JP4219852B2 - 耐力壁及びスチールハウス - Google Patents

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Description

本発明は、形鋼を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体と、該スチール枠体に固定された構造用面材とからなる耐力壁及びこれを用いたスチールハウスに関する。
従来より、形鋼を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体と、該スチール枠体に固定された構造用面材とからなる耐力壁がある(特許文献1参照)。
即ち、該耐力壁は、通常の枠組壁工法(2×4工法)による壁構造の枠体を薄板軽量形鋼によって構成したものである。そして、構造用面材としては木質合板が用いられている。
また、このような耐力壁を用いてスチールハウスを構成していた。
しかしながら、耐力壁が充分に配置できない建物等において耐力壁の高強度化が要求される場合には、上記木質合板を用いた耐力壁は、その耐震特性を充分に得ることが困難であるという問題がある。
即ち、地震発生時において、上記耐力壁は、繰り返し荷重を受けることにより、強度が低下するおそれがある。そして、振動に充分に耐えることができなくなるおそれがある。例えば、繰り返し荷重を受けることにより耐力壁にひびが入ったとき、耐力壁の脱落を充分に防ぐことができないおそれがある。
これに対し、厚みを大きくした木質合板を用いて耐力壁を構成することにより、耐力壁の最大耐力は大きくなるが、この最大耐力に相当する荷重に充分耐えることができるスチール枠体やアンカーボルト、ホールダウン金物などの固定具等が必要となる。これは、建築基準法により、構造用面材の最大耐力に対応可能な枠体や固定具等の強度が定められているからである。従って、この場合にはコストアップにつながるという問題がある。
特開2001−55807号公報
本発明は、かかる従来の問題点に鑑みてなされたもので、せん断強度に優れ、かつ振動エネルギーを充分に吸収することができる、安価な耐力壁、及びこれを用いたスチールハウスを提供しようとするものである。
第1の発明は、形鋼を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体と、該スチール枠体に固定された構造用面材とからなる耐力壁であって、
上記構造用面材は、セメント系無機材料とケイ酸含有物質と軽量骨材と補強繊維とを水に分散させてスラリーとし、該スラリーを抄造脱水して単層マットをフォーミングし、該単層マットをメイキングロールに巻き取り、所定の厚みになるまで複数層積層して積層マットを形成し、該積層マットを上記メイキングロールから切り離し、プレス成形してプレスマットを作製し、該プレスマットを硬化養生することにより得られるセメント板からなり、
上記補強繊維の平均長さは、1〜2.5mmであり、
また、上記構造用面材は、下記の繰り返し荷重処理後の強度特性が、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線において、下記の第1最大破壊荷重の55±20%の荷重がかかる中荷重領域に、下記の第2最大破壊荷重がかかった後の傾きが変化する変曲点を有し、
上記繰り返し荷重処理は、上記構造用面材をたわませる方向に、上記第1最大破壊荷重の50%の荷重を、100mm/分の押圧速度にて、50〜100回かけることにより行う処理であり、
上記第1最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理前の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であり、
上記第2最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理後の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であることを特徴とする耐力壁にある(請求項1)。
次に、本発明の作用効果につき説明する。
上記構造用面材は、上記軽量骨材及び補強繊維を原料に混合させているため、上記単層マット1層あたりの強度を向上させることができる。特に、上記補強繊維の平均長さが1〜2.5mmであるため、上記単層マットの強度を充分に確保することができる。
また、上記構造用面材は、上記のごとく、単層マットを積層した積層マットを形成することにより得られる。即ち、上記構造用面材は、層状に形成されるため、せん断強度、靱性に優れる。
このように、上記のような原料及び方法で得られたセメント板からなる上記構造用面材は、充分なせん断強度を有すると共に充分な靱性を有する。
