JP2020056279A

JP2020056279A - 耐震壁

Info

Publication number: JP2020056279A
Application number: JP2018196196A
Authority: JP
Inventors: 昭榮伊藤; Shoei Ito; 収二村崎; Shuji Murazaki
Original assignee: FUSO KIKO KK
Current assignee: FUSO KIKO KK
Priority date: 2018-09-28
Filing date: 2018-09-28
Publication date: 2020-04-09

Abstract

【課題】本発明は、円形筋交いの持つ欠点を解消し、その利点を最大限に活かすことができる、長時間有効な耐震壁を提供することを目的とする。【解決手段】本発明の耐震壁は、矩形フレームを、その内部に円形（楕円形）に加工した筋交いにて補強してなる耐震壁であって、前記筋交いは、その断面係数を変化させることなく円形（楕円形）に曲げ加工されたチャンネル材よりなり、その断面形状はＬの字、Ｔの字、コの字又はＨの字であることを特徴とし、前記フレームと筋交い又は筋交い同士が、互いに最も接近する位置で接合されて一体化されてなることを特徴とし、さらに、前記接合部分にはその内面側に接する内座金と外面側に接する外座金とにより挟持してあり、その座金は、円周方向の両端面に近づく程筋交いからの間隙が大きくなるように形成してあることを特徴する。【選択図】図１

Description

矩形フレームを、その内部に円形（楕円形）に加工した筋交いにて補強してなる耐震壁に関する。

当該耐震壁については、以下の先行特許文献に示されているように各種のものが知られている。
例えば、特許文献１に示されているようにチューブ状断面を持つ筋交いを楕円形に加工し、矩形フレームに固定した構造が知られえている。
特許文献２に示されるように円形断面を持つ筋交いを円形に加工し、矩形フレームの左右、上下縦横部分に形成した溝に前記円形筋交いの一部を嵌め込む構造が知られている。
これらは何れも、筋交いの屈曲弾性により矩形フレームに与えられた一時的な変形応力を逃がして、壁の破損を防ぐようにしたものであるが、何れも円形断面の筋交いを用いることを前提としている為に、筋交いを円形状に屈曲加工するに際して、その断面形状が加工前の円形を維持できず、周回方向で円形、楕円形などの変形し、応力変形箇所が発生することとが多い。その結果、設計上は筋交いの屈曲による弾性変形でおわっるはずが、塑性変形を生じ以後の使用を不可能にする虞があった。

特許文献１，２のような円形断面の筋交いを用いるのではなく、平鋼を用いるものが特許文献３，４に示されている。確かに、特許文献１、２較べ断面の塑性変形の防止が容易であるが、平鋼の平面が周回方向と平行となっているため屈曲変形が生じやすく、局部的な円形中心に向かう線状塑性変形が局部的に生じやすく、前記特許文献１，２と同様な問題が生じる虞がある。

特開２００２−３２７４９７号公報特許第４２５２４２７号公報特許第５７７０９２３号公報特開昭６２−２７３３３６号公報

本発明は、このような実情に鑑み、上記のような円形筋交いの持つ欠点を解消し、その利点を最大限に活かすことができる、長時間有効な耐震壁を提供することを目的とする。

本発明１の耐震壁は、矩形フレームを、その内部に円形（楕円形）に加工した筋交いにて補強してなる耐震壁であって、前記筋交いは、その断面係数を変化させることなく円形（楕円形）に曲げ加工されたチャンネル材よりなり、その断面形状はＬの字、Ｔの字、コの字又はＨの字であることを特徴とする。
本発明２は、本発明１の耐震壁において、前記フレームと筋交い又は筋交い同士が、互いに最も接近する位置で接合されて一体化されてなることを特徴とする。
本発明３は、本発明１又は２の耐震壁において、前記接合部分にはその内面側に接する内座金と外面側に接する外座金とにより挟持してあり、その座金は、円周方向の両端面に近づく程筋交いからの間隙が大きくなるように形成してあることを特徴する。

本発明１により、円形断面の筋交いに断面形状を遥かに安定して曲げ加工でき、断面変形の変化による応力集中点の発生を容易に防止することができた。また、Ｌの字、Ｔの字、コの字又はＨの字断面は、平板に較べ鋼材の厚み方向での塑性変形が生じにくく、平鋼に比べ屈曲加工に力はいるが加工後の形状は安定し、平鋼に較べ塑性変形は遥かに生じにくい。
それ故に、全体の円形（楕円を含む）加工による弾性の付与は、過剰な剛性を緩和することなり、従来の何れの耐震壁にも得られない安定した柔軟性と耐震剛性を有することができるものである。
さらに、このような特性を有するが故に、本発明２に示すように接合一体化し、耐震壁としての一体化した機能を向上することができた。

