JP7172488B2 - エネルギー吸収デバイスおよびエネルギー吸収デバイス付き耐力壁 - Google Patents

Description

本発明は、エネルギー吸収デバイスおよびエネルギー吸収デバイス付き耐力壁に関する。

プレファブ住宅等の小規模建築において、耐震安全性を高めるために、鉛直構面（柱梁、耐力壁など）や水平構面（基礎免震など）にエネルギー吸収デバイスが適用されることが多い。

地震時においてエネルギー吸収による制震作用を簡素な構造で効果的に実現するものとして、例えば、特許文献１および特許文献２に記載の技術が知られている。
特許文献１に記載の建物制震構造は、左拘束部と右拘束部との間に配置されたＵ字形弾塑性ダンパーが、Ｕ字状湾曲部を上又は下に位置させた姿勢状態で、左側対向辺部が左拘束部に沿って連結されるとともに、右側対向辺部が右拘束部に沿って連結される。
このような建物制震構造は、地震時に上階と下階とが互いに相対変位する層間変位によって、Ｕ字形弾塑性ダンパーが、左右の拘束部の両拘束面により左右の対向辺部の左右方向への変形が拘束されたまま、Ｕ字状湾曲部の位置を移動させていく弾塑性変形をすることで、地震時にエネルギー吸収できるものとなっている。

また、特許文献２に記載の耐震壁構造は、エネルギー吸収デバイスが構面内に設けられる耐震壁構造であって、横枠及び縦枠を組み合わせた枠体と、前記枠体の内部に設けられてエネルギー吸収デバイスとなるＵ形部材と、前記Ｕ形部材が前記枠体の内部で支持される支持材とを備え、前記Ｕ形部材は、断面方向で略Ｕ形状に形成されて、湾曲部と、前記湾曲部の両端部から連続して延びる一対の中間部と、一対の前記中間部の端部から連続して延びる一対の固定部とを有して、断面直交方向に作用する力に抵抗するものとして、前記支持材に取り付けられるものとなっている。
このような耐震壁構造では、断面直交方向に作用する力に抵抗するＵ形部材とすることで、Ｕ形部材の断面直交方向の変形が抑制されて、地震時に安定したエネルギー吸収性能を発揮させることが可能となる。

特開２００９－２７０３３６号公報 特開２０１７－６１８０８号公報

ところで、耐力壁のエネルギー吸収性能を合理的に発揮させるには耐力壁としての剛性を十分に確保する必要がある。耐力壁の剛性を確保するには、エネルギー吸収部材（エネルギー吸収デバイス）の周辺構成部材の板厚を大きくするか、部品点数を増やす方法が最も簡便であるが、コスト、施工性の観点から部品点数、鋼重量を顕著に増やすことは合理的ではない。
また、近年では狭小地に建設される住宅やプランの自由度をあげるためにも、細幅の耐力壁のニーズも高まっているが、単純に耐力壁の幅を狭めるだけでは、デバイスの効きが悪くなる場合が多く、また耐力壁としての剛性が急激に低下する。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁としての剛性を確保しつつ、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮させることができるエネルギー吸収デバイスおよびエネルギー吸収デバイス付き耐力壁を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明のエネルギー吸収デバイスは、耐力壁に設けられるエネルギー吸収デバイスであって、
断面方向で略Ｕ字形状に形成されたＵ形部材を備え、
前記Ｕ形部材は、湾曲部と、この湾曲部の両端部からそれぞれ連続して延びる一対の変形部と、当該一対の変形部の端部からそれぞれ連続して延びる一対の連結部とを備え、
一対の前記連結部に、それぞれ当該連結部が延びる方向と直交する方向に連続して延びる固定部が設けられ、
前記固定部は前記連結部にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられて、前記耐力壁に直接または間接的に固定されることを特徴とする。
ここで、前記断面方向と直交する方向とは、前記断面方向と直交する方向を前記連結部の幅方向とすると、当該幅方向のことを言う。

本発明においては、エネルギー吸収デバイスの一対の前記連結部に、それぞれ当該連結部が延びる方向と直交する方向に連続して延びる固定部が設けられ、当該固定部は連結部にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられて、耐力壁に直接または間接的に固定されるので、耐力壁を構成する柱の面外局所変形を抑制できる。したがって、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁としての剛性を確保することが可能となり、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮できる。

