JP2020020229A

JP2020020229A - 外壁構造

Info

Publication number: JP2020020229A
Application number: JP2018146753A
Authority: JP
Inventors: 幸作三橋; Kosaku Mitsuhashi; 暢之小田島; Nobuyuki Odajima; 智章石川; Tomoaki Ishikawa; 暢田井; Toru Tai
Original assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Current assignee: Takenaka Komuten Co Ltd
Priority date: 2018-08-03
Filing date: 2018-08-03
Publication date: 2020-02-06
Anticipated expiration: 2038-08-03
Also published as: JP7005875B2

Abstract

【課題】複数のパネル材により構成された壁体に開口部を確保し易い外壁構造を提供する。【解決手段】外壁構造は、斜め方向に傾斜鉄筋８４が配筋された複数のパネル材３０を上下方向及び横方向に並べ、上下方向に隣接するパネル材３０同士は横方向位置がずれて配置され、一方のパネル材３０における傾斜鉄筋８４が他方のパネル材３０における傾斜鉄筋８４の延長線に近接するように配置された壁体２０と、パネル材３０に形成され、横方向に隣接するパネル材３０の間に開口部４０を構成する幅狭部３６と、上下方向に隣接するパネル材３０の間でせん断力を伝達するせん断力伝達部材（シアキー５０）と、を備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、外壁構造に関する。

下記特許文献１には、建物の外側構面を、壁式ラーメン構造の壁柱及び壁梁によって構成した建物構造が示されている。

特開平９−２６４０５０号公報

上記特許文献１に開示された建物構造のような柱部材及び梁部材で構成された外殻架構に対して、柱形及び梁形を有さないパネル材を組み合わせた外殻架構も知られている。しかし、パネル材で構成した外殻架構には、構造上、広い開口部を確保することが難しい。

本発明は上記事実を考慮して、複数のパネル材により構成された壁体に開口部を確保し易い外壁構造を提供することを目的とする。

請求項１の外壁構造は、斜め方向に傾斜鉄筋が配筋された複数のパネル材を上下方向及び横方向に並べ、上下方向に隣接する前記パネル材同士は横方向位置がずれて配置され、一方の前記パネル材における前記傾斜鉄筋が他方の前記パネル材における前記傾斜鉄筋の延長線に近接するように配置された壁体と、前記パネルに形成され、横方向に隣接する前記パネル材の間に開口部を構成する幅狭部と、上下方向に隣接する前記パネル材の間でせん断力を伝達するせん断力伝達部材と、を備えている。

請求項１の外壁構造では、幅狭部を備えたパネル材が上下方向及び横方向に並べられている。また、上下方向に隣接するパネル材同士は、横方向位置がずれて配置され、それぞれのパネル材において、傾斜鉄筋が互いの延長線に近接するように配置されている。これにより、壁体に開口部が千鳥状に配置される。

また、傾斜鉄筋が上下に隣接する傾斜鉄筋の延長線に近接するように配置されることで、壁体には鉄筋に沿った斜め方向に圧縮ストラットが形成される。さらに、せん断力伝達部材により、上下のパネル材の間でせん断力を伝達できる。このように、請求項１の外壁構造では、複数のパネル材により構成された壁体において荷重を伝達しつつ、広い開口部を確保できる。

請求項２の外壁構造は、前記せん断力伝達部材はシアキーにより構成されている。

請求項２の外壁構造では、シアキーによって上下のパネル材の間でせん断力を伝達できる。これにより、地震時に壁体に作用する水平力に耐えることができる。

請求項３の外壁構造は、前記せん断力伝達部材は、所定値以上のせん断力が入力された際に塑性変形するエネルギー吸収部を備えている。

請求項３の外壁構造では、上下のパネル材間に所定値未満のせん断力が作用した際には、上下のパネル材間でせん断力を伝達できる。また、所定値以上のせん断力が作用した際には、エネルギー吸収部が塑性変形する。これにより、地震時に地震エネルギーを吸収し、壁体の揺れを減衰することができる。

