JP2015183437A - 耐力壁 - Google Patents

Abstract

【課題】面外方向から入力される荷重に対する耐力が高い耐力壁を提供する。【解決手段】木造軸組工法によって建築される建築物に用いられる耐力壁１であって、土台２（支持材）と、２本の柱３と、梁４（支持材）と、木質折板構造部５と、締結部６（締結手段）とを備え、木質折板構造部５は、上下に離間する一対の支持材２，４に挟まれて配置されると共に平面視形状が波形状とする。【選択図】図１

Description

本発明は、耐力壁に関するものである。

木造軸組工法においては、軸組のみでは十分な耐力を有していないことから、適所に耐力壁を用いることにより建築物全体として耐力を向上させている。一般的には、このような耐力壁としては、梁等の横架材と柱とで形成された軸組に斜めに筋かいを設けたもの、軸組に構造用合板を釘で打ち付けた面材張り大壁、社寺などの伝統工法で使用される土塗壁が知られている。また、軸組で囲まれた領域に小さな板材を並べた落とし込み板壁も、特許文献１のように補強を行うことにより、耐力壁として使用することも可能である。

特開２００７−６３７６７号公報

しかしながら、上述のような耐力壁は、面内方向（壁面と平行な方向）から入力される荷重に対する耐性は高いものの、面外方向（壁面と直交する方向）から入力される荷重に対する耐性は十分に高くない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、面外方向から入力される荷重に対する耐力が高い耐力壁を提供することを目的とする。

本発明は、上記課題を解決するための手段として、以下の構成を採用する。

第１の発明は、耐力壁であって、上下に離間する一対の支持材に挟まれて配置されると共に平面視形状が波形状の木質折板構造部を備えるという構成を採用する。

第２の発明は、上記第１の発明において、上記木質折板構造部が、上下方向に延在する木質の角材同士が接続されてなるという構成を採用する。

第３の発明は、上記第２の発明において、全ての上記角材が同一断面であるという構成を作用する。

第４の発明は、上記第２または第３の発明において、複数の上記角材同士を締結する締結手段を備えるという構成を採用する。

第５の発明は、上記第４の発明において、上記締結手段が、複数の上記角材を貫通するスルーボルトと、当該スルーボルトの先端部に螺合されるナットとを有するという構成を採用する。

第６の発明は、上記第１〜第５いずれかの発明において、上記木質折板構造部が、上記平面視形状が三角波形状であり、上記平面視形状の角部を形成すると共に一方の上記支持材から他方の上記支持材に至る長さとされる軸部を備えるという構成を採用する。

第７の発明は、上記第６の発明において、上記軸部同士に挟まれて隣り合う軸部を連結する連結部を備えるという構成を採用する。

第８の発明は、上記第７の発明において、上記連結部が高さ方向に離散して設けられることにより開口が形成されているという構成を採用する。

本発明の耐力壁によれば、上下に離間する一対の支持材に挟まれて配置される木質折板構造部を備える。この木質折板構造部は、平面視形状が波形状をしていることから、面内方向（すなわち波の進行方向）への耐力を有するとともに、面外方向（波の振幅方向）への耐力も有する。したがって、本発明の耐力壁によれば、面外方向から入力される荷重に対する耐力を、落とし込み板壁等の従来の耐力壁よりも向上させることが可能となる。

本発明の第１実施形態における耐力壁の斜視図である。 本発明の第１実施形態における耐力壁が備える木質折板構造部及び締結部の構成図であり、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。 本発明の第１実施形態における耐力壁が備える木質折板構造部及び締結部の拡大図であり、（ａ）が木質折板構造部の下端部を拡大した斜視図であり、（ｂ）が木質折板構造部の平面図の拡大図である。 本発明の第２実施形態における耐力壁の斜視図である。 本発明の第２実施形態における耐力壁が備える木質折板構造部及び締結部の構成図であり、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。 本発明の第２実施形態における耐力壁が備える木質折板構造部及び締結部の拡大図であり、（ａ）が木質折板構造部の下端部を拡大した斜視図であり、（ｂ）が木質折板構造部の平面図の拡大図である。 小規模水平載荷実験において第１試験体を用いた実験により得られた荷重−変形角関係を示すグラフである。 小規模水平載荷実験において第１試験体を用いた実験により得られた包絡線を示すグラフである。 （ａ）が小規模水平載荷実験において第１試験体を用いた実験により得られた剛性を示すグラフであり、（ｂ）が小規模水平載荷実験において第１試験体を用いた実験により得られたγ＝０（ｒａｄ）時の荷重を示すグラフである。 小規模水平載荷実験において第２試験体を用いた実験により得られた荷重−変形角関係を示すグラフである。 小規模水平載荷実験において第２試験体を用いた実験により得られた包絡線を示すグラフである。 （ａ）が小規模水平載荷実験において第２試験体を用いた実験により得られた剛性を示すグラフであり、（ｂ）が小規模水平載荷実験において第２試験体を用いた実験により得られたγ＝０（ｒａｄ）時の荷重を示すグラフである。 小規模水平載荷実験において第３試験体を用いた実験により得られた荷重−変形角関係を示すグラフである。 小規模水平載荷実験において第３試験体を用いた実験により得られた包絡線を示すグラフである。 （ａ）が小規模水平載荷実験において第３試験体を用いた実験により得られた剛性を示すグラフであり、（ｂ）が小規模水平載荷実験において第３試験体を用いた実験により得られたγ＝０（ｒａｄ）時の荷重を示すグラフである。 実大規模水平載荷実験における荷重−変形角関係を示すグラフであり、（ａ）が平板型（ＰＳなし）を用いた結果を示し、（ｂ）が平板型（ＰＳあり）を用いた結果を示し、（ｃ）が折板型Ｔｙｐｅ１を用いた結果を示し、（ｄ）が折板型Ｔｙｐｅ２（開口なし）を用いた結果を示し、（ｅ）が折板型Ｔｙｐｅ２（開口あり）を用いた結果を示している。 （ａ）が実大規模水平載荷実験により得られた包絡線を示すグラフであり、（ｂ）が実大規模水平載荷実験により得られた剛性を示すグラフである。 （ａ）が実大規模水平載荷実験により得られた等価剛性を示すグラフであり、（ｂ）が実大規模水平載荷実験により得られた等価粘性減衰定数を示すグラフである。

