JP6265676B2

JP6265676B2 - 鋼製耐震壁

Info

Publication number: JP6265676B2
Application number: JP2013212268A
Authority: JP
Inventors: 明俊濱田; 直人近藤
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2013-10-09
Filing date: 2013-10-09
Publication date: 2018-01-24
Anticipated expiration: 2033-10-09
Also published as: JP2015074928A

Description

本発明は、鋼製耐震壁に関する。

外壁を囲む架構に、鋼製耐震壁を取り付ける耐震改修方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１０−１２１３８３号公報

しかしながら、特許文献１に開示された技術は、つぎの点で改善の余地がある。すなわち、鋼製耐震壁を外壁の内側（室内側）に設置するため、室内スペースが狭くなる可能性がある。また、鋼製耐震壁を外壁と接合するため、鋼製耐震壁の変形性能が低下する可能性がある。

本発明は、上記の事実を考慮し、室内スペースを変えずに、変形性能の低下を抑制することができる鋼製耐震壁を得ることを目的とする。

第１態様に係る鋼製耐震壁は、上下の梁間に設けられた外壁の外面側に、該外面と接触しまたは隙間を空けて配置された鋼板壁と、前記鋼板壁を前記上下の梁にそれぞれ接合する接合部材と、を備えている。

第１態様に係る発明によれば、鋼板壁は、外壁の外面側に配置され、接合部材によって上下の梁にそれぞれ接合される。したがって、鋼板壁を外壁の内面側に配置する構成と比較して、室内スペースが狭くならない。

また、鋼板壁は、外壁の外面と接触しまたは隙間を空けて配置される。つまり、鋼板壁と外壁とは、水平方向の縁が切られている。これにより、地震時に、外壁によって鋼板壁が拘束されないため、鋼板壁の変形性能の低下を抑制することができる。

第２態様に係る鋼製耐震壁は、第１態様に係る鋼製耐震壁において、前記鋼板壁は、上下方向に並んだ波板状部及び平板状部を有している。

第２態様に係る発明によれば、鋼板壁は、上下方向に並んだ波板状部及び平板状部を有している。

ここで、波形状部は、例えば断面波形状に形成されており、平板状部よりもせん断剛性が低くなっている。つまり、波形状部は、変形性能に優れている。このような波形状部を用いることにより、鋼板壁の変形性能を向上させることができる。

一方、例えば、鋼板壁に波形状部のみを形成すると、鋼板壁のせん断剛性が低くなり過ぎる可能性がある。これに対して本発明では、波形状部及び平板状部を組み合わせることにより、鋼板壁のせん断剛性を容易に高めることができる。

第３態様に係る鋼製耐震壁は、第１態様または第２態様に係る鋼製耐震壁において、前記外壁には、外壁開口が形成され、前記鋼板壁には、前記外壁開口と対向する開口部が形成されている。

第３態様に係る発明によれば、鋼板壁には、外壁に形成された外壁開口と対向する開口部が形成されている。これにより、外壁の外壁開口を塞がずに、外壁の外面側に鋼製耐震壁を設置することができる。したがって、眺望性、採光性、通風性等を確保しつつ、構造物の耐震性能を向上させることができる。

以上説明したように、本発明に係る鋼製耐震壁によれば、室内スペースを変えずに、変形性能の低下を抑制することができる。

本発明の一実施形態に係る鋼製耐震壁が外壁に取り付けられた構造物を外側から見た立面図である。図１の２−２線断面図である。（Ａ）は図１の３−３線断面図であり、（Ｂ）は図３（Ａ）の一部拡大断面図である。本発明の一実施形態に係る鋼製耐震壁の変形例を示す図１に対応する立面図である。本発明の一実施形態に係る鋼製耐震壁にベランダを取り付けた状態を示す斜視図である。図５に示されるベランダを示す縦断面図である。

以下、図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係る鋼製耐震壁について説明する。

図１〜図３（Ａ）に示されるように、本実施形態に係る鋼製耐震壁１０は、例えば、既存の構造物の外壁１２の外面１２Ａに後施工によって取り付けられる。外壁１２は、上下の梁１４（図２参照）及び左右の柱１６（図３（Ａ）参照）で構成された架構内に設けられている。また、本実施形態では、外壁１２、梁１４、柱１６の外面１２Ａ，１４Ａ，１６Ａは、略面一とされている。

図１に示されるように、鋼製耐震壁１０は、正面視にて略矩形の枠状に形成されており、その中央部に開口部２０が形成されている。この鋼製耐震壁１０は、構造物の外壁１２に形成された矩形状の外壁開口１８を塞がないように、当該外壁開口１８に開口部２０を対向させた状態で配置されている。

