JP2019007244A - 耐力壁フレーム - Google Patents

Abstract

【課題】終局耐力時における横材の曲げ変形の範囲を抑制できる耐力壁フレームを提供する。【解決手段】この耐力壁フレーム１００は、フレーム部１と、このフレーム部１に固定される斜材２および波板３とを備えている。上記フレーム部１は、２本の左右の縦フレーム（縦材）１１と、２本の上下の横フレーム（横材）１２とを備えるとともに、上下方向に所定間隔で横桟（横材）１３を３本備え、上下に４個の四角形箇所を有する。上記斜材２の他端側においては、上記斜材２の材軸中心と上記横フレーム１２の材軸中心との交点は、当該横フレーム１２の材軸中心と上記縦フレーム１１の材軸中心との交点から、上記縦フレーム１１、１１間の中央位置未満の距離だけ横にずれている。この横ずれの区間は、地震時の荷重を変形により吸収するダンパ領域Ｄとなる。【選択図】図１

Description

この発明は、斜材(ブレース)が偏心して設けられる耐力壁フレームに関する。

特許文献１には、斜材が偏心して設けられる耐力壁が開示されている。この耐力壁は、波板鋼板の耐力要素としての機能を殆ど低下させることなく、固定を簡素化できて、固着具の使用本数を削減でき、また波板鋼板の幅や耐力を変更せずに、壁幅変に対応できるようになっている。また、この耐力壁は、上端および下端の区画層に各々２本の斜材が、互いの上端または下端を近づけ、上端または下端の横フレーム材に変形吸収デバイスを介して接合されている。上記変形吸収デバイスを設けることで、地震などの外力に対するエネルギー吸収機能を得ている。

特開２０１７−８６８０号

しかしながら、上記の耐力壁では、その終局耐力時における横フレーム材の曲げ変形が広範囲にわたって生じ、横フレーム材に取り付けられた外装材の剥がれや脱落が発生するおそれがあった。また、上記変形吸収デバイスが高価であるという問題点もあった。

この発明は、上記の事情に鑑み、終局耐力時における横材の曲げ変形の範囲を抑制できる耐力壁フレームを提供する。

この発明の耐力壁フレームは、上記の課題を解決するために、２本の左右の縦材と２本の上下の横材とで形成される四角形箇所内に斜材が設けられており、上記斜材の材軸中心と上記四角形箇所を形成する一方側の横材の材軸中心との交点が、一方の縦材から横に上記縦材間の中央位置未満の距離ずれており、この横ずれの区間が荷重を変形により吸収するダンパ領域とされたことを特徴とする。

上記の構成であれば、上記縦材間の半分未満の長さの区間で上記ダンパ領域が形成されるので、終局耐力時における横材の変形の範囲を、上記縦材間の半分未満に抑制することができる。

上記ダンパ領域が、上記横材により形成されていてもよい。これによれば、高価な変形吸収デバイスを別途設ける必要がないので、耐力壁フレームの低コスト化が図れる。

上記横材の上記ダンパ領域の一端側となる位置に、壁面に平行に板材が固定されており、上記板材に上記斜材が固定されていてもよい。これによれば、比較的安価な板材によって上記ダンパ領域の一端側が形成されるので、耐力壁フレームの低コスト化が図れる。

上記ダンパ領域を有する横材と上記板材との固定、上記ダンパ領域を有する横材と上記縦材との固定、および上記斜材の固定が、締結部材により行われてもよい。これによれば、地震時のエネルギー吸収で変形した横材や斜材を上記締結部材の取り外しによって容易に交換することができる。

上記ダンパ領域は、上記横材と上記斜材と上記縦材とを相互に固定するように壁面に平行に配置された板材により形成されていてもよい。これによれば、比較的安価な板材によって上記ダンパ領域が形成されるととともに上記板材をガセットプレートとして用いることができるので、耐力壁フレームの低コスト化が図れる。

上記横材と上記斜材とが壁面に平行に配置された板材によって固定され、上記ダンパ領域として局部変形する局部変形部材が上記縦材に固定され、上記局部変形部材に上記板材が固定されていてもよい。上記局部変形部材は角形鋼管等を用いて比較的安価に作製できるので、耐力壁フレームの低コスト化が図れる。

上記板材の固定が隅肉溶接により行われていてもよい。これによれば、比較的安価な隅肉溶接が用いられるので、耐力壁フレームの低コスト化が図れる。

上記四角形箇所が上下に２以上形成されており、最上の四角形箇所と最下の四角形箇所に上記斜材が設けられていてもよい。また、上記斜材が設けられる箇所以外の四角形箇所に波板が設けられていてもよい。

