JP2020139270A - 耐力壁及び壁面材 - Google Patents

Abstract

【課題】地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させた耐力壁を提供する。【解決手段】耐力壁は、上下方向に延びる一対の縦材と、一対の前記縦材にそれぞれ接合された壁面材と、前記壁面材の一対の前記縦材間に前記上下方向に間隔をあけて１列形成され、前記壁面材の一般部に対して板厚方向に突出する環状の壁部と、前記壁部の突出方向の端部を閉じる底部とを有する凹部と、を備える。【選択図】図３Ａ

Description

本発明は、耐力壁及び壁面材に関する。

特許文献１には、建物の上下の水平部材に接合される一対の縦材に壁面材を接合した耐力壁が開示されている。この耐力壁の壁面材には、複数のバーリング孔が上下に１列に形成されている。

特許５８０５８９３号公報

ところで、建物で用いられる部位によって耐力壁には必要とされる性能が異なる。特許文献１に開示の耐力壁では、建物の内壁材に用いられるため、配管や配線のために複数のバーリング孔が壁面材に形成されている。一方で、建物の外壁材に用いられる耐力壁には、地震の初期から終局までの剛性及び耐力の更なる向上が望まれている。

本発明は上記事実を考慮し、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させた耐力壁及び壁面材を提供することを課題とする。

本発明の第１態様の耐力壁は、上下方向に延びる一対の縦材と、一対の前記縦材にそれぞれ接合された壁面材と、前記壁面材の一対の前記縦材間に前記上下方向に間隔をあけて１列形成され、前記壁面材の一般部に対して板厚方向に突出する環状の壁部と、前記壁部の突出方向の端部を閉じる底部とを有する凹部と、を備える。

第１態様の耐力壁では、壁面材の一対の縦材間に凹部を上下方向に間隔をあけて形成している。ここで、上記耐力壁では、壁面材に底部を有する凹部を形成するため、例えば、縁部にリブを形成した開口（バーリング孔）を形成する壁面材と比べて、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させることができる。

本発明の第２態様の耐力壁は、第１態様の耐力壁において、板厚方向から見て、前記上下方向に隣接する前記凹部の形状及び大きさが同じである。

第２態様の耐力壁では、板厚方向から見て、隣接する凹部の形状及び大きさを同じ形状および大きさにしていることから、例えば、隣接する凹部の形状及び大きさの少なくとも一方が異なる構成と比べて、凹部毎に作用する応力を一定にできるため、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を確保しやすい。また、壁面材に凹部を形成するに際して、凹部の形状及び大きさに合わせた様々な加工具（金型含む）を用いる必要がないため、壁面材の製造（加工）が容易になる。

本発明の第３態様の耐力壁は、第１態様又は第２態様の耐力壁において、板厚方向から見て、前記凹部の形状は、円形である。

第３態様の耐力壁では、板厚方向から見て、凹部の形状を円形としていることから、例えば、凹部の形状を多角形状とした構成と比べて、凹部への局部応力集中が緩和されるため、地震の終局において耐力を安定させることができる。

本発明の第４態様の耐力壁は、第１態様又は第２態様の耐力壁において、板厚方向から見て、前記凹部の形状は、偶数個の角部を有する多角形状であり、前記壁面材には、前記上下方向に延びる直線に対して左右対称で且つ前記直線上に前記凹部の対向する前記角部の頂点同士が位置するように前記凹部が形成されている。

第４態様の耐力壁では、壁面材において、板厚方向から見て、凹部の形状を偶数個の角部を有する多角形状とし、さらに凹部を上下方向に延びる直線に対して左右対称で且つ該直線上に凹部の対向する角部の頂点同士が位置するように壁面材に形成している。このため、上記耐力壁では、例えば、凹部が上記直線に対して左右対称で且つ該直線上に対向する角部の頂点同士が位置しない構成と比べて、地震の初期において剛性及び耐力を向上させることができる。

本発明の第５態様の耐力壁は、第１態様〜第４態様のいずれか一態様の耐力壁において、前記上下方向に隣接する前記凹部の中心間距離が、一対の前記縦材と前記壁面材との接合点間の水平距離よりも短い。

