专利名称：建筑物的墙体结构的制作方法
技术领域：
本发明涉及建筑物的墙体结构，更具体是涉及具有用分散型非粘结预应力施工法(DUP)(Distributed and Unbonded Prestress)进行建造的砌砖结构的外墙的建筑物的墙体结构。
背景技术：
现有的各种建筑方法有木制、钢筋混凝土结构、钢架结构、预制块砌筑结构等。作为建筑建造方法的一种，有砌砖建造墙体的砌砖建造法。将粘土高温煅烧而制成的砖在外墙、厚重感、质感以及色彩等构思或美观方面都受到很高的评价。并且，砖在耐久性、隔音性、防火性以及蓄热性等物理性能方面也较为优越。因此，自古以来砖在世界各国广受喜爱，作为建筑物的墙体材料被长期广泛使用。
作为干式施工法的砌砖建造法，本发明者提出了分散型非粘结预应力施工法(DUP)。该建造法是利用金属螺栓的紧固力，一面导入预应力一面将砖多层层叠的砌砖建造法，该实用化研究仍在继续进行(本国专利申请，特愿平4-51893号，特愿平5-91674、特愿平6-20659号、特愿平7-172603号、特愿平8-43014号)。
一般来说，降低住宅建筑物的建筑费用是建筑商、建筑设计人员以及建筑施工人员共同的课题。使用国外生产的价格低廉的进口材料被认为是降低建筑费用的有效手段。因此，按照国外的标准和规格制造的住宅建筑材料被进口到本国。这种进口材料对自重以及承载载荷等垂直负载可发挥充分的承载能力。但是，这种进口材料在抗震性和抗风性方面很多时候不符合本国标准。因此，在采用进口材料的情况下，有必要采取对部件进行加固、使部件剖面大型化等措施。
例如，现有的住宅建筑物在确定主体结构或框架结构等结构形式后，根据确定的结构形式的结构体负担长期负载(自重、承载载荷)和短期负载(地震负载、风负载)两种负载的概念进行设计。相反，按照非地震国的标准设计、制造的结构部件(2×4(two-by-four)木制板构件等)对长期负载(自重、承载载荷)虽然可以发挥与本国的结构部件相同的耐力，但对地震负载的耐力很多情况下不符合本国(特别是地震国)标准。因此，产生了只因对短期水平负载的耐力低而无法采用进口材料的状况。
也考虑过在具有砖墙的住宅建筑物中，通过由进口材料或廉价制造的强度较低的建筑材料建造内墙，并将该墙与外墙侧的砖墙进行组合，以此降低住宅建筑物等的建筑费用的方案。但是，在现有的湿式施工法的砖墙的情况下，即使可以支撑自重，负担作用于建筑物的地震力等的短期水平负载也是困难的。因此，有必要利用内墙支撑短期水平负载。但是，如上所述，利用按照各国的标准、规格制造的建筑材料或比较廉价的建筑材料制造的内墙难以充分发挥对地震负载等短期水平负载的耐力。因此，需要进行内墙的加固或更改设计等，其结果，产生了增加建筑费用反而增加的问题。对此，通过近年来的研究，证明了DUP施工法的砖墙对短期水平负载可发挥较高耐力。但是，由于目前的DUP施工法的砖墙被建造成支撑包括屋顶负载的长期垂直负载，因此，在砖墙进一步负担建筑物的短期水平负载的情况下，砖墙负担的负载将大幅度增加。另外，在砖墙负担长期负载和短期负载两种负载的情况下，内墙承受的负载大幅度减轻，在内墙上产生剩余的耐力。从建筑物的各结构部件应以适当地平衡负担建筑物的负载的观点来看这是不恰当的。
另外，缩短建筑施工的工期与降低建筑费用相同，对所有建筑结构来说都是共同的课题。在干式施工法(DUP)的砖墙的情况下，与现有的湿式施工法的砌砖工序相比较，可以大幅度地缩短砌砖工序的工期。但是，在砌砖结构的砖墙的情况下，由于在建造砖墙后需要进行内装施工，因此有砌砖工序和内装施工工序成为整个工序的关键部分(critical path)的趋势。因此，进一步缩短工期则需要有可以同时进行砌砖工序和内装施工工序的措施。
另外，干式施工法(DUP施工法)的砖墙具有在标准的气象条件下可以早期施工的砌砖结构，可以充分发挥缩短工期的优点。例如，在由于气象异常而导致恶劣天气长期持续的情况下，上述干式施工法(DUP施工法)的砖墙也会同湿式施工法的外墙一样，有使砌砖工序的工期延长的趋势。因此，希望有即使在恶劣天气持续的情况下，也可以在不受天气影响的环境下进行砌砖的措施。
