JP2017025675A

JP2017025675A - 耐力壁

Info

Publication number: JP2017025675A
Application number: JP2015148470A
Authority: JP
Inventors: 内藤　晃; Akira Naito; 晃内藤; 武東郷; Takeshi Togo; 大偉劉; Daii Ryu; 小林　昌弘; Masahiro Kobayashi; 昌弘小林
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2015-07-28
Filing date: 2015-07-28
Publication date: 2017-02-02

Abstract

【課題】波形鋼板の優れた耐震機能を得ながら、広いスリーブ挿通用開口を確保することができ、かつ構造設計および製造が容易な耐力壁を提供する。【解決手段】耐力壁１は、左右の縦フレーム材３，３および上下端の横フレーム材４，５により組まれた外周フレーム２と、中桟となる上下複数本の横フレーム材６とを備える。外周フレーム２は、中桟となる横フレーム材６を境界として上下に並ぶ複数の区画層ａに区画され、各区画層ａに耐力要素となる波形鋼板７が設けられる。各区画層ａのうちの一部の区画層ａに、他の区画層ａには無く、または他の区画層ａに設けられるよりも横幅の広いスリーブ挿通用開口Ｇが、一部の区画層ａの上下の横フレーム材４，６間に渡って設けられる。【選択図】図６

Description

この発明は、戸建住宅や、その各種の建築物の外壁等となる耐力壁に関する。

従来、工業化住宅に用いられる耐力壁として、外周フレーム内に水平耐力要素となる角波鋼板を配置したものがある。角波鋼板などのメンブレン型の耐力要素を用いると、紡錘型の変形履歴が得られると言う利点がある。

特許第４４１４８３２号公報特開２００３−１７６５８２号公報特許第５３４１３３５号公報特許第５３８３１６６号公報特開平１０−１８４０７６号公報特許第３５０６５２８号公報

従来の耐力要素として波形鋼板を用いた耐力壁は、上記のような種々の利点がある。しかし、耐力壁の全面に波形鋼板が張られていると、配管や配線を通すためのスリーブ開口スペースを得ることができない。波形鋼板にスリーブ開口を形成すると、耐力要素しての機能が低下する。

そこで、図１１に示すように、パネルフレーム１００内を上下複数段に区画した耐力壁において、最上層の区画に水平力Ｐに対する耐力要素としてブレース１０５を設け、残りの各区画に波形鋼板１０４を設けたものが提案されている。ブレース１０５は、上端が横フレーム材１０２の中央に接合され、下端が横フレーム材に接合される。この構成によると、耐力壁のブレース１０５を設けた区画において、十分なスリーブ開口スペースを得ることができる。

しかし、上端の区画のみにブレース１０５を用いると、ブレース１０５と波形鋼板１０４とでは構造性能が異なるため、材料ばらつきによる影響を受けやすく、構造設計が行い難いという問題がある。また、ブレース１０５を設ける個所と角波鋼板１０４を設ける個所とでパネル組立方法となるため、製造工程が複雑になるという問題がある。

この発明の目的は、波形鋼板の優れた耐震機能を得ながら、広い開口を耐力壁に確保することができ、かつ構造設計および製造が容易な耐力壁を提供することである。

この発明の耐力壁は、左右の縦フレーム材および上下端の横フレーム材により組まれた外周フレームと、この外周フレームの前記左右の縦フレーム材に両端が接合されて中桟となる上下一本または複数本の横フレーム材とを備え、前記中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層に耐力要素となる波形鋼板が設けられた耐力壁であって、
前記各区画層のうちの一部の区画層に、他の区画層には無く、または他の区画層に設けられるよりも横幅の広い開口が、前記一部の区画層の上下の横フレーム材間に渡って設けられていることを特徴とする。