本発明に係る外壁構造によると、複数のパネル材により構成された壁体に開口部を確保し易い。

（Ａ）は本発明の実施形態に係る外壁構造が適用された建物の一例を示す平面図であり、（Ｂ）は本発明の実施形態に係る外壁構造が適用された建物の壁体を示す部分拡大立面図である。本発明の実施形態に係る外壁構造においてパネル材を連結して壁体を形成した状態を示す部分断面図である。本発明の実施形態に係る外壁構造における壁体を形成する方法を示した立面図である。本発明の実施形態に係る外壁構造が適用された壁体に梁およびスラブを接合した状態を示す部分拡大立面図である。本発明の実施形態に係る外壁構造において開口部の形状を六角形とした変形例を示す立面図である。本発明の実施形態に係る外壁構造においてせん断力伝達部材としてエネルギー吸収部材を用いた変形例を示す立面図である。

［第１実施形態］
（平面構成）
図１（Ａ）には、本発明の実施形態に係る外壁構造が適用された建物１０の平面図が示されている。建物１０は平面形状が矩形状とされ、外周に沿って配置された外壁１２の全ての部分（矩形状の４辺の全て）に、本発明の実施形態に係る外壁構造が適用された、チューブ構造の建物である。

外壁１２においては、壁材であるパネル材３０と、サッシ（窓ガラス）が嵌め込まれた開口部４０と、が交互に配置されている。パネル材３０と開口部４０の幅は略同一とされている。また、パネル材３０は外側面と内側面が何れも平坦面とされ、柱形や梁形を備えていない。なお、開口部４０は、サッシ（窓ガラス）が嵌め込まれない開口だけのものであってもよい。

（立面構成）
図１（Ｂ）には、外壁１２の正面図（立面図）が示されている。外壁１２は、複数のパネル材３０を組付けて形成された壁体２０によって形成されている。壁体２０においては、複数のパネル材３０が、横方向（Ｘ方向）及び上下方向（Ｚ方向）に並べて配置されている。

具体的には、図１（Ｂ）に示すパネル材３０Ａの横方向の両側面には、それぞれパネル材３０Ｂ、３０Ｃが接して設置されている。また、パネル材３０Ａの左側上端面にはパネル材３０Ｄが接して設置され、パネル材３０Ａの右側上端面にはパネル材３０Ｅが接して設置されている。さらに、パネル材３０Ａの左側下端面にはパネル材３０Ｆが接して設置され、パネル材３０Ａの右側下端面にはパネル材３０Ｇが接して設置されている。この状態で、パネル材３０Ａはパネル材３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇと略面一に配置されている。

なお、パネル材３０は、パネル材３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ、３０Ｄ、３０Ｅ、３０Ｆ、３０Ｇの総称であり、本明細書において特に区別して表現する必要がない場合は、それぞれパネル材３０と表記する。

図３に示すように、それぞれのパネル材３０は、上張出し部３２、下張出し部３４及び幅狭部３６を備えている。幅狭部３６は、上下に配置された上張出し部３２及び下張出し部３４の間に配置され、上張出し部３２及び下張出し部３４より幅が狭く形成された部分である。換言すると、幅狭部３６の上部には、幅狭部３６の幅方向の両側へ突出した上張出し部３２が設けられており、幅狭部３６の下部にも、幅狭部３６の幅方向の両側へ突出した下張出し部３４が設けられている。これにより、パネル材３０は略Ｈ形状の外形とされている。

なお、図３においては、パネル材３０の構成を解り易くするため、後述する縦筋８６及び横筋８８（図２参照）の図示は省略されている。

図１（Ｂ）に示すように、パネル材３０Ａにおける幅狭部３６Ａと、パネル材３０Ｂにおける幅狭部３６Ｂとの間には矩形状の開口部４０Ｂが形成されている。同様に、パネル材３０Ａにおける幅狭部３６Ａと、パネル材３０Ｃにおける幅狭部３６Ｃとの間には矩形状の開口部４０Ｃが形成されている。このように、本実施形態における開口部４０は、横方向に隣接するパネル材３０の間に形成されている。

