JP2009174117A - パネル構造 - Google Patents

Abstract

【課題】高い面内せん断抵抗を確保できるパネル構造を提供すること。
【解決手段】矩形状の面材１２と、長尺状の枠組材１５、１６とを備える。面材１２は、交互に形成される谷部１７と山部１８Ａとを有し、谷部１７の両端部が、枠組材に接合される。山部１８Ａは、一対の斜面部２１Ａを有し、この一対の斜面部２１Ａの先端部同士は、平坦部２２Ａを介して連続して形成され、山部と枠組材とからなる断面形状は、略台形に形成される。谷部は、隣り合う山部間に所定の幅寸法を有して形成され、谷部と枠組材とは、山部の基端近傍における当該谷部の山部側の両端部において、互いに接合され、負荷される面内せん断力に対して高い面内せん断抵抗を発揮できる。
【選択図】図４

Description

本発明は、デッキプレート、折板屋根、サイディング等の建築構造用のパネル構造に関し、詳しくは、折板からなる面材を枠材に接合して構成されるパネル構造に関する。

従来、四方に枠組みされた枠体と、この枠体に接合された折板とからなるパネル構造が知られ、床パネルまたは屋根パネル、壁パネル等として用いられている。
このようなパネル構造は、パネルの自重、または積雪や積載物等による鉛直荷重、風圧力等といったパネル面に直交する荷重に対する剛性および耐力、つまり面外曲げ剛性および耐力を確保するために、断面二次モーメントおよび断面係数の大きい折板を備えている。例えば、上下フランジとこれらを結ぶウェブとから断面波形に形成された折板が用いられ、上下フランジの平面部の幅寸法、あるいはウェブの長さ寸法（上下フランジ間の寸法）が大きく設定されている。
また、梁、小梁、柱、間柱、母屋、胴縁等の枠体と、折板との接合については、面外力を受ける折板が枠体から引き剥がされる力に抵抗できればよく、折板の谷部の中央付近において折板と枠材とがビスや鋲や溶接等で離散的に接合されているものが多い。

一方、建築構造物が地震力や風圧力を受けると、上述した鉛直荷重やパネル面に直交する荷重に加え、床、屋根または壁の面内方向にせん断力が負荷される。このような面内せん断力に抵抗するためには、従来、面内方向にブレース等を付加させることが多かったが、近年では、折板そのものを面内せん断力に抵抗させるという視点にたち、面内せん断抵抗の向上を図るパネル構造も提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載されたパネル構造は、山部と谷部とからなる断面形状が波形に形成された折板と、この折板の谷部に当接する平板とを互いに接合することによって構成されたもので、谷部と平板との接合位置は、山部の両脇位置となっている。これにより、隣り合う谷部の間隙が長方形から平行四辺形に変形しようとする挙動を、平板に形成される張力場の抵抗で抑制し、パネルの面内せん断抵抗の向上を図るものである。このように特許文献１は、折板と平板のパネル同士の接合に着目した、パネル単体の構成に関するものである。

特開２００７−１６２４３０号公報

しかしながら、特許文献１に記載のパネル構造は、パネル周囲の枠材まで含めた全体構造を考えた場合、パネルと周囲の枠材の接合は、折板の谷部と平板とを接合する山部の両脇位置を避けた、折板の谷部中央近傍で行なうこととなり、パネルに面内せん断力が負荷されると、パネルと枠材を接合する折板の端部位置において、折板の谷部が枠材から浮き上がり、折板の山部の断面形状がゆがむ変形が生じてしまい、高い面内せん断抵抗を確保することが困難である。また、折板の形状も、従来の面外曲げ剛性の確保を優先した断面形状となっているため、これにより、折板の山部の断面形状がゆがむ変形が助長されるという課題もある。

本発明の目的は、高い面内せん断抵抗を確保することができるパネル構造を提供することにある。

本発明の請求項１に記載のパネル構造は、全体略矩形状に形成された面材と、この面材に接合される長尺状の枠材と、を備え、面材の面内方向に加わる面内せん断力に抵抗するパネル構造であって、前記面材は、交互に形成される谷部と山部とを有し、前記谷部の両端部が、前記枠材に当接して当該枠材に接合され、前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部の先端部同士が連続して形成され、前記谷部は、隣り合う山部間に所定の幅寸法を有して形成され、当該谷部と前記枠材とは、前記山部の基端近傍における当該谷部の山部側の両端部において、互いに接合されることを特徴とする。

ここで、「隣り合う山部間に所定の幅寸法を有して形成され」る谷部とは、枠材の長尺方向に沿って所定の長さを有する谷部であって、谷部の山部側の両端部が少なくとも枠材に当接するように形成されていればよく、谷部の幅は、板要素のせん断座屈耐力の検討等に基づき、任意の寸法に設定すればよい。

