JP7473787B2 - 耐力壁及び木造建物 - Google Patents

Description

本発明は、耐力壁及び木造建物に関する。

建物用の耐力壁として、鋼板を用いて面材と枠材とを一体成形した耐力壁が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許第５５８２５５６号公報

特許文献１に開示された耐力壁は、木材よりもせん断強度と弾性率の高い鋼板によって形成されている。このような耐力壁を木造躯体（例えば、軸組工法の柱梁骨組）の隣り合う柱材間に真壁として設置し、その状態で耐力壁に地震等による水平荷重が伝達された場合、耐力壁がせん断変形せずに剛体回転して、耐力壁に接合された柱材が面外方向にはらみ出す、又は、柱材が梁材から引き抜かれる虞がある。一方、耐力壁の板厚を減じるなどしてせん断剛性を低下させた場合、水平荷重の伝達により耐力壁がせん断変形しやすくなるが、大変形に至る前に、早期にせん断座屈が生じる虞がある。水平荷重によって耐力壁にせん断座屈が生じた場合、耐力壁の対角方向にしわが発生し、このしわに沿って引張力が作用する応力場（張力場）が形成される。このような張力場が耐力壁に早期に形成されると、大変形に至る前に耐力壁と木造躯体の柱材との接合部が破損して、耐力壁が木造躯体の柱材から引き剥がされる虞がある。

上記のように水平荷重によって耐力壁が大変形に至る前に、木造躯体と耐力壁との接合部に破損が生じたり、木造躯体の耐力壁が接合される躯体構成部材（柱材）に破損が生じたりすることで、耐力壁を大変形まで安定して変形させられない。

本発明は上記事実を考慮し、木造躯体に用いられる耐力壁において、木造躯体との接合部や該接合部周辺の躯体構成部材に破損が生じるのを抑制しつつ、大変形時まで安定した耐力を保持できる耐力壁、及びこの耐力壁を用いた木造建物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、木造躯体に用いられる金属製の耐力壁であって、上下方向に間隔をあけて開口が形成された面板部と、前記面板部の前記上下方向と直交する幅方向の両端部から該面板部の厚み方向にそれぞれ突出すると共に前記上下方向に沿って延び、隣り合う前記木造躯体の柱材にそれぞれ接合される一対の側板部と、前記面板部の開口の縁部に沿って設けられ、該縁部から前記厚み方向に突出する環状のリブと、を有する。

第１態様の耐力壁は、一対の側板部を隣り合う柱材にそれぞれ接合することで木造躯体に設置される。ここで、地震等による水平荷重が耐力壁に伝達された場合、面板部における上下方向に隣り合う開口間の部分が変形（せん断変形）することで、耐力壁の剛体回転が抑制される。すなわち、上記耐力壁では、例えば、面板部に開口が形成されていない構成と比べて、伝達された水平荷重に対して面板部が変形しやすいため、耐力壁の剛体回転を抑制できる。これにより、耐力壁に接合される柱材の面外方向へのはらみ出しや、柱材の梁材からの引き抜けが抑制される。すなわち、耐力壁が接合される柱材に破損が生じるのが抑制される。
また、面板部の開口の縁部には、該縁部に沿って環状のリブを設けているため、例えば、開口の縁部にリブを設けない構成と比べて、面板部に早期にせん断座屈が生じるのが抑制される。そして、大変形によって面板部にせん断座屈が生じた場合、面板部における上下方向に隣り合う開口間の部分に張力場が形成される。このため、耐力壁では、例えば、面板部に開口が形成されていない構成と比べて、張力場が分散されて形成されるため、耐力壁が柱材から引き剥がされるのが抑制される。すなわち、耐力壁と木造躯体との接合部の破損が抑制される。
このように上記耐力壁では、耐力壁が大変形に至る前に、木造躯体と耐力壁との接合部や、木造躯体の耐力壁が接合される柱材に破損が生じるのが抑制されるため、大変形まで安定して変形できる。すなわち、耐力壁は、大変形時まで安定した耐力を保持できる。その結果、第１態様の耐力壁は、地震エネルギー等を安定して吸収することが可能となる。

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、前記面板部の上端部から前記厚み方向に突出すると共に前記幅方向に沿って延び、前記木造躯体の上梁材に接合される上板部と、前記面板部の下端部から前記厚み方向に突出すると共に前記幅方向に沿って延び、前記木造躯体の下梁材に接合される下板部と、を更に有する。

第２態様の耐力壁では、面板部の上端部に上板部が設けられ、下端部に下板部が設けられているため、面板部の幅方向の曲げ剛性が向上する。また、耐力壁の上板部を上梁材に接合し、下板部を下梁材に接合することで、側板部と柱材との接合部に作用する力を分散することができる。

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、前記面板部を構成する金属板の折り曲げ部によって前記側板部が形成されている。

第３態様の耐力壁では、金属板の折り曲げ部によって面板部の側板部が形成されていることから、例えば、面板部に後付けで側板部を設ける構成と比べて、耐力壁の部品点数を減らすことができる。

本発明の第４態様の耐力壁は、第１態様～第３態様のいずれか１態様の耐力壁において、一対の前記側板部は、前記厚み方向で同じ側に突出している。

第４態様の耐力壁では、一対の側板部が面板部の厚み方向で同じ側に突出していることから、例えば、一対の側板部が面板部の厚み方向で互いに逆向きに突出している構成と比べて、耐力壁の厚みを抑えることができる。

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１態様の耐力壁において、前記側板部の内側面に木材が取り付けられている。

第５態様の耐力壁では、内側面に木材が取り付けられた側板部を柱材に接合することで、側板部の接合部が補強され、側板部における柱材との接合部の剛性及び耐力が向上する。

本発明の第６態様の耐力壁は、第１態様～第４態様のいずれか１態様の耐力壁において、前記側板部の前記面板部と反対側の端部には、該端部から前記側板部の突出方向と反対側に折り返されて前記側板部を前記柱材に接合した状態で前記側板部に重なる折り返し部が設けられている。

