JP2001090376A - 耐力壁 - Google Patents
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Abstract
向上させるために、軸組にブレースを組み込んだ耐力壁
を壁面方向の要所要所に配置するようにしていたが、大
地震後には大規模な修復を要する変形が残留するため、
全て取り替える必要があり、修復は可能であるものの莫
大な費用を要する、という問題があった。また、耐力壁
の配置により建物全体の剛性も増大するため、建物に作
用する地震力も増大し、耐震構造部以外の建築要素が損
傷する、という問題もあった。 【解決手段】 ブレース32・33間や、ブレース34
・35間を低降伏点鋼10aを介して連結する。
Description
建築の耐震性を向上させる耐力壁に関するものであり、
特に建物の地震に対する応答を軽減すると共に、補修が
軽微かつ容易な耐力壁に関する。
きな地震力の影響を免れる構造がとられているが、この
柔構造においては、作用する地震力が小さい反面、変形
が大きくなるという特徴を有する。従って、高層建築に
おいては、地震による変形を各階に分散させ、一つの階
における変形を小さくするようにしているが、中・低層
建築においては、変形を分散できないため、大きな変形
は躯体構造に多大な影響を与える。例えば、強震によっ
て約30cmの変形が生じる場合、30階建ての建物で
は1階に尽き1cmの変形で済み、建物は弾性範囲にと
どまっているが、2階建ての建物では、30cm変形す
れば、破壊される可能性がある。そこで、住宅等の中・
低層建築では、耐震性を向上させる方法として、このよ
うな柔構造ではなく、一般の住宅よりも柱や梁を強化し
た専用設計が行われており、柱や梁に特別に大径のもの
を使用したり、ブレースの配置数を増やすなどの方法が
とられている。
軸組にブレースを組み込んで水平耐力を向上させた耐力
壁とし、該耐力壁を壁面方向の要所要所に配置すること
によって、建物全体の水平耐力を増強するようにしてい
る。すなわち、図13、図14に示すように、耐力壁3
bにおいては、左右一対の縦フレーム22a・22b
と、該縦フレーム22a・22bの上端間若しくは下端
間を連結する上下一対の横フレーム23a・23bとか
ら枠体25が構成され、該枠体25で囲まれた空間内に
は、側面視X字状のブレース26・27や、側面視菱形
状のブレース28乃至31を設け、これを現場の基礎上
又は梁上に取り付けるようにしていた。このような構成
において、耐力壁3bに水平力Pが作用すると、ブレー
ス26・28・30には張力が発生し、ブレース27・
29・31には圧縮力が発生し、この張力と圧縮力とが
抵抗力となって、枠体25が図中点線で示す如く変形す
るのが防止されるのである。
建物の高さにかかわらず、一般に震度階が4、5弱の地
震(以下「中地震」とする)までは、建物全体の弾性変
形が保証され、震度階が5強、6の地震(以下「大地
震」とする)になると、塑性変形域に達し、該塑性変形
に伴う履歴減衰によって地震エネルギーを吸収して建物
全体の倒壊を防止するようにしている。
加させた中・低層建築の場合も、大地震時には建物全体
の倒壊は免れるものの、大規模な修復を要する変形が残
留し、前記耐力壁3bを全て取り替える必要があり、修
復は可能であるものの莫大な費用を要する、という問題
があった。また、前記耐力壁3bを配置した場合には、
水平耐力の増大に伴い建物全体の剛性も大きくなるた
め、建物の地震力に対する応答性も顕著となり、耐震構
造部以外の剛性の小さな建築要素が損傷しやすい、とい
う問題があった。
る課題は以上の如くであり、次にこの課題を解決するた
めの手段を説明する。すなわち、請求項1においては、
縦フレームと横フレームとから枠体を形成し、該枠体に
より囲まれる空間内に複数のブレースを配設した耐力壁
において、該ブレース間を低降伏点鋼を介して連結した
ものである。
伏点鋼を、ブレースの部材中央位置に配設したものであ
る。
ームとから枠体を形成し、該枠体により囲まれる空間内