また、本発明の前記構成において、前記断面方向における前記固定部の端と、前記連結部の端とが等しい位置にあり、
前記断面方向における前記固定部の長さ寸法が、前記湾曲部の頂部と前記変形部の端部との間の距離と等しくなっていてもよい。

このような構成によれば、所定の板厚を有する鋼板から効率的にエネルギー吸収デバイスを展開した展開部材を切り出すことができる。
つまり、一体的に形成されたエネルギー吸収デバイスは、展開することによって、一方の連結部および当該連結部を挟むようにして設けられた一方の一対の固定部からなる第１長方形板部と、他方の連結部および当該連結部を挟むようにして設けられた他方の一対の固定部からなる第２長方形板部と、長方形状に伸ばされた湾曲部および当該湾曲部を挟むようにして設けられた一対の変形部からなり、かつ、前記第１長方形板部と第２長方形板部とを接続する長方形板状の第３長方形板部とから構成されている。
そして、前記固定部の長さ寸法が、前記湾曲部の頂部と前記変形部の端部との間の距離と等しくなっているので、第１長方形板部と第２長方形板部との間の距離は、第１長方形板部と第２長方形板部のそれぞれ短辺の２倍の長さとなる。
したがって、第１長方形板部と第２長方形板部との間に、他の異なる一方のエネルギー吸収デバイスを展開してなる展開部材の第１長方形板部と、他の異なる他方のエネルギー吸収デバイスを展開してなる展開部材の第２長方形板部とを並べるようにして配置し、さらに、一方向に連続して展開部材を配置するとともに、一方向と直交する直交方法に展開部材を第１長方形板部の短辺（第２長方形板部の短辺）の長さに相当する寸法だけずらして配置することによって、展開部材を切り出すための鋼板に、当該展開部材を密に配置することができる。したがって、当該展開部材を鋼板から切り出すことによって、鋼板から効率的にエネルギー吸収デバイスを展開した展開部材を切り出すことができる。

また、本発明のエネルギー吸収デバイス付き耐力壁は、前記エネルギー吸収デバイスと、耐力壁とを備えたエネルギー吸収デバイス付き耐力壁であって、
前記耐力壁は、一対の柱と、当該一対の柱の対向する面のそれぞれから対となって突出して設けられ締結部とを備え、
前記エネルギー吸収デバイスが一対の前記柱の間に配置され、当該エネルギー吸収デバイスの４つの前記固定部がそれぞれ４つの前記締結部に固定されていることを特徴とする。

本発明においては、エネルギー吸収デバイスの固定部が連結部からそれぞれ、当該連結部が延びる方向と直交する方向に連続して延び、さらに固定部は連結部にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられ、耐力壁は、一対の柱と、当該一対の柱の対向する面のそれぞれから対となって突出して設けられ締結部とを備え、前記エネルギー吸収デバイスが一対の前記柱の間に配置され、当該エネルギー吸収デバイスの４つの前記固定部がそれぞれ４つの前記締結部に固定されることによって、エネルギー吸収デバイスの固定部が締結部を介して一対の柱に間接的に固定されるので、耐力壁を構成する柱の面外局所変形を抑制できる。したがって、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁としての剛性を確保することが可能となり、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮できる。

また、本発明の別のエネルギー吸収デバイス付き耐力壁は、前記エネルギー吸収デバイスと、耐力壁とを備えたエネルギー吸収デバイス付き耐力壁であって、
前記耐力壁は対向する面を有する一対の柱を備え、
前記エネルギー吸収デバイスが一対の前記柱の間に配置され、
前記エネルギー吸収デバイスの一方側の一対の前記固定部が一方の柱の対向する面に固定され、他方側の一対の前記固定部が他方の柱の対向する面に固定されていてもよい。

本発明においては、エネルギー吸収デバイスの固定部が連結部からそれぞれ、当該連結部が延びる方向と直交する方向に連続して延び、さらに固定部は連結部にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられ、耐力壁は、一対の柱を備え、前記エネルギー吸収デバイスが一対の前記柱の間に配置され、前記エネルギー吸収デバイスの一方側の一対の前記固定部が一方の柱の対向する面に固定され、他方側の一対の前記固定部が他方の柱の対向する面に固定されることによって、エネルギー吸収デバイスの固定部が一対の柱に直接固定されるので、耐力壁を構成する柱の面外局所変形を抑制できる。したがって、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁としての剛性を確保することが可能となり、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮できる。

