JP2008169608A - 耐力壁 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明は、建物の架構面に対して容易に取り付け可能なパネル材を有する耐力壁を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明の耐力壁１０のパネル材１２は、その両側の縦辺部１２Ａ、１２Ａが、パネル材１２の両側に設置されている柱２０、２０に取付金具２２、２２…を介して取り付けられることにより、柱２０、２０に結合固定されている。この耐力壁１０によれば、耐力壁の改修工事の際、建物の土台１６や梁１８を取り壊すことなく、すなわち、建物の大がかりな解体工事を行うことなくパネル材１２を架構面に取り付けることができる。このため、パネル材１２の取付工事が簡単で短工期及び低コストで済み、また、建物の居住者が居住した状態で改修工事を実施できるので、居住者に引っ越し等の負担をかけなくて済む。
【選択図】図２

Description

本発明は、地震、風等の建物に加わる水平荷重に抗する耐力壁に関し、特に木造建物の改修工事の際に、木造躯体に容易に取り付けることができる耐力壁に関する

建築の設計時には、それぞれ構造体の種類によって定められた手法により、耐震設計が行われる。例えば木造建築では、耐震性を確保するために、壁量設計が行われており、この壁量設計によって、平面図の縦横それぞれの方向について、当該建築物の耐力壁の必要長さが決定される。

このような建築物に用いられる耐力壁としては、従来から、柱と梁、又は土台で囲まれた架構面に筋かいを設けたり、或いは、柱及び梁に合板を釘で止めたりした構成のものが知られている。このように一般的に用いられている耐力壁は、建築基準法施工令により壁倍率が定められている。そして、「壁倍率×耐力壁の長さ」で算出される壁量が、前述の壁量設計値を満たすように、耐力壁が構成される。なお、「耐力壁の長さ」とは、建築物の平面図上に示される長さのことである。

ところで、採光や通風が可能な開口を有する耐力壁のパネル材として、格子状のリブを有する鋼板からなるパネル材が提案されている（特許文献１）。

また、格子状のリブを有する合成樹脂製のパネル材が特許文献２において提案されている。特許文献２のパネル材は、鋼板を材料とした特許文献１のパネル材と比較して軽量で、耐候性、耐食性に優れるという利点がある。
特開２００２−７０２１３号公報 特開２００６−７７５６５号公報

しかしながら、特許文献１、２に記載の発明は、パネル材を土台、梁、柱に対して四辺で結合固定させることを基本構造としているため、改修工事の際には、土台、梁を建物の躯体から引き剥がす工事が必要となり、工期が長くなるという欠点があった。また、柱が存在しない架構面の場合には、柱を新設する必要があり、これもまた工期が長引く要因になっていた。なお、特許文献２には、パネル材を三辺で結合固定する内容が開示されているが、三辺結合固定においても、四辺結合固定と同様の欠点があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、建物の架構面に対して容易に取り付け可能なパネル材を有する耐力壁を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、前記目的を達成するために、建築物の柱及び梁及び土台に囲まれた架構面の一部又は全体に矩形状のパネル材を取り付けて構成される耐力壁において、前記パネル材は、そのうちの二辺部が前記柱、梁、又は土台に結合固定されて前記架構面に取り付けられていることを特徴としている。

請求項２に記載の発明は、前記目的を達成するために、建築物の柱及び梁及び土台に囲まれた架構面の一部又は全体に矩形状のパネル材を取り付けて構成される耐力壁であって、前記パネル材は、合成樹脂製であり、縦方向及び横方向の複数の格子状リブからなる耐力壁において、前記パネル材は、そのうちの二辺部が前記柱、梁、又は土台に結合固定されて前記架構面に取り付けられていることを特徴とする。

請求項３に記載の発明は、請求項１又は２の発明において、前記パネル材は、該パネル材の両側に配置された前記柱にその縦辺部が結合固定されていることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、請求項１又は２の発明において、前記パネル材は、該パネル材の上辺部が前記梁に結合固定されるとともに、該パネル材の下辺部が土台に結合固定されていることを特徴とする。

請求項１に記載の発明によれば、矩形状のパネル材は、そのうちの二辺部が柱、梁、又は土台に結合固定されて架構面に取り付けられる。これにより、パネル材の四辺部若しくは三辺部を取り付ける工法と比較して、取付工事が簡単で短工期及び低コストで済む。前記二辺部結合固定の組み合わせとしては、パネル材の両側の縦辺部の二辺部でパネル材を両側の柱に結合固定させる形態、パネル材の下辺部、上辺部の二辺部でパネル材を土台、梁に結合固定させる形態、パネル材の一方の縦辺部と下辺部の二辺部で結合固定させる形態、パネル材の一方の縦辺部と上辺部の二辺部で結合固定させる形態がある。どの結合固定形態であっても、上記効果を得ることができる。

