JP2020070585A - 耐力壁および建物 - Google Patents

Abstract

【課題】部品点数が少なく、低層・中低層住宅の建物においても地震時に入力されるエネルギーを合理的かつ十分に吸収することができる耐力壁および建物を提供する。【解決手段】水平方向に距離を隔て、互いの内側フランジ１３ａが対向して配置されたＨ形鋼で形成された一方の柱部材１１および他方の柱部材１１と、一方の柱部材１１の内側フランジ１３ａと他方の柱部材１１の内側フランジ１３ａとに結合されるエネルギー吸収部材１５と、柱部材１１の上下両端部にそれぞれ接合されるとともに上下の梁２０に接合されるエンドプレート１６とを備え、柱部材１１の外側フランジ１３ｂとウェブ１２とのうちの少なくとも外側フランジ１３ｂにエンドプレート１６が接合されている。【選択図】図１

Description

本発明は、耐力壁および当該耐力壁を備えた建物に関する。

住宅の耐震構造として、梁等の横架材の間に、地震力（水平力）に抵抗可能な耐力壁を設置した構造が知られている。近年、都心部における狭小住宅や間取りの自由度が高い住宅（大開口、ビルトインガレージ等）に対するニーズが高まる中、壁幅を標準寸法の半分以下とした耐力壁（細幅耐力壁）が志向されている。

耐力壁は、例えば、鉛直力（軸力）を支持する角形鋼管等の柱状の部材（柱部材）に、水平抵抗要素としてブレース（斜材）や耐震デバイス（エネルギー吸収部材）等が接続されて形成される。一般的に、前者は、壁幅が小さくなるほど水平力に対してブレースを急角度で配置することになるため、性能効率が低下し、耐力や剛性の確保が困難となる。これに対し、後者は、デバイスの数量を適宜増やすことで、比較的容易に耐力や剛性を調整することが可能である。しかし、デバイスを支持する部材（ガセットＰＬ等）を柱部材に設ける必要があるため、部材点数や部材品種、加工度が増大する（例えば特許文献１および特許文献２参照）。特に、細幅耐力壁に適用する場合、耐震性能を確保するために必要な壁枚数も増加するため、前記の問題がより顕著となる。

部材の点数や品種、加工度の増大を回避する構造の一例として特許文献３に記載のものが知られている。
この構造は、建築物の主架構柱として複数の部材を連結させて構成され、各々の主架構柱の少なくとも両側部に一対となって配置されるＨ形鋼の鉛直支持材と、各々の主架構柱の中間部に配置される１箇又は複数のＨ形鋼の連結材とを備え、前記鉛直支持材及び前記連結材は、前記鉛直支持材の上端及び下端が、建築物の主架構梁に固定されるとともに、前記連結材の上端及び下端が、建築物の主架構梁に固定されることなく間隙を形成させるものであり、前記鉛直支持材のフランジと前記連結材のフランジとが互いに接合されることで、建築物の横方向に連続させて連結されるものとなる。

特許文献３に記載の構造では、鉛直支持材及び連結材に略同一断面形状のＨ形鋼が用いられるため、各々の主架構柱を構成する複数の部材を共通化させることができるものとなり、鉛直支持材及び連結材の製作コスト、運搬コスト及び主架構柱の施工コストの増大を抑制することが可能となる。
また、特許文献３に記載の構造では、Ｈ形鋼で形成された鉛直支持材の両フランジとウェブがエンドプレートに固定され、当該エンドプレートを介して梁と結合されるので、つまり、Ｈ形鋼の両フランジの上下端部の全断面およびウェブの上下端部の全断面がエンドプレートを介して梁に強固に拘束されるので、Ｈ形鋼が曲げモーメントとせん断力を負担することとなり、水平力に対して高い耐力と剛性を確保できる。さらに、主架構柱の両側部の鉛直支持材から作用する力が、連結材を介して互いに伝達されるため、各々の鉛直支持材を単独で設置する場合よりも、主架構柱全体としての耐力と剛性を強化することができる。

特許第３２８６６１１号公報 特許第６１０３６９７号公報 特開２０１６−６９８３９号公報

しかし、特許文献３に記載の構造では、一対の鉛直支持材を構成する一対のＨ形鋼の両フランジの上下端部の全断面およびウェブの上下端部の全断面がエンドプレートを介して梁に強固に拘束されているので、地震力等の水平力が作用した場合に、一対のＨ形鋼が水平方向に変位し難くなる。このため、一対のＨ形鋼の鉛直支持材間に配置され、当該一対の鉛直支持材に結合されているＨ形鋼で形成された連結材が変形し難くなり、当該連結材に塑性化するほどの変形を与え、耐震デバイスとして使用するためには、一つの主架構柱が負担する水平力を十分大きくする必要がある。したがって、地震等の想定外力が比較的小さい低層・中低層住宅等の建物に適用する場合には、建物内に配置可能な主架構柱の数が少なくなり、構造設計において建物全体としての剛性バランスを確保することが難しくなる。さらに、主架構柱の負担する水平力に合わせて、主架構柱が取り付く周辺部材やその接合部を部分的に補強しなければならず、このため、補強部材が必要になるという問題がある。

