JP2004278212A

JP2004278212A - 耐震壁

Info

Publication number: JP2004278212A
Application number: JP2003073511A
Authority: JP
Inventors: Kuniyoshi Sugimoto; 訓祥杉本
Original assignee: Obayashi Corp
Current assignee: Obayashi Corp
Priority date: 2003-03-18
Filing date: 2003-03-18
Publication date: 2004-10-07
Anticipated expiration: 2023-03-18
Also published as: JP4269729B2

Abstract

【課題】架構にせん断変形および曲げ変形の両方が生じた場合に、壁板に圧縮力のみが作用するようにし、もって、そのような変形が生じた場合に壁板が破損するのを防止する。
【解決手段】耐震壁１０は、柱１２と梁１４で囲まれた架構１６の面内に設置された壁体１８により構成される。壁体１８と架構１６との間には隙間２０，２２が設けられ、この隙間２０，２２に緩衝材２４が充填される。緩衝材２４として、接着剤、グラウト材、粘性体、あるいは粘弾性体を用いる。緩衝材２４を充填しない構成としてもよい。また、壁体１８の何れか一辺は架構１６に剛接してもよく、また、壁体１８の上辺または下辺を梁１４に対して水平方向に滑り変位できるように構成してもよい。
【選択図】図２

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、柱梁の架構面内に壁体が設けられてなる耐震壁に係り、特に、架構に変形が生じた場合に壁体の損傷を防止するうえで好適な耐震壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、特許文献１に開示される鉄筋コンクリート造耐震壁が公知である。この耐震壁における壁板は、上梁との取り合い部において強固に定着される一方、下梁との取り合い部ではせん断容易に固定されており、また、両側の柱との取り合い部は分離容易に固定されている。柱の、梁との接合部における主筋の周囲には、柱の水平移動を可能とする隙間が設けられると共に、梁にも柱の水平移動を許容する隙間が設けられている。梁は上下２段に互いにスライド可能に分離され、上段の梁の両端は柱と強固に定着される一方、下段の梁は圧縮力伝達要素として構成される。
【０００３】
かかる構成によれば、架構にせん断変形が生ずると、壁両側の柱と壁とは引っ張り力により分離し、また、壁と下梁とはせん断すべりにより変形する。その際、架構に入力されたせん断力は上段梁に引っ張り力として作用し、この上段梁が耐震壁の耐力決定要素となる。
【０００４】
【特許文献１】
特許第２７７２８５０号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
特許文献１に開示される耐震壁は、図１（ａ）に示すように建物架構Ｓに水平方向のせん断変形のみが生ずることを前提とし、そのせん断変形に対して上段梁で抵抗させようとするものである。しかし、実際には、図１（ｂ）に示すように、建物架構Ｓにはせん断変形のみならず曲げ変形も生ずる。特許文献１に開示される耐震壁の構成では、このような曲げ変形を含んだ架構変形が生じた場合に、どの部材が耐力決定要素となるのか明確でない。また、柱の水平変位を許容するため、主筋の周囲に隙間を設けなければならず、構成が複雑になってしまう。
【０００６】
本発明は上記の点に鑑みてなされたものであり、架構にせん断変形および曲げ変形の両方が生じた場合に、壁板に圧縮力のみが作用するようにし、もって、そのような架構変形が生じた場合にも大きな耐力を確保しつつ、壁板が損傷するのを防止し得る耐震壁を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するため、本発明は、柱と梁からなる架構面内に壁板を設けてなる耐震壁であって、前記壁板は、その少なくとも３辺が前記架構と隙間を隔てるように設けられ、前記架構に一定以上の変形が生じた場合に、前記壁板の対角方向の２つのコーナー部が前記架構に拘束されて、前記壁板に当該対角方向の圧縮力が作用するように構成されていることを特徴とする。
