JP2006063733A - 高倍率の耐力壁 - Google Patents

Abstract

【課題】 枠組壁工法における耐力壁の高壁倍率化とそれに伴う靱性低下の防止を可能とする、高倍率の耐力壁を提案する。
【解決手段】 所定の間隔で立設された縦枠１１とこの縦枠１１の上下端部に横設される横枠１２とからなる枠部材１０と、構造用面材２０と、を主体とする高倍率の耐力壁１であって、縦枠１１は、構造用面材２０を、その前後から釘３０を介して挟持しており、この釘３０の二面せん断接合により、当該耐力壁１の壁倍率及び靱性の保持を可能としている。
【選択図】 図１

Description

本発明は、大きな水平耐力を有した枠組壁工法における耐力壁に関する。

枠組壁工法において、外力に抵抗するための耐力壁１０１として、左右に垂直に立設された縦枠とこの縦枠の上下端に横設された横枠とにより構成された枠部材１１０に、その一方の断面に構造用合板等の構造用面材１２０が直接釘１３０などにより張りつけられたものがある（図６（ａ）参照）。
このように、構成することにより、耐力壁１０１は３．０倍程度の壁倍率を得ることを可能としている。

前記の施工方法による耐力壁１０１は、枠部材１１０に構造用面材１２０を直接釘打ち等により固定するものであり、その強度は、釘１３０の耐力によるものである。つまり、釘１３０の一面せん断耐力により耐力壁１０１の耐力が決定されていた。

そのため、従来、前記の壁倍率（３．０倍）以上の耐力を得るためには、構造用面材１２０の釘打ち間隔を狭める方法がとられていた。
また、特許文献１には、耐力壁の壁倍率を上げるために、図６（ｂ）に示すように、構造用面材１２０の周囲に金属製又は合成樹脂等で構成した薄い保持力テープ１４０を介在して、その上から枠構造１１０に釘１３０により固定することにより、釘１３０の頭部が保持力テープ１４０を介して広い面で構造用面材１２０を止着することで壁倍率を３．５倍程度まで増加させることを可能とした耐力壁が記載されている。
特開２００３−１２９５９１号公報（［００１０］−［００２４］、図１）

ところが、前者の釘打ち間隔を狭める方法は、壁倍率は上昇するものの、耐力壁の靱性が低下するという問題点を有していた。そのため、例えば保有水平耐力の確認の際には、終局時の建物の安全性を考慮して地震力によって各階に生じる水平力を割増して計算する必要があった。
また、後者の保持力テープを介在する方法も、ある程度の壁倍率の増加は見込めるものの、釘の一面せん断力による耐力に頼るため、壁倍率の増加には限界があるという問題点を有していた。

本発明は、前記の問題点を解決するためになされたものであり、枠組壁工法における耐力壁の高壁倍率化とそれに伴う靱性低下の防止を可能とする、高倍率の耐力壁を提案することを課題とする。

このような課題を解決するために、請求項１に記載の発明は、所定の間隔で立設された縦枠と前記縦枠の上下端部に横設される横枠とからなる枠部材と、構造用面材とを主体とする高倍率の耐力壁であって、前記縦枠は、前記構造用面材の前後に配設されており、前記構造用面材と、固定部材を介して固定されていることを特徴としている。

また、請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の高倍率の耐力壁であって、前記縦枠と前記構造用面材とは、前記固定部材を介して二面せん断接合により固定されていることを特徴としている。

かかる高倍率の耐力壁は、構造用面材がその前後の縦枠により釘やビス等の固定部材を介して固定されているため、固定部材による二面せん断接合がなされている。そのため、従来の一面せん断接合の耐力壁に比べて優れたせん断耐力を発現することを可能としている。また、従来と同じ釘打ち間隔、あるいは従来よりも広い釘打ち間隔で、優れたせん断耐力を発現することができる。そのため、固定部材の間隔や打ちしろに余裕があるため、施工品質が確保しやすく、靱性が低下することもない。また、壁倍率が向上することから、建物の設計において必要となる耐力壁長さの低減が可能となり、経済的な建物の構築が可能となるとともに、窓や出入り口の配置等の設計の自由度が増す。

また、前記構造用面材が、前記横枠の内側面に固定された補足材に固定されることにより、前記横枠と固定されれば、作業が簡易なため高倍率の耐力壁の構築が容易となり、好適である。