上記耐力壁は、かかるせん断強度及び靱性に優れた構造用面材を上記スチール枠体に固定してなるため、充分なせん断強度及び靱性を有する。そして靱性に優れていることにより上記耐力壁は比較的大きく撓むことができ、入力された振動エネルギーを充分に吸収することができる。
また、上記セメント板からなる構造用面材は、例えば、上記積層マットの形成時において積層数や板厚を適宜調整することにより、最大耐力を必要充分な大きさに調整することができる。即ち、最大耐力を大きくしすぎることを防ぎ、上記スチール枠体やアンカーボルト、ホールダウン金物などの固定具等の強度を極端に大きくする必要性が生じることを防ぐことができる。それ故、安価な耐力壁を得ることができる。
また、上記構造用面材は、上記繰り返し荷重処理後の強度特性が、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線において、上記中荷重領域に上記変曲点を有する。そのため、上記構造用面材が、地震等によって繰り返し荷重を受けた後に大きな負荷を受けた際、一旦は、構造用面材にひびが入ったとしても、その後、建物を支えるのに充分な強度を保ちつつたわまさせることができる。これにより、振動エネルギーを吸収することができる。
以上のごとく、本発明によれば、せん断強度に優れ、かつ振動エネルギーを充分に吸収することができる、安価な耐力壁を提供することができる。
第2の発明は、形鋼を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体と、該スチール枠体に固定された構造用面材とからなる耐力壁を有するスチールハウスであって、
上記構造用面材は、セメント系無機材料とケイ酸含有物質と軽量骨材と補強繊維とを水に分散させてスラリーとし、該スラリーを抄造脱水して単層マットをフォーミングし、該単層マットをメイキングロールに巻き取り、所定の厚みになるまで複数層積層して積層マットを形成し、該積層マットを上記メイキングロールから切り離し、プレス成形してプレスマットを作製し、該プレスマットを硬化養生することにより得られるセメント板からなり、
上記補強繊維の平均長さは、1〜2.5mmであり、
また、上記構造用面材は、下記の繰り返し荷重処理後の強度特性が、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線において、下記の第1最大破壊荷重の55±20%の荷重がかかる中荷重領域に、下記の第2最大破壊荷重がかかった後の傾きが変化する変曲点を有し、
上記繰り返し荷重処理は、上記構造用面材をたわませる方向に、上記第1最大破壊荷重の50%の荷重を、100mm/分の押圧速度にて、50〜100回かけることにより行う処理であり、
上記第1最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理前の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であり、
上記第2最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理後の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であることを特徴とするスチールハウスにある(請求項5)。
本スチールハウスは、せん断強度に優れ、かつ振動エネルギーを充分に吸収することができる、安価な耐力壁を有する。
従って、本発明によれば、せん断強度に優れ、かつ振動エネルギーを充分に吸収することができる、安価なスチールハウスを提供することができる。
上記第1の発明(請求項1)又は第2の発明(請求項2)において、上記変曲点は、上記第2最大破壊荷重がかかった後の傾きが変化する点であり、荷重の低下に対するたわみ量の増加率が大きくなり始める点である。
また、上記形鋼としては、例えば、厚さ0.8〜1.6mmの薄板を用いた薄板軽量形鋼を用いることができる。
また、上記セメント系無機材料は、例えば、ポルトランドセメント、高炉スラグセメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、アルミナセメント、白色セメント等より選ばれる一種又は二種以上からなる。
上記ケイ酸含有物質は、例えば、スラグ、フライアッシュ、ケイ砂、ケイ石粉、シリカフューム、珪藻土等より選ばれる一種又は二種以上からなる。
上記軽量骨材は、例えば、パーライト、バーミキュライト、シラスバルーン、セメント板の廃材粉砕物等より選ばれる一種又は二種以上からなる。
上記補強繊維は、例えば、木質パルプ(NUKP、NBKP、LUKP、LBKP等)、木粉、木質繊維束等の木質補強繊維、ポリプロピレン繊維、ビニロン繊維、アラミド繊維等の合成補強繊維、セピオライト、ワラストナイト等の鉱物補強繊維等より選ばれる一種又は二種以上からなる。