この構成によれば、山部が一対の斜面部を含んで構成され、山部が一対の斜面部の先端部同士が連続して形成され、谷部は隣り合う山部間に所定の幅寸法を有して形成され、谷部と枠材とは、山部の基端近傍における谷部の山部側の両端部において、互いに接合されるので、パネル構造に負荷される面内せん断力に対して、折板の谷部が枠材から浮き上がる変形を抑制することで、山部の断面形状がゆがむ変形が抑えられ、高い面内せん断抵抗が発揮される。

本発明の請求項２に記載のパネル構造は、請求項１に記載のパネル構造において、前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部を有し、この一対の斜面部の先端部同士は、直接連続して形成され、前記山部と前記枠材とからなる断面形状は、略三角形に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、山部が一対の斜面部を含んで構成され、この一対の斜面部の先端部同士が直接連続して形成されているので、面材と枠材との接合によって断面略三角形のトラス構造が形成される。この略三角形のトラス構造によって、パネル構造に負荷される面内せん断力に対して山部の断面形状がゆがむという変形が抑制され、高い面内せん断抵抗が発揮される。

本発明の請求項３に記載のパネル構造は、請求項１に記載のパネル構造において、前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部を有し、この一対の斜面部の先端部同士は、前記谷部における山部側の両端部を結ぶ方向に略平行に形成された平坦部を介して連続して形成され、前記山部と前記枠材とからなる断面形状は、略台形に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、山部が一対の斜面部を含んで構成され、この一対の斜面部の先端部同士が平坦部を介して連続して形成されているので、面材と枠材との接合によって断面略台形のトラス構造が形成される。この略台形のトラス構造によって、パネル構造に負荷される面内せん断力に対して山部の断面形状がゆがむという変形が抑制され、高い面内せん断抵抗が発揮される。

本発明の請求項４に記載のパネル構造は、請求項１に記載のパネル構造において、前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の曲面を有する斜面部を有し、この一対の曲面を有する斜面部の先端部同士は、連続して形成され、前記山部と前記枠材とからなる断面形状は、略円弧形に形成されることを特徴とする。

この構成によれば、山部が一対の曲面を有する斜面部を含んで構成され、この一対の曲面を有する斜面部の先端部同士が連続して形成されているので、面材と枠材との接合によって断面略円弧形のアーチ構造が形成される。この略円弧形のアーチ構造によって、パネル構造に負荷される面内せん断力に対して山部の断面形状がゆがむという変形が抑制され、高い面内せん断抵抗が発揮される。

さらに、本発明のパネル構造では、前記斜面部の表面には、複数の凹部あるいは凸部が形成され、この複数の凹部あるいは凸部は、前記谷部と山部とが交互に形成される方向の直交方向に並設されることが好ましい。
この構成によれば、面材の斜面部に複数の凹部あるいは凸部が、谷部と山部との交互形成方向に直交する方向に並んで形成されているので、斜面部の局部座屈に対する耐力が向上される。すなわち、斜面部の厚さ寸法を大きくすることなく、面材と枠材との接合で構成されたトラス構造の圧縮力負担側の座屈耐力を効率よく高めることができる。
なお、エンボス加工（embossing）等によって凹部あるいは凸部を形成すれば、別途部材を取り付けたりする必要がなく、さらに効率よく斜面部の面内せん断力に対する耐力を向上させることができる。

また、本発明のパネル構造では、谷部の枠材とは反対側に、枠材に向かって貫通する貫通孔を有する接合部材が配置され、貫通孔に挿通されて谷部を貫通し、谷部を介在して当該接合部材を枠材に押圧固定する締結手段が設けられ、接合部材の山部側の両端部には、山部の基端近傍における谷部の山部側の両端部に当接して、この谷部の両端部と枠材とを接合する当接部が形成されることが好ましい。
この構成によれば、接合部材の両端部の当接部によって、例えば、締結部材を用いて接合部材の略中央の１箇所を枠材に締結固定させるだけで、山部の基端近傍における谷部の山部側の両端位置の２箇所を、容易に枠材に接合されることができ、接合作業の効率化を図ることができる。

以上のような本発明のパネル構造によれば、高い面内せん断抵抗を確保することができる。

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
［第１実施形態］
図１は、本発明の第１実施形態に係るパネル構造を示す斜視図、図２は、図１に示すパネル構造の折板パネル１０の分解斜視図である。図３は、折板パネル１０の一部を示す側面図である。