この構成によると、耐力要素として全ての区画層に波形鋼板を用いるため、紡錘型の変形履歴となる優れた耐震機能が得られ、またブレースを用いる場合に比べて鋼材使用量が少なくて済む。耐力要素として波形鋼板を用いるが、一部の区画層に、他の区画層には無く、または他の区画層に設けられるよりも横幅の広い開口を、その区画層の上下の横フレーム材間に渡って設けるため、広い開口を確保することができる。また、全ての区画層に耐力要素として波形鋼板を用いるため、一部の区画層にブレースを用いる場合に比べて、構造設計および製造が容易となる。なお、前記開口は、例えばスリーブ挿通用に用いられる。

この発明において、前記一部の区画層に設けられる波形鋼板は、前記外周フレームの両側の縦フレーム材間の幅よりも横幅が狭く、前記波形鋼板が前記外周フレームの横幅方向に偏って配置されることで、前記波形鋼板と前記縦フレーム材との間に前記開口が設けられていても良い。
この構成の場合、前記波形鋼板を外周フレームの横幅方向に偏らせることで前記開口を広げるため、全ての区画層に同じ幅の波形鋼板を用いることができ、部材種類数を増やすことなく、広い開口を得ることができる。

この発明において、前記一部の区画層の前記波形鋼板の横幅を、前記他の区画層に設けられる波形鋼板よりも狭くすることで、前記波形鋼板の左右両側に、前記波形鋼板と前記外周フレームの前記縦フレーム材との間に前記開口が設けられ、前記の横幅を狭くした波形鋼板は、他の区画層の波形鋼板よりも肉厚が厚くても良い。
この構成の場合、一部の波形鋼板の横幅を狭くするため、広い開口を得ることができる。前記一部の波形鋼板は横幅を狭くするが、肉厚を他の区画層の波形鋼板の肉厚よりも厚くするので、横幅を狭くして開口を広げながら、他の区画層の耐力を均等にすることができる。
この場合に、波形鋼板を偏らせかつ幅狭とする場合は、さらに大きい開口を得ることができる。

この発明において、前記一部の区画層に設けられる波形鋼板は、左右に並ぶ複数の分割鋼板に分割され、隣合う分割鋼板の間に前記開口が形成されても良い。
この構成の場合、波形鋼板を偏らせる場合に比べて、左右均等に耐力を得ることができる。

この発明において、前記区画層が４つであり、前記開口が設けられる前記一部の区画層は、上端の区画層であっても良い。
この構成の場合、上下の中間は幅の広い波形鋼板が設けられるため、耐震性能に優れる。また、耐力壁の上端に広い開口が設けられるため、上下方向の中間に広い開口を設ける場合に比べて、配管や配線が行い易い。

この発明において、前記波形鋼板の横幅は前記左右の縦フレーム材との間に間隔が生じる横幅であって、互いに上下に位置する前記横フレーム材に上下端がそれぞれ固定され、前記波形鋼板の両側縁に沿う位置で上下に延びる固定用補助材が前記横フレーム材に設けられ、前記固定用補助材と重なる位置で前記波形鋼板が前記固定用補助材に固定されるものとしても良い。
この構成の場合、波形鋼板の固定が基本的には上下辺だけの固定となるが、上下辺だけの固定であると、大荷重の作用時に、波形鋼板の左右の側縁で大きな上下方向力が生じる。しかし、横フレーム材に固定された固定用補助材を設け、この固定用補助材に波形鋼板を固定しているため、前記波形鋼板の左右の側縁で生じる上下方向力に十分に抵抗することができる。波形鋼板は、一般的には全周固定とすることで、その変形を均等分布とし、変形の局部集中を避けて大変形時の構造性能を維持させる。しかし、上記のように固定用補助材を用いることで、全周固定と同等に変形の局部集中を避けて大変形時の構造性能を維持させることができ、かつ全周固定の場合に比べて固着具の本数を削減できる。

この発明の耐力壁は、左右の縦フレーム材および上下端の横フレーム材により組まれた外周フレームと、この外周フレームの前記左右の縦フレーム材に両端が接合されて中桟となる上下一本または複数本の横フレーム材とを備え、前記中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層に耐力要素となる波形鋼板が設けられた耐力壁であって、前記各区画層のうちの一部の区画層に、他の区画層には無く、または他の区画層に設けられるよりも横幅の広い開口が、前記一部の区画層の上下の横フレーム材間に渡って設けられているため、波形鋼板の優れた耐震機能を得ながら、広い開口を確保することができ、かつ構造設計および製造が容易になる。

