JP7157854B1 - 柱・梁架構と耐震壁との接合構造 - Google Patents

Abstract

【課題】鉄筋コンクリート造の柱・梁のフレームの構面内に配置される鉄筋コンクリート造の耐震壁とフレームとをアンカーを用いて接合する上で、フレームと耐震壁間に相対変形が生じた初期の段階からプレートを通じて複数本のアンカーにせん断力を分担させながら、フレームと耐震壁との間でのせん断力の伝達能力を高める。【解決手段】フレーム１の内周面と耐震壁４の外周面との間に、両者のいずれか一方に一体化し、耐震壁４の長さ方向と高さ方向に連続する１枚、もしくは複数枚のプレート６を配置し、プレート６を厚さ方向に貫通させ、プレート６に面内方向に係止させた状態で、アンカー５を耐震壁４の長さ方向の全長と高さ方向の全高に亘って分散させて配列させ、フレーム１と耐震壁４に定着させ、アンカー５のプレート６に係止する係止部５１における軸に直交する断面積他の部分における軸に直交する断面積より大きくする。【選択図】図１

Description

本発明は鉄筋コンクリート造の柱・梁のフレームの構面内に配置される鉄筋コンクリート造の耐震壁とフレームとをアンカーを用いて接合した柱・梁架構と耐震壁との接合構造に関するものである。

鉄筋コンクリート造の柱・梁のフレームの構面内に鉄筋コンクリート造の耐震壁を配置し、耐震壁をフレームに一体的に接合する場合、フレームの内周面と耐震壁の外周面との間に確保した空間に鋼製の枠材を配置し、枠材をフレームと耐震壁のそれぞれにアンカーを用いて定着させる方法がある（特許文献１～３参照）。

特許文献１では特に枠材とフレーム間、及び枠材と耐震壁間に確保された空間に充填されたグラウト材に生じる付着力と摩擦力を利用することで、フレームと耐震壁との間でせん断力の多くを伝達しようとしている（段落００２０）。結果的にフレームと耐震壁間に跨るように配置されるアンカーの本数を削減する効果を得ている（段落００２１）。

但し、枠材を貫通してフレームに定着されるアンカーと、枠材の内周面に固定されて耐震壁に定着されるアンカーの２種類のアンカーを必要とするため、充填材の介在は必ずしも効率的な方法とは言えない。

これに対し、フレームと耐震壁との間にプレートを介在させ、プレートを貫通させてアンカーをフレームと耐震壁の双方に定着させる方法がある（特許文献４参照）。この方法ではアンカーの全長の内、フレーム中に埋設される区間と耐震壁中に埋設される区間はそれぞれフレームと耐震壁に拘束される。このため、フレームの構面内での変形（層間変形）時、すなわちフレームと耐震壁との間の相対変形時には各埋設区間はそれぞれフレームと耐震壁と共に一体的に挙動しようとする。

特開２００２－２８５７０８号公報（段落００１８～００２６、図１～図３） 特開２０１８－７６６７７号公報（段落００１９～００３８、図１～図３） 特開２０００－２２６９３８号公報（段落００１０～００１３、図１～図４） 特開２０１６－１４２０２１号公報（請求項１、段落００２９～００７２、図１～図５）

特許文献４のプレートは耐震壁側に突設された定着筋（スタッド）が耐震壁中に埋設されることで（請求項１、段落００３１）、相対変形時には耐震壁と一体的に挙動しようとする。ここで、アンカーの、フレーム中への埋設区間と耐震壁中への埋設区間は上記のようにフレームと耐震壁に拘束されているのに対し、プレートを挿通する区間はプレートに係止した状態になく（段落００３３）、拘束されていないため、アンカーのプレートへの挿通区間にせん断力が集中的に作用することになる。

この結果、相対変形時にフレームと耐震壁のいずれにも定着されない区間に、正負の向きに交互にせん断力が集中的に作用するため、アンカーが破断し易くなることが考えられる。特にアンカーは耐震壁の長さ方向には分散して配置されていないため（請求項１、図１、図７）、プレートを通じて複数本のアンカーにせん断力を分担させることはできず、１本当たりのアンカーの負担が過大になり易い。

また特許文献４ではアンカーの周面とプレートの貫通孔との間に空隙（クリアランス）が確保されているため（段落００３３）、プレートに形成された貫通孔の内周面とアンカーの周面との間の空隙を超える相対変形が生じるまでの初期の段階ではプレートを通じてアンカーにせん断力を伝達させる状態にはない。

本発明は上記背景より、フレームと耐震壁間に相対変形が生じた初期の段階からプレートを通じて複数本のアンカーにせん断力を分担させながら、アンカーの破断を抑制し、フレームと耐震壁との間でのせん断力の伝達能力を高める柱・梁架構と耐震壁との接合構造を提案するものである。

請求項１に記載の発明の柱・梁架構と耐震壁との接合構造は、鉄筋コンクリート造の柱・梁のフレームの構面内に配置される鉄筋コンクリート造の耐震壁と前記フレームとを、前記耐震壁の外周面に沿って長さ方向と高さ方向に配列する複数本のアンカーを用いて接合した接合構造であり、
前記フレームの内周面と前記耐震壁の外周面との間に、前記フレームと前記耐震壁のいずれか一方に一体化し、前記耐震壁の長さ方向と高さ方向にそれぞれ連続する１枚、もしくは複数枚のプレートが配置され、
前記アンカーは前記プレートを厚さ方向に貫通し、前記プレートに面内方向に係止した状態で、前記耐震壁の長さ方向の全長と高さ方向の全高に亘って分散して配列し、前記フレームと前記耐震壁に定着され、
前記アンカーの前記プレートに係止する係止部における前記アンカーの軸に直交する断面積は前記アンカーの他の部分における軸に直交する断面積より大きいことを構成要件とする。