【０００８】
本発明によれば、架構にせん断変位および曲げ変位の両方が生じた場合に、壁板の対角方向のコーナー部が架構に拘束されながら、壁体の少なくとも３辺と架構との間の隙間が変化することで、架構の変形に追従することができる。このため、壁体には、せん断力はほとんど作用せず、コーナー部が架構に拘束されることで対角方向の圧縮力のみが作用する。したがって、本発明によれば、架構にせん断変位および曲げ変位の両方が生じた場合に、大きな耐力を確保しつつ壁体の損傷を防止することができる。
【０００９】
また、本発明において、前記壁板の４辺全てが前記架構と隙間を隔てるように設けられていることとしてもよい。
【００１０】
また、本発明において、前記隙間に緩衝材が介装されていることとしてもよい。この場合、緩衝材として接着材またはグラウト材を用いることにより、壁体を接着剤またはグラウト材で保持することができる。また、緩衝材として粘性体または粘弾性体を用いることにより、粘性体または粘弾性体の変形による制振効果を得ることもできる。
【００１１】
また、本発明の耐震壁において、前記壁板の上辺または下辺と梁とを接触させると共に、両者を水平方向に滑り変位可能に構成することとしてもよい。
【００１２】
【発明の実施の形態】
図２は、本発明の第１の実施形態である耐震壁１０を模式的に示す正面図である。同図に示すように、本実施形態の耐震壁１０は、柱１２および梁１４からなる架構１６の面内に設けられたプレキャストコンクリート製の壁板１８を含んで構成されている。壁板１８の各辺と梁１４および柱１２との間には隙間２０，２２が設けられており、この隙間には、グラウト材または接着剤である緩衝材２４が介装されている。なお、１階に設置される耐震壁１０の場合は、下側の梁１４は床コンクリートまたは基礎梁となるが、このような床コンクリートや基礎梁も本発明における梁に含まれるものとする。
【００１３】
図３は、耐震壁１０の施工過程における壁板１８と梁１４との取り合い部を拡大して示す正面図であり、図４は図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。図３および図４に示すように、耐震壁１０を施工する場合、壁板１８には、梁１４と対向する辺に沿って隙間２０を両側から挟むように型枠部材２６が取り付けられる。型枠部材２６は水平脚部２６ａと鉛直脚部２６ｂとからなるＬ型の断面形状を有しており、例えば鋼板や木材合板その他適宜な材料で構成されている。型枠部材２６の鉛直脚部２６ｂは壁板１８に例えばボルト２８により取り付けられており、一方、水平脚部２６ａは、梁１４に接している。また、型枠部材２６の鉛直脚部２６ｂには、隙間２０の内部と外部とを連通する複数の貫通孔２６ｃが形成されている。
【００１４】
壁板１８と柱１２との取り合い部についても、上記した梁１４との取り合い部と同様に、両者間の隙間２２を両側から挟むように型枠部材２６が壁板１８に取り付けられる。
【００１５】
以上のように、壁板１８と架構１６との間の隙間２０，２２を型枠部材２６により両側から塞いだ状態で、型枠部材２６の一部の貫通孔２６ｃから隙間２０，２２へ緩衝材２４を注入する。その際、残りの貫通孔２６ｃは隙間２０，２２からの空気抜き孔として機能することになる。
【００１６】
図５（ａ）〜（ｄ）は、耐震壁１０の施工手順をより詳細に示す。先ず、図５（ａ）に示すように、下側の梁１４の上に柱１２を建て込んで、この柱１２をサポート３０で支持すると共に、梁１４の上面に鉄板等からなるスペーサー３２を取り付ける。このスペーサー３２は、壁板１８のレベルを調整するためのものである。
【００１７】
次に、図５（ｂ）に示すように、壁板１８を例えばクレーンで吊り下ろすことによりスペーサー３２の上に設置する。壁板１８の設置後、図５（ｃ）に示すように、壁板１８の両面をサポート３４で支持し、この状態で上側の梁１４を建て込んだ後、壁板１８の外周辺に沿って型枠部材２６を取り付ける。ただし、型枠部材２６を予め壁板１８に取り付けておいてもよい。
【００１８】
次に、図５（ｄ）に示すように、壁板１８と架構１６との間の隙間２０，２２へ緩衝材２４を注入する。緩衝材２４の硬化後、必要に応じて、型枠部材２６を取り外してもよい。また、上側の梁１４の建込みが完了した後、柱１２のサポート３０を撤去する。
【００１９】