なお、本実施形態では、開口部２０が外壁開口１８よりも大きくなっているが、開口部２０は外壁開口１８よりも小さくても良い。また、外壁開口１８は、矩形状に限らず、例えば、円形状等であっても良い。

鋼製耐震壁１０は、外壁開口１８の左右両側に配置された一対の鋼板壁３０と、外壁開口１８の上下両側に配置され、鋼板壁３０を連結する一対の上側連結部６０及び下側連結部６２とを備えている。鋼板壁３０は、壁部３０Ｂと、壁部３０Ｂの上下に設けられた上側接合部３０Ａ及び下側接合部３０Ｃとを有し、上下の梁１４（図２参照）に亘ると共に、左右の柱１６（図３（Ａ）参照）に亘って配置されている。

壁部３０Ｂは、上下方向に並んだ波形鋼板３２及び剛性調整板３４を有している。波板状部としての波形鋼板３２は、地震時にせん断変形しながら水平力に抵抗し、若しくは降伏して履歴ループを描くことにより地震エネルギーを吸収するものである。この波形鋼板３２は、断面波形状に形成されており、平板状の剛性調整板３４と比較してせん断剛性が低くなっている。つまり、波形鋼板３２は、剛性調整板３４と比較して、変形性能（靭性）に優れている。

波形鋼板３２は、開口部２０の両側に折り筋を横（水平方向）にして配置されている。なお、波形鋼板３２は、折り筋を縦（上下方向）にして配置しても良い。また、波形鋼板３２の左右の端部には、縦フランジ３６が溶接等によってそれぞれ接合されている。さらに、波形鋼板３２の上下の端部には、横フランジ３８が溶接等によってそれぞれ接合されている。縦フランジ３６は、上側接合部３０Ａ及び下側接合部３０Ｃに亘って設けられており、上下の端部が鋼板壁３０の外周枠を形成する横フランジ４０に接合されている。なお、鋼板壁３０の外周枠は、縦フランジ３６及び横フランジ４０によって形成されている。

波形鋼板３２の下端部には、横フランジ３８を介して剛性調整板３４が溶接等によって接合されている。剛性調整板３４は、平鋼板で形成されており、波形鋼板３２よりもせん断剛性が高くなっている。この剛性調整板３４及び波形鋼板３２の割合を変えることにより、壁部３０Ｂのせん断剛性が調整されている。なお、剛性調整板３４は、下側接合部３０Ｃの表面板５０と一体に形成されている。また、壁部３０と後述する下側接合部３０Ｃとの間には、横フランジ４２が配置されている。

ここで、壁部３０について補足すると、剛性調整板３４及び波形鋼板３２の大きさや数は適宜変更可能である。また、剛性調整板３４を省略して波形鋼板３２だけで壁部３０Ｂを形成しても良いし、これとは逆に、波形鋼板３２を省略して剛性調整板３４だけで壁部３０Ｂを形成しても良い。なお、本実施形態では、剛性調整板３４と表面板５０とを一体に形成したが、別体で形成しても良い。

上側接合部３０Ａは、縦フランジ３６及び横フランジ３８，４０で囲まれた枠部４４と、枠部４４を塞ぐ表面板４６とを有している。これと同様に、下側接合部３０Ｃは、縦フランジ３６及び横フランジ４０，４２で囲まれた枠部４８と、枠部４８を塞ぐ表面板５０とを有している。

図２に示されるように、上側接合部３０Ａは、上の梁１４の外面１４Ａと対向して配置され、下側接合部３０Ｃは、下の梁１４の外面１４Ａと対向して配置されている。なお、上側接合部３０Ａと下側接合部３０Ｃとは同様の構成であるため、以下、上側接合部３０Ａについて説明し、下側接合部３０Ｃの説明は省略する。

表面板４６は、枠部４４の外側（外壁１２と反対側）の縁部に接合されている。図３（Ｂ）に示されるように、表面板４６の裏面には、せん断力伝達部材としての複数の頭付スタッド５２が突設されている。

一方、上の梁１４の外面１４Ａには、せん断力伝達部材としての複数のアンカー部材５４が埋設されている。アンカー部材５４は、例えば、接着剤系のアンカーとされている。これらの頭付スタッド５２及びアンカー部材５４を、枠部４４内に充填されたコンクリート等の充填材５６によって一体化することにより、上側接合部３０Ａが梁１４の外面１４Ａとせん断力を伝達可能に接合されている。