「フレームと耐震壁のいずれか一方に一体化するプレート」とは、図１－（ｂ）、図３－（ａ）に示すようにプレート６が一体化する側の面にスタッド（スタッドボルト）やアンカーボルト等の定着具７が突設され、その側のコンクリート中に定着具７が埋設されることの結果として、プレート６が一体化すべきフレーム１、または耐震壁４と一体的に挙動する状態に、プレート６がフレーム１、または耐震壁４のコンクリートに接合されていることを言う。

「フレームの内周面と耐震壁の外周面との間に、耐震壁の長さ方向と高さ方向にそれぞれ連続する１枚、もしくは複数枚のプレートが配置され」とは、プレート６がフレーム１の内周面と耐震壁４の外周面との境界面に沿って連続して配置されることを言い、各方向に１枚の連続したプレート６が配置される場合と、複数枚のプレート６が軸方向に互いに突き合わせられながら、連続的に配置される場合があることを言う。

各方向に複数枚のプレート６が配置される場合、隣接するプレート６、６が軸方向に互いに突き合わせられることで、実体的には１枚の連続したプレート６が配置された状態と変わりはない。「プレートの軸方向」は複数枚のプレート６が配列する方向であり、幅方向と厚さ方向に直交する方向を指す。フレーム１と耐震壁４の鉄筋コンクリート造は鉄骨鉄筋コンクリート造を含む。

フレーム１の主に構面内方向の変形（層間変形）時に、フレーム１の隅角部において二方向のプレート６、６の端部同士が接触していることによる、プレート６、６間の圧力が問題になる可能性がある場合には、圧力による無用な応力の発生を回避する目的で、二方向のプレート６、６は不連続になることが合理的である（請求項５）。二方向のプレート６、６は耐震壁４の長さ方向に配置されるプレート６と高さ方向に配置されるプレート６を指す。

「不連続になる」とは、耐震壁４の長さ方向のプレート６と高さ方向のプレート６の端部間に空隙（空間）が確保されることを言い、いずれかの方向のプレート６の端面が柱２、または梁３に突き当たる場合を含む。「空隙の大きさ」は想定されるフレーム１の層間変形角に応じて設定される。「空隙が確保されること」は、フレーム１の内周面側の隅角部を含む、柱２と梁３の一部区間にプレート６が配置されないこと、とも言える。

特許文献４のようにフレームの隅角部において二方向のプレートが連続した状態にあれば（段落００３１、図１）、フレームの変形時に、二方向のプレートの隅角部分、すなわち二方向の突き合わせ部分がフレームから強制的な変形を受け易くなり、プレートに過大な圧縮応力が発生し、隅角部以外の区間に変形を及ぼす可能性がある。

これに対し、フレーム１の隅角部において二方向のプレート６、６が連続した状態になければ（請求項５）、フレーム１の変形へのプレート６の追従時の強制的な変形が低減されるか、解消される。この結果、二方向のプレート６、６の層間変形角への追従性が上がり、強制的な変形によるプレート６の疲労と、疲労による破壊が回避され易くなる。

プレート６はフレーム１と耐震壁４のいずれか一方に一体化することで、フレーム１の変形時には、フレーム１と共に、または耐震壁４と共に挙動する。図１以下に示すようにプレート６が耐震壁４に一体化した場合、フレーム１の変形時、プレート６はフレーム１に対して相対移動しようとし、フレーム１に一体化した場合、フレーム１の変形時、プレート６はフレーム１と共に耐震壁４に対して相対移動しようとする。プレート６の耐震壁４、またはフレーム１への一体化は例えば図３－（ａ）、図４に示すようにプレート６の両面の内、いずれか一方の面に耐震壁４内、またはフレーム１内に定着される上記の定着具７を突設することで可能になる。

プレート６が耐震壁４に一体化した場合、フレーム１の変形時、フレーム１と共に挙動するアンカー５のフレーム１への埋設区間を通じ、プレート６はアンカー５の係止部５１からせん断力を受け、アンカー５の耐震壁４への埋設区間を介して耐震壁４にせん断力を伝達させる。プレート６がフレーム１に一体化した場合、フレーム１の変形時、プレート６はアンカー５のフレーム１への埋設区間と共に耐震壁４に対して相対移動し、アンカー５の耐震壁４への埋設区間を介して耐震壁４にせん断力を伝達させる。

アンカー５の係止部５１がプレート６に係止すると共に、フレーム１と耐震壁４のいずれか一方に係止する場合（請求項２）、例えば図４に示すようにプレート６が定着具７の埋設により耐震壁４に一体化し、係止部５１がプレート６に係止しながら、フレーム１（柱２と梁３）に係止した場合、フレーム１からのせん断力はアンカー５のフレーム１への埋設区間と共に、フレーム１に係止した係止部５１からもプレート６に伝達される。耐震壁４へはプレート６とアンカー５の耐震壁４への埋設区間を通じてせん断力が伝達される。プレート６がフレーム１に一体化し、係止部５１が耐震壁４に係止した場合、フレーム１からのせん断力はアンカー５のフレーム１への埋設区間と共にプレート６から、係止部５１とアンカー５の耐震壁４への埋設区間を通じて耐震壁４に伝達される。