本发明的目的是提供一种适当地使用进口材料等比较廉价并且低强度的建筑材料和干式施工法(DUP施工法)的砖墙两者，并且两者可以适当地负担长期垂直负载和短期水平负载的建筑物的墙体结构。
另外，本发明的目的是提供一种具有主要负担长期垂直负载的墙体和主要负担短期水平负载的墙体，且这些墙体相互配合，能够发挥对于设计负载的结构耐力的建筑物的墙体结构。
本发明的另外的目的是改良墙体结构或墙体施工方法，以便能够同时进行砌砖工序和内装施工工序，同时，能够在不受天气影响的状况下建造干式施工法(DUP施工法)的砖墙。
发明内容
为了实现上述目的，本发明提供一种建筑物的墙体结构，具有砌砖结构的外墙，该砌砖结构的外墙层叠砖和金属板，同时，紧固贯通上述砖的螺栓插通孔的紧固件，在该紧固件的预应力的作用下将上下的砖相互一体连结，其特征在于，具有建造在上述外墙内侧的内墙和相互连结上述外墙和内墙的剪切加强部件，上述内墙作为可以支撑屋顶负载的干式施工法的墙体进行建造，上述剪切加强部件的内端部被固定在上述内墙上，该剪切加强部件的外端部被上述紧固件固定在上述外墙上，作用于上述屋顶和内墙上的地震力通过上述剪切加强部件传递到上述外墙。
根据本发明的上述构成，建筑物的墙体结构由负担自重和变负载载重等的长期垂直负载的构件(内墙)以及负担自重和短期水平负载(地震力以及风负载等)的构件(外墙)构成。两构件(内墙和外墙)相互配合发挥结构耐力。这样的结构上的概念与主要目的在于装饰效果的现有的砖墙(在负担短期负载和长期负载两者的内墙的外侧上利用湿式施工法建造砖墙、砖墙只负担其自重)是完全不同的概念。另外，本发明的概念证明了干式施工法(DUP施工法)的砖墙可以发挥超出当初预测的高水平的耐力，这样的建筑结构概念在现有的湿式施工法的砖墙中无法得到。
另外，根据本发明的上述结构，可以先于外墙对内墙进行施工，在建造屋顶后进行外墙的砌砖。由于外墙的砌砖工序可以在屋顶的屋檐下进行，因此可以解决受天气的影响砌砖工序容易延期的的问题。另外，在进行外墙砌砖时，由于内墙已经建造，因此可以同时进行砌砖工序和内装施工工序。
而且，根据上述结构，作用于屋顶和内墙的短期水平负载通过剪切加强部件传递到外墙，风压被外墙阻挡，不对内墙进行作用。因此，内墙只发挥承受屋顶负载等的长期垂直负载的耐力即可，可以解决进口住宅材料或廉价材料的抗震性和抗风性的问题。因此，可以利用进口住宅材料或廉价材料建造内墙、降低建设费用。
剪切加强部件的一端部最好固定在砖的上面或上下砖之间，通过紧固件的紧固力固定在砖上。剪切加强部件的另一端部被牢固地固定在内墙上。剪切加强部件也可以由固定在砖的上面或上下砖之间的外墙侧托架(21)和被牢固地固定在内墙的结构部件上的内墙侧托架(22)构成。这种情况下，外墙侧托架和内墙侧托架被可进行应力传递地相互连结。
另外，本发明提供一种建筑物的墙体结构，具有外墙和内墙的双重墙结构，其特征在于，上述外墙具有负担外墙的自重和作用于外墙及内墙上的短期水平负载的耐力，上述内墙具有负担内墙的自重和作用于内墙上的长期垂直负载的耐力，上述外墙和内墙通过将内墙的剪切力向外墙传递的剪切加强部件被相互连结，作用于内墙上的短期水平负载通过上述剪切加强部件向外墙传递。
根据本发明的上述结构，由于主要负担长期负载的内墙和主要负担短期负载的外墙相互协作、发挥对于设计负载(短期、长期负载)的结构耐力，因此，可以将例如抗震性能较低的廉价的2×4木制板等用于内墙。
外墙最好由砌砖结构的墙体构成，该砌砖结构的墙体将砖和金属板进行层叠，同时，紧固插通上述砖的螺栓插通孔的紧固件，在该紧固件的预应力的作用下将上下的砖相互一体连结。
外墙的短期许用剪切力最好与施加在紧固件上的预应力成比例。外墙的短期许用剪切力QAS可以通过QAs＝t·j·μ·Np/A设定，在此，t墙体的有效厚度 j墙体的应力中心距离Np被导入滑动产生层的预应力(力)的总和μ砖与金属板(水平加固板)的接触面的摩擦系数A墙体的有效截面积。