また、上記補強繊維の平均長さが1mm未満の場合には、耐力壁の充分な靭性、せん断強度を得ることが困難となるおそれがある。一方、上記平均長さが2.5mmを超える場合には、材料をスラリーとするときに繊維が絡まり、所謂「だま」の状態になってしまうおそれがある。
また、上記スラリーを作製するに当っては、上記セメント系無機材料、ケイ酸含有物質、軽量骨材、補強繊維のほかに、例えば、蟻酸カルシウム、硫酸アルミニウム等の硬化促進剤、パラフィン、ワックス、界面活性剤等の防水剤や撥水剤等を分散させてもよい。
また、上記スラリーの固形分濃度は、5〜20質量%とすることが好ましい。これにより、効率よく積層マットの所定の厚みを得ることができる。上記濃度が5質量%未満の場合には、単層マットの厚みが薄すぎて、所定の厚みになるまで多層に積層する必要があり、生産効率が低下するおそれがある。一方、20質量%を超えると、単層マットの厚みが厚すぎて、脱水効率が低下し、積層界面における密着性が低下するおそれがある。
また、上記構造用面材は、例えば、厚み10〜15mm、比重0.8〜1.1であることが好ましい。また、上記積層マットは、上記単層マットを5〜10枚積層してなることが好ましい。
また、上記構造用面材は、繰り返し荷重処理後のほうが、繰り返し荷重処理前よりも、上記曲げ試験の上記中荷重領域における最長たわみ量が大きいか、同等であることが好ましい(請求項2、6)。
この場合には、構造用面材にひびが入ったとしても、その後、建物を支えるのに充分な強度を保ちつつたわまさせることができ、振動エネルギーを充分に吸収することができる。
また、上記構造用面材は、上記荷重−たわみ量曲線が上記中荷重領域を最終的に通過するまでに上記曲げ試験においてなされる仕事量が、繰り返し荷重処理前よりも繰り返し荷重処理後のほうが大きいか、同等であることが好ましい(請求項3、7)。
この場合には、耐力壁が建物を支えるのに充分な強度が得られなくなるまでに要するエネルギーが大きくなる。それ故、充分な耐力を有する耐力壁及びスチールハウスを得ることができる。
また、上記構造用面材は、比重が0.8〜1.1、曲げ強度が8〜18N/mm2、最大たわみ量が8〜14mmであることが好ましい(請求項4、8)。
この場合には、より一層せん断強度に優れ、振動エネルギーを充分に吸収することができる耐力壁及びスチールハウスを得ることができる。
ここで、上記曲げ強度は、材料が曲げ荷重によって破断するときの最大応力であり、後述する式(1)により導き出される値である。
また、上記最大たわみ量は、上記第1最大破壊荷重がかかったときの構造用面材のたわみ量である。
上記比重が0.8未満の場合には、面材としての耐水、耐凍性について問題が生ずるおそれがあり、比重が1.1を超える場合には、面材としての取扱いが困難になるおそれがある。
また、上記曲げ強度が8N/mm2未満の場合には、充分なせん断強度を得ることが困難となるおそれがあり、また振動エネルギーを充分に吸収することが困難となるおそれがある。一方、上記曲げ強度が18N/mm2を超える場合には、耐力壁の最大耐力が大きくなりすぎ、これに合わせてスチール枠体等、他の部材の強度をも大きくする必要が生じ、コストアップにつながるおそれがある。
また、上記最大たわみ量が8mm未満の場合には、充分な靭性を得ることが困難となるおそれがある。一方、上記最大たわみ量が14mmを超える場合には、充分なせん断強度が得られない可能性がある。
(実施例1)
本発明の実施例にかかる耐力壁及びこれを用いたスチールハウスにつき、図1〜図12を用いて説明する。
本例の耐力壁1は、図1〜図3に示すごとく、形鋼21を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体2と、該スチール枠体2に固定された構造用面材3とからなる。
該構造用面材3は、以下のようにして得られるセメント板からなる。
まず、セメント系無機材料とケイ酸含有物質と軽量骨材と補強繊維とを水に分散させてスラリー41とする。図7に示すごとく、該スラリー41を抄造脱水して単層マットをフォーミングする。該単層マットをメイキングロール51に巻き取り、所定の厚みになるまで複数層積層して積層マット43を形成する。該積層マット43を上記メイキングロール51から切り離し、プレス成形してプレスマットを作製し、該プレスマットを硬化養生する。
その後、外形加工等を行うことにより、図8に示すごとく、層構造を有するセメント板からなる構造用面材3を得る。
該構造用面材3に分散された補強繊維31の平均長さは、1〜2.5mmである。
