JP2013117156A - 耐震壁および耐震構造 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】耐震壁4は、柱梁架構1または柱スラブ架構の梁3またはスラブ間に壁パネル6が設けられた耐震壁4であって、壁パネル6は、波形の筋を水平方向に向けて配置された波形鋼板82,92と、この波形鋼板82,92の四周を囲んで取り付けられた枠体81,91とを備え、上下方向及び水平方向に位置調整可能に梁3またはスラブに接続され、壁パネル6の上下方向および水平方向の位置調整を許容可能にするとともに水平力を伝達可能にする水平力伝達機構7を介して、架構1に対する壁パネル6の相対位置が固定されている。
【選択図】図1
Description
特許文献1に記載の耐震壁では、波形鋼板を枠体に接合したパネルが、上下の梁またはスラブに固定されている。耐震壁用の鋼板では、板曲げ剛性の強化ないし座屈抑制を図るべく凹凸形状が採用され、このような凹凸形状を連続加工できることから波形鋼板が多用されている。波形鋼板は、波形の形状の選択により、鋼板の特性を調整可能である。パネルに加工される際の波形鋼板の波形の筋の連続方向は、加工の容易さから縦横の各辺に沿う方向つまり水平または垂直とされる。特許文献1の耐震壁においては、波形鋼板が上下方向の軸力および面内曲げを負担することを回避するために、波形の筋を水平方向としている。
そして、特許文献1および2に記載の耐震壁とも、地震や風等により建築物に作用する水平力に対し、パネルの面材に水平力をせん断力として負担させることで、耐震性が確保されるようになっている。
特許文献3に記載の耐震壁では、壁パネルの上面に壁幅方向の長孔を設け、長孔に上下方向に出退自在となるように嵌入支持された締結ボルト体を介して、前記壁パネルの上面と上横架材(梁)とを係合させている。従って、壁パネルは、壁パネルの面外方向への変位は規制されるが、上横架材に対して上下方向および上横架材に沿った方向(長孔の連続方向)に変位可能である。
すなわち、特許文献1に記載の耐震壁では、耐震壁を梁またはスラブに接合させるために、耐震壁の上下方向の位置を梁またはスラブ間の所定位置に合わせる必要がある。このため、施工誤差を吸収することができず、施工性の点で問題がある。
また、耐震壁を連層配置(多階層化)した場合、耐震壁の縦枠を介して上下階に軸力が伝達し、連層配置の最上部または最下部における梁またはスラブと耐震壁との接合部の応力が増大してしまうという問題もある。
特許文献2に記載の耐震壁では、各パネルが所定の間隔を隔てて配置されているため、架構の変形が小さい場合は、パネル間でせん断力の伝達を行うことができず、架構部分で多くの水平力を負担しなければならないという問題がある。
特許文献3に記載の耐震壁では、上横架材(梁)に対して、壁パネルを壁幅方向および上下方向に相対摺動自在に取り付けられるため、特許文献1で述べた施工性の問題および上下層への軸力伝達の問題の解消に利用できる可能性がある。
しかし、特許文献3では、壁パネルの壁幅方向の変位許容に、壁パネルの上面の長孔を利用しているため、架構の変形が小さい範囲では壁パネルに水平方向のせん断力が伝達されず、安定した履歴特性が得られない。従って、特許文献3によっても、特許文献2で述べたせん断力の伝達の問題が解消できず、架構部分で多くの水平力を負担しなければならないという問題がある。
また、水平力伝達機構は、壁パネルの固定時に水平力を伝達可能にするので、架構の変形が小さい場合であっても、水平力伝達機構を介して耐震壁にせん断力を十分伝達することができる。このため、架構部分での水平力負担を軽減することができる。
さらに、壁パネルが水平力伝達機構を介して固定されているため、壁パネルには水平力のみが伝達され、軸力は伝達されないようになっている。このため、耐震壁を連層配置した場合でも、耐震壁を介して軸力が伝達することを防止でき、連層配置の最上部または最下部における耐震壁の接合部の応力が増大することを防止できる。
壁パネルの縦枠を介して上下方向の力が伝達される場合、各階層の壁パネル仕様が同じであり、かつ壁パネルに作用するせん断力が同じであると仮定すると、最下層あるいは最上層の壁パネルと梁との接合部に作用する上下方向の力Rは、以下の式(1)により算出される。
R=Q×H×S÷W÷(S+1) …(1)
