JP5792468B2 - 構造物の耐震制御構造 - Google Patents

Description

本発明は例えば柱・梁からなるフレームの構面内に水平剛性が調整された構造を持つ耐震壁等の壁を配置した構造物において、水平力に対する壁の抵抗力が制御可能な状態に壁と躯体とを接合した構造物の耐震制御構造に関するものである。

例えば柱・梁のフレーム内に耐震壁（壁板）を配置する場合、壁板の面内水平剛性の高さがフレームの初期剛性を高め、フレームの変形能力を阻害する可能性がある。また壁板が鉄筋コンクリート造の場合、壁板自身が高い剛性を発揮することで、フレームからの反力により損傷を受ける可能性がある。これらのことから、壁板の面内水平剛性を調整する目的で、例えば壁板自体にスリットを入れる、あるいは壁板とフレームとの境界にスリットを入れる等によりフレームの水平剛性に壁板の水平剛性が付加されないように調整することが行われる。

一方、柱・梁のフレームに耐震壁（壁板）が接続しながらも、構造物を構成する架構全体の耐震性が十分である場合のように、耐震壁の剛性と耐力が架構の剛性と耐力に加算されることを全く期待しない場合には、フレーム内に耐震壁を配置することが構造物の質量を増加させるだけのことになり、構造物の設計上、不利になることもある。

しかしながら、例えば戸境壁のように壁板が居室（住戸）を仕切る上で不可欠であることもあり、壁板の存在が構造物の質量を増加させることを理由として、壁板をフレームから不在にさせることが必ずしもよいとは限らないこともある。この点を考慮すれば、壁板をフレーム内に配置しながらも、その存在が架構の耐震性に影響しないような壁板の使用方法が望まれる。

この要請に対し、例えば柱・梁のフレーム内に、壁板の頂部と上階側の梁との間に距離を確保した状態で壁板を配置し、この距離を置いた上階側の梁と壁板との間に支持柱を架設することにより壁板を、支持柱に曲げ変形を生じさせるために利用する方法がある（特許文献１参照）。

特許文献１では支持柱の上端を上階の梁に剛接合し、下端を壁板に実質的にピン接合することによりフレームと壁板との間に面内方向の相対変形が生じたときに、支持柱に曲げモーメントを作用させ、支持柱を弾塑性変形させることによるエネルギ吸収効果を期待している。

特開平５−１４８１号公報（請求項１、段落０００９〜００１３、図１、図３〜図５）

特許文献１のように支持柱をフレームの梁と壁板との間に架設することにより支持柱の曲げ変形に期待する方法によれば、支持柱の曲げ変形能力は壁板の上端と梁下端との間の距離が大きい程、高くなり、この距離が小さくなれば、支持柱を曲げ変形させることができなくなる。このため、支持柱を配置する以上、壁板と梁との間には一定距離以上の空間を確保しなければならず、壁板とフレームとの間に無用な空間を残すことになる。

従って壁板が居室（住戸）を仕切る上で不可欠である場合のように、フレームの内周に空間を閉塞するように壁板を配置したい要求に特許文献１では応えることができない。

本発明は上記背景より、壁板がフレーム内、あるいは上下階間の空間（開口）を閉塞しながらも、壁板の剛性を調整することが可能な耐震制御構造を提案するものである。

請求項１に記載の発明の構造物の耐震制御構造は、対向する梁、もしくはスラブと対向する柱を有する躯体に周囲から包囲されながら、前記躯体との間で面内方向の水平力が完全に伝達されない状態で前記躯体に制御壁が接続した構造物において、前記制御壁はその周囲の少なくとも一部区間において前記躯体から分離し、地震時に前記躯体から受ける水平力が軽減された状態で前記躯体に接続し、前記制御壁には、前記制御壁に前記躯体から面内方向に前記水平力が作用したときの前記水平力を負担し、前記制御壁が負担すべき水平力を軽減すると共に、前記水平力の負担に伴う面外方向の変形を抑制し得る断面を持ち、前記水平力を受けたときの変形能力が前記制御壁より高い反力部材が固定され、
この反力部材は前記制御壁の周囲の前記躯体の内、前記反力部材が前記水平力を負担する方向に垂直な方向の両側である前記対向する梁、もしくはスラブの一方の梁、もしくはスラブから他方の梁、もしくは他方のスラブの付近までに、または前記対向する柱の一方の柱から他方の柱の付近までに跨り、
前記一方の梁、もしくはスラブ、または前記一方の柱に、前記反力部材の軸方向に一定の区間を持って固定されると共に、前記反力部材の軸方向に前記制御壁の中間部から前記他方の梁、もしくはスラブ、または前記他方の柱寄りまでの区間において前記制御壁に固定され、前記一方の梁、もしくはスラブ、または一方の柱への固定区間から前記制御壁への固定区間までの連続した区間において前記制御壁から分離していることを構成要件とする。
請求項２に記載の発明は請求項１に記載の発明において、前記制御壁の、前記反力部材が前記制御壁に固定される区間に前記反力部材を埋設可能な断面積を持つ厚肉部が形成され、前記反力部材の、前記制御壁に固定される区間はこの厚肉部内に配置されていることを構成要件とする。
請求項３に記載の発明は請求項１、もしくは請求項２に記載の発明において、前記反力部材が２本の鋼材から構成され、この２本の鋼材が前記制御壁に固定される区間においては互いに接合され、前記制御壁から分離している区間においては互いに分離していることを構成要件とする。

