JP2014167208A - 耐力壁 - Google Patents

Abstract

【課題】面内せん断力に対するエネルギー吸収性能を向上することができ、また、設備用開口を配置できる耐力壁を提供する。
【解決手段】耐力壁１Ａは、山部２ａと谷部２ｂを交互に有する波板２を枠材３に接合した構造を有する。上記枠材３には上下方向に等間隔で横桟４が３組設けられており、上記枠材３は上下方向に４等分に区画されている。この４区画のうち下３区画は上記波板２が存在する第１区画部１１とされ、最も上の１区画は上記波板２が存在しない第２区画部１２とされている。上記波板２は、その山部２ａの稜線方向に直交して設けられて荷重の伝達を低下させるスリット２ｃによって分けられている。
【選択図】図１

Description

この発明は、建物の外壁として用いることができる耐力壁に関する。

特許文献１には、エネルギー吸収性能を有する折板パネル構造が開示されている。具体的には、山部と谷部とが所定間隔で屈曲形成された折板に枠材が接合されており、上記折板は、谷部を介して枠材に接合され、折板パネル構造に対して面内せん断力が負荷された場合に、山部を山部軸方向と略直交方向に歪ませることにより、面内せん断力に対してエネルギー吸収性能を有するようになっている。

特開２０１０−０９０６５０号公報

しかしながら、このような耐力壁においては、面内せん断力に対するエネルギー吸収性能の一層の向上が望まれる。また、このような耐力壁において換気扇等の設備に用いる開口を設けることは想定していなかった。

この発明は、上記の事情に鑑み、面内せん断力に対するエネルギー吸収性能を向上することができ、また、設備用開口を配置できる耐力壁を提供することを課題とする。

この発明の耐力壁は、上記の課題を解決するために、山部と谷部とが交互に形成された波板を枠材に接合して成る耐力壁において、上記波板が存在する第１区画部と上記波板が存在しない第２区画部とが形成されており、上記波板は上記山部の稜線方向に交差して設けられて荷重の伝達を低下させるスリットによって分けられ、この分けられた波板の上記稜線方向の端部となる箇所の谷部が上記枠材および上記枠材に設けられた中桟に固定されていることを特徴とする。

上記の構成であれば、上記第２区画部を開口可能箇所とすることができ、換気扇等の設備に用いる設備用開口を上記波板に対する穴あけ加工を行うことなく形成することができる。また、上記耐力壁に面内せん断力が負荷された場合に、上記波板の山部が稜線方向と交差する方向に歪むことにより、上記面内せん断力に対してスリップ性状のない安定したエネルギー吸収が行われる。ただし、この安定したエネルギー吸収が行える山部の稜線方向の幅（長さ）には限界がある。上記耐力壁においては、上記分けられた波板は、その稜線方向の長さを短くできるので、当該耐力壁の全体としての高さが高くても、面内せん断力に対して安定したエネルギー吸収が行える。また、上記波板が完全に分離されていると、上記枠材に取り付ける際に位置合せが複雑になるが、上記耐力壁においては、上記波板が完全に分離されているわけではないので、上記位置合せは複雑にならない。

上記第２区画部にブレース構造が形成されていてもよい。これによれば、上記第２区画部の面内せん断力に対するエネルギー吸収力を、上記分けられた波板の設置箇所の面内せん断力に対するエネルギー吸収力に近づけることができる。

上記ブレース構造は、第１ブレースと第２ブレースを有し、上記第１ブレースと上記第２ブレースの延長線交差位置を上記第２区画部の縁となる上記枠材または上記中桟の位置に一致させていてもよい。これによれば、上記第１ブレースと上記第２ブレースによるトラス構造が形成されるので上記第２区画部の剛性を高くできる。

上記ブレース構造は、第１ブレースと第２ブレースを有し、上記第１ブレースと上記第２ブレースの延長線交差位置を上記第２区画部の縁となる上記枠材または上記中桟の位置からずらしていてもよい。これによれば、上記第１ブレースと上記第２ブレースによって緩いトラス構造が形成できるので、上記第２区画部の剛性が高くなり過ぎない利点がある。