以下、図面を参照して、本発明に係る耐力壁の一実施形態について説明する。なお、以下の図面において、各部材を認識可能な大きさとするために、各部材の縮尺を適宜変更している。

（第１実施形態）
図１は、本実施形態の耐力壁１の斜視図である。本実施形態の耐力壁１は、木造軸組工法によって建築される建築物に用いられ、図１に示すように、土台２（支持材）と、２本の柱３と、梁４（支持材）と、木質折板構造部５と、締結部６（締結手段）とを備えている。

土台２は、木質折板構造部５の下部に配設される横架材であり、断面矩形の角材からなる。柱３は、土台２に立設されており、土台２の延在方向（すなわち水平方向）に一定間隔を空けて配列されている。これらの柱３は、同一の高さを有する角材からなり、梁４を水平支持する。梁４は、木質折板構造部５の上部に配設される横架材であり、断面矩形の角材からなる。

これらの土台２と、２本の柱３と、梁４とによって枠状の軸組が形成されている。また、土台２と梁４とは、本発明における上下に離間する一対の支持材を構成している。つまり、土台２及び梁４は、いずれも木質折板構造部５を支持する本発明の支持材である。

図２は、木質折板構造部５及び締結部６の構成図であり、（ａ）が斜視図であり、（ｂ）が平面図である。これらの図に示すように、木質折板構造部５は、平面視形状が三角波形状（波形状）とされている。

木質折板構造部５は、平面視形状の角部を形成する軸部５ａ同士が側面同士を当接させて締結部６により締結されることによって形成されている。各軸部５ａは、断面が正方形の角材であり、一方の支持材である土台２から他方の支持材である梁４に至る長さとされている。また、全ての軸部５ａは、断面形状及び長さが同一とされている。すなわち、本実施形態においては、木質折板構造部５は、上下方向に延在する木質の角材同士が接続されてなり、全ての角材が同一断面とされている。

このような木質折板構造部５は、ある１つの軸部５ａが有する４つの側面のうち、他の軸部５ａと当接しないように隣り合う２つの側面の各々に他の軸部５ａが当接され、軸部５ａ同士が２つ以上の他の軸部５ａと当接しない構造とされることで、平面視が三角波形状とされている。

図３は、締結部６を含む木質折板構造部５の拡大図であり、（ａ）が木質折板構造部５の下端部を拡大した斜視図であり、（ｂ）が木質折板構造部５の平面図の拡大図である。これらの図に示すように、締結部６は、スルーボルト６ａと、ナット６ｂとを有している。スルーボルト６ａは、先端部が軸部５ａから突出するように隣り合う２つの軸部５ａを貫通して設けられている。ナット６ｂは、スルーボルト６ａの先端部と螺合されている。このような締結部６は、スルーボルト６ａの頭部とナット６ｂとの間で２つの軸部５ａを挟持することによって、これらの２つの軸部５ａを締結する。

このような締結部６では、ナット６ｂの締付け量を調節することによって、２つの軸部５ａを締結する締結力の調整を行うことができる。このような締結力の強さは、木質折板構造部５に外部から荷重が入力されて木質折板構造部５が変形するときに、軸部５ａ間に作用する摩擦力に比例する。すなわち、締結部６のナット６ｂの締付け量を調整することによって、荷重入力時の軸部５ａ間の摩擦力を調整することができる。