いずれの場合も、係止部５１の内、フレーム１、または耐震壁４に係止する部分はフレーム１と耐震壁４との間でせん断力を伝達する役目を果たす。係止部５１がフレーム１と耐震壁４のいずれか一方に係止する場合（請求項２）の係止部５１はフレーム１と耐震壁４のいずれか一方に形成される削孔１ａ内に挿入される嵌入部５２を連続して有することでもある（請求項３）。この場合、嵌入部５２がプレート６に係止しながら、フレーム１と耐震壁４のいずれか一方に係止することになり、嵌入部５２がせん断力伝達の機能を発揮する。このように原則的には係止部５１（嵌入部５２）がプレート６を通じてフレーム１と耐震壁４との間のせん断力伝達の機能を分担し、上記した定着具７がプレート６とコンクリートとの一体性を確保する機能を分担する。

請求項１における「アンカーは耐震壁の長さ方向の全長と高さ方向の全高に亘って分散して配列し」とは、アンカー５が耐震壁４の長さ方向の全長に亘り、分散して配列し、高さ方向の全高に亘り、分散して配列することを言う。「耐震壁の長さ方向」と「耐震壁の高さ方向」はプレート６の軸方向である。「分散して配列」はプレート６の軸方向に主に均等に分散して配列することを言うが、必ずしも均等に分散する必要はない。「分散」は千鳥状の配列とプレート６の幅方向への複数列の配列を含む。

「全長」と「全高」はプレート６が配置されない場合（請求項５）の耐震壁４の隅角部は除かれる。「アンカーはプレートを厚さ方向に貫通し、プレートに面内方向に係止した状態で」とは、アンカー５の周面と、プレート６のアンカー５が貫通する挿通孔６ａの内周面との間の、少なくともプレート６の軸方向に実質的にクリアランスがないことを言う。「少なくとも」とは、プレート６の幅方向にはクリアランスが許容される場合を含む意味である。クリアランスがない状態は、例えばアンカー５の挿通孔６ａを貫通する部分（区間）が挿通孔６ａ回りに溶接され、溶接金属６１で埋められることで得られる。

フレーム１と耐震壁４との間では、主にフレーム１の構面内方向の変形時にアンカー５を介してせん断力が伝達されるため、「プレートの面内方向」は主にプレート６の軸方向であるが、フレーム１の変形は構面外方向にも生じるため、「プレートの面内方向」はプレート６の幅方向を含み、せん断力の伝達効果を上げる上では、アンカー５はプレート６の幅方向にも係止させられる。以下ではフレーム１の構面内方向と構面外方向の変形を併せてフレーム１の構面内方向等の変形、または単に変形と言う。

各方向に配列する全アンカー５がプレート１を貫通しながら、耐震壁４の長さ方向と高さ方向に分散して配列することで、フレーム１の構面内方向等の変形時に、全アンカー５のフレーム１内への埋設区間からプレート６に、プレート６の軸方向に均等に、プレート６の面内方向のせん断力が伝達される。プレート６からは、全アンカー５の耐震壁４内への埋設区間を通じてせん断力が耐震壁４の長さ方向と高さ方向に均等に伝達され、耐震壁４がフレーム１に変形を生じさせた水平力を負担する。アンカー５はフレーム１の変形時にせん断力と共に、軸方向引張力を負担する。

フレーム１の変形時には、アンカー５のフレーム１内への埋設（定着）区間と耐震壁４内への埋設（定着）区間がそれぞれフレーム１と耐震壁４に拘束されている関係で、アンカー５には軸方向引張力が作用し、この引張力の程度次第で各埋設区間がフレーム１と耐震壁４から引き抜かれることが想定される。このような事態に対しては、図３～図５に示すようにアンカー５の軸方向の両側の端部に、アンカー５の係止部５１以外の断面積より大きい断面積を持つ定着材５３が接続されるか、形成されることで、抜け出しに対する安全性が確保される。

各方向の全アンカー５を通じてプレート６面内方向のせん断力が耐震壁４に均等に伝達されることで、フレーム１から耐震壁４に伝達されるせん断力が各アンカー５に実質的に均等に、または均等に近い状態に分担されるため、１本当たりのアンカー５が負担するせん断力が軽減され、アンカー５が破断に至る可能性が低下する。特にアンカー５のプレート６に係止する係止部５１におけるアンカー５の軸に直交する断面積がアンカー５の他の部分における軸に直交する断面積より大きいことで、アンカー５がプレート６に係止した状態で繰り返されるせん断力を負担することによる破断に対する安全性も高い。

またアンカー５とプレート６挿通孔６ａとの間に実質的にクリアランスがないことで、フレーム１の変形の開始時からアンカー５のフレーム１への埋設区間から耐震壁４への埋設区間へのせん断力の伝達が行われるため、相対変形が生じた初期の段階からプレート６を通じて複数本のアンカー５にせん断力を分担させる状態を得ることが可能である。

