JP5943614B2 - 開口付き耐力壁の許容せん断耐力の算出方法、開口付き耐力壁の設計方法、開口付き耐力壁の許容せん断耐力の演算装置、及び開口付き耐力壁の許容せん断耐力の算出プログラム - Google Patents

Description

本発明は、住宅等の建物において、サッシ等の開口部装置を備えるべき開口部を有する耐力壁の許容せん断耐力の算出方法、耐力壁の設計方法、耐力壁の許容せん断耐力の演算装置、及び耐力壁の許容せん断耐力の算出プログラムに関する。

我が国では耐震性が建物の重要な設計要素であることは周知であり、建物を構成する部材の各所に耐震性の高い構造を適用し、総合して建物全体の耐震性をある一定以上の水準としている。いわゆる壁構造である耐力壁についても同様であり、２つの柱と上下横材で囲まれる骨組みを１つの単位として例えば「壁倍率」等の指標を用いて耐力壁の耐震性の程度が評価される。耐力壁は、これら１つの単位が縦横に複数並べられて建物外周や建物内部の仕切りを形成するので、建物の耐震性に大きな影響を与える。

近年、省エネルギーやデザインの観点からサッシ窓等の開口部装置を多く用い、室内に外光を取り入れたいとの要望がある。ところが、開口部装置を配置するためには耐力壁に開口部装置を設置すべき開口部を設ける必要がある。このような開口部には耐震性を持たせることが困難であることから、このような開口部付きの耐力壁は、存在しても建物の耐震性を評価するに際しては考慮することができず、除外されてきた。従って、建物全体として耐震設計をする際に採用できる開口部装置の面積が制限され、上記の要望に応えることや、設計自由度に限界があった。

特許文献１には、開口部を有する壁に所定の形状の補強金具を取り付ける技術が開示されている。これによれば、耐震に対する強度を十分確保することができる旨記載されている。

特開２００３−２７８２９５号公報

特許文献１に記載の発明によれば、確かに耐震性は向上すると考えられるが、耐震性を評価するために実際に試験をする必要があり、多様な建物の設計ごとにこのような試験をするには膨大な時間と費用がかかることから、どうしても設計の自由度を下げざるを得なかった。
最終的には試験して耐震性を評価する必要はあるにしても、設計の中で開口部を有する耐力壁の耐震性評価のための値を算出することができれば当該開口部付きの耐力壁も耐震設計の際に考慮することができ、設計の自由度を高くすることができる。

そこで本発明は、開口部を有する耐力壁について、耐震性を評価するための許容せん断耐力の算出方法を提供することを課題とする。また、開口部を有する耐力壁の設計方法、耐力壁の許容せん断耐力の演算装置、及び耐力壁の許容せん断耐力の算出プログラムを提供する。

以下、本発明について説明する。

請求項１に記載の発明は、建物の耐力壁における許容せん断耐力の算出方法であって、耐力壁は、水平方向に延び、鉛直方向に間隔を有して配置される複数の横材と、複数の横材の間を渡すように鉛直方向に延び、水平方向に間隔を有して配置される複数の縦材と、を有し、複数の横材及び複数の縦材により、水平方向に並ぶように複数の枠状体が形成され、枠状体の内側には、複数の縦材を渡すように水平に延びる１又は複数の他の横材を配置することで、開口部装置を設置すべき開口部が形成されており、耐力壁における開口部以外の補強面材を有する壁ごとに許容せん断耐力を計算する過程と、壁ごとの許容せん断耐力による変位角とモーメントとの関係から壁ごとに等価ブレース置換する過程と、耐力壁に含まれる縦材、横材、他の横材、及び等価ブレース置換による要素を組み合わせて演算モデルを作成する過程と、演算モデルに負荷を与えた場合における各部の軸力及びモーメントを算出する過程と、演算モデルにさらに負荷を増加して軸力及びモーメントに基づいた増分解析をし、耐力壁の許容せん断耐力を算出する過程と、を含み、演算モデルを作成する過程において、隣り合う枠状体にも隣接する側の縦材に対応するビーム要素は複数に分けられ、上から並べて配置され、該縦材に対応するビーム要素と他の横材に対応するビーム要素の一端とはピン接合条件で接合されることを特徴とする、許容せん断耐力の算出方法である。

ここで、「開口部以外の補強面材を有する壁」とは補強面材が配置された垂れ壁や腰壁を意味する。垂れ壁及び腰壁の両方が備えられていてもよいし、いずれか一方のみが具備された耐力壁であってもよい。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の許容せん断耐力の算出方法により許容せん断耐力を算出する過程と、算出された許容せん断耐力が、必要とされる許容せん断耐力でなかったとき、耐力壁の構造を変更して再度許容せん断耐力の算出をおこなう、耐力壁の設計方法である。