請求項２に記載の発明によれば、請求項１に記載の発明の効果に加え、パネル材として、格子状のリブを有するパネル材を用いることにより、簡単な構成で、高い耐震性能を得ることができる。また、パネル材を合成樹脂製とすることにより、錆びることがなく、耐候性に優れ、塗装等のメンテナンスを行わなくてもよいという利点がある。

請求項３に記載の発明の如く、パネル材の左右両側に配置されている柱にパネル材がその縦辺部の二辺部が結合固定される形態は、改修工事の際に、建物の土台や梁を取り壊すことなく、すなわち、大がかりな解体工事を行うことなくパネル材を取り付けることができるので好ましい。このため、取付工事が簡単で短工期及び低コストで済み、また、建物の居住者が居住した状態で改修工事を実施できるので、居住者に引っ越し等の負担をかけなくて済むという特有の利点がある。

請求項４に記載の発明の如く、パネル材の上下に配置されている梁、土台にパネル材がその上辺部、下辺部の二辺部が結合固定される形態は、改修工事の際に、柱の存在に依存することなくパネル材を取り付けることができるので好ましい。このため、改修工事の際に、柱を新設する必要がなく、また、パネル材の四辺部若しくは三辺部を取り付ける工法と比較して、取付工事が簡単で短工期及び低コストで済むという特有の利点がある。

以下、添付図面に従って本発明に係る耐力壁の好ましい実施の形態について詳説する。

図１は、本発明の実施の形態の耐力壁１０の斜視図が示され、耐力壁１０を構成するパネル材１２及び板材１４のうち板材１４の上部を一部切り欠いた図が示されている。

同図によれば、木造の建物において、土台１６、梁１８、及び左右両側の柱２０、２０に囲まれた架構面に、矩形状のパネル材１２及び板材１４が嵌め込まれることにより、耐力壁１０が構成されている。

この耐力壁１０のパネル材１２は、図２に示すように、その両側の縦辺部１２Ａ、１２Ａが、パネル材１２の両側に設置されている柱２０、２０に取付金具２２、２２…を介して取り付けられることにより、柱２０、２０に結合固定されている。なお、図２に示された取付金具２２は、それぞれの縦辺部１２Ａに所定の間隔をもって２個配置されているが、取付金具２２の取付位置、個数はこれに限定されず、パネル材１２の取付強度（所定の壁強さ倍率）が確保できる位置、及び個数に設定されている。

図３は、パネル材１２の一部を拡大して示した斜視図である。同図によれば、四辺形の枠体２４の内部に、縦横両方向に規則的に配置されたリブ２６、２６…が格子状に一体的に形成されてパネル材１２が構成されている。この枠体２４の両側の縦辺部１２Ａ、１２Ａ（図３では一方の縦辺部１２Ａのみ図示）が図２に示した取付金具２２を介して柱２０に結合固定される。

パネル材１２の材質は、高強度な硬質合成樹脂であり、例えばガラス繊維強化プラスチック（ＦＲＰ）又はアクリル樹脂や塩化ビニル樹脂等が用いられる。このパネル材１２は、格子状に配置された複数のリブ２６、２６…によって、面内の縦及び横方向の荷重に対する強度を発揮する。

実施の形態では、ＦＲＰ製のパネル材１２について説明するが、パネル材１２の材質は合成樹脂に限定されず、普通鋼等の金属でもよく、また、格子が形成されたものに限定されず、平板状のものでもよい。但し、ＦＲＰ製とすると、鋼材等の金属製のものと比較して軽量で強度も高く（比重：普通鋼７．８５、ＦＲＰ製耐力壁１．７、比強度：普通鋼５．２、ＦＲＰ製耐力壁１２．６）、耐候性、耐食性に優れるという利点があるので好ましい。また、ＦＲＰ製のパネル材１２は、素材自体に光透過性を有していることから、採光性に優れ、明るく開放的な耐力壁を提供できるので好ましい。更に、格子状のリブ２６、２６…を有するパネル材１２を用いることにより、簡単な構成で、高い耐震性能を得ることができるので好ましい。

