JP7429565B2

JP7429565B2 - 壁構造

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Publication number: JP7429565B2
Application number: JP2020035680A
Authority: JP
Inventors: 秀也二木; 章西村; 裕一小塚
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2020-03-03
Filing date: 2020-03-03
Publication date: 2024-02-08
Anticipated expiration: 2040-03-03
Also published as: JP2021139126A

Description

本発明は、壁構造に関する。

特許文献１には、プレキャストコンクリートパネルのカーテンウォールをボルト・ナット及びファスナーを用いて躯体側に取り付ける構造に関する技術が開示されている。この先行技術では、プレキャストコンクリートパネル及び外壁パネルの上下方向の中間部を躯体に回転可能に支持させている。

特公昭６１－３０１０２号公報

意匠壁等の耐震壁でない壁体が躯体に剛接されている場合、壁体の剛性が高いと、壁体が地震時の建物の変形を阻害し、建物の耐震性能が低下する虞がある。

特許文献１の技術では、プレキャストコンクリートパネル及び外壁パネルは躯体に剛接されていないので、壁体が地震時の建物の変形を阻害しない。しかし、壁体を直接に躯体に取り付ける構造のため、壁体の取付部位に鉛直荷重が直接作用し、応力が集中する。よって、壁体の取付部位への応力集中による取付部位の破損等の対応が必要となる場合がある。特に、壁体が石壁等で重い場合は、取付部位への応力集中による取付部位の破損等の影響が大きくなる。

本発明は、上記事実に鑑み、壁体への局部的な応力集中を抑制しつつ、壁体を面外方向に回転可能に躯体に支持させることが目的である。

第一態様は、壁体と、前記壁体の背面に上端部から下端部に渡って設けられた支持体と、前記支持体の上下方向の中間部を躯体に面外方向に回転可能に支持させる中間部取付機構部と、前記支持体の上端部及び下端部の少なくとも一方を、上下方向及び面内方向の移動を許容して前記躯体に取り付ける端部取付機構部と、を備えた壁構造である。

第一態様の壁構造では、中間部取付機構部が、壁体の背面に設けられた支持体の中間部を面外方向に回転可能に躯体に支持させる。端部取付機構部が、支持体の上端部及び下端部の少なくとも一方を上下方向及び面内方向の移動を許容して躯体に取り付ける。

このように、建物の躯体に壁体を剛接しないで取り付けるので、壁体が地震時に建物の変形を阻害しない。

また、壁体の背面に設けられた支持体の上下方向の中間部を躯体に面外方向に回転可能に支持させて回転支点とするので、支持体の上端部又は下端部を支持して回転支点とする場合と比較し、端部取付機構部に作用する力及び支持体に作用する曲げ応力が抑制される。

ここで、仮に壁体の背面に支持体を設けなかった場合、壁体における躯体への取付部位に鉛直荷重による応力が集中する。

これに対して、壁体の背面に上端部から下端部に渡って支持体を設け、この支持体を躯体に支持させることで、壁体への局部的な応力集中が抑制される。

したがって、壁体への局部的な応力集中を抑制しつつ、壁体を面外方向に回転可能に躯体に支持させることができる。

第二態様は、前記中間部取付機構部は、前記支持体から面外方向に突出し、前記躯体上に載置される載置部を有している、第一態様に記載の壁構造である。

第二態様の壁構造では、支持体から突出した載置部が躯体上に載置されることで、支持体を容易に面外方向に回転可能に躯体に支持させることができる。

第三態様は、前記端部取付機構部は、前記支持体に設けられ、上下方向を軸方向とする軸部材と、前記躯体に設けられ、前記軸部材が挿通する左右方向に長い長孔が形成された挿通部と、を有している、第一態様又は第二態様に記載の壁構造である。

第三態様の壁構造では、支持体に設けられた上下方向を軸方向とする軸部材を、躯体に設けられた挿通部に形成された左右方向に長い長孔に挿通することで、容易に支持体を上下方向及び面内方向の移動を許容しつつ中間部取付機構部を支点とする壁体の回転を制限するように躯体に取り付けられる。

第四態様は、前記壁体は、石壁である、第一態様～第三態様のいずれか一態様に記載の壁構造である。

第四態様の壁構造では、重くて硬い石壁であっても、地震時に建物の変形を阻害しないように設けられる。壁体の背面に設けられた支持体の上下方向の中間部を支持して回転支点とするので、壁体が重く硬い石壁であっても、端部取付機構部に作用する力及び支持体に作用する曲げ応力が抑制されるので、好適である。