第５態様の耐力壁では、壁面材において、上下方向に隣接する凹部の中心間距離を一対の縦材と壁面材との接合点間の水平距離よりも短くしている。このため、地震による水平荷重が耐力壁に伝達された際に、壁面材では、一方の縦材と壁面材との接合部と凹部との水平方向の中間部、及び、他方の縦材と壁面材との接合部と凹部との水平方向の中間部におけるせん断応力（ミーゼス応力）値が上下方向に隣接する凹部間の上下方向の中間部のせん断応力値よりも低くなる。これにより、一対の縦材に生じる水平方向へのせん断応力が低減される。その結果、壁面材において上下方向に隣接する凹部間の上下方向の中間部が変形する前に、壁面材と縦材との接合部が変形することが抑制され、地震エネルギーを安定して吸収することが可能となる。

本発明の第６態様の耐力壁は、第５態様の耐力壁において、前記凹部の水平方向に沿った幅は、前記接合点間の水平距離の３０％〜８０％の範囲内である。

第６態様の耐力壁では、凹部の水平方向に沿った幅を接合点間の水平距離の３０％〜８０％の範囲内としていることから、壁面材において上下方向に隣接する凹部間の中間部が変形する前に、壁面材と縦材との接合部が変形することを効果的に抑制できる。

本発明の第７態様の耐力壁は、第１態様〜第６態様のいずれか一態様の耐力壁において、一対の前記縦材は、各々の上端部と下端部とにおいて一対の横材のみで連結されている。

第７態様の耐力壁では、一対の縦材を各々の上端部と下端部とにおいて一対の横材のみで連結しているため、例えば、一対の横材に加えて一対の縦材の上下方向中間部を別の横材で連結する構成と比べて、地震の終局における耐力の過剰な上昇を抑制することができる。

本発明の第８態様の壁面材は、上下方向に延びる一対の縦材にそれぞれ接合される壁面材であって、前記壁面材の一対の前記縦材間に前記上下方向に間隔をあけて１列形成され、前記壁面材の一般部に対して板厚方向に突出する環状の壁部と、前記壁部の突出方向の端部を閉じる底部とを有する凹部、を備える。

第８態様の壁面材では、一対の縦材間に凹部を上下方向に間隔をあけて形成している。ここで、上記壁面材では、底部を有する凹部を形成するため、例えば、縁部にリブを形成した開口（バーリング孔）を形成する構成と比べて、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させることができる。

本発明によれば、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させた耐力壁及び壁面材を提供することができる。

本発明の一実施形態の耐力壁の正面図である。 図１に示される耐力壁の枠材の正面図である。 図１の矢印３ＡＸで指し示す部分を拡大した拡大図である。 図３Ａの３ＢＸ−３ＢＸ線断面図である。 地震の終局時において図１に示される耐力壁の各部位に作用する力を矢印で示す図３Ａに対応する部分の拡大図である。 図１の５Ｘ−５Ｘ線に沿って切断した耐力壁の断面図である。 図１の６Ｘ−６Ｘ線に沿って切断した耐力壁の断面図である。 本発明の他の実施形態の耐力壁の凹部周辺の拡大図（図３Ａに対応する拡大図）である。 本発明の他の実施形態の耐力壁の凹部周辺の拡大図（図３Ａに対応する拡大図）である。 本発明の他の実施形態の耐力壁の凹部周辺の拡大図（図３Ａに対応する拡大図）である。 本発明の他の実施形態の耐力壁の凹部周辺の拡大図（図３Ａに対応する拡大図）である。 本発明の他の実施形態の耐力壁の正面図である。 本発明の他の実施形態の耐力壁の正面図である。 補剛部材がある耐力壁の層間変化角に対する水平荷重の変化の特性を示すグラフである。 補剛部材がない耐力壁の層間変化角に対する水平荷重の変化の特性を示すグラフである。

図１〜図６を用いて本発明の一実施形態に係る耐力壁及び壁面材について説明する。なお、図中に示された矢印Ｕは、本実施形態の耐力壁が適用される建物の上方向を示している。また、図中に示された矢印Ｗは、耐力壁の幅方向を示している。なお、本実施形態では、耐力壁の幅方向と建物の水平方向が一致している。

