JP2020007860A - Load-bearing wall - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウェブとフランジを有する形鋼等の金属製部材で構成された耐力壁に関する。 The present invention relates to a load-bearing wall formed of a metal member such as a shape steel having a web and a flange.
住宅建築に用いる鉄骨プレハブでは、鉛直力および水平力に抵抗するために形鋼で形成された縦枠材と、面材で形成されたせん断抵抗要素とからなる耐力壁が設置される。近年では、エネルギー吸収部材を用いて耐震性能を高めた耐力壁や構造が提案されている(例えば、特許文献1〜5参照)。
特許文献1に記載の耐力壁は、一対の縦材の間において上下方向に間隔をあけて1列に配置された円形の開口部を有する壁面材を備え、さらに上下方向に隣り合う一の開口部の中心と他の開口部の中心との距離が、縦材と壁面材の接合部との距離よりも短く設定された壁面材を備えている。
特許文献2に記載の構造では、柱に設けた取付部材に複数のエネルギー吸収部材をボルトにより、着脱可能に取付ける。エネルギー吸収部材は低降伏点鋼からなり、規制部材と取付部材により挟持されて面外方向への変形を拘束され、面内方向に作用する地震エネルギーを吸収する。
特許文献3に記載の構造では、H形鋼のウェブに降伏耐力の低い領域を設けた耐震部材を備えている。降伏耐力の低い領域は、ウェブを低降伏点鋼に置換、または、ウェブに複数のスリットを設置、することにより構成される。
特許文献4に記載の構造では、長手方向の両端部に曲げ剛性低減部が設けられたH形鋼によって構成された曲げ降伏型ダンバーを備え、H形鋼の端部におけるウェブのせん断降伏を防止するための補強部が設けられている。
特許文献5に記載の構造では、対向する柱と梁で囲まれた構面内に、長尺の鋼材(H形鋼、T形鋼)を互いに所定の間隔を隔てて、軟鋼からなるつなぎ部材(鋼板)にて所定の個所で接続した制震ダンパーを、上下の梁から構面内に突出された取り付け部材(ブラケット)に接続した耐震間柱を構成し、さらに制振ダンパーを複数個接続して耐震壁を構成している。
BACKGROUND ART In a steel frame prefabrication used for a house building, a load-bearing wall including a vertical frame member formed of a shape steel to resist vertical force and horizontal force and a shear resistance element formed of a face material is installed. In recent years, load-bearing walls and structures with improved seismic performance using energy absorbing members have been proposed (for example, see Patent Documents 1 to 5).
The load-bearing wall described in Patent Literature 1 includes a wall material having circular openings arranged in a row at a vertical interval between a pair of vertical members, and further, one opening adjacent in the vertical direction The distance between the center of the portion and the center of the other opening is set to be shorter than the distance between the vertical member and the joint between the wall members.
In the structure described in
The structure described in Patent Literature 3 includes an earthquake-resistant member in which a region having a low yield strength is provided in a web of an H-section steel. The region with a low yield strength is formed by replacing the web with a low yield point steel or by providing a plurality of slits in the web.
The structure described in Patent Literature 4 includes a bending-yield type damper formed of an H-shaped steel having bending rigidity reduction portions provided at both ends in the longitudinal direction, and prevents shear yielding of the web at the end of the H-shaped steel. Reinforcement portion is provided.
In the structure described in Patent Literature 5, a long steel material (H-shaped steel, T-shaped steel) is connected at a predetermined interval to a connecting member made of mild steel in a structure surrounded by opposing columns and beams. (Steel plate) connected seismic dampers connected at specified locations to seismic studs connected to mounting members (brackets) protruding from the upper and lower beams into the structure, and connected to multiple vibration dampers To form a shear wall.
しかしながら、特許文献1、特許文献2および特許文献5に記載の耐力壁や構造では、縦枠材(溝形鋼(特許文献1)、角形鋼管柱(特許文献2)、長尺の鋼材(特許文献5))と、つなぎ部材(壁面材(特許文献1)、エネルギー吸収部材(特許文献2)、つなぎ部材(特許文献5))とを組み立てて耐震部材(耐力壁(特許文献1)、耐震部材(特許文献2)、制震ダンパー(特許文献5))を構成するため、部品点数が多く、加工手間が大きいという問題がある。
また、特許文献3に記載の構造では、H形鋼のウェブの長手方向の中央部にスリットを設けているので、ウェブの長手方向中央において、局所的なせん断変形が発生する。また、特許文献4に記載の構造では、H形鋼のウェブに開口を設ける長手方向の両端において、局所的な回転変形が発生する。これより、特許文献3および特許文献4に記載の構造では、H形鋼の長手方向の特定部分に変形が集中するため、鉛直力の支持は期待できず、水平力と鉛直力の双方に抵抗する耐力壁への適用は困難となる。
また、特許文献1、特許文献5に記載の構造においては、縦枠材の上下端において、壁面材や取り付け部材が、つなぎ部材の円滑なせん断変形を妨げるという問題もある。
さらに、設計自由度を高めるため(間口の狭い敷地において大開口を設けるなど)、細幅(450mm幅程度)に対応できる耐力壁のニーズも高まっている。
However, in the load-bearing walls and structures described in Patent Literature 1,
Further, in the structure described in Patent Literature 3, since the slit is provided at the longitudinal center of the web of the H-section steel, local shear deformation occurs at the longitudinal center of the web. Further, in the structure described in Patent Document 4, local rotational deformation occurs at both ends in the longitudinal direction of providing openings in the web of the H-section steel. Thus, in the structures described in Patent Documents 3 and 4, since deformation concentrates on a specific portion in the longitudinal direction of the H-section steel, support of vertical force cannot be expected, and resistance to both horizontal force and vertical force cannot be expected. It becomes difficult to apply to a load-bearing wall.