R=Q×H/2÷W …(2)
このような構成によれば、架構の面内に複数の壁パネルが水平方向に並設されるため、これら複数の壁パネルでせん断力を負担することができる。このため、壁パネルで負担可能なせん断力を大きくすることができるので、建築物全体としての水平耐力を向上させることができる。
このような構成によれば、当接部材の長孔にボルトを挿通した状態で当接部材を壁パネルに接触させるだけで、当接部材の位置決めを行うことができる。また、当接部材が壁パネルを挟持した状態でボルトを締め付けることにより、当接部材を介して壁パネルを固定することができる。従って、壁パネルの固定を簡単かつ短時間で行うことができるので、施工性をより向上させることができる。
このような構成によれば、波形鋼板が水平力を負担する際のエネルギー吸収量を大きくすることができるため、耐震壁が用いられる建築物の水平耐力を向上させることができる。
このような耐震構造によれば、前述した耐震壁の効果が得られるため、架構部分での水平力負担を軽減することができる。
なお、第2実施形態以降において、次の第1実施形態で説明する構成部材と同じ構成部材、および同様な機能を有する構成部材には、第1実施形態の構成部材と同じ符号を付し、それらの説明を省略または簡略化する。
以下、本発明の第1実施形態を図1から図7に基づいて説明する。
図1は、本実施形態に係る建築物の耐震構造を示す図である。
図1において、建築物は、それぞれ架構1を構成する柱2および梁3と、上下の梁3に固定された耐震壁4とを備えている。
壁パネル6は、上下方向に上パネル8と下パネル9とに2分割されて構成されている。
上パネル8は、枠体81と、この枠体81に固定された折板82とを備えている。
枠体81は、それぞれ平鋼からなる上枠材83、下枠材84、および左右の縦枠材85が四周枠組みされて構成されている。なお、枠体81は、平鋼で構成される場合に限定されるものではなく、折板82に先行して崩壊しないために十分な耐力を有していれば、平鋼以外の形状や材質を有して構成されてもよい。
折板82は、山部と谷部とを有する波形鋼板により構成されている。
波形鋼板の板厚は1.6mm以上で9.0mm未満であることが望ましい。板厚が1.6mm未満であると、座屈に対して十分な強度が得にくい。また、板厚が9.0mm以上であると、重量が増加するため製造時の作業効率の上で好ましくない。
枠体91は、上パネル8の枠体81と同様に、上枠材93、下枠材94、および左右の縦枠材95が枠組みされて構成されるが、上枠材93の構成が上パネル8の上枠材83と相違する。すなわち、上枠材93は、左右の縦枠材95の間隔よりも長く形成され、両端部が縦枠材95から張り出している。この張出部93Aには、水平力伝達機構7が配置される。このため、張出部93Aには、水平力伝達機構7を固定するためのボルト72が挿通されるボルト孔93B(図3(A)参照)が設けられている。
当接部材71は、直方体状の鋼材で構成される。当接部材71には、水平方向に長く形成された長孔73(図3(A)参照)が設けられ、この長孔73にボルト72が挿通される。これにより、下パネル9上で当接部材71が水平方向に位置調節できるようになっている。
すなわち、壁パネル6の位置調整を許容可能にするとともに水平力を伝達可能にする水平力伝達機構7を介して壁パネル6が固定されているため、壁パネル6の位置調整を行った上で、水平力伝達機構7を介して壁パネル6にせん断力を十分に伝達させることができる。このため、施工性を向上させることができるとともに、架構1での水平力負担を軽減することができる。
また、壁パネル6は、上下2つのパネル8,9を備えて構成されるため、各パネル8,9の上下方向の寸法を小さくすることができる。このため、各パネル8,9と梁3との接合部分で負担する応力を小さくすることができるので、接合金物10やボルト11として小型のものを使用することができる。
次に、本発明の第2実施形態を図8に基づいて説明する。
本実施形態の耐震壁4は、壁パネル6の構成および水平力伝達機構7の配置が第1実施形態と相違するものの、その他の構成は第1実施形態と略同様である。以下、相違点について詳しく説明する。
次に、本発明の第3実施形態を図9に基づいて説明する。