加えて各方向の全アンカー５を通じてプレート６面内方向のせん断力が耐震壁４に均等に伝達されることで、プレート６に作用する、アンカー５からのせん断力による面内方向力も軸方向に分散されるため、面内方向力が軸方向の一部に集中する場合のような応力の急変箇所がなくなり、プレート６自体も破断しにくくなる。

アンカー５のプレート６に係止する係止部５１におけるアンカー５の軸に直交する断面積がアンカー５の他の部分における軸に直交する断面積より大きいことは、単純には、図５に示すようにアンカー５の軸方向中間部の一部区間の外径等の断面積を他の区間の外径等の断面積より大きくすることで得られる。

この他、図３、図４に示すようにアンカー５の軸方向中間部に、アンカー５の本体である軸部５０とは別体の係止部５１としてのナット状の部品を配置し、アンカー５本体（軸部５０）に螺合等により一体化させることによっても、係止部５１の断面積を他の部分の断面積より大きくすることができる（請求項２）。この場合の係止部５１は上記のように嵌入部５２を連続して有し、嵌入部５２がプレート６に係止すると共に、フレーム１と耐震壁４のいずれか一方に係止する（請求項２）。この場合、アンカー５の軸部５０は別体の係止部５１に軸方向に形成された、雌ねじの切られた挿通孔５１ａに螺合するか、単なる挿通孔５１ａを挿通する。

軸部５０に別体の係止部５１が接続される場合、係止部５１の内、プレート６に係止する部分が請求項１の係止部５１に該当し、フレーム１と耐震壁４のいずれか一方に係止する部分が嵌入部５２としてフレーム１と耐震壁４のいずれか一方のコンクリート中に入り込み、埋設される。この場合の係止部５１は図３、図４に示すように係止部５１の軸方向一方側に嵌入部５２が連続し、一体的に形成された形をする。嵌入部５２はフレーム１と耐震壁４のいずれか一方のコンクリート中に形成された削孔１ａや空間内に嵌入し、削孔１ａ等内に充填されるモルタルや接着剤等の硬化性の充填材８中に埋設される。削孔１ａは既存の躯体に形成された孔であり、空間は新設の躯体に確保される空間を指す。

前記のように係止部５１（嵌入部５２）はプレート６を介してフレーム１と耐震壁４との間のせん断力伝達の機能を発揮する。このため、図３、図４に示すようにフレーム１（柱２と梁３）に係止した場合には、フレーム１からのせん断力をアンカー５（軸部５０）のフレーム１への埋設区間と共に、嵌入部５２からも受けることができ、係止部５１を通じてプレート６に伝達する。この場合、プレート６から耐震壁４にせん断力が伝達されることから、プレート６を耐震壁４に一体化させることが合理的であるため、プレート６に突設される場合の定着具７は図１－（ｂ）、図４に示すように基本的にプレート６の耐震壁４側に突設される。

係止部５１の嵌入部５２が耐震壁４に係止した場合には、嵌入部５２はプレート６からのせん断力をアンカー５（軸部５０）の耐震壁４への埋設区間と共に耐震壁４に伝達することができる。このため、プレート６に突設される場合の定着具７は図１－（ｂ）の下方に配置された定着具７の上下を反転させた形で主にプレート６のフレーム１側に突設され、プレート６はフレーム１に一体化する。

嵌入部５２が係止部５１に連続して形成された場合（請求項２、３）で、嵌入部５２が削孔１ａ内に埋設される場合、フレーム１と耐震壁４のいずれか一方中に、プレート６側から削孔１ａが形成されると共に、削孔１ａのプレート６側に、嵌入部５２の外周面が接触（内接）し得る嵌入孔１ｂが連続して形成される（請求項３）。「接触し得る」とは、図３－（ｄ）に示すように嵌入部５２の外周面全体が嵌入孔１ｂの内周面に実質的に接触（密着）した状態になる場合と、図３－（ｃ）に示すように接触した状態にならない場合を含む意味であり、嵌入部５２の外周面と嵌入孔１ｂの内周面との間に僅かな空隙がある場合を含むことを言う。「嵌入部５２の外周面が接触する方向」はアンカー５の軸方向に直交する方向である。

この場合に、図３－（ｃ）に示すように嵌入部５２の内周面がアンカー５本体である軸部５０に外接しない場合には、削孔１ａのプレート６側に、嵌入部５２の外周面が接触し得る、削孔１ａより大きい平面積の嵌入孔１ｂを連続して形成すれば、（請求項３）、嵌入孔１ｂを含む削孔１ａ内に挿入される軸部５０の充填材８中への埋設区間の全長において充填材８との一定の付着力が確保される。

「削孔１ａより大きい平面積の嵌入孔１ｂ」とは、嵌入孔１ｂの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ２が削孔１ａの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ１より大きいこと（Ａ２＞Ａ１）を言う。嵌入孔１ｂの内周面の平面積Ａ２が削孔１ａの内周面の平面積Ａ１より大きいこと（Ａ２＞Ａ１）は、嵌入孔１ｂの内周面と削孔１ａの内周面が共に円形である場合、嵌入孔１ｂの内径が削孔１ａの内径より大きいことでもある。

