JP6505378B2 - 耐力要素積層耐力壁使用建物 - Google Patents

Description

この発明は、戸建ての住宅、低層の集合住宅や、その他の各種建物に適用され、高さが異なる複数の耐力壁を有する耐力要素積層耐力壁使用建物に関する。

建物の耐力壁に設けられる耐力要素として、以下のようなタイプのものがある。
・耐力を負担する斜材と、エネルギー吸収要素であるデバイスとを併用したもの。デバイスは、先行して変形することで水平力エネルギーを吸収する機構である。
・耐力壁のフレームとなる縦フレーム材および横フレーム材に、耐力の負担とエネルギー吸収とを併せて行う面材（例えば角波鋼板）を貼り付けたもの。
・耐力壁のフレームの内側にラーメンフレームを入れ込んだもの。

複数層の架構からなる耐力壁の耐力要素としては、同形状の複数のデバイスを積層して構成したものがある（例えば、特許文献１）。

特開２０１３−３６１６４号公報 特開２００１−１４０４９７号公報 特開２００１−１４０３４４号公報

例えば、天井高や階高が規格と異なる建物、前面に耐力壁を設けた葺き降ろし下屋を有する建物等のように、建物のシステム拡大を図る場合、耐力壁高さのバリエーションを複数展開する必要性が出てくる。このような場合、耐力壁線ごとの剛性が異なるのは建物の平面方向の偏心につながるので、耐力壁高さに応じて耐力値を決めなければならず、構造計算が難しい。また、耐力要素が斜材で構成された一般的な耐力壁の場合、耐力壁高さのバリエーションが増えるたびに異なる長さの斜材を生産する必要が生じ、材料生産の効率が悪く、コスト高につながる。

この発明の目的は、耐力壁高さのバリエーション展開が容易で、かつ材料生産の負担が少なくて済む耐力要素積層耐力壁使用建物を提供することである。

この発明の耐力要素積層耐力壁使用建物は、高さが互いに異なる複数の耐力壁を備え、前記各耐力壁が、左右の縦フレーム材間に単位耐力要素を高さ方向に複数個配列して構成され、前記互いに高さが異なる複数の前記耐力壁は、これら高さが異なる耐力壁の間で同じ高さの前記単位耐力要素が用いられ、この単位耐力要素の配列個数が互いに異なり、前記単位耐力要素の整数倍の高さに略等しい高さの差を持ち、前記複数の耐力壁は、建物主棟に続く吹き降ろし屋根の下の建物部分において屋根勾配の勾配方向に並んで設置され、互いに順次高さが異なる。
なお、上下端の横フレーム材の存在、これら横フレーム材から縦フレーム材が上下に突出する部分の存在、中桟の存在等により、耐力壁の高さが完全に単位耐力要素の整数倍とはならないため、「整数倍の高さに略等しい高さの差」とした。

この構成によると、任意数の単位耐力要素を積層して、単位耐力要素の略整数倍の高さの耐力壁を構成することで、単位耐力要素と同じ性能を持ち、単位耐力要素の高さの略整数倍の高さを持つ耐力壁が得られる。縦フレーム材の剛性が十分であれば、単位耐力要素を積層した耐力壁の耐力値・剛性は単体の単位耐力要素と変わらない。よって、予め単位耐力要素の耐力性能を載荷試験等により求めておくことで、耐力壁高さのバリエーションごとの耐力を予想することができ、構造計算が容易となる。また、耐力壁高さが異なっていても同じ大きさの単位耐力要素を使用することができるため、材料生産の効率が良く、コスト低減につながる。

この発明において、前記単位耐力要素は、互いに傾斜方向の異なる複数本の斜材の組、前記左右の縦フレーム材間に渡って設けた面材、および前記左右の縦フレーム材の内側に設置された矩形のラーメンフレームのいずれかであるのが良い。
単位耐力要素が斜材の組である場合、これら斜材が引張力および圧縮力に対して耐力を付与する。この場合、斜材が設けられた架構部分の変形を吸収するデバイスを設けるか、または前記デバイスを用いずに変形を吸収する変形吸収要素を設けても良い。単位耐力要素が面材である場合、および単位耐力要素がラーメンフレームである場合は、これら面材およびラーメンフレームが、耐力の負担とエネルギーの吸収とを併せて行う。