以上説明した耐震壁１０によれば、架構１６にせん断変形が生じた場合、図６に示すように、壁板１８と柱１２との間の隙間２２が拡がると共に、壁板１８が梁１４に対して水平変位することで架構の変形に追従する。すなわち、壁板１８と架構１６との間には、強度の小さい緩衝材２４が介装されているため、架構１６に変形が生じた場合に、この緩衝材２４が破壊することで、壁板１８にせん断力はほとんど作用しない。架構１６の変形が一定以上になると、壁板１８の対角方向の２つのコーナー部（図６中左上および右下のコーナー部）が架構１６によって拘束されるようになり、壁板１８に対角方向の圧縮力が作用する。コンクリート製の壁板１８は圧縮力に対しては大きな強度を有するから、壁板１８に圧縮力のみが作用することで、架構１６の変形に対して大きな耐力を確保しつつ、壁板１８の損傷を防止することが可能となる。
【００２０】
また、図７（ａ）に示すように、架構にせん断変位と曲げ変位の両方が生じた場合には、壁板１８と梁１４との間の隙間２０に充填された緩衝材２４が破壊してこの隙間２０も拡がり、同図（ｂ）に示すように、壁板１８は回転するように変形する。したがって、この場合にも、壁板１８にせん断力はほとんど作用せず、壁板１８の対角方向の２つのコーナー部が架構１６により拘束されるまで架構１６が変位すると、壁板１８に対角方向の圧縮力が作用する。
【００２１】
このように本実施形態の耐震壁１０によれば、架構１６にせん断変形および曲げ変形の両方が生じた場合にも、壁板１８に作用するせん断力を小さく抑えてほぼ圧縮力のみを作用させることができ、これにより、大きな耐力を確保しつつ、壁板１８の損傷を防止することができる。
【００２２】
また、架構１６の変形時に、緩衝材２４のみが破壊し、壁板１８は損傷しないため、耐震壁１０の補修を、緩衝材２４を充填し直すだけの簡単な作業で行うことができる。
さらに、壁板１８と架構１４との間に接着剤やグラウト材等の緩衝材２４が充填されることで、優れた遮音性を実現することもできる。
【００２３】
図８は、本発明の第２実施形態における壁板１８と梁１４との取り合い部を拡大して示す正面図であり、図９は図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
図８および図９に示すように、本実施形態では、型枠部材２６の水平脚部２６ａをボルト５０で梁１４に永久的に固定する一方、鉛直脚部２６ｂは壁板１８に固定しないで、型枠部材２６と壁板１８との滑りを許容するようにしている。そして、この型枠部材２６の鉛直脚部２６ｂと壁板１８との接触面にシール部材を介装するなどしてシール性を確保している。隙間２０には、緩衝材２４として粘性体または粘弾性体を貫通孔２２ｃから注入する。ここで、粘性体は高い粘度を有するゼリー状の材料である。また粘弾性体は、例えば、スチレン系ゴムやアスファルト系ゴム等の粘弾性を有する材料である。
壁板１８と柱１２との取り合い部についても同様に、型枠部材２６を柱１２にボルトで固定し、隙間２２に粘性体または粘弾性体である緩衝材２４を注入している。
【００２４】
かかる構成によれば、図６や図７に示すように架構１６に変形が生ずると、壁板１８と梁１４や柱１２との隙間２０，２２に充填された緩衝材２４が変形して隙間２０，２２が変化する。このため、上記第１実施形態の場合と同様に、壁体１８は回転するように変位し、その対角方向のコーナー部が架構１６に拘束されることで、壁体１８に対角方向の圧縮力が作用する。したがって、本実施形態においても、壁板１８に作用するせん断力を抑制して圧縮力のみを作用させることができ、これにより、大きな耐力を確保しつつ、壁板１８の損傷を防止することができる。
【００２５】
また、本実施形態では、架構１６の変形に伴い、粘性体または粘弾性体である緩衝材２４が変形することによりエネルギーが吸収される。したがって、本実施形態によれば、粘性体あるいは粘弾性体による制振効果を得ることもできる。
【００２６】
なお、上記各実施形態では、壁板１８の４辺の全てと架構１６との間に隙間が設けられる構成としたが、本発明はこれに限らず、例えば、図１０に示すように、壁板１８の下辺と下側の梁１４とを鉄筋６０で接続するなど、壁板１８の何れか１辺を架構１６に剛接した構成としてもよい。
【００２７】
また、壁板１８と上下何れかの梁１４とが接触する構成とし、その接触面に例えばテフロン加工を施すこと等により壁板１８と梁１４とが水平方向に滑り変位可能な構成としてもよい。この場合も、架構１６の変形時に壁板１８と梁１４との相対的な水平変位が許容されるから、壁板１８に作用するせん断力を小さく抑えることができる。