図１に示されるように、本実施形態の耐力壁２０は、枠材２２と、壁面材５０と、を備えている。

図１及び図２に示されるように、枠材２２は、矩形状に形成されている。この枠材２２は、水平方向に間隔をあけて配置され、上下方向に延びる縦枠材２４、２６、２８と、縦枠材２４、２６、２８の各々の上端を水平方向につなぐ横枠材３０と、縦枠材２４、２６、２８の各々の下端を水平方向につなぐ横枠材３２と、備えている。

なお、本実施形態の縦枠材２４、２６、２８は、本発明における縦材の一例である。

（縦枠材２４）
図２に示されるように、縦枠材２４は、枠材２２の幅方向（図中矢印Ｗ方向）一方側（図２及び図５では左側）の部分を形成している。なお、本実施形態では、枠材２２の幅方向と耐力壁２０の幅方向は一致している。

この縦枠材２４は、図５及び図６に示されるように、幅方向外側の外枠部分を形成する角形鋼管３４と、幅方向内側の内枠部分を形成し、縦枠材２６側（言い換えると、枠材２２の幅方向他方側（図２及び図５では右側））が開放された断面がＣ字形状の形鋼３６と、を備えている。

角形鋼管３４は、断面が正方形状とされており、枠材２２の厚み方向（図中矢印Ｔ方向）に２つ並べて配置されている。これらの角形鋼管３４は、溶接により接合されている。

形鋼３６は、リップ溝形鋼であり、ウェブ部３６Ａの外面が角形鋼管３４の枠内側（枠材２２の内側）の面に接合されている。具体的には、形鋼３６は、２つの角形鋼管３４にドリルねじ３８を用いてそれぞれ接合されている。なお、本発明は上記構成に限定されず、例えば、溶接などの他の方法を用いて形鋼３６と角形鋼管３４を接合してもよい。また、形鋼３６の内面には、断面Ｃ字状の補強部材４０が接合されている。この補強部材４０は、溝形鋼であり、ウェブ部４０Ａの外面及び両フランジ部４０Ｂの外面が形鋼３６のウェブ部３６Ａの内面及び両フランジ部３６Ｂの内面にそれぞれ接合されている。なお、形鋼３６と補強部材４０の接合方法は、特に限定されない。例えば、溶接で形鋼３６と補強部材４０を接合してもよい。

（縦枠材２６）
図２に示されるように、縦枠材２６は、縦枠材２４と縦枠材２８の間に配置されており、枠材２２の幅方向中央部に位置する部分を形成している。

この縦枠材２６は、図５及び図６に示されるように、縦枠材２８側（言い換えると、枠材２２の幅方向他方側）が開放された断面がＣ字形状の形鋼４２と、を備えている。

（縦枠材２８）
図２に示されるように、縦枠材２８は、枠材２２の幅方向他方側（図２及び図５では右側）の部分を形成している。

この縦枠材２８は、図５及び図６に示されるように、縦枠材２６を挟んで縦枠材２４と対称に構成されている。具体的には、縦枠材２８は、外枠部分を形成する角形鋼管３４と、内枠部分を形成し、縦枠材２６側（言い換えると、枠材２２の幅方向一方側（図２及び図５では左側））が開放された形鋼３６と、形鋼３６を補強する補強部材４０とを備えている。

図２に示されるように、横枠材３０は、断面が矩形状の角形鋼管によって形成されている。この横枠材３０には、縦枠材２４、２６、２８の各々の上端がねじやボルト等のファスナー又は溶接等によって接合されている。

図２に示されるように、横枠材３２は、横枠材３０と同様に、断面が矩形状の角形鋼管によって形成されている。この横枠材３０には、縦枠材２４、２６、２８の各々の下端がねじやボルト等のファスナー又は溶接等によって接合されている。

図２に示されるように、枠材２２は、横枠材３０と横枠材３２の水平方向の相対変位に対する剛性を補強するための補剛部材４４、４６を備えている。補剛部材４４は、縦枠材２４と縦枠材２６との間で且つ上下方向の略中央部に配置されている。また、補剛部材４４は、一端が縦枠材２４にドリルねじ４８で接合され、他端が縦枠材２６にドリルねじ４８で接合されている。一方、補剛部材４６は、縦枠材２４と縦枠材２６との間で且つ上下方向の略中央部に配置されている。また、補剛部材４６は、一端が縦枠材２６に補剛部材４４の他端と共にドリルねじ４８で接合され、他端が縦枠材２８にドリルねじ４８で接合されている。なお、枠材２２の剛性が確保される場合には、補剛部材４４、４６を省略してもよい。

