JP3707745B2

JP3707745B2 - 耐震壁

Info

Publication number: JP3707745B2
Application number: JP01417896A
Authority: JP
Inventors: 千秋松井; 龍夫畑戸; 章多賀; 輝武今村; 茂吉野; 直弘吉田
Original assignee: Maeda Corp
Current assignee: Maeda Corp
Priority date: 1996-01-30
Filing date: 1996-01-30
Publication date: 2005-10-19
Anticipated expiration: 2016-01-30
Also published as: JPH09203241A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ビルディングの骨組に取り付けられる耐震壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、ビルディングの骨組は、高張力鋼や高強度コンクリートなどの構造用新素材の使用により、骨組の構成部材の軽量化、スレンダー化が図られている。そして、構成部材のスレンダー化に伴い骨組の水平剛性が低下するため、その対策の一つとして、骨組の上下の梁の間に耐震壁が設けられている。
【０００３】
耐震壁には、水平力が比較的小さな場合は骨組の振動特性から要求される剛性を保って骨組の層間変位を抑制すると同時に、大地震の発生時など過度な水平力が作用する場合には、安定して振動エネルギーを吸収することが要求される。
【０００４】
そこで、このような要求を満たすべく各種の耐震壁構造が開発され、主に、ＲＣ耐震壁と鋼板耐震壁とが実用化されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、ＲＣ耐震壁は、水平荷重によるせん断力に対する耐力と水平方向の曲げ剛性の調整が困難で、降伏後に安定した復元力特性を求めるのは容易でない。また、構造上重量が過大になるというな欠点がある。改良型としてＲＣ耐震壁の各所にスリットを設けたものも開発されているが、施工性が非常に悪く、また重量が過大という欠点も改善されない。
【０００６】
一方、鋼板耐震壁の場合は、重量及び施工性に関しての問題は改善されるが、安定した復元力を得るためには、せん断座屈を防止する必要があり、壁面全体に格子状などの補強リブを設ける必要があるため、生産性が悪く、製造コストが高いという欠点がある。また、耐力と水平剛性の調整が困難であるという欠点もある。
【０００７】
本発明は、上記従来技術の欠点を解消するために創案されたものであり、単純な構造でせん断座屈を防止でき、水平荷重によるせん断力に対する耐力と水平方向の曲げ剛性の調整が容易にできる耐震壁を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の発明は、建物の骨組を構成する上下の梁を鋼板で連結してなる耐震壁において、前記鋼板には上下方向に延びるスリットが上下２段に分けて設けられていることを特徴としている。
【０００９】
この請求項１記載の発明によれば、耐震壁を構成する鋼板の上下方向における中間部分が上段側のスリットと下段側のスリットとの間の部分を残して水平方向に複数に分割されるため、スリットが設けられていない場合と比較してせん断座屈耐力に対して曲げ耐力が小さくなり、鋼板のせん断座屈を防止できる。したがって、鋼板壁面に補強リブを設けることなく、せん断座屈を防止し、降伏後の安定した復元力特性を得ることができるようになる。
【００１０】
また、鋼板の板厚や、スリットの幅、長さ、数、水平方向におけるスリット同士の間隔、上段のスリットと下段のスリットとの間隔等を変えることにより、耐力と剛性を容易に調整することができるので、骨組の振動特性を考慮した構造設計を容易に行うことができる。上段側のスリットと下段側のスリットとの間の鋼板部分は分割されずに水平方向（左右方向）に延びる一体的な鋼板壁要素として残されているので、左右のスリット間隔を狭くした場合でも、鋼板耐震壁の耐力及び剛性をさほど低下させることなく、安定した復元力特性を得ることができる。
また、構造が極めて単純であるため製造が容易であり、鋼板壁であるため施工性も良い。
【００１１】
請求項２記載の発明は、建物の骨組を構成する上下の梁を鋼板で連結してなる耐震壁において、前記鋼板には上下方向に延びるスリットが水平方向に千鳥状に並べて設けられていることを特徴としている。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、耐震壁を構成する鋼板の上下方向における中間部分が水平方向に千鳥状に配置された複数のスリットによって互い違いに複数に分割されるため、スリットが設けられていない場合と比較してせん断座屈耐力に対して曲げ耐力が小さくなり、鋼板のせん断座屈を防止できる。したがって、鋼板壁面に補強リブを設けることなく、せん断座屈を防止し、降伏後の安定した復元力特性を得ることができるようになる。