また、前記枠部材の一方又は両方の面に構造用面材が取り付けられていれば、高倍率の耐力壁の耐力をさらに高めることが可能となり、好適である。

本発明の高倍率の耐力壁により、枠組壁工法の耐力壁について、靱性を低下させずに高壁倍率化が可能となった。

以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照して説明する。なお、説明において、同一要素には同一の符号を用い、重複する説明は省略する。
図１は、本実施の形態にかかる高倍率の耐力壁（以下、単に「耐力壁」という場合がある）の斜視図である。また、図２は、図１の耐力壁１の断面図を示しており、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ断面、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面、（ｃ）は図２（ａ）のＣ部分の拡大断面図である。なお、説明において、「内側」「外側」は、請求項１の「前」「後」に対応しており、耐力壁１を設置した状態で決定するものとし、図１で示す方向に統一する。

図１に示すように、耐力壁１は、所定の間隔で立設された縦枠１１とこれらの縦枠１１の上下端部に横設される横枠１２とからなる枠部材１０と、構造用面材２０を主体としている。

構造用面材２０は、その厚みが１２ｍｍの構造用合板からなり、その内側と外側に対となるように設けられた縦枠１１と、釘３０を介して固定されている。そして、この構造用面材２０及び縦枠１１と、その上下に配置された横枠１２とを固定することにより耐力壁１が形成されている。ここで、構造用面材２０として構造用合板を使用するものとしたが、これに限定されるものではなく、公知の面材から状況に応じて適宜選定すればよい。また、構造用合板の厚みは、状況に応じて適宜設定すればよく、１２ｍｍに限定されるものではない。

そして、耐力壁１は、アンカー４を介して基礎３に固定された土台２に、この土台２と内外の縦枠１１とにまたがって配設されたＴ字金物からなる取付金具４０によりその下部が固定されている。そして、耐力壁１の上部は、図示しない天井根太又は上層階の床根太と内外の縦枠１１とにまたがって配設された取付金具４０により固定されている。なお、２階部分以上に配設される耐力壁１１の下部は、内外の縦枠１１と床根太にまたがって配設される取付金具により固定されている。ここで、本実施の形態では、Ｔ字金物からなる取付金具４０を介して耐力壁１を土台２や根太に固定する構成としたが、耐力壁１の固定方法は限定されるものではなく、例えばホールダウン金物、Ｖ字金物、Ｌ字金物等を利用するなど、公知の方法から適宜選定して行えばよい。また、特に２階部分以上の耐力壁１に関しては、帯金物により、下層階の耐力壁１と接合する構成としてもよい。

本実施形態では、１組の耐力壁１に対して、図２（ａ）に示すように、構造用面材２０の両端部に配設される外端部縦枠１１ａ，１１ａと両外端部縦枠１１ａ，１１ａの中央に配設される外中央縦枠１１ｂと、構造用面材２０の内側の両外端部縦枠１１ａ，１１ａに対応する位置に配設された内端部縦枠１１ｃ，１１ｃと外中央縦枠１１ｂに対応する位置に配設される内中央縦枠１１ｄとの合計６本の縦枠１１を有している。

本実施の形態では、外端部縦枠１１ａ，１１ａと外中央縦枠１１ｂとして、いわゆる２×４材（通常、断面の幅が３８ｍｍ、高さが８９ｍｍ）を使用するものとし、その断面において広い方の一辺が構造用面材２０に当接するように配置されている。また、内端部縦枠１１ｃ，１１ｃには、いわゆる４×４材（通常、断面の幅，高さ共に８９ｍｍ）を使用するものとし、その一辺が構造用面材２０に当接するように配置されている。さらに、内中央縦枠１１ｄには、外端部縦枠１１ａ，１１ａと外中央縦枠１１ｂと同様に、２×４材を使用するものとして、その断面において狭い方の一辺が構造用面材２０に当接するように配置されている。

そして、外端部縦枠１１ａ，１１ａと内端部縦枠１１ｃ，１１ｃ及び外中央縦枠１１ｂと内中央縦枠１１ｄにより、構造用面材２０をその内外から挟み、外側から釘３０を打込むことで固定されている。ここで、釘３０は、外端部縦枠１１ａ，１１ａ及び外中央縦枠１１ｂと構造用面材２０を貫通し、内端部縦枠１１ｃ，１１ｃ及び内中央縦枠１１ｄに所定の定着長が確保できる程度の長さを有しているものを使用する（図２（ｃ）参照）。

横枠１２には、いわゆる２×６材（通常、断面の幅が３９ｍｍ、高さが１４０ｍｍ）を使用するものとし、図２（ｂ）に示すように、その断面において広い方の一辺が縦枠１１の上下端部及び構造用面材２０の上下端部に当接するように配置されている。上側横枠１２ａの下面（請求項３の内側面に対応）と下側横枠１２ｂの上面（請求項３の内側面に対応）には、構造用面材２０よりも内側で、かつ、内端部縦枠１１ｃ，１１ｃと内中央縦枠１１ｄとの間に、それぞれ２×４材からなる補足材１３が配設されている。各補足材１３，１３，…は、その断面において広い方の一辺が上側横枠１２ａの下面又は下側横枠１２ｂの上面に当接した状態で釘３１により固定されている。
そして、構造用面材２０の内側面の上下端部が各補足材１３，１３，…に当接するように配置された後、外側から釘３２を打込むことにより、構造用面材２０と横枠１２との固定がなされる。