本発明は、前記事情に鑑みてなされたもので、低層・中低層住宅等の建物においても地震時に入力されるエネルギーを合理的かつ十分に吸収することができるとともに、建物全体としての剛性バランスを確保でき、さらに補強部材も不要な耐力壁および建物を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために、本発明の耐力壁は、水平方向に距離を隔て、互いの内側フランジが対向して配置されたＨ形鋼で形成された一方の柱部材および他方の柱部材と、
一方の前記柱部材の前記内側フランジと他方の前記柱部材の前記内側フランジとに結合されるエネルギー吸収部材と、
前記柱部材の上下両端部にそれぞれ接合されるとともに上下の水平構造材に接合されるエンドプレートと、を備え、
前記柱部材の前記内側フランジが前記エンドプレートに接合されずに、
前記柱部材の外側フランジとウェブとのうちの少なくとも前記外側フランジに前記エンドプレートが接合されていることを特徴とする。

本発明においては、一方の柱部材の内側フランジと他方の柱部材の内側フランジとにエネルギー吸収部材が結合されているので、エネルギー吸収部材を支持する部材を柱部材に別途設ける必要がない。また、後述するように、柱部材が負担する水平力を抑制できるので、柱部材が取り付く周辺部材やその接合部を部分的に補強する必要もない。このため、補強部材も不要となる。
また、柱部材の内側フランジがエンドプレートに接合されずに、柱部材の外側フランジとウェブとのうちの少なくとも外側フランジにエンドプレートが接合されているので、柱部材の両フランジの上下端部の全断面およびウェブの上下端部の全断面がエンドプレートを介して水平構造材に強固に拘束されず、柱部材の上下端部の断面の一部のみが拘束される。このため、柱部材の負担する水平力を抑制できる。
したがって、地震力等の水平力が作用した場合に、柱部材が水平方向に変位し易くなって、エネルギー吸収部材が変形し易くなるので、地震等の想定外力が比較的小さい低層・中低層住宅等の建物に適用した場合においても、当該エネルギー吸収部材によって地震時に入力されるエネルギーを合理的かつ十分に吸収することができる。また、建物内に本発明に係る耐力壁を適宜配置することにより、構造設計において建物全体としての剛性バランスを確保できる。

また、本発明の前記構成において、前記柱部材の前記外側フランジと前記ウェブの少なくとも一部とに前記エンドプレートが接合されていてもよい。
この場合、ウェブは外側フランジの側に寄った当該ウェブの幅方向における半分以下の部分がエンドプレートに接合されているのが好ましい。

このような構成によれば、エンドプレートを介して水平構造材によって拘束されるのは、柱部材の外側フランジとウェブの少なくとも一部とであるので、柱部材の水平方向変位に伴う、エネルギー吸収部材の変形を誘起しつつ、ウェブとエンドプレートの接合部を介して、柱部材と上下の水平構造材との間で効率良く水平力が伝達されるため、当該エネルギー吸収部材によって地震時に入力されるエネルギーをさらに十分に吸収することができる。

また、本発明の前記構成において、一方の前記柱部材の前記外側フランジの板厚中心と他方の前記柱部材の前記外側フランジの板厚中心の間の距離に対し、前記柱部材の上下方向の長さが５．５倍以上であってもよい。

このような構成によれば、耐力壁の幅に対して、上下方向の長さが５．５倍以上となるので、耐力壁の細幅化を図ることができる。したがって、耐力壁の省スペース化による建物のプラン自由度が向上する。

また、本発明の前記構成において、前記エネルギー吸収部材が、前記柱部材の端部から前記柱部材の幅の２倍以上の距離を隔てて配置されていてもよい。
ここで、前記柱部材の幅とは、当該柱部材の前記外側フランジの外側を向く面と前記内側フランジの内側を向く面との間の水平距離のことを言う。

このような構成によれば、エネルギー吸収部材が柱部材の上下端部に配置されないので、エネルギー吸収部材の変形に起因して柱部材のウェブの上下端部に作用する圧縮力を緩和し、当該ウェブの上下端部の局部座屈を抑制できる。

また、本発明の前記構成において、前記エネルギー吸収部材が、鋼板をＵ形に折り曲げて成形されたＵ形部材であり、
当該Ｕ形部材の一片が一方の前記柱部材の前記内側フランジに結合され、他片が他方の前記柱部材の前記内側フランジに結合されていてもよい。

このような構成によれば、エネルギー吸収部材としてのＵ形部材の一片が一方の柱部材の内側フランジに結合され、他片が他方の柱部材の内側フランジに結合されているので、一方の前記柱部材の前記内側フランジと他方の前記柱部材の前記内側フランジとに相対変位が生じた場合に、Ｕ形部材の一片と他片の間に設けられた略半円筒状の繋ぎ部が位置を移動させながらＵ形部材が弾塑性変形することとなる。そのため、前記の相対変位に対するエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）の変形追従性を向上させ、エネルギー吸収部材自体の過大な耐力上昇を抑制することができ、耐力壁としてより安定したエネルギー吸収性能を発揮できる。また、エネルギー吸収部材がＵ形部材であるので、板状のエネルギー吸収部材を用いる場合に比べて、形状設計における設計変数が増し、当該変数を適宜調整することで、容易に耐力壁としての構造性能を調整することが可能となる。