に複数のブレースを配設した耐力壁において、該ブレー
スと前記枠体と間を低降伏点鋼を介して連結したもので
ある。
請求項3記載の低降伏点鋼は、容易に交換可能に構成し
たものである。
づいて詳述する。図1は耐力壁を配設する住宅の俯瞰
図、図2は基礎の斜視断面図、図3は地盤改良の構成を
示す図、図4は軸組の取付け構成を示す図、図5はX字
状ブレース使用の圧縮・引張り型耐力壁の側面図、図6
は同じく応力状態を示す図、図7はX字状ブレース使用
の鉛直せん断型耐力壁の側面図、図8は同じく応力状態
を示す図、図9はX字状ブレース使用の水平せん断型耐
力壁の側面図、図10は同じく応力状態を示す図、図1
1は菱形状ブレース使用の水平せん断型耐力壁の側面
図、図12は同じく応力状態を示す図、図13は従来の
X字状ブレースのみ使用の耐力壁の応力状態を示す図、
図14は従来の菱形状ブレースのみ使用の耐力壁の応力
状態を示す図である。
宅の躯体構造について、図1により説明する。住宅1の
躯体は、主に、鋼製軸組3・9および梁4・5により構
成されている。そして、該躯体が基礎2上に配設される
ものである。軸組3は基礎2上に立設され、該軸組3の
下部は基礎2の上面に固設されている。隣接する軸組3
・3はつなぎ部材などにより接続される。基礎2上に配
設されている軸組3・3・3・・・には耐力壁3bが含
まれている。この耐力壁3bにはブレースが組み込まれ
ており、この耐力壁3bが外周をはじめ建物全体にバラ
ンス良く配置されている。基礎2の上に立設された軸組
3・3・・・の上には、梁4が配設される。軸組3の上
面に梁4がボルトなどにより締結される。該梁4・4・
・・には、水平ブレースが配設されており、躯体に急激
な力がかかっても、躯体全体で、強くしなやかに受け止
める構成になっている。
が配設される。梁4上に立設された軸組9も、下面を梁
4に固設され、隣接する軸組9・9は互いに接続される
構成となっている。そして、梁4の上に配設された軸組
9・9・・・の上には小屋梁5が配設される構成になっ
ている。小屋梁5は軸組9の上面にボルトなどを締結す
ることにより、固設されている。小屋梁5・5・5・・
・には水平ブレースが配設されており、小屋梁5・5間
の剛性を高めるとともに、強度としなやかさを有する躯
体を構成するものである。そして、小屋梁5の上に、
束、斜材、あるいはトラスフレーム等を配設し、屋根を
構成することができる。図1には、屋根付2階建て住宅
を示したが、本発明の耐力壁を配設する躯体構造は上記
のものに限定されるものではなく、耐力壁を基本部材と
する軸組および梁より構成される住宅の躯体に使用でき
るものである。
説明する。基礎2は、大型鉄筋コンクリート連続布基礎
であり、躯体からの様々な荷重を受け止め分散させて地
面に伝えるものである。コンクリート基礎2内にはメッ
シュバー6が通されており、基礎2の上面にはアンカー
ボルト7が突設されている。アンカーボルト7に前記軸
組3を固設するため、軸組3を基礎2に強固に固設す
る。そして、軸組3を介して躯体の受ける様々な荷重を
基礎に伝える構成になっている。
われる。そして、その地盤において、上記の標準基礎で
の対応が不適合と判断された場合には、べた基礎やベー
ス部分の幅を増した基礎等を用いたり、図3に示すごと
く地盤の改良を行う。地盤の改良としては、図3(a)
および図3(b)に示す方法などがとられる。図3
(a)に示すように、基礎2の直下に当る個所に硬質
で、均一な安定層B1を形成し、軟弱な層へ荷重を軽減
させる方法がとられる。もしくは、図3(b)に示すご
とく、建物下の土及びセメント、水、骨材等により柱状
体B2を形成し、荷重を基礎直下の地盤だけで受けるの
ではなく、柱状体B2と周囲との摩擦力が、先端の支持
力により構造物を支える方法がとられる。これにより、
様々な地盤においても、住宅を建設することができるの
である。
分を構成する軸組3が立設される。軸組3は、基礎2上
面に突設されたアンカーボルト7を、該軸組3の下面に
接続することにより、基礎2に固設される。軸組3・3
は数箇所でボルトにより接続されるため、十分な接続の
