JP3785250B2

JP3785250B2 - 耐震壁

Info

Publication number: JP3785250B2
Application number: JP19153597A
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: 1997-07-16
Filing date: 1997-07-16
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2017-07-16
Also published as: JPH1136654A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、例えば、中層から超高層の建造物の骨組み（鉄筋構造、鉄骨鉄筋コンクリート構造、鉄筋コンクリート構造、および、これら構造の合成構造等の骨組み）を構成する上下の梁を鋼板により連結して、上記構造の耐震性を高める耐震壁に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建造物の骨組を構成する上下の梁を鋼板により連結してなる耐震壁として、例えば、図４に示すような耐震壁Ｐ１が提案されている。同図（ａ）は耐震壁Ｐ１の正面図、（ｂ）はその側面図である。
この耐震壁Ｐ１は、上下の梁Ｐ４，Ｐ５を鋼板Ｐ２で連結してなるもので、その鋼板Ｐ２には、鋼板Ｐ２の板面の上下に延びるスリットＰ３，Ｐ３…が設けられている。なお、側面図において柱Ｈ，Ｈは省略してある。
【０００３】
このような耐震壁Ｐ１によれば、上下の梁Ｐ４，Ｐ５の長手方向の水平なずれに対して剛性および耐力が得られるようになっている。特に、スリットＰ３，Ｐ３…を設けたことにより、スリットＰ３，Ｐ３…の間の部分や、鋼板の側縁部分が柱状となり、該柱状部に大きな変形能力が生じるため、耐震壁Ｐ１に安定した復元能力が得られる。
【０００４】
更に、上記のスリットＰ３，Ｐ３…の長さや数および配置を変えることで、耐震壁Ｐ１の剛性および耐力が調整可能になっている。建造物全体の耐震性を考えた場合、その骨組みを構成する各構成部分の剛性は、その構成部分の部位に応じたものであることが望まれるため、上記のようなスリットによる剛性や耐力の調整は有用なものになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
図３のグラフ中に上記従来の耐震壁の特性線Ｂ１，Ｂ２を示す。グラフ中、縦軸は無次元化された耐力、横軸は水平方向の変形の度合を示している。
上記従来の耐震壁Ｐ１では、梁Ｐ４，Ｐ５の水平方向のずれに対して、最大耐力Ｓ_B1，Ｓ_B2に達した直後に、最も側方の柱状部Ｐ２ａ，Ｐ２ａが面外変形を起こして、急激な耐力の低下を招き、安定した復元力が得られないという特性を有している。面外変形とは、鋼板の板面からその垂直方向の変位を伴う変形のことである。
【０００６】
この発明は、上記の面外変形を防いで、本来の剛性、耐力の向上、並びに、安定した復元力の得られる耐震壁を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、
請求項１記載の発明は、建造物の骨組を構成する上下の梁を鋼板により連結してなる耐震壁において、
前記鋼板に、該鋼板の板面の上下方向に伸びるスリットが設けられ、
前記鋼板の側縁部にのみ補剛材が接合され、
この補剛材により前記側縁部の面外変形が抑えられている構成とした。
【０００８】
この請求項１記載の発明によれば、上記側縁部に設けられた補剛材により、鋼板の最も側方の柱状部（最も側方のスリットと鋼板側端との間の部分）の面外変形が抑えられるので、最大耐力の向上、および、安定した復元力の獲得が計られる。即ち、補剛材が接合されてないものでは、上下の梁の水平方向（梁の長手方向）のずれに対して、最大耐力に達した直後に上記柱状部が面外変形して急激に耐力を失うという特性があったのに対して、この発明では耐震壁の最大耐力が増すと共に、最大耐力直後の急激な耐力低下が発生せず、最大耐力後の安定した復元力が得られる。
【０００９】
更に、上記補剛材は、鋼板の側縁部の面外変形を抑える程度の剛性で良いため、耐震壁全体の剛性に影響を与えない。従って、スリットの変化による耐震壁の剛性の調整を従来と同様に行うことが可能でありとても有用である。
【００１０】
ここで、補剛材が接合される鋼板の側縁部とは、鋼板の側端面、鋼板の側端近傍の板面、側端近傍のスリットの上記側縁部側の内側面などのことである。