図１から図２において、折板パネル１０は、溝形鋼からなる長尺状の枠組材（枠材）１１と、この枠組材１１を四周枠組みした一方の面に接合される全体略矩形状の面材１２とで構成されている。面材１２は、折板、すなわち波状に折り曲げられた鋼板によって形成されている。ここでは、折板パネル１０を住宅や工場向けシステム建築等に用いる壁パネルに使った場合を例に説明する。なお、折板パネル１０に設けられる断熱材、外装材、内装材等の図示は省略している。

以下、折板パネル１０の構成について詳しく説明する。
折板パネル１０の枠組材１１は、上方の枠組材１３と、下方の枠組材１４と、左右の枠組材１５，１６とを有する。折板パネル１０の面材１２は、左右の枠組材１５，１６に渡って延び、交互に形成される谷部１７と山部１８とを有し、谷部１７の延設方向の両端部が、枠組材１５，１６に当接して接合されている。谷部１７は、図３に示すように、隣り合う山部１８間に所定の幅寸法を有し、平坦な板状に形成されている。山部１８は、隣り合う谷部１７を基端として枠組材１５，１６から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部２１を有している。すなわち、山部１８は、谷部１７から枠組材１５，１６とは反対方向に突出して形成され、これらの谷部１７および山部１８によって、面材１２の断面形状が波形に形成されている。

面材１２は、略矩形の各縁辺に沿って、ビス（タッピングビス）１９によって枠組材１１に接合されている。すなわち、図１〜２にて複数の谷部１７のうち、左右の枠組材１５，１６に架け渡されるように設けられた谷部１７は、その架け渡される方向の両端部分においてビス１９によって枠組材１５、１６に接合されている。図３に示すように、ビス１９の接合位置は、枠組材１５，１６の長尺方向における各谷部１７の両端部分、つまり、山部１８の基端近傍における谷部１７の山部１８側の両端部となっている。この山部１８の基端近傍とは、ビス１９を用いて谷部１７を枠組材１３に接合する場合に、ビス１９の頭部（螺合部の軸径寸法よりも大きい部分）が山部１８の斜面部２１に掛からない程度に山部１８の基端に接近した位置を示している。このようなビス１９の接合位置は、山部１８毎に２箇所ずつ設けられている。
図２にて複数の谷部１７のうち、枠組材１５，１６の長尺方向の両端に設けられた谷部１７は、所定の接合間隔で設けられたビス１９によって上下の枠組材１３、１４に接合されている。なお、面材１２と枠組材１１との接合については、ビス１９を用いる場合に限られず、スポット溶接やボルト、鋲等で接合してもよい。

図３にて、面材１２の山部１８は、一対の平板状の斜面部２１を有し、この一対の斜面部２１は、隣り合う二つの谷部１７における互いに近い辺縁からそれぞれ枠組材１５，１６から離れる斜め方向に延設され、延設された先端部分において互いに直接連続するように形成され、一対の斜面部２１および枠組材１５，１６による断面形状は、略三角形に形成されている。

このような本実施形態によれば、以下のような効果がある。
（１）山部１８が一対の斜面部２１により形成され、面材１２と枠組材１５，１６との接合による断面形状が略三角形に形成されるので、この面材１２および枠組材１５，１６からなるトラス構造によって、面材１２の断面形状がゆがむ変形を効率よく抑制できる。さらに、枠組材１５，１６の長尺方向における谷部１７の両端位置、つまり山部１８の両脇部分にて面材１２と枠組材１５，１６とが接合されるので、面材１２の谷部１７が枠組材１５，１６から浮き上がる変形も抑制される。このような面材１２の断面形状と、面材１２および枠組材１３，１４の接合構造とを合わせ持つことによって、高い面内せん断抵抗を確保することができる。

［第２実施形態］
次に、本発明の第２実施形態に係る折板パネル１０Ａについて図４に基づいて説明する。図４は、折板パネル１０Ａを示す側面図である。この折板パネル１０Ａは、前述の第１実施形態の折板パネル１０に対して、面材１２Ａの山部１８Ａに一対の斜面部２１Ａの突出側の端部同士を連結する平坦部２２Ａが形成されている構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。すなわち、平坦部２２Ａは、谷部１７と略平行に配置され、一対の斜面部２１Ａおよび平坦部２２Ａによって、山部１８Ａの断面形状が略台形に形成されている。また、枠組材１５、１６の長尺方向の平坦部２２Ａの長さ寸法Ｌ１は、山部の幅寸法Ｌ３の５０％以下、山部の高さ寸法ｈは、山部の幅寸法Ｌ３の６５％以下となるように設定されている。