本発明であれば、上記縦材間の半分未満の長さの区間で上記ダンパ領域が形成されるので、終局耐力時における横材の曲げ変形の範囲を、上記縦材間の半分未満に抑制することができる。これにより、耐力壁フレームに取り付けられた外装材の剥がれや脱落が発生しにくくなる。また、板材の使用や隅肉溶接等によって、低コスト化を図ることができ、また、締結部材による斜材等の固定によって、当該斜材等の交換が容易になるという効果も奏する。

本発明の実施形態に係る耐力壁フレームを示した説明図である。 図１の耐力壁フレームの一部を拡大して示した説明図である。 図１の耐力壁フレームの一部を拡大して示した説明図である。 図１の耐力壁フレームの一部を拡大して示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係る耐力壁フレームの上側部分を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係る耐力壁フレームの上側部分を示した説明図である。 本発明の他の実施形態に係る耐力壁フレームの上側部分を示した説明図である。

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、この実施形態にかかる耐力壁フレーム１００は、縦長の長方形状をなすフレーム部１と、このフレーム部１に固定される斜材２および波板３とを備えている。

上記フレーム部１は、２本の左右の縦フレーム（縦材）１１と、２本の上下の横フレーム（横材）１２とを備えるとともに、所定間隔で横桟（横材）１３を３本備えている。このように、上記フレーム部１には、上記縦フレーム１１と、上記横フレーム１２と、上記横桟１３とによって、上下方向に略同等の大きさの４個の四角形箇所が形成されている。

上記縦フレーム１１は、例えば、断面が略正方形状の角形鋼管からなり、建物の柱部とすることができる。また、上記横フレーム１２および横桟１３は、例えば、断面が縦長の長方形状の角形鋼管からなり、外形サイズは同じとされる一方で、上記横フレーム１２の肉厚は上記横桟１３の肉厚よりも厚くされている。

そして、上記横フレーム１２および上記横桟１３の端部の表裏の両面には、図２にも示すように、壁面に平行に抱き合わせ配置された２枚の板部材１４の各々の３辺の部位が隅肉溶接により固定される。そして、各板部材１４の端面部が上記縦フレーム１１に突き合わせて当接する箇所の当該板部材１４の各外側の１辺の部位において隅肉溶接が施されることで、各板部材１４が上記縦フレーム１１に固定されている。また、最上側と最下側の各横桟１３の片側端部の表裏の両面においては、図３にも示すように、２枚の略縦長の板部材１４Ａが壁面に平行に抱き合わせ配置されており、上記板部材１４Ａの各々の２辺の部位が隅肉溶接により上記横桟１３に固定されている。そして、各板部材１４Ａの端面部が上記縦フレーム１１に突き合わせて当接する箇所の当該板部材１４Ａの各外側の１辺の部位において隅肉溶接が施されることで、各板部材１４Ａが上記縦フレーム１１に固定されている。

上記波板３は、例えば、角波鋼板等からなり、上記３本の横桟１３で形成される２個の四角形箇所に取り付けられている。各波板３は山部と谷部とが交互に形成されたものであり、例えば、山部の稜線が鉛直方向に向くように設けられている。また、各波板３は、その上端および下端が上記横桟１３の上下幅の中央未満に至る長さを有している。そして、上記波板３の各端部の谷部と上記横桟１３との当接箇所にタップ付きドリルビス等の固定部材１５が打ち込まれることで、上記波板３が上記横桟１３に固定される。また、上記波板３の左右縁部の谷部となる箇所は、上記固定部材１５によって、接続部材１６にも固定されている。この接続部材１６は、例えば、溝形鋼からなり、上記横桟１３に隅肉溶接により固定されている。

上記斜材２は、上側の横フレーム１２とその下側の横桟１３とにより形成される最上側の四角形箇所と、下側の横フレーム１２とその上側の横桟１３とにより形成される最下側の四角形箇所とに配置されている。また、上記斜材２は、例えば、断面が略正方形状の角形鋼管からなっており、その横幅は上記横フレーム１２の横幅および上記横桟１３の横幅と同じにされている。

上記斜材２の一端側は上記板部材１４Ａの間に位置しており、上記斜材２と重なる上記板部材１４Ａの縁部が上記斜材２に隅肉溶接されている。そして、図４にも示すように、上側に位置する斜材２の他端側（上端側）、および下側に位置する斜材２の他端側（下端側）については、偏心させて上記横フレーム１２に取り付けている。具体的には、上記斜材２の他端側において、上記斜材２の材軸中心と上記横フレーム１２の材軸中心との交点は、当該横フレーム１２の材軸中心と上記縦フレーム１１の材軸中心との交点から、上記縦フレーム１１、１１間の中央位置未満の距離だけ横にずれている。この横ずれの区間、すなわち、上記横フレーム１２における一方の板部材１４との接合箇所から後述する板材２１との接合箇所までの区間(短い方の区間)において、地震時に想定される水平荷重を変形により吸収するダンパ領域Ｄが形成される。

