JP6022435B2 - 面材・ブレース併用耐力壁 - Google Patents

Description

この発明は、建築物の外壁等として用いられる面材・ブレース併用耐力壁に関する。

低層建築物の耐力壁では、耐力要素として引張り型耐力ブレースを用いることが多い。例えば、柱・梁接合部はピン接合とし、地震等による水平力に対しては、柱間に配置される外壁パネルにおいて、引張り力のみ負担するブレースで負担する構造形式（パネル併用軸組構造）である。
引張り型耐力ブレースは、比較的軽量な鋼材を用いて安価に生産できる特長を持つ一方、荷重・変形履歴（復元力特性）は、「スリップ型」の特性を示す。スリップ型の欠点としては、次の点が挙げられる。
・大地震の際、ブレースが塑性化して伸びた後、地震による揺れ戻しの力が作用したとき、伸びた分だけブレースが水平力に全く抵抗しない。
・そのため、揺れ戻し時には、建物が逆方向の水平力に対してブレースで抵抗するまで、何の抵抗力も持たないままで水平に動くことになり、ブレースが抵抗し出すときに衝撃を生じる。このことは、住人が建物に対する不安や不満を持つ一要因となり得る。

図２８は、スリップ型の挙動履歴を示す代表的な例であり、ピン接合の縦フレーム材１０１、横フレーム材１０２の間に引張り力のみを示すブレース１０３を入れた耐力壁１００である。前記縦フレーム材１０１および横フレーム材１０２は、例えば、それぞれ柱、梁である。水平荷重Ｐによる押しの時はブレース１０３が抵抗するが、引き戻し時にブレース１０３が何の抵抗もしない。図２９に完全スリップ型履歴の耐力壁における、繰り返荷重作用時の変形−荷重グラフを示す。変形δを戻す向きに力を掛けたとき、ブレースが力を負担しないので、滑るように変形（スリップ）する。

これらの問題を解決する為には、「紡錘型」の履歴を持つラーメン架構が一般的には有効である。ただし、ラーメン架構は、柱・梁を剛接合とするために、厚肉の柱を用いる必要があるので、コストや鋼材量の面では不利となる。圧縮ブレースを用いた耐力壁も紡錘型となるが、圧縮ブレースは一般的に断面寸法が大きくなり、コスト面で不利となる。

図３０は、紡錘型の挙動履歴を示す代表的な例を示す。同図は、圧縮ブレース１０３Ａ入りの耐力壁１００Ａである。この例では、引き戻すときにもブレース１０３Ａが水平力に抵抗する。図３１は完全紡錘型履歴の耐力壁の繰り返荷重作用時の変形−荷重グラフである。スリップ型に比べ、引き戻しときにもブレース１０３Ａが抵抗するので、より多くのエネルギーを吸収することができる（グラフで囲まれた面積がエネルギー吸収量を示し、この面積が大きい）。

このように、引張り型耐力ブレースは、スリップ型の挙動となってエネルギー吸収力が少なく、揺れ戻し時に衝撃が生じ、またラーメン架構や圧縮ブレース使用の架構は、鋼材使用量やコスト面で不利となる。そのため、鋼材量が少なくて済み、かつ紡錘型の履歴を示す架構の開発が必要となる。

紡錘型履歴を示し、軽量鉄骨等の安価な材料を用いた耐力壁としては、耐力要素に波形鋼板を用いたメンブレン型耐力壁がある（例えば、特許文献１）。
メンブレン型耐力壁は、一例を示すと、図３２のように、壁面を複数（４分割または６分割）に区画し、各区画層に折板１０４を用いている。地震時に、水平力に対しては折板１０４がエネルギーを吸収する機構となっている。同耐力壁は、実験により適切な条件下では紡錘型に近い挙動を示すことが確認されている。

特開２０１０−０９０６５０号公報

耐力要素に折板を用いたメンブレン型耐力壁は、鋼材量が少なくて済み、紡錘型の履歴を示すという点で優れるが、次の課題がある。
・耐力壁の全面に折板１０４を張るため、設備開口用等の孔を得ることができない。孔を開けることで耐力性能低下が予測される。耐力壁に設備開口用の孔を設けないようにするには、建物のプランが制約される。建築物建築計画においては、やむなくその耐力壁位置に開口部（給・排気用貫通口、採光用開口等）を設けなくてはならないこともある。
・切り欠かれた設備開口部分を、施工現場において同様な折板を増し張りする補強方法が先行技術として提案されているが、その施工の手間、品質保持、施工管理上等の現場省略施工の観点から、採用するには難がある。
・仮に折板１０４に設備開口用の孔を開けて補強したとしても、その部分の剛性評価方法が確立されていない。

そこで、本出願人は、図３３に示すように、メンブレン型耐力壁において、設備開口を設ける部分については、折板を用いるのではなく、ブレース１０５を耐力要素して組み込んだ構成を提案した（例えば、特願２０１３−０３８６３１号）。しかし、次の点で今一つ満足することができない。
すなわち、ブレース１０５で構成される区画層と折板１０４で構成される区画層の剛性が異なるため、縦フレーム材に曲げ応力が発生してしまう。具体的には、図３４（Ａ）のように地震が来て水平力Ｐがかかったときに、同図（Ｂ）のように耐力壁の各区画層の剛性が同じであると、各区画層の変形が同じとなり、縦フレーム材１０１に曲げが入らない。しかし、同図（Ｃ）のように、折板１０４を用いた区画層に対してブレース１０５を用いた区画層の剛性が高くて曲がり難いと、折板１０４を用いた区画層とブレース１０５を用いた区画層との間の部分１０６で縦フレーム材１０１に曲げ応力が発生してしまう。
この場合、縦フレーム材１０１に地震時の負荷（曲げ）応力を考慮した構造計算が必要であり、構造計算が煩雑となる。このため、煩雑な構造計算を必要とせずに、鉛直方向の荷重（圧縮、引張り）のみを受けるようにしたい。この為には、折板１０４を用いた区画層とブレース１０５を用いた区画層の剛性（単位変形量当たりの力の大きさ）を合わせる必要がある。