（壁面材５０）
図１に示されるように、壁面材５０は、矩形状に形成された鋼板であり、枠材２２に接合されている。本実施形態の耐力壁２０では、壁面材５０を２枚用いており、一の壁面材５０が縦枠材２４と縦枠材２６に接合され、他の壁面材５０が縦枠材２６と縦枠材２８に接合されている。具体的には、一の壁面材５０の幅方向の両端部が一対の縦材である縦枠材２４及び縦枠材２６にそれぞれ複数のドリルねじ５２を用いて接合されている。また、他の壁面材５０の幅方向の両端部が一対の縦材である縦枠材２６及び縦枠材２８にそれぞれ複数のドリルねじ５２を用いて接合されている。なお、２枚の壁面材５０は、同一寸法であるが、本発明はこの構成に限定されず、異なる寸法であってもよい。

なお、一の壁面材５０と縦枠材２４及び縦枠材２６との接合のためにドリルねじ５２がねじ込まれた部分、及び、他の壁面材５０と縦枠材２６及び縦枠材２８との接合のためにドリルねじ５２がねじ込まれた部分を接合部６０と称する。

また、図１及び図３Ａに示されるように、接合部６０は、上下方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、本実施形態の壁面材５０では、接合部６０が略一定の間隔で設けられているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、耐力壁に水平荷重が作用した場合にせん断力が大きく作用する領域に接合部を密に配置して、上下方向に隣接する接合部に作用するせん断力を均一に近づけてもよい。

また、図３Ａに示されるように、壁面材５０には、上下方向に間隔をあけて複数（本実施形態では７つ）の凹部５４が形成されている。これら７つの凹部５４は、上下方向に１列となるように形成されている。そして、１列に並んだ凹部５４は、壁面材５０の幅方向の中心に対してオフセットしている。換言すると、上下方向に隣接する凹部５４の中心を通って上下方向に延びる直線ＳＬが、幅方向の一方側又は他方側に寄っている（図３Ａでは直線ＳＬが右側に寄っている。）。なお、ここでいう凹部５４の中心とは、壁面材５０を板厚方向で見て、凹部５４の開口中心を指す。

図３Ｂに示されるように、凹部５４は、壁面材５０の一般部５０Ａに対して板厚方向（本実施形態では耐力壁２０の厚み方向Ｔと同じ）に突出する環状の壁部５４Ａと、壁部５４Ａの突出方向（図中矢印Ｐで示す方向）の端部を閉じる底部５４Ｂとを有している。この凹部５４は、壁面材５０となる鋼板にプレス加工が実施されて凹部５４が形成されている。なお、本発明は上記構成に限定されず、例えば、壁面材５０となる鋼板にプレス加工で貫通孔を形成し、この貫通孔の縁部に有底筒状部材の開口部を接合して凹部５４を形成してもよい。

また、図３Ａに示されるように、凹部５４の形状は、壁面材５０の板厚方向から見て、円形である。そして、壁面材５０の板厚方向から見て、上下方向に隣接する凹部５４の形状及び大きさが、同じ形状及び大きさとされている。なお、凹部５４の開口寸法は、例えば、直径２００ｍｍ以上に設定することが好ましい。

図３Ａに示されるように、上下方向に隣接する凹部５４の中心間距離Ｄ１は、縦枠材２４における接合部６０と縦枠材２６における接合部６０との間の水平距離Ｄ２よりも短くなっている。そして、凹部５４の水平方向に沿った幅Ｗ１は、接合点間の水平距離Ｄ２の３０％〜８０％の範囲内に設定されている。

図１に示されるように、一の壁面材５０の上端部と他の壁面材５０の上端部は、横枠材３０にそれぞれ複数のドリルねじ５２を用いて接合されている。そして、一の壁面材５０の下端部と他の壁面材５０の下端部は、横枠材３２にそれぞれ複数のドリルねじ５２を用いて接合されている。