請求項３に記載の発明は、請求項２に記載の耐力壁の設計方法において、開口部が水平方向に複数配置されることを特徴とする。

請求項４に記載の発明は、建物の耐力壁における許容せん断耐力の演算装置であって、耐力壁は、水平方向に延び、鉛直方向に間隔を有して配置される複数の横材と、複数の横材の間を渡すように鉛直方向に延び、水平方向に間隔を有して配置される複数の縦材と、を有し、複数の横材及び複数の縦材により、水平方向に並ぶように複数の枠状体が形成され、枠状体の内側には、複数の縦材を渡すように水平に延びる１又は複数の他の横材を配置することで、開口部装置を設置すべき開口部が形成されており、耐力壁の構造データを受信する受信手段と、耐力壁の許容せん断耐力を算出するプログラムが記憶された記憶手段と、プログラムを実行して耐力壁の許容せん断耐力を演算する許容せん断耐力演算手段と、を備え、許容せん断耐力演算手段は、受信手段により受信した構造データに基づき、開口部以外の補強面材を有する壁ごとに許容せん断耐力を計算する手段と、壁ごとの許容せん断耐力による変位角とモーメントとの関係から壁ごとに等価ブレース置換する手段と、耐力壁に含まれる縦材、横材、他の横材、及び等価ブレース置換による要素を組み合わせて演算モデルを作成する手段と、演算モデルに負荷を与えた場合における各部の軸力及びモーメントを算出する手段と、演算モデルにさらに負荷を増加して軸力及びモーメントに基づいた増分解析をし、耐力壁の許容せん断耐力を算出する手段と、を含み、演算モデルを作成する手段において、隣り合う枠状体にも隣接する側の縦材に対応するビーム要素は複数に分けられ、上から並べて配置され、該縦材に対応するビーム要素と他の横材に対応するビーム要素の一端とはピン接合条件で接合されることを特徴とする、許容せん断耐力の演算装置である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の許容せん断耐力の演算装置において、開口部が水平方向に複数配置されることを特徴とする。

請求項６に記載の発明は、建物の耐力壁における許容せん断耐力の算出プログラムであって、耐力壁は、水平方向に延び、鉛直方向に間隔を有して配置される複数の横材と、複数の横材の間を渡すように鉛直方向に延び、水平方向に間隔を有して配置される複数の縦材と、を有し、複数の横材及び複数の縦材により、水平方向に並ぶように複数の枠状体が形成され、枠状体の内側には、複数の縦材を渡すように水平に延びる１又は複数の他の横材を配置することで、開口部装置を設置すべき開口部が形成されており、コンピュータに、耐力壁の構造データを受信手段に受信させる手順と、受信手段により受信した構造データに基づき、開口部以外の補強面材を有する壁ごとに許容せん断耐力を計算する手順と、壁ごとの許容せん断耐力による変位角とモーメントとの関係から壁ごとに等価ブレース置換する手順と、耐力壁に含まれる縦材、横材、他の横材、及び等価ブレース置換による要素を組み合わせて演算モデルを作成する手順と、演算モデルに負荷を与えた場合における各部の軸力及びモーメントを算出する手順と、演算モデルにさらに負荷を増加して軸力及びモーメントに基づいた増分解析をし、耐力壁の許容せん断耐力を算出する手順と、を含み、演算モデルを作成する手順において、隣り合う枠状体にも隣接する側の縦材に対応するビーム要素は複数に分けられ、上から並べて配置され、該縦材に対応するビーム要素と他の横材に対応するビーム要素の一端とはピン接合条件で接合されることを特徴とする、許容せん断耐力の算出を実行させるための許容せん断耐力の算出プログラムである。

請求項７に記載の発明は、請求項６に記載の許容せん断耐力の算出プログラムにおいて、開口部が水平方向に複数配置されることを特徴とする。

本発明によれば、開口部を有する耐力壁の許容せん断耐力を算出することができ、設計の段階で開口部を有する耐力壁を耐震壁の要素として考慮することが可能となる。これにより、開口部装置を用いた建物設計の自由度が向上する。また、試験による検証の頻度を抑制することが可能となる。