次に、図３を参照して、本実施の形態に係る耐力壁１の構築方法について説明する。

まず、構造用面材２０の左右端部に、その内側及び外側から、構造用面材２０の高さと同じ長さの外端部縦枠１１ａ及び内端部縦枠１１ｃを、構造用面材２０を挟んだ状態で配置する。そして、外端部縦枠１１ａの外側面から、内端部縦枠１１ｃに所定の定着長が確保できるように、等間隔で釘３０を打込み、外端部縦枠１１ａ及び内端部縦枠１１ｃと構造用面材２０とを固定する。また、これとともに、構造用面材２０の中央に、その内側及び外側から、構造用面材２０の高さと同じ長さの外中央縦枠１１ｂ及び内中央縦枠１１ｄを、構造用面材２０を挟んだ状態で配置する。そして、外中央縦枠１１ｂの外側面から、内中央縦枠１１ｄに所定の定着長が確保できるように、等間隔で釘３０を打込み、外中央縦枠１１ａ及び内中央縦枠１１ｃと構造用面材２０とを固定する。

ここで、縦枠１１の構造用面材２０への固定について、釘３０を外端部縦枠１１ａや外中央縦枠１１ｂから打込む構成としたが、例えば内端部縦枠１１ｃや内中央縦枠１１ｄから打込む構成や、内側と外側との両方向から打込む構成としてもよく、縦枠１１と構造用面材２０との固定が可能であれば、その打込む方向は限定されるものではない。

次に、縦枠１１が固定された構造用面材２０の上端に上側横枠１２ａ、下端に下側横枠１２ｂを配置する。上側横枠１２ａの下面及び下側横枠１２ｂの上面には、補足材１３が、縦枠１１が配置される位置をよけて、釘３１により固定されている。

そして、構造用面材２０の外側から、上下の補足材１３に対応する位置に釘３２を打込むことにより、上側横枠１２ａ及び下側横枠１２ｂと構造用面材２０との固定を行い、耐力壁１を構築する。なお、補足材１３は、上側横枠１２ａと下側横枠１２ｂを構造用面材２０の上下端に配置した後、構造用面材２０と両横枠１２，１２との接合部の所定の位置に配置して、構造用面材２０と横枠１２に釘３１，３２により固定してもよい。

以上のように、本発明による耐力壁１は、図２（ｃ）に示すように、構造用面材２０と、その内側と外側に配置された縦枠１１とを、１本の釘３０を介して固定するため、いわゆる二面せん断接合であり、釘３０によるせん断耐力が通常の耐力壁（図６参照）の釘のせん断耐力に比べて約２倍となるため、優れた耐力を有した耐力壁が構築される。

また、本実施形態に係る耐力壁１は、内側と外側の縦枠１１，１１と構造用面材２０との組み合わせにより、通常の２×６材の高さと略同じ厚みを有しているため、図４に示すように、通常の２×６材を縦枠５１として起用する一般壁５０との連結も、一般壁の外側構造用面材５２と同様の厚みを有した外側構造用面材２１を設置することにより、容易に行うことが可能となる。

また、図４に示すように、耐力壁１の外側面に、さらに他の構造用面材（外側構造用面材）２１を、釘を介して一面せん断接合すれば、さらに、耐力壁１の壁倍率を高めることが可能となる。

また、本発明の高倍率の耐力壁により、耐力壁の高壁倍率化、およびそれに伴う靱性低下の防止が実現されるため、下記に示す効果を得ることが可能となる。
（１）建物の設計において耐力壁長さの低減が可能となるため、建物の壁の開口部設置など、設計の自由度が増す。
（２）内壁に頼らない外壁だけによる水平力の負担が容易になり、設計の自由度が拡大する。
（３）木造耐火構造、混構造（例えば、ＲＣ構造と２×４構造との混合構造の建物等）など、固定荷重が重い建物の構築に有利である。
（４）釘の打ちしろ拡大による施工性及び施工品質の向上。

以下、本発明に係る耐力壁の実証実験の結果について記載する。

表１は、釘間隔を狭めた従来の耐力壁に対して、水平力を加えて、その壁倍率を測定した結果である。なお、表１において、面材の片面貼りとは、枠部材に対して外側のみに構造用面材を設置した場合を示し、両面貼りとは、枠部材の内側と外側との両面に構造用面材を設置した構成を示している。