また、第三発明のように、円周方向の両端面に近づく程筋交いからの間隙が大きくなるように形成してなる座金を用いることで、連結具が、釘、ネジ釘、スポット溶接、或はボルトナットなどを用いたとしても、接触が空隙に開放される応力集中線が発生しないので、応力集中による極率中心側への塑性変形がより生じにくくなり弾性屈曲により耐震性向上効果をより確実なものとすることができた。

本発明の実施例１を示す図面であって、その［Ａ］は、全体を示す正面図、その［Ｂ］は図［Ａ］のＢ−Ｂ断面拡大図、その［Ｃ］は、図［Ｂ］の丸で囲む部分断面拡大図、その［Ｄ］は、図［Ｂ］のＤ−Ｄ線断面拡大図、その［Ｅ］は図［Ｂ］のＥ−Ｅ線断面拡大図である。本発明の実施例２を示し、図１の［Ｃ］に相当する箇所の断面拡大図である。

以下に示す実施例では、矩形フレーム（１）を構成する柱材（１ａ）と梁材（１ｂ）は木製のものを例示している。しかし、当該フレーム（１）は、木製に限らず、鋼鉄製、アルミニューム等の軽合金製、或は、カーボンファイバーやグラスファイバー等を合成樹脂により固めた強化プラスチック製などでも、問題なく使用できる。
筋交い（２）、（１２）又は（２２）は、以下実施例では鋼鉄製のものを用いたが、前記矩形フレーム（１）と同様各種の材料が使用可能であるが、弾性や耐震剛性などの点からすれば、鉄鋼製、強化プラスチック製などが望ましい。
内座金（３）（７）（１３）（２３）や外座金（４）（８）（１４）（２４）も、各種の材質が使用可能である。特に強化プラスチック製は、その高い弾性率により、屈折線が筋交いに生じるのを防止するクリアランス（Ｓ）を形成する必要性をなくすことができる。
ネジ釘、ボルトナットやビス等を用いる場合は、座金やその他の部材との材質間の調整の元に材質を検討すればよい。

本実施例は、Ｔの字断面の鋼鉄製アングル材による筋交い（２）を木製の矩形フレーム（１）内に円形にして収納連結した実施例を示す（図１参照）。

前記矩形フレーム（１）は、角形の柱材（１ａ）二本と、その上下端を繋ぐ梁材（１ｂ）とにより構成されている。
このフレーム（１）の内部空間は、円形に形成した筋交い（２）が上下に二個収納できるようになっている。
前記円形筋交い（２）は、全長に渡って同じ形状、大きさを持つＴの字断面を有しており、その両端は突合せ溶接により、形状からは継ぎ目が判別できないほどに一体化してある。
そして、Ｔの字に足部にあたるリブ（２ｂ）は、円形中心に向かって立ち上がっており、このリブ（２ｂ）の外周部に左右中央が一体化されているベース（２ａ）は、円形の周方向に一周して、短い筒状を形成している。

上下ニ個の筋交い（２）（２）は、それぞれ左右中央、上下中央に該当する箇所で、接合構造により矩形フレーム（１）と、或は筋交い（２）同士とが連結してある。
前記接合構造の内、矩形フレーム（１）と筋交い（２）とを接合する構造は、以下の通りである。

矩形フレーム（１）と筋交い（２）とは、頭付きネジ釘（梁用）（５）（柱用）（６）とにより連結してある。そして、このネジ釘（５）（６）が、筋交い（２）の曲りに影響されずに、柱梁に直角に打ち込まれた状態を維持できるように、筋交い（２）の当該接合箇所の内側と外側に、それぞれかまぼこ状の内座金（３）と外座金（４）とを介在させてある。
前記内座金（３）の内側面は、前記ネジ釘（５）（６）の頭が柱・梁の表面との平行を保つように平坦面に形成してあり、外側面は、前記筋交い（２）の曲がりに沿うように部分円状に形成してある。
又、前記外座金（４）の内側面は、前記ネジ釘（５）（６）に曲りが生じないように柱・梁の表面との平行を保つ平坦面に形成してあり、外側面は、前記筋交い（２）の曲がりに沿うように部分円状に形成してある。