また、上記構造用面材3は、繰り返し荷重処理後の強度特性として、図11の荷重−たわみ量曲線M1、図12の荷重−たわみ量曲線M11、M12に示すような特性を有する。即ち、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線において、下記の第1最大破壊荷重の55±20%の荷重がかかる中荷重領域Aに、下記の第2最大破壊荷重がかかった後の傾きが変化する変曲点Bを有する。
上記繰り返し荷重処理は、上記構造用面材3をたわませる方向に、上記第1最大破壊荷重の50%の荷重を、100mm/分の押圧速度にて、50〜100回かけることにより行う処理である。
上記第1最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理前の構造用面材3が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重である。また、上記第2最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理後の構造用面材3が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重である。
上記曲げ試験は、JIS A 1408に準ずる。
即ち、上記曲げ試験にあたっては、まず、図10に示すごとく、500mm×400mm、厚み約12mmの試験体(構造用面材3)の長手方向の端部を、一対の支持部材71によって支持する。2つの支持点間の距離(スパン)は400mmである。そして、押圧治具72により上記構造用面材3の中央部を押圧する。押圧治具72は、構造用面材3が破壊されるまで下降させる。これにより、上記構造用面材3をたわませていく。このときの押圧治具72による押圧荷重と、構造用面材3のたわみ量との関係を測定する。
上記たわみ量は、押圧治具72により押圧された構造用面材3の中央部の変位量を測定することにより得られる。また、押圧治具72の下降速度は、100mm/分である。
また、繰り返し荷重処理も、図10に示す構成において、上記構造用面材3が破壊されない範囲で、つまり第1最大破壊荷重の50%の荷重を、100分/mmの押圧速度で、押圧治具72を上下の繰り返し運動1往復を1回として、50〜100回かけることにより行う。
次に、本例の耐力壁1に用いる構造用面材3の荷重−たわみ量曲線につき、図11、図12を用いて具体的に説明する。
図11、図12にそれぞれ示す測定結果は、同じ条件であるが異なるロット(第1ロットと第2ロット)で製造した構造用面材3についての測定結果である。
図11の曲線M0及び図12の曲線M10は、繰り返し荷重処理を行わずに、曲げ試験を行った場合の荷重−たわみ量曲線である。
図11の曲線M1及び図12の曲線M11は、繰り返し荷重処理を、繰り返し回数50回にて行った後、曲げ試験を行った場合の荷重−たわみ量曲線である。
また、図12の曲線M12は、繰り返し荷重処理を、繰り返し回数100回にて行った後、曲げ試験を行った場合の荷重−たわみ量曲線である。
第1ロットの構造用面材3(図11)における第1最大破壊荷重は約1700Nであり、第2ロットの構造用面材3(図12)における第1最大破壊荷重は約1630Nである。これに伴い、図11に示す測定における中荷重領域Aは、約600〜1280Nの荷重がかかる領域であり、図12に示す測定における中荷重領域Aは、約570〜1220Nの荷重がかかる領域である。
図11、図12に示すごとく、繰り返し荷重処理を行った後の構造用面材3の荷重−たわみ量曲線(M1、M11、M12)は、いずれも上記中荷重領域Aに上記変曲点Bを有する。
また、図11、図12に示すごとく、上記構造用面材3は、繰り返し荷重処理後(M1、M11、M12)のほうが、繰り返し荷重処理前(M0、M10)よりも、上記曲げ試験の上記中荷重領域Aにおける最長たわみ量が大きいか、同等である。最長たわみ量は、図11、図12における点Cにおけるたわみ量となる。
図11に示す繰り返し荷重処理前(M0)の最長たわみ量は約12.6mmであり、繰り返し荷重処理後(M1)の最長たわみ量は約13.3mmである。
また、図12に示す繰り返し荷重処理前(M10)の最長たわみ量は約13.0mmであり、繰り返し荷重処理後(M11、M12)の最長たわみ量はそれぞれ約13.5mm、約15.0mmである。
また、上記構造用面材3は、荷重−たわみ量曲線が上記中荷重領域を最終的に通過するまでに上記曲げ試験においてなされる仕事量が、繰り返し荷重処理前(M0、M10)よりも繰り返し荷重処理後(M1、M11、M12)のほうが大きいか、同等である。
上記仕事量は、図11、図12において、荷重−たわみ量曲線が中荷重領域Aを最終的に通過するまでの間(点Cに達するまでの間、即ち最長たわみ量に達するまでの間)で、上記荷重−たわみ量曲線の下側に形成される領域の面積に相当する。
