JP6324765B2 - 鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造 - Google Patents

Description

この発明は、戸建住宅やその他各種の鉄骨造建築物における耐力壁設置門形構造に関する。

鉄骨造建築物において、ラーメン構造とするには重量鉄骨が必要で鋼材使用量が多くコスト高となるため、低層の鉄骨造建築物では非ラーメン構造で耐力壁を設置する構成が取られる。このような鉄骨造建築物に用いる耐力壁として、図５に示すように、２本の柱５１，５１間に横フレーム材５２を上下方向に並べて複数設けたはしご形の耐力壁５０が試みられている。耐力壁５０を構成する２本の柱５１，５１は、柱脚を基礎５３に接合する。このはしご形耐力壁５０を梁５４の下に互いに離して複数設け、はしご形耐力壁５０を幅狭のものとすることで、梁５４の下に大開口や大空間が形成できる。

なお、既存の木造住宅において、耐震補強を行う構造して、補強用の耐力壁を設け、その耐力壁を構成する内部柱の柱脚接合部を、引っ張り力を作用させずにせん断力のみを負荷する構造として基礎に接合することで、前記耐力壁をラーメンフレームとして機能させるものが提案されている（例えば、特許文献１）。

特開２０１２−５２３５８号公報

図５のようなはしご形の耐力壁５０では、耐力壁５０の縦横比が大きいため、基礎５３や接合部に作用する反力が大きくなり、設計上の配慮が必要となる。反力を小さくするためには、ある程度、耐力壁５０に幅を持たせる必要がある。しかし、幅を広げると、無柱の間の幅が狭くなり、大開口、大空間を得るという設計上の利点が出し難くなる。

この発明の目的は、耐力壁の設置箇所において、基礎やアンカーボルトに作用する反力を小さくすることができる鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造を提供することである。
この発明の他の目的は、幅が狭い耐力壁であっても、高耐力、高剛性で、かつ震動に対する紡錘型の履歴ループを有する構成としながら、前記の反力低減の効果が得られるようにすることである。

この発明の鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造は、一対の縦フレーム材の間に耐力要素が接合された耐力壁フレームが、梁の下に２枚間隔を明けて設置された鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造であって、
前記２枚の耐力壁フレームの前記一対の縦フレーム材のうちの、互いに非対向側の縦フレーム材は、下端が前記鉄骨造建築物の基礎または土台と接合された柱とされ、互いの対向側の縦フレーム材は、下端が前記基礎および土台のいずれに対しても非接合であって上端が前記梁に接合されている。

この構成によると、一方の縦フレーム材が基礎または土台に接合され、もう一方の縦フレーム材は基礎または土台に対し非接合とされる。そのため、前記耐力壁フレームは、方杖形のラーメンフレームと同様に作用し、基礎、土台、アンカーボルト等に作用する反力を小さくすることができる。

この発明において、前記耐力壁フレームが、前記一対の縦フレーム材の間に前記耐力要素となる複数本の横フレーム材を上下に並べて設置したはしご形耐力壁フレームとしても良い。
このようなはしご形耐力壁フレームとした場合、幅が狭い耐力壁フレームであっても、高耐力、高剛性で、かつ地震発生時に震動に対して紡錘型の履歴ループを有する構成となる。はしご形耐力壁フレームとし、かつ上記のように片方の縦フレーム材だけを基礎等に接合する構成と組み合わせることで、高耐力、高剛性、紡錘型履歴ループと、反力低減との両効果を併せ持つことができる。また、梯子形として耐力壁フレームの幅を狭め、隣合う耐力壁フレームの間の幅を広げることで、前記梁の下に、開口、大空間をつくることができる。

この発明の鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造は、一対の縦フレーム材の間に耐力要素が接合された耐力壁フレームが、梁の下に２枚間隔を明けて設置された鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造であって、前記２枚の耐力壁フレームの前記一対の縦フレーム材のうちの、互いに非対向側の縦フレーム材は、下端が前記鉄骨造建築物の基礎または土台と接合された柱とされ、互いの対向側の縦フレーム材は、下端が前記基礎および土台のいずれに対しても非接合であって上端が前記梁に接合されているため、耐力壁の設置箇所において、基礎やアンカーボルトに作用する反力を小さくすることができる。
前記耐力壁フレームが、前記一対の縦フレーム材の間に前記耐力要素となる複数本の横フレーム材を上下に並べて設置したはしご形耐力壁フレームである場合は、幅が狭い耐力壁フレームであっても、高耐力、高剛性で、かつ震動に対する紡錘型の履歴ループを有する構成としながら、前記の反力低減の効果が得られる。そのため、耐力壁フレームの幅を狭めて耐力壁間の間隔を広げ、前記梁の下に大開口、大空間をつくることができる。

この発明の第１の実施形態に係る鉄骨造建築物における耐力壁設置構造を適用した耐力壁門形設置構造の正面図である。 （Ａ），（Ｂ）はそれぞれ図１の上部および下部の拡大図である。 同耐力壁設置構造の作用説明図である。 この発明の他の実施形態に係る鉄骨造建築物における耐力壁設置構造の正面図である。 従来例の正面図である。

この発明の第１の実施形態を図１ないし図３と共に説明する。図１は、鉄骨造建築物の耐力壁門形設置構造を示す。鉄骨造建築物は、戸建住宅であっても良く、その他の各種の建築物であっても良い。この耐力壁門形設置構造は、２枚の耐力壁フレーム１，１を梁２と基礎３との間に、互いに間隔を開けて設置して構成される。各耐力壁フレーム１，１は梁２の長手方向に沿って設けられる。梁２は例えばＨ形鋼等の鉄骨である。基礎３は、基礎梁または布基礎等であり、独立基礎であっても良い。各耐力壁フレーム１は、例えば縦横比率（高さ／横幅）が、５〜１５程度とされる。