（本実施形態の作用並びに効果）
建物の外装材として用いられる耐力壁には、地震の初期弾性段階では、剛性・設計耐力が高く、終局段階では最大耐力が設計耐力よりも大きい（例えば、１．５倍程度）ことが求められている。さらに、この耐力壁には、大変形時においても耐力が安定している（急激な低下がない）ことも求められている。これらを考慮のうえ、本発明者らは、本発明の開発に至った。

耐力壁２０では、壁面材５０に凹部５４を上下方向に間隔をあけて形成している。ここで、耐力壁２０では、壁面材５０に底部５４Ｂを有する凹部５４を形成するため、例えば、縁部にリブを形成した開口（バーリング孔）を形成する壁面材と比べて、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させることができる。具体的には、耐力壁２０では、地震の初期段階（一例として、層間変形角１／３００時）において、壁面材５０の上下方向に隣接する凹部５４間にせん断応力が集中する。このせん断応力が集中するメカニズムについては壁面材に円形バーリング孔が形成された比較例の耐力壁ともに共通である。一方で、凹部の圧縮抵抗力については、本実施形態の耐力壁２０が比較例の上記耐力壁と比べて若干高くなる。これは壁部５４Ａが底部５４Ｂで閉じられているためと推定される。これにより、接合部６０に伝達されるせん断力が低くなる。以上より、耐力壁２０では、地震の初期段階において、比較例の上記耐力壁よりも剛性及び耐力が向上する。
また、耐力壁２０では、地震の終局段階（一例として、層間変形角１／１００時）において、図４に示されるように、壁面材５０の上下方向に隣接する凹部５４間を斜めに結ぶ方向に引張力ＴＳが生じており、凹部５４の圧縮抵抗力ＣＲと、各接合部６０に作用するせん断力ＳＦとで力の釣合いが保たれている。一方、比較例の上記耐力壁も耐力壁２０と同様のメカニズムで力の釣合いが保たれるが、バーリング孔の圧縮抵抗力が凹部５４の圧縮抵抗力よりも低いため、釣合いが保てるせん断力の範囲が狭い。このように、凹部５４の圧縮抵抗力ＣＲの大きさが地震の初期から終局まで耐力壁の耐力に影響を与えていると推定される。このため、耐力壁２０は、図１３に示されるように、比較例の上記耐力壁と比べて、地震の初期から終局段階まで剛性及び耐力を向上させることができる。

また、耐力壁２０では、板厚方向から見て、凹部５４の形状を円形としていることから、例えば、凹部の形状を多角形状とした構成と比べて、凹部５４への局部応力集中を緩和できるため、地震の終局において耐力を安定させることができる。

さらに耐力壁２０では、板厚方向から見て、隣接する凹部５４の形状及び大きさを同じ形状および大きさにしていることから、例えば、隣接する凹部の形状及び大きさの少なくとも一方が異なる構成と比べて、凹部５４毎に作用する応力を一定にできるため、地震の初期から終局までの剛性及び耐力を確保しやすい。また、壁面材５０に凹部５４を形成するに際して、凹部の形状及び大きさに合わせた様々な加工具（金型含む）を用いる必要がないため、壁面材５０の製造（加工）が容易になる。

そして、耐力壁２０では、中心間距離Ｄ１を水平距離Ｄ２よりも短くしていることから、地震による水平荷重が耐力壁２０に伝達された際に、壁面材５０において、接合部６０と凹部５４との水平方向の中間部のせん断応力（ミーゼス応力）値を上下方向に隣接する凹部５４間の上下方向の中間部のせん断応力値よりも低くすることができる。これにより、一対の縦材（縦枠材２４と縦枠材２６、または縦枠材２６と縦枠材２８）に生じる水平方向へのせん断応力が低減される。その結果、壁面材５０において上下方向に隣接する凹部５４間の上下方向の中間部が変形する前に、壁面材５０と一対の縦材との接合部６０が変形することが抑制され、地震エネルギーを安定して吸収することが可能となる。

さらに耐力壁２０では、凹部５４の幅Ｗ１を水平距離Ｄ２の３０％〜８０％の範囲内としていることから、壁面材５０において上下方向に隣接する凹部５４間の中間部が変形する前に、接合部６０が変形することを効果的に抑制できる。

前述の実施形態の耐力壁２０では、枠材２２と壁面材５０との接合にドリルねじ５２を用いているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、ドリルねじ５２の代わり釘を用いてもよい。また、枠材２２と壁面材５０をスポット溶接で接合してもよい。スポット溶接を用いた場合は、枠材２２と壁面材５０の溶接された部分を接合部と称する。