この発明において、前記左右の縦フレーム材の間に中桟となる１本または複数本の横フレーム材を有し、この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し、区画層ごとに前記単位耐力要素を設けると良い。
この場合も、それぞれが単位耐力要素を有する任意数の区画層を積層して、単位耐力要素の略整数倍の高さの耐力壁を構成することができる。

上記構成では、前記各耐力壁における少なくとも一つの単位耐力要素を、例えば、互いに傾斜方向の異なる複数本の斜材の組と、これら斜材の組における複数の斜材の近寄り側端と前記横フレーム材との間、または前記斜材の組における複数の斜材の交差部に設けられて、前記斜材が設けられた区画層の変形を吸収する変形吸収デバイスとを組み合わせて構成することができる。
この場合、斜材が耐力を負担し、変形吸収デバイスがエネルギー吸収を行うことで、各区画層が紡錘型に近い履歴を示し水平力エネルギー吸収性能に優れた構成となる。

この発明において、前記各耐力壁における少なくとも１つの単位耐力要素は、互いに逆Ｖ字形またはＶ字形に配置された前記一対の斜材の組であり、この斜材の組からなる単位耐力要素は、互いに同じ耐力壁において、または互いに異なる耐力壁において、互いに上下または左右に反転して設置しても良い。
一対の斜材を逆Ｖ字形またはＶ字形のいずれに配置しても良いので、区画層内のほぼすべての箇所に配管・配線用等の開口部を設けることができる。また、斜材が逆Ｖ形またはＶ字形に配置されていると、斜材がＸ状に配置されている場合と比べて、区画層の中央部や隅部に開口部を設け易い。このため、耐力壁を用いた構造物の設計上の自由度が増す。

この発明の耐力要素積層耐力壁使用建物は、高さが互いに異なる複数の耐力壁を備え、前記各耐力壁が、左右の縦フレーム材間に単位耐力要素を高さ方向に複数個配列して構成され、前記互いに高さが異なる複数の前記耐力壁は、これら高さが異なる耐力壁の間で同じ高さの前記単位耐力要素が用いられ、この単位耐力要素の配列個数が互いに異なり、前記単位耐力要素の整数倍の高さに略等しい高さの差を持ち、前記複数の耐力壁は、建物主棟に続く吹き降ろし屋根の下の建物部分において屋根勾配の屋根勾配における勾配方向に並んで設置され、互いに順次高さが異なるため、耐力壁の高さバリエーション展開が容易で、かつ材料生産の負担が少なくて済む。

この発明の一実施形態にかかる耐力要素積層耐力壁使用建物の一部である葺き降ろし下屋の縦断面図である。 （Ａ）は同葺き降ろし下屋の１つの耐力壁の正面図、（Ｂ）はその平面図である。 同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。 同耐力壁の１つの区画層の拡大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。 （Ａ）は同区画層の部分拡大正面図、（Ｂ）はその部分拡大側面図である。 耐力壁高さのバリエーション展開をする方法の説明図である。 同耐力壁が２枚隣合う部分の拡大水平断面図である。 異なる耐力壁の１つの区画層の拡大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。 （Ａ）は同区画層の部分拡大正面図、（Ｂ）はその部分拡大側面図である。 さらに異なる耐力壁の１つの区画層の拡大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。 （Ａ）は同区画層の部分拡大正面図、（Ｂ）はその部分拡大側面図である。 単位耐力要素が面材である耐力壁の一部の正面図と平面図を組み合わせた図である。 図１３のXIV部拡大図とその変形後の状態を示す説明図である。 単位耐力要素がラーメンフレームである耐力壁の一部の正面図である。 （Ａ）は異なる耐力壁の正常時の正面図、（Ｂ）はその変形後の正面図である。 （Ａ）は同耐力壁の変形吸収デバイスの正常時の正面図、（Ｂ）はその変形後の正面図である。 図２の耐力壁と比べ、区画層ごとの一対の斜材の配置が異なる各例を示すそれぞれの正面図である。 区画層ごとに単位耐力要素が異なる耐力壁の各例を示すそれぞれの正面図である。 区画層の数が異なる耐力壁の例を示す正面図である。