この発明の一実施形態にかかる耐力壁の正面図である。図１におけるII部の拡大図である。同耐力壁の波形鋼板の拡大断面図である。同耐力壁の波形鋼板と横フレーム材の関係を示す部分斜視図である。同耐力壁の波形鋼板取付け前の状態を示す正面図である。この発明の他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。耐力壁が２枚隣合う部分の拡大水平断面図である。提案例の正面図である。

この発明の一実施形態を図１ないし図５、図９と共に説明する。この耐力壁は、例えば2〜３階建の戸建て住宅に用いられる1〜２階に渡る外壁に適用される。図１に正面図で示すように、この耐力壁１は、左右の縦フレーム材３，３および上下端の横フレーム材４，５により組まれた外周フレーム２と、この外周フレーム２の前記左右の縦フレーム材３，３に両端が接合されて中桟となる上下複数本の横フレーム材６と、水平耐力負担用の耐力要素となる複数枚の波形鋼板７とを備える。前記外周フレーム２は、中桟となる横フレーム材６を境界として上下に並ぶ複数の区画層ａに区画され、各区画層ａに前記波形鋼板７がそれぞれ設けられる。前記縦フレーム材３は、角形鋼管またはその他の断面形状の形鋼からなり、建築部の鉛直荷重を負担する柱となる。各横フレーム材６は、角形鋼管またはその他の断面形状の形鋼からなる。

図示の例では、前記外周フレーム２が、中桟となる３本の横フレーム材６を境界として上下に並ぶ４つの区画層ａに区画され、各区画層ａには横幅が互いに同じである４枚の波形鋼板７が、それらの波山稜線方向を上下方向とした向きにそれぞれ設けられる。各波形鋼板７の横幅は、前記左右の縦フレーム材３，３との間に隙間が生じる横幅であって、その上下端は上下に位置する横フレーム材４，５，６にドリル付きタッピングねじ等の固着具２０でそれぞれ固定される。固着具２０の配置間隔は、例えば波形鋼板７の一つの波谷部分に複数、例えば２つ配置される間隔とされる。

４つの区画層ａのうち、上端の区画層ａを除く３つの区画層ａでは、波形鋼板７は、その両側縁と左右の縦フレーム材３との間の間隔が等しくなるように、すなわち区画層ａの幅方向の中央に波形鋼板７が位置するように配置される。２段目および３段目の区画層ａの波形鋼板７の上下端は、中桟となる上下の横フレーム材６，６にそれぞれ前記固着具２０で固定され、下端の区画層ａの波形鋼板７の上下端は、中桟となる上の横クレーム材６と下端の横フレーム材５とにそれぞれ固着具２０で固定される。

図５に、前記各波形鋼板７を取付ける前の耐力壁１の構成を正面図で示すように、各横フレーム材４，５，６には、波形鋼板７の両側縁に沿う位置で上下方向に片持ち状に延びる固定用補助材１０が設けられる。固定用補助材１０は、同図の例ではリップ無しの溝形鋼が用いられているが、リップ溝形鋼や、アングル材などの形鋼であっても良く、また短冊状の鋼板であっても良い。波形鋼板７の両側縁は、前記固定用補助材１０と重なる位置で、固定用補助材１０に、上下に並ぶ複数の固着具２０で固定される。なお、固定用補助材１０の長さは、この固定用補助材１０に波形鋼板７を固定するための固着具２０の耐力計算上必要な本数に応じて変えられる。