なお、本実施形態では、接合部材として、頭付スタッド５２、アンカー部材５４、及び充填材５６を用いたが、これに限らない。せん断力伝達部材には、種々のスタッド、アンカー、異形鉄筋等を用いることができる。また、充填材５６には、コンクリートに限らず、モルタル、グラウトまたは接着剤等を用いることができる。さらには、例えば、梁１４の外面１４Ａに埋め込まれた袋ナット及びボルトにより、梁１４の外面１４Ａに上側接合部３０Ａを接合しても良い。

図１に示されるように、上側連結部６０は、一対の鋼板壁３０の上側接合部３０Ａ同士を連結しており、下側連結部６２は、一対の鋼板壁３０の下側接合部３０Ｃ同士を連結している。図３（Ａ）及び図３（Ｂ）に示されるように、上側連結部６０は、上側接合部３０Ａと同様の構成とされており、頭付スタッド５２、アンカー部材５４、及び充填材５６によって上の梁１４の外面１４Ａにせん断力を伝達可能に連結されている。下側連結部６２についても同様である。これらの上側連結部６０及び下側連結部６２によって、外壁１２に対する上側接合部３０Ａ及び下側接合部３０Ｃの固定度（接合強度）が高められている。

なお、上側連結部６０及び下側連結部６２の表面板６４には、補剛リブ６６が適宜設けられている。また、下側連結部６２の表面板６４は、一対の鋼板壁３０の剛性調整板３４同士も連結している。

ここで、図２に示されるように、鋼板壁３０は、壁部３０Ｂと外壁１２との間に隙間Ｓを空けた状態で外壁１２に取り付けられる。つまり、外壁１２と壁部３０Ｂとは水平方向の縁が切られている。これにより、地震時に、外壁１２によって壁部３０Ｂが拘束されないようになっている。

なお、本実施形態では、壁部３０Ｂと外壁１２との間に隙間Ｓを空けたが、これに限らない。壁部３０Ｂと外壁１２とは、水平方向の縁が切れていれば良く、例えば、壁部３０Ｂを外壁１２の外面１２Ａに接触（面タッチ）させても良い。また、鋼製耐震壁１０の表面には、例えば、アルミパネル等の仕上材を設けても良い。

次に、本実施形態の作用について説明する。

地震等には、上下の梁１４を介して鋼製耐震壁１０に水平力が伝達される。これにより、一対の鋼板壁３０の壁部３０Ｂがせん断変形しながら水平力に対して抵抗する。また、波形鋼板３２が水平力に対して降伏するように設計されている場合には、波形鋼板３２が降伏して履歴ループを描くことにより振動エネルギーが吸収される。したがって、構造物の振動が低減される。

ここで、図２に示されるように、鋼製耐震壁１０は、外壁１２の外面１２Ａ側（室外側）に配置されている。したがって、鋼製耐震壁１０を外壁１２の内面側（室内側）に配置する場合と比較して、室内スペースが狭くならない。しかも、室内スペースを継続利用しながら、鋼製耐震壁１０を施工することができる。

また、鋼製耐震壁１０には、外壁１２の外壁開口１８と対向する開口部２０が形成されている。これにより、外壁１２の外壁開口１８を塞がずに、外壁１２に鋼製耐震壁１０を取り付けることができる。したがって、眺望性、採光性、通風性等を確保しつつ、構造物の耐震性能を向上させることができる。

さらに、鋼製耐震壁１０は、ＲＣ耐震壁と比較して壁厚を薄くすることができるため、外壁１２の外面１２Ａから出っ張る鋼製耐震壁１０の出っ張り量を小さくすることができる。したがって、構造物の外観に与える影響を小さくすることができる。これに加え、例えば、鋼製耐震壁１０の外面をアルミパネル等の仕上材で仕上ることにより、意匠性も向上させることができる。

また、一対の鋼板壁３０の壁部３０Ｂは、外壁１２の外面１２Ａと隙間Ｓを空けて配置されている。つまり、壁部３０Ｂと外壁１２とは、水平方向の縁が切られている。したがって、地震時に、外壁１２によって壁部３０Ｂが拘束されないため、鋼板壁３０の変形性能の低下が抑制される。

さらに、本実施形態では、壁部３０Ｂに波形鋼板３２が設けられている。波形鋼板３２は、断面波形状に形成されており、剛性調整板３４よりもせん断剛性が低く、変形性能（靭性）に優れている。このような波形鋼板３２を用いることにより、鋼板壁３０の変形性能を向上させることができる。

一方、波形鋼板３２は、上記のように変形性能に優れるため、壁部３０Ｂを波形鋼板３２のみで形成すると、設計条件（負担耐力）によって壁部３０Ｂのせん断剛性が低くなり過ぎる虞がある。このような場合、波形鋼板３２の板厚や断面形状（例えば波の波長や振幅）を変えることでせん断剛性を調整することも可能であるが、これには波形鋼板３２の製作にコストがかかる。

