JP2003314083A - 変形吸収層を有する木質耐震壁 - Google Patents

変形吸収層を有する木質耐震壁

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昭伸 中澤
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】 強度が高いことは勿論、靱性があってエネル
ギー吸収能力を有し制震効果を発揮する、変形吸収層を
有する木質耐震壁を提供する。 【解決手段】 柱1・梁2に囲まれた面内に、木質耐震
壁3が、その外周と柱・梁の内面との間に変形吸収層4
分の隙間をあけて配置され、前記隙間を木質耐震壁より
もヤング率が低い接着剤により埋めて同木質耐震壁が柱
・梁に固定されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、変形吸収層(又
は部分)を有し、エネルギー吸収能力を備え制震効果を
発揮する木質耐震壁の技術分野に属する。
【0002】
【従来の技術】柱や梁が鉄骨造又は鉄筋コンクリート造
であっても、壁は木質耐震壁で構築したいと希望する場
合がある。木質耐震壁は、軽量な木材料からなり、運搬
や取り扱いが容易で、現地での加工性および施工性に優
れているし、溶接を必要とせず、騒音も伴わない上に、
強度に優れ耐震補強に有利だからである。
【0003】しかし、従来一般の木質耐震壁は強度のみ
を目的としたものであり、図10aに例示したように、
木質耐震壁3の周辺枠3’をコッター15により又は接
着する等の手段で柱1及び梁2へ固定している。したが
って、取り付け固定の工数が多くかかり、施工性に劣る
欠点があった。のみならず、地震時の挙動は図10bに
示したように、柱1及び梁2の層間変形δに追従でき
ず、局所破壊Kを生じ、図10cに外力−変形関係線図
を示したように、弾性的に最大耐力に到達して脆性的に
破壊されるので、エネルギー吸収能力を評価したり、制
震効果を期待することはない。
【0004】なお、特開平9−228658号公報に記
載された「木質系部材を用いた既存建物の耐震補強方
法」は、既存建物の柱・梁を傷めないで済む木質系部材
で耐震補強をするものであるが、既存建物と木質系部材
の接合は、充填剤の充填、又は接着剤による接着、或い
は接合用アンカーボルトによる縫合を行うから、変形吸
収層を形成する構造ではない。
【0005】特開2000−220303号公報に記載
された「建物の耐震補強構造」も、木製の壁体を使用す
る点を注目できるが、壁体と柱・梁の接合は、やはり接
着剤による接合、又はボルト、ナットによる締結等によ
るのであり、変形吸収層を形成する構造ではない。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、強度
が高いことは勿論のことであるが、靱性があってエネル
ギー吸収能力を有し制震効果を発揮する木質耐震壁を提
供することである。
【0007】本発明の次の目的は、変形吸収層を有する
が、施工性に優れ、構造的安定性が高い木質耐震壁を提
供することである。
【0008】
【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ための手段として、請求項1に記載した発明に係る変形
吸収層を有する木質耐震壁は、柱・梁に囲まれた面内
に、木質耐震壁が、その外周と柱・梁の内面との間に変
形吸収層分の隙間をあけて配置され、前記隙間を、木質
耐震壁よりもヤング率が低い接着剤により埋めて同木質
耐震壁が柱・梁に固定されていることを特徴とする。
【0009】請求項2に記載した発明に係る変形吸収層
を有する木質耐震壁は、柱・梁に囲まれた面内に、縦又
は横方向に複数に分割された木質耐震壁が、柱・梁の内
面との間、及び分割板の相互間に変形吸収層分の隙間を
あけて一枚板状に配置され、前記隙間を、木質耐震壁よ
りもヤング率が低い接着剤により埋めて同木質耐震壁が
柱・梁に固定されていることを特徴とする。
【0010】請求項3に記載した発明は、請求項2に記
載した変形吸収層を有する木質耐震壁において、木質耐
震壁は、複数に分割された分割板の集合体から成り、分
割板の相互間が、剪断変形を期待できるアルミニューム
合金板等の金属薄板を介して一連に接合されていること
を特徴とする。
【0011】請求項4に記載した発明は、請求項1〜3
のいずれか一に記載した変形吸収層を有する木質耐震壁
において、柱・梁に囲まれた面内に、外周面に変形吸収