第６態様の耐力壁では、側板部の面板部と反対側の端部に、該端部から側板部の突出方向と反対側に折り返した折り返し部を設けている。この折り返し部は、側板部を柱材に接合した状態で側板部に重なるため、側板部における柱材との接合部の剛性及び耐力が向上する。

本発明の第７態様の耐力壁は、第１態様～第４態様のいずれか１態様の耐力壁において、前記側板部には、前記柱材への接合用に印が設けられており、前記面板部の表面から前記印までの前記厚み方向の距離が、前記側板部の前記厚み方向の長さの半分よりも長い。

第７態様の耐力壁では、側板部に柱材への接合用の印が設けられており、この面板部の表面から印までの面板部厚み方向の距離が、側板部の面板部厚み方向の長さの半分よりも長い。このような構成とすることで、耐力壁の側板部を柱材に接合した状態で耐力壁に水平荷重が作用した場合、側板部の板曲げ変形が誘起される。これにより、上記耐力壁では、例えば、面板部の表面から印までの面板部厚み方向の距離が側板部の面板部厚み方向の長さの半分よりも短い又は同じものと比べて、面板部がせん断座屈した場合であっても、耐力壁の面板部に張力場が早期に形成されるのが抑制される。

本発明の第８態様の耐力壁は、第１態様～第７態様のいずれか１態様の耐力壁において、前記面板部を厚み方向から見て、前記開口の形状及び大きさが同じである。

第８態様の耐力壁では、面板部を厚み方向から見て、開口の形状及び大きさが同じであることから、例えば、開口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、開口及び開口の縁部に設けられるリブ毎に作用する応力を一定にできる。これにより、面板部に早期にせん断座屈が生じるのが抑制される。また、面板部に開口及びリブを形成するに際して、開口及びリブ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、耐力壁の製造（加工）が容易になる。

本発明の第９態様の耐力壁は、第８態様の耐力壁において、前記面板部を厚み方向から見て、前記開口の形状が円形である。

第９態様の耐力壁では、面板部を厚み方向から見て、開口の形状を円形としていることから、例えば、開口の形状を多角形状とした構成と比べて、水平荷重が作用したときの、開口及び開口の縁部に設けられるリブへの局部応力集中が緩和され、大変形時まで安定した耐力を保持できる。

本発明の第１０態様の木造建物は、複数の柱材と複数の梁材を組み立てた木造躯体と、前記木造躯体に用いられる第１態様～第９態様のいずれか１態様の耐力壁と、を備え、前記耐力壁は、隣り合う前記柱材の間に配置された状態で一対の側板部が前記隣り合う柱材にそれぞれ接合されている。

地震等による水平荷重が耐力壁に伝達されても、第１態様～第１１態様のいずれか１態様の耐力壁では、大変形に至る前に、木造躯体と耐力壁との接合部や耐力壁が接合される柱材に破損が生じるのが抑制されるため、大変形時まで安定した耐力を保持できる。第１０態様の木造建物では、上記のような耐力壁を用いることから、地震エネルギーが耐力壁によって安定して吸収されるため、耐震性能が向上する。

本発明によれば、木造躯体との接合部や該接合部周辺の躯体構成部材に破損が生じるのを抑制しつつ、大変形時まで安定した耐力を保持できる耐力壁、及びこの耐力壁を用いた木造建物を提供することができる。

本発明の第１実施形態の耐力壁の正面図である。 図１の矢印２Ｘ－２Ｘ線断面図である。 図１の矢印３Ｘ－３Ｘ線断面図である。 図１の耐力壁を木造躯体に設置した状態を示す、耐力壁の正面図である。 図４の矢印５Ｘ－５Ｘ線断面図である。 図４の矢印６Ｘ－６Ｘ線断面図である。 比較例１の耐力壁に水平荷重が作用した状態を示す、耐力壁の正面図である。 比較例２の耐力壁に水平荷重が作用した状態を示す、耐力壁の正面図である。 図４の耐力壁に水平荷重が作用した状態を示す、耐力壁の正面図である。 第１実施形態の耐力壁の変形例の正面図である。 図１０の耐力壁を木造躯体に設置した状態を示す、耐力壁の正面図である。 図１１の矢印１２Ｘ－１２Ｘ線断面図である。 本発明の第２実施形態の耐力壁の正面図である。 図１３の耐力壁を木造躯体に設置した状態を示す、耐力壁の正面図である。 図１４の矢印１５Ｘ－１５Ｘ線断面図である。 第２実施形態の耐力壁の第１変形例の正面図である。 第２実施形態の耐力壁の第２変形例の正面図である。 第２実施形態の耐力壁の第３変形例の正面図である。 第３実施形態の耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 図１９の耐力壁を木造躯体に設置した状態において、当該耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 第４実施形態の耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 図２１の耐力壁を木造躯体に設置した状態において、当該耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 第４実施形態の耐力壁の変形例を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 図２３の耐力壁を木造躯体に設置した状態において、当該耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 第５実施形態の耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。 図２５の耐力壁を木造躯体に設置した状態において、当該耐力壁を幅方向に沿って切断した断面のうち、一方の側板部周辺を拡大した拡大断面図である。

図面を用いて、本発明の一実施形態の耐力壁及びこの耐力壁を用いた木造建物について説明する。

［第１実施形態］
まず、図１～図９を用いて本発明の第１実施形態の耐力壁２０及びこの耐力壁２０を用いた木造建物１００について説明する。なお、図中に示された矢印ＵＰは、本実施形態の耐力壁２０が用いられる木造建物１００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２０の幅方向（以下、適宜「壁幅方向」と記載する。）を示し、矢印Ｔは、耐力壁２０の厚み方向（以下、適宜「壁厚み方向」と記載する。）を示している。なお、本実施形態では、壁幅方向と木造建物１００の水平方向が一致している。また、壁幅方向と壁厚み方向は直交している。