このような本実施形態によれば、前記（１）の面内せん断抵抗向上の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（２）面材１２Ａの山部１８Ａに形成された平坦部２２Ａによって、折板パネル１０Ａに下地材、断熱材、外装材等を設ける際に、下地材、断熱材、外装材等を平坦部２２Ａの表面に当接させることができ、下地材、断熱材、外装材等を容易に設置することができる。また、面材１２Ａを折板に成形する際の折り曲げ角度を抑えることができ、成形時の割れの防止、ロール段数の削減など、生産効率の向上にもつながる。

［第３実施形態］
次に、本発明の第３実施形態に係る折板パネル１０Ｒおよび１０Ｓについて図５に基づいて説明する。図５（Ａ）は、折板パネル１０Ｒを示す側面図である。この折板パネル１０Ｒは、前述の第１実施形態の折板パネル１０に対して、面材１２Ｒの山部１８Ｒが一対の曲面を有する斜面部２１Ｒの端部同士を連結して形成されている構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。斜面部２１Ｒは端部同士が連結する位置まで曲面としてもよいが、前述の第２実施形態のように、円弧の頂部に平坦部２２Ｒを設けてもよい。また、円弧の形状は、第２実施形態に示す略台形を内接する円弧と外接する円弧に挟まれた領域で設定されている。なお、斜面部２１Ｒは、全面が曲率を有する完全な曲面としてもよいが、図５（Ｂ）に示すように、略円弧形状となるような多角形状の斜面部２１Ｓを有する折板パネル１０Ｓとしてもよい。

このような本実施形態によれば、前記（１）〜（２）の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（３）面材１２Ｒおよび１２Ｓを折板に成形する際の折り曲げ角度をより抑えることができ、成形時の割れの防止など、さらなる生産効率の向上につながるとともに、折板そのものを仕上げ材とする際に、角のない滑らかな面が構成でき、意匠面でのメリットも得ることができる。

［第４実施形態］
次に、本発明の第４実施形態に係る折板パネル１０Ｂについて図６に基づいて説明する。図６は、折板パネル１０Ｂを示す側面図である。この折板パネル１０Ｂは、前述の第１実施形態の折板パネル１０に対して、谷部１７が接合用金具（接合部材）３１によって枠組材１５、１６に接合されている構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。接合用金具３１は、谷部１７の枠組材１５、１６とは反対側に配置され、略立法体の鋼片の両肩の角部を切除して形成されている。すなわち、接合用金具３１は、中央部の金具本体部３２と、この金具本体部３２の両端にそれぞれ形成された傾斜部３３と、谷部１７に当接する当接面（当接部）３４とを有する。金具本体部３２は、面材１２の谷部１７と略平行に配置され、中央部に貫通孔であるビス孔３５を有している。このような接合用金具３１を谷部１７に当接させて、金具本体部３２のビス孔３５に挿通させた締結手段である金具用ビス１９Ａを谷部１７に貫通させ、さらに枠組材１５、１６に螺合させることによって、面材１２を枠組材１５、１６に押圧して接合させることができるようになっている。すなわち、接合用金具３１の当接面３４が谷部１７に当接されるので、第1実施形態のビス１９による接合と略同様に、接合用金具３１による接合位置は、枠組材１５、１６の長尺方向における各谷部１７の両端部分、つまり、山部１８の基端近傍における谷部１７の山部１８側の両端部を少なくとも含むようになっている。なお、締結手段としては、金具用ビスに限らず、ボルトや鋲等でもよい。

このような本実施形態によれば、前記（１）〜（３）の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（４）接合用金具３１の当接面３４によって、少なくとも谷部１７における山部１８の近傍位置が枠組材１５、１６に接合されるので、１本の金具用ビス１９Ａで谷部１７の両端部の接合位置を枠組材１５、１６に接合することができ、接合作業の効率化が図れる。
（５）谷部１７の両端部の接合位置をそれぞれ単独のビスで締結する場合には、ビスの頭部の大きさに対応する分だけ山部１８の端部から離れた位置を接合位置とする必要があるのに対して、接合用金具３１の当接面３４を当接させる場合には、山部１８の端部ぎりぎりの位置で接合用金具３１の幅で接合することができ、折板パネル１０Ｂの面内せん断抵抗を更に高めることができる。