また、本発明の前記構成において、前記一対の柱の芯間寸法と前記耐力壁の壁高さの比率が、１：６以上となっていてもよい。

このような構成によれば、細幅耐力壁においても高剛性を発揮し、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮できる。

本発明によれば、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁としての剛性を確保しつつ、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮させることができる。

本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイスを示す斜視図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ楕円部の拡大図である。 図２（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁を示す正面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイスの展開図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイスの展開部材を鋼板から切り出す方法を説明するための図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁の第１変形例を示す平断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁の第２変形例を示す平断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁の第３変形例を示す平断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は（ａ）におけるＸ円部の拡大図である。 図１０（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。 本発明の第２の実施の形態に係るエネルギー吸収デバイス付き耐力壁の変形例を示す平断面図である。 本発明に係る解析モデルを示す図である。 既往技術に係る解析モデルを示す図である。 解析モデルに水平力を加えた状態を示す図である。 解析結果における水平力Ｑ－層間変形量Δ関係を示すグラフである。 既往技術におけるＭｉｓｅｓ応力コンタ図である。 本発明におけるＭｉｓｅｓ応力コンタ図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、第１の実施の形態のエネルギー吸収デバイス１０を示す斜視図、図２はエネルギー吸収デバイス１０が設けられた耐力壁３０を示す図、図３は図２（ａ）におけるＡ－Ａ線断面図である。

図１～図３に示すように、エネルギー吸収デバイス１０は耐力壁３０に設けられるものであり、所定形状の平坦な鋼板を折り曲げ成形することによって一体的に形成されている。
エネルギー吸収デバイス１０は、図１に示すように、断面方向（図１では上下方向）で略Ｕ字形状に形成されたＵ形部材１１を備えている。Ｕ形部材１１は、長方形状の帯板をＵ形に折り曲げて形成されたものであり、上側に凸の湾曲部１２と、この湾曲部１２の両端部からそれぞれ下方に連続して平行に延びる一対の変形部１３，１３と、当該一対の変形部１３，１３の端部（下端部）からそれぞれ下方に連続して平行に延びる一対の連結部１４，１４とを備えている。

湾曲部１２は断面略半円弧状に形成されている。また、変形部１３と連結部１４とは上下に連続する長方形板状に形成されている。Ｕ形部材１１は、長方形状の帯板をＵ形に折り曲げて形成されたものであるから、湾曲部１２、変形部１３および連結部１４の幅方向Ｗの寸法Ｓは等しくなっている。
なお、湾曲部１２を断面略半円弧状に形成するとともに、変形部１３，１３を長方形板状に形成することに代えて、湾曲部１２と変形部１３，１３とを断面方向において略半楕円形状に形成してもよい。

また、一対の連結部１４，１４に、それぞれ当該連結部１４，１４が延びる方向（図１において上下方向）と直交する方向（図１において左右方向）に連続して延びる長方形板状の固定部１５が設けられている。
固定部１５は連結部１４にそれぞれ前記断面方向（図１において上下方向）と直交する方向（図１において連結部１４の幅方向Ｗ）に対向離間して一対ずつ設けられている。したがって、固定部１５は合計２対（４つ）あり、一方の一対の固定部１５，１５はその側面を対向させた状態で、一方の連結部１４の上下に沿う両縁部に一体的に設けられ、他方の一対の固定部１５，１５はその側面を対向させた状態で、他方の連結部１４の上下に沿う両縁部に一体的に設けられている。
また、固定部１５と連結部１４の高さは等しくなっており、連結部１４の高さ方向に沿う縁部全体に固定部１５の高さ方向に沿う縁部全体が連結されている。

また、前記断面方向（図１おいて上下方向）における固定部１５の下端と、連結部１４の下端とが等しい位置にあり、前記断面方向における固定部１５の長さ寸法Ｌ１が、湾曲部１２の頂部と変形部１３の下端部との間の距離Ｌ２と等しくなっている。つまりＬ１＝ａとすると、Ｌ１＝Ｌ２＝ａとなっている。