＜木造建物１００＞
まず、耐力壁２０を用いた木造建物１００について説明する。図４～図６に示すように、木造建物１００は、木造躯体１０２と、この木造躯体１０２に設置された耐力壁２０を備えている。木造躯体１０２は、軸組工法の柱梁骨組であり、複数の柱材と複数の梁材とを組み立てて形成されている。具体的には、木造躯体１０２は、図４に示すように、複数の柱材１０４と、複数の柱材１０４の下端部が固定される下梁材１０８と、複数の柱材１０４の上端部が固定される上梁材１０６と、を備えている。なお、本実施形態の柱材１０４、上梁材１０６及び下梁材１０８は、それぞれ断面形状が略矩形の木材である。

図４に示すように、耐力壁２０は、木造躯体１０２の隣り合う柱材１０４間に配置されており、後述する一対の側板部２４が、隣り合う柱材１０４にそれぞれ接合されている。このように一対の側板部２４が隣り合う柱材１０４にそれぞれ接合されることで、耐力壁２０が木造躯体１０２に設置された設置状態となる。

なお、本実施形態の耐力壁２０は、木造建物１００の真壁として用いられる。耐力壁２０の表面側（図５では耐力壁２０の左側）、すなわち、建物の室内側には、図示しない内装材が配設され、耐力壁２０の裏面側（図５では耐力壁２０の右側）、すなわち、建物の室外側には、図示しない外装材が配設されている。

＜耐力壁２０＞
図１及び図２に示すように、本実施形態の耐力壁２０は、１枚の素材金属板（本実施形態では、厚み０．８ｍｍ～１．２ｍｍの鋼板であり、所謂薄板）を加工して形成された壁面材２１を備えている。この壁面材２１は、面板部２２と、側板部２４と、環状リブ２６（本発明におけるリブの一例）と、を有している。

（面板部２２）
図１に示すように、面板部２２は、矩形状に形成されている。この面板部２２には、上下方向に間隔をあけて複数（本実施形態では７つ）の開口２８が形成されている。これら７つの開口２８は、上下方向に１列に形成されている。なお、本実施形態では、面板部２２の壁幅方向の中心を通って上下方向に延びる中心線上に全ての開口２８の中心が位置しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、面板部２２の中心線に対して壁幅方向にオフセットした直線上に全ての開口２８の中心が位置していてもよい。
なお、本実施形態における面板部２２の幅方向及び厚み方向は、それぞれ壁幅方向及び壁厚み方向と同じ方向である。

図１に示すように、開口２８の形状は、面板部２２を壁厚み方向から見て、円形である。そして、面板部２２を壁厚み方向から見て、上下方向に隣り合う開口２８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、本実施形態では、全ての開口２８の形状及び大きさが同じに設定されている。また、開口２８の直径は、配管や配線を通す観点から１５０ｍｍ以上、より好ましくは２００ｍｍ以上に設定されている。

（側板部２４）
図３に示すように、側板部２４は、面板部２２の壁幅方向の両端部から壁厚み方向にそれぞれ突出すると共に上下方向に沿って延びる板状部であり、本実施形態では、隣り合う柱材１０４にそれぞれ接合される部分である。この側板部２４は、面板部２２を構成する金属板の折り曲げ部によって形成されている。具体的には、面板部２２となる素材金属板に折り曲げ加工が施されることで、上記折り曲げ部である側板部２４が形成される。なお、本実施形態では、一対の側板部２４は、それぞれ壁厚み方向に沿って突出している。

側板部２４は、面板部２２の上下方向の下端部から上端部まで連続して形成されている。この側板部２４は、接合具３０によって柱材１０４に接合される。接合具３０としては、木ネジや釘等が挙げられる。なお、接合具３０で側板部２４に貫通孔を形成する場合には、ドリル付きの木ネジや鋼板釘等を用いることが好ましい。また、側板部２４には、接合具３０用に印を設けておいてもよい。なお、印としては、側板部２４の内側面２４Ａに形成されたケガキ線やへこみ、側板部２４に形成された下孔等が挙げられる。また、側板部２４に上記印として接合具３０用の取付孔を設けておいてもよい。なお、ここでいう、側板部２４に形成される「下孔」とは、側板部２４に予め形成された孔であり、接合具３０の軸径（断面）よりも小さい孔（接合具３０で穿孔し易くするための孔）を指す。また、ここでいう側板部２４に形成される「取付孔」とは、側板部２４に予め形成された孔であり、接合具３０の軸径（断面）よりも大きい孔を指す。さらにここでいう側板部２４に形成された「貫通孔」とは、接合具３０によって側板部２４に形成された孔を指す。
なお、本実施形態では、接合具３０としてドリル付きの木ネジを用いて、側板部２４と柱材１０４とを接合している。

また、以下では、側板部２４と柱材１０４との接合具３０による接合部分を接合部３６と記載する。これらの接合部３６は、上下方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、本実施形態の耐力壁２０では、接合部３６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２０に地震等による水平荷重が伝達された場合に、せん断力が大きく作用する領域に接合部３６を密に配置してもよい。

図３に示すように、一対の側板部２４は、壁厚み方向で同じ側に突出している。

（環状リブ２６）
図２及び図３に示すように、環状リブ２６は、面板部２２の開口２８の縁部に沿って設けられており、該縁部から壁厚み方向に突出する環状の突条部である。なお、本実施形態では、開口２８の形状が円形のため、環状リブ２６の形状が円環状とされている。