許容せん断耐力の演算装置１０の構成を示したブロック図である。 許容せん断耐力の算出方法Ｓ１０の流れを示した図である。 単体耐力壁１００の構造を説明する図である。 連続耐力壁２００の構造を説明する図である。 単体耐力壁の演算モデル１３０を説明する図である。 連続耐力壁の演算モデル２３０を説明する図である。 耐力壁の設計方法Ｓ２０の流れを示した図である。

本発明の上記した作用及び利得は、次に説明する発明を実施するための形態から明らかにされる。以下、本発明を図面に示す実施形態に基づき説明する。ただし本発明はこれら実施形態に限定されるものではない。

図１は１つの実施形態にかかる許容せん断耐力の演算装置１０の構成を示したブロック図である。許容せん断耐力の演算装置１０は、入力手段１１、外部記憶手段１２、情報処理手段１３、及び表示装置１９を備えている。

入力手段１１は、利用者の操作に供され、情報処理手段１３に対して情報を入力したり、指令を与えたりする機器である。利用者は入力手段１１により、許容せん断耐力の演算対象である耐力壁の構造情報を入力することもできる。このような入力手段１１の具体的な態様は特に限定されることはないが、例えばキーボードを挙げることができる。

外部記憶手段１２は、情報処理手段１３に接続され、該情報処理手段１３に対してデータを提供することができる記憶媒体である。ここには例えば許容せん断耐力の演算対象である耐力壁の構造情報や当該構造情報の元となるＣＡＤデータ等が記憶されている。上記のように、入力手段１１から直接構造情報を入力することも可能であるが、外部記憶手段１２から一括してデータとして情報処理手段１３に情報を提供することにより利便性が向上する。

情報処理手段１３は、入力手段１１、外部記憶手段１２から情報を取得し、許容せん断耐力の演算をおこなうとともに、その演算結果を表示装置１９に送信する機器である。情報処理手段１３は、受信手段１４、中央演算子１５、記憶手段１６、ＲＡＭ１７、及び送信手段１８を有して構成されている。

受信手段１４は、上記した入力手段１１及び外部記憶手段１２からの情報を情報処理手段１３に適切に取り入れる機能を有する部材であり、入力手段１１及び外部記憶手段１２が接続される。いわゆる入力ポート、入力コネクタ等もこれに含まれる。

中央演算子１５はいわゆるＣＰＵであり、許容せん断耐力演算手段として機能する。従って、後述するような、許容せん断耐力を演算するための各種演算はこの中央演算子１５で演算することができる。
また、中央演算子１５は、その他にも情報処理手段１３に含まれる各部材に接続されて、これらを制御することができるように構成されている。すなわち、中央演算子１５は、記憶媒体として機能する記憶手段１６に記憶された各種プログラムを実行し、これに基づいて演算をおこなう。

記憶手段１６は、許容せん断耐力を演算するに際して根拠となる各種プログラムやデータが保存される記憶媒体として機能する部材である。また記憶手段１６には、プログラムの実行により得られた中間、最終の各種結果を保存することができてもよい。

ＲＡＭ１７は、中央演算子１５による演算の作業領域や一時的なデータの記憶手段として機能する部材である。ＲＡＭ１７は、ＳＲＡＭ、ＤＲＡＭ、フラッシュメモリ等で構成することができ、公知のＲＡＭと同様である。

送信手段１８は、得られた結果のうち表示装置１９に対して出力すべき情報を適切に出力する機能を有する部材であり、表示装置１９が接続される。いわゆる出力ポート、出力コネクタ等もこれに含まれる。

このような情報処理手段１３を形成する具体的な態様の例としては、コンピュータを挙げることができる。コンピュータに備えられる受信手段及び送信手段を情報処理手段１３の受信手段１４及び送信手段１８として用い、コンピュータの記憶装置を記憶手段１６として許容せん断耐力演算のプログラム、及びその他のプログラム等を記憶させておくことができる。そして許容せん断耐力算出に関係する演算や情報処理手段１３自体の制御のための指令については、コンピュータに備えられる中央演算子（ＣＰＵ）が中央演算子１５として機能し、記憶手段１６に記憶された各種プログラムを実行する。

表示装置１９は情報処理手段１３に接続され、情報処理手段１３からの信号を受信して表示する機器である。すなわち、表示装置として例えばモニタを挙げることができる。

以上のように構成される許容せん断耐力の演算装置１０によれば、許容せん断耐力の演算をすることができる。より詳しくは、窓等の開口部装置が配置されるべき開口部を有する耐力壁の許容せん断耐力を算出することが可能となる。詳しい演算内容は以下の許容せん断耐力の算出方法Ｓ１０で説明する。