強度を得ることができる。基礎2上において、このよう
に接続された軸組3の上には前記梁4が配設される。軸
組3の上面には上面に梁4を接続するための孔が穿設さ
れており、該孔を利用して、ボルトなどにより軸組3が
梁4に固設されるものである。軸組3はボルトなどによ
り基礎2および梁4に固設されるため、該ボルトを取り
外すことにより、軸組3を基礎2および梁4より容易に
取り外すことができる。そして、このような通常の軸組
3に替えて、本発明に係わる耐力壁3bを固設すること
により、建物全体の耐震性を大きく向上することができ
るのである。
係わる耐力壁3bの構造に関し、図5乃至図12により
説明する。まず、X字状ブレースを使用した圧縮・引張
り型耐力壁について説明する。図5に示すように、左右
一対の縦フレーム22a・22bの上端部間及び下端部
間には、上下一対の横フレーム23a・23bが、その
端部において連結されて枠体25を形成し、さらに、縦
フレーム22a・22bの上下中間部の内側面間には、
前記横フレーム23a・23bに平行に、中間フレーム
24が、その端部において連結されている。
24aが設けられ、該スリット24aには制振部10が
挟入され、該制振部10は方形等の低降伏点鋼10aに
より構成されている。該低降伏点鋼10aの四隅には、
ブレース32乃至35の一端が、ボルト等の固定具10
bで取り外し可能に連結・固定されている。そして、前
記枠体25内の各コーナー部には前記ブレース32乃至
35の他端が連結され、枠体25の空間内にX字状ブレ
ースを形成している。
レース32乃至35は、いずれも一般構造用鋼や溶接構
造用鋼などの一般鋼、例えばSM490などが適用され
る一方、前記低降伏点鋼10aには、降伏点又は耐力が
前記一般鋼の1/3〜2/3程度と小さく、小さい応
力、すなわち小さい歪みで降伏する材料が適用され、他
の部材に優先して塑性変形が起こるようにしている。
ブレース34・35間を低降伏点鋼10aを介して連結
した構成にすると、図6に示すように、水平力Pが作用
した場合は、ブレース34・35内に発生する張力36
a・36bと、ブレース32・33内に発生する圧縮力
37a・37bとは、いずれも制振部10に作用し、該
制振部10を構成し降伏点又は耐力が部材のうちで最も
低い低降伏点鋼10aが、最初に降伏して塑性変形を開
始する。特に、本実施例のように、低降伏点鋼10aを
ブレースの部材中央位置に配設することにより、張力・
圧縮力が低降伏点鋼10aに集中的に作用するため、制
振部10以外での塑性変形を抑制することができるので
ある。
右に振動させるため、低降伏点鋼10aには対角方向に
張力と圧縮力が交互に作用しながら塑性変形が進行し、
履歴減衰が発生する。すなわち、地震力による建物への
振動エネルギーは、低降伏点鋼10aに集中的に作用
し、該低降伏点鋼10aの塑性変形に伴う履歴減衰の履
歴エネルギーとして吸収されるため、耐力壁3b全体の
損傷を最小限にとどめることができ、さらに、建物全体
の振動も大きく抑制させることができるのである。ま
た、耐力壁3bを配置したために水平耐力が増加し、建
物全体の剛性が顕著に増大した場合であっても、地震力
による振動エネルギーは前記低降伏点鋼10aにその大
部分が吸収されるため、地震に対する建物全体の応答性
を小さく抑えることができ、耐震構造部以外の部材の損
傷も軽微にとどめることができるのである。
ブレース32乃至35の内側端にボルト等の固定具10
bで取り外し可能に連結・固定されているため、地震後
に損傷した制振部10の交換を極めて簡単かつ迅速に行
うことができる。加えて、本実施例においては、低降伏
点鋼10aは、中間フレーム24のスリット24aに挟
入されており、建物の内外方向への飛び出しが規制され
る構成となっているため、たとえ過大な圧縮力が作用し
て、低降伏点鋼10aに座屈が生じたとしても、安定し
た塑性変形が進行する。
鉛直せん断型耐力壁について説明する。図7に示すよう
に、前記圧縮・引張り型耐力壁と同様に、枠体25が形
成されており、左側の縦フレーム22a上下端からは、