パネル材１２の厚みに関しては、耐力壁として充分な強度が得られるのであれば、スペース確保や他の部材の配設上なるべく薄い方が好ましく、実用上は２０〜１００ｍｍが好ましい。リブ２６の太さは３〜３０ｍｍが好ましい。この範囲内で３〜７ｍｍが特に好ましい。ここで、テーパーが形成されているリブ２６の場合は、平均値の太さをリブ２６の太さという。リブ２６で囲まれる格子部分のサイズはリブ２６の中心線で計測するものとして、格子の形状が正方形の場合は、２０×２０〜２００×２００ｍｍが好ましい。この範囲内で２０×２０〜５５×５５ｍｍが特に好ましい。また、格子の形状が長方形の場合は、短辺は２０〜１５０ｍｍ、長辺は３０〜３００ｍｍが好ましい。また、長方形の格子の方向は水平に対し、長辺が横方向でも縦方向でも構わない。また、正方形の格子は、水平に対して４５度傾斜した形状でもよい。

パネル材１２は、リブ２６に囲まれた開口部２８を有するため、パネル材１２に透光性を有する板材１４を貼り合わせたり、パネル材１２だけを嵌め込んだりして壁面を構成することにより、透光性を有する耐力壁１０を構成することができる。

板材１４は、接着剤やボルト等の固着手段によって、パネル材１２の表面に貼り合わされる。板材１４の材質は、例えばポリカーボネート等の合成樹脂やガラス等であり、建物の用途や目的等に応じて、透明なもの、光拡散性を有するもの、或いは不透明なもの等が適宜用いられる。また、板材１４は、パネル材１２の表面全体ではなく、方面、両面、又は一部のみに取り付けられていてもよい。すなわち、板材１２は、好みにより取り付けられるものであり、耐力壁１０の構造強度には直接関連性の無い部材である。

図４は、取付金具２２を拡大して示した正面図、図５は、図４のＡ−Ａ線上に沿う取付金具２２の断面図である。

この取付金具２２は、パネル材１２と柱２０とに掛け渡されるＬ字形状のブラケット３０と、リブ２６によって形成されるテーパー状の開口部２８に嵌合される４個の角錐台形状のブロック３２と、ブラケット３０を開口部２８を介してブロック３２と固定する４本のボルト３４と、ブラケット３０を柱２０に固定する４本のねじ３６とから構成される。

パネル材１２の開口部２８は、図５に示すようにパネル材１２の一方の面から他方の面に向かって幅が広くなるテーパー形状を呈している。このテーパー形状を利用して角錐台形状のブロック３２が開口部２８に嵌合され、その嵌合方向とは反対側からブロック３２に螺入されたボルト３４により、ブロック３２とブラケット３０とによってパネル材１２を挟持するようにブラケット３０がパネル材１２に固定される。このようにパネル材１２に固定されたブラケット２２を柱２０に固定する場合には、前述の如くねじ３６によって行う。これにより、パネル材１２の両側の縦辺１２Ａ、１２Ａが柱２０、２０に結合固定される。

このようにパネル材１２の縦辺部１２Ａ、１２Ａが柱２０、２０に結合固定された耐力壁１０によれば、特に耐力壁の改修工事の際、建物の土台１６や梁１８を取り壊すことなく、すなわち、建物の大がかりな解体工事を行うことなくパネル材１２を架構面に取り付けることができる。このため、パネル材１２の取付工事が簡単で短工期及び低コストで済み、また、建物の居住者が居住した状態で改修工事を実施できるので、居住者に引っ越し等の負担をかけなくて済む。

図６は、他の実施の形態のパネル材１２の結合固定構造が示され、このパネル材１２は、その下辺部１２Ｂが土台１６に取付金具２２、２２によって結合固定され、その上辺部１２Ｃが梁１８に取付金具２２、２２によって結合固定されている。なお、図６に示した取付金具２２は、それぞれの辺部１２Ｂ、１２Ｃに所定の間隔をもって２個配置されているが、取付金具２２の取付位置、個数はこれに限定されず、パネル材１２の取付強度（所定の壁強さ倍率）が確保できる位置、及び個数に設定されている。また、取付金具２２については、図４、図５で示した取付金具２２と同構造なので、ここではその説明を省略する。

図６の如く、パネル材１２の上下に配置されている梁１８、土台１６にパネル材１２がその上辺部１２Ｃ、下辺部１２Ｂの二辺部が結合固定される耐力壁１０によれば、改修工事の際、柱の存在に依存することなくパネル材１２を架構面に取り付けることができるので便利である。このため、改修工事の際には、柱を新設する必要がなく、また、パネル材１２の四辺部若しくは三辺部を取り付ける工法と比較して、取付工事が簡単で短工期及び低コストで済む。

