JP2020143502A

JP2020143502A - 耐力壁

Info

Publication number: JP2020143502A
Application number: JP2019040978A
Authority: JP
Inventors: 加藤　圭; Kei Kato; 圭加藤; 弘之成原; Hiroyuki Narihara
Original assignee: Taisei Corp
Current assignee: Taisei Corp
Priority date: 2019-03-06
Filing date: 2019-03-06
Publication date: 2020-09-10
Anticipated expiration: 2039-03-06
Also published as: JP7233153B2

Abstract

【課題】比較的簡易に形成することができ、施工時の手間と費用を削減することを可能とした耐力壁を提案する。【解決手段】交差する第一斜材３１と第二斜材３２とによって複数の開口部３３が形成された格子３と、格子３の周囲を囲う枠材４と、複数の開口部３３の少なくとも一部に配設された補剛材５とを備える耐力壁１である。第一斜材３１および第二斜材３２は板状の鋼材からなる。補剛材５は、第一斜材３１または第二斜材３２と面接触する木製部材である。【選択図】図１

Description

本発明は、耐力壁に関する。

耐力壁は、建物の所定の位置に配設されることで、建物に作用する水平力に抵抗し、当該建物の耐震性の向上に寄与する。このような耐力壁としては、梁柱架構内を遮蔽するように形成された鉄筋コンクリート製の壁がある。鉄筋コンクリート壁は、梁柱架構の内側空間を遮蔽してしまうため、意匠的な設計の自由度や採光が制限されてしまう。そのため、特許文献１には、斜材を組み合わせることにより複数の開口部を形成する格子と、格子の開口部に配設されたガラス板からなる座屈補剛材とを備える耐震壁が開示されている。特許文献１の耐震壁は、座屈補剛材としてガラス板を使用しているため、採光しやすくなるものの、ガラス板を固定するためのサッシ、ビス、目地材等が必要となり、部材点数が多い。また、特許文献１の耐震壁では、全ての開口に対して座屈補剛材を設ける必要がある。そのため、施工に手間がかかってしまう。特許文献１の耐力壁では、座屈補剛材と斜材との間に隙間を有した状態で座屈補剛材を点で支持しているため、斜材に座屈が生じた際に座屈補剛材に当接するまで荷重が低下してしまい、不安定な状態となる（図８参照）。さらに、ガラスは脆性材料で衝撃にも弱いため、急激な耐力低下を防ぐためには、安全率を大きく取る必要がある。

特開２０１２−０４１７００号公報

本発明は、比較的簡易に形成することができ、施工時の手間と費用を削減することを可能とした耐力壁を提案することを課題とする。

前記課題を解決するために、本発明の耐力壁は、交差する斜材によって複数の開口部が形成された格子と、前記格子の周囲を囲う枠材とを備えている。前記斜材は板状の鋼材からなり、複数の前記開口部の少なくとも一部には前記斜材と面接触する木製の補剛材が配設されている。かかる耐力壁によれば、補剛材として木製部材を使用しているため、ビスやボルトなどの簡易な固定具で斜材に補剛材を固定できる。また、木製部材を補剛材とすれば、サッシ等を省略できるため、部材点数が少なくて済む。そのため、施工時の手間や材料費の低減化を図ることができる。また、構成部材として木材を使用すれば、二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量の削減効果を期待することもできる。また、座屈補剛材が斜材と面接触し、斜材を面で支持しているため、斜材の荷重増加が安定している。さらに、木材はガラスの１／３程度の比重でありながら、圧縮応力や曲げ応力に対して延性がある材料であるため、脆性的に破壊することがなく、耐力壁に靭性をもたらすことができる。