Further, in the structures described in Patent Literatures 1 and 5, there is also a problem that the wall material and the mounting member at the upper and lower ends of the vertical frame member hinder smooth shearing deformation of the connecting member.
Furthermore, in order to increase the degree of freedom in designing (such as providing a large opening in a site with a narrow frontage), there is a growing need for a bearing wall capable of handling a narrow width (about 450 mm width).
本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、部品点数が少なく、加工手間も小さく、せん断変形や回転変形の局所的な集中を回避でき、さらに細幅に対応できる耐力壁を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides a load-bearing wall that has a small number of parts, requires little processing time, can avoid local concentration of shear deformation and rotational deformation, and can cope with a narrow width. With the goal.
前記目的を達成するために、本発明の耐力壁は、ウェブと、このウェブに直角に結合されたフランジとを有する金属製部材が、その長手方向を上下に向けて配置され、上下端部が前記金属製部材の上下に配置された水平構造材に結合される耐力壁であって、
前記ウェブに複数の開口部が前記長手方向に所定の間隔をもって設けられ、
前記長手方向に隣り合う前記開口部の間の部位がエネルギーを吸収可能な変形可能部となっており、
前記金属製部材のうち、前記開口部および前記変形可能部を除いた部位が上下に延在する縦枠部となっており、
前記縦枠部の上下端部が前記水平構造材に結合されることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the load-bearing wall of the present invention has a web and a metal member having a flange connected to the web at right angles, the longitudinal direction of the metal member is arranged vertically, and the upper and lower ends are formed. A load-bearing wall coupled to a horizontal structural member disposed above and below the metal member,
A plurality of openings are provided in the web at predetermined intervals in the longitudinal direction,
A portion between the openings adjacent in the longitudinal direction is a deformable portion capable of absorbing energy,
Of the metal member, a portion excluding the opening and the deformable portion is a vertical frame portion extending vertically,
Upper and lower ends of the vertical frame portion are coupled to the horizontal structural member.
ここで、金属製部材としては、例えば鋼製、アルミニウム製、ステンレス製等の金属製部材が挙げられるがこれに限ることはない。要は耐力壁を構成できるような強度を備えた金属製部材であればよい。
また、金属製部材は、ウェブとフランジとを有すればよく、例えばH形鋼やI形鋼に代表されるような断面H形や断面I形の金属製部材や、溝形鋼に代表されるような断面コ字形の金属製部材であればよい。
また、ウェブとフランジは金属材料から圧延等によって一体的に形成してもよいし、別々に形成されたウェブとフランジとを溶接等によって結合してもよい。
Here, examples of the metal member include, but are not limited to, metal members such as steel, aluminum, and stainless steel. In short, any metal member having sufficient strength to form a load-bearing wall may be used.
The metal member may have a web and a flange. For example, a metal member having an H-shaped or I-shaped cross section as typified by an H-shaped steel or an I-shaped steel, or a channel steel. Any metal member having a U-shaped cross section may be used.
Further, the web and the flange may be integrally formed by rolling or the like from a metal material, or the separately formed web and flange may be joined by welding or the like.
本発明においては、金属製部材のウェブに設けられて、長手方向に隣り合う開口部の間の部位がエネルギーを吸収可能な変形可能部となっており、金属製部材の、前記開口部および前記変形可能部を除いた部位が上下に延在する縦枠部となっており、この縦枠部の上下端部が水平構造材に結合されるので、部品点数が少なく、加工手間も小さくなる。したがって、加工や部品点数の省力化を図りながら安定した耐震性能を発揮する耐力壁を提供できる。
また、ウェブの長手方向に隣り合う開口部の間の部位が変形可能部となっているので、ウェブの長手方向の複数の箇所に、変形可能部を配置できる。このため、ウェブの長手方向の特定部分にせん断変形や回転変形が集中するのを回避できる。
さらに、縦枠部と変形可能部が一体化した金属製部材によるコンパクトな耐力壁となるので、細幅の耐力壁にも対応できる。
In the present invention, provided on the web of the metal member, a portion between the openings adjacent in the longitudinal direction is a deformable portion capable of absorbing energy, the metal member, the opening and the The portion excluding the deformable portion is a vertical frame extending vertically, and the upper and lower ends of the vertical frame are connected to the horizontal structural member, so that the number of parts is small and the processing time is reduced. Therefore, it is possible to provide a load-bearing wall exhibiting stable seismic performance while saving labor for processing and the number of parts.
