固定在上述磚上，將內墻側托架固定在上述內墻上，將上述外墻側托架和內墻側托架相互一體地連結。
12.一種建筑物的墻體施工方法，其特征在于，將砌磚結構的外墻建造在現有建筑物的墻體的外側，該砌磚結構的外墻將磚和金屬板進行層疊，同時，緊固貫通上述磚的螺栓插通孔的緊固件，在該緊固件的預應力作用下將上下的磚相互一體連結，為了利用上述外墻支撐作用于上述現有建筑物上的短期水平負載，在將上述磚砌筑到規定層數時，通過剪切加強部件將上述現有建筑物與上述外墻相互連結。
13.如權利要求12所述的建筑物的墻體施工方法，其特征在于，通過上述緊固件的緊固力將上述剪切加強部件固定在上述磚的上面或上述磚之間。
14.如權利要求12或13所述的建筑物的墻體施工方法，其特征在于，在將上述磚砌筑到上述現有建筑物的地板部分的高度以及該現有建筑物的墻體的最上端的高度時，利用上述剪切加強部件相互連結上述外墻和內墻。
全文摘要
本發明提供適當地組合具有抗震性以及抗風性的外墻和抗震性等相對較差的內墻，并適當地以各部分負擔設計負載的建筑物的墻體結構。建筑物的墻體結構包括層疊磚(A～D)和金屬板(51)的砌磚結構的外墻(2)。貫通磚的螺栓插通孔(7)的緊固件(60、62、63、70)被緊固，上下的磚在緊固件的預應力下被相互一體連結。內墻(3)被建造在外墻的內側，剪切加強部件(10、20)將內墻和外墻相互連結。內墻作為可支撐屋頂負載等長期垂直負載的干式施工法的墻體進行建造。作用于內墻的地震力等短期水平負載通過剪切加強部件傳遞到外墻。
文檔編號E04B1/02GK1751160SQ0382610
公開日2006年3月22日 申請日期2003年9月4日 優先權日2003年3月6日
發明者松藤泰典 申請人:獨立行政法人科學技術振興機構