なお、前記補剛材の外周形状が前記開口部の周縁形状と同形状であれば、補剛材が格子（斜材）に密着して、効果的に座屈補剛することができる。
また、前記補剛材は直交集成材により構成してもよい。直交集成材は、ひき板（ラミナ）を繊維方向が直交するように重ねて接着されているので、交差する２方向の剛性や強度の差異が小さく、補剛効果に方向性が出にくい。また、繊維と直交する方向に打ち込まれる固定具（例えば、ビスやボルト等）により前記斜材に固定されていれば、接合部分の強度や一体性（ビスやボルトの定着力による分離抵抗）が高まるとともに、固定具による補剛材の破損が生じ難い。
また、前記補剛材は、繊維方向が斜材と平行な木材により構成し、前記斜材を挟持する状態で固定してもよい。前記補剛材が前記斜材の両面に沿うように配されて、前記斜材の弱軸方向から挟持する状態で固定されていれば、斜材の座屈を効果的に抑制することができる。
さらに、前記補剛材が複数の木材を組み合わせることにより枠状を呈している場合には、前記木材の木口同士が互いに対面するように所定の角度で斜めに加工されているのが望ましい。このようにすれば、木口面での繊維方向の違いによる剛性や強度の差がなくなり、力の伝達性に優れた枠状の補剛材を形成することができる。

本発明の耐力壁によれば、格子の開口部に配設する補剛材として木製部材を使用するため、サッシ等を要することなく取り付けることができる。そのため、耐力壁を比較的簡易に形成することができ、施工時の手間と費用を削減することを可能となる。

第一実施形態に係る耐力壁を示す正面図である。格子の斜材同士の接合部を示す分解斜視図である。格子と補剛材との接合状況を示す分解斜視図である。第二実施形態に係る耐力壁を示す正面図である。格子の展開図である。格子と補剛材との接合状況を示す拡大図である。他の形態に係る耐力壁を示す正面図である。特許文献１の耐力壁の荷重と変位の関係を示すグラフである。

＜第一実施形態＞
第一実施形態では、図１に示すように、左右に立設された柱２１，２１と、これらの柱２１，２１の上下に横架された梁２２，２２とにより構成された梁柱架構２の内側空間に配設された耐力壁１について説明する。耐力壁１は、交差する第一斜材３１および第二斜材３２（以下、「第一斜材３１」と「第二斜材３２」を区別しない場合には、単に「斜材３１，３２」という）によって複数の開口部３３が形成された格子３と、格子３の周囲を囲う枠材４と、格子３の開口部３３に配設された補剛材５とを備えている。

格子３は、梁２２に対して４５°の角度で配設された第一斜材３１と、梁２２に対して１３５°の角度で配設された第二斜材３２とを組み合わせることにより構成されている。すなわち、第一斜材３１と第二斜材３２とは互いに直交している。なお、第一斜材３１と第二斜材３２の傾斜角度は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。すなわち、格子３の開口部は正方形や長方形に限定されるものではなく、縦長の菱形や横長の菱形であってもよい。第一斜材３１および第二斜材３２は、板状の鋼材（いわゆるフラットバー）からなり、それぞれ等間隔で複数本並設されている。斜材３１，３２は、板面が梁柱架構２の内周面に向くように配設されている。すなわち、隣り合う第一斜材３１同士または隣り合う第二斜材３２同士は、互いの板面同士が対向した状態で、間隔をあけて配設されている。第一斜材３１および第二斜材３２には、図２に示すように、それぞれスリット３４が形成されている。スリット３４は、第一斜材３１と第二斜材３２とが交差する位置に形成された凹字状の切り欠きであって、斜材３１，３２の板厚と同じ幅で、斜材３１，３２の幅（壁厚方向の長さ）の半分程度の深さに形成されている。第一斜材３１および第二斜材３２は、互いのスリット３４同士をかみ合わせることにより格子３を形成している。第一斜材３１および第二斜材３２は、交差部（スリット３４を噛み合わせた部分）において溶接接合されている。また、斜材３１，３２の両端は、枠材４の内面に溶接されている。なお、第一斜材３１および第二斜材３２の構成は限定されるものではなく、必ずしもスリット３４同士を噛合せる接合構造である必要はない。