アンカーをコンクリートの削孔内に挿入し、削孔内に充填材を充填して定着させる場合に、例えば特許第５３３１２６８号、第５９７８３６３号のように嵌入部（挿入部）の内周面がアンカー本体（軸部）に外接しない場合を考える。これらのように削孔の平面積が軸方向に一様であれば、挿入部が削孔内に納まったときに、アンカーのコンクリートへの埋設区間の挿入部寄りの区間の周りに充填される充填材の容積が挿入部の体積分、少なくなる。本発明で言えば、嵌入孔１ｂの区間における軸部５０周りの充填材８の、軸部５０の単位長さ当たりの量が嵌入孔１ｂを除く削孔１ａの区間における軸部５０周りの充填材８の量より少なくなる。結果としてその区間での充填材との付着力が低下し、軸部５０の引き抜きに対する安定性が低下する可能性がある。

アンカー５の軸部５０のコンクリートへの埋設区間における充填材８との付着力が軸方向に一定（一様）でなければ、付着力の小さい部分である係止部５１寄りの区間が充填材８から剥離する可能性がある。軸部５０の係止部５１寄りの区間に剥離が生ずれば、他の部分のみの付着力で引張力に抵抗する状況になるが、剥離した区間に連続する部分も連鎖し易くなり、軸部５０の埋設区間の全長が一様に引張力に抵抗し続ける状況が確保されにくい。

それに対し、図３－（ｃ）に示すように嵌入孔１ｂの平面積Ａ２が削孔１ａの平面積Ａ１より大きいことで（Ａ２＞Ａ１）、嵌入孔１ｂの区間における軸部５０周りの充填材８の量が嵌入孔１ｂを除く削孔1ａの区間における軸部５０周りの充填材８の量より極端に少なくならない状態を得ることができる。すなわち、嵌入孔１ｂ内への嵌入部５２の挿入に拘わらず、軸部５０のコンクリートへの埋設区間の全長に亘り、軸部５０の周囲に、単位長さ当たり、同等程度の量の充填材８が包囲する状況を得ることができる。この結果、嵌入孔１ｂを含む削孔１ａ内に挿入される軸部５０の全長に亘り、一定程度以上の付着力が得られ、軸部５０の引き抜きに対する安定性が向上する。

特に図３－（ｄ）に示すように嵌入孔１ｂ内に嵌入部５２が挿入されたときの嵌入部５２の内周面の軸方向に直交する平面積Ａ３が、削孔１ａの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ１以上であれば（Ａ３≧Ａ１）（請求項４）、嵌入孔１ｂ内への嵌入部５２の挿入に拘わらず、軸部５０のコンクリートへの埋設区間の全長に亘り、軸部５０の周囲に、単位長さ当たり、同一量以上の充填材８が包囲する状況を得ることができ、引き抜きに対する安定性がより向上する。嵌入部５２の内周面の平面積Ａ３が削孔１ａの内周面の平面積Ａ１以上であることは、嵌入部５２の内周面と削孔１ａの内周面が円形である場合、嵌入部５２の内径が削孔１ａの内径以上である、とも言える。図３－（ｃ）、（ｄ）では（ａ）における裏当て金６２を省略している。

嵌入孔１ｂ内に嵌入部５２が挿入されたときの嵌入部５２の内周面の軸方向に直交する平面積Ａ３が削孔１ａの軸方向に直交する平面積Ａ１以上の大きさであるから（Ａ３≧Ａ１）、嵌入孔１ｂの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ２は削孔１ａの軸方向に直交する平面積Ａ１より大きい（Ａ２＞Ａ１）。

この結果、アンカー５の軸部５０のコンクリート（充填材８）への埋設区間の全長に一定（一様）の付着力が確保され、埋設区間の全長の付着力が引張力に抵抗できる利点がある。図３－（ｂ）に示すように嵌入孔１ｂと削孔１ａの断面形状が共に円形である場合、嵌入孔１ｂに嵌入部５２が内接したときの嵌入部５２の内径が削孔１ａの内径以上になるような大きさを嵌入孔１ｂの内径が持っていればよい。

嵌入部５２の内周面が軸部５０に外接する場合には、軸部５０の嵌入部５２から露出した区間の周りに充填材８が充填されるため、嵌入部５２から露出した軸部５０の内の一部区間における充填材８との付着力が他の区間の付着力より低下することは生じない。

フレームと耐震壁のいずれか一方に一体化し、両者間に長さ方向と高さ方向に連続するプレートを配置すると共に、プレートを厚さ方向に貫通させながら、プレートに面内方向に係止させた状態で、アンカーを耐震壁の長さ方向と高さ方向に分散させて配列させ、フレームと耐震壁に定着させるため、フレームの構面内方向等の変形時に、全アンカーのフレーム内への埋設区間からプレートに、プレートの軸方向に均等に、プレートの面内方向のせん断力を伝達させることができる。プレートからは、全アンカーの耐震壁内への埋設区間を通じてせん断力を耐震壁の長さ方向と高さ方向に均等に伝達させることができるため、耐震壁に、フレームに変形を生じさせた水平力を負担させることができる。

各方向の全アンカーを通じてプレート面内方向のせん断力を耐震壁に均等に伝達させられることで、フレームから耐震壁に伝達されるせん断力を各アンカーに実質的に均等に分担させることができるため、１本当たりのアンカーが負担するせん断力が軽減され、アンカーが破断に至る可能性が低下する。特にアンカーのプレートへの係止部分におけるアンカーの軸に直交する断面積がアンカーの他の部分における軸に直交する断面積より大きいため、アンカーがプレートに係止した状態で繰り返されるせん断力を負担することによる破断に対する安全性が高い。