本実施形態では、以上のような構成を備える許容せん断耐力の演算装置１０を例示したが、許容せん断耐力の演算装置に含まれる各構成は必ずしも上記に限定されない。例えば、上記した各構成が複数、すなわち複数のコンピュータにより構成されていてもよい。これによれば複数のコンピュータにより演算対象を分けることもできる。

次に、開口部装置が配置されるべき開口部を有する耐力壁の許容せん断耐力を算出する方法の１つの例として、上記した許容せん断耐力の演算装置１０による許容せん断耐力の算出方法Ｓ１０（以下、「算出方法Ｓ１０」と記載することがある。）について説明する。ここではわかりやすさのため許容せん断耐力の演算装置１０を用いた例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではなく、以下の趣旨を含む方法を可能とするものであれば他の構成を備える演算装置によるものであってもよい。

図２には、算出方法Ｓ１０の流れを示した。図２からわかるように、算出方法Ｓ１０は過程Ｓ１１〜Ｓ１９を含んでいる。以下各過程について説明する。なお、ここで行われる各種値の算出のための演算は、記憶手段１６に保存されたプログラムに基づき、許容せん断耐力演算手段として機能する中央演算子１５によりおこなわれる。

過程Ｓ１１は耐力壁の情報を取得する過程である。ここでは許容せん断耐力を算出する対象である耐力壁の構造に関する情報を情報処理手段１３に入力する。図３、図４には当該耐力壁の構造例を示した。図３は単体耐力壁１００であり、開口部１２２に開口部装置が配置される耐力壁である。図４は連続耐力壁２００であり、複数の開口部２２２、２２５が水平方向に並べて配置され、開口部２２２、２２５のそれぞれに開口部装置が配置される。

単体耐力壁１００は、図３からわかるように、水平方向に延び、鉛直方向に所定の間隔を有して配置された２つの横材１０１、１０２を有している。ここでは横材１０１が上、横材１０２が下である。この横材１０１、１０２間を渡すように、鉛直方向に延びる柱としての２つの縦材１０３、１０４が所定の間隔で水平方向に並べて配置されている。これら横材１０１、１０２、縦材１０３、１０４により枠状体が形成される。枠状体の内側には、縦材１０３、１０４を渡すように水平に延びる２つの横材１０５、１０６が配置されている。ここでは横材１０５が上、横材１０６が下である。さらに、横材１０１、１０５、及び縦材１０３、１０４で囲まれる部位には横材１０１、１０５を渡すように間柱としての縦材１０７が鉛直方向に延びている。同様に、横材１０２、１０６、及び縦材１０３、１０４で囲まれる部位には横材１０２、１０６を渡すように間柱としての縦材１０８が鉛直方向に延びている。
また、横材１０１、１０５及び縦材１０３、１０４の室内側面又は室外側面から被せるように破線で示した垂れ壁用の補強面材１０９が配置され、釘（不図示）により横材１０１、１０５、及び縦材１０３、１０４に固定される。これにより、耐力壁における開口部以外の壁の１つである垂れ壁１２０となる部位が形成されている。同様に横材１０２、１０６及び縦材１０３、１０４の室内側面又は室外側面から被せるように破線で示した腰壁用の補強面材１１０が配置され、釘（不図示）により横材１０２、１０６、及び縦材１０３、１０４に固定される。これにより、耐力壁における開口部以外の壁の１つである腰壁１２１となる部位が形成されている。
そして横材１０５、１０６、及び縦材１０３、１０４に囲まれた部位が開口部装置を配置すべき開口部である開口部１２２となる。なお、開口部１２２には１つの開口部装置が配置されてもよく、受け材等を設置して複数の開口部装置を配置してもよい。同様に垂れ壁用の補強面材、腰壁用の補強面材も水平方向に複数配置してもよい。