上記第２区画部よりも小さな第２の波板が、上記第２区画部の一部の縁となる上記枠材と、上記中桟と、当該中桟に交差して設けられた第２の中桟とに接合されていてもよい。これによれば、上記第２の波板が存在しない箇所を開口可能箇所として利用できる。そして、上記第２の波板を備えたことにより、上記第２区画部の面内せん断力に対するエネルギー吸収力を、分けられた波板の設置箇所の面内せん断力に対するエネルギー吸収力に近づけることができる。

上記第２区画部にラーメン構造の補強枠が設けられていてもよい。これによれば、上記第２区画部の面内せん断力に対するエネルギー吸収力を、分けられた波板の設置箇所の面内せん断力に対するエネルギー吸収力に近づけることができる。また、上記補強枠はラーメン構造を有するので上記第２区画部の剛性が高くなり過ぎない利点がある。

上記補強枠に火打部材が設けられていてもよい。上記火打部材によって上記第２区画部の剛性を高めに設定することができる。

本発明であれば、耐力壁の面内せん断力に対するエネルギー吸収性能を向上することができる。また、波板が存在しない第２区画部が形成される構造であるので、換気扇等の設備に用いる設備用開口を、波板に対する穴あけ加工を行うことなく、形成することができるという効果を奏する。

本発明の実施形態を示した図であって、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図である。 同図（Ａ）は図１の耐力壁の波板を示した断面図であり、同図（Ｂ）は上記波板が横桟に接合されている状態の斜視図である。 同図（Ａ）は図１の耐力壁の枠材の平面図であり、同図（Ｂ）は上記枠材の正面図である。 図１の耐力壁のブレース構造部を示しており、同図（Ａ）は正面視、同図（Ｂ）は側面視、同図（Ｃ）は底面視の説明図である。 図１の耐力壁のブレース構造部を示しており、同図（Ａ）は平面視、同図（Ｂ）は正面視、同図（Ｃ）は側面視の説明図である。 本発明の他の実施形態を示した図であって、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図である。 図６の耐力壁のブレース構造部を示しており、同図（Ａ）は平面視、同図（Ｂ）は正面視、同図（Ｃ）は側面視の説明図である。 図６の耐力壁のブレース構造部を示しており、同図（Ａ）は側面視、同図（Ｂ）は正面視の説明図である。 本発明の他の実施形態を示した図であって、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図である。 図９の耐力壁の区画部に設けた縦桟等を示しており、同図（Ａ）は平面視、同図（Ｂ）は正面視、同図（Ｃ）は側面視、同図（Ｄ）は背面視の説明図である。 本発明の他の実施形態を示した図であって、同図（Ａ）は平面図であり、同図（Ｂ）は正面図である。 図１１の耐力壁の補強枠を示しており、同図（Ａ）は平面視、同図（Ｂ）は正面視、同図（Ｃ）は側面視の説明図である。 図１１の耐力壁の補強枠を示しており、同図（Ａ）は正面視、同図（Ｂ）は側面視、同図（Ｃ）は底面視の説明図である。

以下、この発明の実施の形態を添付図面に基づいて説明する。
図１に示すように、この実施形態の耐力壁１Ａは、山部２ａと谷部２ｂを交互に有する波板（波型鋼板）２を枠材３に接合した構造を有する。上記枠材３には上下方向に等間隔で横桟（中桟）４が３組設けられており、上記枠材３は上下方向に４等分に区画されている。この４区画のうち下３区画は上記波板２が存在する第１区画部１１とされ、最も上の１区画は上記波板２が存在しない第２区画部１２とされている。上記波板２は、その山部２ａの稜線方向に直交（交差）して設けられて荷重の伝達を低下させるスリット２ｃによって分けられている。

図２（Ａ）に示すように、この実施形態では、上記波板２の上記山部２ａおよび谷部２ｂは扁平な長方形状を成しているが、これに限らない。上記山部２ａおよび谷部２ｂは、正方形状でもよいし、台形状などでもよい。また、図２（Ｂ）に示しているように、上記横桟４は、２本の溝型鋼がそのウェブ同士を背中合わせに配置した構造を有している。そして、上記分けられた各波板２の上記稜線方向の端（上下端）となる箇所の谷部２ｂが、上記横桟４を構成している溝型鋼のフランジの側にボルト或いは溶接などによって接合されている。