層を形成する硬質ゴムを固定した木質耐震壁が配置さ
れ、木質耐震壁の前記硬質ゴムを含む外周部分が、粘性
の高い接着剤により柱・梁に固定されていることを特徴
とする。
【0012】請求項5に記載した発明は、請求項1〜3
のいずれか一に記載した変形吸収層を有する木質耐震壁
において、接着剤は、エポキシ樹脂その他の可撓性のあ
る接着性樹脂であることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施形態および実施例】次に、請求項1〜5に
記載した発明の実施形態を図面に基いて説明する。
【0014】先ず図1aは、請求項1記載の発明の実施
形態を示したもので、鉄骨造又は鉄筋コンクリート造な
どの柱1と梁2に囲まれた面内に、木質耐震壁3が、そ
の外周と柱1および梁2の内面との間に変形吸収層4に
相当する隙間(図2の符号Sを参照)をあけて配置さ
れ、前記隙間Sを、木質耐震壁3よりもヤング率が低い
接着剤6により埋めて同木質耐震壁3が柱1および梁2
に固定された構成を示している。前記木質耐震壁3は、
一例としてラミネーテッド ベニア ランバー(通常こ
れをLVLと略している。)と称される積層接着木質板
などで高強度に製作されている。
【0015】図2に、変形吸収層4の構造詳細を示して
いる。柱1及び梁2の内面に対して変形吸収層4として
必要な大きさの隙間Sを確保する手段としては、木質耐
震壁3の少なくとも上下面に介物7を設けて、これを利
用して柱1および梁2の内面に適正にセットする。介物
7としては接着剤6の可撓性状に悪影響を及ぼさない程
度の大きさと材質であれば良く、例えば変形吸収層4の
木片をいくつか木質耐震壁3の上下面に介在させたり、
図2bに示したように、木質耐震壁3に固定したスリー
ブナット7aとボルト7bとから成る高さ調整が可能な
介物7を使用することもできる。しかる後に充填剤シー
ル用テープ8で木質耐震壁3の前後両面と柱1及び梁2
の内面との隙間Sを塞ぎ、可撓性を有する接着性樹脂を
接着剤6として密実に充填して前記隙間Sを埋め変形吸
収層4を形成すると共に木質耐震壁3を柱1および梁2
の面内へ強固に固定している。前記接着剤6は、エポキ
シ樹脂その他の可撓性の有る接着性樹脂である(請求項
5記載の発明)。
【0016】前記接着剤6を密実に充填する手法の一例
を図3に示している。即ち、前記の隙間Sを塞いだ充填
剤シール用テープ8のうち、例えば木質耐震壁3の下辺
相当部には、接着剤6の充填口9を一定の間隔で複数設
けておく。また、同じ木質耐震壁3の上辺相当部には、
空気抜き口10をやはり一定の間隔で複数設けておき、
充填用ポンプにより前記充填口9を利用して接着剤6を
下辺より注入充填を行う。接着剤6の充填が上辺部にま
で行き渡り、空気抜き口10からの漏れ出しを確認する
まで全隙間への密実充填を行う。
【0017】上記のように接着剤6による変形吸収層4
を有する構成とされた木質耐震壁3の地震時の挙動は、
図1bに模式図的に示したように、変形吸収層4の可撓
性又は圧縮性による局部変形吸収効果Qにより木質耐震
壁3の局部破壊が防止され、木質耐震壁3自体の変形能
力の向上が図れる。また、接着剤6の変形能力も期待で
きる。よって、その外力−変形関係は、図1cに示した
ように変形能力が向上して靱性を発揮し、エネルギー吸
収能力を備えるから、制震効果を発揮するのである。
【0018】上記の実施形態において、変形吸収層4に
必要とされる層厚(図2中の隙間Sの大きさ)について
検討する。建物の階高が4mとし、接着剤6にエポキシ
樹脂(ヤング率Eは20トン/cm)を用い、木質耐
震壁3をLVLで製作する(その強度は0.4トン/c
)。層間変形制限値Rを1/200〜1/600と
するときは、周知の応力計算式によって、必要層圧は2
0mm〜65mm程度の値が評価される。
【0019】次に、図4は、請求項2記載の発明の実施
形態を示したものである。柱1と梁2に囲まれた面内
に、図4aでは縦方向に、図4bは横方向にそれぞれ複
数に分割された木質耐震壁の分割板3aが、柱1及び梁
2の内面との間、および分割板3aと3aの相互間にそ
れぞれ変形吸収層4の隙間をあけて一枚板状に配置され
ている。そして、前記隙間を、木質耐震壁の分割板3a
よりもヤング率が低い接着剤により埋めて変形吸収層4
を形成して木質耐震壁の分割板3aがそれぞれ柱1及び
梁2に固定されている。
【0020】木質耐震壁が複数に分割された分割板3a
の集合より成る点の構成の相違を除けば、柱1及び梁2