この発明の実施形態を図面と共に説明する。
図１は、この発明にかかる耐力要素積層耐力壁使用建物５０の一部である葺き降ろし下屋５１を示す。耐力要素積層耐力壁使用建物５０は、例えば、低層の集合住宅や、戸建て住宅等である。葺き降ろし下屋５１には、高さが互いに異なる複数の耐力壁１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄが等間隔で配列されている。各耐力壁１Ａ〜１Ｄは、建物主棟５２の側から葺き降ろし下屋５１の前面側に向かって高さが高いものから低いものへ順に並んでいる。
なお、参考提案例として示すと、図では、１つの葺き降ろし下屋５１に４つの耐力壁１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのすべてを設けた状態を示しているが、４つ耐力壁１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄのうちの一部、例えば２つの耐力壁だけがこの葺き降ろし下屋５１に設けられていても良い。また、この耐力要素積層耐力壁使用建物５０は、葺き降ろし下屋５１と、この葺き降ろし下屋５１以外の建物一般部分の外壁等となる耐力壁１Ｅとで高さが互いに異なる建物であっても良い。

図２は、上記耐力壁１Ａ〜１Ｄのうちの１つの耐力壁１Ｃの正面図および平面図である。この耐力壁１Ｃ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とで矩形に組まれた枠体２を備える。この枠体２は、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４つの区画層ｃ１〜ｃ４に区画されている。各区画層ｃ１〜ｃ４は、互いに同じ高さである。

各区画層ｃ１〜ｃ４には、それぞれ１つの単位耐力要素７が設けられ、この単位耐力要素７は、耐力付与体である一対の斜材８と、区画層ｃ１〜ｃ４の変形を吸収する変形吸収デバイス９とで構成されている。図示の例では、各区画層ｃ１〜ｃ４の一対の斜材８は、いずれも逆Ｖ字形に配置され、これら一対の斜材８の交点の互いの近寄り側端と前記上端の横フレーム材４または中桟となる横フレーム６との間に変形吸収デバイス９が配置されている。

図２において、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３、図４に示すように角パイプが用いられ、縦フレーム材３の壁厚さ方向中間部に接合される。図２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、縦フレーム材３の壁厚さ方向中間部に接合される。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。

変形吸収デバイス９について説明する。図５、図６に示すように、この例の変形吸収デバイス９Ａは、角パイプを輪切りにした形状のデバイス本体９Ａａの下面に、鋼板からなる水平な接合用板９Ａｂを溶接したものである。デバイス本体９Ａａの上面が横フレーム材４（６）の下面に溶接により接合され、接合用板９Ａｂの下面が一対の斜材８の上端面に溶接により接合されている。

上記変形吸収デバイス９Ａは、区画層ｃ１（ｃ２〜ｃ４）に加わった力のエネルギー吸収を、角パイプ状のデバイス本体９Ａａの垂直部分１１がせん断変形することによって主に行う。言い換えると、デバイス本体９Ａａの角部が曲がって変形することでエネルギー吸収を行う。また、このデバイス９Ａが接合された横フレーム材４（６）の曲げ変形によってもエネルギー吸収を行う。区画層ｃ１（ｃ２〜ｃ４）の全体の剛性調整は、デバイス本体９Ａａの板厚、断面サイズ、および輪切り厚さにより行う。

図２において、耐力壁１Ｃにおける上端の横フレーム材４と、この耐力壁１Ｃを設置する葺き降ろし下屋５１の梁５３との間、および下端の横フレーム材５と、この葺き降ろし下屋５１が設置される基礎５４との間には、前記横フレーム材４，５が変形する寸法以上の隙間ｓ１，ｓ２をそれぞれ設けることが必要である。横フレーム材４，５が変形したときに梁５３や基礎５４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ｓ１，ｓ２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ｃ１，ｃ４の適切な剛性が保持される。
他の耐力壁１Ａ，１Ｂ，１Ｄにおいても、上記と同様に、上下の横フレーム材４，５と梁、基礎との間に隙間を設ける。