図３（Ａ）は上記枠材３の平面図であり、同図（Ｂ）は上記枠材３の正面図である。上記枠材３は、角パイプ形状の縦フレーム３ａと溝型鋼の横フレーム３ｂとから成る。上記分けられた各波板２の最下端となる箇所の谷部２ｂは下側の横フレーム３ｂに固定されている。なお、建物の柱を上記縦フレーム３ａとすることができる。

上記第２区画部１２には、ブレース構造５が設けられている。このブレース構造５においては、例えば溝型鋼から成る第１ブレース５ａと第２ブレース５ｂが備えられている。上記第１ブレース５ａと第２ブレース５ｂの下端側は最も上に位置する上記横桟４の中央位置で上側溝型鋼のフランジの外面に取り付けられたガセットプレート５ｃの内面に溶接等により固定されている。

上記ガセットプレート５ｃは、図４（Ａ）、図４（Ｂ）および図４（Ｃ）にも示すように、上記上側溝型鋼のフランジを表裏両面から挟み込むように配置されている。上記第１ブレース５ａと第２ブレース５ｂの延長線交差位置は、上記横桟４の位置に一致している。この実施形態では、上記延長線交差位置は、上記横桟４における溝型鋼のウェブ同士の接合位置とされている。なお、上記横桟４は上記波板２が配置される領域では、この波板２の高さを考慮して上記縦フレーム３ａの背面とほぼ面一となるように奥位置に設けられる一方、上記第２区画部１２の縁に位置する最も上側の上記横桟４の上側溝型鋼は、その下側溝型鋼の位置よりも前側に配置されている。

上記第１ブレース５ａと第２ブレース５ｂの上端側は、上記縦フレーム３ａの上端側の内面および上側の横フレーム３ｂの左右端のフランジの外面に取り付けられたガセットプレート５ｄの内面に溶接等により固定されている。上記ガセットプレート５ｄは、図５（Ａ）、図５（Ｂ）および図５（Ｃ）にも示すように、上記横フレーム３ｂのフランジを表裏両面から挟み込むように配置されている。また、上記第１ブレース５ａおよび第２ブレース５ｂの上端側の延長線上に上記縦フレーム３ａの上端部が位置する。

上記の構成であれば、耐力壁１Ａに面内せん断力が負荷された場合に、上記波板２の山部２ａが稜線方向と交差する方向に歪むことにより、上記面内せん断力に対してスリップ性状のない安定したエネルギー吸収が行われる。ただし、この安定したエネルギー吸収が行える山部２ａの稜線方向の幅（長さ）には限界がある。上記耐力壁１Ａにおいては、上記スリット２ｃによって分けられた波板２は、その稜線方向の実質の長さを短くできるので、当該耐力壁１Ａの全体としての高さが高くなっても、面内せん断力に対して安定したエネルギー吸収が行える。また、上記波板２が完全に分離されていると、上記枠材３に取り付ける際に位置合せが複雑になるが、上記耐力１Ａにおいては、上記波板２が完全に分離されているわけではないので、上記位置合せは複雑にならない。

なお、上記スリット２ｃは、上記谷部２ｂとなる平坦部分を除く全範囲に渡って設け、上記スリット２ｃの幅を例えば５ｍｍ以上としても良い。上記スリット２ｃを上記谷部２ｂとなる平坦部分を除く全範囲に渡って設けることで、上記スリット２ｃが長くなり、連続する部分が平坦な谷部２ｂの底部分だけとなって、上記スリット２ｃの両側の部分間での荷重の伝達がより生じ難くなる。そのため、上記スリット２ｃの両側の部分を相互に独立させてエネルギー吸収を行わせる機能が増大し、より安定してエネルギー吸収能力が確保できる。また、上記スリット２ｃの幅が５ｍｍ以上であると、変形時において上記スリット２ｃで分離される山部間での干渉が無く、この点からも安定したエネルギー吸収能力を確保することができる。