この発明の目的は、エネルギー吸収性能に優れながら、鋼材使用量が少なくて済み、また性能低下や施工上の不利を生じることなく開口部分を設けることができ、かつ異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材の腰折れ状の性状を簡易に防止することができる面材・ブレース併用耐力壁を提供することである。

この発明の面材・ブレース併用耐力壁は、左右の縦フレーム材と、これら左右の縦フレーム材の上端間および下端間にそれぞれ接合された上下端の横フレーム材と、前記左右の縦フレーム材間に接合された中桟となる横フレーム材とを備え、前記中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層に耐力要素が設けられた耐力壁であって、
一部の区画層に設けられた前記耐力要素がこの区画層を覆う面材であり、他の一部の区画層に設けられた前記耐力要素が斜材であり、前記斜材が設けられた区画層に、この区画層の変形を吸収する変形吸収手段が設けられ、前記斜材が設けられた区画層は、前記変形吸収手段が存在することで、前記面材が設けられた区画層と同様の剛性であることを特徴とする。

この構成の面材・ブレース併用耐力壁によると、上下に並ぶ複数の区画層に分け、一部の区画層の耐力要素を面材としたため、その区画層において、紡錘型に近い履歴を示しエネルギー吸収性能に優れた構成となる。他の一部の区画層における耐力要素は斜材としたため、その区画層に、耐力の低下や施工上の不利を伴うことなく、設備用や採光用等の開口部を設けることができる。斜材を用いた区画層は、そのままでは面材を用いた区画層に比べて剛性が高くなるが、この区画層の変形を吸収する変形吸収手段を設けたため、面材を用いた区画層と同様の剛性となるように調整できる。そのため、耐力要素して面材を用いる区画層と斜材を用いる区画層を併用しながら、異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材の腰折れ状の性状を防止することができる。変形を吸収する変形吸収手段を用いるため、この変形吸収手段によって区画層の剛性調整ができ、各フレーム材や斜材の強度を変えて構造設計で区画層の剛性の調整を行う場合と異なり、煩雑な構造計算を行うことなく、簡単に剛性が調整できる。
このように、紡錘型に近い履歴を示しエネルギー吸収性能に優れながら、鋼材使用量が少なくて済み、また性能低下や施工上の不利を生じることな開口部分を設けることができ、かつ異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材の腰折れ状の性状を簡易に防止することができる。

なお、この面材・ブレース併用耐力壁は、壁パネルとして構成されたものであっても、また現場組立されたものであっても良い。壁パネルとして構成されたものである場合、前記縦フレーム材は、それぞれ建築物の柱となるものであっても、またパネル併用軸組み構造の建築物等において、柱とは別に設けられる壁パネル内のフレーム材であっても良い。また、前記変形吸収手段は、変形吸収専用に設けられて自身が変形するデバイスに限らず、前記横フレーム材やブレース等の材質や接合位置の関係によって、これら横フレーム材や斜材の全体または一部が変形吸収機能を持つようにしたものであっても良い。

この発明において、前記変形吸収手段は、この変形吸収手段を有する区画層に２本設けられた互いに傾斜方向が逆の前記斜材の交点、または前記区画層に設けられた前記斜材の中間に位置する構成としても良い。
斜材の交点、中間のいずれに設ける場合も、前記変形吸収手段による区画層の剛性の調整が容易に行える。

この発明において、前記面材が波形鋼板であっても良い。前記耐力要素とする面材は、波型形鋼板に限らず、スキンパネルや耐力合板等であっても良いが、波形鋼板であると、面内せん断力が負荷された場合に、その波形の山部が稜線方向と交差する方向に歪むことにより、前記面内せん断力に対してスリップ性状のない安定したエネルギー吸収が行える。そのため、紡錘型により一層近い履歴を示す。

この発明において、前記区画層は４つであり、前記面材を用いた区画層、および前記斜材を用いた区画層を、それぞれ最低１箇所以上有する構成としても良い。
前記区画層の高さを低くすると、耐力要素となる面材の面積を小さくでき、取扱性が良くなるが、日本建築学会「鋼構造設計規準」において隅肉溶接部で有効に応力伝達する為には、接合部材同士の角度が６０度超１２０度未満である必要があるとされている。この為ブレースの水平面に対する傾斜角度は６０度よりも大であることが好ましい。一般的な建築物における１つの階層の高さは２７００mm程度であり、パネル幅は１モジュール（建物の基準寸法であり、８００〜１１００mm内で適宜に設定される）とされるため、耐力壁の一般的な横幅を考慮すると、区画層は４つであることが好ましい。

この発明において、前記斜材が用いられた少なくとも一つの区画層における前記斜材は、互いに逆方向に傾斜しかつ一端が互いに近づく２本であり、前記変形吸収手段は、前記２本の斜材の軸心の交点が、これら斜材の近づき側の端部を接合する前記横フレーム材に対して上または下に偏心した構成であっても良い。