表１に示すように、耐力壁は、釘間隔を５０ｍｍ（通常１００ｍｍ）に狭めることにより、壁倍率（通常３．０）が片面張りで５．１となり、大幅に増加する結果が得られた。ところが、釘間隔を狭めた結果、片面貼り、両面貼り共に、靱性率μが減少するので、構造特性係数Ｄｓが０．３以上となるため、靱性が低下することを示している。
ここで、構造特性係数Ｄｓとは、靱性率μから求められる変形能力による地震エネルギーの吸収力に応じた低減係数であり、その数値が大きい程、大変形時における水平耐力の低下が著しいことを示している。なお、釘間隔を１００ｍｍとした通常の耐力壁では構造特性係数Ｄｓ＝０．３とされている。

表２は、本発明の高倍率の耐力壁に対して、正負繰り返し水平力を加えてその壁倍率を測定した結果である。

表２より、本発明の高倍率の耐力壁は、釘間隔が２００ｍｍで、壁倍率αが７．５９となり、大幅に増加する結果となった。また、構造特性係数Ｄｓも０．２８であるため、０．３以下で、大変形時の靱性低下の防止が実現されている。

したがって、本発明の高倍率の耐力壁の外側面に、さらに構造用面材を設置すれば、壁倍率がさらに増加することが想定され、好適である（図４参照）。

以上、本発明について、好適な実施形態について説明したが、本発明は前記各実施形態に限られず、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜設計変更が可能である。
例えば、前記実施形態では、内端部縦枠１１ｃとして４×４材、内中央縦枠１１ｄとして２×４材を使用するものとしたが、縦枠の材料はこれに限定されるものではなく、例えば、図５に示すように、内端部外枠１１ｃ’及び内中央縦枠１１ｄ’として２×２材を使用して、耐力壁１’の厚みを２×２材の高さと同等とすることで、２×２材を使用した一般壁との接合を可能とする構成としてもよい。

また、前記実施形態では、一組の耐力壁において、構造用面材の内側と外側にそれぞれ３本ずつ縦枠を配置する構成としたが、例えば中央の縦枠を省略して構造用面材の内側と外側にそれぞれ２本ずつの縦枠を配置する構成や、中央の縦枠を２本ずつ配置して構造用面材の内側と外側にそれぞれ４本ずつの縦枠を配置する構成としてもよく、耐力壁の枠材の構成は限定されるものではない。

また、前記実施形態では、補足材を構造用面材の内側に配置するものとしたが、これに限定されるものではなく、構造用面材の外側、あるいは、構造用面材の内側と外側に配置してもよい。
また、前記実施形態では、固定部材として釘を使用するものとしたが、例えばビスを使用するなど、縦枠と構造用面材との二面せん断接合を可能とする部材であれば、その材料は限定されるものではない。

本発明に係る高倍率の耐力壁の斜視図である。 図１の高倍率の耐力壁１の断面図を示しており、（ａ）は図１に示すＡ−Ａ断面、（ｂ）は同Ｂ−Ｂ断面、（ｃ）は図２（ａ）のＣ部分の拡大断面図である。 本発明に係る高倍率の耐力壁の分解斜視図である。 本発明に係る高倍率の耐力壁の外側面にさらに構造用面材を設置した平断面図である。 本発明に係る高倍率の耐力壁の他の構成を示す平断面図である。 （ａ）,（ｂ）ともに従来の耐力壁の構成を示す平断面図である。

符号の説明

１ 耐力壁（高倍率の耐力壁）
１０ 枠部材
１１ 縦枠
１１ａ 外端部縦枠
１１ｂ 外中央縦枠
１１ｃ 内端部縦枠
１１ｄ 内中央縦枠
１２ 横枠
１２ａ 上側横枠
１２ｂ 下側横枠
１３ 補足材
２０ 構造用面材
２１ 外側構造用面材（構造用面材）

Claims (4)

1. 所定の間隔で立設された縦枠と前記縦枠の上下端部に横設される横枠とからなる枠部材と、構造用面材と、を主体とする高倍率の耐力壁であって、
   前記縦枠は、前記構造用面材の前後に配設されており、前記構造用面材と、固定部材を介して固定されていることを特徴とする高倍率の耐力壁。
2. 前記縦枠と前記構造用面材とは、前記固定部材を介して二面せん断接合により固定されていることを特徴とする、請求項１に記載の高倍率の耐力壁。
3. 前記構造用面材は、前記横枠の内側面に固定された補足材に固定されることにより、前記横枠と固定されることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の高倍率の耐力壁。
4. 前記枠部材の一方又は両方の面に構造用面材が取り付けられていることを特徴とする、請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の高倍率の耐力壁。

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