「構造物」には既存構造物と新設構造物があり、既存構造物内に制御壁４と反力部材５が新たに付加される場合と、新設構造物において制御壁４と反力部材５が設置される場合がある。

「躯体」は構造物を構成する柱１、梁２、耐力壁（耐震壁）、スラブ３等を指し、柱１・梁２からなるフレームの他、基礎（フーチング）、地中梁を含むが、少なくとも制御壁４が接続した躯体と反力部材５が接続した躯体の双方を指すから、図４−（ａ）、（ｂ）に示すように制御壁４を包囲するいずれかの躯体であり、制御壁４を含む場合もある。図４−（ａ）は制御壁４を柱１・梁２のフレームが包囲する場合、（ｂ）は図５に示すようにフレームを構成する梁２の軸方向中間部に接続する上下階の梁２としての小梁が包囲する場合を示している。

例えば図６に示すように同一構面内に制御壁４と反力部材５が配置されるフレームを構成する、対向する柱１、１、もしくは対向する梁２、２のそれぞれに制御壁４、４が接続し、両制御壁４、４に跨って反力部材５が配置される場合には、反力部材５の一方側と他方側が制御壁４、４に接続するから、反力部材５が固定される躯体には制御壁４が含まれる場合がある。

請求項１における「躯体との間で水平力が完全に伝達されない状態で躯体に制御壁が接続する」とは、制御壁４自体にスリットが形成される等、面内の水平剛性が調整された構造を制御壁４自体が持つ場合と、図１、図２に示すように躯体との間にスリット６が形成される等により躯体との一体性が低下するか、一体性がない状態で制御壁４が躯体に接続する場合があることを言う。図１、図２ではスリット６をハッチングで示している。

請求項１における「躯体との一体性が低下した状態で制御壁４が躯体に接続する」とは、具体的には「制御壁４がその周囲の少なくとも一部区間において周囲の躯体から分離すること」を言う（請求項４）。制御壁４は周囲の躯体から分離することにより躯体との間で水平力が完全に伝達されない状態になる（請求項４）。

「分離」は構造的に絶縁されていることの意味であり、制御壁４と躯体との間での、曲げモーメント、せん断力等の力のやり取り（伝達）が実質的に生じなければよい趣旨であるため、図１に示すように制御壁４と躯体との間にスリット６等の空隙が形成されることの他、単なる接触状態、あるいは非接触状態であることもある。スリット６が形成される場合、スリット６は空隙のまま存在する場合と、目隠し等の目的でスリット６内部に、圧縮力を受けて収縮自在で、圧縮力の解除により復元（膨張）可能なスポンジ等の弾性材料が充填される場合がある。

請求項１における「制御壁の面内方向に作用する水平力を受けたときの変形能力が制御壁より高い反力部材」とは、反力部材５が柱１・梁２のフレーム、もしくは制御壁４の面内方向に作用する水平力（せん断力）を受けたときの、反力部材５の変形の程度が制御壁４の変形の程度より大きいことを言い、反力部材５が水平力を負担したときの変形能力が制御壁４より大きいことの趣旨である。制御壁４と反力部材５の材料は同種の場合と異種の場合があり、異種には例えば図１に示すように鉄筋コンクリート造の柱・梁のフレームと制御壁４に、鉄骨造の反力部材５が使用される場合がある。

請求項１における「水平力を負担する方向に垂直な方向」とは、図１に示すように反力部材５が軸を鉛直方向に向けて配置される場合のように、水平力を水平方向に負担する状態に配置されている場合には、「鉛直方向」を指し、図６に示すように反力部材５が軸を水平方向に向けて配置される場合のように、柱１・梁２のフレームの面内方向の変形に伴い、反力部材５が水平力を鉛直方向に負担する状態に配置されている場合には、「水平方向」を指す。結局、「水平力を負担する方向に垂直な方向」は「反力部材５の軸方向」とも言い換えられるが、反力部材５は必ずしも軸方向に長い形状をするとは限らない。