通过这样的设定，外墙的砖墙被设计成能有效抗震的承重墙。另外，通过适当地设定预应力，可以自由设定砖墙的抗震性能或抗震效果。
本发明提供一种建筑物的墙体施工方法，其特征在于，具有对可支撑屋顶负载的干式施工法的内墙进行施工的工序，在该内墙上建造屋架的工序，在上述内墙的外侧上层叠砖和金属板，在上述屋架的屋檐下建造砌砖结构的外墙的工序，通过紧固贯通该砖的螺栓插通孔的紧固件，将上下砖在该紧固件的预应力作用下相互一体连结，在将上述砖砌到规定的层数时，对将作用于上述内墙上的短期水平负载传递到外墙的剪切加强部件进行施工，通过该剪切加强部件将上述外墙和内墙相互连结。
根据该施工方法，可以不受降雨的影响，在屋顶的屋檐下进行砌砖工序。另外，通过将内装施工工序与砌砖工序同时进行，可以缩短工期。
被先期建造的内墙由于可以作为砌砖时的砖位置的标准或尺度，因此可以提高砌砖的精度。将砖砌到规定的层数时，剪切加强部件通过砖的紧固件的紧固力被固定在砖的上面或上下砖之间。因此，剪切加强部件无须使用特殊的紧固件或卡定件就可以通过砖的紧固件固定在砖墙上，并且，通过紧固件的紧固力被牢固地固定在砖墙上。
本发明也提供改善现有建筑物的抗震性以及抗风性的建筑物的墙体施工方法作为本发明的应用。即，本发明提供一种建筑物的墙体的施工方法，其特征在于，将砌砖结构的外墙建造在现有建筑物的墙体的外侧，该砌砖结构的外墙将砖和金属板进行层叠，同时，紧固贯通上述砖的螺栓插通孔的紧固件，在该紧固件的预应力作用下将上下的砖相互一体连结，为了利用上述外墙支撑作用于上述现有建筑物上的短期水平负载，在将上述砖砌筑到规定层数时，通过剪切加强部件将上述现有建筑物与上述外墙相互连结。
根据这样的施工方法，剪切加强部件将作用于现有建筑物的短期水平负载传递到外墙。由于作用于现有建筑物的地震力通过剪切加强部件传递到砖墙，因此可以提高建造外墙后的现有建筑物的抗震性。由于可以对应于现有建筑物的墙面进行砌砖，因此可以适应各种形状的现有建筑物。另外，由于砖墙可以切断作用于现有外墙的风压力，因此，也可以提高现有建筑物的抗风性。这样，可以通过建造砖墙，将抗震性和抗风性欠缺的现有建筑物改建或加固成具有足够抗震性和抗风性的建筑物。
图1是具有本发明的墙体结构的住宅建筑物的概略剖视图。
图2和图3是表示外墙的砌砖工序的剖视图。
图4(A)是表示砖单体的立体图，图4(B)和(C)是表示砌砖状态的立体图和正视图。
图5是表示设置在外墙和内墙的最上端部的剪切加强金属器具的结构和安装方法的剖视图。
图6是表示设置在二楼地板部分的剪切加强部件的结构的立体图。
图7是表示DUP施工法的砖墙的负载试验结果(负载变化曲线)的线形图。
图8是表示关于DUP施工法的砖墙的面外刚性的试验结果(面外弯曲试验结果)的线形图。
图9是表示二层楼住宅的建筑工序的立体图，表示地基和一楼地板以下地面的施工过程。
图10是表示一楼内墙的架设过程的立体图。
图11是表示二楼楼板承重结构的施工过程的立体图。
图12是表示二楼内墙施工过程的立体图。
图13是表示屋顶施工过程的立体图。
图14是表示一楼外墙的砌砖过程的立体图。
图15是表示二楼外墙的砌砖过程的立体图。
图16是表示砌砖施工结束时的状态的两层楼住宅的立体图。
具体实施例方式
以下参照附图，就本发明的适当的实施方式进行详细说明。
图1是具有本发明的墙体结构的住宅建筑物的概略剖视图。
建筑物大致由地基和地板1、外墙2、内墙3、屋架4、二层楼板承重结构5以及天花板6构成。外墙2由砌筑于地基和地板1上的DUP施工法的砖墙构成。内墙3由木制2×4施工法(two-by-four method)使用的木制板部件构成，并被架设在地基和地板1上。屋架4被支撑在内墙3的上端，屋顶部件则安装在屋架4的上面。屋架4的负载作为垂直负载对内墙3进行作用，由内墙3的承载力进行支撑。
剪切加强金属件10的外端部被固定在外墙2的最上端、向内墙3侧水平延伸。剪切加强金属件10的内端部向下侧呈直角弯曲、通过螺栓31与内墙3的上端部连结。作用于屋架4和内墙3的水平负载(地震力等)通过剪切加强金属件10传递到外墙2，通过外墙2的抗震力进行支撑。