このような軸部５ａ間の摩擦力が強い場合には、隣り合う軸部５ａにせん断力が維持されたまま伝達されることになり、木質折板構造部５の剛性を高めることができる。このため、外部から耐力壁１に入力した荷重を木質折板構造部５に伝達されやすくし、土台２、柱３及び梁４の負担を低減することができる。ただし、木質折板構造部５の剛性が高すぎる場合には、木質折板構造部５の靭性が損なわれる。このため、本実施形態の耐力壁１に要求される耐力性に応じて、木質折板構造部５の剛性すなわちナット６ｂの締付け量を調節する。

なお、軸部５ａ間の摩擦力をより高めるためる必要がある場合には、軸部５ａ同士を接着剤が接合するようにしても良い。このような場合には、締結部６を設けない構成を採用することも可能である。また、締結部６による締結力が強い場合には、スルーボルト６ａの頭部やナット６ｂとの当接領域に作用する応力が局所的に高くなる恐れがあることから、必要に応じて座金を設置しても良い。

このような締結部６は、全ての隣り合う軸部５ａ同士を締結するように、図３（ｂ）に示すように、木質折板構造部５の平面視形状である三角波形状の直線領域ごと（半周期ごと）に設けられている。また、締結部６は、水平方向において隣の締結部６同士が干渉しないように、千鳥状に複数の締結部６が水平方向に配列されている。本実施形態においては、このような締結部６の水平列が、高さ方向に４か所に設けられている（図１及び図２（ａ）参照）。

このように構成された本実施形態の耐力壁１では、面内方向から外部荷重が入力されると、当該荷重は、土台２、柱３及び梁４から木質折板構造部５に伝達される。ここで、木質折板構造部５は、平面視形状が、面内方向に進行する三角波形状とされている。このため、面内方向から入力される荷重に対しては、幅Ｗ１（図３（ｂ）参照）と同一幅の板材と同様の耐力を発揮する。

また、本実施形態の耐力壁１では、面外方向から外部荷重が入力された場合にも、当該荷重は、土台２、柱３及び梁４から木質折板構造部５に伝達される。ここで、木質折板構造部５は、平面視形状が、面外方向に振幅する三角波形状とされている。このため、面外方向から入力される荷重に対しては、厚みＤ１（図３（ｂ）参照）と同一厚みの板材と同様の耐力を発揮する。

以上のような本実施形態の耐力壁１によれば、上下に離間する土台２及び梁４に上下方向から挟まれて配置される木質折板構造部５を備える。この木質折板構造部５は、平面視形状が三角波形状をしていることから、面内方向への耐力を有するとともに、面外方向への耐力も有する。したがって、本実施形態の耐力壁１によれば、面外方向から入力される荷重に対する耐力を、落とし込み板壁等の従来の耐力壁よりも向上させることが可能となる。このような面内方向への耐力及び面外方向への耐力に優れる耐力壁１は、例えば、今後増加することが考えられる中小規模の公共建築物に好適に適用することができる。

また、本実施形態の耐力壁１においては、木質折板構造部５が上下方向に延在する木質の角材（軸部５ａ）同士が接続されてなる。近年、日本の林業の発展を目指すべく、間伐材の有効利用が課題となっている。本実施形態の木質折板構造部５は、１つ１つの角材が太い必要はない（例えば、３０ｍｍ角以下）ことから、このような間伐材を加工することによって得られる角材を用いて形成する必要はない。したがって、間伐材の有効利用が可能となり、日本の林業の発展を促進することが可能となる。

また、本実施形態の耐力壁１においては、全ての軸部５ａが同一断面及び同一長さの角材とされている。すなわち、木質折板構造部５が同一規格の角材のみによって形成されている。このため、木質折板構造部５を安価かつ容易に形成することができる。

また、本実施形態の耐力壁１においては、複数の軸部５ａ同士を締結する締結部６を備える。このため、締結部６による締結力を調整することによって、変形時の軸部５ａ間の摩擦力の強さを調整することができ、木質折板構造部５の剛性を調整することができる。

また、本実施形態の耐力壁１においては、締結部６は、複数の軸部５ａを貫通するスルーボルト６ａと、当該スルーボルト６ａの先端部に螺合されるナット６ｂとを有する。このため、ナット６ｂの締込み量を調整するのみで、容易に締結力を調整することができる。

また、本実施形態の耐力壁１においては、木質折板構造部５は、平面視形状の角部を形成すると共に土台２から梁４に至る長さとされる軸部５ａを備えている。このため、木質折板構造部５が軸力を発揮し、建築物の重量の一部を木質折板構造部５で支持することが可能となる。

（第２実施形態）
続いて、本発明の第２実施形態について説明する。なお、本実施形態においては、上記第１実施形態と同様の部分については、その説明を省略あるいは簡略化する。