また、本発明の前記構成において、前記エネルギー吸収部材が、一方の前記柱部材の前記内側フランジと他方の前記柱部材の前記内側フランジとに着脱可能に結合されていてもよい。

このような構成によれば、エネルギー吸収部材を容易に取り付けることができるとともに、地震力が作用した後にエネルギー吸収部材のみを取替えることが容易となる。

また、本発明に係る建物は、上述したような耐力壁を備えたことを特徴する。

本発明においては、地震時に入力されるエネルギーを十分に吸収することができるとともに、建物全体としての剛性バランスを確保でき、さらに補強部材も不要な耐力壁を備えた建物を容易に得ることができる。
また、耐力壁の細幅化を図ることができるので、耐力壁の省スペース化による建物のプラン自由度が向上する。

本発明によれば、部品点数が少なく、低層・中低層住宅等の建物においても地震時に入力されるエネルギーを合理的かつ十分に吸収することができるとともに建物全体としての剛性バランスを確保でき、さらに補強部材も不要な耐力壁および建物を得ることができる。

本発明の第１の実施の形態に係る耐力壁を示すもので、斜視図である。 同、外力が作用している状態を示す耐力壁の正面図である。 同、変形例を示すもので、（ａ）は第１変形例を示す正面図、（ｂ）は第２変形例を示す正面図である。 同、変形例を示すもので、（ａ）は第３変形例を示す平断面図、（ｂ）は第４変形例を示す平断面である。 本発明の第２の実施の形態に係る耐力壁を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る耐力壁を示す斜視図である。 本発明の第３の実施の形態に係る耐力壁に使用されるエネルギー吸収部材を示すもので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）側面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る耐力壁の第１変形例を示すもので、要部の正面図である。 同、外力が作用している状態を示す耐力壁の要部の正面図である。 本発明の第３の実施の形態に係る耐力壁の第２変形例を示す正面図である。 本発明に係る耐力壁の実施例１〜４を示す正面図である。 本発明に係る耐力壁の実施例１〜４のそれぞれにおいて、水平力を一方向に加力した際に、柱部材の下端部に発生する主応力分布を示す図である。

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を示す斜視図である。
この耐力壁１０は、水平方向に距離を隔てて配置された一方の柱部材１１と他方の柱部材１１とを備えている。
一方および他方の柱部材１１，１１はそれぞれＨ形鋼によって形成されており、当該Ｈ形鋼によって形成された柱部材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１３ａ，１３ｂとを備えている。フランジ１３ａ，１３ｂ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。
左右一対の柱部材（Ｈ形鋼）１１，１１の内側を向くフランジ１３ａが内側フランジ１３ａであり、外側を向くフランジ１３ｂが外側フランジ１３ｂである。
なお、柱部材１１は、熱間圧延Ｈ形鋼（ロールＨ形鋼）によって形成してもよいし、溶接組立Ｈ形鋼（ビルドＨ形鋼）または溶接軽量Ｈ形鋼によって形成してもよい。

また、耐力壁１０はエネルギー吸収部材１５を備えている。このエネルギー吸収部材１５は縦長の直方体状に形成されており、一方の柱部材１１の内側フランジ１３ａと他方の柱部材１１の内側フランジ１３ａとに結合されている。すなわち、エネルギー吸収部材１５の左右の幅寸法は、内側フランジ１３ａ，１３ａの離間距離と略等しく、エネルギー吸収部材１５の奥行方向の寸法は、内側フランジ１３ａの幅寸法と等しくなっている。
そして、エネルギー吸収部材１５の一方の側面が一方の内側フランジ１３ａに結合され、他方の側面が他方の内側フランジ１３ａに結合されている。
また、エネルギー吸収部材１５の高さ寸法は柱部材１１の高さ寸法より短くなっており、本実施の形態では、３個のエネルギー吸収部材１５が上下に略等しい間隔で配置されている。

このようなエネルギー吸収部材１５は、鋼材や粘弾性体（高分子ゴム等）によって形成され、鋼材としては例えば低降伏点鋼が使用されるが、エネルギー吸収部材１５の材質はこれに限ることはない。エネルギー吸収部材１５を低降伏点鋼で形成することによって、当該エネルギー吸収部材１５を早期に降伏させることができ、これによってエネルギーの吸収を誘起することができる。
また、エネルギー吸収部材１５の材質が鋼材の場合、当該エネルギー吸収部材１５を溶接等によって内側フランジ１３ａに結合すればよいし、エネルギー吸収部材１５の材質が粘弾性体（高分子ゴム等）の場合、当該エネルギー吸収部材１５を接着剤等によって内側フランジ１３ａに結合すればよい。