連続耐力壁２００は、図４からわかるように、２つの開口部２２２、２２５が水平方向に並列されたような形態である。より詳しくは次の通りである。すなわち、連続耐力壁２００は、水平方向に延び、鉛直方向に所定の間隔を有して配置された２つの横材２０１、２０２を有している。ここでは横材２０１が上、横材２０２が下である。この横材２０１、２０２間を渡すように、鉛直方向に延びる柱としての３つの縦材２０３、２０４、２０５が、所定の間隔で水平方向に並べて配置されている。これにより２つの枠状体（ＶＩａ、ＶＩｂで示した部位）が水平方向に並ぶように形成される。枠状体の内側には、縦材２０３、２０４を渡すように水平に延びる２つの横材２０６、２０７が配置され、縦材２０４、２０５を渡すように水平に延びる２つの横材２０８、２０９が配置されている。ここでは横材２０６、２０８が上、横材２０７、２０９が下である。
さらに、横材２０１、２０６、及び縦材２０３、２０４で囲まれる部位には横材２０１、２０６を渡すように間柱として縦材２１０が鉛直方向に延びている。同様に、横材２０１、２０８、及び縦材２０４、２０５に囲まれる部位には横材２０１、２０８を渡すように間柱として縦材２１２が鉛直方向に延びている。また、横材２０２、２０７、及び縦材２０３、２０４に囲まれる部位には横材２０２、２０７を渡すように間柱として縦材２１１が鉛直方向に延び、横材２０２、２０９、及び縦材２０４、２０５に囲まれる部位には横材２０２、２０９を渡すように間柱として縦材２１３が鉛直方向に延びている。
これに加えて、横材２０１、２０６及び縦材２０３、２０４の室内側面又は室外側面から被せるように破線で示した垂れ壁用の補強面材２１４が配置され、釘（不図示）により横材２０１、２０６、及び縦材２０３、２０４に固定される。これにより耐力壁における開口部以外の壁の１つである垂れ壁２２０となる部位が形成されている。同様に、横材２０１、２０８及び縦材２０４、２０５の室内側面又は室外側面から被せるように破線で示した垂れ壁用の補強面材２１６が配置され、釘（不図示）により横材２０１、２０８、及び縦材２０４、２０５に固定される。これにより、耐力壁における開口部以外の壁の１つである垂れ壁２２３となる部位が形成されている。一方、横材２０２、２０７及び縦材２０３、２０４の室内側面又は室外側面から被せるように破線で示した腰壁用の補強面材２１５が配置され、釘（不図示）により横材２０２、２０７、及び縦材２０３、２０４に固定される。これにより、耐力壁における開口部以外の壁の１つである腰壁２２１となる部位が形成されている。同様に、横材２０２、２０９及び縦材２０４、２０５の室内側面又は室外側面から被せるように破線で示した腰壁用の補強面材２１７が配置され、釘（不図示）により横材２０２、２０９、及び縦材２０４、２０５に固定される。これにより、耐力壁における開口部以外の壁の１つである腰壁２２４となる部位が形成されている。
そして横材２０６、２０７、及び縦材２０３、２０４に囲まれた部位が開口部装置を配置すべき開口部である開口部２２２となる。同様に、横材２０８、２０９、及び縦材２０４、２０５に囲まれた部位が開口部装置を配置すべき開口部である開口部２２５となる。なお、開口部２２２、２２５にはそれぞれに１つの開口部装置が配置されてもよく、受け材等を設置して複数の開口部装置を配置してもよい。同様に垂れ壁用の補強面材、腰壁用の補強面材も水平方向にさらに多く配置してもよい。

過程Ｓ１１では、このような耐力壁の構造に関する情報を情報処理手段１３に入力する。入力される情報としては、高さ、幅、垂れ壁高さ、腰壁高さ、開口部高さ、垂れ壁用の補強面材寸法、腰壁用の補強面材寸法、各部材の材質、縦材、横材の断面寸法等である。入力するための手段は上記したように、入力手段１１によるものや外部記憶手段１２によるものが挙げられる。

過程Ｓ１２は釘配列係数を算出する過程である。ここでは、垂れ壁及び腰壁に用いられる釘の種類や釘の配列ピッチから釘配列係数を求める。釘配列係数の算出は公知の方法を用いることができる。

過程Ｓ１３は、開口部以外の壁である垂れ壁１２０、２２０、２２３、腰壁１２１、２２１、２２４ごとにその許容せん断耐力を算出する過程である。当該算出は過程Ｓ１１で入力された情報、及び過程Ｓ１２で算出された釘配列係数に基づいておこなわれる。そして計算結果として、変形角に対するモーメントの関係を得る。この関係を降伏点までの直線と終局点までの直線とによるバイリニア型で抽出し、最初の降伏点、及び終局点における変形角とモーメントの関係を算出する。

過程Ｓ１４は、過程Ｓ１３で算出した変形角とモーメントとの関係に基づいて、垂れ壁及び腰壁について等価ブレース置換をする過程である。すなわち、補強面材を有する垂れ壁、補強面材を有する腰壁をブレース材として置き換えることで、垂れ壁及び腰壁を後述する演算モデルに組み込むことを可能するものである。等価ブレース置換は公知の方法で行うことができる。本実施形態では、過程Ｓ１３で求めた垂れ壁、腰壁についての最初の降伏点における変形角及びモーメント、並びに終局点における変形角及びモーメントの値から算出する。