この場合に、前記２本の斜材の近づき側の端部を、前記横フレーム材に対してこの横フレーム材の長手方向に互いに離れた位置で接合し、この２本の斜材の近づき側の端部を接合しても良い。すなわち、２本の斜材が横フレーム材における接合箇所よりも延長する位置で交差するように、その交点を偏心させる。
また、前記２本の斜材の近づき側の端部を、前記横フレーム材に接合された取合プレートに、前記横フレーム材から上下方向に離れた位置で、かつ互いの交点で接合した構成としても良い。この場合、２本の斜材が横フレーム材に対して互いに手前位置で交差するように偏心する。

これら、延長位置および手前位置のいずれで偏心する場合も、斜材の軸力による横フレーム材の全体の偏心曲げ変形によるエネルギー吸収を行う。
剛性の調整は、交点が前記延長位置となる構成の場合は、２本の斜材の横フレーム材における接合箇所間の距離で調整できる。交点が前記手前位置となる構成の場合は、前記取合プレートの水平方向のプレート幅と、横フレーム材に対する前記交点の偏心距離で前記剛性の調整が行える。

この発明において、前記変形吸収手段が、変形吸収専用に設けられて自身が変形するデバイスであっても良い。
前記変形吸収手段が、それ自身が変形するデバイスであると、このデバイスの大きさ、形状の調整によって、容易に前記区画層の剛性を調整することができる。

この発明の面材・ブレース併用耐力壁は、左右の縦フレーム材と、これら左右の縦フレーム材の上端間および下端間にそれぞれ接合された上下端の横フレーム材と、前記左右の縦フレーム材間に接合された中桟となる横フレーム材とを備え、前記中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層に耐力要素が設けられた耐力壁であって、一部の区画層に設けられた前記耐力要素がこの区画層を覆う面材であり、他の一部の区画層に設けられた前記耐力要素が斜材であり、前記斜材が設けられた区画層に、この区画層の変形を吸収する変形吸収手段が設けられ、前記斜材が設けられた区画層は、前記変形吸収手段が存在することで、前記面材が設けられた区画層と同様の剛性であるため、紡錘型に近い履歴を示しエネルギー吸収性能に優れながら、鋼材使用量が少なくて済み、また性能低下や施工上の不利を生じることなく開口部分を設けることができ、かつ異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材の腰折れ状の性状を簡易に防止することができる。

この発明の一実施形態に係る面材・ブレース併用耐力壁の正面図、水平断面図、および平面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁の面材の拡大断面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁の面材と横フレーム材の関係を示す部分斜視図である。 面材・ブレース併用耐力壁が２枚隣合う部分の拡大水平断面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における面材の部分拡大断面図および部分拡大斜視図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における上端の角部付近を示す拡大正面図、同破断側面図、および平面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における下端の角部付近を示す拡大正面図、および同破断側面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材および面材を使用した区画層および変形吸収手段の各種配置例を示す模式正面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層の各種構成例を示す正面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層の一例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 同区画層の部分拡大正面図および部分拡大側面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層の他の例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 同区画層の部分拡大正面図および部分拡大側面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層のさらに他の例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 同区画層の斜材とデバイスの関係を示す部分斜視図である。 同区画層の部分拡大正面図および部分拡大側面図である。 図１６の部分拡大図、XVIIB- XVIB 矢視図、およびXVIIC- XVIC 矢視図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層のさらに他の例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 同区画層の部分拡大正面図および部分拡大側面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層のさらに他の例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 同区画層の部分拡大正面図および部分拡大破断側面図である。 同区画層の分解斜視図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層のさらに他の例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 同区画層の部分拡大正面図および部分拡大側面図である。 同面材・ブレース併用耐力壁における斜材を用いた区画層のさらに他の例を示す正面図とその作用を示す図とを組み合わせた説明図である。 一般的な鋼材の焼鈍前と焼鈍後の荷重／変形履歴を模式化し焼鈍による効果を記載した図である。 焼鈍の効果を示すための斜材を用いた区画層の説明図である。 従来のブレースを用いた耐力壁の水平力作用前後の説明図である。 同耐力壁の変形履歴の説明図である。 従来の圧縮ブレース構造の耐力壁の水平力作用前後の説明図である。 同耐力壁の変形履歴の説明図である。 従来の耐力要素に面材を用いた耐力壁の正面図である。 提案例に係る耐力壁の正面図である。 同提案例に係る耐力壁の作用説明図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。図１に示すように、この面材・ブレース併用耐力壁１（以下、単に「耐力壁１」と略称する場合がある）は、矩形に組まれた枠体２を、中桟となる複数の横フレーム材６をそれぞれ境界として、上下に並ぶ複数の区画層ａ，ｂに区画し、一部の区画層ａに耐力要素として面材７を設け、他の区画層ｂに耐力要素として斜材８を設けている。斜材８を設けた区画層ｂには、この区画層ｂの変形を吸収する変形吸収手段９を設けている。同図の例では、４つの区画層に等分割し、上下端の区画層ｂに斜材８が設けられ、中間の２つの区画層ａに面材７が設けられている。

枠体２は、左右の縦フレーム材３，３と、これら左右の縦フレーム材３，３の上端間および下端間にそれぞれ接合された上下端の横フレーム材４，５と、前記左右の縦フレーム材３，３間に接合された中桟となる横フレーム材６とを備える。横フレーム材６は、３本が等間隔に設けられている。
なお、この面材・ブレース併用耐力壁１は、外壁パネル等の壁パネルとして構成されているが、軸組工法建物の一部となる壁として構成されたものであっても良い。また、縦フレーム材３は、建築物の柱となる部材であっても、またパネル併用軸組み工法建物等において、柱とは別に設けられて柱に沿って設けられる部材であっても良い。前記柱は、壁に内蔵される柱であっても良い。