柱・梁のフレームの内周側に壁板が配置され、壁板の周囲がフレームに接続した通常（従来）の付帯フレーム付き耐震壁では、フレームの剛性に耐震壁（壁板）の剛性が付加されることで、剛性が大きくなり過ぎ、地震力を受けたときのフレームの初期の変形能力が低下し、同時に耐震壁自身の高い剛性に起因し、フレームからの反力を受けて損傷することがある。

このような耐震壁の損傷を回避し、フレームの変形能力を生かす上で、壁（制御壁４）とフレーム（躯体）との間で水平力の伝達がされない（反力を及ぼし合うことがない）状態であることが望ましく、制御壁４とフレーム（躯体）との間で水平力が完全に伝達されない状態に互いに接合されていること（請求項１）が合理的である。

請求項１では制御壁４がフレーム（躯体）との間で水平力の伝達が完全にされない状態でフレーム（躯体）に接続することで、制御壁４の剛性と耐力は架構（構造物）の剛性と耐力に寄与することが実質的にないため、制御壁４自体は構造耐力上、無力化されていることになる。この状態で、制御壁４とフレーム（躯体）との間に反力部材５が架設され、反力部材５が軸方向（水平力を負担する方向に垂直な方向）の中間部において制御壁４から、あるいは制御壁４と躯体から分離しながら、双方に固定されることで、制御壁４とフレーム（躯体）は反力部材５に水平力に対する反力を生じさせることになる。

上記のように「躯体」は制御壁４と反力部材５を取り囲む柱１・梁２のフレーム、もしくはスラブ３等を指し、場合によっては制御壁４を含むから、請求項１における「反力部材５が軸方向の他方側において制御壁４を包囲する躯体に固定され」とは、前記の躯体である柱１、梁２、スラブ３等の他、制御壁４に反力部材５の他方側が固定されることを言う。

また請求項１における「反力部材５が制御壁４から分離している」とは、前記の「制御壁４と躯体」との関係と同様、反力部材５と制御壁４が構造的に絶縁されていることの意味であり、実質的に反力部材５と制御壁４との間で力の伝達がされない状態にあることを言う。

例えば図１等に示すように反力部材５の表面、もしくは側面と、制御壁４を構成するコンクリートとの間に反力部材５の軸方向（長さ方向）に連続するクリアランス（スリット７）が形成され、反力部材５の表面が制御壁４の外部に露出する状態のこと、あるいは図９に示すように単なる接触状態、または非接触状態であることを言う。クリアランス（スリット７）が形成される場合のクリアランス（スリット７）も空隙のまま存在する場合と弾性材料が充填される場合がある。

反力部材５は制御壁４からの反力とフレーム（躯体）からの反力を同時に受けることで、水平力に対して抵抗力を発揮するため、フレーム（躯体）の剛性と耐力を補う働きをするが、「反力部材５の変形能力が制御壁４の変形能力より高い」ことで、反力部材５は制御壁４と同等程度の剛性を持つ訳ではないため、フレーム（躯体）の初期剛性を高くし過ぎることはなく、初期の変形能力を阻害することはない。

図１に示すように制御壁４が鉄筋コンクリート造で、反力部材５が鉄骨造である場合において、軸方向（長さ方向：水平力を負担する方向に垂直な方向）が鉛直方向を向いて反力部材５が配置される場合、反力部材５は例えば軸方向の制御壁４側の一部区間において制御壁４内に埋設され、フレーム（躯体）側の一部区間においてフレームを構成する梁２、もしくは柱１内に埋設され（請求項５）、中間部において制御壁４とフレーム（躯体）から分離する。「反力部材５が柱１内に埋設される」とは図６に示すように反力部材５が軸方向（長さ方向）を水平方向に向けて配置される場合があることを言う。

フレーム（躯体）が水平力を受けて変形するときには、フレーム（躯体）から構造的に分離する制御壁４がフレーム（躯体）との間で相対変形を生ずれば、反力部材５に水平力を負担させることができるため、前記のように反力部材５の「水平力を負担する方向に垂直な方向」である軸方向（長さ方向）が鉛直方向を向くか、水平方向を向くかは問われず、制御壁４が１フレーム内に１枚配置されるか、複数枚配置されるかも問われない。フレーム（躯体）内における例えば柱１と梁２への制御壁４の接合状態、すなわち制御壁４が梁２に接続しているか、柱１に接続しているか、の状態に応じて反力部材５の架設方向が決められる。