また、上記耐力壁１Ａにおいては、上記分けられた波板２が存在しない上記第２区画部１２を開口可能箇所とすることができ、換気扇等の設備に用いる設備用開口を、上記波板２に対する穴あけ加工を行うことなく、形成することができる。なお、上記設備用開口は上記第１ブレース５ａおよび第２ブレース５ｂの無い箇所に形成される。

また、上記第２区画部１１には上記ブレース構造５が設けられているので、上記第２区画部１２の面内せん断力に対するエネルギー吸収力を、上記分けられた波板２の配置箇所の面内せん断力に対するエネルギー吸収力に近づけることができる。

さらに、上記ブレース構造５は、第１ブレース５ａと第２ブレース５ｂを有し、上記第１ブレース５ａと上記第２ブレース５ｂの延長線交差位置を上記横桟４の位置に一致させたトラス構造を形成しており、各部材の力の軸心が一転に集まり、上記第２区画部１２の剛性を高くすることができる。なお、上記ガセットプレート５ｃ、５ｄは上記のように各部材の力の軸心が一転に集中するための一例として用いられた部材であり、他の接続構造を用いることができる。また、上記第１ブレース５ａと上記第２ブレース５ｂの延長線交差位置を上記枠材３の位置に一致させたトラス構造とすることもできる。

次に、図６（Ａ）および図６（Ｂ）に示すように、この発明の他の実施形態の耐力壁１Ｂも同様に、上記波板２が存在する第１区画部１１と上記波板２が存在しない第２区画部１２とが形成されており、上記波板２は上記山部２ａの稜線方向に直交（交差）して設けられて荷重の伝達を低下させるスリット２ｃによって分けられ、この分けられた波板２の上記稜線方向の端部となる箇所の谷部２ｂが上記枠材３および上記横桟４に固定されている。

上記第２区画部１２は、上述したように、開口可能箇所として利用される。そして、上記第２区画部１２には、ブレース構造６が設けられている。

上記ブレース構造６は、第１ブレース６ａと第２ブレース６ｂを有している。上記第１ブレース６ａと第２ブレース６ｂの下端側は、取り付けプレート６ｃに固定されている。上記取り付けプレート６ｃは、図７（Ａ）、図７（Ｂ）および図７（Ｃ）にも示すように、上記第２区画部１２の左右側の縁を形成している縦フレーム３ａの内面上であって、最も上に位置する上記横桟４よりも上側の位置に設けられている。また、上記第１ブレース６ａおよび第２ブレース６ｂは、上記縦フレーム３ａの背面とほぼ面一となる位置に設けられている。また、この耐力壁１Ｂでは、最も上に位置する上記横桟４は、ウェブを上に向けて配置された１本の溝型鋼から成る。

上記第１ブレース６ａと第２ブレース６ｂの上端側は、図８（Ａ）および図８（Ｂ）に示すように、ウェブを下に向けて配置された上側の横フレーム３ｂのウェブの面に溶接などにより固定されている。また、上記第１ブレース６ａと第２ブレース６ｂの延長線交差位置は上側の横フレーム３ｂの上方側とされている。

このように、上記耐力壁１Ｂにおいては、上記ブレース構造６は、第１ブレース６ａと第２ブレース６ｂを有し、上記第１ブレース６ａと第２ブレース６ｂの延長線交差位置が上側の横フレーム３ｂの位置からずれている。これにより、上記第２区画部１２において緩いトラス構造が形成されることになり、上記第２区画部１２の剛性を高くし過ぎない利点ある。なお、上記横フレーム３ｂに固定したガセットプレートを用いて上記第１ブレース６ａの上端側および上記第２ブレース６ｂの上端側を接続してもよい。このような構造は一例であり、要は、部材の力の軸心をずらすことで、骨組みの剛性をコントロールする。

次に、図９（Ａ）および図９（Ｂ）に示すように、この発明の他の実施形態の耐力壁１Ｃも同様に、上記波板２が存在する第１区画部１１と上記波板２が存在しない第２区画部１２とが形成されており、上記波板２は上記山部２ａの稜線方向に直交（交差）して設けられて荷重の伝達を低下させるスリット２ｃによって分けられ、この分けられた波板２の上記稜線方向の端部となる箇所の谷部２ｂが上記枠材３および上記横桟４に固定されている。