またアンカーと挿通孔との間にクリアランスがないため、フレームの変形の開始時からアンカーのフレームへの埋設区間から耐震壁への埋設区間にせん断力を伝達することができ、相対変形が生じた初期の段階からプレートを通じて複数本のアンカーにせん断力を分担させる状態を得ることができる。更に各方向の全アンカーを通じてプレート面内方向のせん断力が耐震壁に均等に伝達されることで、プレートに作用する、アンカーからのせん断力による面内方向力も軸方向に分散されるため、面内方向力が軸方向の一部に集中する場合のような応力の急変箇所がなくなり、プレート自体も破断しにくくなる。

（ａ）は柱・梁のフレームと耐震壁をプレートとアンカーを用いて接合した様子を示した立面図、（ｂ）は（ａ）の一部拡大図である。 （ａ）は図１－（ａ）のｘ－ｘ線断面図、（ｂ）は（ａ）中の下階側の梁の上面上に配置されたプレートの一部を示した平面図である。 （ａ）は図１－（ａ）の耐震壁と下階側の梁との間のアンカーとプレートの詳細を示した図２－（ａ）の一部拡大図、（ｂ）は（ａ）のｙ－ｙ線断面図、（ｃ）は削孔のプレート寄りに削孔の平面積より大きい平面積の嵌入孔を連続して形成した場合の各平面積の関係を示した（ａ）の拡大図、（ｄ）は嵌入部の平面積が削孔の平面積以上である場合の各平面積の関係を示した（ａ）の拡大図である。 図３－（ａ）の直交方向の断面図である。 係止部をアンカー本体に一体的に形成した場合のアンカーの製作例を示した立面図である。

図１は鉄筋コンクリート造の柱２と梁３からなるフレーム１の構面内に配置される鉄筋コンクリート造の耐震壁４とフレーム１とを、耐震壁４の外周面に沿って長さ方向（水平方向）と高さ方向（鉛直方向）に配列する複数本のアンカー５を用いて接合した接合構造の具体例を示す。フレーム１は既存構造の場合と、耐震壁４と共に新設で構築される場合がある。耐震壁４も既存構造の場合がある。

フレーム１の内周面と耐震壁４の外周面との間には、フレーム１と耐震壁４のいずれか一方に一体化し、耐震壁４の長さ方向と高さ方向にそれぞれ連続する１枚、もしくは複数枚のプレート（鋼板）６が配置される。プレート６は耐震壁４の周囲に沿い、隅角部を含めて連続して配置されることもあるが、フレーム１の構面内方向等の変形時に、フレーム１の隅角部に位置するプレート６への強制的な変形を回避する上では、図１－（ｂ）に示すようにフレーム１の隅角部では耐震壁４の長さ方向に配置されるプレート６と、耐震壁４の高さ方向に配置されるプレート６は不連続になることが適切である（請求項４）。

プレート６、６がフレーム１の隅角部で不連続になる場合、二方向のプレート６、６の端部間の間隔の大きさは任意である。図１では水平方向のプレート６の軸方向の端部を柱２の耐震壁４側の面から距離を置き、鉛直方向のプレート６の軸方向の端部を梁３の耐震壁４側の面から距離を置いているが、いずれか一方の端部をフレーム１の内周面に接触させることもある。

耐震壁４の周囲に沿い、複数枚のプレート６が軸方向に連続的に配置される場合、隣接するプレート６、６の軸方向の端面は互いに突き合わせられて軸方向に係合するが、幅方向のずれ（相対移動）に対する安定性を確保するために、幅方向に互いに係合することもある。

プレート６は厚さ方向の両面の内のいずれか、すなわちフレーム１側の面か耐震壁４側の面のいずれかに突設されるスタッド等の定着具７がフレーム１か耐震壁４のコンクリート中に埋設されることで、フレーム１か耐震壁４に一体化する。定着具７はプレート６を貫通するアンカー５の配置位置以外の部分に突設される。定着具７の形状、形態は問われない。

図２－（ｂ）は図１－（ａ）における下階の梁３の柱２寄りの部分のプレート６の平面を示している。ここでは、プレート６の軸方向にアンカー５と定着具７が一定の間隔を置いて配列しているが、アンカー５と定着具７の配列状態は任意であり、共にプレート６の幅方向に並列する場合と千鳥状に配列する場合もある。

アンカー５はプレート６を厚さ方向に貫通し、プレート６に面内方向に係止した状態で、耐震壁４の長さ方向の全長と高さ方向の全高に亘って分散して配列し、フレーム１と耐震壁４に定着される。図３～図５に示すようにアンカー５のプレート６に係止する係止部５１におけるアンカー５の軸に直交する断面積はアンカー５の他の部分における軸に直交する断面積より大きい。

アンカー５の係止部５１はプレート６に形成された挿通孔６ａを挿通し、挿通孔６ａの内周面に直接、係止するか、または図３に示すように挿通孔６ａに係止部５１を一体化させるために、係止部５１の回りに施される溶接による溶接金属６１を介して間接的に係止する。係止部５１は挿通孔６ａの内周面にプレート６の軸方向に、または軸方向と幅方向に係止する。