左右の縦フレーム材３，３には形鋼が用いられ、図示の例では角パイプ（角形鋼管とも言う）が用いられている。上下端の横フレーム材４，５は、縦フレーム材３よりも断面が細い形鋼、例えば図６，図７に示すように角パイプが用いられ、縦フレーム材３の室内側面に揃うように接合される。図１において、中桟となる横フレーム材６は、上下端の横フレーム材４，５と同様な形鋼、例えば角パイプが用いられる。中桟となる横フレーム材６は、この他に、図３，図５（Ｂ）の例のように、２本の溝形鋼を背合わせに接合した形鋼を用いても良い。なお、この明細書の各実施形態で用いる形鋼は、いずれも軽量形鋼である。縦フレーム材３と各横フレーム材４，５，６との接合は、例えば横フレーム材４，５，６の端面を縦フレーム材３の端面に突き合わせて溶接する接合形式とされている。

前記耐力要素となる面材７には、波形鋼板からなる波板を用いている。この波板からなる面材７は、一方向に延びる山部７ａと谷部７ｂ（図２，図３）とが交互に並ぶ断面波形の鋼板であり、ここでは波山稜線方向が上下方向に延びるように、すなわち波の山部７ａおよび谷部７ｂの延びる方向が上下方向となるように前記区画層ａに張られている。この波板からなる面材７は、この例ではデッキプレートが用いられており、波山となる山部７ａの頂部および波谷となる谷部７ｂの底部が平坦部分となる断面矩形または台形である。前記波板からなる面材７の上下端は、図３に示すように、その谷部７ｂが、各横フレーム材４，５，６に、ビス等の固着具または溶接等で固定されている。なお、各区画層ａの前記波板からなる面材７は、それぞれ個別に製造されたものであっても良いし、１枚の波板が切断されたものであっても良い。

前記耐力要素となる面材７が波板であると、面内せん断力が負荷された場合に、その波形の山部が稜線方向と交差する方向に歪むことにより、前記面内せん断力に対してスリップ性状のない安定したエネルギー吸収が行える。そのため、紡錘型により一層近い履歴を示す。
前記波板の他に、図５に示すように平坦な板材を用いても良い。この場合、例えば前記面材７として、スキンパネルや耐力合板を使用しても良い。

図１において、斜材８は、角パイプまたはその他の形鋼からなり、個々の区画層ｂに互いに逆方向に傾斜しかつ互いに一端が近づくように２本設けられている。図１の例では、上端の区画層ｂの２本の斜材８は、上端が互いの近づき側端とされて、上端の横フレーム材４に接合され、下端が互いの広がり側端とされて、縦フレーム材３または中桟となる横フレーム材６に接合されている。また、下端の区画層ｂの２本の斜材８は、下端が互いの近づき側端とされて、下端の横フレーム材５に接合され、上端が互いの広がり側端とされて、縦フレーム材３または中桟となる横フレーム材６に接合されている。斜材８の各フレーム材への接合は、図１の例では前記変形吸収手段９となる部材、または接合部材１０を介して行っているが、直接に溶接等で溶接しても良い。２本の斜材８の互いに広がり側の端部は、図１では縦フレーム材３に接合した例を図示しているが、図７に示す例では、横フレーム材５の端部付近に接合している。他の横フレーム材４，６に接合する場合も、図７の例と同様である。図７以降の各図の例では、２本の斜材８の広がり側の端部を横フレーム材４，５，６の端部付近に接合した例を示している。

図４は、２枚の面材・ブレース併用耐力壁１，１の隣接部付近の拡大水平断面を、外装材等を施した外壁パネルとして構成した状態で示す。枠体２の屋外側には合板からなる下地材４１および空気層４２を介して外装面材４３が張られ、枠体２内の前記波板からなる面材７を張った箇所にはこの面材７の両面にグラスウール等の断熱材４４，４５が充填されている。枠体２の屋内側には内装面材４６が張られる。２枚の面材・ブレース併用耐力壁１，１の隣合う縦フレーム材３の屋外側および屋内側には、グラスウールボード等からなる柱部断熱面材４７が張られている。

図８は、耐力要素として面材７を設けた区画層ａと、斜材８を設けた区画層ｂとの配置、および変形吸収手段９の配置の各例を示している。いずれも、区画層ａ，ｂの数は合計で４つとし、面材７を設けた区画層ａと斜材８を設けた区画層ｂとは２箇所ずつとしている。図８（Ａ）は、図１の実施形態の例である。
図８（Ｂ）の例は、斜材８を設けた区画層ｂを中央側の２箇所とし、これらの区画層ａでは、いずれも２本の斜材８は上端側が交点側となり、交点の付近に変形吸収手段９を配置している。
図８（Ｃ）の例は、同図（Ｂ）の例と同じく、斜材８を設けた区画層ｂを中央側の２箇所としているが、中央側２箇所の区画層ｂにおいて、斜材８の傾斜方向が互いに逆であり、上側の区画層ｂの斜材８と下側の区画層の斜材８とが一直線上に位置してＸ形を成すように配置されている。変形吸収手段９は、４本の斜材８の交点に配置している。この場合、変形吸収手段９は、各区画層ｂ毎に別々に設けても、一つで２つの区画層ｂの変形を吸収する構成としても良い。

図８（Ｄ）の例は、斜材８を設けた区画層ｂを上下端に配置し、その区画層ｂにおいて斜材８は対角線方向に延びる１本ずつとしている。また、変形吸収手段９は、斜材８の長手方向の中央に配置している。
図８（Ｅ）の例は、図８（Ｄ）の例と同じく、斜材８は対角線方向に延びる１本とし、その中央に変形吸収手段９を設けているが、斜材８を設けた区画層ｂを、面材・ブレース併用耐力壁１の中央側の２箇所としている。
なお、斜材８の中間に設けられる変形吸収手段９は、例えば、斜材８の長手方向の一部を細く形成し、または熱処理することで変形吸収機能を持たせた箇所とされる。