Further, since a portion between the openings adjacent to each other in the longitudinal direction of the web is a deformable portion, the deformable portion can be arranged at a plurality of locations in the longitudinal direction of the web. For this reason, it is possible to avoid concentration of shear deformation and rotational deformation on a specific portion in the longitudinal direction of the web.
Furthermore, since a compact bearing wall is formed by a metal member in which the vertical frame portion and the deformable portion are integrated, it is possible to cope with a narrow bearing wall.
また、本発明の前記構成において、前記金属製部材の上下方向の高さ寸法をL(mm)、前記変形可能部の個数をn個(nは自然数)、前記変形可能部の上下方向の幅寸法をS(mm)とすると、
n×S/L=1/50〜1/10となっていてもよい。
In the configuration of the present invention, the vertical dimension of the metal member is L (mm), the number of the deformable portions is n (n is a natural number), and the vertical width of the deformable portion is If the dimension is S (mm),
n × S / L = 1/50 to 1/10.
このような構成によれば、地震等の外力が耐力壁に作用した際に、当該外力によるエネルギーを複数の変形可能部が変形して、十分に吸収できる。 According to such a configuration, when an external force such as an earthquake acts on the load-bearing wall, the plurality of deformable portions deform and can sufficiently absorb the energy due to the external force.
ここで、n×S/L=1/50〜1/10としたのは、n×S/Lが1/50未満であると、変形可能部の断面積が小さくなり、変形可能部のせん断抵抗が低下するため、耐力壁として必要な耐力を発揮できなくなるからであり、一方、n×S/Lが1/10を超えると、変形可能部の断面積が大きくなり、変形可能部のせん断抵抗が過大となるため、変形可能部が降伏する前に縦枠部や当該縦枠部を水平構造材に固定している部位(アンカー部)が先行降伏していまい、耐力壁のエネルギー吸収性能を十分に発揮することができないからである。 Here, the reason for setting n × S / L = 1/50 to 1/10 is that if n × S / L is less than 1/50, the cross-sectional area of the deformable portion becomes small and the shearing of the deformable portion becomes small. This is because the resistance decreases, and the proof stress required for the load-bearing wall cannot be exerted. On the other hand, when nxS / L exceeds 1/10, the cross-sectional area of the deformable portion increases, and the shear of the deformable portion increases. Because the resistance becomes excessive, the vertical frame part and the part fixing the vertical frame part to the horizontal structural material (anchor part) may yield before the deformable part yields, and the energy absorption performance of the load-bearing wall Is not sufficiently exhibited.
また、本発明の前記構成において、前記ウェブの上端部に、最も上側に位置する前記開口部に連通する切欠部が設けられるとともに、前記ウェブの下端部に、最も下側に位置する前記開口部に連通する切欠部が設けられることで、前記縦枠部は、上下に延在しかつ前記長手方向と直交する方向に離間する一対の縦部材によって構成されていてもよい。 In the configuration of the present invention, a cutout communicating with the uppermost opening is provided at an upper end of the web, and the lowermost opening is provided at a lower end of the web. The vertical frame portion may be constituted by a pair of vertical members extending vertically and separated in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
このような構成によれば、一対の縦部材の相対的な変形は拘束されることなく、一対の縦部材をつなぐ変形可能部が円滑にせん断変形し、地震力等の外力に対するエネルギー吸収を安定させることができる。 According to such a configuration, the relative deformation of the pair of vertical members is not restricted, and the deformable portion connecting the pair of vertical members is smoothly sheared and deformed, thereby stably absorbing energy with respect to external force such as seismic force. Can be done.
また、本発明の前記構成において、前記開口部の前記長手方向における高さ寸法が、前記長手方向と直交する方向における幅寸法より大きくなっていてもよい。 Further, in the configuration of the present invention, a height dimension of the opening in the longitudinal direction may be larger than a width dimension in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
このような構成によれば、開口部が上下方向に長い形状となるので、変形可能部の耐力を抑えながら、縦枠部の耐力を確保することができる。 According to such a configuration, since the opening has a vertically long shape, the strength of the vertical frame portion can be secured while suppressing the strength of the deformable portion.