【００２８】
なお、壁板１８と梁１４との取り合い部における上記３つの支持方法、すなわち、（ｉ）緩衝材の充填、（ｉｉ）剛接、および（ｉｉｉ）滑り可能に支持は、上側の梁１４と下側の梁１４とで次のように適宜組み合わせて用いることができる。
▲１▼上下両側とも緩衝材の充填（上記第１および第２実施形態の構成）
▲２▼一方を緩衝材の充填、他方を剛接（図１０に示す構成）
▲３▼一方を緩衝材の充填、他方を滑り可能に支持
▲４▼上下両側とも滑り可能に支持
▲５▼一方を剛接、他方を滑り可能に支持
【００２９】
また、上記各実施形態では、壁板１８と架構１６との間の隙間２０，２２に緩衝材２４（接着剤、グラウト材、粘性体、または粘弾性体）を充填する構成としたが、隙間２０，２２に何も充填しない構成としてもよい。すなわち、例えば上記図８および図９に示す構成と同様に、型枠部材２６を梁１４に固定して壁板１８と型枠部材２６との間の水平方向の滑りを許容するように構成し、隙間２０，２２には緩衝材を充填せずに空間のまま残すのである。その場合、壁板１８と下側の梁１４の隙間は、例えば上記図４に示すようなスペーサー３２によって確保するものとする。なお、隙間２０，２２の何も充填しない場所にはロックウール等の材料を入れて耐火性・遮音性を高めてもよい。
【００３０】
また、上記各実施形態では、壁板１８がプレキャストコンクリート製であるものとして説明したが、本発明はこれに限らず、壁板１８が鋼板コンクリートや鋼板により構成されていてもよい。また、壁板１８を単体のまま工事現場に搬入して施工する場合に限らず、複数枚に分割した壁板１８を現場で接合して施工することとしてもよい。さらに、コンクリートブロックを積載してコンクリートブロック壁を構築し、このコンクリートブロック壁により壁板１８を構成してもよい。要するに、架構の変形時に想定される圧縮力に壁板１８が耐え得る構成であればよい。
【００３１】
【発明の効果】
本発明によれば、架構にせん断変形および曲げ変形の両方が生じた場合に、壁板に圧縮力のみが作用するようにでき、これにより、そのような架構変形が生じた場合にも大きな耐力を確保しつつ、壁板が損傷するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１（ａ）および（ｂ）は、建物架構の変形の２種類の態様を示す図である。
【図２】本発明の第１の実施形態である耐震壁を模式的に示す正面図である。
【図３】本実施形態の壁板と梁との取り合い部を拡大して示す正面図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ断面図である。
【図５】図５（ａ）〜（ｄ）は、耐震壁の施工手順を詳細に示す図である。
【図６】架構にせん断変位が生じた場合の耐震壁の変形の様子を示す図である。
【図７】架構にせん断変位と曲げ変位の両方が生じた場合の耐震壁の変形の様子を示す図である。
【図８】本発明の第２の実施形態における壁板と梁との取り合い部を拡大して示す正面図である。
【図９】図８のＩＸ−ＩＸ断面図である。
【図１０】壁板と梁とを鉄筋で剛接した構成を示す図である。
【符号の説明】
１０耐震壁
１２柱
１４梁
１６架構
１８壁体
２０，２２隙間
２４緩衝材
２６型枠部材
２８ボルト
３０サポート
３２スペーサー
３４サポート
５０ボルト

Claims

柱と梁からなる架構面内に壁板を設けてなる耐震壁であって、前記壁板は、その少なくとも３辺が前記架構と隙間を隔てるように設けられ、前記架構に一定以上の変形が生じた場合に、前記壁板の対角方向の２つのコーナー部が前記架構に拘束されて、前記壁板に当該対角方向の圧縮力が作用するように構成されていることを特徴とする耐震壁。
前記壁板の４辺全てが前記架構と隙間を隔てるように設けられていることを特徴とする請求項１記載の耐震壁。
前記隙間に緩衝材が介装されていることを特徴とする請求項１または２記載の耐震壁。
前記緩衝材は、接着材またはグラウト材であることを特徴とする請求項３記載の耐震壁。
前記緩衝材は、粘性体または粘弾性体であることを特徴とする請求項３記載の耐震壁。
前記壁板の上辺または下辺と梁とを接触させると共に、両者を水平方向に滑り変位可能に構成したことを特徴とする請求項１記載の耐震壁。