なお、開口部４０は、開口部４０Ｂ、４０Ｃの総称であり、本明細書において特に区別して表現する必要がない場合は、それぞれ開口部４０と表記する。

このように、複数のパネル材３０が上下方向（Ｚ方向）及び横方向（Ｘ方向）に、互いの境界面が馬目地（垂直方向の目地がずれて配置される目地）を形成するように並べて配置される一方で、横方向に隣接するパネル材３０の間に開口部４０が形成されたパターンが、横方向及び上下方向に沿って繰り返されて、壁体２０が形成されている。

（連結構造）
図２には、パネル材３０を組付けて構成した壁体２０の部分拡大図が示されている。図２においては、パネル材３０Ａの内部構造を実線で示している。また、パネル材３０Ａと接して配置されたパネル材３０Ｆ、３０Ｇの内部構造のうち、これらのパネル材とパネル材３０Ａとを連結するための構成を実線で示している。

また、図３には、パネル材３０を組付けている状態が示されている。パネル材３０同士は、一方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）の左側上端面３２Ｌと、他方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）の右側下端面３４Ｒとが互いに接するように配置される。同様に、一方のパネル材３０（パネル材３０Ｆ）の右側上端面３２Ｒと、他方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）の左側下端面３４Ｌとが互いに接するように配置される。

（シアキー）
パネル材３０の左側上端面３２Ｌ及び右側上端面３２Ｒには、それぞれ挿入孔５２Ｌ、５２Ｒが形成されている。挿入孔５２Ｌ、５２Ｒには、それぞれ、棒鋼で形成された、せん断力伝達部材としてのシアキー５０の下端部が挿入される。

また、パネル材３０の左側下端面３４Ｌ及び右側下端面３４Ｒには、それぞれ挿入孔５４Ｌ、５４Ｒが形成されている。上方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）における挿入孔５４Ｌは、下方のパネル材３０（パネル材３０Ｆ）における挿入孔５２Ｒと平面視で重なる位置に配置される。そして、挿入孔５４Ｌにはシアキー５０の上端部が挿入される。同様に、上方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）における挿入孔５４Ｒは、下方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）における挿入孔５２Ｌと平面視で重なる位置に配置される。そして、挿入孔５４Ｒにはシアキー５０の上端部が挿入される。これにより、上下方向に隣接するパネル材３０に跨ってシアキー５０が配置される。

（引張鉄筋）
パネル材３０の上張出し部３２には、引張鉄筋８０が埋設されている。引張鉄筋８０の上端部はパネル材３０の左側上端面３２Ｌ及び右側上端面３２Ｒから上向きに突出して配筋されている。

また、パネル材３０の下張出し部３４には、左側下端面３４Ｌ及び右側下端面３４Ｒに開口する機械式継手であるスリーブ８２が埋設されている。上方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）におけるスリーブ８２は、下方のパネル材３０（パネル材３０Ｆ、３０Ｇ）における引張鉄筋８０と平面視で重なる位置に配置される。

これにより、パネル材３０同士を上下に組付けると、下方のパネル材３０（パネル材３０Ｆ、３０Ｇ）における引張鉄筋８０が上方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）におけるスリーブ８２に挿入される。スリーブ８２にグラウト材を充填することにより、上下のパネル材３０が引張鉄筋８０によって連結される。

（傾斜鉄筋）
パネル材３０の内部には、傾斜鉄筋８４が埋設されている。傾斜鉄筋８４は、パネル材３０の左側上端面３２Ｌから右側下端面３４Ｒへ向って複数本配筋されている。また、パネル材３０の右側上端面３２Ｒから左側下端面３４Ｌへ向って複数本配筋されている。傾斜鉄筋８４の両端部には定着用のフックが形成されており、傾斜鉄筋８４はパネル材３０の外部へ突出していない。