４つの区画層ａのうち、上端の区画層ａでは、波形鋼板７が幅方向の片側（図１では右側）に偏って配置されている。すなわち、波形鋼板７の左側縁と左の縦フレーム材３との間隔が他の区画層ａの場合よりも広くなるように波形鋼板７が配置される。これにより、この波形鋼板７の右側縁と右の縦フレーム材３との間隔は他の区画層ａの場合よりも狭くなる。この配置に合わせて、上端の区画層ａに設けられる各固定用補助材１０の位置は、図５のように他の区画層ａの場合よりも右側にずらされている。これにより、上端の区画層ａでは、その左側に他の区画層ａに設けられるよりも横幅の広い開口Ｇが確保される。この開口Ｇは、例えばスリーブ挿通用開口であり、以下、「スリーブ挿通用開口Ｇ」と称す。図２は、図１のII部を拡大して示す。上端の区画層ａの波形鋼板７の両側縁が固定用補助材１０に固着具２０で固定されることは、他の区画層ａの場合と同様である。

この実施形態では、前記波形鋼板７は、図３および図４に拡大断面図および斜視図で示すような角波鋼板であり、前記固着具２０としてビスなどのねじ部材が用いられる。角波鋼板である波形鋼板７は、図３のように一方向に延びる波山部分７ａと波谷部分７ｂとが交互に並ぶ断面波形（具体的には波山となる波山部分７ａの頂部および波谷となる波谷部分７ｂの底部が平坦部分となる断面矩形または台形）の鋼板であり、ここでは波山稜線方向が上下方向に延びるように、すなわち波山部分７ａおよび波谷部分７ｂの延びる方向が上下方向となるように張られている。

図１に示すように、波形鋼板７の固定は、基本的には上下辺だけの固定となるが、上下辺だけの固定であると、大荷重の作用時に、波形鋼板の左右の側縁で大きな上下方向力が生じる。しかし、横フレーム材４，５，６に固定された固定用補助材１０を設け、この固定用補助材１０に波形鋼板７を固定しているため、前記波形鋼板７の左右の側縁で生じる上下方向力に十分に抵抗することができる。波形鋼板７は、一般的には全周固定とすることで、その変形を均等分布とし、変形の局部集中を避けて大変形時の構造性能を維持させる。しかし、上記のように固定用補助材１０を用いることで、全周固定と同等に変形の局部集中を避けて大変形時の構造性能を維持させることができ、かつ全周固定の場合に比べて固着具２０の本数を削減できる。

図９は、この実施形態の２枚の耐力壁１、１の隣接部付近の拡大水平断面を、外装材等を施した外壁パネルとして構成した状態で示す。外周フレーム２の屋外側には合板からなる下地材４１および空気層４２を介して外装面材４３が張られ、外周フレーム２の内部にはグラスウール等の断熱材４４，４５が充填されている。外周フレーム２の屋内側には内装面材４６が張られる。２枚の耐力壁１，１の隣合う縦フレーム材３の屋外側および屋内側には、グラスウールボード等からなる柱部断熱面材４７が張られている。

この構成の耐力壁１では、上記したように外周フレーム２が、中桟となる上下複数本の横フレーム材６を境界として上下に並ぶ複数の区画層ａに区画され、各区画層ａに耐力要素となる波形鋼板７が設けられ、各区画層ａのうちの一部の区画層ａ（ここでは上端の区画層ａ）に、他の区画層ａに設けられる場合よりも横幅の広いスリーブ挿通用開口Ｇが、その区画層ａの上下の横フレーム材４，６間に渡って設けられる。
このように、この耐力壁１では、すべての区画層ａの耐力要素を波形鋼板７としていることから、耐力要素としてブレースと波形鋼板を混用する従来例の構成の場合に比べて、構造設計および製造が容易となる。また、この実施形態のように、波形鋼板４として横幅が外周フレーム２の左右の縦フレーム材３，３間の幅よりも狭いものを用い、一部の区画層ａにおいてその波形鋼板７の位置を他の区画層ａの波形鋼板７の位置よりも左右に偏らせることで、横幅の広いスリーブ挿通用開口Ｇも容易に確保することができる。
前記他の区画層ａに生じる縦フレーム材３と波形鋼板７の間の隙間は、開口幅は狭いが、細い径のスリーブの挿通用開口として利用できる。