図11に示す繰り返し荷重処理前(M0)の仕事量は約13.8Jであり、繰り返し荷重処理後(M1)の仕事量は約14.0Jである。
また、図12に示す繰り返し荷重処理前(M10)の仕事量は約12.9Jであり、繰り返し荷重処理後(M11、M12)の仕事量は約13.3J、約14.5Jである。
また、上記構造用面材3は、比重が0.8〜1.1、曲げ強度が8〜18N/mm2、最大たわみ量が8〜14mmである。
ここで、上記曲げ強度は、材料が曲げ荷重によって破断するときの最大応力であり、次の式(1)により導き出される値である。
(曲げ強度)=(3/2)×(第1最大破壊荷重)×(スパン)/{(試験体の幅)×(試験体の厚み)2} ・・・式(1)
上式(1)において、スパンとは、曲げ試験における2つの支持点間の距離であり、本例においては、400mmである。また、本例において、上記試験体の幅は400mm、試験体の厚みは12mmである。
また、上記最大たわみ量は、上記第1最大破壊荷重がかかったときの構造用面材3のたわみ量である。
また、上記耐力壁1に用いる上記形鋼21としては、厚さ約1.0mm程度の薄板を用いた薄板軽量形鋼を用いる。そして、図5、図6に示すごとく、上記スチール枠体2における上下方向の縦材211としては、断面略C字形状のC形鋼を用い、左右方向の横材212としては、断面略コ字状の溝形鋼を用いる。
また、図4、図6に示すごとく、上記スチール枠体2の左右側辺には、2本縦材211(C形鋼)を背面同士を重ねてビス11により固定したものをそれぞれ配する。そして、上記左右の縦材211の下方における内側には、耐力壁1を基礎に固定するためのホールダウン金物23が固定されている。
また、上記スチール枠体2の左右に関する略中央部には、縦材211(C形鋼)を配設している。
また、図5に示すごとく、上記スチール枠体2の上辺及び下辺には、上記横材212(溝形鋼)がその開口面を向かい合わせるようにしてそれぞれ配されている。そして、該横材212と上記縦材211とは、ビス11により固定されている。
図1〜図3に示すごとく、上記スチール枠体2の片面に上記構造用面材3を固定することにより耐力壁1を得る。即ち、上記スチール枠体2の外形と略同形状の構造用面材3を、ビス12を用いて上記スチール枠体2に固定する。
次に、上記構造用面材3の製造方法につき詳説する。
まず、上記セメント系無機材料としてのポルトランドセメント35質量%、上記ケイ酸含有物質としてのスラグ25質量%とフライアッシュ10質量%、上記軽量骨材としてのパーライト10質量%、上記補強繊維31(図8参照)としての木質パルプ10質量%、及び軽量骨材としてのリジェクト10質量%を混合する。
この原料混合物を水に分散させて、固形分約12質量%のスラリー41とする。
上記木質パルプは、古紙パルプとバージンパルプとを9:1〜5:5の割合で配合してなる。
上記古紙パルプは、繊維長0.1〜2mm、平均繊維長1mmであり、カナディアンスタンダードフリーネスが500csf以下である。なお、古紙パルプは、古紙再生パルプや古紙粉砕物等であり、例えば、新聞古紙粉砕物、ダンボール古紙再生パルプ等がある。また、カナディアンスタンダードフリーネスとは、解繊、叩解したパルプの濾水度を測る試験により得られる数値であり、数値が小さいほどパルプの濾水性がよく、パルプが細かいというものである。
また、上記バージンパルプは、繊維長1〜5mm、平均繊維長2.5mm、カナディアンスタンダードフリーネスが300〜800csfである。なお、バージンパルプは、木自体から新たに製造したものであり、NUKP(針葉樹未さらしクラフトパルプ)、NBKP(針葉樹さらしクラフトパルプ)、LUKP(広葉樹未さらしクラフトパルプ)、LBKP(広葉樹さらしクラフトパルプ)等がある。
上記スラリー41を、図7に示すフローオン式の抄造機5の原料ボックス52に投入する。該抄造機5は、上記メイキングロール51と、原料フローボックス56と、サクションボックス57と、上記メイキングロール51に接触すると共に上記原料フローボックス56の下方及び上記サクションボックス57の上面を通過しながら循環するフェルト55とを有する。
上記原料ボックス52に投入されたスラリー41は、原料フローボックス56に供給され、該原料フローボックス56から上記フェルト55上に流される。フェルト55上に流されたスラリー41は、上記サクションボックス57による吸引によって脱水される。これにより、フェルト55上に薄い原料の層からなる単層マットが形成される。
このようにしてフェルト55上に形成された単層マットは、メイキングロール51に巻き取られて積層されることにより、積層マット43が形成される。そして、単層マット7層分が積層された時点でカッター59によって切断、展開して、上記積層マット43をメイキングロール51から切り離す。その後、積層マット43をプレス成形してプレスマットとする。