支撑二层楼板承重结构5和上层内墙3的横架件30通过中间层剪切加强装置20与外墙2的中间高度部分可以传递应力地连结。剪切加强装置20由固定在外墙2上的外墙侧托架21和固定在横架件30上的内墙侧托架22构成。托架21、22通过螺栓、螺母组合体(无图示)被相互一体连结。作用于内墙3和二层楼板承重结构5上的水平负载(地震力等)经由托架21、22向外墙2传递，并通过外墙2的抗震力进行支撑。
图2和图3是表示外墙2的砌砖工序的剖视图，图4(A)是砖单体的立体图，图4(B)和(C)是表示砌砖状态的立体图和正视图。
如图2所示，外墙2的砖AB被上下层叠，金属板(水平加固板)51夹装在砖AB之间。金属板51具有与砖上面的宽度实质上相同的宽度，同时，具有与单体砖的长度大致相同的长度。各个金属板51跨越邻接的两块砖地进行配置。如图4所示，砖被砌成交错形，上下的砖被设置在相对地向墙芯方向错位一半的位置上。
如图2所示，夹装在上下砖AB之间的金属板51的螺栓插通孔53与螺栓插通孔7和大直径贯通孔8对齐。全螺纹螺栓60插通插通孔7、贯通孔8和插通孔53。螺栓60具有与层叠成两层的砖AB的整个高度相同的高度(长度)。可螺入螺栓60的长螺母70被设置在贯通孔8的空心部80中。
在已经砌好的砖AB的上面设置有板51。圆垫片63和弹簧垫片62被设置在板51上，与螺栓插通孔53对齐。螺栓60A的上端部贯通螺栓插通孔53、圆垫片63和弹簧垫片62并向上方突出。长螺母70与螺栓60A的上端部拧合。螺栓60A的上端部螺入内螺纹71的下半部。
为了将长螺母70与螺栓60A拧合，使用图2中虚线所示的专用装卸工具100。工具100具有可携带的驱动部101、可与螺栓60和长螺母70选择性卡合的套筒部102和可将套筒部102的底端部与驱动部101的旋转轴104一体连结的连结部103。套筒部102接受长螺母70，将驱动部101的转矩向长螺母70传递。长螺母70向拧合方向旋转，长螺母70相对于螺栓60A进行相对旋转，被紧固在螺栓60A的上端部。
在接下来的砌筑工序中，上层的砖C被进一步砌筑在下层的砖B上。长螺母70被收容在空心部80内，金属板51被层叠在砖C上。并且，上层的砖D被层叠在金属板51上。螺栓60B被插入到最上层的砖D的螺栓插通孔7中，螺栓60B的下端部螺入长螺母70内。螺栓60B相对于长螺母70的紧固使用上述装卸工具100。装卸工具100的套筒部102接受螺栓60B的上端部，将驱动部101的转矩向螺栓60B传递。螺栓60B向螺入方向旋转，其结果螺栓60B与螺母70固定。
砌筑后的砖ABCD的状态如图3及4所示。组装砖、圆垫片63、弹簧垫片62、螺栓60以及长螺母70的工序在砖CD的上层进一步反复进行。这样，通过紧固件构成元件60626370，对具有将砖一体砌筑结构的连续的垂直墙进行施工。
在与上下长螺母70拧合的螺栓60上，与连结转矩相对应的拉伸应力作为预应力进行作用，在上下的板51之间的砖上，压缩应力作为预应力进行作用。上层的螺栓60和长螺母70的转矩向正下方的螺栓60和长螺母70传递，使其更加固定地进行作用。因此，串联连结的一连串的螺栓60和长螺母70将上层的螺栓60和长螺母70的连结转矩向下层的螺栓60和长螺母70传递。其结果，下层的螺栓60和长螺母70随着将砖1砌筑到上层将以更强的连结转矩拧合。这样，相当强的预应力作用在下层的螺栓60和砖1上，其结果，外墙2对水平激振力和垂直激振力的刚性和韧性实质上都将有很大的提高。
图5所示的砖D表示位于外墙2的最上端的砖。剪切加强金属件10由具有水平部11和垂直部12的一体的金属板构成。水平部11具有可插通螺栓60(60B)的螺栓插通孔13。圆垫片63和弹簧垫片62被配置在水平部11上，与螺栓插通孔13对齐。螺栓60B的上端部贯通螺栓插通孔13、圆垫片63和弹簧垫片62并向上方突出。长螺母70与螺栓60B的上端部拧合。使用上述装卸工具100紧固长螺母70。