図６は、この発明の他の実施形態の正面図を示す。この耐力壁１では、図１〜図５に示した実施形態において、一部の区画層ａである上端の区画層ａの波形鋼板７の横幅を、他の区画層ａに設けられる波形鋼板７よりも狭くしており、その幅方向の位置は他の区画層ａの波形鋼板７と同様に幅方向の中央としている。その他の構成は、先の実施形態の場合と同様である。

この実施形態では、上端の区画層ａの波形鋼板７の横幅を他の区画層ａの波形鋼板７の横幅よりも狭くしているので、全ての波形鋼板７を各区画層ａの幅方向の中央に位置させると、上端の区画層ａでは波形鋼板７の両側縁と外周フレーム２の左右の縦フレーム材３，３との間、つまり区画層ａの左右両側に、他の区画層ａに設けられるよりも横幅の広いスリーブ挿通用開口Ｇが確保される。この場合、横幅を狭くした波形鋼板 7は、他の区画層ａの波形鋼板７よりも肉厚を厚くすることで、横幅を狭くした波形鋼板７を設けた区画層ａでの耐力が他の区画層ａの耐力と均等になるようにしている。

この実施形態の場合、一部の区画層ａの左右両側に、他の区画層ａに設けられるよりも横幅の広いスリーブ用挿通用開口Ｇを確保することができる。その他の作用効果は先の実施形態の場合と同様である。

図７は、この発明のさらに他の実施形態の正面図を示す。この耐力壁１では、図６に示した実施形態の場合と同様に、一部の区画層ａである上端の区画層ａの波形鋼板７の横幅を、他の区画層ａに設けられる波形鋼板７よりも狭くしているが、その幅方向の位置は左右の片側（ここでは右側）に偏らせている。その他の構成は、図６の実施形態の場合と同様である。

この実施形態では、上端の区画層ａの波形鋼板７の横幅を他の区画層ａの波形鋼板７の横幅よりも狭くしているだけでなく、その波形鋼板７を上端の区画層ａの幅方向の一方向（ここでは右側）に偏らせて位置させているので、上端の区画層ａの左側に図６の実施形態の場合よりもさらに間隔の広いスリーブ挿通用開口Ｇが確保される。この場合、左側により広いスリーブ用挿通用開口Ｇが確保される分、右側における波形鋼板７の側縁と縦フレーム材３との間隔は狭くなる。この場合も、横幅を狭くした波形鋼板 7は、他の区画層ａの波形鋼板７よりも肉厚を厚くすることで、横幅を狭くした波形鋼板７を設けた区画層ａでの耐力が他の区画層ａの耐力と均等になるようにしている。

この実施形態の場合、一部の区画層ａの幅方向の片側に、他の区画層ａに設けられるよりも横幅の広いスリーブ用挿通用開口Ｇを確保することができる。その他の作用効果は先の実施形態の場合と同様である。

図８は、この発明のさらに他の実施形態の正面図を示す。この耐力壁１では、図１〜図５に示した実施形態において、一部の区画層ａである上端の区画層ａの波形鋼板７を、左右に並ぶ複数の分割鋼板（ここでは２枚の分割鋼板）７Ａ，７Ａに分割し、隣合う分割鋼板７Ａ，７Ａの間に前記スリーブ挿通用開口Ｇを設けている。各分割鋼板７Ａ，７Ａの両側縁が上下の横フレーム材４，６から上下に片持ち状に延びる固定用補助材１０に固着具２０で固定されることは、図１〜図５の実施形態の場合と同様である。各分割鋼板７Ａ，７Ａの合計幅寸法は、他の区画層ａの波形鋼板７の幅寸法よりも狭くても良い。

この実施形態の場合には、一部の区画層ａである上端の区画層ａに他の区画層ａに設けられる隙間よりも横幅の広いスリーブ挿通用開口Ｇを、その区画層ａの幅方向中央に確保することができる。その他の作用効果は、図１〜図５に示した実施形態の場合と同様である。