前述の実施形態の耐力壁２０では、壁面材５０に下孔を形成していないが、本発明はこの構成に限定されず、壁面材５０に下孔又は孔開け用の目印を形成してもよい。

前述の実施形態の耐力壁２０では、板厚方向から見て、凹部５４の形状を円形にしているが、本発明はこの構成に限定されず、例えば、凹部５４の形状を上下方向と長軸が一致する縦向きの楕円形としてもよいし、上下方向と短軸が一致する横向きの楕円形としてもよい。

また、前述の実施形態の耐力壁２０では、板厚方向から見て、凹部５４の形状を円形にしているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図７、８、９、１０にそれぞれ示される各耐力壁７０、８０、９０、１００のように、板厚方向から見て、各壁面材７２、８２、９２、１０２に形成される各凹部７４、８４、９４、１０４の形状をそれぞれ偶数個の角部７４Ｃ、８４Ｃ、９４Ｃ、１０４Ｃを有する多角形状としてもよい。なお、ここでいう「多角形状」には、角部が角張っている多角形及び角部が円弧状に湾曲している（丸まっている）多角形を含む。
具体的には、耐力壁７０は、図７に示されるように板厚方向から見て、上記直線ＳＬに対して左右対称で且つ直線ＳＬ上に凹部７４の対向する角部７４Ｃの頂点同士が位置するように壁面材７２に形成されている。この凹部７４の形状は、角部７４Ｃの頂点を直線ＳＬ上に配置した正方形状とされている。なお、図７の符号７４Ａは凹部７４の壁部を示し、符号７４Ｂは凹部７４の底部を示している。
耐力壁８０は、図８に示されるように板厚方向から見て、上記直線ＳＬに対して左右対称で且つ直線ＳＬ上に凹部８４の対向する角部８４Ｃの頂点同士が位置するように壁面材８２に形成されている。この凹部８４の形状は、角部８４Ｃの頂点を直線ＳＬ上に配置した正六形状とされている。なお、図８の符号８４Ａは凹部８４の壁部を示し、符号８４Ｂは凹部８４の底部を示している。
耐力壁９０は、図９に示されるように板厚方向から見て、上記直線ＳＬに対して左右対称で且つ直線ＳＬ上に凹部９４の対向する角部９４Ｃの頂点同士が位置しないように壁面材９２に形成されている。この凹部９４の形状は、角部９４Ｃの頂点を直線ＳＬ上に配置した正方形状とされている。なお、図９の符号９４Ａは凹部９４の壁部を示し、符号９４Ｂは凹部９４の底部を示している。
耐力壁１００は、図１０に示されるように板厚方向から見て、上記直線ＳＬに対して左右対称で且つ直線ＳＬ上に凹部１０４の対向する角部１０４Ｃの頂点同士が位置しないように壁面材１０２に形成されている。この凹部１０４の形状は、角部１０４Ｃの頂点を直線ＳＬ上に配置した正六角形状とされている。なお、図１０の符号１０４Ａは凹部１０４の壁部を示し、符号１０４Ｂは凹部１０４の底部を示している。
なお、各耐力壁７０、８０、９０、１００は、各凹部の形状を除いて耐力壁２０と同じ構成である。このため、凹部の形状が円形であることで得られる効果を除いて耐力壁２０と同様の効果を得ることができる。
さらに、耐力壁７０では、板厚方向から見て、凹部７４を上下方向に延びる直線ＳＬに対して左右対称で且つ該直線ＳＬ上に凹部７４の対向する角部７４Ｃの頂点同士が位置するように壁面材７２に形成している。このため、上記耐力壁７０では、例えば、凹部が直線ＳＬに対して左右対称で且つ該直線上に対向する角部の頂点同士が位置しない構成と比べて、図１３に示されるように、地震の初期における剛性及び耐力を向上させることができる。耐力壁９０においても、耐力壁７０と同様の効果を得ることができる。

前述の各実施形態の耐力壁７０、８０では、板厚方向から見て、各壁面材７２、８２に形成される各凹部７４、８４の形状をそれぞれ偶数個の角部７４Ｃ、８４Ｃを有する正方形状又は正六角形状としているが、本発明はこの構成に限定されない。耐力壁の板厚方向から見て、正八角形状やそれ以上の正多角形状であってもよい。