制御壁４が例えば図１に示すように上階側の梁２に接合され（接続し）、下階側の梁２と両側の柱１、１からスリット６を介して分離している場合には、制御壁４はフレームの面内変形時に下階の梁２との間で相対変形を生ずるから、反力部材５は軸を鉛直方向に向けて配置されることが合理的である。制御壁４がフレームを構成するいずれか一方の柱１に接合され（接続し）、上下の梁２、２と他方の柱１から分離している場合には、フレームの変形時に制御壁４は他方の柱１との間、または上下の梁２、２との間で相対変形を生ずるから、反力部材５は軸を水平方向に、または鉛直方向に向けて配置されることが合理的である。

反力部材５がフレーム（躯体）と制御壁４のコンクリートに対し、図１に示す埋設状態にある場合、フレームが面内方向の水平力を負担したときには、制御壁４への埋設区間（固定区間５２）は変形することなく、埋設状態を維持するから、反力部材５の制御壁４からの分離区間５１のみが曲げ変形、あるいはせん断変形等をすることになる。

分離区間５１は水平力の反力を制御壁４とフレームから受けるため、曲げモーメントとせん断力を負担し、反力の程度によって弾性変形から塑性変形へ移行し、塑性化によりエネルギ吸収能力を発揮する。反力部材５は図３−（ｂ）に示すように水平力と分離区間５１の積に応じた分の曲げモーメントを受ける。図３−（ａ）は図１−（ａ）の反力部材５と制御壁４の接合状態を示し、図３−（ｂ）は反力部材５の分離区間５１に生ずる曲げモーメントの様子を示している。

反力部材５は水平力を負担する方向に垂直な方向の中間部において制御壁４とフレーム（躯体）から分離することで、この分離区間５１の長さの調整により反力部材５が水平力を受けたときの有する剛性と抵抗力は自由に調整可能であるから、制御壁４を包囲するフレーム（躯体）の初期の変形能力を阻害しない程度の剛性をフレーム（躯体）に付与することは可能である。

反力部材５は柱１・梁２のフレームの構面内に制御壁４と共に配置された場合には、制御壁４の面内方向に作用する水平力を受けたときに制御壁４より高い変形能力を持つことで、フレーム内の全開口を閉塞する面積を持つ板状の耐震壁（壁板）に代わり、フレームに適度な剛性と耐力を付与する機能を発揮する。

図１のように鉄筋コンクリート造の制御壁４内と梁２内に反力部材５の一部が埋設され、中間部が双方から分離した状態にある鉄骨部材からなる反力部材５がフレーム構面内の水平力を受けて変形するときに水平力に対する抵抗力と剛性を発揮することで、制御壁４が周囲のフレームから水平力の反力を受けることから解放され、フレームからの過大な反力を受けることがなくなるため、制御壁４の損傷の可能性が低下するか、損傷が回避される。制御壁４は反力部材５を埋設している区間で反力部材５を保持（拘束）すればよいため、内部から反力部材５の反力を受けるだけになる。

図１に示すように反力部材５の軸方向に垂直な断面形状が水平力を受ける方向に長い形状をしている場合には反力部材５は水平力を主として面内方向力として受ける状態にあるが、必ずしもその必要はなく、面外方向力として受ける状態に置かれることもある。

反力部材５が水平力を受けて抵抗力を発揮し、剛性をフレームに付与しながらも、従来の耐震壁に相当する制御壁４が周囲のフレームから過大な水平力の反力を受けずに済むことで、地震時に制御壁４が負担すべき水平力が軽減され、反力部材５の固定状態の調整により制御壁４の負担分とフレームの負担分を調節（制御）することも可能になる。

例えば従来の耐震壁のように壁板の周囲をフレームに剛に接合している場合には、壁板に水平力が集中することで、その水平力に対する補強の必要から、壁板内にせん断補強筋を密に配筋しなければならず、補強が不可能になることもある。

これに対し、本発明では従来の耐震壁に相当する制御壁４の周囲をフレームから分離させた上で、制御壁４とフレーム（躯体）との間に反力部材５を架設し、その両側をそれぞれに固定することで、制御壁４への水平力の負担が軽減され、制御可能になるため、制御壁４へのせん断補強筋配筋の必要性が解消され、制御壁４を設計する上で、補強の困難性からも解放される。この結果、制御壁４の自由な強度設計が可能になり、併せてフレームを構成する柱１と梁２の水平力の分担割合の設定も可能になる。

更にフレーム（躯体）と制御壁４との間への反力部材５の介在により、制御壁４を包囲するフレーム（躯体）に適度の剛性と耐力を付与することで、反力部材５の形状、大きさ、個数、制御壁４への埋め込み深さ（長さ）、あるいは分離区間５１の長さの調整によりフレーム（躯体）、または構造物全体での耐震性能（剛性と耐力）、あるいは構造物の固有振動数を自由に設定し、制御することが可能である。この結果として構造物内での耐震壁、ブレース等の耐震要素の配置上の自由度も増し、同じく耐震要素としての柱・梁のフレームの断面積を縮小すること等の調整も可能である。