図４は、本実施形態の耐力壁１Ａの斜視図である。なお、図４においては、後述の開口７ｂの視認性を高めるため、耐力壁１Ａの裏側にハッチングを入れた仮想面を入れて図示している。本実施形態の耐力壁１Ａは、上記第１実施形態の木質折板構造部５に換えて、連結部７ａを有する木質折板構造部７を備えている。

図５は、木質折板構造部７及び締結部６の構成図であり、（ａ）が平面図であり、（ｂ）が平面図である。なお、図５（ａ）においても、後述の開口７ｂの視認性を高めるため、耐力壁１Ａの裏側にハッチングを入れた仮想面を入れて図示している。これらの図に示すように、木質折板構造部７は、上記第１実施形態の耐力壁１と同様に、平面視形状が三角波形状（波形状）とされている。

木質折板構造部７は、上記第１実施形態の耐力壁１の軸部５ａ間に連結部７ａを有する構造を有している。すなわち、本実施形態の木質折板構造部７は、平面視形状の角部を形成すると共に土台２から梁４に至る長さとされる軸部５ａと、この軸部５ａ同士に水平方向から挟まれて隣り合う軸部５ａを連結する連結部７ａを有している。

連結部７ａは、軸部５ａと断面が同一の木質の角材からなる。この連結部７ａは、図４及び図５（ａ）に示すように、軸部５ａと比較して短く、２つの軸部５ａ同士間に設けられる１つの隙間に対して上下方向に離散して設けられている。本実施形態においては、連結部７ａは、１つの上記隙間に４つ設けられている。このように連結部７ａが１つの上記隙間に上下方向に離散して設けられることによって、連結部７ａ間に開口７ｂが形成されている。

このような木質折板構造部７は、断面が正方形の角材からなる軸部５ａと、断面が同様に正方形の角材からなる連結部７ａとによって形成されている。すなわち、本実施形態において木質折板構造部７は、上記第１実施形態の木質折板構造部５と同様に木質の角材同士が接続されて形成されており、全ての角材が同一断面とされている。

また、木質折板構造部７は、上記第１実施形態の木質折板構造部５の軸部５ａ間に１つの連結部７ａが介装され、この連結部７ａの４つの側面のうち、２つの対向する側面の各々が軸部５ａの側面と当接される構造とされることで、平面視が三角波形状とされている。

図６は、締結部６を含む木質折板構造部７の拡大図であり、（ａ）が木質折板構造部７の下端部を拡大した斜視図であり、（ｂ）が木質折板構造部７の平面図の拡大図である。これらの図に示すように、本実施形態においては、スルーボルト６ａが１つの連結部７ａとこの連結部７ａを挟持する２つの軸部５ａを貫通している。

本実施形態においては、ナット６ｂの締付け量を調整することによって、１つの連結部７ａとこの連結部７ａを挟持する２つの軸部５ａとを締結する締結力の調整を行うことができる。このような締結力の強さは、木質折板構造部７に外部から荷重が入力され、木質折板構造部７が変形するときに、軸部５ａと連結部７ａとの間に作用する摩擦力に比例する。すなわち、締結部６のナット６ｂの締付け量を調整することによって、荷重入力時の軸部５ａと連結部７ａとの間の摩擦力を調整することができる。

このような軸部５ａと連結部７ａとの間の摩擦力が強い場合には、軸部５ａと連結部７ａとの間でせん断力が維持されたまま伝達されることになり、木質折板構造部７の剛性を高めることができる。このため、外部から耐力壁１に入力した荷重を木質折板構造部７に伝達されやすくし、土台２、柱３及び梁４の負担を低減することができる。ただし、木質折板構造部７の剛性が高すぎる場合には、木質折板構造部７の靭性が損なわれる。このため、本実施形態の耐力壁１Ａに要求される耐力性に応じて、木質折板構造部７の剛性すなわちナット６ｂの締付け量を調節する。

なお、軸部５ａと連結部７ａとの間の摩擦力をより高めるためる必要がある場合には、軸部５ａと連結部７ａとを接着剤が接合するようにしても良い。このような場合には、締結部６を設けない構成を採用することも可能である。また、締結部６による締結力が強い場合には、スルーボルト６ａの頭部やナット６ｂとの当接領域に作用する応力が局所的に高くなる恐れがあることから、必要に応じて座金を設置しても良い。

このように構成された本実施形態の耐力壁１Ａでは、面内方向から外部荷重が入力されると、当該荷重は、土台２、柱３及び梁４から木質折板構造部７に伝達される。ここで、木質折板構造部７は、平面視形状が、面内方向に進行する三角波形状とされている。このため、面内方向から入力される荷重に対しては、幅Ｗ２（図６（ｂ）参照）と同一幅の板材と同様の耐力を発揮する。

また、本実施形態の耐力壁１Ａでは、面外方向から外部荷重が入力された場合にも、当該荷重は、土台２、柱３及び梁４から木質折板構造部７に伝達される。ここで、木質折板構造部７は、平面視形状が、面外方向に振幅する三角波形状とされている。このため、面外方向から入力される荷重に対しては、厚みＤ２（図６（ｂ）参照）と同一厚みの板材と同様の耐力を発揮する。