これに対して本実施形態の壁部３０Ｂでは、波形鋼板３２と、波形鋼板３２よりもせん断剛性が高い剛性調整板３４とが上下方向に並んで配置されている。この剛性調整板３４と波形鋼板３２とを組み合わせることにより、壁部３０Ｂのせん断剛性を容易に高めることができる。したがって、規格化された波形鋼板３２を用いることができるため、波形鋼板３２の製作コストを削減することができる。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

上記実施形態では、一対の鋼板壁３０を上側連結部６０及び下側連結部６２によって連結した例を示したが、これに限らない。例えば、図４に示されるように、外壁開口１８の両側に鋼製耐震壁１０をそれぞれ配置しても良い。この場合、上記実施形態と同様に、外壁開口１８を塞がずに、鋼製耐震壁１０を配置することができる。なお、鋼製耐震壁１０は、外壁開口１８とは無関係に、構造物の外壁１２の外面１２Ａに取り付けることも可能である。

また、上記実施形態では、上下の梁１４の外面１４Ａに鋼製耐震壁１０の上側接合部３０Ａ及び下側接合部３０Ｃを接合した例を示したが、これに限らない。例えば、外壁１２の外面１２Ａに対して上下の梁１４の梁型が外側へ突出している場合には、上下の梁１４の間に鋼製耐震壁１０を設置し、上の梁１４の下面に壁部３０Ｂの上端部を接合すると共に、下の梁の上面に壁部３０Ｂの下端部を接合しても良い。この場合、壁部３０Ｂと上下の梁１４とは、スタッドやアンカー部材、ボルト等の接合部材で接合すれば良い。

また、鋼製耐震壁１０は、例えば、図５に示されるように、外壁開口１８の周囲に取り付けられるベランダ７０の下地材として用いることも可能である。具体的には、図６に示されるように、ベランダ７０の骨格を構成するＨ形鋼等の骨格材７２をボルトや溶接等によって鋼製耐震壁１０に接合しても良い。この場合、外壁１２に対する骨格材の取り付けが容易となるため、ベランダ７０の施工性が向上する。

なお、図５では、鋼製耐震壁１０の表面にアルミパネル等の仕上材６８が取り付けられているが、仕上材６８は省略可能である。また、ベランダ７０に限らず、外壁１２から張り出すバルコニーやテラスの張出し構造を構成する骨格材の下地材として鋼製耐震壁１０を用いても良い。

また、上記実施形態では、外壁１２がＲＣ造とされ、上下の梁１４及び左右の柱１６がＲＣ造またはＳＲＣ造とされているが、これに限らない。外壁１２は、例えば各種の外壁ボードであっても良いし、上下の梁１４及び左右の柱１６は、例えば、鉄骨造であっても良い。

さらに、上記実施形態では、既存の構造物の外壁１２の外面１２Ａに鋼製耐震壁１０を取り付けた例を示したが、これに限らない。鋼製耐震壁１０は、新築の構造物の外壁の外面にも取り付けることができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、一実施形態及び各種の変形例を適宜組み合わせて用いても良いし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。

１０鋼製耐震壁
１２外壁
１２Ａ外面
１４梁
１８外壁開口
２０開口部
３０鋼板壁
３０Ｂ壁部
３２波形鋼板（波板状部）
３４剛性調整板（平鋼板）
５２頭付スタッド（接合部材）
５４アンカー部材（接合部材）
５６充填材（接合部材）

Claims

上下の梁間に設けられた外壁の外面側に該外面と接触しまたは隙間を空けて配置され、前記外壁と接合されない鋼板壁と、
前記鋼板壁を前記上下の梁にそれぞれ接合する接合部材と、
を備えた鋼製耐震壁。
上下の梁間に設けられた外壁の外面側に、該外面と隙間を空けて配置された鋼板壁と、
前記鋼板壁を前記上下の梁の外面にそれぞれ接合する接合部材と、
を備えた鋼製耐震壁。
上下の梁間に設けられた外壁の外面側に、該外面と接触しまたは隙間を空けて配置された鋼板壁と、
前記鋼板壁を前記上下の梁にそれぞれ接合する接合部材と、
を備え、
前記鋼板壁は、上下方向に並んだ波板状部及び平板状部を有している、
鋼製耐震壁。
上下の梁間に設けられた外壁の外面側に、該外面と接触しまたは隙間を空けて配置された鋼板壁と、
前記鋼板壁を前記上下の梁にそれぞれ接合する接合部材と、
を備え、
前記外壁には、外壁開口が形成され、
前記鋼板壁には、前記外壁開口と対向する開口部が形成されている、
鋼製耐震壁。