［第５実施形態］
次に、本発明の第５実施形態に係る折板パネル１０Ｃについて図７に基づいて説明する。図７は、折板パネル１０Ｃの面材１２Ｂを部分的に示す斜視図である。この面材１２Ｂでは、前述の第１実施形態の山部１８に対して、エンボス加工（embossing）によって山部１８Ｂの斜面部２１Ｂに複数の凸部２３が形成されている構成が相違するもので、その他の構成は略同様である。この凸部２３は、斜面部２１Ｂの表面に、山部１８Ｂの延びる方向（谷部１７と山部１８Ｂとが交互に形成される方向の直交方向）に定間隔毎に並んで形成されている。また、凸部２３は、斜面部２１Ｂの傾斜方向に沿って長尺状に形成されている。なお、凸部２３の変わりに、凹部が形成されていてもよいし、あるいは凸部と凹部の両方が形成されていてもよい。あるいは、エンボス加工ではなく、凸状の部材等を斜面部２１Ｂの表面に取り付けてもよい。また、エンボス加工や凸状部材の取り付けは、山部全長に渡って設ける必要はなく、断面のゆがみ変形が大きく生じる、枠材と接合される折板の端部領域のみとしてもよい。

このような本実施形態によれば、前記（１）〜（３）の効果と略同様の効果に加えて以下の効果を奏することができる。
（６）エンボス加工（embossing）によって面材１２Ｂの斜面部２１Ｂに複数の凸部２３が形成されているので、斜面部２１Ｂの局部座屈に対する耐力が向上して、面材１２Ｂを構成する折板の厚さ寸法を大きくしなくても、折板パネル１０Ｃの面内せん断抵抗を効率よく高めることができる。

なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態では、壁面を構成するパネル構造を例として折板パネル１０を説明したが、これに限らず、パネル構造としては、床パネルや屋根パネルとして構成されるものでもよい。
また、前記各実施形態の面材および枠組材は、普通鋼やステンレス鋼等の鋼材、あるいは、樹脂材等を用いてもよい。枠組材としては溝形鋼に限らず、Ｈ形、角形、円形、その他形状等としてもよく、形鋼、鋼管、薄板軽量形鋼等を用いてもよい。折板の折り曲げ半径については、従来の薄板建材パネルと同様の、板厚中心半径で板厚の１．５倍〜２．５倍程度に限らず、それ以上の値としてもよい。

その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。

以下に、前記実施形態で説明した折板パネル構造における面内せん断抵抗の高度化を実験的に検証した実施例について図８〜図１２に基づいて説明する。
ここでは、本発明の第１実施例（図８，図９）と、第２実施例（図１０）と、その比較例（図１１，図１２）とについて説明し、これら第１，第２実施例および比較例の試験結果を示すグラフ（図１３）について説明する。
なお、各実施例および比較例では、折板パネル１０Ｄ，１０Ｅ，５０の枠組材１１Ａ，５１の材質および形状、面材１２Ｃ，１２Ｄ，５２を構成する折板の材質および表面処理等の条件を合致させ、面材１２Ｃ，１２Ｄ，５２の形状および接合用金具３１Ａ，５５の形状を変えてせん断試験が実施されている。

〔第１実施例〕
図８は、第１実施例の折板パネル１０Ｄの正面図である。図９（Ａ）は、折板パネル１０Ｄの側面図、図９（Ｂ）は、せん断試験による折板パネル１０Ｄの変形を説明するための側面図である。図１３は、せん断力Ｐを加えた際の荷重と変位の関係を示すグラフである。
第１実施例の折板パネル１０Ｄは、図８に示すように、枠組材１１Ａ（１３Ａ〜１６Ａ）を略正方形状に四周枠組みした一方の面に折板からなる面材１２Ｃを接合して構成されている。折板パネル１０Ｄは、前記第３実施形態の折板パネル１０Ｂと略同様であるが、試験用として実用寸法の約１／３．５スケールで形成されている。面材１２Ｃを構成する折板の厚さ寸法は、約０．４mmに設定され、略正方形状の面材１２Ｃの一辺の長さ寸法は、約８００mmに設定されている。面材１２Ｃの山部１８Ｃは、互いに平行に１０条分形成され、山部１８Ｃの中心ピッチは、約８０mm間隔に設定されている。面材１２Ｃの谷部１７Ａのうちの枠組材１５Ａ，１６Ａと当接する谷部１７Ａは、枠組材１５Ａ，１６Ａに約８０mm間隔のピッチで接合されている。これらの折板の厚さ寸法、面材の一辺の長さ寸法、山部の中心ピッチ、および枠組材１５Ａ，１６Ａに対する接合ピッチは、各実施例および比較例において共通している。
枠組材１３Ａに沿った方向における山部１８Ｃの幅寸法Ｌ３および谷部１７Ａの長さ寸法Ｌ４は、約４０mmに設定され、同方向の接合用金具３１Ａの長さ寸法Ｌ５は約３５mmに設定されている。山部１８Ｃの高さｈは約２０mmに設定され、折板山部の断面は略三角形状を形成している。