なお、図１〜図６に示した実施の形態では、縦辺部１２Ａの二辺部でパネル材１２を柱２０、２０に結合固定する形態、下辺部１２Ｂ、上辺部１２Ｃの二辺部でパネル材１２を土台１６、梁１８に結合固定する形態について説明したが、これに限定されるものではない。例えば、縦辺部１２Ａと下辺部１２Ｂの二辺部でパネル材１２を結合固定する形態でもよく、縦辺部１２Ａと上辺部１２Ｃの二辺部でパネル材１２を結合固定する形態でもよい。すなわち、パネル材１２の二辺部が柱２０、梁１８、又は土台１６に結合固定されて架構面に取り付けられていれば、従来の工法と比較して、取付工事が簡単で短工期及び低コストで済むという効果が得られる。

［強度試験（基準耐力値測定）結果］
１．パネル材の縦辺（サイド）結合固定構造の耐力壁について
耐力壁としての利用を考慮して、柱間に取付金具を２個所ずつで結合固定する耐力壁として耐力性状を実験により確認した。

この試験結果を図７のグラフに示す。このグラフは、柱に加えた荷重とその際の変位の関係を示したグラフであり、縦軸は柱に加えた荷重、横軸はその荷重に対する見かけのせん断変形角を示している。この実験結果によれば、縦辺二辺結合固定のパネル材を使用した耐力壁の基準耐力（低減係数考慮前）は、下記式により、
Ｐｕ×０．２／Ｄｓ＝５．４６Ｋｎ／ｍ…（Ｐｕ：終局耐力、Ｄｓ：構造特性係数）
であった。

２．パネル材の上下辺結合固定構造の耐力壁について
準耐力壁としての利用を考慮して、土台、梁間に取付金具を２個所ずつで結合固定する耐力壁として耐力性状を確認した。

この試験結果を図８のグラフに示す。この実験結果によれば、上下二辺結合固定のパネル材を使用した耐力壁の基準耐力（低減係数考慮前）は、下記式により、
Ｐｕ×０．２／Ｄｓ＝３．１６Ｋｎ／ｍ…（Ｐｕ：終局耐力、Ｄｓ：構造特性係数）
であった。

なお、耐力壁の実験データは、「新エネルギー産業技術総合開発機構」の補助事業として実施した実験データを用いた。

本発明は、木造の小規模な建物の外壁、及び間仕切り壁の他、鉄筋コンクリート造等の建築物の壁としても利用することができる。

実施の形態の耐力壁の斜視図 図１に示した耐力壁のパネル材の正面図 図２に示したパネル材の要部拡大斜視図 図１に示したパネル材を柱に取り付けるための取付金具の正面図 図４におけるＡ−Ａ線に沿う取付金具の断面図 耐力壁のパネル材の他の取付構造を示したパネル材の正面図 パネル材の縦辺結合固定構造における耐力性状を確認した試験結果を示すグラフ パネル材の上下辺結合固定構造における耐力性状を確認した試験結果を示すグラフ

符号の説明

１０…耐力壁、１２…パネル材、１２Ａ…縦辺部、１２Ｂ…下辺部、１２Ｃ…上辺部、１４…板材、１６…土台、１８…梁、２０…柱、２２…取付金具、２４…枠体、２６…格子、２８…開口部、３０…ブラケット、３２…ブロック、３４…ボルト、３６…ねじ

Claims (4)

1. 建築物の柱及び梁及び土台に囲まれた架構面の一部又は全体に矩形状のパネル材を取り付けて構成される耐力壁において、
   前記パネル材は、そのうちの二辺部が前記柱、梁、又は土台に結合固定されて前記架構面に取り付けられていることを特徴とする耐力壁。
2. 建築物の柱及び梁及び土台に囲まれた架構面の一部又は全体に矩形状のパネル材を取り付けて構成される耐力壁であって、前記パネル材は、合成樹脂製であり、縦方向及び横方向の複数の格子状リブからなる耐力壁において、
   前記パネル材は、そのうちの二辺部が前記柱、梁、又は土台に結合固定されて前記架構面に取り付けられていることを特徴とする耐力壁。
3. 前記パネル材は、該パネル材の両側に配置された前記柱にその縦辺部が結合固定されている請求項１又は２に記載の耐力壁。
4. 前記パネル材は、該パネル材の上辺部が前記梁に結合固定されるとともに、該パネル材の下辺部が土台に結合固定されている請求項１又は２に記載の耐力壁。

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