このような構成のエネルギー吸収デバイス１０は、上述したように、所定形状の平坦な鋼板を折り曲げ成形することによって一体的に形成されたものである。
すなわち、図５に示すように、エネルギー吸収デバイス１０を展開してなる展開部材１０ａは、一方の連結部１４および当該連結部１４を挟むようにして設けられた一方の一対の固定部１５，１５からなる第１長方形板部２１と、他方の連結部１４および当該連結部１４を挟むようにして設けられた他方の一対の固定部１５，１５からなる第２長方形板部２２と、長方形状に伸ばされた湾曲部１２および当該湾曲部１２を挟むようにして設けられた一対の変形部１３，１３からなる長方形板状の第３長方形板部２３とから構成されている。
第１長方形板部２１と第２長方形板部２２とは第３長方形板部２３によって接続され、展開部材１０ａは略エ字形に形成されている。

そして、固定部１５の長さ寸法Ｌ１（＝ａ）が、湾曲部１２の頂部と変形部１３の下端部との間の距離Ｌ２（＝ａ）と等しくなっているので、第１長方形板部２１と第２長方形板部２２との間の距離Ｌ３は、第１長方形板部２１と第２長方形板部２２のそれぞれ短辺の長さ、つまり固定部１５の長さ寸法Ｌ１の２倍の長さ２ａとなる。
したがって、図６に示すように、あるエネルギー吸収デバイス１０を展開してなる展開部材１０ａの第１長方形板部２１と第２長方形板部２２との間に、他の異なる一方のエネルギー吸収デバイス１０を展開してなる展開部材１０ａの第１長方形板部２１と他の異なる他方のエネルギー吸収デバイス１０を展開してなる展開部材１０ａの第２長方形板部２２とを並べるようにして配置し、さらに、図６において上下方向に連続して展開部材１０ａを配置するとともに、左右方向に展開部材１０ａを第１長方形板部２１の短辺（第２長方形板部２２の短辺）の長さに相当する寸法だけずらして配置することによって、展開部材１０ａを切り出すための鋼板Ｋに、当該展開部材１０ａを密に配置することができる。したがって、当該展開部材１０ａを鋼板Ｋから切り出すことによって、鋼板Ｋから効率的にエネルギー吸収デバイス１０を展開した展開部材１０ａを切り出すことができる。

このような展開部材１０ａは、図５に示すように、４つの固定部１５となる部分をそれぞれ折れ線２５で連結部１４となる部分に対して直角になるようにして折り曲げ加工するとともに、湾曲部１２となる部分を半円筒状に湾曲させるとともに、連結部１４，１４となる部分および変形部１３，１３となる部分をそれぞれ平行離間させることによって、図１に示すようなエネルギー吸収デバイス１０となる。

さらに、展開部材１０ａは、固定部１５の変形部１３側の縁と、変形部１３の縁とが交わる部分がエッジとなっておらず、円弧となっている。したがって、展開部材１０ａを折り曲げ加工することによって形成されたエネルギー吸収デバイス１０では、図１に示すように、変形部１３と固定部１５とが交わる部分が滑らかな円弧面となって、応力が集中しないようになっている。

図２および図３に示すように、上述したようなエネルギー吸収デバイス１０を合計で６個、耐力壁３０に取り付けることによって、エネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１となる。なお、耐力壁３０取り付けるエネルギーデバイス１０の個数、Ｕ形部材１１および固定部１５の板厚およびその他の寸法は上記と異なっていてもよい。
耐力壁３０は、角形鋼管で形成された左右一対の柱３２，３２と、当該一対の柱３２，３２の対向する面３２ａ，３２ａのそれぞれから対となって突出して設けられ締結部３３，３３と、柱３３，３３の上端部どうしおよび下端部どうしをそれぞれ連結する横枠３５，３５とを備えている。なお、耐力壁３０はその骨組が左右一対の柱３２，３２と横枠３５，３５とによって構成されるが、当該柱３２，３２の正面側および／または背面側に面材を取り付けることで、建物の外壁面や内壁面の一部を構成してもよい。