このような構成の折板パネル１０Ｄを用いて、枠組材１５Ａ，１６Ａに図８に示すせん断力Ｐを負荷させ、せん断試験を実施し、枠組材１５Ａ，１６Ａの相対的な変位量δを測定した。
第１実施例の折板パネル１０Ｄによると、図９（Ａ）に示すように、せん断試験によって一対の斜面部２１Ｃのうちの一方の斜面部２１Ｃに引張負荷が作用し、他方の斜面部２１Ｃに圧縮負荷が作用する。そして、せん断力Ｐが所定の大きさに達すると、図９（Ｂ）に示すように、他方の斜面部２１Ｃが圧縮負荷によって座屈変形することが分かった。また、図１３に荷重−変形曲線ａ（太い実線）で示すように、折板パネル１０Ｄは、せん断力Ｐが約２９kNまで増加する間において概ね弾性変形し、約２９kNに達した時点（変位量δが約１．９mmに達した時点）でせん断力Ｐが低下することが分かった。

〔第２実施例〕
図１０は、第２実施例の折板パネル１０Ｅの側面図である。
第２実施例の折板パネル１０Ｅは、図１０に示すように、第１実施例の折板パネル１０Ｄに対して、山部１８Ｄの形状のみが相違するもので、その他の構成は略同様である。山部１８Ｄの断面形状は、前述の第２実施形態の山部１８Ａと略同様に略台形に形成されている。枠組材１３Ａ，１４Ｂに沿った方向における山部１８Ｄの幅寸法Ｌ３は、約４０mmに設定され、山部１８Ｄの平坦部２２Ｂの長さ寸法Ｌ１は、約１５mmに設定され、山部１８Ｄの高さｈは約２０mmに設定されている。従って、平坦部２２Ｂの長さ寸法Ｌ１は、山部１８Ｄの幅寸法Ｌ３の５０％以下、山部１８Ｄの高さｈは、山部１８Ｄの幅寸法Ｌ３の６５％以下に設定されている。
このような構成の折板パネル１０Ｅを用いて、枠組材１５Ａ，１６Ａにせん断力Ｐを負荷させ、せん断試験を実施し、枠組材１５Ａ，１６Ａの相対的な変位量δを測定した。
第２実施例の折板パネル１０Ｅによると、図１３に荷重−変形曲線ｂで示すように、折板パネル１０Ｅは、せん断力Ｐが約２５kNまで増加する間において概ね弾性変形し、約２５kNに達した時点（変位量δが約２．７mmに達した時点）でせん断力Ｐが低下することが分かった。

〔比較例〕
図１１は、比較例の折板パネル５０の側面図である。図１２（Ａ），（Ｂ）は、せん断試験による折板パネル５０の変形を説明するための正面図および側面図である。
比較例の折板パネル５０は、図１１に示すように、枠組材５１に沿った方向における面材５２の山部５３の幅寸法Ｌ３は、約４８mmに設定され、谷部５４の長さ寸法Ｌ４は、約３２mmに設定され、同方向の接合用金具５５の長さ寸法Ｌ５は、約１２mmに設定されている。
平坦部５７の長さ寸法Ｌ１は、約３２mmに設定され、山部５３の高さｈは約２０mm設定されている。
このような構成の折板パネル５０を用いて、枠組材１５Ａ，１６Ａにせん断力Ｐを負荷させ、せん断試験を実施し、枠組材１５Ａ，１６Ａの相対的な変位量δを測定した。
比較例の折板パネル５０によると、図１２（Ａ），（Ｂ）に示すように、せん断試験によって山部５３の断面形状のゆがみが発生し、谷部５４の枠組材５１からの浮き上がりが発生することが分かった。図１２（Ｂ）に示す山部５３の断面形状のゆがみは、図１２（Ａ）に示すように山部５３の長手方向の中央位置からその両端に向かって大きくなっている。図１３に荷重−変形曲線ｃ（細い実線）で示すように、折板パネル５０は、前述の第１〜２実施例とは異なり、載荷初期から線形性を失い剛性が低下していき、せん断力Ｐの最大値は、約１８kNとなり、その時の変位量δは約８．３mmとなることが分かった。

以上の各実施例および比較例により、各実施例の折板パネル１０Ｄ，１０Ｅにおけるせん断力の最大値は、比較例の折板パネル５０のせん断力の最大値の約１．３倍〜約１．６倍となった。また、図１３の荷重−変形曲線の傾きで表されるせん断負荷に対する剛性を比較すると、各実施例の折板パネル１０Ｄ，１０Ｅの剛性は、比較例の折板パネル５０の剛性の約２．８〜約４．０となった。なお、剛性は、各折板パネルにおける変位量が約１．９mmとなる場合の耐力点と原点を結んで得られる割線剛性として算出した。このように、各実施例の折板パネル１０Ｄ，１０Ｅにおいて高いせん断抵抗を有する良好な力学特性が得られることが分かった。