垂直部12具有螺栓插通孔14。如图1所示，向外墙侧突出的全螺纹螺栓31被固定在二楼内墙3的上端部。垂直部12以全螺纹螺栓的突出端部分贯通垂直部12的螺栓孔14的方式被定位在内墙3的上端部侧面上。如图5所示，螺母(用虚线表示)被紧固在贯通孔14的全螺纹螺栓31(用虚线表示)的前端部上。剪切加强金属件10通过螺母的紧固被与二层内墙3的上端部一体连结。这样，剪切加强金属件10可传递应力地连结外墙2的上端部和二楼内墙3的上端部。
图6是表示设置在二楼地板部分上的中间层剪切加强装置20的结构的立体图。
剪切加强装置20被设置在与横架件30相同的高度上，可传递应力地相互连结外墙2的中间部和横架件30。在将砖砌筑到规定的高度时，金属制托架21被设置在砖的上面。托架22由水平部分24和倾斜部分25构成。水平部分24具有跨越多块砖的长度，并且被定位在砖上面。倾斜部分25相对于水平部分24形成有规定的角度地向上方倾斜且向内墙3侧延伸。可插通螺栓60的螺栓孔26被隔开规定的间隔地穿设在水平部分24上。螺栓60的上端部贯通水平部分24的各螺栓孔26地向上方突出。如上所述，长螺母70通过装卸工具100被紧固在规定位置的螺栓60上。水平部分24通过长螺母70的紧固力被水平固定在砖的上面。
金属制托架22的垂直部分27被固定在横架件30侧面。突设在横架件30侧面的螺栓33贯通穿设在垂直部分27上的螺栓孔(无图示)。螺母34被紧固在螺栓33的前端部。垂直部分27通过螺母34的紧固力被一体地且可传递应力地固定在横架件30上。金属制托架22的倾斜部分28从垂直部分27的下端向外墙2侧延伸。倾斜部分28的倾斜角度与倾斜部分25的倾斜角度一样。倾斜部分28、25在内墙3及外墙2之间的中空区域中相互重合。螺栓孔(无图示)隔开规定间隔地形成在倾斜部分25、28的重叠区域上，倾斜部分25、28通过螺栓、螺母组合体29被牢固地连结。螺栓、螺母组合体29由插通螺栓孔的螺栓29a和紧固在螺栓29a上的螺母29b构成。另外，砖被进一步砌筑在水平部分24上。
这样，内墙3通过剪切加强金属件10和剪切加强装置20与外墙2连结，作用于内墙3和屋架4上的地震负载或风负载等短期水平负载通过剪切加强金属件10和剪切加强装置20向外墙传递。DUP(Distributed and Unbonded Prestress)施工法的砖墙构成的外墙2由于具有充分的承受短期水平负载的耐力，因此内墙3实际上只负担垂直负载。
图7是表示构成外墙2的DUP砖墙的负载试验结果(负载变化曲线)的线形图。图7中实线所示的负载变化曲线表示作用于砖墙的水平负载与砖墙的剪切变形角的关系。在图7的线形图中，钢架纯框架(“Rahmen”frame)的负载变化曲线作为比较例用虚线表示。另外，在图7的线形图中，纵轴表示面内水平负载Q对短期许用剪切力QAS的比(Q/QAS)，横轴是指剪切变形角。另外，实验中使用的砖墙是使用M12的钢制螺栓砌筑而成的砖墙，对各螺栓一律导入7.0KN/根的预应力。
如图7所示，砖墙的负载变化曲线整体与钢结构的负载变化曲线类似，形成纺锤形的稳定环圈。可以推测这是由于在金属板和砖构成的干式材料组织体的内部，吸收地震力等的短期水平负载的滑动在砖和板之间产生而引起的。由于这样的滑动，墙体柔软地回应短期水平负载，避免墙体整体的破坏或破碎。即，砖墙发挥高能量吸收能力，具有相对于相当强的地震力不产生墙体整体破坏或破碎的耐力。在此，为了确保达到最终耐力的高安全率，砖墙的短期许用剪切力被设定为不允许产生由滑动引起的塑性变形的条件(Q/QAS≤1)。
用于砖墙设计的剪切应力度-变形角计算公式如下。
Θ＝{(H·hm2/2EwIw-hm3/6EwIw)·A/H+1/G}τθ墙体的剪切变形角 τ剪切应力度A墙体的有效剖面积 H墙体的高度hm测定点的高度G干式材料组织体(砖、板以及由螺栓、螺母构成的结构体)的剪切弹性系数其中EwIw＝EbIb+EIEb螺栓的杨氏模量E干式材料组织体的杨氏模量Ib整个螺栓的剖面惯性矩I干式材料组织体的整个剖面的剖面惯性矩建筑物的各墙体负担短期水平负载的比例根据相对于单位剪切应力产生的变形角等而确定。对应于建筑物的设计用地震力的各墙体的短期设计用剪切力(内面剪切)根据短期水平负载的负担率而设定。