の面内へ変形吸収層4を形成して木質耐震壁がそれぞれ
柱1及び梁2に固定される構法において上記図1の実施
形態と変わるところはない。
【0021】図4aのように縦に分割した構成の場合、
木質耐震壁は曲げ変形が卓越して剛性の低下を図ること
が可能であり、柱1及び梁2による骨組みの剛性との調
整を図ることができる。図4bのように横に分割した構
成の場合は、木質耐震壁の剪断変形を軽減させ、同耐震
壁の局所破壊の防止に有効的である。
【0022】図4bのように横方向に分割された木質耐
震壁の場合には、上下の分割板3a相互間の横方向の変
形吸収層4の剪断変形が非常に卓越する作用効果があ
る。
【0023】次に図5は、木質耐震壁を上下二つに分割
した分割板3a,3aの集合体で構成する場合に、各分
割板3a,3aを一枚板として取り扱うことが可能で、
しかも分割板3aの相互間に変形吸収層4を確実に形成
してより一層の変形性能の向上を図ることができるよう
に、剪断変形を期待できるアルミニューム合金板等の金
属薄板11を介して一連に接合した実施形態を示してい
る(請求項3に記載した発明)。
【0024】上下二つの分割板3a,3aを金属薄板1
1を介して一連に接合する構造の詳細を図6に示した。
具体的には、木質耐震壁の分割板3aは,LVL板を表
裏2枚使用して構成し、分割板3aの相互間に隙間S2
を開けた上で、2枚のLVL板で金属薄板11の上下半
分ずつを挟み接着剤12で接着する。金属薄板11と分
割板3aとの接着部12は、図7に示すように、金属薄
板11の上下辺に集約される。なお、この実施形態の場
合、木質耐震壁の変形性能は金属薄板11の剪断変形性
能に依存するのであり、前記隙間S2は二つの分割板3
a、3aがぶつからない程度の大きさであれば良い。
【0025】上記実施形態による木質耐震壁の地震時の
挙動を図7に示した。金属薄板11において上下の接着
部12、12の間の部分が剪断変形を生じて柱1及び梁
2の層間変形に追従する変形吸収層を形成する。
【0026】この実施形態においては、次の二つの条件
を満たすことが要求される。その第1の条件は、アルミ
ニューム合金板の如き金属薄板11の剪断強度は、木質
耐震壁(分割板3a)のそれよりも低く、金属薄板11
が、分割板3aの相互間で降伏して変形吸収層を形成
し、エネルギーを吸収することである。
【0027】第2の条件は、金属薄板11の接着剤12
による接着部の剪断強度が、木質耐震壁(分割板3a)
のそれよりも高いことである。
【0028】前記の2条件を満たすように、木質耐震壁
の剪断強度を0.36kg/mmとし、その板厚を80
mmとして、周知の応力計算式により求めた金属薄板11
(アルミニューム合金板)の板厚は0.5mm以下、前記
接着剤12による接着部の必要幅wは45mm以上とな
る。
【0029】次に、図8は、請求項2に記載した発明の
異なる実施形態を示す。
【0030】即ち、図5及び図6の実施形態と同様に横
方向に分割された木質耐震壁の分割板3a、3aが上下
間を金属薄板11により接合されているが、それを更に
縦方向にも三つに分割したものが、相互間に変形吸収層
分の隙間をあけて一枚板状に配置され、前記の各隙間を
木質耐震壁よりもヤング率が低い接着剤により埋めて変
形吸収層を形成すると共に、各分割板3aが柱1及び梁
2に固定された構成である。従って、図4a、bにおい
て説明した荷重−変形性能を兼ね備える。
【0031】次に、図9は、請求項4に記載した発明の
実施形態を示している。木質耐震壁3の変形吸収層4が
硬質ゴム14で形成される場合の実施形態を示してい
る。
【0032】木質耐震壁3の外周に木質耐震壁3よりも
ヤング率が低い硬質ゴム14が釘16等で固定される場
合を示している。前記作業は予め工場等で行うことがで
きる。変形吸収層4の大部分の層厚を予め固体の硬質ゴ
ム14で形成しておくことにより、当該木質耐震壁3を
柱1及び梁2の面内に配置する作業を容易にすると共
に、現場における接着剤の注入充填量を少なくして、現
場の施工の省力化を図れる。前記のように柱1及び梁2
の面内に配置された木質耐震壁3の外周部分(又は分割
板3aの相互間)は、硬質ゴム14と共に粘性の高い接
着剤の充填により柱・梁に固定されることは、上記の各
実施形態と同様である。
【0033】
【発明が奏する効果】請求項1〜5に記載した発明に係
る変形吸収層を有する木質耐震壁は、木質の特性を備え
ることは当然として、変形吸収層の可撓性によって変形
が吸収されるので、木質耐震壁の局部変形が吸収され、