締結部３３は、鋼板によって矩形板状に形成され、その上下方向の寸法は、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５の高さ寸法の略２倍の長さと略等しくなっている。また、締結部３３の左右方向の基端部は柱３２の面３２ａの両側縁部にそれぞれ溶接によって結合され、締結部３３の表面と柱３２の表面とはほぼ面一となっている。なお、締結部３３の結合は溶接だけでなく、嵌合やボルト等他の結合方法を用いてもよい。
このような締結部３３は、柱３２，３２の上下方向の中央位置、この中央位置から上下にそれぞれ所定間隔で隔てた上側位置および下側位置に、それぞれ耐力壁３０の厚さ方向に一対ずつ、左右方向に一対ずつ、合計２対（合計４枚）設けられている。

また、左右一対の柱３２，３２の対向する面３２ａ，３２ａの間には、エネルギー吸収デバイス１０が合計６個、上下に配置されるとともに、前記中央位置、上側位置および下側位置に対応させて配置されている。
すなわちまず、柱３２，３２の上下方向の中央位置においては、上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０がそれらのＵ形部材１１，１１の向きを互いに逆方向にして、上下に僅かな隙間をもって配置されているが、隙間がなく互いに当接されていてもよい。
また、柱３２，３２の前記中央位置から上下にそれぞれ所定間隔で隔てた上側位置および下側位置には、上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０がそれらのＵ形部材１１，１１の向きを互いに逆方向にして、上下に僅かな隙間をもって配置されているが、隙間がなく互いに当接されていてもよい。上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０のうち上側のエネルギー吸収デバイス１０は、その湾曲部１２を上側に向け配置され、下側のエネルギー吸収デバイス１０は、その湾曲部１２を下側に向けて配置されている。

また、図３に示すように、締結部３３，３３は柱３２の面３２ａの両側縁部からエネルギー吸収デバイス１０側に向けて延び、その先端部はエネルギー吸収デバイス１０の固定部１５，１５の基端部側に位置している。固定部１５，１５は、締結部３３，３３より内側に設けられ、固定部１５，１５の外側を向く面が締結部３３，３３の内側を向く面に当接されている。この状態で締結部３３，３３に固定部１５，１５が固定されている。この固定は、締結部３３，３３に固定部１５，１５を溶接によって固定してもよいし、ボルト止めやビスによって固定してもよい。
また、図２に示すように、柱３２，３２の中央位置、上側位置および下側位置においてそれぞれ４枚ずつ配置されている締結部３３に上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０の８枚の固定部１５がそれぞれ固定されている。つまり、上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０のうち上側のエネルギー吸収デバイス１０の４枚の固定部１５がそれぞれ４枚の締結部３３の略上半分に固定され、下側のエネルギー吸収デバイス１０の４枚の固定部１５がそれぞれ４枚の締結部３３の略下半分に固定されている。
なお、締結部３３を上下に分断し、分断された上側の４枚の締結部に上側のエネルギー吸収デバイス１０の４枚の固定部１５を固定し、分断された下側の４枚の締結部に下側のエネルギー吸収デバイス１０の４枚の固定部１５を固定してもよい。
また、締結部３３は、エネルギー吸収デバイス１０に対して必ずしも上下に１枚ずつ必要ではなく、上下１枚の締結部３３に、エネルギー吸収デバイス１０が上下２個以上配置されてもよい。

また、本実施の形態では、左右一対の柱３２，３２の芯間寸法と耐力壁３０の壁高さの比率が、１：６となっており、耐力壁３０が細幅耐力壁となっているが、これより耐力壁３０を細幅に形成してもよい。この場合、左右一対の柱３２，３２の芯間寸法と耐力壁３０の壁高さの比率を、１：６以上にすればよい。なお、柱３２，３２の芯間寸法とは、柱３２が断面正方形状または断面長方形状の角形鋼管で形成されている場合、柱３２，３２の断面中心間の距離のことを言う。

このような構成のエネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１は、図４に示すように、上下の梁（水平構造材）３５，３５に結合される。つまり、耐力壁３０の左右一対の柱３２，３２の上下端部がそれぞれ上下の梁３５，３５に結合される。
この場合、この上下の梁３５，３５が図２に示す横枠３５を構成する。梁３５，３５はＨ形鋼や角形鋼管等の鋼材によって形成されている。