以上のような本実施形態の耐力壁１Ａによれば、上下に離間する土台２及び梁４に上下方向から挟まれて配置される木質折板構造部７を備える。この木質折板構造部７は、平面視形状が三角波形状をしていることから、面内方向への耐力を有するとともに、面外方向への耐力も有する。したがって、本実施形態の耐力壁１によれば、面外方向から入力される荷重に対する耐力を、落とし込み板壁等の従来の耐力壁よりも向上させることが可能となる。

また、本実施形態の耐力壁１Ａにおいては、木質折板構造部７が上下方向に延在する木質の角材（軸部５ａ及び連結部７ａ）同士が接続されてなる。このため、間伐材を有効利用して木質折板構造部７を形成することができる。

また、本実施形態の耐力壁１Ａにおいては、全ての軸部５ａ及び連結部７ａが同一断面の角材とされている。このため、同一規格の角材の長さを加工し、後はこれらの角材を組み合わせることで木質折板構造部７を形成することができるため、木質折板構造部７を安価かつ容易に形成することができる。

また、本実施形態の耐力壁１Ａにおいては、軸部５ａと連結部７ａとを締結する締結部６を備える。このため、締結部６による締結力を調整することによって、変形時の軸部５ａと連結部７ａとの間の摩擦力の強さを調整することができ、木質折板構造部７の剛性を調整することができる。

また、本実施形態の耐力壁１Ａにおいては、軸部５ａ同士に挟まれて隣り合う軸部５ａを連結する連結部７ａを備える。このため、木質折板構造部７の見かけ上の厚み（図６（ｂ）に示す厚みＤ２）を上記第１実施形態の木質折板構造部５よりも厚くすることができ、面外方向への耐力をより向上させることができる。

また、本実施形態の耐力壁１Ａにおいては、連結部７ａが高さ方向に離散して設けられることにより開口７ｂが形成されている。このため、木質折板構造部７を光が通過することができ、採光性に優れた耐力壁１Ａとすることができる。

以上、添付図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されないことは言うまでもない。上述した実施形態において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の趣旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

例えば、上記第１及び第２実施形態においては、木質折板構造部５及び木質折板構造部７の平面視形状が三角波形状である構成について説明した。しかしながら、本発明はこれに限定されるものではなく、例えば、軸部５ａの角部を面取りすることによって、木質折板構造部５及び木質折板構造部７の平面視形状を略正弦波形状とすることも可能である。また、同平面視形状を矩形波形状や水面波形状としても良い。

また、上記実施形態において、複数の軸部５ａが一体化された形状の木材や、軸部５ａと連結部７ａとが一体化された形状の木材を使用することも可能である。具体的には、上記第１実施形態において、２つの軸部５ａが一体化された形状の木材を、２つの軸部５ａに換えて設置しても良い。また、上記第２実施形態において、軸部５ａと連結部７ａとが一体化された形状の木材を、１つの軸部５ａと１つの連結部７ａとに換えて設置しても良い。さらには、上記第１実施形態及び第２実施形態において、全ての軸部５ａや全ての軸部５ａ及び連結部７ａが一体化された構成を採用することも可能である。

また、上記第２実施形態においては、軸部５ａと同一長さの連結部７ａを用いることによって、開口７ｂを設けない構成を採用することもできる。また、２つの軸部５ａ同士の間に連結部７ａを水平方向にさらに多数直列的に配置することによって、木質折板構造部７の見かけ上の厚みをより厚くすることも可能である。

また、上記第２実施形態において、連結部７ａを土台２から梁４に到達する長さとし、軸部５ａを上下方向に離散して配置することで開口を形成する構成を採用することもできる。

続いて、上記実施形態の木質折板構造部の水平載荷時の挙動についての基礎的研究について説明する。

木質折板構造部は、締結部６にプレストレスを導入して木材間に摩擦力を発生することで初期剛性の向上が期待できる。一般的に落とし込み板壁は、板を縦配置することで初期剛性が向上するため、本基礎的研究で用いる試験体についても木材を縦方向に用いた。また、折板型配置とすることで、水平載荷に伴う面外座屈に対する抵抗性能の向上と、最大耐力後の靱性挙動の発現が期待できる。

荷重−変形角関係を把握し、本構造の基本的構造特性を明らかにすることを目的として小規模水平載荷実験を実施した。試験体としては、上記第２実施形態の木質折板構造部７をベースとし、２つの軸部５ａ間に連結部７ａを２つ直列配置し、３０ｍｍ角でスルーボルト６ａ用のφ５．５ｍｍの孔が２２５ｍｍ間隔で設けられた杉の角材を用いた。第１試験体は、高さ４５０ｍｍ、幅４５０ｍｍで、開口７ｂが形成されていないものとした。第２試験体は、高さ４５０ｍｍ、幅４５０ｍｍで、開口７ｂが形成されているものとした。第３試験体は、高さ９００ｍｍ、幅４５０ｍｍで、開口７ｂが形成されているものとした。なお、第２試験体は高さ９０ｍｍの連結部７ａからなる水平列を上下方向に２列有する構造とし、第３試験体は高さ９０ｍｍの連結部７ａからなる水平列を上下方向に４列有する構造とした。