また、本実施形態では、面板部２２となる素材金属板（本実施形態では、鋼板）にバーリング加工を施すことで、面板部２２に開口２８及び環状リブ２６を形成している。このため、環状リブ２６は、面板部２２と一体に形成されている。なお、本発明は上記構成に限定されず、例えば、面板部２２となる素材金属板にプレス加工で開口２８を形成し、この開口２８の縁部に円形の環状部材（筒状部材）を接合して環状リブ２６を形成してもよい。

図３に示すように、環状リブ２６は、壁厚み方向で一対の側板部２４と同じ側に突出している。

図２及び図３に示すように、耐力壁２０の壁面材２１は、上板部３２と、下板部３４と、を更に有している。

（上板部３２）
図２に示すように、上板部３２は、面板部２２の上端部から壁厚み方向に突出すると共に壁幅方向に沿って延びる板状部であり、上梁材１０６に接合される部分である。この上板部３２は、面板部２２を構成する金属板の折り曲げ部によって形成されている。具体的には、面板部２２となる素材金属板に折り曲げ加工が施されることで、上記折り曲げ部である上板部３２が形成される。なお、本実施形態では、上板部３２は、壁厚み方向に沿って突出している。

上板部３２は、面板部２２の壁幅方向の一端部から他端部まで連続して形成されている。この上板部３２は、側板部２４と同様に、接合具３０によって上梁材１０６に接合される。なお、上板部３２には、側板部２４と同様に、印や取付孔が設けられてもよい。なお、本実施形態では、接合具３０としてドリル付きの木ネジを用いて、上板部３２と上梁材１０６とを接合している。

また、図２に示すように、上板部３２は、壁厚み方向で一対の側板部２４と同じ側に突出している。

（下板部３４）
図２に示すように、下板部３４は、面板部２２の下端部から壁厚み方向に突出すると共に壁幅方向に沿って延びる板状部であり、下梁材１０８に接合される部分である。この下板部３４は、面板部２２を構成する金属板の折り曲げ部によって形成されている。具体的には、面板部２２となる素材金属板に折り曲げ加工が施されることで、上記折り曲げ部である下板部３４が形成される。なお、本実施形態では、下板部３４は、壁厚み方向に沿って突出している。

下板部３４は、面板部２２の壁幅方向の一端部から他端部まで連続して形成されている。この下板部３４は、側板部２４と同様に、接合具３０によって下梁材１０８に接合される。なお、下板部３４には、側板部２４と同様に、印や取付孔が設けられてもよい。なお、本実施形態では、接合具３０としてドリル付きの木ネジを用いて、下板部３４と下梁材１０８とを接合している。

図２に示すように、下板部３４は、壁厚み方向で一対の側板部２４と同じ側に突出している。

また、以下では、上板部３２と上梁材１０６との接合具３０による接合部分、及び、下板部３４と下梁材１０８との接合具３０による接合部分を接合部３８と記載する。これらの接合部３８は、壁幅方向に間隔をあけて複数形成されている。なお、本実施形態の耐力壁２０では、接合部３８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ず、接合部３８を非等間隔に設けてもよい。

本実施形態の耐力壁２０を構成する壁面材２１の面板部２２、側板部２４、環状リブ２６、上板部３２及び下板部３４は、１枚の素材金属板を折り曲げ加工して形成されており、一体とされている。なお、本実施形態では、素材金属板を折り曲げ加工しているため、一対の側板部２４の上端部と上板部３２の壁幅方向の両端部との間に隙間があり、一対の側板部２４の下端部と下板部３４の壁幅方向の両端部との間に隙間がある。これに対して、これらの隙間を埋めるように板部の端部同士を溶接することで、一対の側板部２４、上板部３２及び下板部３４で構成された枠体を形成してもよい。

図１に示すように、上下方向に隣り合う開口２８の中心間距離Ｄ１は、一対の側板部２４間の水平距離Ｄ２よりも短くなっている。なお、水平距離Ｄ２は、一対の側板部２４の外側面２４Ｂ間の壁幅方向に沿った距離である。また、本実施形態においては、一対の側板部２４の外側面２４Ｂ間の壁幅方向に沿った距離と、一対の接合部３６（側板部２４と柱材１０４との接合面）間の壁幅方向に沿った距離が同じである。
そして、開口２８の水平方向（壁幅方向）に沿った幅Ｗ１は、水平距離Ｄ２の３０％～８０％の範囲内に設定されている。

次に本実施形態の作用並びに効果について説明する。

図７には、比較例１の耐力壁５０が示されている。この耐力壁５０は、面板部５２に開口が設けられていない点を除いて、第１実施形態の耐力壁２０と同じ構成である。すなわち、耐力壁５０における面板部５２の厚みは、第１実施形態の耐力壁２０の面板部２２の厚みと同等である。このような耐力壁５０を木造躯体１０２の隣り合う柱材１０４間に設置した状態で、地震等による水平荷重ＨＬが耐力壁５０に伝達されると、木板（合板含む）よりもせん断剛性が高い耐力壁２０がせん断変形せずに剛体回転し、一方の柱材１０４が面外方向（ここでは壁厚み方向と同じ）にはらみ出す、又は、他方の柱材１０４が下梁材１０８から引き抜かれる虞がある。すなわち、耐力壁５０では、水平荷重ＨＬによって木造躯体１０２を構成する躯体構成部材である柱材１０４に破損が生じる虞がある。