上下の梁３５，３５に結合されたエネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１に、地震等によって水平方向の外力（地震力）が作用すると、耐力壁３０が倒れるように変位する。エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５は締結部３３によって拘束されているので、前記変位に伴ってエネルギー吸収デバイス１０の変形部１３が湾曲部１２を左右に変形させるようにして塑性変形し、これによって、外力（地震力）のエネルギーを吸収する。したがって、地震力に対してエネルギー吸収する性能を高めることができ、耐力壁３０の耐震性能を向上させることができる。

本実施の形態によれば、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５が連結部１４からそれぞれ、当該連結部１４が延びる方向と直交する方向に連続して延び、さらに固定部１５は連結部１４にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられ、耐力壁３０は、一対の柱３２，３２と、当該一対の柱３２，３２の対向する面３２ａ，３２ａのそれぞれから対となって突出して設けられ締結部３３，３３とを備え、エネルギー吸収デバイス１０が一対の柱３２，３２の間に配置され、１つのエネルギー吸収デバイス１０の４つの固定部１５がそれぞれ４つの締結部３３に固定されることによって、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５，１５が締結部３３，３３を介して一対の柱３２，３２に間接的に固定されるので、耐力壁３０を構成する柱３２，３２の面外局所変形を抑制できる。つまり、締結部３３，３３は、柱３２の面３２ａの中央部に固定されておらず、面３２ａの両側縁部に固定されているので、柱３２，３２の面３２ａ，３２ａの面外局所変形を抑制できる。
したがって、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁３０としての剛性を確保することが可能となり、合理的にエネルギー吸収デバイス１０のエネルギー吸収性能を発揮できる。

また、左右一対の柱３２，３２の芯間寸法と耐力壁３０の壁高さの比率を、１：６以上とすることによって、耐力壁３０が細幅耐力壁となり、当該細幅耐力壁においても高剛性を発揮し、合理的にエネルギー吸収デバイスのエネルギー吸収性能を発揮できる。
また、締結部３３，３３の左右方向の長さを調整することによって、エネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１の壁幅を調整できる。
さらに、締結部３３は長方形板状に形成され、その表面が柱３２の表面と面一となっており、エネルギー吸収デバイス１０は締結部３３，３３の内側に配置されているので、当該柱３２，３２の正面側および／または背面側に面材を取り付けても、締結部３３およびエネルギー吸収デバイス１０が面材の邪魔になることがない。

図７～図９はそれぞれ第１の実施の形態のエネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１の変形例を示す平断面図である。なお、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
図７は第１変形例を示す。第１の実施の形態では、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５，１５を耐力壁３０の締結部３３，３３の内面に固定しているのに対し、第１の変形例ではエネルギー吸収デバイス１０の固定部１５，１５を耐力壁３０の締結部３３，３３の外面に固定している。
図８は第２変形例を示す。第１の実施の形態では、耐力壁３０において、締結部３３，３３の基端部を柱３２，３２の対向する面３２ａ，３２ａの両側縁部に固定しているのに対し、第２変形例では、締結部３３，３３の基端部を柱３２，３２の外側を向く側面３２ｂ，３２ｂに固定している。この固定は溶接によって行ってもよいし、ボルト止めによって行ってもよい。
図９は第３変形例を示す。この第３変形例では、第１変形例と同様に、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５，１５を耐力壁３０の締結部３３，３３の外面に固定しているとともに、第２変形例と同様に、締結部３３，３３の基端部を柱３２，３２の外側を向く側面３２ｂ，３２ｂに固定している。
このような第１～第３変形例においても、第１の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

（第２の実施の形態）
図１０および図１１は第２の実施の形態を示すもので、図１０はエネルギー吸収デバイス１０が設けられた耐力壁３０を示す斜視図、図１１は図１０におけるＡ－Ａ線断面図である。
本実施の形態が第１の実施の形態と異なる点は、第１の実施の形態ではエネルギー吸収デバイス１０を、締結部３３を介して耐力壁３０に間接的に取り付けたのに対し、本実施の形態では、エネルギー吸収デバイス１０を耐力壁３０に直接取り付けた点であるので、以下ではこの点について説明し、第１の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。