また、耐力壁１０はエンドプレート１６を備えている。エンドプレート１６は鋼板で形成された板状のものであり、柱部材１１の上下両端部にそれぞれ溶接によって接合されるとともに、上下の梁（水平構造材）２０，２０にボルト止めまたは溶接によって接合されている。
また、エンドプレート１６は柱部材１１の外側フランジ１３ｂとウェブ１２とのうちの少なくとも外側フランジ１３ｂに接合されるが、本実施の形態では、外側フランジ１３ｂとウェブ１２の一部とに接合されている。この場合、ウェブ１２は外側フランジ１３ｂの側に寄った当該ウェブ１２の幅方向における半分以下の部分がエンドプレート１６に接合されている。

また、上下の梁（水平構造材）２０，２０はそれぞれＨ形鋼によって形成されており、その長手方向は柱部材１１，１１の並設方向に向けられている。また、梁２０，２０のウェブ２０ａはその幅方向を上下に向けて配置され、上下のフランジ２０ｂ，２０ｂは水平に向けられている。
エンドプレート１６のフランジ２０ｂの幅方向における長さ寸法は、フランジ２０ｂの幅寸法以下になっており、エンドプレート１６はその幅方向の中央部をフランジ２０ｂの幅方向の中央部に揃えたうえで、フランジ２０ｂにボルト止めまたは溶接によって接合されている。なお、柱部材１１の上端側のエンドプレート１６は上側の梁２０の下側フランジ２０ｂに接合され、柱部材１１の下端側のエンドプレート１６は下側の梁２０の上側フランジ２０ｂに接合されている。

また、本実施の形態では、一方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂの板厚中心と他方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂの板厚中心の間の距離に対し、柱部材１１の上下方向の長さが５．５倍以上となっている。
このような構成とすると、耐力壁１０の幅に対して、上下方向の長さが５．５倍以上となるので、耐力壁１０の細幅化を図ることができる。したがって、耐力壁１０の省スペース化による建物のプラン自由度が向上する。

なお、耐力壁１０はその骨組が一方および他方の左右一対の柱部材１１，１１によって構成されるが、当該柱部材１１，１１の正面側および／または背面側に面材を取り付けることで、建物の外壁面や内壁面を構成してもよい。

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、上下の梁２０，２０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、これに伴ってエネルギー吸収部材１５が正面視において略平行四辺形状にせん断変形し、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。

本実施の形態によれば、一方の柱部材１１の内側フランジ１３ａと他方の柱部材１１の内側フランジ１３ａとにエネルギー吸収部材１５が結合されているので、エネルギー吸収部材１５を支持する部材を柱部材１１，１１に別途設ける必要がない。また、後述するように、柱部材１１が負担する水平力を抑制できるので、柱部材１１が取り付く周辺部材やその接合部を部分的に補強する必要もない。このため、補強部材も不要となる。

また、柱部材１１の外側フランジ１３ｂおよび外側フランジ１３ｂの側に寄ったウェブ１２の幅方向における半分以下の部分にエンドプレート１６が接合されているので、柱部材１１の両フランジ１３ａ，１３ｂの上下端部の全断面およびウェブ１２の上下端部の全断面がエンドプレート１６を介して梁２０，２０に強固に拘束されず、柱部材１１の上下端部の断面の一部が拘束され、柱部材１１の負担する水平力を抑制できる。
したがって、耐力壁１０に地震力等の水平力が作用した場合に、柱部材１１，１１が水平方向に変位し易くなって、エネルギー吸収部材１５が変形し易くなるので、地震等の想定外力が比較的小さい低層・中低層住宅に適用した場合においても、当該エネルギー吸収部材１５によって地震時に入力されるエネルギーを合理的かつ十分に吸収することができる。また、建物内に耐力壁１０を適宜配置することにより、構造設計において建物全体としての剛性バランスを確保できる。

図３は第１の実施の形態の耐力壁１０の変形例を示すもので、図３（ａ）は第１変形例の正面図、図３（ｂ）は第２変形例の正面図である。
第１および第２の変形例の耐力壁１０では、一方および他方の柱部材１１，１１の上下端部の内側がそれぞれ斜めに切断されている。

第１変形例の耐力壁１０では、図３（ａ）に示すように、柱部材１１のウェブ１２の上端部の内側と内側フランジ１３ａの上端部とが正面視において略直角二等辺三角形状に切断されている。
第２変形例の耐力壁１０では、図３（ｂ）に示すように、柱部材１１のウェブ１２の上端部の内側と内側フランジ１３ａの上端部とが正面視において略直角三角形状に切断されており、第１の実施の形態に比して大きく切断されている。また、第２変形例では、このように大きく切断することによって、エンドプレート１６に外側フランジ１３ｂは接合されているが、ウェブ１２はその上端部１２ａ（外側フランジ１３ｂとの交差部）のみがエンドプレート１６に接合されている。
また、第２の変形例の耐力壁１０では、柱部材１１，１１の上下端部を上述したように大きく切断したため、内側フランジ１３ａ，１３ａの上下の高さ寸法が短くなっている。このため、エネルギー吸収部材１５は、第１変形例に比して、上下方向中央部に寄せた状態となっている。