躯体との間で面内方向の水平力が完全に伝達されない状態で躯体に制御壁が接続した構造物において、水平力を受けたときの変形能力が制御壁より高い反力部材の一方側を制御壁に固定し、他方側を躯体に固定し、中間部を制御壁から分離させることで、反力部材に水平力に対する抵抗力を発揮させ、剛性をフレームに付与させているため、従来の耐震壁に相当する制御壁に周囲のフレームから水平力の反力を過剰に作用させない状態を得ることができる。

この結果、反力部材の分離区間の長さの調整により制御壁が負担すべき水平力を制御することができるため、制御壁へのせん断補強筋配筋の必要性と補強の困難性を解消することができる。

（ａ）は反力部材の軸方向を鉛直方向に向け、一方側を制御壁に固定し、他方側を下階の梁に固定し、中間部を制御壁から分離させた場合の反力部材の配置例を示した立面図、（ｂ）は（ａ）のｘ−ｘ線断面図である。 図１に示す反力部材と制御壁及びフレームとの関係を示した斜視図である。 （ａ）は図１−（ａ）に示す反力部材が曲げモーメントを受けて曲げ変形したときの様子を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の変形状態のときに反力部材の分離区間に生じている曲げモーメントを示した分布図である。 （ａ）は柱・梁のフレーム内に配置された制御壁と下階の梁に反力部材を埋設した場合の例を示した立面図、（ｂ）は柱・梁のフレーム外に配置された制御壁とスラブに反力部材を埋設した場合の例を示した立面図である。 図４−（ｂ）に示す例の制御壁及び反力部材と上下階のスラブ（小梁）との関係を示した斜視図である。 反力部材を水平方向に向け、一方側を制御壁に固定し、他方側を柱、もしくは制御壁に固定し、中間部を制御壁から分離させた場合の反力部材の配置例を示した立面図である。 （ａ）は反力部材の一方側を鉄筋コンクリート造の制御壁に固定する場合に、反力部材をコンクリートで包囲して固定した場合の反力部材の制御壁への固定部分（固定区間）を示した反力部材の軸に垂直な断面図、（ｂ）は反力部材の制御壁との分離部分（分離区間）を示した反力部材の軸に垂直な断面図である。 （ａ）、（ｂ）は反力部材の固定区間を鉄筋コンクリート造の制御壁にアンカーボルトを用いて固定した場合の反力部材の制御壁への固定部分を示した反力部材の軸に垂直な断面図、（ｃ）、（ｄ）はスタッドボルトを用いて固定した場合の反力部材の制御壁への固定部分を示した反力部材の軸に垂直な断面図である。 （ａ）は反力部材の分離区間を鉄筋コンクリート造の制御壁の片面に接触させた場合の様子を示した反力部材の軸に垂直な断面図、（ｂ）は反力部材の分離区間を鉄筋コンクリート造の制御壁の片面との間に距離を置き、非接触状態にした場合の様子を示した反力部材の軸に垂直な断面図である。

以下、図面を用いて本発明を実施するための最良の形態を説明する。

図１は柱１、梁２、スラブ３等の躯体との間で面内方向の水平力が完全に伝達されない状態で躯体に制御壁４が接続した構造物において、水平力に対する抵抗要素となり、制御壁４の面内方向に作用する水平力を受けたときの変形能力が制御壁４より高い反力部材５が制御壁４とそれを包囲する躯体との間に跨るように配置され、双方に固定されている耐震制御構造の具体例を示す。

制御壁４を周囲から包囲し、反力部材５が固定される躯体には基本的にはフレームを構成する柱１と梁２、フレーム内に配置される耐震壁（壁板）、フレームに接続するスラブ３の他、図６に示すように反力部材５の一方側が固定される制御壁４と対になった状態で躯体に接続する制御壁４が含まれる。

図１は制御壁４とそれを包囲するフレームやスラブ３等の躯体を含め、構造物の躯体全体が鉄筋コンクリート造である場合の例を示しているが、構造物の躯体の構造種別は問われず、躯体は鉄骨鉄筋コンクリート造、鉄骨造の場合もある。鉄筋コンクリート造には少なくとも一部の躯体がプレキャストコンクリートの場合も含む。