図１０および図１１に示すように、本実施の形態では、上述したようなエネルギー吸収デバイス１０を合計で６個、耐力壁３０に取り付けることによって、エネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１となる。
耐力壁３０は、第１の実施の形態と同様に、角形鋼管で形成された左右一対の柱３２，３２を備えているが、第１の実施の形態のような締結部３３，３３は備えていない。また、柱３２，３２の離間距離は、第１の実施の形態に比して短くなっている。このため、第１の実施の形態より細幅の細幅耐力壁となっている。なお、エネルギー吸収デバイス１０の個数は必ずしも６個でなくてもよく、上下でバランスが取れるよう偶数個設置すればよい。

また、左右一対の柱３２，３２の対向する面３２ａ，３２ａの間には、エネルギー吸収デバイス１０が合計６個、上下に配置されている。
すなわち、第１の実施の形態と同様に、柱３２，３２の上下方向の中央位置においては、上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０がそれらのＵ形部材１１，１１の向きを互いに逆方向にして、上下に僅かな隙間をもって配置され、また、柱３２，３２の前記中央位置から上下にそれぞれ所定間隔で隔てた上側位置および下側位置には、上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０がそれらのＵ形部材１１，１１の向きを互いに逆方向にして、上下に僅かな隙間をもって配置されている。
上下一対のエネルギー吸収デバイス１０，１０のうち上側のエネルギー吸収デバイス１０は、その湾曲部１２を上側に向け配置され、下側のエネルギー吸収デバイス１０は、その湾曲部１２を下側に向けて配置されている。

また、図１１に示すように、エネルギー吸収デバイス１０の一方の前後一対の固定部１５，１５の先端部は、一方の柱３２の面３２ａの両側縁部に当接されたうえで、溶接によって固定され、他方の前後一対の固定部１５，１５の先端部は、他方の柱３２の面３２ａの両側縁部に当接されたうえで、溶接によって固定されている。また、固定部１５の外側を向く面は柱３２の外側を向く側面３２ｂとほぼ面一となっている。

本実施の形態によれば、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５が連結部１４からそれぞれ、当該連結部１４が延びる方向と直交する方向に連続して延び、さらに固定部１５は連結部１４にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられ、耐力壁３０は、一対の柱３２，３２を備え、エネルギー吸収デバイス１０が一対の前記柱３２，３２の間に配置され、前記エネルギー吸収デバイス１０の一方側の一対の前記固定部１５，１５が一方の柱３２の対向する面３２ａに固定され、他方側の一対の前記固定部１５，１５が他方の柱３２の対向する面３２ａに固定されることによって、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５が一対の柱３２，３２に直接固定されるので、耐力壁３０を構成する柱の面外局所変形を抑制できる。つまり、固定部１５，１５は、柱３２の面３２ａの中央部に固定されておらず、面３２ａの両側縁部に固定されているので、柱３２，３２の面３２ａ，３２ａの面外局所変形を抑制できる。したがって、周辺構成部材の板厚を大きくしたり、部品点数を増やしたり、さらには壁重量を大きくすることなく、耐力壁３０としての剛性を確保することが可能となり、合理的にエネルギー吸収デバイス１０のエネルギー吸収性能を発揮できる。

図１２は第２の実施の形態のエネルギー吸収デバイス付き耐力壁３１の変形例を示す平断面図である。なお、第２の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略する。
第２の実施の形態では、エネルギー吸収デバイス１０の固定部１５，１５の先端部を柱３２，３２の対向する面３２ａ，３２ａの両側縁部に固定しているのに対し、変形例では、固定部１５，１５の左右方向の長さを長くしたうえで、当該固定部１５，１５の先端部を柱３２，３２の外側を向く側面３２ｂ，３２ｂに固定している。この固定は溶接によって行ってもよいし、ボルト止めによって行ってもよい。
このような変形例においても、第２の実施の形態と同様の効果を得ることができる。

次に、本発明に係るエネルギー吸収デバイス１０を設けた耐力壁３０の構造性能について、数値実験（有限要素解析）の結果に基づき説明する。
実際の耐力壁を模擬したＦＥＡ（有限要素解析）を実施し、先行技術に対する優位性（高剛性化）を発揮することを確認した。
ここでは、図１３に示すように、本発明に係る耐力壁は、左右一対の角形鋼管柱３２，３２を有し、幅が４５５ｍｍ、高さが２６４０ｍｍであり、エネルギー吸収デバイス１０を合計６つ設置したモデルを作成した。エネルギー吸収デバイス１０は、固定部１５を締結部３３を介して耐力壁３０に間接的に取り付けた。