図１に示すように、耐力壁１Ａ，１Ｂ，１Ｄも、耐力壁１Ｃの区画層ｃ１〜ｃ４と同じ高さの区画層に区画されている。耐力壁１Ａは６つの区画層ａ１〜ａ６に区画され、耐力壁１Ｂは５つの区画層ｂ１〜ｂ５に区画され、耐力壁１Ｄは３つの区画層ｄ１〜ｄ３に区画されている。各耐力壁１Ａ〜１Ｄは、区画層の数の違いを除けば同じ構成であり、それぞれの区画層ａ１〜ａ６，ｂ１〜ｂ５，ｃ１〜ｃ４，ｄ１〜ｄ３に、前記一対の斜材８および変形吸収デバイス９からなる単位耐力要素７が設けられている。

つまり、この耐力要素積層耐力壁使用建物５０の葺き降ろし下屋５１は、同じ高さの単位耐力要素７を積層することで、高さが互いに異なる複数の耐力壁１Ａ〜１Ｄをバリエーション展開している。求める高さの耐力壁１（１Ａ〜１Ｄ）を、次の方法により得る。まず、図７（Ａ）のように、共通の単位耐力要素７を設計する。例えば、幅がｗ、高さがｈとする。ここでは、単位耐力要素７を模式化して表している。次に、同図（Ｂ）のように、単位耐力要素７に対し載荷試験を行い、耐力能力を求める。そして、同図（Ｃ）のように、複数の単位耐力要素７を積層し、単位耐力要素７の略整数倍の高さの耐力壁１を構成する。

この方法によって得られる耐力壁１Ａ〜１Ｄは、単位耐力要素７と同じ性能を持ち、単位耐力要素７の高さの略整数倍の高さとなる。縦フレーム材３の剛性が十分であれば、単位耐力要素７を積層した耐力壁１Ａ〜１Ｄの耐力値および剛性は単体の単位耐力要素７と変わらない。つまり、単位耐力要素７を積層することで、全体の変形量が大きくなり、大変形を前提とした塑性変形能力が向上する。予め単位耐力要素７の耐力性能を載荷試験等により求めておくことで、耐力壁高さのバリエーションごとの耐力を予想することができ、構造計算が容易となる。また、この実施形態のように、耐力付与体が斜材８である場合、耐力壁高さが異なっていても同じ長さの斜材８を使用することができるため、材料生産の効率が良く、コスト低減につながる。

これら耐力壁１Ａ〜１Ｄは、各区画層ａ１〜ａ６，ｂ１〜ｂ５，ｃ１〜ｃ４，ｄ１〜ｄ３の耐力付与体を互いに逆Ｖ字形に配置された一対の斜材８としたため、これら一対の斜材８が引張力および圧縮力を負担可能である。この一対の斜材８の交点の互いの近寄り側端と横フレーム材４，６との間に各区画層の変形を吸収する変形吸収デバイス９を設けたため、紡錘型の荷重変形履歴を示し、水平力エネルギー吸収が期待できる。また、耐力壁１Ａ〜１Ｄを上下に複数の区画層に分割し、各区画層に上記のように変形吸収デバイス９を設けたので、これら各区画層の変形吸収デバイス９でエネルギー吸収させることによって十分な耐力と変形能力（靱性）を有する構成となり、かつ斜材８の断面増大を抑えることができる。各区画層は一対の斜材８を耐力付与体とする同じ構成であるので、各区画層の荷重変形履歴が均等となり、部分的な耐力低下を防ぐことができる。

耐力壁全体として大きな変形能力を有するため、斜材８の座屈長さが短くて済み、より小さい斜材断面で耐力壁１を構成することができ、かつ斜材８にかかるコストを抑えることができる。また、十分な断熱性能を確保した上で壁厚を薄くすることができる。さらに、耐力壁１の性能が向上することで、配慮しなければならない耐力壁１の枚数が減り、設計プランの自由度向上が期待できる。

図８は、２枚の耐力壁１（１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ）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内の前記斜材８を除く部分にグラスウール等の断熱材４４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枚の耐力壁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。また、必要に応じて、耐力壁１の一部に屋外側と屋内側とを貫通する配管４８等を配置するための開口部４９が設けられる。

この構成の耐力要素積層耐力壁使用建物の特長をまとめると、次のようになる。
（１）耐力壁の高さバリエーション展開が容易になる。具体的には、天井高バリエーションの複数展開、葺き降ろし下屋のシステム展開が可能になる。その場合、耐力壁の高さのバリエーションが増えることになるが、単位耐力要素の略整数倍の高さの耐力壁であれば、縦フレーム材の剛性が十分である前提上では、計算上は得られる耐力壁の耐力が単位耐力要素の耐力と殆ど変わらない。
（２）葺き降ろし下屋をシステム展開する場合、下屋前面部分と葺き降ろし下屋が付属する建物主棟の面の垂直面剛性を揃えることが容易になる。
（３）耐力壁の生産の効率化が期待できる。
（４）耐力壁の生産の効率化することで、生産コストの削減が期待できる。