制御壁４と躯体が鉄筋コンクリート造の場合には反力部材５の一部をコンクリート中に埋設することで固定することができる簡便さがあるが、反力部材５の固定（接合）方法には制限はなく、ボルト接合や溶接に依ることもできるため、フレーム（躯体）と制御壁４及び反力部材５が鉄筋コンクリート造以外の構造でも反力部材５を制御壁４と躯体との間に跨るように配置することは可能である。

図示しないが、例えば制御壁４と反力部材５が共に鉄骨造である場合、制御壁４に固定される部分である反力部材５の後述の固定区間５２は制御壁４に対しては単純に重なった状態で、あるいはいずれか一方が他方を包囲した（他方に挿入された）状態で、ボルトや溶接により接合される。

図１は図２、図４−（ａ）に示すように構造物内で隣接する鉄筋コンクリート造の柱１、１と両柱１、１間に架設される梁２、２からなるフレーム内に、同じく鉄筋コンクリート造の制御壁４と鉄骨部材の反力部材５が配置された場合の例を示している。図１では２本の鋼材（Ｈ形鋼）５ａ、５ａを成方向にボルト５ｄにより接合することにより１本の反力部材５を製作した場合の例を示しているが、鋼材５ａとして溝形鋼や山形鋼、Ｃ形鋼、あるいはプレート等を使用するか等、鋼材５ａの種類を含め、反力部材５の構成と製作方法は問われない。Ｈ形鋼のようにフランジを有する鋼材５ａを使用する場合には、反力部材５が面内方向の水平力を受けることに伴う面外方向の変形が抑制される利点がある。

制御壁４が躯体との間で面内方向の水平力が完全に伝達されない状態は、例えば図１−（ａ）、（ｂ）に示すように制御壁４と躯体（柱１、梁２）との間にスリット６が形成されることにより得られる。スリット６は制御壁４の周囲（縁）に沿って連続して、あるいは断続的に形成される。図１、図２ではスリット６をハッチングで示している。スリット６にはスポンジ、ゴム、発泡ポリスチレンその他のプラスチック等の弾性材料や塑性材料（弾塑性材料）が充填され、平常時にスリット６の空隙が塞がれることもある。

反力部材５は水平力を負担する方向に垂直な方向である軸方向の一方側の一部区間において制御壁４に固定され、他方側の一部区間において制御壁４を包囲する柱１・梁２のフレーム、スラブ３、３等のいずれかの躯体に固定され、中間部の区間において制御壁４から、または制御壁４と躯体から分離する。反力部材５の制御壁４への固定部分と梁２等への固定部分は固定（埋設）区間５２になり、その中間部分が分離区間５１になる。

制御壁４が鉄筋コンクリート造の場合、反力部材５の固定（埋設）区間５２は制御壁４のコンクリート中に埋設されることにより制御壁４に固定可能であるから、制御壁４の、反力部材５の固定区間５２に対応する部分（領域）には図１−（ｂ）に示すように反力部材５を包囲（埋設）するのに十分な断面積を持つ厚肉部４１が形成される。

厚肉部４１は反力部材５をコンクリートで包囲するために、図１−（ｂ）、図２に示すように反力部材５の幅より大きい壁厚が与えられ、反力部材５の埋設に伴う反力部材５からの反力に耐えられるよう、必要な補強筋が配筋される。図１では（ｂ）に示すように補強筋として反力部材５の軸方向に添った主筋４ａと、それを拘束するせん断補強筋４ｂを配筋している。制御壁４は耐震壁に相当する壁であるから、厚肉部４１以外の壁厚は通常の耐震壁程度の大きさがあれば足りる。

制御壁４が鉄筋コンクリート造の場合、反力部材５の固定区間５２はコンクリート中に埋設（定着）されることによりそのコンクリートに固定され、分離区間５１は制御壁４のコンクリートとの間にスリット７が形成されることによりコンクリートから分離する。分離区間５２のスリット７にもスポンジ、ゴム等の弾性材料等が充填され、平常時にスリット７の空隙が塞がれることもある。図１、図２ではスリット７（弾性材料）をハッチングで示している。

図１では反力部材５の全長の内、制御壁４に埋設される固定区間５２において２本の鋼材（Ｈ形鋼）５ａ、５ａのフランジを互いにボルト５ｄで接合することにより鋼材５ａ、５ａを反力部材５として一本化させているが、制御壁４から分離する分離区間５１では（ａ）に示すように各鋼材５ａ（Ｈ形鋼）が独立して図３−（ａ）のように変形できるよう、両鋼材５ａ、５ａを接合することなく、互いに分離させたままにしている。