このような第１および第２変形例では、柱部材１１，１１の上下端部の内側がそれぞれ斜めに切断されているので、大地震等によって水平方向の外力が大きく作用して耐力壁１０が大きく倒れるように変位した場合に、柱部材１１，１１の内側の上下端部が周囲の他の部材（例えば梁等）に接触するのを回避でき、安定して変形させることができる。また、耐力壁１０の軽量化を図ることもできる。

図４は第１の実施の形態の耐力壁１０の変形例を示すもので、図４（ａ）は第３変形例の平断面図、図４（ｂ）は第４変形例の平断面図である。
第３変形例の耐力壁１０では、図４（ａ）に示すように、柱部材（Ｈ形鋼）１１の外側フランジ１３ｂの板厚（ｔ１）が、内側フランジ１３ａの板厚（ｔ２）よりも大きくなっている。また、表１にこのような耐力壁１０における板厚（ｔ１）と板厚（ｔ２）の組合せを例示する。

このように、外側フランジ１３ｂの板厚（ｔ１）を内側フランジ１３ａの板厚（ｔ２）よりも大きくすることで、鋼重すなわち耐力壁１０の重量の増加を最小限に抑えつつ、柱部材１１の軸方向耐力の強化が可能となる。

第４変形例の耐力壁１０では、図４（ｂ）に示すように、柱部材（Ｈ形鋼）１１の内側フランジ１３ａの幅（ｂ２）が、外側フランジ１３ｂの幅（ｂ１）よりも小さくなっている。また、表２にこのような耐力壁１０における外側フランジ１３ｂの幅（ｂ１）と内側フランジ１３ａの幅（ｂ２）の組合せを例示する。

このように、内側フランジ１３ａの幅を外側フランジ１３ｂの幅より小さくすることで、内・外装材や断熱材の取り付けスペースＳの確保が可能となる。

（第２の実施の形態）
図５は、第２の実施の形態の耐力壁１０Ａを示す斜視図である。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、第１の実施の形態におけるエネルギー吸収部材１５を他のエネルギー吸収部材２５に変更した点であるので、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。
また、本実施の形態においては、上側の梁２０は図示を省略している。

本実施の形態において、エネルギー吸収部材２５はＨ形鋼によって形成され、当該Ｈ形鋼によって形成されたエネルギー吸収部材２５は上下に長尺の矩形板状のウェブ２５ａと、このウェブ２５ａの長手方向（上下方向）に沿う縁部に結合された左右一対のフランジ２５ｂ，２５ｂとを備えている。フランジ２５ｂ，２５ｂは上下に長尺な矩形板状に形成されるとともにウェブ２５ａに対して直角に配置されている。なお、エネルギー吸収部材２５は、熱間圧延Ｈ形鋼（ロールＨ形鋼）によって形成してもよいし、溶接組立Ｈ形鋼（ビルドＨ形鋼）または溶接軽量Ｈ形鋼によって形成してもよい。
また、エネルギー吸収部材２５を形成するＨ形鋼の断面は、柱部材１１を形成するＨ形鋼の断面と等しくなっている。したがって、エネルギー吸収部材２５のフランジ２５ｂの幅寸法は、柱部材１１の内側フランジ１３ａの幅寸法と等しくなっている。

このようなエネルギー吸収部材２５は、そのフランジ２５ｂ，２５ｂを柱部材１１，１１の内側フランジ１３ａ，１３ａと平行に配置したうえで、当該内側フランジ１３ａ，１３ａに当接し、フランジ２５ｂの幅方向の端部を内側フランジ１３ａの幅方向の端部に揃えたうえで、フランジ２５ｂ，２５ｂを内側フランジ１３ａ，１３ａに結合されている。この結合はボルト止めによって行ってもよいし、溶接によって行ってもよい。ボルト止めによって行う場合、柱部材１１の内側フランジ１３ａとエネルギー吸収部材２５のフランジ２５ｂとにそれぞれボルト挿通孔を形成し、当該ボルト挿通孔にボルトを挿通したうえで、ナットを螺合して締め付ければよい。
エネルギー吸収部材２５を柱部材１１の内側フランジ１３ａにボルト止めによって結合することによって、エネルギー吸収部材２５を着脱可能に結合することができる。したがって、建設現場等においてもエネルギー吸収部材２５を容易に取り付けることができるとともに、その取替えも容易となる。

また、第１の実施の形態と同様に、エンドプレート１６は柱部材１１の外側フランジ１３ｂおよびウェブ１２の一部に接合されている。この場合、ウェブ１２は外側フランジ１３ｂの側に寄った当該ウェブ１２の幅方向における半分以下の部分がエンドプレート１６に接合されている。
さらに、第１の実施の形態と同様に、一方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂの板厚中心と他方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂの板厚中心の間の距離に対し、柱部材１１の上下方向の長さが５．５倍以上となっている。

なお、耐力壁１０Ａはその骨組が一方および他方の左右一対の柱部材１１，１１によって構成されるが、当該柱部材１１，１１の正面側および／または背面側に面材を取り付けることで、建物の外壁面や内壁面を構成してもよい。

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られるのは勿論のこと、エネルギー吸収部材２５を、柱部材１１を形成するＨ形鋼と同断面のＨ形鋼によって形成したので、部材品種の低減（材料コスト削減）を図ることができる。