図９、図１０は、異なる変形吸収デバイスを示す。この変形吸収デバイス９Ｂは、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６の長手方向に並ぶ複数の垂直な鋼製の縦板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。一対の斜材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６の下面に溶接により接合されている。

このデバイス９Ｂは、区画層ｃ１に加わった力のエネルギー吸収を、縦板１２がせん断変形することによって主に行う。言い換えると、縦板１２が曲がって変形することでエネルギー吸収を行う。また、このデバイス９Ａが接合された横フレーム材６の曲げ変形によっても行われる。区画層ｃ１の全体の剛性調整は、デバイス９Ｂにおける縦板の板厚、長さ、および奥行きにより行う。

前記変形吸収デバイス９Ａ，９Ｂは、変形吸収専用に設けられて自身が変形するが、図１１、図１２のように、デバイスを用いずに、エネルギー吸収を行う変形吸収要素１０を構成とすることもできる。この変形吸収要素１０は、一対の斜材８の軸心の交点Ｃを、これら斜材８の近寄り側端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てある。一対の斜材８の互いの近寄り側端を、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。一対の斜材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。

この変形吸収要素１０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、一対の斜材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。

次に、斜材８以外の単位耐力要素について説明する。
図１３および図１４の耐力壁１は、単位耐力要素７として面材２０を使用している。面材２０には、波形鋼板からなる波板を用いている。この面材２０は、上下方向に延びる山部２０ａと谷部２０ｂとが交互に並ぶ断面波形の鋼板であり、左右の縦フレーム材３間に渡って設けられている。この例では角波鋼板が用いられており、波山となる山部２０ａの頂部および波谷となる谷部２０ｂの底部が平坦部分となる断面矩形または台形である。面材２０の上下端は、その谷部２０ｂが、各横フレーム材４，５，６に、ビス等の固着具２１（図１４）または溶接等で固定されている。

耐力壁１に水平力が作用すると、図１４のように、角波鋼板からなる面材２０の角部が変形すること、換言すると、波形の山部２０ａが稜線方向と交差する方向に歪むことによって、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う。そのため、紡錘型により一層近い履歴を示す。
面材２０として、前記波板の他に、平坦な板材を用いても良い。この場合、スキンパネルや耐力合板を使用しても良い。

図１５の耐力壁１は、単位耐力要素７としてラーメンフレーム２２を使用している。ラーメンフレーム２２は、２本の縦材２３と２本の横材２４を矩形状に剛接合したものであり、左右の縦フレーム材３と上下の横フレーム材６（４，５）で構成される区画層内に隙間のない状態で嵌め込まれている。この場合、耐力壁１に水平力が作用すると、内側に組まれたラーメンフレーム２２によってエネルギーが吸収される。

耐力付与体が斜材である単位耐力要素において、図５、図６の例および図９、図１０の例は、Ｖ字形または逆Ｖ字形に配置した一対の斜材８の近寄り側端と横フレーム材４との間に変形吸収デバイス９を設けているが、図１６、図１７のように、Ｘ字形に配置した２本の斜材８の交差部に変形吸収デバイス９を設けても良い。

図１６、図１７の単位耐力要素７は、左右の縦フレーム材３と上下の横フレーム材４，６（５，６）とで長方形に枠組みされた区画層の内部に、この区画層の４隅のうちの各対角線方向に対向する隅部間に接合されて互いにＸ字形に交差する２本の斜材８，８とを備える。２本の斜材８，８は、それらの交差部で、それぞれ上側部分斜材８ａと下側部分斜材８ｂとに分断して、これら４本の部分斜材８ａ，８ａ，８ｂ，８ｂ間に変形吸収デバイス９が介在させてある。斜材８は例えば角形鋼管からなる。