また、図８には、比較例２の耐力壁５４が示されている。この耐力壁５４は、水平荷重ＨＬに対するせん断剛性を面板部５６の厚みを減じることで比較例１の耐力壁５０よりも低くしている点を除いて、耐力壁５０と同じ構成である。このような耐力壁５４を木造躯体１０２の隣り合う柱材１０４間に設置した状態で、水平荷重ＨＬが耐力壁５４に伝達されると、耐力壁５４がせん断変形するため、比較例１の耐力壁５０のように水平荷重ＨＬによって木造躯体１０２を構成する柱材１０４に破損が生じるのが抑制される。しかし、耐力壁５４が大変形に至る前に、早期にせん断座屈が生じることがある。水平荷重ＨＬによって耐力壁５４にせん断座屈が生じた場合、耐力壁５４の対角方向にしわが発生し、このしわに沿って引張力Ｔが作用する応力場（張力場ＴＦ）が形成される。耐力壁５４に張力場ＴＦが形成されると、耐力壁５４が大変形に至る前に木造躯体１０２の柱材１０４から耐力壁５４が引き剥がされる虞がある。すなわち、耐力壁５４では、水平荷重ＨＬによって木造躯体１０２の柱材１０４と耐力壁５４との接合部３６に破損、具体的には、接合具３０の強制引き抜きによる柱材１０４の破損や接合具３０の破断等が生じる虞がある。

上記のように、水平荷重によって耐力壁が大変形に至る前に、木造躯体と耐力壁との接合部や、木造躯体の耐力壁が接合される躯体構成部材（柱材）に破損が生じた場合、耐力壁が大変形まで安定して変形できない。そのため、耐力壁には、木造躯体との接合部や該接合部周辺の躯体構成部材に破損が生じるのを抑制しつつ、大変形時まで安定した耐力を保持できることが求められている。これらのことを考慮のうえ、本発明者らは、本発明の開発に至った。

本実施形態の耐力壁２０では、木造躯体１０２の隣り合う柱材１０４間に設置された状態で、水平荷重ＨＬが伝達された場合、面板部２２における上下方向に隣り合う開口２８間の部分が変形（せん断変形）することで、耐力壁２０の剛体回転が抑制される。すなわち、耐力壁２０では、例えば、面板部５２に開口が形成されていない比較例１の耐力壁５０と比べて、水平荷重ＨＬに対して面板部２２が変形しやすく、耐力壁２０の剛体回転を抑制できる。これにより、耐力壁２０に接合される一方の柱材１０４の面外方向へのはらみ出しや、他方の柱材１０４の下梁材１０８からの引き抜けが抑制される。すなわち、耐力壁２０では、水平荷重ＨＬによって木造躯体１０２を構成する柱材１０４に破損が生じるのを抑制することができる。

また、耐力壁２０では、面板部２２の開口２８の縁部に環状リブ２６を設けているため、例えば、面板部２２の開口２８の縁部に環状リブ２６を設けない構成と比べて、面板部２２に早期にせん断座屈が生じるのを抑制することができる。そして、耐力壁２０の大変形によって面板部２２にせん断座屈が生じた場合、図９に示すように、面板部２２における上下方向に隣り合う開口２８間の部分毎に張力場ＴＦが形成される。このため、耐力壁２０では、例えば、面板部２２に開口２８が形成されていない構成と比べて、張力場ＴＦが分散されて形成されるため、柱材１０４から引き剥がされるのが抑制される。すなわち、耐力壁２０と木造躯体１０２との接合部３６の破損、具体的には、接合具３０の強制引き抜きによる柱材１０４の破損や接合具３０の破断等が抑制される。

上記のように耐力壁２０では、大変形に至る前に、木造躯体１０２と耐力壁２０との接合部３６や、耐力壁２０が接合される柱材１０４に破損が生じるのを抑制できるため、大変形まで安定して変形することができる。すなわち、耐力壁２０は、大変形時まで安定した耐力を保持することができる。その結果、耐力壁２０は、地震エネルギー等を安定して吸収することが可能となる。このような耐力壁２０を用いる木造建物１００では、耐力壁２０によって地震エネルギーが安定して吸収されるため、耐震性能が向上する。

耐力壁２０では、金属板を折り曲げた折り曲げ部によって側板部２４が形成されていることから、例えば、面板部に後付けで側板部を設ける構成と比べて、耐力壁２０の部品点数を減らすことができる。同様に、耐力壁２０では、金属板を折り曲げた折り曲げ部によって上板部３２及び下板部３４が形成されていることから、例えば、面板部に後付けで上板部及び下板部を設ける構成と比べて、耐力壁２０の部品点数を減らすことができる。

また、耐力壁２０では、一対の側板部２４が壁厚み方向で同じ側に突出していることから、例えば、一対の側板部２４が壁厚み方向で互いに逆向きに突出している構成と比べて、耐力壁２０の厚みを抑えることができる。さらに、耐力壁２０では、一対の側板部２４、上板部３２、下板部３４及び環状リブ２６が壁厚み方向で同じ側に突出していることから、耐力壁２０の厚みを効果的に抑えることができる。このように耐力壁２０の厚みを抑えることで、運搬効率が向上する。

さらに、耐力壁２０では、面板部２２に上板部３２及び下板部３４が設けられているため、面板部２２の壁幅方向の曲げ剛性が向上する。また、耐力壁２０の上板部３２を上梁材１０６に接合し、下板部３４を下梁材１０８に接合することで、側板部２４と柱材１０４との接合部３６に作用する力を分散させることができる。これにより、耐力壁２０と木造躯体１０２との接合部３６の破損を抑制することができる。

また、耐力壁２０では、面板部２２を厚み方向から見て、全ての開口２８の形状及び大きさが同じであることから、例えば、開口２８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、開口２８及び開口２８の縁部に設けられる環状リブ２６毎に作用する応力を一定にできる。これにより、面板部２２に早期にせん断座屈が生じるのが抑制される。また、面板部２２に開口２８及び環状リブ２６を形成するに際して、開口２８及び環状リブ２６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、耐力壁の製造（加工）が容易になる。

さらに、耐力壁２０では、面板部２２を厚み方向から見て、全ての開口２８の形状を円形としていることから、例えば、開口２８の形状を多角形状とした構成と比べて、水平荷重ＨＬが作用したときの、開口２８及び環状リブ２６への局部応力集中が緩和され、大変形時まで安定した耐力を保持できる。