該プレスマットを、温度50〜80℃、湿度90〜100%RHの条件で、7〜30時間硬化養生する。
その後、外形加工等を行うことにより、上記セメント板からなる構造用面材3を得る。該構造用面材3は、厚み10〜15mm、比重0.8〜1.1、曲げ強度8〜18N/mm2である。
また、図9に示すごとく、上記耐力壁1を複数用いて、これらを組み付けていくことにより、スチールハウス6を構築することができる。
次に、本例の作用効果につき説明する。
上記構造用面材3は、上記軽量骨材及び補強繊維31を原料に混合させているため、上記単層マット1層あたりの強度を向上させることができる。特に、上記補強繊維31の平均長さが1〜2.5mmであるため、上記単層マットの強度を充分に確保することができる。
また、上記構造用面材3は、上記のごとく、単層マットを積層した積層マットを形成することにより得られる。即ち、上記構造用面材3は、層状に形成されるため、せん断強度、靱性に優れる。
このように、上記のような原料及び方法で得られたセメント板からなる上記構造用面材3は、充分なせん断強度を有すると共に充分な靱性を有する。
上記耐力壁1は、かかるせん断強度及び靱性に優れた構造用面材3を上記スチール枠体2に固定してなるため、充分なせん断強度及び靱性を有する。そして靱性に優れていることにより上記耐力壁1は比較的大きく撓むことができ、入力された振動エネルギーを充分に吸収することができる。
また、上記セメント板からなる構造用面材3は、例えば、上記積層マットの形成時において積層数や板厚を適宜調整することにより、最大耐力を必要充分な大きさに調整することができる。即ち、最大耐力を大きくしすぎることを防ぎ、上記スチール枠体2やビス11、12、アンカーボルト、ホールダウン金物などの固定具等の強度を極端に大きくする必要性が生じることを防ぐことができる。それ故、安価な耐力壁1を得ることができる。
また、図11、図12に示すごとく、上記構造用面材3は、上記繰り返し荷重処理後の強度特性が、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線M1、M11、M12において、上記中荷重領域Aに上記変曲点Bを有する。そのため、上記構造用面材3が、地震等によって繰り返し荷重を受けた後に大きな負荷を受けた際、一旦は、構造用面材3にひびが入ったとしても、その後、建物を支えるのに充分な強度を保ちつつたわまさせることができる。これにより、振動エネルギーを吸収することができる。
また、図11、図12に示すごとく、上記構造用面材3は、繰り返し荷重処理後(M1、M11、M12)のほうが、繰り返し荷重処理前(M0、M10)よりも、曲げ試験の中荷重領域Aにおける最長たわみ量が大きいか、同等である。それ故、構造用面材3にひびが入ったとしても、その後、建物を支えるのに充分な強度を保ちつつたわまさせることができ、振動エネルギーを充分に吸収することができる。
また、上記構造用面材3は、荷重−たわみ量曲線が中荷重領域Aを最終的に通過するまでに上記曲げ試験においてなされる仕事量が、繰り返し荷重処理前(M0、M10)よりも繰り返し荷重処理後(M1、M11、M12)のほうが大きいか、同等である。
そのため、耐力壁1が建物を支えるのに充分な強度が得られなくなるまでに要するエネルギーが大きくなる。それ故、充分な耐力を有する耐力壁1及びスチールハウス6を得ることができる。
また、上記構造用面材3は、比重が0.8〜1.1、曲げ強度が8〜18N/mm2、最大たわみ量が8〜14mmである。そのため、より一層せん断強度に優れ、振動エネルギーを充分に吸収することができる耐力壁1及びスチールハウス6を得ることができる。
なお、以下に、上記構造用面材3の構成と強度特性との関係につき考察する。
上記構造用面材3は、上記のごとく積層構造となっているため、一旦大きな荷重がかかってひびなどが入っても、一気に強度が低下することを防ぐことができる。即ち、構造用面材3にひびが入っても、積層界面において、亀裂の進行をある程度止めることができるからであると考えられる。
また、構造用面材3が繰り返し荷重を受けることにより積層界面が劣化する。その一方で、上記構造用面材3は上記のような原料、製法により形成されているために、完全に層間剥離はされにくく、半分接着・半分剥離の状態となると考えられる。かかる状態となった構造用面材3に大きな荷重(上記第2最大破壊荷重)がかかって、亀裂等が入ることにより強度が低下しても、各層が重なり合った状態にあるため、ある程度の強度を保ちつつ更にたわむことができる。