枠材４は、図１に示すように、左右一対の縦材４１と上下一対の横材４２とを組み合わせることにより、正面視矩形状に形成されている。縦材４１および横材４２は、板状の鋼材（いわゆるフラットバー）からなる。縦材４１および横材４２は、板面（外面）が梁柱架構２の内周面に向くように配設されている。すなわち、縦材４１の板面は柱２１の内面と平行で、横材４２の板面は梁２２の内面と平行である。なお、縦材４１および横材４２を構成する材料は板材に限定されるものではなく、例えば、Ｈ形鋼や溝型鋼等の鋼材を使用してもよい。枠材４と梁柱架構２との間には、所定の隙間が形成されている。梁柱架構２と枠材４との隙間には、充填材（モルタル等）６が充填されている。枠材４の外周面には複数のアンカー４３が突設されており、梁柱架構２の内周面にもアンカー２３が植設されている。枠材４と梁柱架構２は、アンカー２３，４３が充填材６に定着することで、互いに固定されている。

補剛材５は、図１に示すように、第一斜材３１または第二斜材３２に沿って形成された（斜め方向に並設された）複数の開口部３３に対して、一つ置きに配設されている。すなわち、補剛材５は、格子３の複数の開口部３３に対して千鳥状（市松模様状）に配設されていて、斜材３１，３２の表裏の板面のうち、補剛材５と正対している面の裏側（裏面側）の開口部３３は解放されている。なお、補剛材５の配置は限定されるものではなく、例えば、全ての開口部３３に配設してもよい。補剛材５は、木製のブロックにより構成されている。補剛材５の外周形状は、開口部３３の周縁形状と同形状である。なお、補剛材５は板材であってもよい。

補剛材５は、その外周の四面のうち、対向する一対の面（図１において、左上の面と右下の面）が隣り合う一対の第一斜材３１に面接触した状態で、固定具７（図３参照）により第一斜材３１に固定されている。また、補剛材５の対向する他の一対の面（図１において、右上の面と左下の面）が隣り合う一対の第二斜材３２に面接触した状態で、固定具７により第二斜材３２に固定されている。なお、斜材３１，３２に補剛材５を固定する際の固定具７の数および配置は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。また、耐力壁１の外周囲に配設された補剛材５は、枠材４に面接触した状態で、固定具により枠材４に固定されている。なお、補剛材５は、格子３に固定されていればよく、必ずしも枠材４に固定する必要はない。補剛材５は、図３に示すように、繊維同士が直交するように複数の木製構成材が積層されてなる直交集成材により形成されていて、一方の繊維ひき板（ラミナ）の繊維が第一斜材３１と略平行で、他方のひき板（ラミナ）の繊維が第二斜材３２と略平行になるように配設されている。固定具７は、補剛材５の繊維と直交するように、補剛材５に固定する。固定具７には、高い引き抜き強度を有するものを使用するのが望ましく、本実施形態では全ねじタイプの長ねじ（ビス）を使用する。なお、固定具７を構成する材料は限定されるものではなく、例えばボルトや半ねじタイプの長ねじであってもよい。

以上、第一実施形態の耐力壁１によれば、鋼製の板材（斜材３１，３２）を平使いで斜めに設けているため、格子３が圧縮・引張の両荷重を負担するブレースとして機能する。また、格子３の開口部３３に木製の補剛材５を配置して、ビスやボルト等の固定具７により格子３と補剛材５とを固定しているため、格子３の座屈が抑制されている。
また、補剛材５として延性のある木製部材を使用しているため、耐力壁１の層間変形が進行し、補剛材５に過度な応力が作用した場合であっても、脆性的に破壊することがなく、耐力壁１に靭性をもたらすことができる。木材は、比較的小さい比重（例えば、ガラスの１／３程度）でありながら、圧縮応力や曲げ応力に対して延性があり、脆性的に破壊し難い。また、補剛材５として木材を使用することで、二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量の低減化を期待することができる。補剛材５が木材により構成されているため、格子３や補剛材５の部材制作時に寸法誤差が生じた場合であっても、比較的容易に修正できる。また、補剛材として直交集成材を使用しているため、交差する２方向の剛性や強度に差異が小さく、補剛効果に方向性が生じ難い。