また、本発明の前記構成において、前記変形可能部の前記長手方向における幅寸法が、前記ウェブの前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減していてもよい。 Further, in the configuration of the present invention, a width dimension of the deformable portion in the longitudinal direction may gradually decrease toward a center portion of the web in a direction orthogonal to the longitudinal direction.
このような構成によれば、変形可能部の幅寸法をウェブ中心に向かって漸減する形状とすることで、変形可能部の面内に加わるせん断と曲げの複合的な荷重に対して変形可能部が降伏する領域を調整することができ、変形可能部のエネルギー吸収性能を向上させることができる。 According to such a configuration, the width of the deformable portion is gradually reduced toward the center of the web, so that the deformable portion is subjected to a combined load of shear and bending applied to the surface of the deformable portion. It is possible to adjust the region where the surface yields, and it is possible to improve the energy absorbing performance of the deformable portion.
また、本発明の前記構成において、前記開口部がバーリング加工されていてもよい。 In the configuration of the present invention, the opening may be burred.
このような構成によれば、開口部がバーリング加工されているので、開口部の縁に沿ってウェブの面外方向に突出するバーリング突起が形成される。このため、変形可能部および縦枠部の面外変形に対する剛性を高め、耐力壁の耐震性能を向上させることができる。 According to such a configuration, since the opening is subjected to burring, a burring protrusion is formed along the edge of the opening and protrudes in the out-of-plane direction of the web. Therefore, the rigidity of the deformable portion and the vertical frame portion against out-of-plane deformation can be increased, and the earthquake-resistant performance of the load-bearing wall can be improved.
また、本発明の前記構成において、前記金属製部材は、そのフランジ強度がウェブ強度より高いものであってもよい。 In the configuration of the present invention, the metal member may have a flange strength higher than a web strength.
このような構成によれば、金属製部材のフランジ強度をウェブ強度より高くすることで、縦枠部の耐力の向上および変形可能部のエネルギー吸収性能のさらなる向上を図ることができる。なお、ウェブ強度をフランジ強度よりも低くすることでも、同様に、縦枠部の耐力の向上および変形可能部のエネルギー吸収性能のさらなる向上を図ることができる。 According to such a configuration, by making the flange strength of the metal member higher than the web strength, it is possible to improve the strength of the vertical frame portion and further improve the energy absorbing performance of the deformable portion. In addition, by making the web strength lower than the flange strength, it is also possible to similarly improve the proof stress of the vertical frame portion and further improve the energy absorbing performance of the deformable portion.
本発明によれば、部品点数が少なく、加工手間も小さく、せん断変形や回転変形の集中を回避でき、さら細幅に対応できる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the number of parts is small, processing effort is also small, the concentration of shear deformation and rotational deformation can be avoided, and it can respond to a narrower width.
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
(第1の実施の形態)
図1は、第1の実施の形態の耐力壁10を示す正面図である。
耐力壁10は長手方向を上下に向けて配置されるH形鋼(金属製部材)11を有している。H形鋼11は、上下に長尺の矩形板状のウェブ12と、このウェブ12の長手方向(上下方向)に沿う縁部に溶接によって結合された左右一対のフランジ13,13とを備えている。フランジ13,13は上下に長尺な矩形板状に形成されるとともにウェブ12に対して直角に配置されている。