关于DUP砖墙的内面剪切的设计公式如下。
DQS/QAS≤1…(1)DQs墙体的短期设计用剪切力QAS墙体的短期许用剪切力(损坏界限时的剪切耐力)QAS(短期许用剪切力)通过以下公式(2)求出(无开口墙体的情况下)QAS＝t·j·fs…(2)t墙体的有效厚度j墙体的应力中心距离fs墙体的短期许用剪切应力度(损坏界限时的剪切强度)另外，j＝7d/8(d是从墙体压缩侧端部到拉伸侧端部的垂直加强元件中心(螺栓中心)的距离)fs(短期许用剪切应力度)由被导入螺栓的预应力决定，通过以下公式(3)求出。
fs＝μNp/A …(3)Np被导入滑动产生层的预应力(力)的总和μ砖与水平加强板(金属板)的接触面的摩擦系数A墙体的有效剖面积图8是表示关于构成外墙2的砖墙的面外刚性的试验结果(面外弯曲试验结果)的线形图。在图8中，对砖墙作用的弯曲应力度表示对墙面进行直角作用的水平负载的结果。
若增加垂直于砖墙的面外方向的负载(例如风压等)，则墙体开始弯曲变形，在拉伸侧的墙面上，在上下砖之间产生微小的间隙(拉伸缘开口点)。若超过该点的弯曲应力对墙体内进行作用，则表示变形角-弯曲应力度关系的曲线从超过刚性降低点的时刻起坡度变为缓坡度(坡度降低)，显示出类似于塑性变形区域中的变形角-弯曲应力度关系的趋势。但是，通过面外方向负载的释放，墙体恢复到大致初期的状态，残留扭曲或残留变形非常小。这是由于向螺栓导入的预应力而引起的。从反复实验的结果可得出，砖墙对于风压等作用于面外方向的短期水平负载，实际上弹性变形到相当大的变形角。因此，证明了通过对相对于该砖墙设置于正交方向设置的其他的砖墙等，并用适当地传递负载应力的功能，可以适当地设计、施工外墙，使之不产生因面外方向的地震力或风压等而导致的整体破坏或破碎。
图9至图16是概略表示两层楼住宅的建筑工序的立体图。
在使用本发明的墙体结构的建筑物中，如图9～图16所示，在建造外墙2的砖墙之前建造内墙3。在图9和图10所示的地基、地板工序以及一层内墙组装工序中，在对地基和地板1进行施工后，将构成一层内墙3的木制板部件3a依次架设在地基和地板1上。然后，如图11和图12所示，组装二层楼板承重结构5，用与一层内墙相同的木制板部件架设二层内墙3，并且，如图13所示，将屋架4和屋顶建造在二层内墙3上。由于内墙3具有充分承受垂直负载的承重性(对垂直负载的耐久性)，因此，建造了内墙3、屋架4和楼板承重结构5的状态下的建筑物瞬间稳定。
如图14所示，外墙2的砖通过上述的DUP施工法砌筑在地基和地板1的外周区域。由于屋架4已经被建造，因此砌砖操作不受天气影响，无需特别对砖进行防止雨水的养护。砌砖操作时，由于可以在不受降雨影响的屋檐下的环境中进行，因此可以避免由于降雨而导致砌砖作业的延期。另外，由于内墙3已经被建造，因此可以与外墙2的砌砖工序同时进行屋内裱糊板工序等内装工序。因此，通过同时进行砌砖工序和内装工序，可以缩短建筑工序工期。
如图14所示，在将一层的外墙2砌筑到二层地板高度的阶段，进行上述剪切加强装置20(图6)的施工。外墙2和内墙3通过剪切加强装置20被相互连结。然后，如图15所示，砌筑二层部分的外墙2的砖。在对外墙2最上层的砖进行施工的阶段，外墙2的上端部通过剪切加强金属件10(图5)与内墙3的最上端部连结。这样，如图16所示，外墙2被建造在建筑物的整个外周上。
根据这样的结构，内墙3支撑内墙3的自重、屋架4的负载、二层地板的负载以及建筑物的载重等垂直负载，作用于内墙3的地震负载通过剪切加强金属件10和剪切加强装置20传递到外墙2，并通过外墙2支撑。另外，由于外墙2截断作用于内墙3的风压，因此，风压力不对内墙3进行作用。因此，由于内墙3实际上只负担垂直负载即可，因此可以利用抗震性以及抗风性低的低强度的木制板部件建造内墙3。