（第３の実施の形態）
図６は、第３の実施の形態の耐力壁１０Ｂを示す斜視図である。本実施の形態の耐力壁１０Ｂが第１の実施の形態の耐力壁１０と異なる点は、第１の実施の形態におけるエネルギー吸収部材１５を他のエネルギー吸収部材３５に変更した点であるので、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。
また、本実施の形態においては、上側の梁２０は図示を省略している。

本実施の形態において、エネルギー吸収部材３５は鋼板をＵ形に折り曲げて成形されたＵ形部材３５である。
エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５は、平行離間して配置された一片３５ａと他片３５ａと、これら一片３５ａおよび他片３５ａを繋ぐ繋ぎ部３５ｂによって構成されている。一片３５ａおよび他片３５ａは上下に長尺な矩形板状に形成され、繋ぎ部３５ｂは略半円筒状に形成されている。
また、一片３５ａの外側を向く面と、他片３５ａの外側を向く面との間の距離は、柱部材１１，１１の対向する内側フランジ１３ａ，１３ａ間の距離と略等しくなっている。
さらに、一片３５ａおよび他片３５ａの幅方向の寸法は、柱部材１１の内側フランジ１３ａの幅方向の寸法と略等しくなっている。

また、図７に示すように、エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の一片３５ａと他片３５ａにはそれぞれ貫通孔３６が、上下方向に所定間隔で３個、左右方向に所定間隔で２個、合計で６個形成されている。
一方、柱部材１１の内側フランジ１３ａには、エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の貫通孔３６に対応させて図示しないフランジ孔が貫通孔３６と同軸に形成されている。なお、フランジ孔は内側フランジ１３ａを厚さ方向に貫通する貫通孔である。

このようなエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５は、図６に示すように、柱部材１１の上端部、下端部および中央部にそれぞれ上下一対ずつ配置される。
この場合、上側のエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５は、繋ぎ部３５ｂを上方に向けて配置し、一片３５ａと他片３５ａを柱部材１１，１１の内側フランジ１３ａ，１３ａと平行に配置したうえで、当該内側フランジ１３ａ，１３ａに当接するとともに、貫通孔３６とフランジ孔を同軸に合わせたうえで、これら貫通孔３６およびフランジ孔にボルトを挿通し、当該ボルトにナットを螺合して締め付けることによって、内側フランジ１３ａ，１３ａに結合されている。

また、下側のエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５は、繋ぎ部３５ｂを下方に向けて配置し、一片３５ａと他片３５ａを柱部材１１，１１の内側フランジ１３ａ，１３ａと平行に配置したうえで、当該内側フランジ１３ａ，１３ａに当接するとともに、貫通孔３６とフランジ孔を同軸に合わせたうえで、これら貫通孔３６およびフランジ孔にボルトを挿通し、当該ボルトにナットを螺合して締め付けることによって、内側フランジ１３ａ，１３ａに結合されている。
このように、エネルギー吸収部材３５，３５は、その開口（繋ぎ部３５ｂに対向する開口）を互いに上下に対向させた状態で、ボルトとナットによって内側フランジ１３ａ，１３ａに着脱可能に結合される。

また、第１および第２の実施の形態と同様に、エンドプレート１６は柱部材１１の外側フランジ１３ｂおよびウェブ１２の一部に接合されている。この場合、ウェブ１２は外側フランジ１３ｂの側に寄った当該ウェブ１２の幅方向における半分以下の部分がエンドプレート１６に接合されている。
さらに、第１および第２の実施の形態と同様に、一方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂの板厚中心と他方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂの板厚中心の間の距離に対し、柱部材１１の上下方向の長さが５．５倍以上となっている。

なお、耐力壁１０Ｂはその骨組が一方および他方の左右一対の柱部材１１，１１によって構成されるが、当該柱部材１１，１１の正面側および／または背面側に面材を取り付けることで、建物の外壁面や内壁面を構成してもよい。

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られるのは勿論のこと、エネルギー吸収部材３５としてのＵ形部材３５の一片３５ａが一方の柱部材１１の内側フランジ１３ａに結合され、他片３５ａが他方の柱部材１１の内側フランジ１３ａに結合されているので、一方の柱部材１１の内側フランジ１３ａと他方の柱部材１１の内側フランジ１３ａとに相対変位が生じた場合に、Ｕ形部材３５の一片３５ａと他片３５ａの間に設けられた略半円筒状の繋ぎ部３５ｂが位置を移動させながらＵ字部材３５が弾塑性変形することとなる。そのため、前記の相対変位に対するエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の変形追従性を向上させ、エネルギー吸収部材３５自体の過大な耐力上昇を抑制することができ、耐力壁１０Ｂとしてより安定したエネルギー吸収性能を発揮できる。また、エネルギー吸収部材３５がＵ形部材３５であるので、板状のエネルギー吸収部材を用いる場合に比べて、形状設計における設計変数が増し、当該変数を適宜調整することで、容易に耐力壁１０Ｂとしての構造性能を調整することが可能となる。