【００１３】
また、鋼板の板厚や、スリットの幅、長さ、数、水平方向におけるスリット同士の間隔、等を変えることにより、耐力と剛性を容易に調整することができるので、骨組の振動特性を考慮した構造設計を容易に行うことができる。スリットが千鳥状に互い違いに配置されているので、細かい間隔でスリットを並設した場合でも、鋼板耐震壁の耐力及び剛性を低下させることなく、安定した復元力特性を得ることができる。
また、この場合も構造が極めて単純であるため製造が容易であり、鋼板壁であるため施工性も良い。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
［第１の実施の形態］
図１はこの発明の第１の実施の形態における耐震壁の構造を示す正面図である。同図において、１、１はビルディングの骨組を構成する柱、２、２は柱１、１に掛け渡して水平に設けられた大梁であり、上下の大梁２、２の間に矩形状の鋼板３を取り付けることにより耐震壁が形成されている。柱１、１には、高強度材料を用いた遠心成形コンクリート充填鋼管が使用されている。大梁２、２には、Ｈ形鋼材が使用されている。鋼板３は、大梁２、２に対し溶接又はボルト固定等の方法で接合保持されており、柱１、１には接合されていない。
【００１６】
鋼板３には、上下方向に延びるｎ個（この例では１６個）のスリット４、４、・・が水平方向に等間隔に、上下２段に配置されており、これにより鋼板３の上下方向中間部の上段側と下段側がそれぞれｎ／２＋１個（この例では９個）の柱状（短冊状）部３ａ，３ａ、・・に分割されている。スリット４、４、・・は、工場での加工により形成されたものである。
【００１７】
上記のように、耐震壁を構成する鋼板３の上下方向中間部がスリット４、４、・・により分割されていることにより、スリット４、４、・・が設けられていない場合と比較してせん断座屈耐力に対して曲げ耐力が小さくなり、鋼板のせん断座屈を防止できる。したがって、せん断座屈を防止し降伏後の安定した復元力特性を得ることができるようになり、大地震などにより過大な水平荷重が作用した場合でも、安定して振動エネルギーを吸収し、優れた耐震効果を発揮する。
【００１８】
そして、この実施の形態の耐震壁によれば、鋼板３の板厚ｔや、スリット４、４、・・の長さｌ、幅ｔs、数ｎ、スリット同士の左右の間隔ｂ及び上下の間隔ｄ等を変えることにより、水平荷重によるせん断力に対する耐力と水平方向の曲げ剛性を容易に調整することができる。その結果、骨組の振動特性を考慮した構造設計を容易に行うことができるようになる。
【００１９】
例えば、鋼板３の各柱状部３ａ（点線によるハッチングを施した部分）の耐力Ｑは次式（１）、（２）により計算できるので、各柱状部３ａの耐力と、鋼板３の上下両端部（スリットが設けられていない部分）の耐力とに基づいて、鋼板３全体としての耐力を計算することができる。
【００２０】
【数１】
【００２１】
ここで、σy は鋼材の降伏応力度、Ｍy は降伏曲げ耐力である。
【００２２】
また、鋼板３の剛性（弾性）Ｋに関しては、柱状部３ａ、３ａ、・・の曲げ剛性Ｋｂ、柱状部３ａ、３ａ、・・のせん断剛性ＫＧ１、鋼板３の上下両端部Ｆ（スリットが設けられていない部分）のせん断剛性ＫＧ２、鋼板３の中間部（一体壁部）のせん断剛性ＫＧ３を求めることにより、１／（１／Ｋｂ＋１／ＫＧ１＋１／ＫＧ２＋１／ＫＧ３）として概算できる。
【００２３】
特に、この実施の形態の耐震壁では、スリット４、４、・・を上下２段に分けて配置し、上下のスリット間に一体壁部を残すようにしたので、左右のスリット４、４、・・同士の間隔ｂを狭くして耐震壁の復元力特性の向上を図った場合でも、耐震壁としての鋼板３の耐力及び剛性をさほど低下させることなく、安定した復元力特性を得ることができる。したがって、この実施の形態の耐震壁を用いることにより、経済性、居住性に優れた建築が可能となる。
【００２４】
この実施の形態の耐震壁は、上記のように優れた特性を持つと同時に、構造が極めて単純であるため製造が容易であり、従来の格子状リブ付耐震鋼板と比較して製造コストを安くできる。また、工場で制作するため品質が安定し、現場での取付が簡単で施工性が非常に良い。そして、この耐震壁の使用により、例えば高強度材料でスレンダーになった遠心成形コンクリート充填鋼管柱の特性を十分に引き出すことができる。この耐震壁は、中層建物から超高層建物にいたる広範な建築物の防振要素として適用できる。
【００２５】
［第２の実施の形態］
図２はこの発明の第２の実施の形態における耐震壁の構造を示す正面図である。
【００２６】
この実施の形態の耐震壁を構成する鋼板３には、上下方向に延びるｎ個（この例では８個）の同じ長さのスリット５ａ、５ｂ、・・、５ｈが水平方向に等間隔に、１つ置きに上下させて千鳥状に配置されている。これにより鋼板３の上下方向中間部は、相隣設するスリット間（５ａと５ｂとの間、５ｂと５ｃとの間、・・、５ｇと５ｈとの間）に位置する７つの柱状部３ｐ，３ｐ、・・（図２中、点線によるハッチングを施した部分）と、１つ置きに設けられたスリット間（５ａと５ｃとの間、５ｂと５ｄとの間、・・、５ｆと５ｈとの間）及び左右から２番目のスリット５ｂ、５ｇと鋼板３の左右両端との間に位置する８つの柱状部３ｑ、３ｑ、・・（図２中、一点鎖線によるハッチングを施した部分）と、左右両端のスリット５ａ、５ｈと鋼板３の左右両端との間に位置する２つの柱状部３ｒ、３ｒ（図２中、二点鎖線によるハッチングを施した部分）とに分割されている。スリット４、４、・・は、工場での加工により形成されたものである。