【００１１】
請求項２記載の発明は、請求項１記載の耐震壁において、
前記補剛材が、該補剛材の上端から上梁までの間、並びに、該補剛材の下端から下梁までの間にそれぞれ間隔を開けた状態で、前記鋼板の側縁部に接合されている構成とした。
【００１２】
この請求項２記載の発明によれば、補剛材が上下の梁に接合されていないので、梁に変形が生じた場合でも、補剛材はこの梁の変形の影響を受けることがなく、補剛材に鋼板の側縁部の面外変形を防ぐという本来の機能のみを付加することが出来る。従って、この補剛材により鋼板の側縁部の面外変形が確実に抑えられることとなって、耐震壁の最大耐力の向上と最大耐力後の安定した復元力を確実に得ることが出来る。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１記載の耐震壁において、
前記補剛材が、前記鋼板の上端から下端まで亘り、前記上下の梁に接合されている構成とした。
【００１４】
この請求項３記載の発明によれば、補剛材が鋼板の側縁部の上端から下端に亘って上下の梁に接合されているので、耐震壁の水平方向の変形に対して鋼板の側縁部に生じる応力の勾配が、上端から下端に掛けてなだらかなものとなる。従って、補剛材により鋼板の側縁部の剛性の補いが確実に行われることとなって、鋼板の側縁部の面外変形が確実に抑えられ、この面外変形の抑止により耐震壁の最大耐力の向上および最大耐力後の安定した復元力を確実に得ることが出来る。
【００１５】
【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１と図２の図面を参照しながら説明する。
［第１の実施の形態］
図１は、この発明の第１の実施の形態の耐震壁１を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）は側面図である。なお、同図（ｂ）において、柱Ｈ，Ｈは省略してある。
【００１６】
この実施の形態の耐震壁１は、上下の梁４，５を鋼板２により接合し、更に、この鋼板２に補剛材７，７を接合して構成される。上下の梁４，５は柱Ｈ，Ｈに架設され、これら柱Ｈ，Ｈと共に建造物の骨組を構成している。
鋼板２は、平面視矩形の板面を有する板状の剛材で、その板面には上下に延びる複数のスリット３，３…が設けられている。この鋼板２の上下の端部は、上下の梁４，５にそれぞれ剛接合されている。
【００１７】
スリット３，３…は、耐震壁１に求められる剛性および耐力に応じて、その位置や数および配置を変化させて設けられるものである。ここでは、複数のスリット３，３…が水平方向に等間隔に並んで、且つ、それぞれのスリット３，３…が上下の梁４，５から一定間隔を開けた状態で上下垂直に設けられている。
【００１８】
そして、これら複数のスリット３，３…の間の部分に、水平方向（鋼板２の板面に沿った方向）に変形能力を有する柱状の柱状部２ａ，２ａ…が形成される。また、最も側方のスリット３，３と鋼板２の側端面との間の部分にも、側縁部としての柱状部２ｂ，２ｂが形成される。
【００１９】
補剛材７，７は、最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの面外変形（鋼板２の板面の垂直方向の変位を伴う変形）を抑えるためのもので、最も側方のスリット３，３と同じ長さか或いは少し長めに設けられ、鋼板２の側端面において上記スリット３，３の上端の高さから下端の高さに掛けて接合されており、上下の梁４，５から間隔を開けた状態で接合されている。この補剛材７，７は、柱状部２ｂ，２ｂの水平変形（鋼板２の板面に沿った水平方向の変形）に対して比較的小さな剛性しか付加せず、柱状部２ｂ，２ｂの面外変形に対しては比較的大きな剛性を付加するものになっている。
【００２０】
上記のような構成の耐震壁１によれば、従来と同様に、上下の梁４，５の水平方向（鋼板２の板面に沿った方向）のずれに対して、鋼板２に形成された柱状部２ａ，２ａ…，２ｂ，２ｂに所定の変形能力が発生するので、耐震壁１に所定のの剛性および耐力および復元能力が得られる。
【００２１】
また、従来と同様に、上記のスリット３，３…の長さや数および配置を変化させることで、耐震壁１の剛性特性を適宜調整できるので、建造物全体から求められる耐震壁の剛性を、上記スリット３，３…の変化調整で容易に得ることが出来て、設計上とても有用である。
【００２２】