各耐力壁フレーム１は、一対の縦フレーム材５，６の間に、耐力要素である横フレーム材７を上下に並べて設置して構成される。各縦フレーム材５，６は、角形鋼管、またはその他の軽量形鋼等の形鋼からなる。横フレーム材７は、リップ溝形鋼、またはその他の軽量形鋼等の形鋼からなり、両端の端面に接合プレート７ａが溶接されている。横フレーム材７の両端は、前記接合プレート７ａを縦フレーム材５，６に溶接することなどで、両側の縦フレーム材５，６に接合されている。横フレーム材７の接合プレート７ａは必ずしも設けなくても良く、形鋼からなる横フレーム材７の端面を縦フレーム材５，６に直接に溶接等で接合しても良い。横フレーム材７は、図示の例では、耐力、剛性を調整するための孔１０が複数設けられている。

耐力壁フレーム１の一対の縦フレーム材５，６のうちの一方の縦フレーム材５、具体的には２枚の耐力壁フレーム１，１の非対向側の縦フレーム材５は、下端が前記基礎３と接合された柱とされ、もう一方の縦フレーム材６、つまり２枚の耐力壁フレーム１，１の対向側の縦フレーム材６は、下端が前記基礎３対しても非接合である。この非接合とする縦フレーム材６は、例えば横フレーム材７の上下配列の１ピッチ程度、基礎３の上面から離れる長さとされている。基礎３の代わりに土台に接合する場合も上記と同様である。各耐力壁フレーム１の各縦フレーム材５，６の上端は、いずれも梁２に対して接合される。

縦フレーム材５の基礎３への接合は、例えば縦フレーム材５を構成する形鋼の下端に溶接等で接合された柱脚金物８を基礎３に載せ、基礎３に設けられたアンカーボルト（図示せず）に接合することで行われる。各縦フレーム材５，６の上端の梁２への接合は、例えば縦フレーム材５，６を構成する形鋼の上端に溶接等で接合された接合金物９を梁２の下フランジの下面にボルト等で接合することにより行われる。

この構成の鉄骨造建築物における耐力壁設置構造によると、耐力壁フレーム１における一方の縦フレーム材５が基礎３に接合され、もう一方の縦フレーム材６は基礎３に対し非接合とされる。そのため、前記耐力壁フレーム１は、方杖形のラーメンフレームと同様に作用し、基礎３やアンカーボルト等に作用する反力を小さくすることができる。
また、耐力壁フレーム１をはしご形としたため、幅が狭い耐力壁フレーム１であっても、高耐力、高剛性で、かつ地震発生時に震動に対して紡錘型の履歴ループを有する構成となる。
このように梯子形として耐力壁フレーム１の幅を狭めることで、梁２の下における隣合う耐力壁フレーム１，１の間の幅を広げることができ、梁２の下に大開口、大空間をつくることができる。

図３はこの耐力壁門形設置構造の作用説明図である。モーメントの釣り合い式より、ＰＨ＝ＴＬである。ただし、Ｐ：地震力、Ｔ：引張力、Ｈ：耐力壁フレーム１の高さである。Ｌは横方向のスパンであって、非ラーメンフレームとする場合は、１枚の耐力壁フレーム１の幅であり、図１の例のようなラーメンフレームとして機能する構成とする場合は、両耐力壁フレーム１，１の柱となる互いに遠い縦フレーム材５，５間の距離である。
非ラーメンフレームである軸組構造の耐力壁の場合は、Ｈ＝２７３０mm、Ｌ＝９１０mmとすると、Ｔ＝３Ｐである。
ラーメンフレームの場合は、Ｈ＝２７３０mm、Ｌ＝３６４０mmとすると、Ｔ＝０．７５Ｐとなる。
このように、ラーメンフレームで耐震補強する方が、接合部への引張力は小さくなる。すなわち、柱となる縦フレーム材５と基礎３やその接合用のアンカーボルトに作用する引張力が小さくなる。

図４はこの発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、図１の実施形態において、横フレーム材７を設けた構成に代えて、耐力要素１７として面材を用いている。耐力要素１７となる面材は、孔開き鋼板等の鋼板や、波形鋼板等が用いられ、両縦フレーム材５，６に接合される。
その他の構成，効果は、図１〜図３に示した実施形態と同様である。

１…耐力壁フレーム
２…梁
３…基礎
５，６…縦フレーム材
７…横フレーム材（耐力要素）
１０…孔
１７…耐力要素

Claims (2)

1. 一対の縦フレーム材の間に耐力要素が接合された耐力壁フレームが、梁の下に２枚間隔を明けて設置された鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造であって、
   前記２枚の耐力壁フレームの前記一対の縦フレーム材のうちの、互いに非対向側の縦フレーム材は、下端が前記鉄骨造建築物の基礎または土台と接合された柱とされ、互いの対向側の縦フレーム材は、下端が前記基礎および土台のいずれに対しても非接合であって上端が前記梁に接合された、
   鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造。
2. 請求項１に記載の鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造において、前記各耐力壁フレームは、前記一対の縦フレーム材の間に前記耐力要素となる複数本の横フレーム材が上下に並べて設置されたはしご形耐力壁フレームである鉄骨造建築物における耐力壁門形設置構造。

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