過程Ｓ１５は演算対象とする耐力壁が単体耐力壁であるかを判断する過程である。演算対象が単体耐力壁である場合には「Ｙｅｓ」が選択され、過程Ｓ１６に進む。一方、演算対象が連続耐力壁である場合には「Ｎｏ」が選択され、過程Ｓ１７に進む。

過程Ｓ１６は単体耐力壁１００の演算モデルを作成する過程である。図５には単体耐力壁１００に対する演算モデル１３０を示した。演算モデル１３０は上記した単体耐力壁１００が有する縦材及び横材に対応するビーム要素１３３〜１３６が骨組みされている。そして、垂れ壁１２０に対応する位置に、垂れ壁１２０の等価ブレース置換された要素１３７が配置され、腰壁１２１に対応する位置に、腰壁１２１の等価ブレース置換された要素１３８が配置されている。単体耐力壁１００では、柱としての縦材１０３、１０４の両方に曲げを負担させる観点から、全てのビーム要素の接点１３９〜１４６を全固定結合条件としている。
演算モデル１３０が作成された後過程Ｓ１８に進む。

一方、過程Ｓ１７は連続耐力壁２００の演算モデルを作成する過程である。図６には連続耐力壁２００のうち、図４にＶＩａで示した縦材２０４と縦材２０５とで挟まれた部位、すなわち、開口部２２５が具備される部位に対する演算モデル２３０を示した。ここでは、ＶＩａで示した部位についてのみ説明するが、実際に建物全体の演算をする際には開口部２２２が含まれる部位（ＶＩｂで示した部位）も同様にモデルを作成して演算する。
演算モデル２３０では、連続耐力壁であるため、片側の柱である縦材のみに曲げを負担させる観点から演算モデルが作成される。すなわち、図６の紙面右側に鉛直に伸びる縦のビーム要素２３６を片側の柱とし、連続耐力壁２００のうちＶＩａの部位に配置される横材に対応するように、横のビーム要素２３１、２３７、２３８、２３２が設けられる。また、図６の紙面左側に鉛直に伸びるビーム要素（隣りの開口部にも隣接する側の柱に対応するビーム要素）には曲げを負担させないため、上からビーム要素２３３、２３４、２３５が並べられて配置され、これらの接点２４７、２４８はピン結合条件とされている。そして、垂れ壁２２３に対応する位置に、垂れ壁２２３の等価ブレース置換された要素２３９が配置され、腰壁２２４に対応する位置に、腰壁２２４の等価ブレース置換された要素２４０が配置されている。ビーム要素の接点は、等価ブレース置換された要素２３９、及びビーム要素２３７の一端がピン接合条件である接点２４７に接合され、ビーム要素２３８の一端がピン接合条件である接点２４８に接合されている。他の接点２４１〜２４６は全固定結合条件である。
演算モデル２３０が作成された後過程Ｓ１８に進む。

過程Ｓ１８では、過程Ｓ１６又は過程Ｓ１７で作成された演算モデルに対して、図５、図６に示したように、上部ビーム要素１３１、２３１に荷重Ｐ（本実施形態では１ｋＮ）を与え、このときの垂れ壁ブレース軸力、腰壁ブレース軸力、柱に相当するビーム要素の曲げモーメント、柱に相当するビーム要素の軸力、及び演算モデル全体の水平変位を算出する。かかる演算は特に限定されることはないが、例えばフレーム応力解析によりおこなわれる。

過程Ｓ１９は、過程Ｓ１８で得た結果に対して増分解析により耐力壁の許容せん断耐力を算出する過程である。過程Ｓ１９では、垂れ壁及び腰壁が降伏点、終局点に至る増分の荷重に基づき耐力壁の許容せん断耐力を算出する。

以上のような算出方法Ｓ１０、及びそのための演算プログラムにより、開口部装置が配置されるべき開口部を有する耐力壁に対して、適切な許容せん断耐力を算出することができる。従ってかかる許容せん断耐力を耐震設計に組み込むことができるので、耐震基準を満たす建物の設計の自由度を高めることが可能となる。

なお、過程Ｓ１９で得られた許容せん断耐力を用い、該許容せん断耐力を耐力壁の幅で除した値と、予め得ておいた係数と、の積により壁倍率を求めることもできる。

図７には上記算出方法Ｓ１０と同様の考えに基づいた耐力壁の設計方法Ｓ２０（以下「設計方法Ｓ２０」と記載することがある。）のフロー図を示した。設計方法Ｓ２０において、算出方法Ｓ１０と共通する過程は同じ符号を付して説明を省略する。