ブレース32・35が枠体25中央に向かって延設さ
れ、縦フレーム22a上下中央部からは、中間フレーム
40が水平に枠体25中央に向かって延設され、該中間
フレーム40と前記ブレース32・35の延設端は、例
えば側面視台形状の連結部材47に連結・固定され、左
側の支持部43を一体的に構成している。
b上下端から枠体25中央に向かって延設されたブレー
ス33・34と、縦フレーム22b上下中央部から水平
に枠体25中央に向かって延設された中間フレーム41
の各延設端は、例えば側面視台形状の連結部材48に連
結・固定され、右側の支持部44を一体的に構成してい
る。この左右の支持部43・44は側面視で略三角状を
示し、その内側の頂点間に低降伏点鋼11aがボルト等
の固定具11bにより、取り外し可能に連結・固定され
ている。
ブレース34・35間を低降伏点鋼11aを介して連結
する構成に加え、枠体25の内側面に固設した剛性の高
い前記支持部43・44によって、制振部11を左右か
ら支持するように構成したため、地震時に水平力Pが作
用した場合には、低降伏点鋼11a内に、図8に示すよ
うな上下方向のせん断力42a・42bが発生する。
力は、せん断力として上下方向に限定されるため、前記
圧縮・引張り型耐力壁のような、耐力壁の変形に伴って
応力方向が大きく変化する場合に比べ、より均一な塑性
変形が低降伏点鋼11a内では進行する。そのため、建
物への振動エネルギーは、この鉛直せん断型耐力壁にお
いて、より効果的に吸収されることとなり、一層の制震
性能の向上を図ることができるのである。さらに、低降
伏点鋼11a内に生じる応力は上下方向に限定されてい
ることから、耐力壁の制震性能は、低降伏点鋼11aの
せん断特性やサイズ、特に上下方向の長さを変更するこ
とにより簡単に変化させることができるため、建物全体
の耐震特性に一層適した制震性能を耐力壁3bに付与す
ることができる。
方向ではなく水平方向に発生するように構成した水平せ
ん断型耐力壁について説明する。図9に示すように、縦
フレーム22a・22bの上端からは、ブレース32・
34が枠体25中央に向かって垂設され、該ブレース3
2・34の下端部は、例えば側面視台形状の連結部材3
8に固定され、上側の支持部49が一体的に構成されて
いる。同様にして、縦フレーム22a・22b下端から
は、ブレース33・35が枠体25中央に向かって立設
され、該ブレース33・35の上端部は例えば側面視台
形状の連結部材39に固定され、下側の支持部50を一
体的に構成している。
状を呈し、その内側の頂点間に、低降伏点鋼12aがボ
ルト等の固定具11bにより、取り外し可能に連結・固
定されている。さらに、縦フレーム22a・22bの上
下中間部の内側面間には、横フレーム23a・23bに
平行に、中間フレーム24が、その端部において連結さ
れ、該中間フレーム24の中央部にはスリット24aが
設けられ、該スリット24aに前記制振部12が挟入さ
れている。
ブレース34・35間を低降伏点鋼12aを介して連結
する構成に加え、枠体25の内側面に固設した剛性の高
い支持部49・50によって、制振部12を上下から支
持するように構成したため、地震時に水平力Pが作用し
た場合には、低降伏点鋼12a内に、図10に示すよう
に、左右方向にせん断力45a・45bが発生する。
力は、せん断力として左右方向に限定されるため、前記
鉛直せん断型耐力壁と同様に、均一な塑性変形が低降伏
点鋼12aでは進行し、建物への振動エネルギーが効果
的に吸収され、良好な制震性能を発揮することができる
のである。さらに、低降伏点鋼12a内に生じる応力
は、左右方向に限定されていることから、耐力壁の制震
性能を、低降伏点鋼12aのサイズやせん断特性を変更
することにより簡単に変化させることができ、建物全体
の耐震特性に合った制震性能を、簡単に耐力壁3bに付
与することができる構成となっている。また、低降伏点
鋼12aは、中間フレーム24のスリット24aに挟入
されており、建物の内外方向への飛び出しが規制される
構成となっているため、たとえ過大なせん断力が作用し
ても、安定した塑性変形が進行するようになっている。