以上のように、折板形状が折板耐力に与える影響を実験的に検証したが、ここでは、折板形状と耐力の関係をさらに詳細に検討する。このために、前述した実施例の実験結果で観察された折板の抵抗モードから、図１４に示す塑性ヒンジ線モデルを仮定し、せん断力Ｐがなす外部仕事と、折板に形成される塑性ヒンジ線（図１４（Ａ）中の太線および（Ｂ）中の黒丸で示す線）がなす内部仕事の釣合から、折板の耐力式を導き出し、折板形状が耐力に与える影響を定量的に検証した。

図１４に示す記号を用いて折板の形状を再定義すると、実験観察された断面のゆがみ変形と、圧縮負荷を受ける側の傾斜面の座屈変形とが連成する抵抗モードの耐力Ｐ_ｅは、以下に示す式（１）で与えられる。

ここで、Ｍ_０は、塑性ヒンジ線の単位長さあたりの塑性モーメントで、ｔは板厚、σ_ｙは板の降伏耐力である。また、αは傾斜部における座屈発生位置（実験観察に基づきα=0.5と定義）、φおよびγは折板の形状を表す角度で、それぞれ以下の式で与えられる。

式（１）と前述の実験実施例を含む実験結果との比較を図１５に示す。図１５（Ａ）は、第１〜２実施例の折板形状を基本とし、山部の高さ寸法ｈを２０mmとし、山部の平坦部の長さ寸法Ｌ１を、０mm、１５mm、２５mm、４０mmと変化させた場合、図１５（Ｂ）は山部の平坦部の長さ寸法Ｌ１を２５mmとし、山部の高さｈを２０mm、３０mm、４０mmと変化させた場合、の実験結果と式（１）の対応である。断面のゆがみを伴うことなく斜辺部の局所的な座屈のみで耐力が決まったＬ１＝０mmのケース（局部座屈の耐力式が対応）を除き、式（１）は実験結果と良好に対応している。

以上のように、実験結果と妥当に対応する式（１）を用いて、形状と耐力の関係を検討した結果を図１６に示す。図１６（Ａ）は、山部の高さｈを任意とし、山部の幅寸法Ｌ３（式１では「ｆ+２ｇ」に相当）に対する、山部の平坦部の長さ寸法Ｌ１（式１では「ｆ」に相当）を変化させた結果である。また、図１６（Ｂ）は、山部の平坦部の長さ寸法Ｌ１（式１では「ｆ」に相当）を任意とし、山部の幅寸法Ｌ３（式１では「ｆ+２ｇ」に相当）に対する、山部の高さｈを変化させた結果である。
図１６（Ａ）において、横軸は、山部の幅寸法Ｌ３（式１では「ｆ+２ｇ」に相当）に対する、山部の平坦部の長さ寸法Ｌ１（式１では「ｆ」に相当）の比であり、縦軸は、Ｌ３（式１では「ｆ+２ｇ」に相当）に対するＬ１（式１では「ｆ」に相当）の比が１となる時を基準とした耐力の比である。Ｌ１／Ｌ３（式１では「ｆ／（ｆ+２ｇ）」に相当）が０．５以下の範囲（図中のＳ１で示す範囲）では、耐力比が１．５以上となっており、十分なせん断抵抗が期待できることが分かる。なお、図１４の塑性ヒンジ線モデルに示すように、折板は板要素の曲げで抵抗するため、耐力は板厚の二乗に比例する。すなわち、前述の耐力比１．５倍は、板厚を約１．２倍するのと同等の効果を持つこととなり、また、同等耐力を確保するのであれば、板厚を２割低減することができ、一般的な折板の板厚（０．４〜６mm程度）で考えれば、１サイズ程度以上の板厚減を図ることにつながる。数値範囲を定めるための耐力比１．５は、このような考えに基づき定めたものである。
また、図１６（Ｂ）において、横軸は、山部の幅寸法Ｌ３（式１では「ｆ+２ｇ」に相当）に対する、山部の高さ寸法ｈの比であり、縦軸は、Ｌ３（式１では「ｆ+２ｇ」に相当）に対するｈの比が１となる時を基準とした耐力の比である。ｈ／Ｌ３（式１では「ｈ／（ｆ+２ｇ）」に相当）が０．６５以下の範囲（図中のＳ２で示す範囲）では、耐力比が１．５以上となっており、十分なせん断抵抗が期待できることが分かる。
前述の実施例で示した、山部の幅寸法Ｌ３に対する山部の平坦部の長さ寸法Ｌ１、山部の幅寸法Ｌ３に対する山部の高さ寸法ｈ、の比率を定めた数値範囲は、以上の理由により定めたものである。