H形鋼11は、そのフランジ強度がウェブ強度より高いものである。例えば、ウェブ12は400N級鋼で形成され、フランジ13は490N級鋼で形成されている。また、H形鋼11は、そのウェブ強度がフランジ強度より低いものであってもよい。例えば、ウェブ12は低降伏点(100Mpa程度)の鋼材で形成され、フランジ13は400N級鋼(降伏点235Mpa程度)で形成されている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(First Embodiment)
FIG. 1 is a front view showing a load-
The load-
The H-
ウェブ12には、複数(例えば5つ)の開口部14がH形鋼11の長手方向(図1(a)では上下方向)に所定の間隔をもって設けられている。開口部14は上下方向に長尺な長円形状に形成されており、図1(b)に示すように、ウェブ12の板厚方向に貫通している。上下に隣り合う開口部14,14間の上下方向における間隔は、全て等しくなっているが、異なっていてもよい。
また、上下方向中央部の開口部14は、ウェブ12の上下方向(長手方向)の中央部に配置されている。さらに、最も上側に位置する開口部14の上端とウェブ12の上端との間の距離と、最も下側に位置する開口部14の下端とウェブ12の下端との間の距離とは等しくなっている。
また、開口部14の前記長手方向における高さ寸法h1は、前記長手方向と直交する方向における幅寸法h2より大きくなっている。つまり、開口部14は縦長の長円状に形成されている。
A plurality of (for example, five)
The
The height h1 of the
また、ウェブ12の長手方向(図1(a)において上下方向)に隣り合う開口部14,14の間の部位は、地震等の際に外力(地震力)が耐力壁10に作用した場合に、当該外力のエネルギーを吸収可能な変形可能部15となっている。なお、図1(a)および図2において、変形可能部15には薄墨を施してある。
この変形可能部15は、上述した外力を受けた場合に、せん断変形(曲げをともなうせん断による面内の変形)することによって、当該外力のエネルギーを吸収可能となっている。また、変形可能部15はH形鋼11の長手方向における幅寸法が、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減している。
The portion between the
The
すなわち、変形可能部15を上下に挟む位置にある開口部14,14のうち、上側に位置する開口部14の下端縁は下凸の半円弧状に形成され、下側に位置する開口部14の上端縁は上凸の半円弧状に形成されている。そして、上側の開口部14の下凸の半円弧状に形成された下端縁と、下側の開口部14の上凸の半円弧状に形成された上端縁との間の部位が変形可能部15であるので、当該変形可能部15の前記長手方向(上下方向)における幅寸法は、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減しており、当該中心部における変化可能部15の上下方向の幅寸法が最小となっている。
That is, of the
また、H形鋼11の上下方向の高さ寸法をL(mm)、変形可能部15の個数をn個(nは自然数)、変形可能部15の上下方向の最小の幅寸法をS(mm)とすると、
n×S/L=1/50〜1/10となっている。
このように、H形鋼11の上下方向の高さ寸法L(mm)に対する複数(n個)の変形可能部15の上下方向の幅寸法Sの比率を既定したのは、n×S/Lが1/50未満であると、複数の変形可能部15の総断面積が小さくなり、変形可能部のせん断抵抗が低下するため、耐力壁として必要な耐力を発揮できなくなるからであり、一方、n×S/Lが1/10を超えると、複数の変形可能部15の総断面積が大きくなり、変形可能部のせん断抵抗が過大となるため、変形可能部が降伏する前に縦枠部や当該縦枠部を水平構造材に固定している部位(アンカー部)が先行降伏していまい、耐力壁のエネルギー吸収性能を十分に発揮することができないからである。
Further, the vertical dimension of the H-
n × S / L = 1/50 to 1/10.
As described above, the ratio of the vertical width S of the plurality of (n)
ここで、耐力壁10の各部位の寸法は以下のようになっている。
例えば、H形鋼11の上下方向の高さ寸法Lは、2700mmであるが、2700〜3600mm程度であればよい。また、H形鋼11の幅Hは450mmであるが、250〜500mm程度であればよい。変形可能部15の上下方向の最小の幅寸法Sは、20mmであるが、10〜50mm程度であればよい。また、開口部14の上下方向における高さ寸法h1は520mmであるが、300〜700mm程度であればよく、開口部14の左右方向の幅寸法h2は200mmであるが、当該h2=0.1〜0.8H、つまり25mm〜400mm程度であればよい。
さらに、H形鋼11のウェブ12の厚さは3.2mmであるが、2.3〜6.0mm程度であればよい。フランジの厚さは12mmであるが、6〜16mm程度であればよい。また、フランジ13の幅Bは80mmであるが、80〜150mm程度であればよい。これらの寸法は、変形可能部15の個数nに応じて適宜設定すればよい。なお、変形可能部15の個数nは、図1ではn=4であるが、n=2〜10程度であればよい。
Here, the dimensions of each part of the load-
For example, the height L in the vertical direction of the H-
Further, the thickness of the
H形鋼11のうち、前記開口部14および変形可能部15を除いた部位が上下に延在する縦枠部16となっている。つまり、H形鋼11のウェブ12のうち開口部14および変形可能部15を除いた部分および左右一対のフランジ13,13が縦枠部16となっている。
そして、この縦枠部16の上下端部がH形鋼11の上下に配置された水平構造材17,17にベースプレート20を介して結合されている。
すなわちまず、上側の水平構造材17は建物の梁であり、下側の水平構造材17は建物の基礎または梁である。水平構造材17はH形鋼によって形成され、上下のフランジ17a,17aを水平方向に向けて配置されている。また、水平構造材17の縦枠部16が結合される部位には、上下のフランジ17a,17a間にスチフナ17c,17cが設けられ、当該スチフナ17c,17cは上下のフランジ17a,17aとウェブ17bとに溶接によって結合されている。また、スチフナ17c,17cは、縦枠部16のフランジ13,13の延長線上に配置されている。
A portion of the H-shaped