本小規模水平載荷実験における実験パラメータはスルーボルト６ａへの導入プレストレス量とし、０ｋｇｆ，１５０ｋｇｆ，３００ｋｇｆの３パターンを各３体ずつ（試験体番号ａ〜ｃ）試験した。実験治具は、ピン接合された鉄骨フラットバーで試験体を囲むことにより、大変形が生じても純粋なせん断力の載荷を可能とした。加力は反力治具に接続したチェーンブロックを引き込むことにより水平に載荷を行った。載荷履歴は、真のせん断変形角がγ０＝１／１００，１／５０，１／２５，１／２０，１／１５，１／１０ｒａｄの変形角制御とし、各変形角につき３回の繰返し正負交番載荷を行った。なお、実験結果の分析にあたり、履歴曲線をトリリニア型に定義し、剛性を評価した。具体的には、原点から包絡線の１００ｒａｄまでを近似線で表した直線を、初期剛性を示すＩ直線とした。また、包絡線の１／１００ｒａｄから１／２５ｒａｄ までを近似線で表した直線を、第２剛性を示すＩＩ直線とした。また、包絡線の１／２５ｒａｄから１／１５ｒａｄまでを近似線で表した直線を、第３剛性を示すＩＩＩ直線とした。

なお、本小規模水平載荷実験の実験治具では、試験体の上部の面内方向の変位（δ１）と、試験体の下部の面内方向の変位（δ２）とを巻込式変位計で取得し、試験体の右部の鉛直方向の変位（δ３）と、試験体の左部の鉛直方向の変位（δ４）をレーザ変位計で取得した。そして、試験体の真のせん断変形角γ０は、水平方向変位と鉛直方向変位の差より求めた。

本小規模水平載荷実験の実験結果を図７〜図１５に示す。図７〜図９が第１試験体を用いた実験結果を示している。また、図１０〜図１２が第２試験体を用いた実験結果を示している。また、図１３〜図１５が第３試験体を用いた実験結果を示している。なお、これらの図において、「ＰＳなし」とは導入プレストレス量が０ｋｇｆである場合の実験結果を示し、「ＰＳ１５０」とは導入プレストレス量が１５０ｋｇｆである場合の実験結果を示し、「ＰＳ３００」とは導入プレストレス量が３００ｋｇｆである場合の実験結果を示している。また、これらの図においてａ，ｂ，ｃは試験体番号を示している。

図７〜図９に示すように、第１試験体を用いた各ケースの載荷履歴は、「ＰＳなし」でスリップ型、「ＰＳ１５０」及び「ＰＳ３００」で残留変形がみられるスリップ−バイリニア型となった。また、初期剛性は「ＰＳなし」と比較して「ＰＳ１５０」が２．０９倍、「ＰＳ３００」が２．５０倍と導入プレストレス量の増加に伴い、増加する傾向が確認された。一方、第２及び第３剛性は導入プレストレス量に依存せず、ほぼ一定となった（図９（ａ））。各履歴ループにおけるせん断変形角γ０＝０ｒａｄ通過時の荷重（摩擦力）を比較すると、「ＰＳなし」と比較して「ＰＳ１５０」では３．５０倍、「ＰＳ３００」では４．５６倍に増加している（図９（ｂ））。このことから導入プレストレス量の増加によって部材同士に働く摩擦力の増加が、初期剛性の向上に寄与していると考えられる。

図１０〜図１２に示すように、第２試験体を用いた実験結果からは、第１試験体を用いた実験結果と同様に、「ＰＳなし」ではスリップ型、「ＰＳ１５０」及び「ＰＳ３００」ではスリップ−バイリニア型の履歴性状が得られた。また、導入プレストレス量ごとの初期剛性の値も第１試験体を用いた実験結果とほぼ同等であり、設定したパラメータにおいては、連結部７ａの長さすなわち開口７ｂを設けたことに伴う影響は認められなかった。なお、最大耐力は第２試験体を用いた実験結果の方が大きいが、誤差の範囲内と評価できる。

図１３〜図１５に示すように、第３試験体を用いた実験結果からは、第１試験体を用いた実験結果及び第２試験体を用いた実験結果と同様、「ＰＳなし」ではスリップ型、「ＰＳ１５０」及び「ＰＳ３００」ではスリップ−バイリニア型の履歴性状が得られた。しかし、「ＰＳ３００」が「ＰＳ１５０」とほぼ同等の剛性、耐力を示した。これは、アスペクト比の増加に伴う曲げ変形の増大が原因であると考えられる。しかし、剛性の低減を見込むことで小規模実験の結果から実規模での性能は推測できると考えられる。