本実施形態は、架構1の面内に複数の耐震壁4が設けられている点で第1実施形態と相違するものの、耐震壁4の構成そのものは第1実施形態と同様である。すなわち、本実施形態では、架構1の面内において水平方向に2つの耐震壁4が設けられている。なお、架構1の面内に設けられる耐震壁4としては2つに限られず、3つ以上であってもよい。
次に、本発明の第4実施形態を図10に基づいて説明する。
本実施形態の耐震壁4は、壁パネル6における折板82,92の波形の筋が上下方向とされている点で第1実施形態と相違するものの、その他の構成は第1実施形態と略同様である。
すなわち、本実施形態では、壁パネル6に配置される上パネル8および下パネル9は、それぞれ枠体81,91の内側に折板82,92が固定されている。折板82,92は、それぞれ波形の筋が上下方向に配置されている。
すなわち、本実施形態のように、上パネル8および下パネル9は縦横比が小さい場合、これらのパネル8,9がそれぞれ正方形に近い形状となり、各々における縦枠間の変形量と横枠間の変形量が略同等とみなすことができる。このような状態では、波形の筋が水平方向であるパネルと同等の座屈性能を得ることができる。
例えば、前記各実施形態では、水平力伝達機構7は、当接部材71とボルト72とを備えていたが、水平力伝達機構7の構成としては、これに限られない。例えば、図11(A)および図11(B)に示すように、上パネル8の面外方向に突出するように下枠材84に設けられた平鋼74と、水平方向に長く形成された長孔75Aを有し、下パネル9の上枠材93に被せられた溝形鋼76を介して上枠材93に固定される板状のストッパー75と、長孔75Aに挿通されるボルト77とを備えて、水平力伝達機構7を構成してもよい。この場合、ストッパー75が平鋼74を挟持した状態で上枠材93に固定されるため、ストッパー75と平鋼74との間に生じる支圧により、上パネル8と下パネル9とを固定することができる。そして、ストッパー75は、長孔75Aを有しているため、ストッパー75を水平方向に位置調節することができる。
前記各実施形態においては、本発明の耐震壁4が設置される建築物を具体的に例示していないが、耐震壁4の設置対象は、特に限定されるものではなく、各種構造形式の建築物や任意の用途の建築物などに本発明の耐震壁4を利用可能である。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
Claims (6)
- 柱梁架構または柱スラブ架構の梁またはスラブ間に壁パネルが設けられた耐震壁であって、
前記壁パネルは、波形の筋を水平方向または上下方向に向けて配置された波形鋼板と、この波形鋼板を囲んで取り付けられた枠体とを備え、上下方向および水平方向に位置調整可能に前記梁または前記スラブに接続され、
前記壁パネルの上下方向および水平方向の位置調整を許容可能にするとともに水平力を伝達可能にする水平力伝達機構を介して、前記柱梁架構または前記柱スラブ架構に対する前記壁パネルの相対位置が固定されていることを特徴とする耐震壁。 - 請求項1に記載の耐震壁において、
前記壁パネルは、上下方向に上パネルと下パネルとに2分割されて構成され、
前記上パネルは、上方の梁またはスラブに接続され、
前記下パネルは、下方の梁またはスラブに接続され、
前記上パネルと前記下パネルとは、前記水平力伝達機構を介して、それぞれの位置調整を許容可能かつ水平力を伝達可能に互いに固定されていることを特徴とする耐震壁。 - 請求項1または請求項2に記載の耐震壁において、
前記柱梁架構または前記柱スラブ架構の面内において水平方向に複数設けられていることを特徴とする耐震壁。 - 請求項1から請求項3のいずれかに記載の耐震壁において、
前記水平力伝達機構は、水平方向に長く形成された長孔を有するとともに前記壁パネルに水平方向の両側から当接する当接部材と、前記長孔に挿通されて前記当接部材を固定するボルトとを備えていることを特徴とする耐震壁。 - 請求項1から請求項4のいずれかに記載の耐震壁において、
前記壁パネルの波形鋼板は、超深絞り用鋼板、深絞り用鋼板、絞り用鋼板、および低降伏比型高強度鋼板のうちのいずれかの鋼板で構成されていることを特徴とする耐震壁。 - 柱梁架構または柱スラブ架構と、
請求項1から請求項5のいずれかに記載の耐震壁とを備えていることを特徴とする耐震構造。
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