本発明の第１実施形態に係るパネル構造の斜視図である。 前記パネル構造の分解斜視図である。 前記パネル構造の一部を示す側面図である。 本発明の第２実施形態に係るパネル構造の一部を示す側面図である。 本発明の第３実施形態に係るパネル構造の一部を示す側面図である。 本発明の第４実施形態に係るパネル構造の一部を示す側面図である。 本発明の第５実施形態に係るパネル構造を部分的に示す斜視図である。 本発明の第１実施例に係るパネル構造を示す正面図である。 前記第１実施例のパネル構造の変形を説明するための側面図である。 本発明の第２実施例に係るパネル構造を示す側面図である。 本発明の比較例に係るパネル構造を示す側面図である。 前記比較例のパネル構造の変形を説明するための図である。 前記パネル構造の荷重と変位の関係を示すグラフである。 式（１）に示す耐力式の導出に用いた塑性ヒンジ線モデルである。 式（１）と実験結果の対応を説明するための図である。 式（１）を用いた形状と耐力の関係の検討を説明するための図である。

符号の説明

１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｒ，１０Ｓ…折板パネル（パネル構造）、１１，１１Ａ，１３，１３Ａ，１４，１４Ａ，１５，１５Ａ，１６，１６Ａ…枠組材（枠材）、１２，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｃ，１２Ｄ，１２Ｒ，１２Ｓ…面材、１７，１７Ａ…谷部、１８，１８Ａ，１８Ｂ，１８Ｃ，１８Ｄ，１８Ｒ，１８Ｓ…山部、１９Ａ…金具用ビス（締結手段）、２１，２１Ａ，２１Ｂ，２１Ｃ，２１Ｄ，２１Ｒ，２１Ｓ…斜面部、２２Ａ，２２Ｂ，２２Ｒ，２２Ｓ…平坦部、２３…凸部、３１，３１Ａ…接合用金具（接合部材）、３４…当接面、３５…ビス孔（貫通孔）。

Claims (6)

1. 全体略矩形状に形成された面材と、この面材に接合される長尺状の枠材と、を備え、面材の面内方向に加わる面内せん断力に抵抗するパネル構造であって、
   前記面材は、交互に形成される谷部と山部とを有し、前記谷部の両端部が、前記枠材に当接して当該枠材に接合され、
   前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部の先端部同士が連続して形成され、
   前記谷部は、隣り合う山部間に所定の幅寸法を有して形成され、当該谷部と前記枠材とは、前記山部の基端近傍における当該谷部の山部側の両端部において、互いに接合されることを特徴とするパネル構造。
2. 請求項１に記載のパネル構造において、
   前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部を有し、
   この一対の斜面部の先端部同士は、直接連続して形成され、
   前記山部と前記枠材とからなる断面形状は、略三角形に形成されることを特徴とするパネル構造。
3. 請求項１に記載のパネル構造において、
   前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の斜面部を有し、
   この一対の斜面部の先端部同士は、前記谷部における山部側の両端部を結ぶ方向に略平行に形成された平坦部を介して連続して形成され、前記山部と前記枠材とからなる断面形状は、略台形に形成されることを特徴とするパネル構造。
4. 請求項１に記載のパネル構造において、
   前記山部は、隣り合う前記谷部を基端として前記枠材から離れる方向、かつ互いに接近する方向に延設される一対の曲面を有する斜面部を有し、
   この一対の曲面を有する斜面部の先端部同士は、連続して形成され、
   前記山部と前記枠材とからなる断面形状は、略円弧形に形成されることを特徴とするパネル構造。
5. 請求項１から請求項４のいずれかに記載のパネル構造において、
   前記斜面部の表面には、複数の凹部あるいは凸部が形成され、
   この複数の凹部あるいは凸部は、前記谷部と山部とが交互に形成される方向の直交方向に並設されることを特徴とするパネル構造。
6. 請求項１から請求項５のいずれかに記載のパネル構造において、
   前記谷部の前記枠材とは反対側に、前記枠材に向かって貫通する貫通孔を有する接合部材が配置され、
   前記貫通孔に挿通されて前記谷部を貫通し、前記谷部を介在して当該接合部材を前記枠材に押圧固定する締結手段が設けられ、
   前記接合部材の山部側の両端部には、前記山部の基端近傍における前記谷部の山部側の両端部に当接して、この谷部の両端部と前記枠材とを接合する当接部が形成されることを特徴とするパネル構造。

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