耐力壁２０では、中心間距離Ｄ１が水平距離Ｄ２よりも短いため、水平荷重ＨＬが耐力壁２０に伝達された場合に、面板部２２において、隣り合う柱材１０４にそれぞれ接合される一対の側板部２４と開口２８との水平方向の中間部２２Ｂにおけるせん断応力（ミーゼス応力）値が、上下方向に隣り合う開口２８間の上下方向の中間部２２Ａのせん断応力値よりも低くなる。その結果、耐力壁２０では、面板部２２における上下方向に隣り合う開口間の上下方向の中間部２２Ａが変形する前に、側板部２４と柱材１０４との接合部３６に破損が生じるのが抑制され、大変形時まで安定した耐力を保持できる。

また、耐力壁２０では、幅Ｗ１が水平距離Ｄ２の３０％～８０％の範囲内であることから、面板部２２において上下方向に隣り合う開口２８間の中間部２２Ａが変形する前に、側板部２４と柱材１０４との接合部３６に破損が生じるのを効果的に抑制できる。

耐力壁２０では、面板部２２に開口２８が形成されているため、この開口２８を用いて配管や配線を実施できる。このため、耐力壁２０では、例えば、面板部に開口を形成しない構成と比べて、配管や配線を迂回させる必要がなく、また、面板部に貫通孔を現場加工する必要もないため、施工現場において省力化が図れる。さらに、面板部２２に開口２８を形成することで、軽量化を図ることができる。また、耐力壁２０では、面板部２２に一対の側板部２４を設けることで、例えば、金属製の面材の両側に金属製の一対の縦材を接合する耐力壁と比べて、部品点数を減らすことができる。

第１実施形態では、耐力壁２０を構成する壁面材２１の面板部２２に開口２８を１列形成しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図１０に示す耐力壁４０のように、耐力壁４０を構成する壁面材４１の面板部４２に開口２８を複数列（耐力壁４０では２列）形成してもよい。この耐力壁４０は、隣り合う柱材１０４間の距離が広い場合に用いられるため、第１実施形態よりも面板部４２の壁幅方向の幅が広くなっている。このような耐力壁４０を隣り合う柱材１０４間に設置すると、面板部４２における２列の開口２８間の部分の剛性が不足するため、図１１及び図１２では隣り合う柱材１０４間に間柱１１０を配置し、この間柱１１０で面板部４２の上記部分を補強している。具体的には、接合具３０を用いて間柱１１０に面板部４２の上記部分を接合して補強している。なお、以下では、面板部４２と間柱１１０との接合具３０による接合部分を接合部４８と記載する。これらの接合部４８は、上下方向に間隔をあけて複数形成されている。ここで、図１１に示すように、耐力壁４０では、側板部４４から接合部４８までの水平距離をＤ３としたとき、中心間距離Ｄ１が水平距離Ｄ３よりも短くなっている。なお、水平距離Ｄ３は、側板部４４の外側面４４Ｂから接合部４８の中心までの壁幅方向（水平方向）に沿った距離である。そして、開口２８の幅Ｗ１は、水平距離Ｄ３の３０％～８０％の範囲内に設定されている。これらの構成により、耐力壁４０では、水平荷重ＨＬが耐力壁４０に伝達された場合に、面板部４２において、側板部２４と開口２８との水平方向の中間部４２Ｂにおけるせん断応力（ミーゼス応力）値及び接合部４８と開口２８との水平方向の中間部４２Ｃにおけるせん断応力値が、上下方向に隣り合う開口２８間の上下方向の中間部４２Ａのせん断応力値よりも低くなる。その結果、耐力壁４０では、面板部４２における上下方向に隣り合う開口２８間の中間部４２Ａが変形する前に、接合部４８と、側板部４４と柱材１０４との接合部４６に破損が生じるのが抑制され、大変形時まで安定した耐力を保持できる。

[第２実施形態]
本発明の第２実施形態の耐力壁６０について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

図１４及び図１５に示すように、本実施形態の耐力壁６０は、隣り合う柱材１０４間の距離が第１実施形態よりも広い木造躯体１０２に用いられる。このため、図１３～図１５に示すように、耐力壁６０は、第１実施形態の壁面材２１を２枚用いて構成されている（同一寸法形状の壁面材２１を２枚用いている）。具体的には、図１３及び図１５に示すように、２枚の壁面材２１を同じ向きで壁幅方向に並べると共に、対向する側板部２４同士を接合具６１で接合している。この接合具６１として、金属用のドリル付きねじを用いている。なお、以下では、壁幅方向に隣接する壁面材２１の対向する側板部２４同士の接合具６１による接合部分を接合部６９と記載する。これらの接合部６９は、上下方向に間隔をあけて複数形成されている。また、隣接する壁面材２１の接合部６９と反対側に位置する側板部２４は、隣り合う柱材１０４に接合具３０によって接合されている。なお、耐力壁６０の面板部６２は、２枚の壁面材２１の面板部２２によって構成されている。また、耐力壁６０の上板部６６は、２枚の壁面材２１の上板部３２によって構成されている。さらに、耐力壁６０の下板部６８は、２枚の壁面材２１の下板部３４によって構成されている。また、耐力壁６０の一対の側板部６４は、隣接する壁面材２１の接合部６９と反対側に位置する側板部２４（言い換えると、耐力壁６０の壁幅方向両外側に位置する側板部２４）によって構成されている。

また、図１３及び図１５に示すように、耐力壁６０では、壁面材２１において、中心間距離Ｄ１が水平距離Ｄ２よりも短くなっている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成で得られる作用並びに効果については、その説明を省略する。