変形能力が向上して靱性を発揮し、エネルギー吸収能力
を備えるものとなり、制震効果を期待できるのである。
【0034】変形吸収層を形成する接着剤6の層は木質
耐震壁3の施工時における柱・梁の骨組み寸法等との架
構誤差の吸収にも寄与する。また、アルミニューム合金
等の金属薄板11を使用することにより一層効果的な性
能の耐震壁(又は制震壁)を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】aは請求項1に記載した発明の実施形態である
木質耐震壁の立面図、bは地震時の挙動を示す説明図、
cは外力−変形特性図である。
【図2】変形吸収層の構造詳細を示した断面図である。
【図3】変形吸収層の施工要領図である。
【図4】aは請求項2に記載した発明の実施形態である
縦に分割した木質耐震壁、bは横に分割した木質耐震壁
の立面図である。
【図5】請求項3に記載した発明の実施形態である木質
耐震壁の立面図である。
【図6】木質耐震壁と金属薄板の接合構造を示した断面
図である。
【図7】図5に示した実施形態の地震時の挙動を示す説
明図である。
【図8】請求項2に記載した発明の異なる実施形態であ
る木質耐震壁の立面図である。
【図9】請求項4に記載した発明の実施形態である木質
耐震壁の一部を示した斜視図である。
【図10】aは従来の木質耐震壁の例を示した立面図、
bは前記木質耐震壁の地震時の挙動を示した説明図、c
は外力−変形特性図である。
【符号の説明】
1 柱 2 梁 3 木質耐震壁 4 変形吸収層 S 隙間 6 接着剤 3a 分割板 11 金属薄板 14 硬質ゴム
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 楠 寿博 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 毛井 崇博 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 宮内 靖昌 千葉県印西市大塚一丁目5番地1 株式会 社竹中工務店技術研究所内 (72)発明者 伊藤 力雄 東京都目黒区青葉台3丁目17番13号 株式 会社織本匠構造設計研究所内 (72)発明者 中澤 昭伸 東京都目黒区青葉台3丁目17番13号 株式 会社織本匠構造設計研究所内 (72)発明者 三瓶 文彦 東京都目黒区青葉台3丁目17番13号 株式 会社織本匠構造設計研究所内 Fターム(参考) 3J048 AA04 AB02 AC06 AD05 BC09 BD05 EA38

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】柱・梁に囲まれた面内に、木質耐震壁が、
    その外周と柱・梁の内面との間に変形吸収層分の隙間を
    あけて配置され、前記隙間を、木質耐震壁よりもヤング
    率が低い接着剤により埋めて同木質耐震壁が柱・梁に固
    定されていることを特徴とする、変形吸収層を有する木
    質耐震壁。
  2. 【請求項2】柱・梁に囲まれた面内に、縦又は横方向に
    複数に分割された木質耐震壁が、柱・梁の内面との間、
    及び分割板の相互間に変形吸収層分の隙間をあけて一枚
    板状に配置され、前記隙間を、木質耐震壁よりもヤング
    率が低い接着剤により埋めて同木質耐震壁が柱・梁に固
    定されていることを特徴とする、変形吸収層を有する木
    質耐震壁。
  3. 【請求項3】木質耐震壁は、複数に分割された分割板の
    集合体から成り、分割板の相互間が、剪断変形を期待で
    きるアルミニューム合金板等の金属薄板を介して一連に
    接合されていることを特徴とする、請求項2に記載した
    変形吸収層を有する木質耐震壁。
  4. 【請求項4】柱・梁に囲まれた面内に、外周面に変形吸
    収層を形成する硬質ゴムを固定した木質耐震壁が配置さ
    れ、木質耐震壁の前記硬質ゴムを含む外周部分が、粘性
    の高い接着剤により柱・梁に固定されていることを特徴
    とする、請求項1〜3のいずれか一に記載した変形吸収
    層を有する木質耐震壁。
  5. 【請求項5】接着剤は、エポキシ樹脂その他の可撓性の
    ある接着性樹脂であることを特徴とする、請求項1〜3
    のいずれか一に記載した変形吸収層を有する木質耐震
    壁。
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