本発明によれば、壁体への局部的な応力集中を抑制しつつ、壁体を面外方向に回転可能に躯体に支持させることができる。

壁構造をＸ方向から見た側面を模式的に示す側面図である。壁構造をＹ方向から見た正面図である。（Ａ）は端部取付機構部の上側機構部を一部断面で示す平面図であり、（Ｂ）は一部断面で示す正面図である。（Ａ）は端部取付機構部の下側機構部を一部断面で示す正面図であり、（Ｂ）は一部断面で示す平面図である。

＜実施形態＞
本発明の一実施形態の壁構造について説明する。なお、鉛直方向をＺ方向とし、鉛直方向と直交する水平方向の互いに直交する二方向をＸ方向及びＹ方向とする。また、後述する壁体５０の面外方向がＹ方向であり、Ｙ方向から見た場合が正面視であり、正面視におけるＸ方向が左右方向である。なお、図２では、壁体５０は、想像線（二点鎖線）で図示している。

［構成］
まず、第一実施形態の壁構造の構成について説明する。

図１及び図２に示すように、壁構造１００は、壁体５０と、支持体１１０と、中間部取付機構部１２０（図１参照）と、端部取付機構部１３０と、を有している。

本実施形態の壁体５０は、意匠性の高い琉球石灰岩石等の石で構成された石壁であり、意匠壁である。本実施形態の壁体５０の上下方向高さは、建物１０の複数層、本実施形態では二層分となっている。また、支持体１１０は、壁体５０の背面５２（図１参照）の上端部５０Ａから下端部５０Ｂに渡って設けられている。なお、壁体５０の上下方向の中間部を中間部５０Ｃとする。

図２に示すように、本実施形態の支持体１１０は、鋼製の鉄骨１１２と鉄筋１１４とブレース材１１６とで構成されている。支持体１１０を構成する鉄骨１１２は、格子状に組まれている。鉄筋１１４は、上下方向に沿って設けられると共に左右方向に間隔をあけて配置され、それぞれ鉄骨１１２と接続されている。ブレース材１１６は、鉄骨１１２の格子内に設けられている。なお、支持体１１０の構成は、一例であって、このような構成に限定されるものではない。

また、支持体１１０は、壁体５０の背面５２（図１参照）に接合されている。なお、両者の接合方法は、どのような方法であってもよいが、本実施形態では、次のように接合している。

図１に示すように、壁体５０の複数箇所にアンカーボルト７０が埋め込まれている。アンカーボルト７０は、背面５２から突出している。そして、複数のアンカーボルト７０が支持体１１０の鉄骨１１２（図２参照）にボルト締結されることで、壁体５０の背面５２に支持体１１０が接合されている。なお、本実施形態では、アンカーボルト７０は、壁体５０の上下方向における少なくとも上端部５０Ａ、下端部５０Ｂ、中間部５０Ｃ、上端部５０Ａと中間部５０Ｃとの間及び中間部５０Ｃと下端部５０Ｂとの間に埋め込まれている。

図１に示すように、中間部取付機構部１２０は、壁体５０の背面５２に接合された支持体１１０の上下方向の中間部１１０Ｃを、建物１０の躯体２０に、面外方向に回転可能に支持させている。また、端部取付機構部１３０は、支持体１１０の上端部１１０Ａ及び下端部１１０Ｂを、それぞれ上下方向及び面内方向の移動を許容して躯体２０に取り付けている。

なお、本実施形態では、壁体５０の背面５２に設けられた支持体１１０は、建物１０の躯体２０を構成する第二層１２の天井を構成するスラブ２２の端部に接合された梁３２、第一層１１の天井を構成するスラブ２１の端部に接合された梁３１及び第一層１１の床部を構成するスラブ３０に取り付けられている。

中間部取付機構部１２０は、支持体１１０の中間部１１０ＣからＹ方向に突出する載置部１２２を有し、この載置部１２２が、梁３１の上に載置されている。

図１及び図２に示すように、端部取付機構部１３０は、支持体１１０の上端部１１０Ａを第二層１２の上側の梁３２に取り付ける上側機構部１４０（図３も参照）と、支持体１１０の下端部１１０Ｂを第一層１１の床部を構成するスラブ３０に取り付ける下側機構部１６０（図４も参照）と、を有している。