前述の実施形態の耐力壁２０では、縦枠材２４、２４、２６が一対の横枠材３０、３２に加えて補剛部材４４、４６でも連結されているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図１１に示される耐力壁１１０のように、縦枠材２４、２６、２８は、各々の上端部と下端部とが一対の横枠材３０、３２のみで連結されている構成でもよい。具体的には、耐力壁１１０の枠材１１２は、縦枠材２４、２６、２８と一対の横枠材３０、３２とで構成されており、耐力壁２０の補剛部材４４、４６は備えていない。このような耐力壁１１０では、縦枠材２４、２６、２８を一対の横枠材３０、３２のみで連結しているため、例えば、一対の横枠材３０、３２に加えて補剛部材４４、４６を用いる耐力壁２０と比べて、図１４に示されるように、地震の終局における耐力の過剰な上昇を抑制することができる。

前述の実施形態の耐力壁２０は、壁面材５０が枠材２２に接合されて構成されているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図１２に示される耐力壁１２０のように、上下方向に延びて、それぞれの上端が建物の水平部材ＨＭ１に連結され、それぞれの下端が建物の水平部材ＨＭ２に連結される一対の縦材１２２にドリルねじ５２を用いて壁面材１２４を接合してもよい。なお、壁面材１２４には、壁面材５０と同様に、凹部５４が形成されている。このため、耐力壁１２０は、耐力壁２０と同様の作用並びに効果を得ることができる。

次に本発明の耐力壁が地震の初期から終局までの剛性及び耐力を向上させられることを立証するため、有限要素解析によるシミュレーションを実施して耐力壁の層間変化角に対する水平荷重の変化の特性を得た。得られた特性については、図１３において水平荷重を縦軸、層間変化角を横軸としてグラフで示した。なお、シミュレーションした実施例及び比較例は、以下の通りである。

実施例１：本発明に係る実施形態の耐力壁２０と同じ構成であり、円形の凹部の大きさ（直径）を２００ｍｍとした耐力壁である（図３Ａ参照）。
実施例２：本発明に係る実施形態の耐力壁７０と同じ構成であり、正方形状の凹部の大きさを内接円の直径が２００ｍｍとなる大きさとした耐力壁である（図７参照）。
実施例３：本発明に係る実施形態の耐力壁８０と同じ構成であり、正六角形状の凹部の大きさを内接円の直径が２００ｍｍとなる大きさとした耐力壁である（図８参照）。
実施例４：本発明に係る実施形態の耐力壁９０と同じ構成であり、正方形状の凹部の大きさを内接円の直径が２００ｍｍとなる大きさとした耐力壁である（図９参照）。
実施例５：本発明に係る実施形態の耐力壁１００と同じ構成であり、正六角形状の凹部の大きさを内接円の直径が２００ｍｍとなる大きさとした耐力壁である（図１０参照）。
比較例１：円形の凹部の代わりに円形のバーリング孔（直径２００ｍｍ）を形成した構成を除いて実施例１の耐力壁と同じ構成の耐力壁である。

図１３に示される通り、実施例１の耐力壁と、実施例１と開口形状が同じ比較例１の耐力壁では、地震の初期から終局までの剛性及び耐力が比較例１よりも実施例１で全体として高いことが分かる。

また、補剛材なしとした場合のシミュレーションも実施して耐力壁の層間変化角に対する水平荷重の変化の特性を得た。得られた特性については、図１４において水平荷重を縦軸、層間変化角を横軸としてグラフで示した。なお、シミュレーションした実施例及び比較例は、以下の通りである。

実施例６：枠材に補剛材を設けていない点を除いて、実施例１の耐力壁と同じ構成の耐力壁である（図１１参照）。
実施例７：枠材に補剛材を設けていない点を除いて、実施例２の耐力壁と同じ構成の耐力壁である。
実施例８：枠材に補剛材を設けていない点を除いて、実施例３の耐力壁と同じ構成の耐力壁である。
実施例９：枠材に補剛材を設けていない点を除いて、実施例４の耐力壁と同じ構成の耐力壁である。
実施例１０：枠材に補剛材を設けていない点を除いて、実施例５の耐力壁と同じ構成の耐力壁である。
比較例１：円形の凹部の代わりに円形のバーリング孔（直径２００ｍｍ）を形成している点を除いて、実施例１の耐力壁と同じ構成の耐力壁である。補剛材も設けられている。