耐力壁６０は、２枚の壁面材２１を壁幅方向に並べると共に対向する側板部２４同士を接合具６１で接合して形成されている。ここで、耐力壁６０では、面板部６２に２列の開口２８が形成されているが、面板部６２の２列の開口２８間の部分に、接合具６１で接合された２つの側板部２４が位置するため、上記２列の開口２８間の部分の剛性が補強されている。このため、耐力壁６０を１枚の壁面材で形成する構成と比べて、面板部６２の２列の開口２８間に補強材を設ける必要がない。また、同一寸法形状の２枚の壁面材２１を用いるため、異なる寸法形状の壁面材を用いる構成と比べて、部品管理が容易であり、生産コストの削減も図れる。

第２実施形態の耐力壁６０では、隣接する壁面材２１の対向する側板部２４同士をドリル付きねじ等の接合具６１で接合しているが、本発明はこの構成に限定されない。接合具６１として、鋼板釘等を用いてもよい。また、隣接する壁面材２１の対向する側板部２４同士を溶接（例えば、スポット溶接）で接合してもよい。溶接の場合は、対向する側板部２４の溶接により接合した部分を接合部とする。

また、第２実施形態の耐力壁６０では、隣接する壁面材２１の対向する側板部２４同士をドリル付きねじ等の接合具６１で接合しているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図１６に示す耐力壁７０のように、１枚目の壁面材２１に対して２枚目の壁面材２１を逆向きにして、１枚目の壁面材２１の面板部２２の一部と２枚目の壁面材２１の面板部２２の一部を重ね、この重ねた部分を接合具６１で接合してもよい。また、図１７に示す耐力壁７２のように、１枚目の壁面材２１の面板部２２の一部と２枚目の壁面材７３の面板部７４の一部を重ね、この重ねた部分を接合具６１で接合してもよい。なお、壁面材７３は、面板部７４における環状リブ２６の突出方向が側板部７５と逆向きである点を除いて、壁面材２１と同じ構成である。またさらに、図１８に示す耐力壁７６のように、２枚の壁面材７３を並べると共に、対向する側板部７５同士をドリル付きねじ等の接合具６１で接合してもよいし、接合具６１の代わりに、鋼板釘や溶接等を用いてもよい。
なお、耐力壁が複数枚の壁面材（例えば、壁面材２１等）によって形成される場合には、耐力壁の面板部は、複数枚の壁面材の面板部によって構成され、耐力壁の上板部及び下板部は、複数枚の壁面材の各上板部及び各下板部によって構成され、耐力壁の一対の側板部は、耐力壁の壁幅方向両外側に位置する側板部によって構成されている。

[第３実施形態]
本発明の第３実施形態の耐力壁８０について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

図１９及び図２０に示すように、本実施形態の耐力壁８０は、第１実施形態の壁面材２１と、この壁面材２１の側板部２４の内側面２４Ａに取り付けられた木材８２とを有している。この木材８２は、側板部２４の上端部から下端部に亘って取り付けられている。なお、木材８２は、１枚又は複数枚を並べて用いてもよい。また、本実施形態の木材８２は、側板部２４の内側面２４Ａに接着剤によって取り付けられているが、本発明はこの構成に限定されない。また、壁面材２１の側板部２４は、木材８２と共に接合具３０によって柱材１０４に接合されている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成で得られる作用並びに効果については、その説明を省略する。

耐力壁８０では、側板部２４の内側面２４Ａに木材８２が取り付けられており、この側板部２４を木材８２と共に柱材１０４に接合することで、側板部２４の接合部３６が補強され、側板部２４における柱材１０４との接合部３６の剛性及び耐力が向上する。

第３実施形態の耐力壁８０では、木材８２を側板部２４の上端部から下端部に亘って取り付けているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、側板部２４と柱材１０４とを接合する部分周辺にのみ木材８２を取り付ける構成としてもよい。

また、第３実施形態の耐力壁８０では、木材８２を側板部２４の内側面２４Ａに接着剤で取り付けているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、接合具３０で側板部２４を柱材１０４に接合すると共に、木材８２を側板部２４に取り付けてもよい。

第３実施形態の耐力壁の側板部の内側面に木材を取り付ける構成については、第１実施形態及びその変形例、並びに、第２実施形態及びその変形例に適用してもよい。

[第４実施形態]
本発明の第４実施形態の耐力壁８６について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

図２１及び図２２に示すように、本実施形態の耐力壁８６は、第１実施形態の壁面材２１と、この壁面材２１の側板部２４の端部に設けられた折り返し部８８と、を有している。具体的には、折り返し部８８は、耐力壁８６の側板部２４の面板部２２と反対側の端部から側板部２４の突出方向と反対側に折り返された部分であり、側板部２４と一体成形されている。この折り返し部８８は、側板部２４を柱材１０４に接合した状態で側板部２４に重なる。なお、本実施形態では、折り返し部８８が側板部２４に対して壁幅方向内側に折り返されている。また、折り返し部８８は、側板部２４と共に接合具３０によって柱材１０４に接合されている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成で得られる作用並びに効果については、その説明を省略する。

耐力壁８６では、側板部２４の面板部２２と反対側の端部に、該端部から側板部２４の突出方向と反対側に折り返した折り返し部８８が設けられている。この折り返し部８８は、側板部２４を柱材１０４に接合した状態で側板部２４に重なるため、耐力壁８６と柱材１０４との接合部の剛性及び耐力が向上する。また、接合具３０の傾きが抑制されるため、上記接合部の剛性及び耐力が向上する。

第４実施形態の耐力壁８６では、折り返し部８８が側板部２４に対して壁幅方向内側に折り返されているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、図２３及び図２４に示す耐力壁９０のように、折り返し部８８が側板部２４に対して壁幅方向外側に折り返されていてもよい。

[第５実施形態]
本発明の第５実施形態の耐力壁９２について説明する。なお、第１実施形態と同一の部材には、同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化する。