図９は、この発明のさらに他の実施形態の正面図を示す。上記した各実施形態では、外周フレーム２の全ての区画層ａの波形鋼板７は、左右の縦フレーム材３，３間の間隔よりも幅狭であって、その両側縁が左右の縦フレーム材３，３から幅方向に間隔を開けて設けられる例を示した。この実施形態の耐力壁１では、図６に示した実施形態において、一部の区画層ａである上端の区画層ａを除く他の区画層ａの波形鋼板７の両側縁が左右の縦フレーム材３，３に固定されている。これらの区画層ａでは左右の縦フレーム材３，３と波形鋼板７の両側縁との間に隙間は無い。固定用補助材１０も用いられていない。上端の区画層ａの波形鋼板７は横幅が狭いので、図６の実施形態の場合と同様に、その区画層ａの左右両側に横幅の広いスリーブ挿通用開口Ｇが確保される。この場合も、上端の区画層ａの波形鋼板７は、その両側縁が前記固定用補助材１０に固着具２０で固定されるが、例えば固定用補助材１０を用いず波形鋼板７の両側縁の固定を省略しても良い。

なお、前記各実施形態では、上端の区画層ａのみに広いスリーブ挿通用開口Ｇを設けるようにしたが、下端の区画層ａのみ、または上下両端の区画層ａ、または中間の区画層ａに、上記各実施形態と同様に、上端の区画層ａと同様に広いスリーブ挿通用開口Ｇを設けるように、波形鋼板７の横幅、配置などを変えても良い。

１…耐力壁
２…外周フレーム
３…縦フレーム材
４，５，６…横フレーム材
７…波形鋼板
７Ａ…分割鋼板
１０…固定用補助材
２０…固着具
ａ…区画層
Ｇ…スリーブ挿通用開口（開口）

Claims

左右の縦フレーム材および上下端の横フレーム材により組まれた外周フレームと、この外周フレームの前記左右の縦フレーム材に両端が接合されて中桟となる上下一本または複数本の横フレーム材とを備え、前記中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層に耐力要素となる波形鋼板が設けられた耐力壁であって、
前記各区画層のうちの一部の区画層に、他の区画層には無く、または他の区画層に設けられるよりも横幅の広い開口が、前記一部の区画層の上下の横フレーム材間に渡って設けられていることを特徴とする耐力壁。
請求項１に記載の耐力壁において、前記一部の区画層に設けられる波形鋼板は、前記外周フレームの両側の縦フレーム材間の幅よりも横幅が狭く、前記波形鋼板が前記外周フレームの横幅方向に偏って配置されることで、前記波形鋼板と前記縦フレーム材との間に前記開口が設けられている耐力壁。
請求項１または請求項２に記載の耐力壁において、前記一部の区画層の前記波形鋼板の横幅を、前記他の区画層に設けられる波形鋼板よりも狭くすることで、前記波形鋼板の左右両側に、前記波形鋼板と前記外周フレームの前記縦フレーム材との間に前記開口が設けられ、前記の横幅を狭くした波形鋼板は、他の区画層の波形鋼板よりも肉厚が厚い耐力壁。
請求項１に記載の耐力壁において、前記一部の区画層に設けられる波形鋼板は、左右に並ぶ複数の分割鋼板に分割され、隣合う分割鋼板の間に前記開口が形成された耐力壁。
請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の耐力壁において、前記区画層が４つであり、前記開口が設けられる前記一部の区画層は、上端の区画層である耐力壁。
請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の耐力壁において、前記波形鋼板が角波鋼板である耐力壁。
請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の耐力壁において、前記波形鋼板の横幅は前記左右の縦フレーム材との間に間隔が生じる横幅であって、互いに上下に位置する前記横フレーム材に上下端がそれぞれ固定され、前記波形鋼板の両側縁に沿う位置で上下に延びる固定用補助材が前記横フレーム材に設けられ、前記固定用補助材と重なる位置で前記波形鋼板が前記固定用補助材に固定される耐力壁。