筋交い（２）同士は、ボルトナット（９）により接合されている。このボルトナット（９）を安定化するために、二個の内座金（７）と一個の外座金（８）が配置されている。
前記内座金（７）は、矩形フレーム（１）との接合構造における内座金（５）（６）と同様なので説明を省略する。
前記外座金（８）は、前記外座金（４）を２個上下に互いに反転させ、その平坦面同士を一体化したような形状を有している。
このようにして、外座金（８）の上面で上側の筋交い（２）の下端面を、下面で下側の筋交い（２）の上端面をそれぞれ接触保持し、ボルトナット（９）に曲げ力を与えないようにしてある。
さらに、内座金（７）も上下に互いに反転して配置し、ナットの締付けによっても曲げ力を筋交い（２）又はフレーム（１）に与えないようにしてある。

以上のように、筋交い（２）の全長にわたって同一断面係数を維持するように構成ことで、フレーム（１）の上下左右のいずれの方向から外力を受けた場合でも、円形の筋交い（２）の弾性変形により、その力を緩和することができた。この際、局部的な塑性変形が生じにくいので、一時的な外力がなくなった後は、徐々にではあるが、外力を受ける前の形状に復帰することとなり、再度の地震などにも対応が可能となる。

以上のような機能は、筋交い（２）が外力により特許文献４の図４（Ｖ）のような多角形状に塑性変形しないことを前提にしている。
このような塑性変形は、座金（３）（４）（７）（８）が硬質な場合に生じやすいから、これを回避する手段としては、図１［４］に拡大して示すように、座金（３）（４）（７）（８）と筋交い（２）とのボルト、釘による一体化箇所から、座金の端部（周長方向で一体化箇所から近い側の端部）に向かうほど拡大するクリアランス（Ｓ）を形成するように座金の筋交い（２）に向かう面を加工する。
このクリアランス（Ｓ）の大きさは筋交い（２）の円心方向での弾性限界値であり、これを超えると、筋交い（２）が角形に塑性変形する可能性が高くなる。

実施例２は、筋交い（１２）をＬの字状断面を持つアングル材にした点に特徴がある。
シンプルなＬの字断面にしたので、内座金（１３）は、一箇所の連結箇所に一個で済ますことができるの部品点数を軽減でき、組立て、点検の手間を軽減することができた。

外座金（１４）、ネジ釘（１５）、（図外）、ボルトナット（図外）は、前記実施例１と代わりがないので、説明を省略する。

その他

前記以外にも、コの字、Ｈの字等のアングル材を筋交いとして用いることができるが、上記実施例１，２に基づけば、容易に具体例を完成できるので、説明は省略する。

また、矩形フレーム（１）の形状によっては、筋交いの大きさや個数は、特許文献４の第４図の（Ｉ）（ＩＩＩ）（ＩＶ）（ＶＩ）（ＶＩＩ）（ＶＩＩＩ）に示すように一個から多数個、円形、長円形、特許文献３の図１に示されているような楕円形であっても問題はない。

又矩形フレームや筋交いが上記のような各種材質のものが持ちいれるので、材質によっては、ボルトナットによるか、スポット溶接、接着剤によるなど、前記実施例とは異なる手段を必要とする場合がある。

矩形フレーム（１）
梁材（１ｂ）
筋交い（２）（１２）
筋交いのベース（２ａ）
筋交いのリブ（２ｂ）
内座金（３）（７）（１３）（２３）
外座金（４）（８）（１４）（２４）
頭付きネジ釘（梁用）（５）（１５）
（柱用）（６）
ボルトナット（９）
クリアランス（Ｓ）

Claims

矩形フレームを、その内部に円形（楕円形）に加工した筋交いにて補強してなる耐震壁であって、前記筋交いは、その断面係数を変化させることなく円形（楕円形）に曲げ加工されたチャンネル材よりなり、その断面形状はＬの字、Ｔの字、コの字又はＨの字であることを特徴とする耐震壁。
請求項１に記載の耐震壁において、前記フレームと筋交い又は筋交い同士が、互いに最も接近する位置で接合されて一体化されてなることを特徴とする耐震壁。
請求項１又は２に記載の耐震壁において、前記接合部分にはその内面側に接する内座金と外面側に接する外座金とにより挟持してあり、その座金は、円周方向の両端面に近づく程筋交いからの間隙が大きくなるように形成してあることを特徴する耐震壁。