図１以下はフレーム１が既存構造の場合に、フレーム１のコンクリート中に、フレーム１の内周面（耐震壁４）側から筒状の削孔１ａを穿設し、フレーム１の内周面に沿ってプレート６を配置した場合の例を示している。プレート６の挿通孔６ａの中心は削孔１ａの中心に合致させられ、プレート６の挿通孔６ａ内に係止部５１が挿入され、係止部５１の周囲が溶接されることで、挿通孔６ａとの間の空隙が埋められる。

この場合、プレート６のフレーム１側（背面側）の挿通孔６ａ周りに裏当て金６２が配置されるが、裏当て金６２の配置のためにプレート６の背面に形成された空隙には、プレート６の平常時の安定性のためにモルタルや接着剤等の充填材８が充填される。プレート６の背面に裏当て金６２が入り込む凹部が形成される場合もある。図１以下は耐震壁４が新設の場合の例を示しているが、アンカー５の耐震壁４中に埋設される区間は構築予定の耐震壁４内に確保された空間内に単純に配置される。この空間は耐震壁４内の二方向の主筋４１やせん断補強筋、定着筋４２等に阻害されないように確保される。

フレーム１の変形時、アンカー５のフレーム１への埋設区間と、プレート６に係止した係止部５１からプレート６にせん断力が伝達される。ここで、係止部５１が特に溶接されてプレート６に一体化した場合、係止部５１と挿通孔６ａとの間の空隙が完全になくなっているため、せん断力をアンカー５の耐震壁４への埋設区間とプレート６から耐震壁４に伝達するときに、係止部５１が正負の向きに交互に受けるプレート６からの反力による塑性化が生じにくくなる。

以下、アンカー５の本体を便宜的に軸部５０と言う。アンカー５が図５に示す形態の場合、後述の定着材５３を除く区間が軸部５０になる。図３、図４に示す形態の場合、実質的にはプレート６の挿通孔６ａからフレーム１側と耐震壁４側へ突出し、それぞれに埋設され、定着される区間が軸部５０になる。

軸部５０のフレーム１への埋設区間と耐震壁４への埋設区間には図３－（ａ）に示すように削孔１ａ内に充填される充填材８との付着力と、コンクリートとの付着力を確保するために、雄ねじが切られるか、節が形成される等、何らかの形状のリブが形成される。軸部５０のフレーム１への埋設区間と耐震壁４への埋設区間に雄ねじが形成された場合、係止部５１は新設で構築される側の耐震壁４側からナット５４でプレート６に緊結されることで、アンカー５とプレート６との一体性が強められる。

係止部５１は図５に示すようにアンカー５本体の軸方向中間部に軸部５０の一部として一体的に形成されることもあるが、図３に示すように軸部５０とは別体の筒状の部品が接続されて形成されることもある。別体の場合、係止部５１はプレート６を挿通してフレーム１と耐震壁４のいずれか一方中に嵌入し、フレーム１と耐震壁４のいずれかに係止する嵌入部５２が連続して形成される。図１以下では嵌入部５２が、フレーム１のコンクリート中に形成された筒状の削孔１ａ、または空間内に挿入された場合の例を示しているが、嵌入部５２は耐震壁４のコンクリート中に挿入されることもある。削孔１ａは既存の躯体に形成され、空間は新設の躯体中に確保される。

削孔１ａ、または空間はアンカー５（軸部５０）のフレーム１、または耐震壁４への埋設区間に相当する深さで形成される。削孔１ａ等の内径等、内周面の軸方向に直交する方向の平面積は、係止部５１を除く軸部５０の周囲にモルタル等の充填材８やコンクリートが充填されたときに、軸部５０との間で十分な付着力を確保できる大きさがあればよい。「内周面の軸方向に直交する方向の平面積」は削孔１ａ等が円形断面の場合、内径であるが、削孔１ａ等は円形断面以外の形状の場合もある。

図３ではフレーム１が既存構造で、係止部５１に嵌入部５２が連続して形成された場合に、フレーム１（柱２と梁３）中にプレート６側から、軸部５０が入り込む削孔１ａを形成し、削孔１ａのプレート６側に、嵌入部５２の外周面が接触し得る嵌入孔１ｂを形成している。

この場合に、嵌入部５２の区間における軸部５０の充填材８からの引き抜きに対する一定の安定性を確保する目的で、図３－（ｃ）では嵌入孔１ｂの内径等、軸方向に直交する内周面に、削孔１ａの内径等、軸方向に直交する内周面の平面積Ａ１より大きい平面積Ａ２を与えている。嵌入孔１ｂの平面積Ａ２が削孔１ａの平面積Ａ１より大きいこと（Ａ２＞Ａ１）で、嵌入孔１ｂ内への嵌入部５２の挿入に拘わらず、軸部５０のコンクリート（充填材８）への埋設区間の全長に亘り、軸部５０の周囲に、単位長さ当たり、同等程度の量の充填材８が包囲する状況が得られ、軸部５０の一定程度以上の引き抜きに対する安定性が確保される。

図３－（ｄ）は特に、嵌入部５２の内径等、軸方向に直交する内周面に、削孔１ａの内径等、軸方向に直交する内周面の平面積Ａ１以上の大きさの平面積Ａ３を与えた場合の例を示す。この場合、嵌入部５２の内周面の軸方向に直交する平面積Ａ３が削孔１ａの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ１以上の大きさを持つことで（Ａ３≧Ａ１）、Ａ３＜Ａ１である場合より、軸部５０のコンクリートへの埋設区間の全長に亘り、軸部５０の周囲に、単位長さ当たり、同一量以上の充填材８が包囲する状況を得ることができ、引き抜きに対する安定性がより向上する。