反力部材５の軸方向両端部の固定区間５２、５２が固定される部分はコンクリート中であることから、反力部材５の軸方向の両端部にはコンクリートへの定着のためのプレート５ｂ、５ｂが接合（溶接）される。図１ではまた、反力部材５の下側の梁２への固定区間５２が制御壁４への固定区間５２より短く、制御壁４への固定区間５２より高いせん断力を受けることから、２本の鋼材５ａ、５ａの各フランジ間にスチフナ５ｃを入れている。

反力部材５の軸方向中間部である分離区間５１は制御壁４のコンクリート中に埋設されながら、コンクリートとの付着が切れる必要があるため、分離区間５１においては、反力部材５の表面にグリースを塗布したり、ＰＴＦＥ（四フッ化エチレン樹脂）等の低摩擦材のシートを接着する等により何らかの皮膜材料、もしくは絶縁材料で表面を被覆したりすることもある。

反力部材５の分離区間５１は表面が被覆されることで、コンクリートとの付着が切れ、その周囲を覆う制御壁４のコンクリートから分離し、反力部材５の分離区間５１が制御壁４に対して相対移動可能な絶縁状態になる。皮膜材料（絶縁材料）等による表面の被覆は互いに分離する鋼材５ａ、５ａの対向する面に施されることもある。

図１−（ａ）に示す反力部材５はその下側の梁２に対して制御壁４が右側へ相対変形しようとするときには、図３−（ａ）に二点鎖線で示すように分離区間５１が固定区間５２に対して変形し、例えば図３−（ｂ）に示すような曲げモーメントを負担する。分離区間５１はせん断力も負担する。図１−（ａ）の下側の梁２中にある矢印は反力部材５の下側の梁２への固定区間５２が梁２から受ける反力を示している。なお、図３−（ｂ）に示す曲げモーメント分布は反力部材５両端の固定度により異なる。

図４−（ａ）は柱１と梁２からなるフレームの構面内に配置された制御壁４と下階の梁２との間に反力部材５が配置されている場合の例を、（ｂ）は（ａ）に示す柱・梁のフレームの構面外に制御壁４が配置され、制御壁４が上下階のスラブ３、３に包囲され、上階のスラブ３に接続し、下階のスラブ３から分離している場合の例を示している。（ｂ）では反力部材５が制御壁４と下階のスラブ３との間に配置されている。

図４−（ｂ）の例では、図５に示すように柱・梁のフレームを構成する梁２の長さ方向中間部に接続する上下階の梁２、２としての小梁が制御壁４を包囲し、上階側の小梁２に接続した制御壁４と下階の小梁２との間に反力部材５が配置されることもある。反力部材５と制御壁４との関係は図１と同様である。

図６はフレームを構成する対向する柱１、１のそれぞれに制御壁４、４が接続し、両制御壁４、４間に跨って反力部材５が軸方向を水平に向けて配置された場合のフレームの変形状態を示している。ここでは対向する柱１、１の双方に制御壁４、４が接続しているが、一方の柱１にのみ制御壁４が接合され、反力部材５が他方の柱１と制御壁４との間に架設されることもある。

但し、一方の柱１にのみ制御壁４を接合し、他方の柱１と制御壁４との間に反力部材５を架設する場合には、１枚の制御壁４の面積が大きくなるため、フレームの変形量が大きくなったときに、制御壁４がフレームに接触（衝突）する可能性がある。このような事態の発生を回避し、フレームの面内での変形時に柱１、１間に生ずる相対変位量を反力部材５の変形量として有効に利用するために、図６ではフレームを構成する柱１、１のそれぞれに制御壁４を接合している。

図６に示すように反力部材５を水平に向けて配置する場合、制御壁４の負担をなくすためのスリット６は制御壁４の上下と梁２との間に確保され、反力部材５を変形させるためのスリット７は反力部材５の上下と制御壁４との間に確保される。

図６のようにフレームを構成する、対向する柱１、１のそれぞれに制御壁４、４を接合した場合には、制御壁４の柱１からの張り出し長さが一方の柱１にのみ制御壁４が接合される場合より小さくなるため、制御壁４と上下の梁２との間のスリット６を小さく抑えながらも、制御壁４と梁２との接触（衝突）を回避することが可能になり、それだけ多くの相対変位量を反力部材５に生じさせることが可能になる。

図７−（ａ）、（ｂ）はそれぞれ図１、図２に示す例での制御壁４の厚肉部４１内における反力部材５の固定区間５２と分離区間５１の水平断面を示している。図７に示す例は反力部材５の固定区間５２をコンクリートで被覆し、コンクリート中に埋設することにより制御壁４の厚肉部４１に固定している。