図８の例ではいずれも、区画層ａ，ｂの合計を４つとしたが、区画層ａ，ｂの合計は、例えば３つとしても、また５つとしても良い。また、耐力要素として面材７を設けた区画層ａの個数と、斜材８を設けた区画層ｂの個数は互いに異なっていても良い。例えば、全ての区画層の個数が４つであり、斜材８を設けた区画層ｂを１箇所として、残り３つを面材７を有する区画層ａとしても良い。

ただし、一般的な低層の建築物に適用する場合であって、斜材８を区画層ｂに２本逆傾斜に設ける場合、区画層ａ，ｂの合計は４つ以下とすることが好ましい。これは、接合部の隅肉溶接部で有効に応力負担する為に、斜材８の水平面に対する傾斜角度を６０°以上とするためである。例えば、面材・ブレース併用耐力壁１の高さが、建築物の１つ階高の高さ（例えば．２７００mm程度）、幅が１モジュール（８００〜１０００mm）である場合、区画層ａ，ｂの合計数を５つ以上にすると、斜材８の上記傾斜角度が６０°以下となる。

これら各実施形態の構成の面材・ブレース併用耐力壁１によると、上下に並ぶ複数の区画層ａ，ｂに分け、一部の区画層ａの耐力要素を面材７としたため、その区画層ａにおいて、紡錘型に近い履歴を示しエネルギー吸収性能に優れた構成となる。他の一部の区画層ｂにおける耐力要素は斜材８としたため、その区画層ｂに、耐力の低下や施工上の不利を伴うことなく、設備用や採光用等の開口部（図示せず）を設けることができる。斜材８を用いた区画層ｂは、そのままでは面材７を用いた区画層ａに比べて剛性が高くなるが、この区画層ｂの変形を吸収する変形吸収手段９を設けたため、面材７を用いた区画層ａと同様の剛性となるように容易に調整できる。そのため、耐力要素して面材７を用いる区画層ａと斜材８を用いる区画層ｂを併用しながら、異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材３の腰折れ状の性状を防止することができる。変形を吸収する変形吸収手段９を用いるため、この変形吸収手段９によって区画層ｂの剛性調整ができ、各横フレーム材４〜６や斜材８の強度を変えて構造設計で区画層ａ，ｂの剛性の調整を行う場合と異なり、煩雑な構造計算を行うことなく、簡単に剛性が調整できる。
このように、紡錘型に近い履歴を示しエネルギー吸収性能に優れながら、鋼材使用量が少なくて済み、また性能低下や施工上の不利を生じることなく開口部分を設けることができ、かつ異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材３の腰折れ状の性状を簡易に防止することができる。

次に、変形吸収手段９について具体的に説明する。変形吸収手段９は、変形吸収専用に設けられて自身が変形するデバイスであっても良く、また前記横フレーム材４〜６や斜材８等の材質や接合位置の関係によって、これら横フレーム材４〜６や斜材８の全体または一部が変形吸収機能を持つようにしたものであっても良い。

図９（Ａ）〜（Ｇ）は、変形吸収手段９の構成が互いに異なる区画層ｂの例をそれぞれ示す。同図において、破線の円で囲った箇所は、変形吸収手段９を配置した箇所を示す。同図の各例は、いずれも互いに傾斜方向が逆となりかつ上側の端部が互いに近づく２本の斜材８を有し、これら２本の斜材８の近づき側端の付近に変形吸収手段９を設けた例である。同図（Ａ）〜（Ｃ）、（Ｆ）は、変形吸収手段９が、変形吸収専用に設けられて自身が変形するデバイスである例をそれぞれ示し、同図（Ｄ），（Ｅ）、（Ｇ）は、２本の斜材８の交点を横フレーム材４（５，６）に変形吸収機能を持たせた各例をそれぞれ示す。なお、前記横フレーム材が上端の横フレーム材４である場合につき説明するが、下端の横フレーム材５の場合、および中桟となる横フレーム材６の場合も、上端の横フレーム材４の場合と同様である。以下、同図の各例を具体的に説明する。

図９（Ａ）〜（Ｃ）の例は、図１０〜図１７に示すように、いずれも変形吸収手段９がデバイス９Ａ，９Ｂ，９Ｃであって、このデバイス９Ａ，９Ｂ，９Ｃは、区画層ｂの横フレーム材４（５，６）と斜材８の端部との間に設けられていて、横フレーム材４（５，６）に対して垂直な複数の鋼製の縦板１２を有する。このうち、図９（Ａ）の例は、図１０，図１１に拡大して示すように、上下に離れてそれぞれ斜材８の端部および横フレーム材４（５，６）に接合される水平鋼板１３，１４と、これら上下の水平鋼板１３，１４間に接合されて互いに横フレーム材４（５，６）の長手方向に並ぶ複数の前記垂直な鋼製の縦板１２とでなる。水平鋼板１３，１４と垂直な縦板１２とは、溶接により接合されている。垂直な縦板１２は、等間隔で３枚並べられている。２本の斜材８は角パイプからなり、それぞれ上端面を下側の水平鋼板１４の下面に溶接により接合している。上側の水平鋼板１３の上面は、横フレーム材４（５，６）の下面に溶接により接合されている。

この構成の場合、エネルギー吸収は、デバイス９Ａにおける縦板１２のせん断変形により主に行い、またこのデバイス９Ａが接合された横フレーム材４（５，６）の曲げ変形によっても行われる。区画層ｂの全体の剛性調整は、デバイス９Ａにおける縦板１２の厚さ、長さｈ、および奥行きにより行う。