図２に示すように、複数のパネル材３０を組付けた状態では、上下方向に隣接するパネル材３０におけるそれぞれの傾斜鉄筋８４は、一方のパネル材３０における傾斜鉄筋８４が、他方のパネル材３０における傾斜鉄筋８４の延長線に近接するように配置される。「近接するように」とは、具体的に次の状態を指している。

すなわち、一方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）において同一方向に配筋された複数の傾斜鉄筋８４の中心線ＣＬに沿って、他方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）における傾斜鉄筋８４が配置される。さらに、他方のパネル材３０において同一方向に配筋された複数の傾斜鉄筋８４のうち、両端の傾斜鉄筋８４Ｅに挟まれる部分の配筋幅Ｋの範囲内に、該中心線ＣＬが配置される。

なお、本実施形態においては、一方のパネル材３０（パネル材３０Ａ）における傾斜鉄筋８４の中心線ＣＬは、他方のパネル材３０（パネル材３０Ｇ）における傾斜鉄筋８４の中心線ＣＬと略一致するように配置されている。

また、傾斜鉄筋８４は、パネル材３０を正面から見て、引張鉄筋８０及びスリーブ８２と重なるように配置されている。これにより、引張鉄筋８０と傾斜鉄筋８４との間に重ね継ぎ手が形成され、引張鉄筋８０と傾斜鉄筋８４との間で引張応力を伝達できる。換言すると、引張鉄筋８０は、引張鉄筋８０と傾斜鉄筋８４との間で引張応力を伝達可能な本数以上、パネル材３０に配筋される。

（縦筋、横筋）
パネル材３０の内部には、傾斜鉄筋８４に加えて、縦筋８６及び横筋８８が配筋されている。縦筋８６及び横筋８８は、パネル材３０の内部に埋設された鉄筋であり、外部へ突出していない。

パネル材３０の上張出し部３２及び下張出し部３４においては、横筋８８は所定のかぶり厚を確保しつつ上張出し部３２及び下張出し部３４の幅方向の両端に亘って横方向に配筋されている。また、縦筋８６は、上張出し部３２及び下張出し部３４において幅狭部３６の幅方向外側に配置された部分で、横筋８８を取り囲む様に略鉛直面に沿ってループ状に配筋されている。

パネル材３０の幅狭部３６、及び上張出し部３２及び下張出し部３４において幅狭部３６の上方及び下方に配置された部分においては、縦筋８６は、所定のかぶり厚を確保しつつパネル材３０の上下方向の両端に亘って配筋されている。また、幅狭部３６においては、横筋８８は縦筋８６を取り囲む様に略水平面に沿ってループ状に配筋されている。

（内部架構）
図１（Ａ）に示すように、壁体２０を四周に配置して形成された外壁１２の内側には、架構６０が配置されている。架構６０は、柱６２と、柱６２及び壁体２０に架設された大梁６４と、大梁６４及び壁体２０に架設された小梁６６と、を備えている。

図４に示すように、大梁６４及び小梁６６は壁体２０と接合されている。具体的には、壁体２０を構成するパネル材３０にはアンカーボルト７２が埋め込まれており、このアンカーボルト７２によって、接合プレート７４がパネル材３０に固定されている。接合プレート７４には、大梁６４及び小梁６６がボルト接合されている。これにより、大梁６４及び小梁６６がパネル材３０に接合される。

また、パネル材３０には定着筋７６が埋設され、定着筋７６の端部はパネル材３０から突出している。この定着筋７６は、スラブ配筋１４Ａとスリーブ７８によって接合されている。大梁６４及び小梁６６の上方にはコンクリートが打設され、スラブ１４が形成されている。