図１及び図３に示すように、上側機構部１４０は、上側軸部材１４２と上側挿通部１５０とを有している。上側軸部材１４２は、支持体１１０の上端部１１０Ａ（図１参照）に設けられ、上方に突出している。上側挿通部１５０は、縦板部１５２と横板部１５３とで構成され、Ｘ方向から見た側面視でＬ字状とされている。上側挿通部１５０の縦板部１５２は、梁３２の側面３３に固定されている。上側挿通部１５０の横板部１５４は、Ｘ方向（左右方向）に長い長孔１５６が形成され、この長孔１５６に上側軸部材１４２が挿通している。

図１及び図４に示すように、下側機構部１６０は、下側軸部材１６２と下側挿通部１７０とを有している。下側軸部材１６２は、支持体１１０の下端部１１０Ｂ（図１参照）に設けられ、下方に突出している。下側挿通部１７０は、板状の固定部１７２と箱状部１７４とで構成されている。固定部１７２は、スラブ３０に固定されている。箱状部１７４の上面部１７５には、左右方向に長い長孔１７６が形成され、この長孔１７６に下側軸部材１６２が挿通している。

なお、図１に示すように、本実施形態では、支持体１１０は、上端部１１０Ａが梁３２の側面３３に接触又は近接し、中間部１１０Ｃが梁３１の側面３４に接触又は近接している。

［作用及び効果］
次に本実施形態の作用及び効果について説明する。

中間部取付機構部１２０の載置部１２２が梁３１の上に載置されることで、支持体１１０の中間部１１０Ｃが面外方向に回転可能に梁３１に支持されている。

上側機構部１４０の上側軸部材１４２が梁３２に固定された上側挿通部１５０の長孔１５６に挿通することで、支持体１１０の上端部１１０Ａが上下方向及び面内方向の移動を許容して梁３２に取り付けられている。また、下側機構部１６０の下側軸部材１６２がスラブ３０に固定された下側挿通部１７０の長孔１７６に挿通することで、支持体１１０の下端部１１０Ｂが上下方向及び面内方向の移動を許容してスラブ３０に取り付けられている。これらにより、支持体１１０を、上下方向及び面内方向の移動を許容しつつ、載置部１２２を支点とする壁体５０の回転を制限するように、躯体２０に取り付けられる。

このように、建物１０の躯体２０を構成する梁３２、３１及びスラブ３０に壁体５０を剛接合しないで取り付けるので、壁体５０が地震時に建物１０の変形を阻害しない。

また、壁体５０の背面５２に設けられた支持体１１０の上下方向の中間部１１０Ｃを面外方向に回転可能に支持させて回転支点とするので、支持体１１０の上端部１１０Ａ又は下端部１１０Ｂを回転支点とする場合と比較し、端部取付機構部１３０の上側機構部１４０及び下側機構部１６０に作用する力及び支持体１１０に作用する曲げ応力が抑制される。

ここで、仮に壁体５０の背面５２に支持体１１０を設けなかった場合、壁体５０における躯体２０への取付部位に鉛直荷重による応力が集中する。

これに対して、壁体５０の背面５２に上端部１１０Ａから下端部１１０Ｂに渡って支持体１１０を設け、この支持体１１０を躯体２０に支持させることで、壁体５０への局部的な応力集中が抑制される。

したがって、壁体５０への局部的な応力集中を抑制しつつ、壁体５０を面外方向に回転可能に躯体２０に支持させることができる。

また、支持体１１０の中間部１１０Ｃから突出した載置部１２２が梁３１上に載置されることで、支持体１１０を容易に面外方向に回転可能に躯体２０に支持させることができる。

また、支持体１１０に設けられた上下方向を軸方向とする上側軸部材１４２及び下側軸部材１６２を、それぞれ上側挿通部１５０の長孔１５６及び下側挿通部１７０の長孔１７６に挿通することで、容易に支持体１１０を上下方向及び面内方向の移動を許容しつつ中間部取付機構部１２０の載置部１２２を支点とする壁体５０の回転を制限するように躯体２０に取り付けられる。

また、本実施形態では、本実施形態の壁体５０は重くて硬い石壁であるが、前述のように、地震時に建物１０の変形を阻害しないように設けられるので、好適である。

また、前述のように、壁体５０の背面５２に設けられた支持体１１０の上下方向の中間部１１０Ｃを回転支点とするので、壁体５０が重く硬い石壁であっても、端部取付機構部１３０の上側機構部１４０及び下側機構部１６０に作用する力及び支持体１１０に作用する曲げ応力が抑制されるので、好適である。