また、補剛材５は、固定具７により格子３に直接固定されているため、サッシや目地材等を必要としない。そのため、部材点数が少なく、経済的であるとともに、施工時の手間が少ない。
また、補剛材５は、固定具７により格子３に締着しているため、引張力に対しても抵抗することができる。したがって、斜材３１，３２の一面側のみに補剛材５が固定されている場合において、斜材３１，３２に対して補剛材５が固定されている面と反対側に座屈する力が作用した場合であっても、固定具７を介した補剛材５の引張抵抗力によって座屈を抑制することができる。固定具は、繊維と直交するように固定されているため、接合部分の強度や一体性（ビスやボルトの締着力による分離抵抗）が高まるとともに、固定具による補剛材の破損が生じ難い。

＜第二実施形態＞
第二実施形態では、図４に示すように、左右に立設された柱２１，２１と、これらの柱２１，２１の上下に横架された梁２２，２２とにより構成された梁柱架構２の内側空間に配設された耐力壁１について説明する。耐力壁１は、交差する斜材３１、３２によって複数の開口部３３が形成された格子３と、格子３の周囲を囲う枠材４と、格子３の開口部３３に配設された補剛材５とを備えている。なお、枠材４の詳細は、第一実施形態の枠材４と同様なため、詳細な説明は省略する。

格子３は、梁２２に対して４５°の角度で配設された第一斜材３１と、梁２２に対して１３５°の角度で配設された第二斜材３２とを組み合わせることにより構成されている。すなわち、第一斜材３１と第二斜材３２とは互いに直交している。なお、第一斜材３１と第二斜材３２の傾斜角度は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。第一斜材３１および第二斜材３２は、板状の鋼材（いわゆるフラットバー）からなり、それぞれ等間隔で複数本並設されている。斜材３１，３２は、板面が梁柱架構２の内周面に向くように配設されている。すなわち、隣り合う第一斜材３１同士または隣り合う第二斜材３２同士は、互いの板面同士が対向した状態で、間隔をあけて配設されている。第一斜材３１は、図５に示すように、第二斜材３２同士の間隔の１倍、３倍または４倍の長さを有しており、第一斜材３１の両端は枠材４に固定（溶接）されている。一方、第二斜材３２は、第一斜材３１同士の間隔と同じ長さを有していて、第二斜材３２の両端は第一斜材３１に固定（溶接）されている。なお、板面が耐力壁１の角部に面する第二斜材３２の両端は、第一斜材３１と枠材４に固定されている。また、その他の枠材４に面する第二斜材３２の枠材４側の端部は、第一斜材３１と枠材４に固定されている。なお、第一斜材３１および第二斜材３２の構成は限定されるものではない。

補剛材５は、図４に示すように、複数の木製の板材（枠構成板材５１）を組み合わせることにより枠状を呈していて、各開口部３３に配設されている。すなわち、斜材３１，３２は、補剛材５によって上下から挟持されている。枠構成板材５１の木口は、枠構成板材５１の長手方向に対して４５°で斜めに加工されている。四本の枠構成板材５１を、木口同士を突き合せた状態で接合することにより、内角が９０°の枠状の補剛材５が形成されている。なお、枠構成板材５１の木口の角度は、限定されるものではなく、木口同士を突き合せた際の内角が、格子３の開口部の内角（斜材３１，３２同士が交差する角度）と同じ角度になるようにすればよい。また、枠構成板材５１の木口同士は必ずしも接している必要ななく、隙間を有していてもよい。また、枠構成板材５１同士は、必ずしも固定されている必要はない。枠構成板材５１は、斜材３１，３２の板面に面接触した状態で、斜材３１，３２に固定具７を介して固定されている。枠構成板材５１は、面接触する斜材３１，３２の軸方向と繊維の方向がほぼ平行になるように配設する。なお、枠構成板材５１の繊維の方向は、必ずしも斜材３１，３２と平行である必要はない。図６に示すように、同一の斜材３１，３２を挟む上下の枠構成板材５１は、同一の固定具７により固定する。固定具７は、枠構成板材５１の繊維と直交している。固定具７には、高い引き抜き強度を有するものを使用するのが望ましく、本実施形態ではボルトを使用する。なお、固定具７を構成する材料は限定されるものではなく、例えば半ねじタイプの長ねじや全ねじタイプの長ねじ（ビス）であってもよい。また、斜材３１，３２の上下に配設された枠構成板材５１は、必ずしも同一の固定具７により固定されている必要はなく、個別に斜材３１，３２に固定されていてもよい。