図８−（ａ）〜（ｄ）は反力部材５の固定区間５２を制御壁４にアンカーボルトやスタッドボルト等の定着部材８の定着によって固定した場合の例を示す。図８−（ａ）〜（ｄ）のいずれの例でも反力部材５には１本の形鋼を使用している。（ａ）、（ｃ）は反力部材５が溝形鋼の場合、（ｂ）、（ｄ）はＨ形鋼の場合である。溝形鋼の場合はウェブを制御壁４の表面に接触させることができるのに対し、Ｈ形鋼の場合はウェブと制御壁４表面との間に距離が生ずる関係で、制御壁４の表面には図１に示す例のような厚肉部４１が形成される。

図８−（ａ）、（ｂ）は定着部材８としてアンカーボルトを使用した場合、（ｃ）、（ｄ）はスタッドボルトを使用した場合である。いずれの場合も定着部材８は反力部材５のウェブに固定（溶接）され、制御壁４のコンクリート中に定着される。反力部材５がＨ形鋼の場合で、定着部材８にスタッドボルトを使用する場合は、十分な定着長さを確保できない可能性があるため、制御壁４内に配筋される配力筋４ｃが定着部材８を回り込み、定着部材８を制御壁４側へ引き寄せるように配筋される。

図８−（ａ）〜（ｄ）に示す例の反力部材５の分離区間５１は制御壁４との間で構造的に分離（絶縁）し、力の伝達が行われない状態にあればよいため、スリット７ではなく、図９−（ａ）に示すように接触状態、もしくは（ｂ）に示すようにクリアランスを置いて分離しているだけの状態（非接触状態）にある場合もある。図９−（ａ）は反力部材５の分離区間５１を制御壁４の片面に接触させた場合、（ｂ）は制御壁４の片面との間に距離を確保し、非接触状態にした場合である。

１……柱、２……梁、３……スラブ、
４……制御壁、４ａ……主筋、４ｂ……せん断補強筋、４ｃ……配力筋、
４１……厚肉部、
５……反力部材、５ａ……鋼材、５ｂ……プレート、５ｃ……スチフナ、５ｄ……ボルト、
５１……分離区間、５２……固定区間、
６……スリット（制御壁と躯体との間）、
７……スリット（反力部材と制御壁との間）、
８……定着部材。

Claims (5)

1. 対向する梁、もしくはスラブと対向する柱を有する躯体に周囲から包囲されながら、前記躯体との間で面内方向の水平力が完全に伝達されない状態で前記躯体に制御壁が接続した構造物において、前記制御壁はその周囲の少なくとも一部区間において前記躯体から分離し、地震時に前記躯体から受ける水平力が軽減された状態で前記躯体に接続し、前記制御壁には、前記制御壁に前記躯体から面内方向に前記水平力が作用したときの前記水平力を負担し、前記制御壁が負担すべき水平力を軽減すると共に、前記水平力の負担に伴う面外方向の変形を抑制し得る断面を持ち、前記水平力を受けたときの変形能力が前記制御壁より高い反力部材が固定され、
   この反力部材は前記制御壁の周囲の前記躯体の内、前記反力部材が前記水平力を負担する方向に垂直な方向の両側である前記対向する梁、もしくはスラブの一方の梁、もしくはスラブから他方の梁、もしくは他方のスラブの付近までに、または前記対向する柱の一方の柱から他方の柱の付近までに跨り、
   前記一方の梁、もしくはスラブ、または前記一方の柱に、前記反力部材の軸方向に一定の区間を持って固定されると共に、前記反力部材の軸方向に前記制御壁の中間部から前記他方の梁、もしくはスラブ、または前記他方の柱寄りまでの区間において前記制御壁に固定され、前記一方の梁、もしくはスラブ、または一方の柱への固定区間から前記制御壁への固定区間までの連続した区間において前記制御壁から分離していることを特徴とする構造物の耐震制御構造。
2. 前記制御壁の、前記反力部材が前記制御壁に固定される区間に前記反力部材を埋設可能な断面積を持つ厚肉部が形成され、前記反力部材の、前記制御壁に固定される区間はこの厚肉部内に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の構造物の耐震制御構造。
3. 前記反力部材は２本の鋼材から構成され、この２本の鋼材は前記制御壁に固定される区間においては互いに接合され、前記制御壁から分離している区間においては互いに分離していることを特徴とする請求項１、もしくは請求項２に記載の構造物の耐震制御構造。
4. 前記制御壁はその周囲の少なくとも一部区間において周囲の前記躯体から分離し、前記躯体との間で水平力の伝達が完全に伝達されない状態にあることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の構造物の耐震制御構造。
5. 前記反力部材は前記水平力を負担する方向に垂直な方向の一方側において前記制御壁を構成するコンクリート中に埋設され、他方側において前記躯体を構成するコンクリート中に埋設されていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の構造物の耐震制御構造。

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