また、本実施形態では、壁体５０は、第一層１１と第二層１２とに跨って設けられている。よって、例えば、壁体５０を中間部５０Ｃで上下に分割して第一層１１及び第二層１２にそれぞれに取り付けた場合のように、中間部５０Ｃに目地が生じない。したがって、壁体５０に目地が生じることによる意匠性の低下が防止される。

＜その他＞
尚、本発明は上記実施形態に限定されない。

例えば、上記実施形態の中間部取付機構部１２０、端部取付機構部１３０の上側機構部１４０及び下側機構部１６０は、一例であって、これに限定されない。中間部取付機構部は、支持体の上下方向の中間部を躯体に面外方向に回転可能に支持させる機構であればよい。また、端部取付機構部は、支持体の上端部及び下端部の少なくとも一方を上下方向及び面内方向の移動を許容して躯体に取り付ける機構であればよい。また、支持体は、梁及びスラブ以外の躯体に取り付けてもよい。

なお、壁体が複数層に跨って設けられている場合は、支持体の上端部及び下端部の両方に端部取付機構部を設けることが望ましい。

また、例えば、上記実施形態は、壁体５０は、石壁であったが、これに限定されない。石壁以外の壁体であってもよい。別の観点から説明すると、意匠壁等の耐震壁以外の壁体全般に本発明を適用することができる。

また、例えば、支持体１１０の構造及び支持体１１０の壁体５０の背面５２への接合構造は、上記実施形態に限定されない。支持体１１０の構造及び支持体１１０の壁体５０の背面５２への接合構造は、壁体５０への局部的な応力集中が抑制される構造であれば、どのような構造であってもよい。別の観点から説明すると、壁体の背面の上端部から下端部に渡って設けた支持体を躯体に支持及び取り付けることで、壁体を直接躯体に支持及び取り付けた場合と比較し、壁体への局部的な応力集中が抑制されればよい。

また、三層以上に跨って設けられる壁体にも適用可能であるし、一層のみに設けられた壁体にも適用可能である。

更に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々なる態様で実施し得る。

１０建物
２０躯体
３０スラブ
３１梁
３２梁
５０壁体
５０Ａ上端部
５０Ｂ下端部
５０Ｃ中間部
５２背面
１００壁構造
１１０支持体
１１０Ａ上端部
１１０Ｂ下端部
１１０Ｃ中間部
１２０中間部取付機構部
１２２載置部
１３０端部取付機構部
１４０上側機構部
１４２上側軸部材（軸部材の一例）
１５０上側挿通部（挿通部の一例）
１５６長孔
１６０下側機構部
１６２下側軸部材（軸部材の一例）
１７０下側挿通部（挿通部の一例）
１７６長孔

Claims

鉄骨を含んで構成された支持体と、
上端部から下端部に渡って複数個所をアンカーボルトで前記支持体を構成する前記鉄骨に背面が接合された壁体と、
前記支持体の上下方向の中間部を躯体に面外方向に回転可能に且つ横方向に移動可能に支持させる中間部取付機構部と、
前記支持体の上端部及び下端部の少なくとも一方を、上下方向及び面内方向の移動を許容して前記躯体に取り付ける端部取付機構部と、
を備えた壁構造。
前記中間部取付機構部は、前記支持体から面外方向に突出し、前記躯体上に載置される載置部を有している、
請求項１に記載の壁構造。
前記端部取付機構部は、
前記支持体に設けられ、上下方向を軸方向とする軸部材と、
前記躯体に設けられ、前記軸部材が挿通する左右方向に長い長孔が形成された挿通部と、
を有している、
請求項１又は請求項２に記載の壁構造。
前記壁体は、石壁である、
請求項１～請求項３のいずれか１項に記載の壁構造。
前記アンカーボルトは、前記壁体の上下方向における少なくとも上端部、下端部、中間部、前記上端部と前記中間部との間及び前記中間部と前記下端部との間に埋め込まれ、前記壁体の背面から突出している、
請求項１～請求項４のいずれか１項に記載の壁構造。
前記支持体は、
格子状に組まれた前記鉄骨と、
上下方向に沿って設けられると共に左右方向に間隔をあけて設けられた鉄筋と、
前記鉄骨で構成された格子内に設けられたブレース材と、
を有して構成されている、
請求項１～請求項５のいずれか１項に記載の壁構造。