上記第２区画部１２には、この第２区画部１２よりも小さな矩形の第２の波板２Ａが設けられている。上記第２の波板２Ａは、上記第２区画部１２の一部の縁となる上記枠材３と、上記横桟４と、当該横桟４に交差して設けられた縦桟（第２の中桟）４Ａとに接合されている。この実施形態では、第２の波板２Ａの横幅は上記分けられた波板２の横幅の半分程度とされている。また、例えば、上記第２の波板２Ａの谷部が固定箇所とされる。また、この実施形態では、上記第２の波板２Ａの肉厚は上記分けられた波板２の肉厚よりも厚くされている。

上記縦桟４Ａの上端側は、上側の横フレーム３ｂのフランジの内面に取り付けられた接合プレート７・７の外面に溶接等により固定されている。また、上記縦桟４Ａの下端側は、図１０（Ａ）、図１０（Ｂ）、図１０（Ｃ）および図１０（Ｄ）にも示すように、最も上に位置する上記横桟４の上側溝型鋼のフランジの内面に取り付けられた接合プレート７・７の外面に溶接等により固定されている。上記縦桟４Ａは溝型鋼から成り、横方向から上下の接合プレート７に嵌まり込むように設けられる。また、この実施形態では、上記縦桟４Ａの肉厚は、上記横桟４の肉厚よりも厚くされている。

このように、上記耐力壁１Ｃにおいては、上記第２の波板２Ａが存在しない箇所を開口可能箇所として利用できる。そして、上記第２の波板２Ａを備えたことにより、上記第２区画部１２の面内せん断力に対するエネルギー吸収力を、上記分けられた波板２の配置箇所の面内せん断力に対するエネルギー吸収力に近づけることができる。なお、上記第２の波板２Ａの形状や肉厚は耐力壁剛性のコントロールの観点から決定される。

次に、図１１（Ａ）および図１１（Ｂ）に示すように、他の実施形態の耐力壁１Ｄも同様に、上記波板２が存在する第１区画部１１と上記波板２が存在しない第２区画部１２とが形成されており、上記波板２は上記山部２ａの稜線方向に直交（交差）して設けられて荷重の伝達を低下させるスリット２ｃによって分けられ、この分けられた波板２の上記稜線方向の端部となる箇所の谷部２ｂが上記枠材３および上記横桟４に固定されている。

上記第２区画部１２は、上述したように、開口可能箇所として利用される。上記第２区画部１２においては、上記枠材３における上側の横フレーム３ｂが外されてラーメン構造を有する補強枠８が設けられている。上記補強枠８は、２本の縦部材８ａと、２本の横部材８ｂと、これら縦部材８ａと横部材８ｂの接合角箇所に設けられた４本の火打部材８ｃとからなる。

上記縦部材８ａおよび上記横部材８ｂは、図１２（Ａ）、図１２（Ｂ）および図１２（Ｃ）にも示すように、角パイプから成る。また、上記火打部材８ｃは断面コ字状の曲げ部材から成る。

また、図１３（Ａ）、図１３（Ｂ）および図１３（Ｃ）にも示すように、最も上に位置する上記横桟４は、ウェブを上に向けて配置された１本の溝型鋼から成る。この溝型鋼に下端を接して上記縦部材８ａが設けられており、下側の横部材８ｂは上記溝型鋼から離間して設けられている。

これによれば、上記第２区画部１２に上記補強枠８が形成されているので、上記第２区画部１２を分けられた波板２の設置箇所の面内せん断力に対するエネルギー吸収力に近づけることができる。また、上記補強枠８はラーメン構造を有するので、上記第２区画部１２の剛性が高くなり過ぎない利点がある。一方、上記補強枠８に火打部材８ｃが設けられていると、上記第２区画部１２の剛性を高めに設定することができる。また、上記補強枠８を用いた構成は、上記ブレースを配置する構成に比べて、設備用開口の配置位置や大きさの自由度が増す。また、上記補強枠８では、上記火打部材８ｃを用い、簡易な構成で上記縦部材８ａと上記横部材８ｂの接続角度の維持力（剛接続力）を高めたが、上記火打部材８ｃを用いないで上記縦部材８ａと上記横部材８ｂの接続角度の維持力を高めるようにしてもよい。