上述の小規模水平載荷実験より、プレストレスの導入により、角材間の摩擦力増加による初期剛性の向上と靱性型挙動の発現が確認され、エネルギー吸収能力を有する制振要素としての適用性が示唆された。このことから実大規模実験を通じて、上記実施形態の木質折板構造部の構造性能を把握すると共に、実用性の検討を行った。

本実大規模水平載荷実験では、試験体として、平板型（ＰＳなし）と、平板型（ＰＳあり）、折板型Ｔｙｐｅ１と、折板型Ｔｙｐｅ２（開口なし）、折板型Ｔｙｐｅ２（開口あり）の５パターンを用いた。

平板型（ＰＳなし）は、４５ｍｍ角で長さ２５８０ｍｍの杉の角材を面内方向に１５本並べ、全ての角材を貫通するスルーボルト及び当該スルーボルトに螺合されるナットにより締結した構造を有する。
平板型（ＰＳあり）は、４５ｍｍ角で長さ２５８０ｍｍの杉の角材を面内方向に１５本並べ、全ての角材を貫通するスルーボルト及び当該スルーボルトに螺合されるナットにより締結すると共に、スルーボルトにプレストレスを導入した構造を有する。
折板型Ｔｙｐｅ１は、上記第１実施形態の木質折板構造部５をベースとし、４５ｍｍ角でスルーボルト６ａ用のφ１０ｍｍの孔が上下方向に６か所設けられた軸部５ａを用いた構造を有する。この折板型Ｔｙｐｅ１は、高さが２５８０ｍｍ、幅が７００ｍｍ、デプス（図３（ｂ）に示す厚みＤ１）が９５．５ｍｍとされている。
折板型Ｔｙｐｅ２（開口なし）は、上記第２実施形態の木質折板構造部７をベースとし、４５ｍｍ角でスルーボルト６ａ用のφ１０ｍｍの孔が上下方向に６か所設けられた軸部５ａと、軸部５ａと同一長さの連結部７ａを用いた構造を有する。この折板型Ｔｙｐｅ２（開口なし）は、高さが２５８０ｍｍ、幅が７００ｍｍ、デプス（図６（ｂ）に示す厚みＤ２）が１２７．３ｍｍとされている。
折板型Ｔｙｐｅ２（開口あり）は、上記第２実施形態の木質折板構造部７をベースとし、４５ｍｍ角でスルーボルト６ａ用のφ１０ｍｍの孔が上下方向に６か所設けられた軸部５ａと、２つの軸部５ａ間の隙間の上端部及び下端部に長さ１３５ｍｍで４５ｍｍ角の連結部７ａが配置され、これらの間に高さ２７０ｍｍで４５ｍｍ角の連結部７ａが連結部７ａ同士の間隔が５９０ｍｍとなるように配置された構造を有する。この折板型Ｔｙｐｅ２（開口あり）は、高さが２５８０ｍｍ、幅が７００ｍｍ、デプス（図６（ｂ）に示す厚みＤ２）が１２７．３ｍｍとされている。

本実大規模水平載荷実験では、上記５パターンの試験体を各３体ずつ実験を行った。平面型では導入プレストレス量の有無による初期剛性の確認を目的とし、折板型では更なる靱性型挙動の発現と、デプス、開口の有無による性状の違いを確認することを目的とした。なお、試験体は１２０ｍｍ角の木材を用いた軸組内に、金物を介して取付けた。軸組材は横架材にベイマツを、柱、土台梁は杉材を用いた。プレストレスは、電動インパクトレンチにより４０ｍｍ角の座金がめり込み始めるまで緊結を行うことで導入した。許容めり込み応力度より概ね２５０ｋｇｆのプレストレスが導入されていると考えられる。

軸組材と実験治具の取付は、軸組材の２本の柱芯から２００ｍｍの位置に六角ボルト（Ｍ１６）を用いて緊結した。水平加力は横架材に取付けた治具の両端にチェーンブロックを取付け、それらを引込むことによって行った。実験は上載荷重２０００Ｎの載荷式とし、軸方向荷重は治具の柱芯となる箇所から錘と繋いだロープにより土台方向に引張ることで載荷を行った。載荷履歴は、見かけのせん断変形角が１／２００，１／１５０，１／１００，１／７５，１／５０，１／２０，１／１５ｒａｄの変形角制御とし、各変形角につき３回の繰返し正負交番載荷を行った。その後一方向に加力を続け、荷重が低下するか、軸組材が破壊した時点で終了とした。なお実験は、試験体を水平面内に設置した状態で行った。荷重の計測は３０ｋＮ級ロードセル、変位の計測は巻込式変位計及び高感度変位計、レーザ変位計を用いた。