図３－（ｄ）の場合にはまた、嵌入部５２の内周面の平面積Ａ３が削孔１ａの内周面の平面積Ａ１以上の大きさを持つことで（Ａ３≧Ａ１）、Ａ３＜Ａ１である場合より嵌入部５２のせん断力作用方向への投影面積が拡大するため、その分、せん断力伝達効果が高まる。この場合、嵌入部５２に肉厚がある分、嵌入孔１ｂの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ２は削孔１ａの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ１より大きい（Ａ２＞Ａ１）。

削孔１ａの内周面の平面積Ａ１より大きい平面積Ａ２を持つ嵌入孔１ｂがなく、削孔１ａの平面積Ａ１が軸方向に一定である場合、嵌入部５２が削孔１ａ内に納まったときに、軸部５０のフレーム１（コンクリート）への埋設区間の嵌入部５２寄りの区間の周りに充填される充填材８の容積が、嵌入部５２の体積分、少なくなるため、その区間での充填材８との付着力が低下する可能性がある。フレーム１への埋設区間の充填材８との付着力が一定（一様）でなければ、付着力の小さい部分が充填材８から剥離し、他の部分のみの付着力で引張力に抵抗する状況になる可能性がある。

それに対し、削孔１ａのプレート６寄りに、嵌入部５２の内周面の軸方向に直交する平面積Ａ３が、削孔１ａの内周面の軸方向に直交する平面積Ａ１以上になるような平面積Ａ２を持つ嵌入孔１ｂを形成することで、嵌入孔１ｂ内への嵌入部５２の挿入に拘わらず、軸部５０のフレーム１への埋設区間の全長に亘り、軸部５０の周囲に同一量の充填材８が包囲する状態にすることができる。このため、フレーム１への埋設区間の全長に一定の付着力が確保され、埋設区間の全長の付着力が引張力に抵抗できる利点がある。

アンカー５の全長にはフレーム１の変形時（耐震壁４との相対変形時）に軸方向引張力が作用するため、引張力に対する引き抜きに対する安全性を確保するために、軸部５０の軸方向両端部にコンクリート中に定着される定着材５３、５３が一体的に形成されるか、螺合等により接続される。

図５は軸部５０の軸方向中間部に係止部５１が一体的に形成された、単純な形態のアンカー５の製作例と、フレーム１と耐震壁４への埋設例を示す。この例では係止部５１がプレート６の挿通孔６ａを挿通し、フレーム１内と耐震壁４内に入り込んでいるため、係止部５１が図３に示す例の嵌入部５２を兼ねているとも言える。

１……フレーム、１ａ……削孔、１ｂ……嵌入孔、
２……柱、３……梁、
４……耐震壁、４１……主筋、４２……定着筋、
５……アンカー、５０……軸部、５１……係止部、５２……嵌入部、５３……定着材、５４……ナット、
６……プレート、６ａ……挿通孔、６１……溶接金属、６２……裏当て金、
７……定着具（スタッド）、
８……充填材。

Claims (5)

1. 鉄筋コンクリート造の柱・梁のフレームの構面内に配置される鉄筋コンクリート造の耐震壁と前記フレームとを、前記耐震壁の外周面に沿って長さ方向と高さ方向に配列する複数本のアンカーを用いて接合した接合構造であり、
   前記フレームの内周面と前記耐震壁の外周面との間に、前記フレームと前記耐震壁のいずれか一方に一体化し、前記耐震壁の長さ方向と高さ方向にそれぞれ連続する１枚、もしくは複数枚のプレートが配置され、
   前記アンカーは前記プレートを厚さ方向に貫通し、前記プレートに面内方向に係止した状態で、前記耐震壁の長さ方向の全長と高さ方向の全高に亘って分散して配列し、前記フレームと前記耐震壁に定着され、
   前記アンカーの前記プレートに係止する係止部における前記アンカーの軸に直交する断面積は前記アンカーの他の部分における軸に直交する断面積より大きいことを特徴とする柱・梁架構と耐震壁との接合構造。
2. 前記アンカーの前記係止部は前記プレートと共に、前記フレームと前記耐震壁のいずれか一方に係止することを特徴とする請求項１に記載の柱・梁架構と耐震壁との接合構造。
3. 前記フレームと前記耐震壁のいずれか一方中に、前記プレート側から削孔が形成されると共に、前記係止部に、前記削孔中に嵌入し、前記プレートの面内方向に係止する嵌入部が連続して形成され、前記削孔の前記プレート側に、前記嵌入部の外周面が接触し得る嵌入孔が形成され、
   この嵌入孔の内周面の軸方向に直交する平面積は前記削孔の内周面の軸方向に直交する平面積より大きいことを特徴とする請求項２に記載の柱・梁架構と耐震壁との接合構造。
4. 前記嵌入孔内に前記嵌入部が挿入されたときの前記嵌入部の内周面の軸方向に直交する平面積は前記削孔の内周面の軸方向に直交する平面積以上であることを特徴とする請求項３に記載の柱・梁架構と耐震壁との接合構造。
5. 前記フレームの隅角部において前記耐震壁の長さ方向に配置される前記プレートと、前記耐震壁の高さ方向に配置される前記プレートが不連続な状態にあ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柱・梁架構と耐震壁との接合構造。

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