以上説明した耐力壁においては、上記枠材３を上下に４等分したが、このような区画形成に限定されるものではない。また、上記分けられた波板２が存在しない第２区画部１２を最も上に位置する区画に設けたが、これ以外の区画に上記第２区画部１２を設けてもよい。また、上記ブレース構造においては、２本のブレースを用いずに１本のブレースを上記第２区画部１２の上角から下角に斜めに配置するようにしてもよい。また、上記分けられた波板２の左右端の谷部２ｂを、例えば上記縦フレーム３ａの内面に設けたアングルに接合する構成としてもよい。

また、上記波板２の山部２ａの稜線方向を上記枠材３の縦方向（高さ方向）とした例を示したが、上記波板２の山部２ａの稜線方向を上記枠材３の横方向としてもよい。この構成においては、例えば、上記枠材３の中央縦方向に上記縦フレーム３ａと平行に中桟を設け、この中桟に一致する箇所に上記スリット２ｃを設けてもよい。また、この構成において、上記分けられた各波板２の上記稜線方向の端（左右端）の谷部２ｂが、例えば上記縦フレーム３ａの内面に設けたアングルにボルト或いは溶接などによって接合されるようにしてもよい。また、この構成において、上記分けられた波板２の上下端の谷部２ｂを、上記横桟４に接合する構成としてもよい。

また、上記縦フレーム３ａを角パイプではなく溝型鋼で構成し、この溝型鋼の内面等に上記波板２を接合するようにしてもよい。また、隣り合う分けられた波板３の端の谷部３ｂの固定を上記スリット２ｃの線上に一致させて行うようにしてもよい。

以上、図面を参照してこの発明の実施形態を説明したが、この発明は、図示した実施形態のものに限定されない。図示した実施形態に対して、この発明と同一の範囲内において、あるいは均等の範囲内において、種々の修正や変形を加えることが可能である。

１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ 耐力壁
２ 波板
２ａ 山部
２ｂ 谷部
２ｃ スリット
３ 枠材
３ａ 縦フレーム
３ｂ 横フレーム
４ 横桟（中桟）
４Ａ 縦桟（第２の中桟）
５ ブレース構造
５ａ 第１ブレース
５ｂ 第２ブレース
６ ブレース構造
６ａ 第１ブレース
６ｂ 第２ブレース
８ 補強枠
１１ 第１区画部
１２ 第２区画部

Claims (7)

1. 山部と谷部とが交互に形成された波板を枠材に接合して成る耐力壁において、上記波板が存在する第１区画部と上記波板が存在しない第２区画部とが形成されており、上記波板は上記山部の稜線方向に交差して設けられて荷重の伝達を低下させるスリットによって分けられ、この分けられた波板の上記稜線方向の端部となる箇所の谷部が上記枠材および上記枠材に設けられた中桟に固定されていることを特徴とする耐力壁。
2. 請求項１に記載の耐力壁において、上記第２区画部にブレース構造が形成されていることを特徴とする耐力壁。
3. 請求項２に記載の耐力壁において、上記ブレース構造は、第１ブレースと第２ブレースを有し、上記第１ブレースと上記第２ブレースの延長線交差位置を上記第２区画部の縁となる上記枠材または上記中桟の位置に一致させていることを特徴とする耐力壁。
4. 請求項２に記載の耐力壁において、上記ブレース構造は、第１ブレースと第２ブレースを有し、上記第１ブレースと上記第２ブレースの延長線交差位置を上記第２区画部の縁となる上記枠材または上記中桟の位置からずらしていることを特徴とする耐力壁。
5. 請求項１に記載の耐力壁において、上記第２区画部よりも小さな第２の波板が、上記第２区画部の一部の縁となる上記枠材と、上記中桟と、当該中桟に交差して設けられた第２の中桟とに接合されていることを特徴とする耐力壁。
6. 請求項１に記載の耐力壁において、上記第２区画部にラーメン構造の補強枠が設けられていることを特徴とする耐力壁。
7. 請求項６に記載の耐力壁において、上記補強枠に火打部材が設けられていることを特徴とする耐力壁。

Images