設計方法Ｓ２０では過程Ｓ１１において初期条件としての耐力壁の情報を取得する。取得する情報は算出方法Ｓ１０の過程Ｓ１１と同じである。
以下、過程Ｓ１２〜過程Ｓ１９までは算出方法Ｓ１０と同じである。

設計方法Ｓ２０では、過程Ｓ２１で、過程Ｓ１９により算出した許容せん断耐力が、予め決めておいた必要な許容せん断耐力を満たしているかを判断する。ここで必要な許容せん断耐力を満たしていれば「Ｙｅｓ」が選択され、設計が終了する。一方、必要な許容せん断耐力を満たしていなければ「Ｎｏ」が選択され、過程Ｓ２２に進む。

過程Ｓ２２は耐力壁の構造条件を変更する過程である。ここでは必要な許容せん断耐力を満たすように耐力壁の条件を変更する。変更する構成は過程Ｓ１１で入力された各情報のうち１つ又は複数から選ばれる。
かかる変更後に再度過程Ｓ１２に戻り演算が繰り返される。

設計方法Ｓ２０によれば、必要な許容せん断耐力を得ることができるように開口部を有する耐力壁の構造を設計することができる。これにより、設計の自由度を高めることが可能となり、耐震性能のための実際の試験を行う頻度を抑制することができる。また設計自体のスピードも向上させることが可能となる。

以上説明した実施形態では垂れ壁と腰壁との間に開口部が設けられた態様を説明したがこれに限定されることはなく、本発明は開口部を有する耐力壁に対して適用することができる。これには例えば垂れ壁と開口部のみ、及び開口部と腰壁のみの構成等を挙げることができる。

１０ 許容せん断耐力の演算装置
１１ 入力手段
１２ 外部記憶手段
１３ 情報処理手段
１４ 受信手段
１５ 中央演算子（許容せん断耐力演算手段）
１６ 記憶手段
１７ ＲＡＭ
１８ 送信手段
１９ 表示装置
１００ 単体耐力壁（耐力壁）
１０９ 垂れ壁用の補強面材（補強面材）
１１０ 腰壁用の補強面材（補強面材）
１２０ 垂れ壁（開口部以外の補強面材を備える壁）
１２１ 腰壁（開口部以外の補強面材を備える壁）
１２２ 開口部
１３０ 演算モデル
２００ 連続耐力壁（耐力壁）
２１４、２１６ 垂れ壁用の補強面材（補強面材）
２１５、２１７ 腰壁用の補強面材（補強面材）
２２０、２２３ 垂れ壁（開口部以外の補強面材を備える壁）
２２１、２２４ 腰壁（開口部以外の補強面材を備える壁）
２２２、２２５ 開口部
２３０ 演算モデル

Claims (7)