另外，本发明的上述构成可以应用于抗震性以及抗风性差的现有的建筑物的改建或加固。建筑物通常以其墙体负担自重和载重等的长期负载以及地震力和风压力等的短期负载的两种负载的状态存在。但是，过去的建筑物由于长年使用而劣化，耐力降低。另外，过去建造的建筑物不象现在的建筑物，不具有足够的抗震性和抗风性的情况居多。以下，将图13所示的墙体3和屋架4作为现有的建筑物的外墙和屋架，就将本发明的构成用于现有的建筑物改建的应用示例进行说明。
在图13所示的现有的住宅建筑物中，现有的墙体3支撑其自重、屋架4的负载、二层地板的负载以及建筑物的载重等的长期垂直负载，同时，支撑作用于建筑物的地震力和风负载等的短期水平负载。为了减轻作用于现有建筑物的短期水平负载，在建筑物的外侧新建造DUP施工法的砌砖结构的外墙2。具体是，如图13所示，支撑砖的最下层的地基1沿着现有的墙体3的下端部进行施工，，砌砖结构的外墙2如图14、图15和图16所示那样进行建造。在建造外墙2的过程(图14和图15)中，剪切加强金属件10和剪切加强装置20被安装在砖墙2上，现有墙3与外墙2连结。作用于现有建筑物的地震力通过剪切加强金属件10和剪切加强装置20应力传递到新建的外墙2上，并通过外墙2进行支撑。由于外墙2截断作用于现有墙3的风压，因此风压力不对现有墙3进行作用。因此，建造外墙2后的现有建筑物被从地震力和风压力等的短期水平负载中解放，只支撑长期负载即可。这样，现有的建筑物通过建造砌砖结构的外墙2而被加固。
以上就本发明适当的实施方式进行了详细说明，但本发明不局限于上述实施方式，在权利要求所述的本发明的范围内可以进行各种变形或变更，而该变形例或变更例当然也属于本发明的范围内。
例如，剪切加强金属件10和剪切加强装置20可以设置在二层地板层和屋架层之间，或也可在二层地板层和地基层之间设置。
另外，考虑到剪切加强金属件10和托架21、22的安装时的操作性、剪切加强金属件10以及托架21、22与内墙3以及外墙2的相对少许位移，或托架21、22彼此之间的相对位移等，可以将剪切加强金属件10和托架21、22的螺栓孔设计成松孔或长孔的形式。
根据本发明，可以提供适当使用DUP施工法的砖墙和外国规格或低廉价格规格等强度较低或廉价的建筑材料两者的建筑物的墙体结构。DUP施工法的砖墙与现有的施工法的砖墙不同，具有可以负担建筑物短期水平负载的充分的抗震性和抗风性。由于DUP施工法的砖墙负担自重和短期水平负载，因此内墙只需负担自重和长期垂直负载即可。因此，可以利用进口住宅材料或价格低廉的材料建造内墙，能够降低建筑费用。
另外，根据本发明的墙体结构或墙体施工方法，通过同时进行砌砖工序和内装工序可以缩短工期，同时，可以在不受天气影响的屋架的屋檐下的环境中进行砖墙施工。
而且，本发明的墙体结构适用于任何结构的墙体。这种情况下，外墙具有负担外墙的自重以及作用于外墙和内墙的短期水平负载的耐力，内墙具有负担内墙的自重以及作用于内墙的长期垂直负载的耐力。屋顶和上层地板的负载以及载重等的长期垂直负载被内墙支撑。作用于内墙的地震负载通过剪切加强部件传递到外墙，并通过外墙支撑，另外，风负载只对外墙作用。这样，内墙和外墙相互配合、发挥对设计负载的结构耐力，尤其是地震负载或风负载(即短期水平负载)实际上不对内墙进行作用，因此，内墙可以用外国规格或低价格规格等的强度较低或廉价的建筑材料进行建造。
权利要求
1.一种建筑物的墙体结构，具有砌砖结构的外墙，该砌砖结构的外墙层叠砖和金属板，同时，紧固贯通上述砖的螺栓插通孔的紧固件，在该紧固件的预应力的作用下将上下的砖相互一体连结，其特征在于，具有建造在上述外墙内侧的内墙和相互连结上述外墙和内墙的剪切加强部件，上述内墙作为可以支撑屋顶负载的干式施工法的墙体进行建造，上述剪切加强部件的内端部被固定在上述内墙上，该剪切加强部件的外端部被上述紧固件固定在上述外墙上，作用于上述屋顶和内墙上的地震力通过上述剪切加强部件传递到上述外墙。
2.如权利要求1所述的建筑物的墙体结构，其特征在于，上述剪切加强部件的一端部被固定在上述砖的上面或上述砖之间，通过上述紧固件的紧固力固定在上述砖上，上述剪切加强部件的另一端部被牢固地固定在上述内墙的结构部件上。