これに対し、図１４に示すように、既往技術（従来の耐力壁）は、左右一対の角形鋼管柱３２，３２を有し、対向する対向面の中央部からエネルギー吸収デバイス４２を締結するフレーム板４０，４０が延びており、柱３２側と逆側の端部にフランジ４１を介してＵ形のエネルギー吸収デバイス４２を締結している。フレーム板４０，４０は柱３２，３２の対向する面の中央部から延びている。

そして、図１５に示すように、解析モデルに水平力Ｑを付与した。図１６に、解析結果から得られた水平力Ｑ－層間変形量Δ関係を示し、図１７および図１８に、既往技術と本発明におけるＭｉｓｅｓ応力コンタ図を示す。なお、当該コンタ図においては、黒い部分が塑性化した部分である。

図１６に示すように、既往技術の弾性剛性と本発明を比較すると、１．９倍剛性が向上し、本発明が高剛性であることが分かる。
また、図１７に示すように、既往技術の場合は鋼管柱の局所面外変形が顕著に生じ、エネルギー吸収デバイスの変形も小さいのに対し、図１８に示すように、本発明の場合は、鋼管柱の局所面外変形が抑制され、エネルギー吸収デバイスの変形も大きいのが分かる。このように、本発明では、鋼管柱の面外局所変形を抑制し、細幅の耐力壁においても高剛性を実現し、エネルギー吸収デバイスを狙い通り塑性化することが可能である。

１０ エネルギー吸収デバイス
１１ Ｕ形部材
１２ 湾曲部
１３ 変形部
１４ 連結部
１５ 固定部
３０ 耐力壁
３１ エネルギー吸収デバイス付き耐力壁
３２ 柱
３３ 締結部

Claims (4)

1. 耐力壁に設けられるエネルギー吸収デバイスであって、
   断面方向で略Ｕ字形状に形成されたＵ形部材を備え、
   前記Ｕ形部材は、湾曲部と、この湾曲部の両端部からそれぞれ連続して延びる一対の変形部と、当該一対の変形部の端部からそれぞれ連続して延びる一対の連結部とを備え、
   一対の前記連結部に、それぞれ当該連結部が延びる方向と直交する方向に連続して延びる固定部が設けられ、
   前記固定部は前記連結部にそれぞれ前記断面方向と直交する方向に対向離間して一対ずつ設けられて、前記耐力壁に直接または間接的に固定され、
   前記断面方向における前記固定部の端と、前記連結部の端とが等しい位置にあり、
   前記断面方向における前記固定部の長さ寸法が、前記湾曲部の頂部と前記変形部の端部との間の距離と等しくなっていることを特徴とするエネルギー吸収デバイス。
2. 請求項１に記載のエネルギー吸収デバイスと、耐力壁とを備えたエネルギー吸収デバイス付き耐力壁であって、
   前記耐力壁は、一対の柱と、当該一対の柱の対向する面のそれぞれから対となって突出して設けられ締結部とを備え、
   前記エネルギー吸収デバイスが一対の前記柱の間に配置され、当該エネルギー吸収デバイスの４つの前記固定部がそれぞれ４つの前記締結部に固定されていることを特徴とするエネルギー吸収デバイス付き耐力壁。
3. 請求項１に記載のエネルギー吸収デバイスと、耐力壁とを備えたエネルギー吸収デバイス付き耐力壁であって、
   前記耐力壁は対向する面を有する一対の柱を備え、
   前記エネルギー吸収デバイスが一対の前記柱の間に配置され、
   前記エネルギー吸収デバイスの一方側の一対の前記固定部が一方の柱の対向する面に固定され、他方側の一対の前記固定部が他方の柱の対向する面に固定されていることを特徴とするエネルギー吸収デバイス付き耐力壁。
4. 前記一対の柱の芯間寸法と前記耐力壁の壁高さの比率が、１：６以上となっていることを特徴とする請求項２または３に記載のエネルギー吸収デバイス付き耐力壁。

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