The upper and lower ends of the
That is, first, the upper horizontal
一方、縦枠部16の上下端部にはそれぞれベースプレート20,20が溶接によって固定されている。ベースプレート20は鋼材で形成された矩形板状のものであって、その長辺の長さはH形鋼11の幅Hより長く、短辺の長さはH形鋼11のフランジ13の幅Bより長く、かつ水平構造材17のフランジ17aの幅より短くなっている。
このようなベースプレート20には、平面視において縦枠部16の一対のフランジ13,13を当該フランジ13の厚さ方向において挟む位置にボルト挿通孔が左右で4個ずつ、合計8個設けられている。
On the other hand,
The
そして、縦枠部16の上端部は、当該上端部に設けられているベースプレート20を上側の水平構造材17の下フランジ17aに当接したうえで、ベースプレート20に設けられているボルト挿通孔と上側の水平構造材17の下フランジ17aに設けられているボルト挿通孔にボルト18を挿通したうえで、当該ボルト18にナット(図示略)を螺合して締め付けることによって、上側の水平構造材17にベースプレート20を介して結合されている。
また、縦枠部16の下端部は、当該下端部に設けられているベースプレート20を下側の水平構造材17の上フランジ17aに当接したうえで、ベースプレート20に設けられているボルト挿通孔と下側の水平構造材17の上フランジ17aに設けられているボルト挿通孔にボルト18を挿通したうえで、当該ボルト18にナット(図示略)を螺合して締め付けることによって、下側の水平構造材17にベースプレート20を介して結合されている。
The upper end of the
Further, the lower end of the
図2に示すように、このような構成の耐力壁10に、地震等によって水平方向の外力(地震力)Fが作用すると、上下の水平構造材17,17が相対的に水平方向に変位する。これによって、耐力壁10が倒れるように変位し、これに伴って変形可能部15がせん断変形し、外力(地震力)のエネルギーを吸収する。これによって、耐力壁10が地震力に対してエネルギー吸収する性能を高めることができ、耐力壁10の耐震性能を向上させることができる。
As shown in FIG. 2, when a horizontal external force (seismic force) F acts on the load-
以上のように、本実施の形態によれば、H形鋼11のウェブ12に設けられて、長手方向に隣り合う開口部14,14の間の部位がエネルギーを吸収可能な変形可能部15となっており、H形鋼11の、前記開口部14および変形可能部15を除いた部位が上下に延在する縦枠部16となっており、この縦枠部16の上下端部が水平構造材17,17に結合されるので、従来に比して、部品点数が少なく、加工手間も小さくなる。したがって、加工や部品点数の省力化を図りながら安定した耐震性能を発揮する耐力壁を提供できる。
また、ウェブ12の長手方向に隣り合う開口部14,14の間の部位が変形可能部15となっているので、ウェブ12の長手方向の複数の箇所に、変形可能部15を配置できる。このため、ウェブ12の長手方向の特定部分にせん断変形や回転変形が集中するのを回避できる。
さらに、縦枠部16と変形可能部15が一体化したH形鋼11によるコンパクトな耐力壁10となるので、細幅の耐力壁にも対応できる。
As described above, according to the present embodiment, the portion between the
In addition, since the portion between the
Further, since the
また、H形鋼11の上下方向の高さ寸法をL(mm)、変形可能部15の個数をn個(nは自然数)、変形可能部15の上下方向の幅寸法をS(mm)とすると、n×S/L=1/50〜1/10となっているので、地震等の外力が耐力壁10に作用した際に、当該外力によるエネルギーを複数の変形可能部15が変形して、十分に吸収できる。
The vertical dimension of the H-
また、開口部14の長手方向における高さ寸法h1が、同長手方向と直交する方向における幅寸法h2より大きくなっているので、変形可能部15の耐力を抑えながら、縦枠部16の耐力を確保することができる。
加えて、変形可能部15の前記長手方向における幅寸法が、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減しているので、変形可能部15のエネルギー吸収性能を向上させることができる。
Further, since the height dimension h1 in the longitudinal direction of the
In addition, since the width dimension of the
(第2の実施の形態)
図3は、第2の実施の形態の耐力壁10Aを示す正面図である。本実施の形態の耐力壁10Aが第1の実施の形態の耐力壁10と異なる点は、縦枠部16の構成であるので、以下ではこの点について説明し、第1の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
(Second embodiment)
FIG. 3 is a front view showing a load-
H形鋼11のウェブ12には、第1の実施の形態と同様に、ウェブ12の上下方向(長手方向)の中央部に一つの開口部14が設けられ、この開口部14を上下に挟む位置に一対の開口部14,14が設けられている。
また、本実施の形態では、第1の実施の形態とは異なり、前記一対の開口部14,14のうちの、上側の開口部14の上側に開口部14Aが設けられ、下側の開口部14の下側に開口部14Aが設けられている。上下に隣り合う開口部14,14間の間隔と、上下に隣り合う開口部14,14A間の間隔は等しくなっている。
As in the first embodiment, the
Further, in the present embodiment, unlike the first embodiment, an
また、ウェブ12の長手方向(図3(a)において上下方向)に隣り合う開口部14,14の間の部位は、第1の実施の形態と同様に、地震等の際に外力が耐力壁10に作用した場合に、当該外力のエネルギーを吸収可能な変形可能部15となっている。
さらに、本実施の形態では、上下方向に隣り合う開口部14と開口部14Aとの間も同様の変形可能部15となっている。なお、図3(a)および図4において、変形可能部15には薄墨を施してある。