以上、第二実施形態の耐力壁１によれば、鋼製の板材（斜材３１，３２）を平使いで斜めに設けているため、格子３が圧縮・引張の両荷重を負担するブレースとして機能する。また、格子３の開口部３３に木製の補剛材５を配置して、ビスやボルト等の固定具７により格子３と補剛材５とを固定しているため、格子３の座屈が抑制されている。
また、補剛材５として延性のある木製部材を使用しているため、耐力壁１の層間変形が進行し、補剛材５に過度な応力が作用した場合であっても、脆性的に破壊することがなく、耐力壁１に靭性をもたらすことができる。また、補剛材５が木材により構成されているため、格子３や補剛材５の部材制作時に寸法誤差が生じた場合であっても、比較的容易に修正できる。また、補剛材５を木材により構成することで、二酸化炭素（ＣＯ_２）排出量の低減化を図ることができる。

また、補剛材５は、固定具７により格子３に直接固定されているため、サッシや目地材等を必要としない。そのため、部材点数が少なく、経済的であるとともに、施工時の手間が少ない。
また、補剛材５は、繊維方向が斜材３１，３２と平行な木材であり、斜材３１，３２を挟持した状態で固定されているため、斜材の弱軸方向から挟持することで斜材３１，３２の座屈を効果的に抑制できる。
枠構成板材５１同士は、木口面での繊維方向の違いによる合成や強度の差がなくなり、力の伝達性に優れた枠状の補剛材５を形成することができる。そのため、格子３（斜材３１，３２）の座屈を効果的に抑制できるとともに、枠構成板材５１同士の接合部が弱部になることが抑制されている。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は、前述の各実施形態に限られず、各構成要素については、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
耐力壁１は、既設の梁柱架構２にあと施工により取り付けてもよいし、新設の建物に設置してもよい。
また、耐力壁１は、梁柱架構２に対して、枠材４を直接固定してもよい。
格子３を構成する斜材３１，３２の角度および間隔は限定されるものではなく、適宜決定すればよい。
また、補剛材５の板厚を調整することや、補剛材５を構成する材料（木の種類）を選択することにより、耐力壁１に対して要求される耐力・剛性を設定してもよい。
補剛材５を構成する材料は、直交集成材に限定されるものではなく、例えば、無垢材、集成材、単板積層材を使用してもよい。また、補剛材５は、必ずしも繊維と直交する固定具により斜材に固定する必要はなく、例えば、繊維に対して傾斜した固定具７や繊維と平行な固定具７により斜材に固定してもよい。
また、補剛材５の形状は、前記各実施形態で示したものに限定されるものではなく、例えば、図７に示すように、格子３の開口３３の下半分を遮蔽するように三角形状であってもよい。なお、三角形状の補剛材５は、開口３３の上半分や、横半分を遮蔽するように設けてもよい。

１耐力壁
２梁柱架構
２１柱
２２梁
２３アンカー
３格子
３１第一斜材
３２第二斜材
３３開口部
４枠材
４１縦材
４２横材
４３アンカー
５補剛材
６充填材
７固定具

Claims

交差する斜材によって複数の開口部が形成された格子と、
前記格子の周囲を囲う枠材と、を備える耐力壁であって、
前記斜材は、板状の鋼材からなり、
複数の前記開口部の少なくとも一部には、前記斜材と面接触する木製の補剛材が配設されていることを特徴とする、耐力壁。
前記補剛材の外周形状が、前記開口部の周縁形状と同形状であることを特徴とする、請求項１に記載の耐力壁。
前記補剛材は、直交集成材からなることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の耐力壁。
前記補剛材は、繊維方向が斜材と平行な木材であり、前記斜材を挟持する状態で固定されていることを特徴とする、請求項１または請求項２に記載の耐力壁。