図８は、第２の実施の形態の耐力壁１０Ｂの第１変形例の要部を示す正面図である。
本変形例の耐力壁１０Ｂでは、エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５がスペーサ３７を介して、柱部材１１の内側フランジ１３ａ，１３ａに結合されている。
すなわち、エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の一片３５ａと一方の内側フランジ１３ａとの間にスペーサ３７が配置され、他片３５ａと他方の内側フランジ１３ａとの間にスペーサ３７が配置されている。
スペーサ３７は鋼板によって形成された矩形板状の部材であり、その幅寸法は、内側フランジ１３ａの幅寸法およびエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の一片３５ａおよび他片３５ａの幅寸法と略等しくなっている。

また、スペーサ３７の上下方向の寸法は、エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の上下方向の寸法より短くなっている。具体的には、スペーサ３７の上下方向の一端部はエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の一片３５ａおよび他片３５ａの端部とほぼ一致しており、他端部は一片３５ａおよび他片３５ａの上下方向の略半分より繋ぎ部３５ｂ側に寄った位置とほぼ一致している。つまり、エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５の繋ぎ部３５ｂと、一片３５ａおよび他片３５ａの一部はスペーサ３７の端部から突出しており、一片３５ａおよび他片３５ａは、内側フランジ１３ａ，１３ａに対して所定の隙間Ｓをもって配置されている。この隙間Ｓはスペーサ３７の厚さをＳに設定することによって形成されている、つまり隙間Ｓとスペーサ３７の厚さとは等しくなっている。

スペーサ３７およびエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５は、第２の実施の形態と同様にボルトとナットによって柱部材１１の内側フランジ１３ａ，１３ａに結合してもよいし、溶接によって結合してもよい。

本変形例によれば、図９に示すように、大地震等によって水平方向の外力が大きく作用して耐力壁１０Ｂが大きく倒れるように変位した場合にエネルギー吸収部材（Ｕ形部材）３５が柱部材１１の内側フランジ１３ａに接触することを抑制できるため、接触に起因する過大な耐力上昇や接触部近傍における局所的なひずみの進展を回避することが可能となり、エネルギー吸収の安定性を保持できる。

図１０は、第２の実施の形態の耐力壁１０Ｂの第２変形例を示す正面図である。なお、図１０ではエンドプレート、上下の梁は図示を省略している。
本変形例の耐力壁１０Ｂでは、エネルギー吸収部材３５が、柱部材１１の端部から柱部材１１の幅の２倍以上の距離を隔てて配置されている。
すなわちまず、エネルギー吸収部材３５はスペーサ３７，３７を介して柱部材１１の内側フランジ１３ａに結合されている。また、エネルギー吸収部材３５は合計６個配置されており、柱部材１１の上下方向中央部に、上下一対配置され、この上下一対のエネルギー吸収部材３５，３５から上下方向にそれぞれ所定間隔で２個のエネルギー吸収部材３５が配置されている。
上側の２個のエネルギー吸収部材３５は、その開口（繋ぎ部３５ｂに対向する開口）を下方に向けて配置され、下側の２個のエネルギー吸収部材３５は、その開口（繋ぎ部３５ｂに対向する開口）を上方に向けて配置されている。

最も上側に配置されているエネルギー吸収部材３５は、柱部材１１の上端部から柱部材１１の幅の３．２５倍の距離を隔てて配置され、最も下側に配置されているエネルギー吸収部材３５は、柱部材１１の下端部から柱部材１１の幅の３．２５倍の距離を隔てて配置されている。つまり柱部材１１の幅をｗとすると、最も上側に配置されているエネルギー吸収部材３５は柱部材１１の上端部から３．２５ｗの距離を隔てて配置され、最も下側に配置されているエネルギー吸収部材３５は柱部材１１の下端部から３．２５ｗの距離を隔てて配置されている。したがって、６個全てのエネルギー吸収部材３５は、柱部材１１の端部から柱部材１１の幅の２倍以上の距離を隔てて配置されている。

本変形例によれば、エネルギー吸収部材３５が、柱部材１１の端部から柱部材１１の幅の２倍以上の距離を隔てて配置されており、柱部材１１の上下端部に配置されないので、エネルギー吸収部材３５の変形に起因して柱部材１１のウェブ１２の上下端部に作用する圧縮力を緩和し、当該ウェブ１２の上下端部の局部座屈を抑制できる。

なお、上述した第１の実施の形態から第３の実施の形態における耐力壁１０，１０Ａ，１０Ｂにおいて、一方および他方の柱部材１１の外側フランジ１３ｂにウェブ１２よりも高強度な鋼材を用いてもよい。このようにすれば、軸力に対する柱部材１１の耐力を強化することができる。

また、上述した耐力壁１０，１０Ａ，１０Ｂを、建物を構成する外壁や内壁の少なくとも一部として、水平構造材（梁２０や基礎上の土台）にエンドプレート１６を介して結合することによって、当該耐力壁１０，１０Ａ，１０Ｂを備えた建物となり、地震時に入力されるエネルギーを十分に吸収することができる。
また、耐力壁の細幅化を図ることができるので、耐力壁の省スペース化による建物のプラン自由度が向上する。