なお、アンカーボルト７２及び定着筋７６は、全てのパネル材３０に埋設する必要はない。つまり、アンカーボルト７２は大梁６４又は小梁６６が接合されるパネル材３０のみに埋設すればよく、定着筋７６はスラブ１４が接合されるパネル材３０のみに埋設すればよい。

（作用・効果）
本発明の実施形態に係る外壁構造の壁体２０では、図１（Ｂ）に示すように、幅狭部３６を備えたパネル材３０が、上下方向及び横方向に並べられている。上下方向に隣接するパネル材３０同士は、傾斜鉄筋８４が互いの延長線に近接するように配置されている。これにより、上下のパネル材３０は、横方向の位置をずらして配置される。また、横方向に隣接するパネル材３０同士は互いに接して配置され、それぞれの幅狭部３６の間に開口部４０が形成されている。これにより、壁体２０に開口部４０が千鳥状に配置される。

また、図２に示すように、上下方向に隣接するパネル材３０に跨って鋼製のシアキー５０が配置されている。このため、一方のパネル材３０に水平力が作用すると、シアキー５０を介して、他方のパネル材３０に水平力が伝達される。これにより壁体２０の内部において水平方向の応力を伝達できる。

さらに、上下方向に隣接するパネル材３０には、傾斜鉄筋８４が互いの延長線に近接するように配置されている。このため、壁体２０には傾斜鉄筋８４に沿った斜め方向に圧縮ストラットが形成される。

より具体的には、壁体２０には、パネル材３０を形成しているプレキャストコンクリートが斜め方向に連続して配置された部分（開口部４０によって分断されない部分）が形成される。

これにより壁体２０は、地震時等において壁体２０に水平力が作用した際、壁体２０の面内方向に沿って作用する斜め方向の圧縮力に抵抗できる。

また、上下方向に隣接するパネル材３０は、引張鉄筋８０によって連結されている。このため上下方向に隣接するパネル材３０で縦方向の引張力を伝達することができる。これにより壁体２０は、地震時等において壁体２０に上下方向の力が作用した際、この上下方向の力に抵抗できる。

また、引張鉄筋８０と傾斜鉄筋８４との間には、重ね継ぎ手が形成されている。このため、引張鉄筋８０と傾斜鉄筋８４との間で引張応力を伝達できる。また、上下方向に隣接するパネル材３０にそれぞれ配筋された傾斜鉄筋８４同士は、引張鉄筋８０を介して応力を伝達できる。これにより、壁体２０において引張鉄筋８０は通し筋として機能する。

これにより壁体２０は、地震時等において壁体２０に水平力が作用した際、壁体２０の面内方向に沿って作用する斜め方向の引張力に抵抗できる。

このように、本発明の実施形態に係る外壁構造では、複数のパネル材３０により構成された壁体２０において荷重を伝達しつつ、広い開口部４０を確保できる。

（その他の実施形態）
本実施形態においては、横方向に隣接するパネル材３０の幅狭部３６の間に、矩形状の開口部４０を形成しているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５には、幅狭部９２の側面を屈曲して形成したパネル材９０と、幅狭部９２の間に形成され、正面視で六角形状の開口部４２が示されているが、この開口部４２のように、開口部は多角形状、円形状など任意の形状とすることができる。

すなわち、本発明の実施形態に係るパネル材において、傾斜鉄筋８４を配筋することができれば幅狭部の形状は任意であり、幅狭部によって挟まれて形成される開口部の形状も任意である。傾斜鉄筋８４の配筋幅Ｋは、壁体２０に必要とされる長期耐荷重及び短期耐荷重に応じて適宜設定することができる。

なお、図５においては、パネル材３０の構成を解り易くするために引張鉄筋８０、縦筋８６及び横筋８８の図示は省略されている。本発明の実施形態に係るパネル材においては、これらの引張鉄筋８０、縦筋８６及び横筋８８は必須ではなく、傾斜鉄筋８４とシアキー５０があればよい。