上記横ずれの区間に対応した位置の上記横フレーム１２の表裏の両面には、壁面に平行に抱き合わせ配置された縦長の板材２１が隅肉溶接により固定されている。そして、上記斜材２の他端側が上記板材２１の間に位置しており、上記斜材２と重なる上記板材２１の縁部が上記斜材２に隅肉溶接されている。上記板材２１としては上記板部材１４Ａと同じ形状で同じ厚みのものを用いることが可能である。また、上下に位置する２個の斜材２は、互いにクロスを形成するように逆向きに配置されている。

上記構成の耐力壁フレーム１００であれば、上記縦フレーム１１、１１間の中央位置未満の長さで上記ダンパ領域Ｄが形成されるので、終局耐力時における上記横フレーム１２の曲げ変形の範囲を、上記縦フレーム１１、１１間の半分未満に抑制することができる。これにより、耐力壁フレーム１００に取り付けられた外装材において、地震時の剥がれや脱落が発生しにくくなる。

上記ダンパ領域Ｄが上記横フレーム１２を用いて形成されると、高価な変形吸収デバイスを別途設ける必要がないので、耐力壁フレーム１００の低コスト化が図れる。

上記斜材２が上記板材２１により上記横フレーム１２に固定される構成であると、比較的安価な上記板材２１を用いることができるので、耐力壁フレーム１００の低コスト化が図れる。

また、上記斜材２等が上記横フレーム１２や横桟１３に隅肉溶接により固定される構造であると、溶接の簡単化により、耐力壁フレーム１００の低コスト化が図れる。

次に、図５を参照して他の実施形態について説明していく。この実施形態の耐力壁フレーム１００では、上記斜材２が設けられる四角形箇所において、上記板部材１４Ａに、上記斜材２の一端側が、溶接ではなく、タップ付きドリルビス等の締結部材１８によって固定されている。また、上記斜材２の他端側も、上記板材２１に上記締結部材１８によって固定されている。さらには、上記板材２１が上記横フレーム１２に上記締結部材１８によって固定されており、この横フレーム１２も上記締結部材１８によって上記板部材１４に固定されている。

このように、上記横フレーム１２と上記板材２１との固定、上記横フレーム１２と上記縦フレーム１１との固定、および上記斜材２の固定が、締結部材１８により行われると、地震時のエネルギー吸収で変形した横フレーム１２や斜材２を上記締結部材１８の取り外しによって容易に交換することができる。また、上記締結部材１８としてタップ付きドリルビス等を用いると、建築現場で横フレーム１２や斜材２を下孔無しで固定することも可能となる。なお、上記締結部材１８を用いる場合は、溶接を用いる場合に比べ、上記板部材１４Ａや上記板材２１の大きさを幾分大きくするのが望ましい。

次に、図６を参照して他の実施形態について説明していく。この実施形態の耐力壁フレーム１００では、上記縦フレーム１１、１１間の半分未満となる長さの２枚の板材２１Ａを備えている。上記板材２１Ａは、ガセットプレートとなるものであり、壁面に平行に抱き合わせて設けられており、横フレーム１２Ａの一端側および上記斜材２の一端側の表裏の両面に隅肉溶接により固定されている。また、各板材２１Ａの端面部が上記縦フレーム１１に突き合わせて当接する箇所において、上記板材２１Ａの各表側の１辺の部位に隅肉溶接が施されることで、各板材２１Ａが上記縦フレーム１１に固定されている。なお、上記板材２１Ａの下側縁であって、上記縦フレーム１１との溶接箇所から上記斜材２が溶接される箇所の範囲には、局部曲げモーメント勾配に略等しい斜めカット部αが形成されており、上記板材２１Ａの面外局部変形を利用し、集中変形を避けてスムーズな変形が実現されるようにしている。

上記の構成によれば、上記２枚の板材２１Ａによってダンパ領域Ｄが確保される。ここで、先の図１に示した構造では、上記横フレーム１２の一部分（半分未満の部分）を用いてダンパ領域Ｄを確保するので、上記横フレーム１２の上記一部分には所定の高さが必要となり、このために上記横フレーム１２の全体の高さも高くされたが、図６に示す構造では、上記板材２１Ａによってダンパ領域Ｄが確保されるので、上記横フレーム１２Ａの高さを低くしてサイズダウンを図ることができる。また、上記板材２１Ａがガセット兼用とされることで、構造の簡単化やコストダウンも図ることができる。