Further, as in the first embodiment, the portion between the
Further, in the present embodiment, a similar
また、変形可能部15は第1の実施の形態と同様に、H形鋼11の長手方向における幅寸法が、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減している。すなわち、第1の実施の形態と同様に、上側に位置する開口部14の下端縁が下凸の半円弧状に形成され、下側に位置する開口部14の上端縁が上凸の半円弧状に形成されることによって、変形可能部15の前記長手方向における幅寸法は、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減している。
Further, as in the first embodiment, the width of the
また、これとは別に、図5に示す変形例のように、上側に位置する開口部14の下端縁を下凸の三角形状に形成し、下側に位置する開口部14の上端縁を上凸の三角形状に形成することによって、変形可能部15の前記長手方向における幅寸法を、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減させてもよい。
なお、第1の実施の形態においても、上側に位置する開口部14の下端縁を下凸の三角形状に形成し、下側に位置する開口部14の上端縁を上凸の三角形状に形成することによって、変形可能部15の前記長手方向における幅寸法を、ウェブ12の前記長手方向と直交する方向における中心部に向かって漸減させてもよい。
また、H形鋼11の上下方向の高さ寸法をL(mm)、変形可能部15の個数をn個(nは自然数)、変形可能部15の上下方向の最小の幅寸法をS(mm)とすると、第1の実施の形態と同様に、n×S/L=1/50〜1/10となっている。
なお、開口部14における下端縁の下凸の三角形状および上端縁の上凸の三角形状は、先端が平坦となった下凸の台形状および上凸の台形状とすることもできる。この場合、変形可能部15の幅寸法は、中心部に向かって漸減していくが、中心部近傍においては漸減せずに均等な幅となる。
Separately from this, as in the modification shown in FIG. 5, the lower edge of the
Also in the first embodiment, the lower edge of the
Further, the vertical dimension of the H-
In addition, the downwardly protruding triangular shape of the lower end edge and the upwardly protruding triangular shape of the upper end edge of the
また、図3(a)に示すように、本実施の形態では、H形鋼11のウェブ12の上端部に、最も上側に位置する開口部14Aに連通する切欠部12aが設けられるとともに、ウェブ12の下端部に、最も下側に位置する開口部14Aに連通する切欠部12aが設けられることで、縦枠部16は、上下に延在しかつH形鋼11の長手方向と直交する方向に離間する左右一対の縦部材16a,16aによって構成されている。縦部材16aは、開口部14,14Aおよび変形可能部15よりH形鋼11の幅方向外側に位置し、ウェブ12の約1/3の幅を有するウェブ片と、一のフランジ13によって構成されている。
Further, as shown in FIG. 3A, in the present embodiment, a
そして、この縦枠部16を構成する左右一対の縦部材16a,16a上下端部がそれぞれ水平構造材17,17にベースプレート21,21を介して結合されている。
すなわちまず、一方の縦部材16aの上下端部にはそれぞれベースプレート21,21が溶接によって固定され、他方の縦部材16aの上下端部にはそれぞれベースプレート21,21が溶接によって固定されている。
ベースプレート21は鋼材で形成された矩形板状のものであって、その長辺の長さはH形鋼11の幅Hより短く、短辺の長さはH形鋼11のフランジ13の幅Bより長く、かつ水平構造材17のフランジ17aの幅より短くなっている。
ベースプレート21,21は左右に離間して配置され、その間は前記切欠部12aに位置している。
また、ベースプレート21には、平面視において縦部材16aのフランジ13を当該フランジ13の厚さ方向において挟む位置にボルト挿通孔が合計4個設けられている。
The upper and lower ends of a pair of left and right
That is, first,
The
The
Further, the
そして、縦枠部16の左右一対の縦部材16a,16aの上端部は、当該上端部に設けられているベースプレート21,21を上側の水平構造材17の下フランジ17aに当接したうえで、ベースプレート21,21に設けられているボルト挿通孔と上側の水平構造材17の下フランジ17aに設けられているボルト挿通孔にボルト18を挿通したうえで、当該ボルト18にナット(図示略)を螺合して締め付けることによって、上側の水平構造材17にベースプレート21,21を介して結合されている。
また、縦枠部16の左右一対の縦部材16a,16aの下端部は、当該下端部に設けられているベースプレート21,21を下側の水平構造材17の上フランジ17aに当接したうえで、ベースプレート21,21に設けられているボルト挿通孔と下側の水平構造材17の上フランジ17aに設けられているボルト挿通孔にボルト18を挿通したうえで、当該ボルト18にナット(図示略)を螺合して締め付けることによって、下側の水平構造材17にベースプレート21,21を介して結合されている。
The upper end portions of the pair of left and right
Also, the lower ends of the pair of left and right
図4に示すように、このような構成の耐力壁10Aに、地震等によって水平方向の外力(地震力)Fが作用すると、上下の水平構造材17,17が相対的に水平方向に変位する。これによって、耐力壁10が倒れるように変位し、これに伴って変形可能部15がせん断変形し、外力(地震力)のエネルギーを吸収する。これによって、耐力壁10Aの耐震性能を向上させることができる。
As shown in FIG. 4, when a horizontal external force (seismic force) F acts on the load-