変形吸収デバイス９は、図１７に拡大して示すように、コの字形の屈曲形状に形成されて互いに凹み側が対向する左右一対の変形用鋼材１６，１６と、この一対の変形用鋼材１６，１６のウェブ部側面となる凹み側面の中央部間を繋ぐ水平材１７とでなる。変形用鋼材１６は、例えば角形鋼管の寸断片を２分割した両分割材等からなる。水平材１７は、例えば平鋼からなる。各変形用鋼材１６の上面および下面は、互いに同じ側方位置にあって上側部分斜材８ａの下端と下側部分斜材８ｂの上端とにそれぞれ接合してある。変形用鋼材１６における上側部分斜材８ａおよび下側部分斜材８ｂとの接合箇所は、変形用鋼材１６の上面および下面における開口側の端、つまりウェブと反対側の端部である。変形用鋼材１６と水平材１７との接合、および変形用鋼材１６と上側部分斜材８ａおよび下側部分斜材８ｂとの接合は、溶接等で行っている。

図１６（Ａ）は耐力壁１の通常時の正面図を、図１６（Ｂ）はその層間変形角１／１５変形時の正面図をそれぞれ示す。また、図１７（Ａ）は変形吸収デバイス９の正常時の正面図を、図１７（Ｂ）は変形時の正面図をそれぞれ示す。この変形吸収デバイス９は縦せん断型であり、変形時に一対の変形用鋼材１６，１６が互いに上下にずれることで、図１７（Ｂ）における○で囲んだ部分（変形用鋼材１６の水平材１７との接続部と非接続部との境界付近）に塑性変形が生じ、この塑性変形により外から加わるエネルギーを吸収する。耐力や剛性は、変形用鋼材１６の上下幅や左右幅の寸法（変形用鋼材１６に用いる角パイプの径）、板厚、壁厚み方向の幅、および水平材７の幅や厚さによって自由に設計でき、水平材１７を長くすることなどで、層間変形に対して十分に大きな変形性能を確保することができる。

このように、変形吸収デバイス９によりエネルギー吸収が行われる。また、変形吸収デバイス９を介在させる斜材８は、長方形の区画層の４隅に接合し、対角線方向にＸ字形に配置する。これにより、区画層の縦フレーム材３には軸力のみが加わり、できるだけ曲げ荷重がかからない構造とすることができる。そのため、Ｋ形斜材のように縦フレーム材３に曲げが生じる問題がない。

また、斜材８は区画層の対角線に沿う角度に配置されるため、Ｋ形配置の斜材等と異なり、変形吸収デバイス９を備えながら、斜材８の立ち角度を緩くでき、斜材８にかかる軸力を最小限に抑えることができる。そのため、斜材８の断面を小さくできる。斜材８の立ち角度が垂直に近い急角度であると、斜材８にかかる軸力が大きくなり、座屈防止のために断面を大きくしたり座屈拘束を設けたりすることが必要になるが、上記Ｘ字形配置とすることで、このような必要性がなくせる。

図１８の各図は、区画層ごとに一対の斜材８の配置が異なる例を示している。このように、耐力壁を構成する単位耐力要素は、それぞれを上下左右に反転させて組み合わせることが可能である。なお、図１８は、４つの区画層ｃ１〜ｃ４からなる耐力壁１Ｃの例を示すが、区画層の数が４つ以外の区画層１Ａ，１Ｂ，１Ｄについても同様である。

具体的には、同図（Ａ）の例は、上から１段目と２段目の区画層ｃ１，ｃ２は斜材８を逆Ｖ字形に配置し、３段目と４段目の区画層ｃ３，ｃ４は斜材８をＶ字形に配置している。同図（Ｂ）の例は、同図（Ａ）の例とは逆に、上から１段目と２段目の区画層ｃ１，ｃ２は斜材８をＶ字形に配置し、３段目と４段目の区画層ｃ３，ｃ４は斜材８を逆Ｖ字形に配置している。同図（Ｃ）の例は、上から１段目と３段目の区画層ｃ１，ｃ３は斜材８をＶ字形に配置し、２段目と４段目の区画層ｃ２，ｃ４は斜材８を逆Ｖ字形に配置している。同図（Ｄ）の例は、同図（Ｃ）の例とは逆に、上から１段目と３段目の区画層ｃ１，ｃ３は斜材８を逆Ｖ字形に配置し、２段目と４段目の区画層ｃ２，ｃ４は斜材８をＶ字形に配置している。いずれの例も、一対の斜材８の交点の互いの近寄り側端と横フレーム材４，５，６との間に、変形吸収デバイス９を設けている。各変形吸収デバイス９は、上下の向きの違いを除けば、図５および図６に示すものと同じ構成である。