1. 建物の耐力壁における許容せん断耐力の算出方法であって、
   前記耐力壁は、水平方向に延び、鉛直方向に間隔を有して配置される複数の横材と、複数の前記横材の間を渡すように鉛直方向に延び、水平方向に間隔を有して配置される複数の縦材と、を有し、
   複数の前記横材及び複数の前記縦材により、水平方向に並ぶように複数の枠状体が形成され、
   前記枠状体の内側には、複数の前記縦材を渡すように水平に延びる１又は複数の他の横材を配置することで、開口部装置を設置すべき開口部が形成されており、
   前記耐力壁における前記開口部以外の補強面材を有する壁ごとに許容せん断耐力を計算する過程と、
   前記壁ごとの許容せん断耐力による変位角とモーメントとの関係から前記壁ごとに等価ブレース置換する過程と、
   前記耐力壁に含まれる前記縦材、前記横材、前記他の横材、及び前記等価ブレース置換による要素を組み合わせて演算モデルを作成する過程と、
   前記演算モデルに負荷を与えた場合における各部の軸力及びモーメントを算出する過程と、
   前記演算モデルにさらに負荷を増加して前記軸力及び前記モーメントに基づいた増分解析をし、前記耐力壁の許容せん断耐力を算出する過程と、を含み、
   前記演算モデルを作成する過程において、隣り合う前記枠状体にも隣接する側の前記縦材に対応するビーム要素は複数に分けられ、上から並べて配置され、該縦材に対応するビーム要素と前記他の横材に対応するビーム要素の一端とはピン接合条件で接合されることを特徴とする、
   許容せん断耐力の算出方法。
2. 請求項１に記載の許容せん断耐力の算出方法により許容せん断耐力を算出する過程と、算出された許容せん断耐力が、必要とされる許容せん断耐力でなかったとき、前記耐力壁の構造を変更して再度前記許容せん断耐力の算出をおこなう、耐力壁の設計方法。
3. 前記開口部が水平方向に複数配置されることを特徴とする請求項２に記載の耐力壁の設計方法。
4. 建物の耐力壁における許容せん断耐力の演算装置であって、
   前記耐力壁は、水平方向に延び、鉛直方向に間隔を有して配置される複数の横材と、複数の前記横材の間を渡すように鉛直方向に延び、水平方向に間隔を有して配置される複数の縦材と、を有し、
   複数の前記横材及び複数の前記縦材により、水平方向に並ぶように複数の枠状体が形成され、
   前記枠状体の内側には、複数の前記縦材を渡すように水平に延びる１又は複数の他の横材を配置することで、開口部装置を設置すべき開口部が形成されており、
   前記耐力壁の構造データを受信する受信手段と、
   前記耐力壁の許容せん断耐力を算出するプログラムが記憶された記憶手段と、
   前記プログラムを実行して前記耐力壁の許容せん断耐力を演算する許容せん断耐力演算手段と、を備え、
   前記許容せん断耐力演算手段は、
   前記受信手段により受信した前記構造データに基づき、前記開口部以外の補強面材を有する壁ごとに許容せん断耐力を計算する手段と、
   前記壁ごとの許容せん断耐力による変位角とモーメントとの関係から前記壁ごとに等価ブレース置換する手段と、
   前記耐力壁に含まれる前記縦材、前記横材、前記他の横材、及び前記等価ブレース置換による要素を組み合わせて演算モデルを作成する手段と、
   前記演算モデルに負荷を与えた場合における各部の軸力及びモーメントを算出する手段と、
   前記演算モデルにさらに負荷を増加して前記軸力及び前記モーメントに基づいた増分解析
   をし、前記耐力壁の許容せん断耐力を算出する手段と、を含み、
   前記演算モデルを作成する手段において、隣り合う前記枠状体にも隣接する側の前記縦材に対応するビーム要素は複数に分けられ、上から並べて配置され、該縦材に対応するビーム要素と前記他の横材に対応するビーム要素の一端とはピン接合条件で接合されることを特徴とする、
   許容せん断耐力の演算装置。
5. 前記開口部が水平方向に複数配置されることを特徴とする請求項４に記載の許容せん断耐力の演算装置。
6. 建物の耐力壁における許容せん断耐力の算出プログラムであって、
   前記耐力壁は、水平方向に延び、鉛直方向に間隔を有して配置される複数の横材と、複数の前記横材の間を渡すように鉛直方向に延び、水平方向に間隔を有して配置される複数の縦材と、を有し、
   複数の前記横材及び複数の前記縦材により、水平方向に並ぶように複数の枠状体が形成され、
   前記枠状体の内側には、複数の前記縦材を渡すように水平に延びる１又は複数の他の横材を配置することで、開口部装置を設置すべき開口部が形成されており、
   コンピュータに、
   前記耐力壁の構造データを受信手段に受信させる手順と、
   前記受信手段により受信した前記構造データに基づき、前記開口部以外の補強面材を有する壁ごとに許容せん断耐力を計算する手順と、
   前記壁ごとの許容せん断耐力による変位角とモーメントとの関係から前記壁ごとに等価ブレース置換する手順と、
   前記耐力壁に含まれる前記縦材、前記横材、前記他の横材、及び前記等価ブレース置換による要素を組み合わせて演算モデルを作成する手順と、
   前記演算モデルに負荷を与えた場合における各部の軸力及びモーメントを算出する手順と、
   前記演算モデルにさらに負荷を増加して前記軸力及び前記モーメントに基づいた増分解析をし、前記耐力壁の許容せん断耐力を算出する手順と、を含み、
   前記演算モデルを作成する手順において、隣り合う前記枠状体にも隣接する側の前記縦材に対応するビーム要素は複数に分けられ、上から並べて配置され、該縦材に対応するビーム要素と前記他の横材に対応するビーム要素の一端とはピン接合条件で接合されることを特徴とする、
   許容せん断耐力の算出を実行させるための許容せん断耐力の算出プログラム。
7. 前記開口部が水平方向に複数配置されることを特徴とする請求項６に記載の許容せん断耐力の算出プログラム。

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