図２５及び図２６に示すように、本実施形態の耐力壁９２は、第１実施形態の壁面材２１と、この壁面材２１の側板部２４に設けられた印９４と、を有している。具体的には、印９４は、側板部２４を柱材１０４に接合するための接合具３０用の取付孔である。この印９４は、側板部２４に上下方向に間隔をあけて複数形成されている。また、面板部２２の表面から印９４までの壁厚み方向の距離Ｌ１は、側板部２４の壁厚み方向の長さＬ２の半分よりも長くなっている。

次に、本実施形態の作用並びに効果について説明する。
なお、第１実施形態と同様の構成で得られる作用並びに効果については、その説明を省略する。

耐力壁９２では、側板部２４に柱材１０４への接合用の印９４が設けられており、距離Ｌ１が、長さＬ２の半分よりも長くなっている。このような構成とすることで、耐力壁９２の側板部２４を柱材１０４に接合した状態で耐力壁９２に水平荷重が作用した場合、側板部２４の板曲げ変形が誘起されるため、面板部２２がせん断座屈した場合であっても、耐力壁９２の面板部２２に張力場ＴＦが早期に形成されるのが抑制される。

第５実施形態では、側板部２４に印９４として取付孔を形成しているが、本発明はこの構成に限定されない。印としては、側板部２４の内側面２４Ａに形成されたケガキ線やへこみ、側板部２４に形成された下孔等を用いてもよい。

前述の実施形態では、壁厚み方向から見て、開口２８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、開口２８の形状を楕円形にしてもよいし、多角形状としてもよい。

また、前述の実施形態では、壁厚み方向から見て、全ての開口２８の形状及び大きさを同じ形状及び寸法としているが、本発明はこの構成に限定されない。例えば、隣り合う開口２８の形状及び大きさが異なっていてもよい。

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。

２０ 耐力壁
２２ 面板部
２４ 側板部
２４Ａ 内側面
２６ 環状リブ（リブ）
２８ 開口
３２ 上板部
３４ 下板部
４０ 耐力壁
４２ 面板部
４４ 側板部
６０ 耐力壁
６２ 面板部
６４ 側板部
６６ 上板部
６８ 下板部
７０ 耐力壁
７２ 耐力壁
７４ 面板部
７５ 側板部
７６ 耐力壁
８０ 耐力壁
８２ 木材
８６ 耐力壁
８８ 折り返し部
９０ 耐力壁
９２ 耐力壁
９４ 印
１００ 木造建物
１０２ 木造躯体
１０４ 柱材
１０６ 上梁材
１０８ 下梁材

Claims (10)

1. 木造躯体に用いられ、一枚の金属板を折り曲げ加工して形成された耐力壁であって、
   上下方向に間隔をあけて開口が形成された面板部と、
   前記面板部の前記上下方向と直交する幅方向の両端部から該面板部の厚み方向にそれぞれ突出すると共に前記上下方向に沿って延び、隣り合う前記木造躯体の柱材にそれぞれ接合される一対の側板部と、
   前記面板部の開口の縁部に沿って設けられ、該縁部から前記厚み方向に突出する環状のリブと、
   を有し、
   複数の前記開口は、前記面板部の前記一対の側板部間に前記上下方向に沿って一列のみ形成されており、
   前記側板部には、前記柱材への接合用に印が設けられており、
   前記面板部の表面から前記印までの前記厚み方向の距離が、前記側板部の前記厚み方向の長さの半分よりも長い、耐力壁。
2. 木造躯体に用いられ、一枚の金属板を折り曲げ加工して形成された金属製の耐力壁であって、
   上下方向に間隔をあけて開口が形成された面板部と、
   前記面板部の前記上下方向と直交する幅方向の両端部から該面板部の厚み方向にそれぞれ突出すると共に前記上下方向に沿って延び、隣り合う前記木造躯体の柱材にそれぞれ接合される一対の側板部と、
   前記面板部の開口の縁部に沿って設けられ、該縁部から前記厚み方向に突出する環状のリブと、
   を有し、
   前記面板部は、隣り合う前記柱材間に配置された間柱に接合され、
   複数の前記開口は、前記面板部における一方の前記側板部と前記間柱との間に前記上下方向に沿って一列のみ形成されると共に前記面板部における他方の前記側板部と前記間柱との間に前記上下方向に沿って一列のみ形成されており、
   前記側板部には、前記柱材への接合用に印が設けられており、
   前記面板部の表面から前記印までの前記厚み方向の距離が、前記側板部の前記厚み方向の長さの半分よりも長い、耐力壁。
3. 前記面板部の上端部から前記厚み方向に突出すると共に前記幅方向に沿って延び、前記木造躯体の上梁材に接合される上板部と、
   前記面板部の下端部から前記厚み方向に突出すると共に前記幅方向に沿って延び、前記木造躯体の下梁材に接合される下板部と、
   を更に有する、請求項１又は請求項２に記載の耐力壁。
4. 前記面板部を構成する金属板の折り曲げ部によって前記側板部が形成されている、請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の耐力壁。
5. 一対の前記側板部は、前記厚み方向で同じ側に突出している、請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の耐力壁。
6. 前記側板部の内側面に木材が取り付けられている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の耐力壁。
7. 前記側板部の前記面板部と反対側の端部には、該端部から前記側板部の突出方向と反対側に折り返されて前記側板部を前記柱材に接合した状態で前記側板部に重なる折り返し部が設けられている、請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の耐力壁。
8. 前記面板部を厚み方向から見て、前記開口の形状及び大きさが同じである、請求項１～請求項７のいずれか１項に記載の耐力壁。
9. 前記面板部を厚み方向から見て、前記開口の形状が円形である、請求項８に記載の耐力壁。
10. 複数の柱材と複数の梁材を組み立てた木造躯体と、
    前記木造躯体に用いられる請求項１～請求項９のいずれか１項に記載の耐力壁と、を備え、
    前記耐力壁は、隣り合う前記柱材の間に配置された状態で一対の側板部が前記隣り合う柱材にそれぞれ接合されている、木造建物。