図１４に示される通り、補剛材を有さない実施例６の耐力壁と、実施例６と開口形状が同じで且つ補剛材を有する比較例１の耐力壁では、地震の初期段階における剛性及び耐力が略同程度であることが分かる。一方、地震の終局段階においては、実施例６の耐力壁は、比較例１の耐力壁よりも耐力が高い状態で安定していることが分かる。このことから、壁面材に凹部を設けた場合、バーリング孔を設けた場合と比較して、壁面材の剛性が向上するため、耐力壁に補剛材を用いなくても、地震の終局段階における耐力を向上させることができると推定される。

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、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。例えば、前述の実施形態では、本発明の一実施形態に係る壁面材を耐力壁に用いているが、建物の床面や屋根面等のように面内剛性が必要となる部分に用いてもよい。また、断熱材を両側から金属板で挟む断熱サンドイッチパネル等に用いてもよい。この断熱サンドイッチパネルに用いる場合は、例えば、片方又は両方の金属板を壁面材としてもよい。

２０ 耐力壁
２４ 縦枠材（縦材）
２６ 縦枠材（縦材）
２８ 縦枠材（縦材）
５０ 壁面材
５０Ａ 一般部
５４ 凹部
５４Ａ 壁部
５４Ｂ 底部
５４Ｃ 角部
７０ 耐力壁
７２ 壁面材
７４ 凹部
７４Ａ 壁部
７４Ｂ 底部
７４Ｃ 角部
８０ 耐力壁
８２ 壁面材
８４ 凹部
８４Ａ 壁部
８４Ｂ 底部
８４Ｃ 角部
９０ 耐力壁
９２ 壁面材
９４ 凹部
９４Ａ 壁部
９４Ｂ 底部
９４Ｃ 角部
１００ 耐力壁
１０２ 壁面材
１０４ 凹部
１０４Ａ 壁部
１０４Ｂ 底部
１０４Ｃ 角部
１１０ 耐力壁
１２０ 耐力壁
１２２ 縦材
１２４ 壁面材
ＳＬ 直線
Ｄ１ 中心間距離
Ｄ２ 水平距離
Ｗ１ 凹部の幅

Claims (8)

1. 上下方向に延びる一対の縦材と、
   一対の前記縦材にそれぞれ接合された壁面材と、
   前記壁面材の一対の前記縦材間に前記上下方向に間隔をあけて１列形成され、前記壁面材の一般部に対して板厚方向に突出する環状の壁部と、前記壁部の突出方向の端部を閉じる底部とを有する凹部と、
   を備える耐力壁。
2. 板厚方向から見て、前記上下方向に隣接する前記凹部の形状及び大きさが同じである、請求項１に記載の耐力壁。
3. 板厚方向から見て、前記凹部の形状は、円形である、請求項１又は請求項２に記載の耐力壁。
4. 板厚方向から見て、前記凹部の形状は、偶数個の角部を有する多角形状であり、
   前記壁面材には、前記上下方向に延びる直線に対して左右対称で且つ前記直線上に前記凹部の対向する前記角部の頂点同士が位置するように前記凹部が形成されている、請求項１又は請求項２に記載の耐力壁。
5. 前記上下方向に隣接する前記凹部の中心間距離が、一対の前記縦材と前記壁面材との接合点間の水平距離よりも短い、請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐力壁。
6. 前記凹部の水平方向に沿った幅は、前記接合点間の水平距離の３０％〜８０％の範囲内である、請求項５に記載の耐力壁。
7. 一対の前記縦材は、各々の上端部と下端部とにおいて一対の横材のみで連結されている、請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐力壁。
8. 上下方向に延びる一対の縦材にそれぞれ接合される壁面材であって、
   前記壁面材の一対の前記縦材間に前記上下方向に間隔をあけて１列形成され、前記壁面材の一般部に対して板厚方向に突出する環状の壁部と、前記壁部の突出方向の端部を閉じる底部とを有する凹部、を備える壁面材。