本実施の形態によれば、第1の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、以下のような効果を得ることができる。
すなわち、ウェブ12の上端部に、最も上側に位置する開口部14Aに連通する切欠部12aが設けられるとともに、ウェブ12の下端部に、最も下側に位置する開口部14Aに連通する切欠部12aが設けられることで、縦枠部16が、上下に延在しかつH形鋼11の長手方向と直交する方向に離間する一対の縦部材16a,16aによって構成されているので、当該一対の縦部材16a,16aの相対的な変形は拘束されることなく、一対の縦部材16a,16aをつなぐ複数の変形可能部15が円滑にせん断変形し、地震力等の外力に対するエネルギー吸収を安定させることができる。
According to this embodiment, the same effects as those of the first embodiment can be obtained, and the following effects can be obtained.
That is, at the upper end of the
(第3の実施の形態)
図6は、第3の実施の形態の耐力壁10Bを示す正面図である。本実施の形態の耐力壁10Aが第2の実施の形態の耐力壁10Aと異なる点は、開口部14,14Aの構成であるので、以下ではこの点について説明し、第2の実施の形態と同一構成には同一符号を付してその説明を省略することもある。
(Third embodiment)
FIG. 6 is a front view showing a load-
本実施の形態では、開口部14,14Aにバーリング加工が施されている。このバーリング加工によって、開口部14,14Aの縁には、当該縁に沿ってウェブ12の面外方向に突出するバーリング突起22が形成されている。全てのバーリング突起22は、ウェブ12の一方の板面から面外方向に突出していてもよいし、複数のバーリング突起22のうちの一部のバーリング突起が一方の板面から面外方向に突出し、残りのバーリング突起22が他方の板面から面外方向に突出していてもよい。
なお、このようなバーリング突起22は、第1の実施の形態における開口部14に形成してもよい。
In the present embodiment, the
Note that such a burring
本実施の形態によれば、第2の実施の形態と同様の効果を得ることができる他、開口部14,14Aがバーリング加工されることで、開口部14,14Aの縁に沿ってバーリング突起22が形成されるので、変形可能部15および縦枠部16の面外変形に対する剛性を高め、耐力壁の耐震性能を向上させることができるという効果を得ることができる。
According to the present embodiment, the same effects as those of the second embodiment can be obtained. In addition, the burring process is performed on the
10,10A,10B 耐力壁
11 H形鋼(金属製部材)
12 ウェブ
12a 切欠部
13 フランジ
14,14A 開口部
15 変形可能部
16 縦枠部
16a 縦部材
17 水平構造材
10, 10A, 10B Load-bearing wall 11 H-section steel (metal member)
DESCRIPTION OF
Claims (7)
前記ウェブに複数の開口部が前記長手方向に所定の間隔をもって設けられ、
前記長手方向に隣り合う前記開口部の間の部位がエネルギーを吸収可能な変形可能部となっており、
前記金属製部材のうち、前記開口部および前記変形可能部を除いた部位が上下に延在する縦枠部となっており、
前記縦枠部の上下端部が前記水平構造材に結合されることを特徴とする耐力壁。 A metal member having a web and a flange connected to the web at right angles is disposed with its longitudinal direction facing up and down, and upper and lower ends are connected to horizontal structural members disposed above and below the metal member. Bearing wall that is
A plurality of openings are provided in the web at predetermined intervals in the longitudinal direction,
A portion between the openings adjacent in the longitudinal direction is a deformable portion capable of absorbing energy,
Of the metal member, a portion excluding the opening and the deformable portion is a vertical frame portion extending vertically,
A load-bearing wall, wherein upper and lower ends of the vertical frame portion are joined to the horizontal structural member.
n×S/L=1/50〜1/10となっていることを特徴とする請求項1に記載の耐力壁。 Assuming that the vertical dimension of the metal member is L (mm), the number of the deformable portions is n (n is a natural number), and the vertical dimension of the deformable portion is S (mm),
The load-bearing wall according to claim 1, wherein n × S / L = 1/50 to 1/10.
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JP2000145195A (en) * | 1998-11-10 | 2000-05-26 | Maeda Corp | Earthquake-resisting wall |
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