図９（Ｂ），（Ｃ）の例は、それぞれ図１２，図１３、または図１４〜図１７に拡大して示すように、いずれも、変形吸収手段９となるデバイス９Ｂ，９Ｃが、角パイプを輪切りにした形状を有し、その管壁となる一対の対向する板部が前記縦板１２となる。図９（Ｂ）、図１２，図１３の例では、前記角パイプの輪切り状のデバイス本体９Ｂａの下面に鋼板からなる水平な接合用板１６が溶接され、この接合用板１６の下面に斜材８の上端面が溶接により接合されている。

この構成の場合、エネルギー吸収は、デバイス９Ｂにおける縦板１２のせん断変形により主に行い、またこのデバイス９Ｂが接合された横フレーム材４（５，６）の曲げ変形によっても行われる。区画層ｂの全体の剛性調整は、デバイス９Ｂにおける角パイプの板厚、断面サイズ、および輪切り厚さにより行う。

図９（Ｃ）、図１４〜図１７の例では、前記角パイプの輪切り状のデバイス本体９Ｃａの下面の中央に、鋼板からなる垂直な接合用板１７が前記縦板１２と平行な方向で溶接されている。一対の斜材８は、その上端がデバイス本体９Ｃａの下面と前記垂直な接合用板１７の側面とに沿うように切断加工されて、これらデバイス本体９Ｃａの下面と接合用板１７の側面とに溶接により接合される。

この構成の場合も、エネルギー吸収は、デバイス９Ｃにおける縦板１２のせん断変形により主に行い、またこのデバイス９Ｃが接合された横フレーム材４（５，６）の曲げ変形によっても行われる。区画層ｂの全体の剛性調整は、デバイス９Ｃにおける角パイプの板厚、断面サイズ、および輪切り厚さにより行う。この構成の場合、角パイプを輪切りにした形状の部材を前記デバイス９Ｃに用いるため、このデバイス９Ｃの製造が簡単に行える。

このように前記図９（Ａ），図１０，図１１の例、図９（Ｂ），図１２，図１３の例、または図９（Ｃ），図１４〜図１７の例のように、エネルギー吸収を行うデバイス９Ａ，９Ｂ，９Ｃを設けることにより、次の各利点が得られる。
・耐力壁１の区画層ｂごとの剛性調製を容易に行うことができる。
・水平力エネルギーの吸収を行うことができる。
・耐力壁１内の波形鋼板等からなる面材７による区画層ａと斜材８の区画層ｂの剛性を同じにすることにより、部分的な剛性低下を防ぐことができる。
・耐力壁１の両端部の縦フレーム材３が腰折れの性状とならず、耐力壁１の両端の縦フレーム材３に曲げモーメントが伝達されることを防ぐことができる。

これら図９（Ａ）〜（Ｃ）の例において、斜材を設けた区画層ｂが耐力壁１の最上層または最下層に配置される場合は、斜材が接合された耐力壁１の上端または下端に位置する横フレーム材４，５と、この耐力壁１を設置する建物躯体の梁３０（図１０）との間に、前記横フレーム材４，５が変形する寸法以上の隙間ｄを設けることが必要である。
横フレーム材４，５が変形したときに建物躯体の梁３０と干渉すると、前記横フレーム材４，５の変形が妨げられ、結果的に剛性が上がってしまうが、前記横フレーム材４，５が変形する寸法以上の隙間を設けることで、変形が妨げられることが防止され、区画層４ｂの適切な剛性が保持される。
図９（Ｄ）〜（Ｇ）の各例においても、上記と同様に隙間ｄを設ける。

図９（Ｄ），（Ｅ）の例は、いずれも、前記変形吸収手段９は、２本の斜材８の軸心の交点Ｃを、これら斜材８の近づき側の端部を接合する前記横フレーム材４（５，６）に対して上下に偏心させた構成である。このうち、図９（Ｄ）の例は、図１８，図１９に拡大して示すように、２本の斜材８の互いの近づき側の端部を、横フレーム材４（５，６）に対してこの横フレーム材４（５，６）の長手方向に互いに離れた位置Ｅで接合している。２本の斜材８は、この例では、上端面を横フレーム材４（５，６）の下面に溶接により接合している。

この構成の場合、水平力に対し、斜材８の軸力（圧縮力、引張り力）による横フレーム材４（５，６）の全体の偏心曲げ変形によりエネルギー吸収を行う。剛性調整は、偏心距離Ｂ（ここで言う偏心距離Ｂは、２本の斜材８，８の横フレーム材４（５，６）に対する接合点の位置Ｅ，Ｅ間の距離）、および横フレーム材４（５，６）の断面の変更で行う。

図９（Ｅ）の例は、図２０〜図２２に拡大して示すように、２本の斜材８の近づき側の端部を、横フレーム材４（５，６）に接合された取合プレート１９に、前記横フレーム材４（５，６）から上下方向に離れた位置で、かつ互いの交点Ｃで接合している。具体的には、横フレーム材４（５，６）の前後厚さの中心位置で上下に貫通させた取合プレート１９を溶接等で接合し、取合プレート１９に設けた一つのボルト孔２０の位置で、２本の斜材８の上端を取合プレート１９の表裏両面にそれぞれ重ね、これら２本の斜材８に設けられたボルト孔２２と取合プレート１９のボルト孔２０とに渡って挿通したボルトおよびナット（いずれも図示せず）により、２本の斜材８と取合プレート１９とを接合している。