字状から菱形に変更した菱形状ブレース使用の耐力壁に
ついて説明する。図11に示すように、X字状ブレース
の耐力壁と同様に、枠体25が形成され、縦フレーム2
2a・22bの上下中間部の内側面間には、中間フレー
ム24が、その端部において連結されている。
ス51乃至54の一端が連結され、そのうちのブレース
51・52の他端は、上側の横フレーム23aの左右中
央部直下に配設された制振部13の連結部材13b下部
に固定されている。該連結部材13bの上部は、低降伏
点鋼13aの下部に取り外し可能に嵌合・固定され、該
低降伏点鋼13aの上部は、前記横フレーム23aの左
右中央部下面に固設された連結部材13cに嵌合・固定
されている。
は、下側の横フレーム23bの左右中央部直上に配設さ
れた制振部14の連結部材14b上部に連結・固定さ
れ、該連結部材14bの下部は、低降伏点鋼14aの上
部に取り外し可能に嵌合・固定され、該低降伏点鋼14
aの下部は、横フレーム23bの左右中央部上面に固設
された連結部材14cに嵌合・固定されている。
レース51・52との間に制振部13を介設すると共
に、下側の横フレーム23bとブレース53・54との
間に制振部14を介設した構成にすると、図12に示す
ように、水平力Pが作用した場合には、上側の低降伏点
鋼13a内に左右方向にせん断力55a・55bが発生
し、下側の低降伏点鋼14a内にも左右方向にせん断力
56a・56bが発生する。従って、低降伏点鋼13
a、14a内に生じる応力は、前記X字状ブレースの場
合と同様、せん断力として左右方向に限定されるため、
均一な塑性変形が進行するのである。
次のような効果を奏するものである。即ち、請求項1の
ように、縦フレームと横フレームとから枠体を形成し、
該枠体により囲まれる空間内に複数のブレースを配設し
た耐力壁において、該ブレース間を低降伏点鋼を介して
連結したので、地震の振動エネルギーのかなりの部分を
前記低降伏点鋼で吸収し、耐力壁を含めた建物全体の損
傷を最小限にとどめることができ、地震後の修復にかか
る費用を大幅に低減することができる。
点鋼を、ブレースの部材中央位置に配設したので、振動
エネルギーを低降伏点鋼に集中的に吸収させることがで
き、耐力壁の制震性能を大幅に向上させることができ
る。
ムとから枠体を形成し、該枠体により囲まれる空間内に
複数のブレースを配設した耐力壁において、該ブレース
と前記枠体と間を低降伏点鋼を介して連結したので、地
震の振動エネルギーのかなりの部分を前記低降伏点鋼で
吸収し、耐力壁を含めた建物全体の損傷を最小限に抑
え、地震後の修復にかかる費用を大幅に低減できる。
求項3記載の低降伏点鋼は、容易に交換可能に構成した
ものなので、地震後の建物の修復作業を、迅速かつ低コ
ストで行うことができるのである。
側面図である。
面図である。
面図である。
側面図である。
力状態を示す図である。
力状態を示す図である
ブレース
Claims (4)
- 【請求項1】 縦フレームと横フレームとから枠体を形
成し、該枠体により囲まれる空間内に複数のブレースを
配設した耐力壁において、該ブレース間を低降伏点鋼を
介して連結したことを特徴とする耐力壁。 - 【請求項2】 前記低降伏点鋼を、ブレースの部材中央
位置に配設したことを特徴とする請求項1記載の耐力
壁。 - 【請求項3】 縦フレームと横フレームとから枠体を形
成し、該枠体により囲まれる空間内に複数のブレースを
配設した耐力壁において、該ブレースと前記枠体と間を
低降伏点鋼を介して連結したことを特徴とする耐力壁。 - 【請求項4】 前記低降伏点鋼は、容易に交換可能に構
成したことを特徴とする請求項1、2または請求項3記
載の耐力壁。
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JP26523499A JP3811320B2 (ja) | 1999-09-20 | 1999-09-20 | 耐力壁 |
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