引張鉄筋８０がなくても地震時には壁体２０には傾斜鉄筋８４に沿って圧縮ストラットが形成されるため、壁体２０は地震時に作用する短期荷重に抵抗することができる。また、縦筋８６及び横筋８８は平常時及び地震時に壁体２０が負担する荷重に応じて、必要があれば適宜配筋すればよい。

また、本実施形態においては、せん断力伝達部材として棒鋼で形成されたシアキー５０を用いているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図６のパネル材９４のように、せん断力伝達部材としてエネルギー吸収部材５６を用いてもよい。エネルギー吸収部材５６は、上下のパネル材９４間に跨って配置される本体部５６Ａと、本体部５６Ａの上下端部に形成され、パネル材９４に定着する定着部５６Ｂと、所定値以上のせん断力が作用した際に塑性変形してエネルギーを吸収する低強度部５６Ｃと、を備えている。

本体部５６Ａは、鋼製の平板である。定着部５６Ｂは、本体部５６Ａの両面に溶接されたスタッドである。低強度部５６Ｃは、本体部５６Ａに複数の貫通孔を空けて形成した変形誘導部であり、エネルギー吸収部材５６に対して横方向及び上下方向にそれぞれ所定の力が作用すると塑性変形し、破断するまで変形しながらエネルギーを吸収する。これにより振動を減衰できる。

エネルギー吸収部材５６はパネル材９４と一体的に成形される。具体的には、エネルギー吸収部材５６の上端部をパネル材９４を成形する型枠内に配置した状態でコンクリートを成形し、パネル材９４とエネルギー吸収部材５６とを一体化する。エネルギー吸収部材５６の下端部はパネル材９４の下端面から突出させる。

パネル材９４を組付ける際は、パネル材９４の上端面に形成された挿入孔５８へ、エネルギー吸収部材５６の下端部を挿入する。上下のパネル材９４が所定の位置に配置された後、挿入孔５８へグラウト材を充填する。

なお、低強度部５６Ｃは、本体部５６Ａに貫通孔を形成する実施形態の他、例えば本体部５６Ａの厚みを薄くして形成してもよい。また、本体部５６Ａを上下に分割し、分割された上下片に低降伏点鋼を溶接してもよい。さらに、本体部５６Ａ自体を低降伏点鋼で形成してもよい。低降伏点鋼を用いることで、普通鋼を用いる場合と比較して比較的小さな振動のエネルギーも吸収できるため、振動減衰効果を高めることができる。

また、本実施形態においては、図１（Ａ）に示すように、建物１０の外周に沿って配置された外壁１２の全ての部分（矩形状の４辺の全て）に、本発明の実施形態に係る外壁構造が適用されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば、外壁１２の一部、例えば矩形状の３辺、２辺、１辺のみに適用することができる。後述する第２実施形態においても同様である。このように、本発明は様々な態様で実施できる。

２０壁体
３０パネル材
３６幅狭部
４０開口部
５０シアキー（せん断力伝達部材）
５６エネルギー吸収部材（せん断力伝達部材）
５６Ｃ低強度部（エネルギー吸収部）
８４傾斜鉄筋
９０パネル材
９２幅狭部
９４パネル材

Claims

斜め方向に傾斜鉄筋が配筋された複数のパネル材を上下方向及び横方向に並べ、上下方向に隣接する前記パネル材同士は横方向位置がずれて配置され、一方の前記パネル材における前記傾斜鉄筋が他方の前記パネル材における前記傾斜鉄筋の延長線に近接するように配置された壁体と、
前記パネル材に形成され、横方向に隣接する前記パネル材の間に開口部を構成する幅狭部と、
上下方向に隣接する前記パネル材の間でせん断力を伝達するせん断力伝達部材と、
を備えた外壁構造。
前記せん断力伝達部材はシアキーにより構成されている、請求項１に記載の外壁構造。
前記せん断力伝達部材は、所定値以上のせん断力が入力された際に塑性変形するエネルギー吸収部を備えている、請求項１に記載の外壁構造。