これにより、繰り返し荷重を受けた後において、上記構造用面材3は、振動エネルギーを吸収して、建物を支えるのに充分な強度を保ちつつたわむことができると考えられる。
以上のごとく、本例によれば、せん断強度に優れ、かつ振動エネルギーを充分に吸収することができる、安価な耐力壁を提供することができる。
(実施例2)
本例は、図13に示すごとく、構造用面材3を製造するに当り、いわゆるハチェック式の抄造機50を用いたものである。
該抄造機50は、メイキングロール51と、回転シリンダー53が配設された複数のインレットボックス54と、上記メイキングロール51と上記回転シリンダー53とに接触しながらこれらの間を循環するフェルト55とを有する。
上記抄造機50の原料ボックス52に投入されたスラリー41は、各インレットボックス54に供給され、上記回転シリンダー53の外周表面において脱水されて薄い原料の層が形成される。この原料の層は、上記フェルト55に吸着されて単層マットを形成する。また、上記複数の回転シリンダー53の外周表面に形成された原料の層は、上記フェルト55上において重なる。
このようにしてフェルト55上に形成された単層マットは、メイキングロール51に巻き取られて積層されることにより、積層マット43が形成される。そして、単層マット7層分が積層された時点でカッター59によって切断、展開して、上記積層マット43をメイキングロール51から切り離す。その後、積層マット43をプレス成形してプレスマットとする。
以下、実施例1と同様の方法で構造用面材3を製造する。
また、その他は実施例1と同様であり、本例によっても実施例1と同様の作用効果を得ることができる。
(比較例1)
本例は、図14に示すごとく、従来の耐力壁に用いる構造用面材についての曲げ試験を行った例である。
本例においても、実施例1において示した繰り返し処理を行わずに曲げ試験を行った場合の荷重−たわみ量曲線W0と、上記繰り返し処理を行った後に曲げ試験を行った場合の荷重−たわみ量曲線W1とを比較した。
上記従来の構造用面材は、積層構造を有さず、セメント系無機材料と、ケイ酸含有物質と、補強繊維である木片と、水とを混合して、型板上に散布して圧締硬化したものである。
試験方法については実施例1と同様であり、上記繰り返し荷重処理は、繰り返し回数50回にて行った。
その他は、実施例1と同様である。
図14から分かるように、曲線W1は、中荷重領域Aに変曲点を有さない。
また、上記中荷重領域Aにおいて、繰り返し荷重処理後(W1)のほうが、繰り返し荷重処理前(W0)よりも、最長たわみ量が小さい。
具体的には、図14に示すごとく、繰り返し荷重処理前(W0)の最長たわみ量は約10.3mmであり、繰り返し荷重処理後(W1)の最長たわみ量は約9.2mmである。
また、上記構造用面材は、荷重−たわみ量曲線が上記中荷重領域を最終的に通過するまでに上記曲げ試験においてなされる仕事量が、繰り返し荷重処理前(W0)よりも繰り返し荷重処理後(W1)のほうが小さい。
具体的には、繰り返し荷重処理前(W0)の仕事量は約6.6Jであり、繰り返し荷重処理後(W1)の仕事量は約6.0Jである。
そして、繰り返し荷重処理を行うことによって、最大破壊荷重が低下し、またそのときのたわみ量である最大たわみ量も低下する。具体的には、曲げ強度が約11.5N/mm2、最大たわみ量が約7.5mmである。
これらの結果より、従来の耐力壁は、繰り返し荷重を受けた後において、充分なせん断強度、振動エネルギーの吸収性を得ることが困難となるおそれがあることが分かる。
実施例1における、耐力壁の正面図。 実施例1における、耐力壁の側面図。 実施例1における、耐力壁の上面図。 実施例1における、スチール枠体の正面図。 実施例1における、スチール枠体の側面図。 図4のA−A線矢視断面図。 実施例1における、フローオン式の抄造機の説明図。 実施例1における、構造用面材の断面図。 実施例1における、スチールハウスの一部の斜視図。 実施例1における、曲げ試験方法の説明図。 実施例1における、第1ロットについての荷重−たわみ量曲線を表す線図。 実施例1における、第2ロットについての荷重−たわみ量曲線を表す線図。 実施例2における、ハチェック式の抄造機の説明図。 比較例における、荷重−たわみ量曲線を表す線図。
符号の説明
1 耐力壁
11、12 ビス
2 スチール枠体
21 形鋼
3 構造用面材
31 補強繊維
5、50 抄造機
6 スチールハウス

Claims (8)

  1. 形鋼を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体と、該スチール枠体に固定された構造用面材とからなる耐力壁であって、