各斜材８は、図２２のように、２本のリップ溝形鋼等の細長鋼材８ａ，８ｂを背合わせに溶接した構成とし、互いに片方の線状鋼材８ｂを取合プレート１９の近傍で切除して先端付近を相欠き形状としている。これにより、２本の斜材８の壁出入り方向の位置を互いに同じ位置としながら、中央の１枚の取合プレート１９の表裏に接合可能としている。また、リップ溝形鋼からなる非切除側の線状鋼材８ａの先端に、対向するリップ間に渡るボルト孔２２付きの板２３を接合し、前記ボルト・ナットのボルト頭およびナット裏面を当接させている。他方の長尺鋼材８ｂの端部には補強板２４を接合している。また、斜材８の他端は、取合いプレート２５を介して横フレーム材６（４，５）に接合している。

この構成の場合、図１８、図１９の例と同様に、水平力に対し、斜材８の軸力（圧縮力、引張り力）による横フレーム材４（５，６）の全体の偏心曲げ変形によりエネルギー吸収を行う。剛性調整は、取合プレート１９のプレート幅、この取合プレート１９と斜材８とのボルト取り合い位置、および／または横フレーム材４（５，６）の断面の変更で行う。

これら図９（Ｄ），（Ｅ）の偏心により変形吸収手段９を構成した場合も、次の各利点が得られる。
・耐力壁１の区画層ａごとの剛性調製を容易に行うことができる。
・水平力エネルギーの吸収を行うことができる。
・耐力壁１内の波形鋼板等からなる面材７による区画層ａと斜材８の区画層ｂの剛性を同じにすることにより、部分的な剛性低下を防ぐことができる。
・耐力壁１の両端部の縦フレーム材３が腰折れの性状とならず、耐力壁１の両端の縦フレーム材３に曲げモーメントが伝達されることを防ぐことができる。

図９（Ｆ）の例は、図２３、図２４に拡大して示すように、変形吸収手段９となるデバイス９Ｄが、２本の斜材８，８の互いに近づき側の端部を接合した接合部材２７を前記横フレーム材４（５，６）と接合する束材２６により構成される。具体的には、このデバイス９Ｄは、束材２６とこの束材２６の下面に溶接した接合部材２７とでなり、前記束材２６は角パイプを縦に配置した構成とされている。接合部材２７は、束材２６と同様な角パイプを横に配置して構成される。２本の斜材８，８は、その上端面を前記接合部材２７の下面に突き合わせて溶接により前記接合部材２７に接合されている。

この構成の場合、水平力に対し、エネルギー吸収はデバイス９Ｄの束材２６の曲げモーメントＭ１による曲げ変形により主に行われ、また横フレーム材４（５，６）の曲げモーメントＭ２による曲げ変形によっても行われる。斜材８を設けた区画層ｂの全体の曲げ剛性は、デバイス９Ｄの束材２６の長さ、断面、の変更、および／または横フレーム材４（５，６）の断面の変更により行う。

このように、前記図９（Ｆ）、図２３，図２４の例のようなエネルギー吸収を行うデバイス９Ｄを設けた場合も、次の各利点が得られる。
・耐力壁１の区画層ｂごとの剛性調製を容易に行うことができる。
・水平力エネルギーの吸収を行うことができる。
・耐力壁１内の波形鋼板等からなる面材７による区画層ａと斜材８の区画層ｂの剛性を同じにすることにより、部分的な剛性低下を防ぐことができる。
・耐力壁１の両端部の縦フレーム材３が腰折れの性状とならず、耐力壁１の両端の縦フレーム材３に曲げモーメントが伝達されることを防ぐことができる。

この例の場合も、斜材８を設けた区画層ｂが耐力壁１の最上層または最下層に配置される場合は、デバイス９Ａ〜９Ｃが接合された耐力壁１の上端または下端に位置する横フレーム材４，５と、この耐力壁１を設置する建物躯体の梁３０（図２３）との間に、前記横フレーム材４，５が変形する寸法以上の隙間ｄを設けることが必要である。
横フレーム材４，５が変形したときに建物躯体の梁３０と干渉すると、前記横フレーム材４，５の変形が妨げられ、結果的に剛性が上がってしまうが、前記横フレーム材４，５が変形する寸法以上の隙間を設けることで、変形が妨げられることが防止され、区画層４ｂの適切な剛性が保持される。

図９（Ｇ）は、２本の斜材８の互いの近づき側の端部を接合する横フレーム材４（５，６）に焼鈍材を用いることで、前記変形吸収手段９とした例を示す。具体的には、図２５に示すように、前記横フレーム材４（５，６）に焼鈍した角パイプを用いている。また、図９（Ｄ）の例と同様に、２本の斜材８の互いの近づき側の端部を、横フレーム材４（５，６）に対してこの横フレーム材４（５，６）の長手方向に互いに離れた位置Ｅで接合している。２本の斜材８は、上端面を横フレーム材４（５，６）の下面に溶接により接合している。
なお、焼鈍とは、加熱した後に徐冷するという処理であり、成分の拡散促進、内部応力の除去等のために行う熱処理法の一つである。

この例では、横フレーム材４（５，６）に焼鈍材を用いることによりエネルギー吸収量を増大させている。斜材８の軸力による横フレーム材４（５，６）の全体の偏心曲げによりエネルギー吸収を行う。区画層ｂの剛性の調整は、剛性調整は、図９（Ｄ）の例と同様に、偏心距離Ｂ（ここで言う偏心距離Ｂは、２本の斜材８，８の横フレーム材４（５，６）に対する接合点のＥ，Ｅ間の距離）、および／または横フレーム材４（５，６）の断面の変更で行う。