また、図１９の各図に示すように、寸法や形状の異なる単位耐力要素７を同一の耐力壁の中に組み込むことも可能である。同図（Ａ）の耐力壁１は、図１８（Ｃ）の耐力壁１の１段目および４段目の区画層ｃ１，ｃ４の変形吸収デバイス９を、図９および図１０に示すものとした。同図（Ｂ）の耐力壁１は、図１８（Ｄ）の耐力壁１における２段目および３段目の区画層ｃ２，ｃ３に相当する部分を１つの区画層ｃ２・３とし、この区画層ｃ２・３の単位耐力要素を面材２０とした。

さらに、図２０に示すように、耐力壁の全体高さは同じでありながら、耐力壁を構成する区画層の数を変更することも可能である。図の例では、区画層の数が３つであるが、５つとしても良い。図２０の耐力壁では角区画層の一対の斜材８を逆Ｖ字形に配置しているが、一部またはすべての区画層で一対の斜材８をＶ字形に配置しても良い。

このように、斜材８の配置、単位耐力要素７の種類、区画層の数は任意であり、それぞれを組み合わせることも可能である。いずれの場合も、単位耐力要素７を積層して耐力壁１を構成することで、耐力壁全体として大きな変形能力を得ることができる。これにより、大きな変形角まで良好な荷重変形履歴が得られ、耐力壁が吸収するエネルギーが増大する。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ…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…単位耐力要素
８…斜材
９，９Ａ，９Ｂ…変形吸収デバイス
２０…面材
２２…ラーメンフレーム
５０…耐力要素積層耐力壁使用建物
ａ１〜ａ６…区画層
ｂ１〜ｂ５…区画層
ｃ１〜ｃ４…区画層
ｄ１〜ｄ３…区画層

Claims (5)

1. 高さが互いに異なる複数の耐力壁を備え、前記各耐力壁が、左右の縦フレーム材間に単位耐力要素を高さ方向に複数個配列して構成され、前記互いに高さが異なる複数の前記耐力壁は、これら高さが異なる耐力壁の間で同じ高さの前記単位耐力要素が用いられ、この単位耐力要素の配列個数が互いに異なり、前記単位耐力要素の整数倍の高さに略等しい高さの差を持ち、前記複数の耐力壁は、建物主棟に続く吹き降ろし屋根の下の建物部分において屋根勾配の勾配方向に並んで設置され、互いに順次高さが異なる耐力要素積層耐力壁使用建物。
2. 請求項１に記載の耐力要素積層耐力壁使用建物において、前記単位耐力要素が、互いに傾斜方向の異なる複数本の斜材の組、前記左右の縦フレーム材間に渡って設けた面材、および前記左右の縦フレーム材の内側に設置された矩形のラーメンフレームのいずれかである耐力要素積層耐力壁使用建物。
3. 請求項１または請求項２に記載の耐力要素積層耐力壁使用建物において、前記左右の縦フレーム材の間に中桟となる１本または複数本の横フレーム材を有し、この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、区画層ごとに前記単位耐力要素が設けられた耐力要素積層耐力壁使用建物。
4. 請求項３に記載の耐力要素積層耐力壁使用建物において、前記各耐力壁における少なくとも一つの単位耐力要素は、互いに傾斜方向の異なる複数本の斜材の組と、これら斜材の組における複数の斜材の近寄り側端と前記横フレーム材との間、または前記斜材の組における複数の斜材の交差部に設けられて、前記斜材が設けられた区画層の変形を吸収する変形吸収デバイスとを組み合わせてなる耐力要素積層耐力壁使用建物。
5. 請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の耐力要素積層耐力壁使用建物において、前記各耐力壁における少なくとも１つの単位耐力要素は、互いに逆Ｖ字形またはＶ字形に配置された前記一対の斜材の組であり、この斜材の組からなる単位耐力要素は、互いに同じ耐力壁において、または互いに異なる耐力壁において、互いに上下または左右に反転して設置された耐力要素積層耐力壁使用建物。

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