更に、鋼板２の側縁部に設けられた補剛材７，７により、鋼板２の最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの面外変形が抑えられるので、最大耐力の向上、並びに、最大耐力後の安定した復元力を得ることが出来る。即ち、補剛材が接合されてない従来の耐震壁では、上下の梁の水平方向（梁の長手方向）のずれに対して、最大耐力に達した直後に最も側方の柱状部が面外変形して急激に耐力を失うという特性を有していたのに対して、この発明では上記の面外変形が防止されて、耐震壁の最大耐力が従来に較べて増すと共に、最大耐力直後の急激な耐力低下が発生せず、最大耐力後の安定した復元力が得られる。
【００２３】
また、補剛材７，７は、最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの面外変形を抑える程度の剛性であるため、耐震壁１の全体の剛性には影響を与えず、スリット３，３…の変化による耐震壁１の剛性の調整を従来と同様に行うことが出来てとても有用である。
【００２４】
また、補剛材７，７は、上下の梁４，５に接合されていないので、梁４，５に変形が生じた場合でも、補剛材７，７はこの梁４，５の変形の影響を受けることがなく、補剛材７，７に鋼板２の側縁部の面外変形を防ぐという本来の機能のみを付加することが出来る。従って、この補剛材７，７により鋼板２の最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの面外変形が確実に抑えられることとなって、耐震壁１の最大耐力の向上と最大耐力後の安定した復元力を確実に得ることが出来る。
【００２５】
図３には、この実施の形態の耐震壁の特性線と補剛材を有さない耐震壁の特性線とを比較したグラフを示す。同図中、（ａ）はスリットの数が比較的に少ない耐震壁（例えば１２５ｍｍ間隔に３本のスリットを有する耐震壁）について較べたグラフ、（ｂ）はスリットの数が比較的に多い耐震壁（例えば６３ｍｍ間隔に７本のスリットを有する耐震壁）について較べたグラフである。
【００２６】
これらのグラフ中、縦軸は、水平変位に対する耐力Ｈｅを鋼板の板厚ｔ、幅Ｂ、降伏応力度σｙの積で割った無次元化された耐力［Ｈｅ／ｔＢσｙ］を、横軸は、水平変位の度合（鋼板の高さに対する水平変位の比Ｒ）を表している。また、特性線Ａ１，Ａ２は、この実施の形態の耐震壁２の特性を示すものであり、特性線Ｂ１，Ｂ２は、補剛材を有さない耐震壁の特性を示すものである。
【００２７】
同グラフに示すように、この実施の形態の耐震壁２の最大耐力Ｓ_A1，Ｓ_A2は、補剛材を有さない耐震壁の最大耐力Ｓ_B1，Ｓ_B2と比較して３０％〜４０％以上も上昇しているのが分かる。
また、補剛材を有さない耐震壁は、最大耐力Ｓ_B1，Ｓ_B2に達した後、急激に耐力を失い、その後、復元力が得られていないのに対して、この実施の形態の耐震壁２は、最大耐力Ｓ_A1，Ｓ_A2に達した後、比較的緩やかに耐力が低下し、その後も、安定した復元力が得られている。
また、水平変形の初期の傾きが同じであることから、補剛材を有さない耐震壁の剛性と、この実施の形態の耐震壁２の剛性とは、ほぼ同一であることが分かる。
【００２８】
なお、本発明は、この実施の形態の耐震壁１に限られるものでなく、例えば、補剛材の接合個所は、鋼板２の側端面の他、最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの板面や、最も側方のスリット３，３における柱状部２ｂ，２ｂ側の内側面など、最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの面外変形を抑える個所であればどこでも良い。また、補剛材は、柱状部２ｂ，２ｂの上端から下端に架けて接合される必要もなく、柱状部２ｂ，２ｂの面外変形が抑えられれば、柱状部２ｂ，２ｂの上端から下端の内の一部分だけに接合されていても良い。その他、鋼板２に設けたスリットの数や配置など、具体的に示した細部構造等は、発明の趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【００２９】
［第２の実施の形態］
図２は、この発明の第２の実施の形態の耐震壁１０を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）は側面図である。なお、同図（ｂ）において、柱Ｈ，Ｈは省略してある。
【００３０】
第２の実施の形態の耐震壁１０は、補剛材１２，１２の接合個所に関して第１の実施の形態の耐震壁１と異なり、その他の構成は同様のものである。従って、同様の構成については同符号を振って説明を省略する。