次に、本発明を適用した耐力壁の構造性能について、数値実験（有限要素解析）の結果に基づき説明する。

柱部材にＨ−２００×８０×３．２×６（４００Ｎ級鋼）を、エネルギー吸収部材にＵ形鋼（低降伏点鋼、形状は図７に示すものと同じ、配置は図１１の通りである。）を用いた耐力壁を対象に、柱部材の上下端部断面を平行に保った状態（逆対称曲げ条件）で、柱の上端部に水平力を一方向に加力した。実施例１〜４は、柱部材の上下端部において外側フランジとウェブの一部（外側フランジ側に寄ったウェブの幅方向における半分以下の部分）とを拘束、つまり、外側フランジを含む柱部材断面の外側半分のみを拘束し、比較例１では柱部材の上下端部断面全体を拘束した。表３に解析結果として、荷重変形関係より得られた降伏耐力、最大耐力、塑性率（最大耐力の９０％まで耐力低下した時点での水平変位を降伏耐力時の水平変位で除した値）を示す。
なお、図１１において、実施例１と比較例１では、柱部材の上下端部の拘束範囲は異なるが、エネルギー吸収部材の配置が同じであるため、実施例１と比較例１は同一図面としてある。なお、図１１において、長さを示す数値の単位はｍｍである。

（１）柱部材の端部断面を部分的に拘束することの効果の説明
表３により、柱部材の端部断面全体を拘束した仕様（比較例１）に比べ、外側フランジとウェブの一部（外側フランジ側に寄ったウェブの幅方向における半分以下の部分）とを拘束、つまり、外側フランジを含む柱部材断面の外側半分のみを拘束した仕様（実施例１）では、住宅用の耐力壁として適当な耐力（３０ｋＮ／ｍ程度）と優れた塑性変形性能を両立できる。
耐力壁の耐力が小さい場合には耐震性能不足を、大きすぎる場合には周辺部材や接合部のコストアップ（壁の耐力に見合うだけの補強等）を招く虞がある。
（２）エネルギー吸収部材を柱部材の端部から所定の距離を隔てて配置することの効果の説明
柱部材の端部にエネルギー吸収部材を設置した仕様（実施例２、３）に比べ、柱部材のウェブ幅の２倍以上離れた位置にエネルギー吸収部材を設けた仕様（実施例１、４）では、柱部材端部のウェブに作用する圧縮応力が緩和され（図１２参照）、当該柱部材端部のウェブの局部座屈を抑制できるため、耐力を保ったまま塑性変形性能が向上する。すなわち、耐力壁として吸収可能なエネルギーが更に増大する。
なお、図１２は、実施例１〜４のそれぞれにおいて、水平力を一方向に加力した際に、柱部材の下端部に発生する主応力（圧縮応力）分布を示すもので、濃い部分ほど高い圧縮応力が発生している状態を示す。

１０，１０Ａ，１０Ｂ 耐力壁
１１ 柱部材
１２ 柱部材のウェブ
１３ａ 柱部材の内側フランジ
１３ｂ 柱部材の外側フランジ
１５，２５ エネルギー吸収部材
２０ 梁（水平構造材）
３５ エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）
３５ａ エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）の一片
３５ａ エネルギー吸収部材（Ｕ形部材）の他片
３７ エンドプレート

Claims (7)

1. 水平方向に距離を隔て、互いの内側フランジが対向して配置されたＨ形鋼で形成された一方の柱部材および他方の柱部材と、
   一方の前記柱部材の前記内側フランジと他方の前記柱部材の前記内側フランジとに結合されるエネルギー吸収部材と、
   前記柱部材の上下両端部にそれぞれ接合されるとともに上下の水平構造材に接合されるエンドプレートと、を備え、
   前記柱部材の前記内側フランジが前記エンドプレートに接合されずに、
   前記柱部材の外側フランジとウェブとのうちの少なくとも前記外側フランジに前記エンドプレートが接合されていることを特徴とする耐力壁。
2. 前記柱部材の前記外側フランジと前記ウェブの少なくとも一部とに前記エンドプレートが接合されていることを特徴とする請求項１に記載の耐力壁。
3. 一方の前記柱部材の前記外側フランジの板厚中心と他方の前記柱部材の前記外側フランジの板厚中心の間の距離に対し、前記柱部材の上下方向の長さが５．５倍以上であることを特徴とする請求項１または２に記載の耐力壁。
4. 前記エネルギー吸収部材が、前記柱部材の端部から前記柱部材の幅の２倍以上の距離を隔てて配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の耐力壁。
5. 前記エネルギー吸収部材が、鋼板をＵ形に折り曲げて成形されたＵ形部材であり、
   当該Ｕ形部材の一片が一方の前記柱部材の前記内側フランジに結合され、他片が他方の前記柱部材の前記内側フランジに結合されていることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の耐力壁。
6. 前記エネルギー吸収部材が、一方の前記柱部材の前記内側フランジと他方の前記柱部材の前記内側フランジとに着脱可能に結合されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の耐力壁。
7. 請求項１〜６のいずれか１項に記載の耐力壁を備えたことを特徴する建物。

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