3.如权利要求1所述的建筑物的墙体结构，其特征在于，上述剪切加强部件由被固定在上述砖的上面或上述砖之间的外墙侧托架(21)和被牢固地固定在上述内墙的结构部件上的内墙侧托架(22)构成，外墙侧托架和内墙侧托架被可进行应力传递地相互连结。
4.一种建筑物的墙体结构，具有外墙和内墙的双重墙结构，其特征在于，上述外墙具有负担外墙的自重和作用于外墙及内墙上的短期水平负载的耐力，上述内墙具有负担内墙的自重和作用于内墙上的长期垂直负载的耐力，上述外墙和内墙通过将内墙的剪切力向外墙传递的剪切加强部件被相互连结，作用于内墙上的短期水平负载通过上述剪切加强部件向外墙传递。
5.如权利要求4所述的墙体结构，其特征在于，上述外墙由将砖和金属板进行层叠的同时，紧固贯通上述砖的螺栓插通孔的紧固件、在该紧固件的预应力的作用下将上下的砖相互一体连结的砖的墙体构成。
6.如权利要求1或5所述的墙体结构，其特征在于，上述外墙的短期许用剪切力与施加在上述紧固件上的预应力成比例。
7.如权利要求6所述的墙体结构，其特征在于，上述外墙的短期许用剪切力QAS通过QAS＝t·j·μ·Np/A设定，在此，t墙体的有效厚度j墙体的应力中心距离Np被导入滑动产生层的预应力(力)的总和μ砖—水平加强板的接触面的摩擦系数A墙体的有效截面积。
8.一种建筑物的墙体施工方法，其特征在于，具有对可支撑屋顶负载的干式施工法的内墙进行施工的工序，在该内墙上建造屋架的工序，在上述内墙的外侧上层叠砖和金属板，在上述屋架的屋檐下建造砌砖结构的外墙的工序，通过紧固贯通该砖的螺栓插通孔的紧固件，将上下砖在该紧固件的预应力作用下相互一体连结，在将上述砖砌到规定的层数时，对将作用于上述内墙上的短期水平负载传递到外墙的剪切加强部件进行施工，通过该剪切加强部件将上述外墙和内墙相互连结。
9.如权利要求8所述的建筑物的墙体施工方法，其特征在于，通过上述紧固件的紧固力、将上述剪切加强部件固定在上述砖的上面或上述砖之间。
10.如权利要求8或9所述的建筑物的墙体施工方法，其特征在于，在将上述砖砌筑到建筑物的地板部分的高度以及内墙的最上端部的高度时，利用上述剪切加强部件将上述外墙和内墙相互连结。
11.如权利要求8至10中任一项所述的建筑物的墙体施工方法，其特征在于，固定在上述砖的上面或上述砖之间的外墙侧托架(21)和被牢固地固定在上述内墙上的内墙侧托架(22)构成上述剪切加强部件，将外墙侧托架固定在上述砖上，将内墙侧托架固定在上述内墙上，将上述外墙侧托架和内墙侧托架相互一体地连结。
12.一种建筑物的墙体施工方法，其特征在于，将砌砖结构的外墙建造在现有建筑物的墙体的外侧，该砌砖结构的外墙将砖和金属板进行层叠，同时，紧固贯通上述砖的螺栓插通孔的紧固件，在该紧固件的预应力作用下将上下的砖相互一体连结，为了利用上述外墙支撑作用于上述现有建筑物上的短期水平负载，在将上述砖砌筑到规定层数时，通过剪切加强部件将上述现有建筑物与上述外墙相互连结。
13.如权利要求12所述的建筑物的墙体施工方法，其特征在于，通过上述紧固件的紧固力将上述剪切加强部件固定在上述砖的上面或上述砖之间。
14.如权利要求12或13所述的建筑物的墙体施工方法，其特征在于，在将上述砖砌筑到上述现有建筑物的地板部分的高度以及该现有建筑物的墙体的最上端的高度时，利用上述剪切加强部件相互连结上述外墙和内墙。
全文摘要
本发明提供适当地组合具有抗震性以及抗风性的外墙和抗震性等相对较差的内墙，并适当地以各部分负担设计负载的建筑物的墙体结构。建筑物的墙体结构包括层叠砖(A～D)和金属板(51)的砌砖结构的外墙(2)。贯通砖的螺栓插通孔(7)的紧固件(60、62、63、70)被紧固，上下的砖在紧固件的预应力下被相互一体连结。内墙(3)被建造在外墙的内侧，剪切加强部件(10、20)将内墙和外墙相互连结。内墙作为可支撑屋顶负载等长期垂直负载的干式施工法的墙体进行建造。作用于内墙的地震力等短期水平负载通过剪切加强部件传递到外墙。
文档编号E04B1/02GK1751160SQ0382610
公开日2006年3月22日 申请日期2003年9月4日 优先权日2003年3月6日
发明者松藤泰典 申请人:独立行政法人科学技术振兴机构