【００３１】
この実施の形態の耐震壁１０では、補剛材１２，１２が、鋼板２の側端面の上端から下端に亘って剛接合されると共に、該補剛材１２，１２の上下の端部が上下の梁４，５にも剛接合されている。この補剛材１２，１２は、柱状部２ｂ，２ｂの水平変形（鋼板２の板面に沿った水平方向の変形）に対しては比較的小さな剛性しか付加せず、柱状部２ｂ，２ｂの面外変形に対しては比較的大きな剛性を付加するものになっている。
【００３２】
この構成の耐震壁１０によれば、第１の実施の形態の耐震壁１と同様の特性が得られると共に、補剛材１２，１２が鋼板２の側端面の上端から下端に亘って上下の梁４，５に接合されているので、耐震壁１の水平方向の変形に対して鋼板２の側端面に生じる応力の勾配が、上端から下端に掛けてなだらかなものとなる。従って、補剛材１２，１２により鋼板２の側縁部の剛性の補いが確実に行われることとなって、鋼板２の最も側方の柱状部２ｂ，２ｂの面外変形が確実に抑えられ、この面外変形の抑止により耐震壁１の最大耐力の向上および最大耐力後の安定した復元力を確実に得ることが出来る。
【００３３】
【発明の効果】
この請求項１記載の発明によれば、上記側縁部に設けられた補剛材により、鋼板の最も側方の柱状部（最も側方のスリットと鋼板側端との間の部分）の面外変形が抑えられるので、最大耐力の向上、および、安定した復元力の獲得が計られる。即ち、補剛材が接合されてないものでは、上下の梁の水平方向（梁の長手方向）のずれに対して、最大耐力に達した直後に上記柱状部が面外変形して急激に耐力を失うという特性があったのに対して、この発明では耐震壁の最大耐力が増すと共に、最大耐力直後の急激な耐力低下が発生せず、最大耐力後の安定した復元力が得られる。
【００３４】
更に、上記補剛材は、鋼板の側縁部の面外変形を抑える程度の剛性で良いため、耐震壁全体の剛性に影響を与えない。従って、スリットの変化による耐震壁の剛性の調整を従来と同様に行うことが可能でありとても有用である。
【００３５】
請求項２記載の発明によれば、補剛材が上下の梁に接合されていないので、梁に変形が生じた場合でも、補剛材はこの梁の変形の影響を受けることがなく、補剛材に鋼板の側縁部の面外変形を防ぐという本来の機能のみを付加することが出来る。従って、この補剛材により鋼板の側縁部の面外変形が確実に抑えられることとなって、耐震壁の最大耐力の向上と最大耐力後の安定した復元力を確実に得ることが出来る。
【００３６】
請求項３記載の発明によれば、補剛材が鋼板の側縁部の上端から下端に亘って上下の梁に接合されているので、耐震壁の水平方向の変形に対して鋼板の側縁部に生じる応力の勾配が、上端から下端に掛けてなだらかなものとなる。従って、補剛材により鋼板の側縁部の剛性の補いが確実に行われることとなって、鋼板の側縁部の面外変形が確実に抑えられ、この面外変形の抑止により耐震壁の最大耐力の向上および最大耐力後の安定した復元力を確実に得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施の形態の耐震壁を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）は側面図である。
【図２】この発明の第２の実施の形態の耐震壁を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）は側面図である。
【図３】この実施の形態の耐震壁の特性線、並びに、補剛材を有さない耐震壁の特性線とを比較したグラフを示す。
【図４】本発明に近い従来の耐震壁の一例を示すもので、（ａ）はその正面図、（ｂ）は側面図である。
【符号の説明】
１，１０耐震壁
４，５梁
２鋼板
２ａ… 柱状部
２ｂ，２ｂ柱状部（側縁部）
３，３… スリット
７，７補剛材（第１の実施の形態）
１２，１２補剛材（第２の実施の形態）

Claims

建造物の骨組を構成する上下の梁を鋼板により連結してなる耐震壁において、
前記鋼板には、該鋼板の板面の上下方向に伸びる複数のスリットが設けられ、
前記鋼板の側縁部にのみ補剛材が接合され、
この補剛材により前記側縁部の面外変形が抑えられていることを特徴とする耐震壁。
前記補剛材は、該補剛材の上端から上梁まで間、並びに、該補剛材の下端から下梁まで間にそれぞれ間隔を開けた状態で、前記鋼板の側縁部に接合されていることを特徴とする請求項１記載の耐震壁。
前記補剛材は、前記鋼板の上端から下端まで亘り、前記上下の梁に接合されていることを特徴とする請求項１記載の耐震壁。