本実大規模水平載荷実験で得られた履歴性状を図１６に示す。また、各履歴性状の包絡線を図１７（ａ）、包絡線を上述の小規模水平載荷実験と同様に定義したトリリニア化した結果を図１７（ｂ）にそれぞれ示す。平面型の試験体は、プレストレスの導入によって１／１００ｒａｄまでの初期剛性が４．２０倍に向上しており、プレストレスの導入が初期剛性の向上に有用であることが確認された。また、最大耐力は６．５ｋＮから７．８ｋＮに１．２倍向上しているが、最大変形角が０．１５ｒａｄから０．１１ｒａｄに低下している。プレストレスの導入に伴い部材間の間隙が減少し、試験体の変形能力が減少したためと考えられる。

平面型（ＰＳあり）と折板型の比較を行う。折板型Ｔｙｐｅ１（デプス＝９５．５ｍｍ）の初期剛性は、平面型（ＰＳあり）の２７８．４ｋＮ／ｒａｄから２５７．１ｋＮ／ｒａｄと８％の低下がみられたが、１／１００〜１／２５ｒａｄまでの第２剛性では１．３５倍に向上している。これは、折板型の試験体の平面視形状が波形状であることから、初期縮みが収まるまで変形の進行が大きいと考えられる。

デプスを折板型Ｔｙｐｅ１の９５．５ｍｍから１２７．３ｍｍへ変化させた折板型Ｔｙｐｅ２を用いて比較を行う。最大荷重は、折板型Ｔｙｐｅ１において８．９７ｋＮ、Ｔｙｐｅ２において８．６２ｋＮとほぼ同等の値を示しているが、最大変形角はそれぞれ、０．１３２ｒａｄ、０．１６７ｒａｄと折板型Ｔｙｐｅ２が大きい値を示している。デプスの増加が変形能力の増大に寄与する可能性が示唆された。

折板型Ｔｙｐｅ２（開口なし）と折板型Ｔｙｐｅ２（開口なし）との比較を行う。部材間の圧縮力が開口なしに比べ、小さくなることから、初期剛性はプレストレスを導入した試験体の中で最小となった。一方、第２及び第３剛性に関しては他の試験体と同等の性状が得られた。

本実大規模水平載荷実験での５パターンの試験体について、実用性の判断指標として壁倍率を算出し、定量的な評価を試みる。包絡線より表１に示す（ａ）〜（ｄ）の耐力を算定し、その中の最小値を短期基準せん断耐力と定める。なお、短期許容せん断耐力を算出するに当たり、耐力の低減係数αは１．０として算出する。

この表から分かるように、平面型（ＰＳあり）、及び折板型において、一般的な落とし込み板壁（壁倍率：０．６）に比べて、２倍以上の倍率が得られた。

本実大規模水平載荷実験より得られた履歴曲線から、等価剛性（Ｋｅｑ）及び等価粘性減衰定数（ｈｅｑ）の算定を行った。この結果を、表２及び図１８（ａ）及び（ｂ）に示す。

等価剛性（Ｋｅｑ）はプレストレスを導入した試験体においてほぼ同等の値が得られた。等価粘性減衰定数（ｈｅｑ）は、プレストレスを導入した試験体では変形の進行に伴って減衰が大きくなる傾向が示された。一方、プレストレスを導入していない試験体においては、変形初期の滑りにより減衰が小さくなる傾向が示された。

１……耐力壁、１Ａ……耐力壁、２……土台（支持材）、３……柱、４……梁（支持材）、５……木質折板構造部、５ａ……軸部、６……締結部（締結手段）、６ａ……スルーボルト、６ｂ……ナット、７……木質折板構造部、７ａ……連結部、７ｂ……開口

Claims (8)

1. 上下に離間する一対の支持材に挟まれて配置されると共に平面視形状が波形状の木質折板構造部を備えることを特徴とする耐力壁。
2. 前記木質折板構造部は、上下方向に延在する木質の角材同士が接続されてなることを特徴とする請求項１記載の耐力壁。
3. 全ての前記角材が同一断面であることを特徴とする請求項２記載の耐力壁。
4. 複数の前記角材同士を締結する締結手段を備えることを特徴とする請求項２または３記載の耐力壁。
5. 前記締結手段は、複数の前記角材を貫通するスルーボルトと、当該スルーボルトの先端部に螺合されるナットとを有することを特徴とする請求項４記載の耐力壁。
6. 前記木質折板構造部は、前記平面視形状が三角波形状であり、前記平面視形状の角部を形成すると共に一方の前記支持材から他方の前記支持材に至る長さとされる軸部を備えることを特徴とする請求項１〜５いずれか一項に記載の耐力壁。
7. 前記軸部同士に挟まれて隣り合う軸部を連結する連結部を備えることを特徴とする請求項６記載の耐力壁。
8. 前記連結部が高さ方向に離散して設けられることにより開口が形成されていることを特徴とする請求項７記載の耐力壁。

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