    上記構造用面材は、セメント系無機材料とケイ酸含有物質と軽量骨材と補強繊維とを水に分散させてスラリーとし、該スラリーを抄造脱水して単層マットをフォーミングし、該単層マットをメイキングロールに巻き取り、所定の厚みになるまで複数層積層して積層マットを形成し、該積層マットを上記メイキングロールから切り離し、プレス成形してプレスマットを作製し、該プレスマットを硬化養生することにより得られるセメント板からなり、
    上記補強繊維の平均長さは、1〜2.5mmであり、
    また、上記構造用面材は、下記の繰り返し荷重処理後の強度特性が、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線において、下記の第1最大破壊荷重の55±20%の荷重がかかる中荷重領域に、下記の第2最大破壊荷重がかかった後の傾きが変化する変曲点を有し、
    上記繰り返し荷重処理は、上記構造用面材をたわませる方向に、上記第1最大破壊荷重の50%の荷重を、100mm/分の押圧速度にて、50〜100回かけることにより行う処理であり、
    上記第1最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理前の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であり、
    上記第2最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理後の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であることを特徴とする耐力壁。
  2. 請求項1において、上記構造用面材は、繰り返し荷重処理後のほうが、繰り返し荷重処理前よりも、上記曲げ試験の上記中荷重領域における最長たわみ量が大きいか、同等であることを特徴とする耐力壁。
  3. 請求項1又は2において、上記構造用面材は、上記荷重−たわみ量曲線が上記中荷重領域を最終的に通過するまでに上記曲げ試験においてなされる仕事量が、繰り返し荷重処理前よりも繰り返し荷重処理後のほうが大きいか、同等であることを特徴とする耐力壁。
  4. 請求項1〜3のいずれか一項において、上記構造用面材は、比重が0.8〜1.1、曲げ強度が8〜18N/mm2、最大たわみ量が8〜14mmであることを特徴とする耐力壁。
  5. 形鋼を矩形状に枠組みしてなるスチール枠体と、該スチール枠体に固定された構造用面材とからなる耐力壁を有するスチールハウスであって、
    上記構造用面材は、セメント系無機材料とケイ酸含有物質と軽量骨材と補強繊維とを水に分散させてスラリーとし、該スラリーを抄造脱水して単層マットをフォーミングし、該単層マットをメイキングロールに巻き取り、所定の厚みになるまで複数層積層して積層マットを形成し、該積層マットを上記メイキングロールから切り離し、プレス成形してプレスマットを作製し、該プレスマットを硬化養生することにより得られるセメント板からなり、
    上記補強繊維の平均長さは、1〜2.5mmであり、
    また、上記構造用面材は、下記の繰り返し荷重処理後の強度特性が、曲げ試験により得られる荷重−たわみ量曲線において、下記の第1最大破壊荷重の55±20%の荷重がかかる中荷重領域に、下記の第2最大破壊荷重がかかった後の傾きが変化する変曲点を有し、
    上記繰り返し荷重処理は、上記構造用面材をたわませる方向に、上記第1最大破壊荷重の50%の荷重を、100mm/分の押圧速度にて、50〜100回かけることにより行う処理であり、
    上記第1最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理前の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であり、
    上記第2最大破壊荷重は、上記繰り返し荷重処理後の上記構造用面材が、上記曲げ試験において破壊される際にかかる最大の荷重であることを特徴とするスチールハウス。
  6. 請求項5において、上記構造用面材は、繰り返し荷重処理後のほうが、繰り返し荷重処理前よりも、上記曲げ試験の上記中荷重領域における最長たわみ量が大きいか、同等であることを特徴とするスチールハウス。
  7. 請求項5又は6において、上記構造用面材は、上記荷重−たわみ量曲線が上記中荷重領域を最終的に通過するまでに上記曲げ試験においてなされる仕事量が、繰り返し荷重処理前よりも繰り返し荷重処理後のほうが大きいか、同等であることを特徴とするスチールハウス。
  8. 請求項5〜7のいずれか一項において、上記構造用面材は、比重が0.8〜1.1、曲げ強度が8〜18N/mm2、最大たわみ量が8〜14mmであることを特徴とするスチールハウス。
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