図２６は一般的な鋼材の焼鈍前（市中品）と焼鈍後の荷重／変形履歴を模型化し、焼鈍による効果を記載した図である。焼鈍で同図に示すように一次設計用の耐力を下げ、かつ鋼材の靱性を向上させることより、エネルギー吸収量を増大させつつ、周辺部材の断面増大を抑えることができる。同図のように降伏点は下がるが、靱性は向上するので、エネルギー吸収量（グラフの曲線で囲まれた面積）は増加する。

焼鈍は、焼入れと焼きなましを行う処理であり、次の特徴がある。
・比較的板厚が薄い軽量形鋼は、鉄鋼製品として圧延加工されたままの一次製品ではなく、冷間圧延することで製品化している。
・これは、冷間成形により加工された軽量形鋼はその寸法精度に高い要求があるためである。
・この冷間圧延の過程では内部応力等によりひずみ硬化が起こった為、硬く（強度が強く）ねばり強さが劣る状態となっている。一般的に規格値（ＪＩＳ規格等）では、降伏点等の下限値のみで定めているため、市中材の冷間鋼材は降伏点等の強度が規格値よりも上回っているものが多い。
・焼鈍は、鋼に所定の熱を加えて鋼を硬くした上で徐々に冷し、鋼を構成する結晶を調質することで内部応力除去や、そのねばり強さを向上させる効果が得られる熱処理加工である。
・焼鈍前の機械的性質は、規格値（降伏点、破断強度）を大きく上回っている。
・一方、所定の温度による焼鈍加工を行うことで、降伏点が規格値に近づき、ねばり強さが向上する。

この実施形態の場合、次の各利点が得られる。
・耐力壁１の区画層ｂごとの剛性調製を容易に行うことができる。
・水平力エネルギーの吸収を行うことができる。
・耐力壁１内の波形鋼板等からなる面材７による区画層ａと斜材８の区画層ｂの剛性を同じにすることにより、部分的な剛性低下を防ぐことができる。
・耐力壁１の両端部の縦フレーム材３が腰折れの性状とならず、耐力壁１の両端の縦フレーム材３に曲げモーメントが伝達されることを防ぐことができる。
・焼鈍材を用いることにより、更なるエネルギー吸収が見込める。

なお、前記各デバイス９Ａ〜９Ｄを設ける場合に、これらデバイス９Ａ〜９Ｄを焼鈍しても良く、また横フレーム材４（５，６）の焼鈍と前記デバイス９Ａ〜９Ｄの設置等の、焼鈍以外の変形吸収手段９とを併用しても良い。

１…面材・ブレース併用耐力壁
２…枠体
３…縦フレーム材
４，５…横フレーム材
６…横フレーム材（中桟）
７…面材（耐力要素）
７ａ…山部
７ｂ…谷部
８…斜材（耐力要素）
９…変形吸収手段
９Ａ〜９Ｄ…デバイス
９Ｂａ，９Ｃａ…デバイス本体
１０…接合部材
１２…縦板
１３，１４…水平鋼板
１６…接合用板
１７…接合用板
１９…取合いプレート
２０，２２…ボルト孔
３０…梁
ａ，ｂ…区画層
ｄ…隙間
Ｃ…交点

Claims (8)

1. 左右の縦フレーム材と、これら左右の縦フレーム材の上端間および下端間にそれぞれ接合された上下端の横フレーム材と、前記左右の縦フレーム材間に接合された中桟となる横フレーム材とを備え、前記中桟となる横フレーム材を境界として上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層に耐力要素が設けられた耐力壁であって、
   一部の区画層に設けられた前記耐力要素がこの区画層を覆う面材であり、他の一部の区画層に設けられた前記耐力要素が斜材であり、前記斜材が設けられた区画層に、この区画層の変形を吸収する変形吸収手段が設けられ、前記斜材が設けられた区画層は、前記変形吸収手段が存在することで、前記面材が設けられた区画層と同様の剛性であることを特徴とする面材・ブレース併用耐力壁。
2. 請求項１に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記変形吸収手段は、この変形吸収手段を有する区画層に２本設けられた互いに傾斜方向が逆の前記斜材の交点、または前記区画層に設けられた前記斜材の中間に位置する面材・ブレース併用耐力壁。
3. 請求項１または請求項２に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記面材が波形鋼板である面材・ブレース併用耐力壁。
4. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記区画層は４つであり、前記面材を用いた区画層、および前記斜材を用いた区画層を、それぞれ最低１箇所以上有する面材・ブレース併用耐力壁。
5. 請求項１ないし請求項４のいずれか１項に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記斜材が用いられた少なくとも一つの区画層における前記斜材は、互いに逆方向に傾斜しかつ一端が互いに近づく２本であり、前記変形吸収手段は、前記２本の斜材の軸心の交点が、これら斜材の近づき側の端部を接合する前記横フレーム材に対して上または下に偏心した構成である面材・ブレース併用耐力壁。
6. 請求項５に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記２本の斜材の近づき側の端部を、前記横フレーム材に対してこの横フレーム材の長手方向に互いに離れた位置で接合し、この２本の斜材の近づき側の端部を接合した前記横フレーム材自体が前記変形吸収手段となる面材・ブレース併用耐力壁。
7. 請求項５に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記２本の斜材の近づき側の端部を、前記横フレーム材に接合された取合プレートに、前記横フレーム材から上下方向に離れた位置で、かつ互いの交点で接合した面材・ブレース併用耐力壁。
8. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の面材・ブレース併用耐力壁において、前記変形吸収手段が、変形吸収専用に設けられて自身が変形するデバイスである面材・ブレース併用耐力壁。

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