【００２７】
上記のように、耐震壁を構成する鋼板３の上下方向中間部がスリット４、４、・・により分割されていることにより、スリット４、４、・・が設けられていない場合と比較してせん断座屈耐力に対して曲げ耐力が小さくなり、鋼板のせん断座屈を防止できる。したがって、せん断座屈を防止し降伏後の安定した復元力特性を得ることができるようになるため、大地震などにより過大な水平荷重が作用した場合でも、安定して振動エネルギーを吸収し、優れた耐震効果を発揮する。
【００２８】
そして、この実施の形態の耐震壁によれば、鋼板３の板厚ｔや、スリット４、４、・・の長さｌ、幅ｔs、数ｎ、隣接するスリット同士の間隔ｂ及び上下方向の位置ずれ量ｇ、等を変えることにより、水平荷重によるせん断力に対する耐力と水平方向の曲げ剛性を容易に調整することができる。その結果、骨組の振動特性を考慮した構造設計を容易に行うことができるようになる。
【００２９】
例えば、鋼板３の耐力に関しては、各柱状部３ｐ、３ｑ、３ｒのそれぞれの耐力と、鋼板３の上下両端部Ｆ（スリットが設けられていない部分）の耐力とに基づいて、鋼板３全体としての耐力を計算することができる。
【００３０】
また、鋼板３の剛性（弾性）Ｋに関しては、鋼板３の柱状部３ｐ、３ｑ、３ｒが設けられている部分の曲げ剛性Ｋｂおよびせん断剛性ＭＧ１、鋼板３の上下両端部Ｆ（スリットが設けられていない部分）のせん断剛性ＭＧ２を求めることにより、１／（１／Ｋｂ＋１／ＭＧ１＋１／ＭＧ２）として概算できる。
【００３１】
この実施の形態の耐震壁では、鋼板３の中間部を複数の柱状部３ｐ、３ｑ、３ｒに分割するスリット４、４、・・を水平方向に等間隔に千鳥状に配置したので、スリット４、４、・・同士の間隔ｂを狭くして復元力特性の向上を図った場合でも、鋼板耐震壁の耐力及び剛性を低下させることなく、安定した復元力特性を得ることができる。したがって、この実施の形態の耐震壁を用いることにより、経済性、居住性に優れた建築が可能となる。
【００３２】
この実施の形態の耐震壁は、上記のように優れた特性を持つと同時に、構造が極めて単純であるため製造が容易であり、従来の格子状リブ付耐震鋼板と比較して製造コストを安くできる。また、工場で制作するため品質が安定し、現場での取付が簡単で施工性が非常に良い。そして、この耐震壁の使用により、例えば高強度材料でスレンダーになった遠心成形コンクリート充填鋼管柱の特性を十分に引き出すことができる。この耐震壁は、中層建物から超高層建物にいたる広範な建築物の防振要素として適用できる。
【００３３】
なお、この発明に係る耐震壁は以上の実施の形態に限定されるものではなく、窓や戸口が設けられる部分に耐震壁を設ける場合には、例えば図３に示すように、スリット付き鋼板３を分割したものを窓ユニット６の両側に配置するようにしても、上記と同様の効果が得られる。
【００３４】
また、この発明の耐震壁における柱及び梁の構造種別は上述の構造にとらわれず、鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造及び各種合成構造、木造にも使用できる。
【００３５】
【発明の効果】
以上要するに、この発明は以下のような優れた効果を奏するものである。
【００３６】
請求項１記載の発明にあっては、耐震壁を構成する鋼板に上下方向に延びるスリットを上下２段に分けて設けたことにより、単純な構造でせん断座屈を防止でき、水平荷重によるせん断力に対する耐力と水平方向の曲げ剛性の調整が容易にできる耐震壁を提供することができる。
【００３７】
請求項２記載の発明にあっては、耐震壁を構成する鋼板に上下方向に延びるスリットを水平方向に千鳥状に並べて設けたことにより、単純な構造でせん断座屈を防止でき、水平荷重によるせん断力に対する耐力と水平方向の曲げ剛性の調整が容易にできる耐震壁を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態における耐震壁の構造を示す正面図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態における耐震壁の構造を示す正面図である。
【図３】この発明の耐震壁の別の取付形態を示す正面図である。
【符号の説明】
１柱
２大梁（梁）
３鋼板
４スリット
５ａ〜５ｇスリット
６窓ユニット

Claims

建物の骨組を構成する上下の梁を鋼板で連結してなる耐震壁において、前記鋼板には、上下方向に延びるスリットが上下２段に分けて設けられていることを特徴とする耐震壁。
建物の骨組を構成する上下の梁を鋼板で連結してなる耐震壁において、前記鋼板には、上下方向に延びるスリットが水平方向に千鳥状に並べて設けられていることを特徴とする耐震壁。