次に、図７を参照して他の実施形態について説明していく。この実施形態の耐力壁フレーム１００では、上記横フレーム１２Ａと上記斜材２とを相互に固定するように壁面に平行に抱き合わせ配置された２枚の板材２１Ｂを備えている。また、上記板材２１Ｂと上記縦フレーム１１との間には、上記ダンパ領域Ｄとして面外局部変形する局部変形部材２２が設けられている。上記局部変形部材２２は、例えば、角形鋼管からなり、隅肉溶接により上記縦フレーム１１に固定されている。この角形鋼管は、例えば、上記縦フレーム１１の幅と同等の７５ｍｍ程度の幅を有しており、上記横フレーム１２Ａ側への突出量は４５ｍｍ程度とされ、高さは１２０ｍｍ程度とされている。また、肉厚も上記縦フレーム１１と同じ４．５ｍｍ程度とされている。また、各板材２１Ｂの端面部は上記局部変形部材２２に突き合わせて当接しており、この当接箇所の上記板材２１Ｂの各外側の１辺の部位において隅肉溶接が施されることで、各板材２１Ｂが上記局部変形部材２２に固定されている。なお、上記局部変形部材２２は、角形鋼管に限らず、溝形鋼（リップ付きでもよい）からなっていてもよく、この場合には、当該溝形鋼の対向する片部の端面を上記縦フレーム１１に突き合わせて、外側で隅肉溶接を行う。

上記の構成によれば、比較的安価に作製できる局部変形部材２２によって上記ダンパ領域Ｄが形成されるので、耐力壁フレーム１００の低コスト化が図れる。また、角形鋼管等は終局耐力時でも横座屈の可能性が低く、安定したエネルギー吸収性能を発揮できる。

なお、以上の実施形態では、耐力壁フレーム１００は、４個の四角形箇所を有するものであったが、これに限らず、１本の横桟を備えて形成した２個の四角形箇所の各々に斜材を偏心させて設ける構成、或いは横桟を有しないで１個の四角形箇所に斜材を偏心させて設ける構成としてもよい。

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。

１ ：フレーム部
２ ：斜材
３ ：波板
１１ ：縦フレーム
１２ ：横フレーム
１２Ａ ：横フレーム
１３ ：横桟
１４ ：板部材
１４Ａ ：板部材
１５ ：固定部材
１６ ：接続部材
１８ ：締結部材
２１ ：板材
２１Ａ ：板材
２１Ｂ ：板材
２２ ：局部変形部材
１００ ：耐力壁フレーム
Ｄ ：ダンパ領域
α ：カット部

Claims (9)

1. ２本の左右の縦材と２本の上下の横材とで形成される四角形箇所内に斜材が設けられており、上記斜材の材軸中心と上記四角形箇所を形成する一方側の横材の材軸中心との交点が、一方の縦材から横に上記縦材間の中央位置未満の距離ずれており、この横ずれの区間が荷重を変形により吸収するダンパ領域とされたことを特徴とする耐力壁フレーム。
2. 請求項１に記載の耐力壁フレームにおいて、上記ダンパ領域は、上記横材により形成されていることを特徴とする耐力壁フレーム。
3. 請求項２に記載の耐力壁フレームにおいて、上記横材の上記ダンパ領域の一端側となる位置に、壁面に平行に板材が固定されており、上記板材に上記斜材が固定されていることを特徴とする耐力壁フレーム。
4. 請求項３に記載の耐力壁フレームにおいて、上記ダンパ領域を有する横材と上記板材との固定、上記ダンパ領域を有する横材と上記縦材との固定、および上記斜材の固定が、締結部材により行われていることを特徴とする耐力壁フレーム。
5. 請求項１に記載の耐力壁フレームにおいて、上記ダンパ領域は、上記横材と上記斜材と上記縦材とを相互に固定するように壁面に平行に配置された板材により形成されていることを特徴とする耐力壁フレーム。
6. 請求項１に記載の耐力壁フレームにおいて、上記横材と上記斜材とが壁面に平行に配置された板材によって固定され、上記ダンパ領域として局部変形する局部変形部材が上記縦材に固定され、上記局部変形部材に上記板材が固定されていることを特徴とする耐力壁フレーム。
7. 請求項３、請求項５〜請求項６のいずれか１項に記載の耐力壁フレームにおいて、上記板材の固定が隅肉溶接により行われていることを特徴とする耐力壁フレーム。
8. 請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の耐力壁フレームにおいて、上記四角形箇所が上下に２以上形成されており、最上の四角形箇所と最下の四角形箇所に上記斜材が設けられていることを特徴とする耐力壁フレーム。
9. 請求項１〜請求項８のいずれか１項に記載の耐力壁フレームにおいて、上記斜材が設けられる箇所以外の四角形箇所に波板が設けられていることを特徴とする耐力壁フレーム。

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