JP7456413B2 - 鋼製耐震壁及びこれを備えた建物、並びに鋼製耐震壁の取付方法 - Google Patents

Description

本発明は、建物の耐震性を高める鋼製耐震壁及びこれを備えた建物、並びに鋼製耐震壁の取付方法に関する。

従来、一対の柱と、この一対の柱の間に架設される上下一対の梁とを有する架構に取り付けられる鋼製耐震壁として、例えば図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、柱２Ａ、２Ｂ又は間柱２Ｃと梁３Ａ、３Ｂとから構成されるフレーム内に鋼板８ｂを配置し、この鋼板８ｂの四周縁端を、柱２Ａ、２Ｂ、間柱２Ｃ、及び梁３Ａ、３Ｂに設けられた接合部に、溶接接合あるいは添接板６、７を介したボルト接合によって固定して構成されるものがある。

ここで、地震、台風等の水平方向外力が建物の柱又は間柱及び梁から鋼製耐震壁に入力すると、鋼製耐震壁の壁面、すなわち平板状の鋼板８ｂが面外方向にはらみ出すように変形して座屈するため、鋼製耐震壁８の耐力を十分に発揮できない。そこで、鋼製耐震壁８が耐力を安定して発揮し、鋼製耐震壁８によって補強される架構を有する建物の耐震性を十分に高めるためには、鋼製耐震壁の壁面（鋼板８ｂ）を座屈補剛して、座屈を防止する必要がある。

座屈補剛の方法としては、鋼製耐震壁８の壁面（鋼板８ｂ）にスチフナを取り付けて補剛するのが一般的である。例えば、図９（ａ）及び図９（ｂ）に示すように、鋼板８ｂの一方の面に取り付けられるスチフナ８ｆ１と、鋼板８ｂの他方の面に取り付けられるスチフナ８ｆ２とが、互いに交差するように配置する方法がある。また、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す鋼製耐震壁９のように、水平に延びるスチフナ９ｆを鉛直方向に複数並べて鋼板９ｂに取り付ける方法もある。

特許文献１には、鋼製耐震壁の壁面に、波型に曲げ加工された鋼板を用いることで、構成する波型鋼板の凹凸により鋼製耐震壁の壁面の面外剛性を高め、座屈補剛効果を得る技術が開示されている。

また、特許文献２には、建物の柱と梁とから構成されるフレームに鋼製耐震壁を接合する方法として、鋼製耐震壁の鋼板周縁部に剛な枠部材を設け、この枠部材を建物のフレームにピン支持接合する技術が開示されている。

特開２０１３－２０３２号公報 特開２０１９－１５７５９８号公報

ここで、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す鋼製耐震壁９の壁面（鋼板９ｂ）にスチフナ９ｆを取り付けて補剛すると、図１１に示すように、スチフナ９ｆを溶接する際の入熱により、鋼製耐震壁９の壁面（鋼板９ｂ）に面外方向の歪みが生じてしまう。この面外方向の歪みにより、鋼板９ｂの座屈が生じやすくなり、鋼製耐震壁９の耐力が著しく低下するため、スチフナ９ｆを溶接した後の鋼製耐震壁９の形状を精密に矯正して、歪みを取り除く必要がある。鋼製耐震壁の形状の矯正や歪みの検査には、多大な手間を要する。

図９（ａ）及び図９（ｂ）に示す鋼製耐震壁８では、鋼板８ｂの両面に取り付けられるスチフナ８ｆ１、８ｆ２が、互いに交差するように配置されているため、図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示す鋼製耐震壁９に比べると、スチフナ８ｆ１、８ｆ２を溶接する際の入熱によって鋼製耐震壁８の壁面（鋼板８ｂ）に生じる面外方向の歪みは小さい。しかし、スチフナ８ｆ１、８ｆ２を鋼板８ｂに溶接する際に、鋼板８ｂを反転させる必要があるため、スチフナ８ｆ１、８ｆ２を鋼板８ｂに取り付けるために多大な手間を要する。

また、図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように、建物の柱２Ａ、２Ｂ又は間柱２Ｃと梁３Ａ、３Ｂとから構成されるフレーム内に鋼製耐震壁８をボルト接合する場合、施工誤差のため、鋼製耐震壁８側の四周縁端のボルト孔と、柱２Ａ、２Ｂ、間柱２Ｃ、及び梁３Ａ、３Ｂに設けられた接合部のボルト孔の位置がずれてしまうことがある。この場合、ボルト孔を再加工することにより対応こととなり、ボルト接合に要する工数が増加してしまう。また、ボルト孔の径を予め大きく形成して、ボルト孔の位置のずれをある程度許容する方法もあるが、ボルト孔の面積が増える分だけボルト接合の接合面積が減少して、ボルト接合のすべり荷重が低下するため、ボルト本数を増やす必要が生じる。

このような問題に対し、特許文献２では、鋼製耐震壁の鋼板周縁部に剛な枠部材を設け、この枠部材を建物のフレームにピン支持接合することで、鋼製耐震壁を建物のフレームに簡易に接合できるが、枠部材やその角部に設けられるピン接合部の製作及び加工に多大な手間と費用を要することが課題であった。

本発明は、当該問題に鑑みて完成されたものであり、鋼製耐震壁の製作時の溶接入熱による鋼製耐震壁の壁面（鋼板）の歪み発生を抑制し、座屈発生を防止できる、鋼製耐震壁及びこれを備えた建物、並びに鋼製耐震壁の取付方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための手段は、以下の通りである。
［１］ 一対の柱と、前記一対の柱の間に架設される上下一対の梁とを有する架構に取り付けられる鋼製耐震壁であって、平面状の耐震壁本体と、前記耐震壁本体の少なくとも一方の面に設けられるスチフナとを有し、前記耐震壁本体は、溶接により接合された複数の形鋼の接合体の一部分から構成され、前記スチフナは、前記接合体の残りの部分から構成され、前記複数の形鋼の溶接部が前記耐震壁本体の面内に設けられている、鋼製耐震壁。

ここで、上記柱は、間柱を含むものとする。
［２］ 前記形鋼は、Ｈ形鋼又はＩ形鋼と、平鋼とを含む、［１］に記載の鋼製耐震壁。
［３］ 前記形鋼は、Ｔ形鋼と、平鋼とを含む、［１］に記載の鋼製耐震壁。
［４］ 前記形鋼の両端部には前記梁にボルト接合するためのボルト孔が形成されている、［１］～［３］のいずれかに記載の鋼製耐震壁。
［５］ 前記形鋼の一端部には前記梁にボルト接合するためのボルト孔が形成されている、［１］～［３］のいずれかに記載の鋼製耐震壁。
［６］ ［１］～［５］のいずれかに記載の鋼製耐震壁を有する建物。
［７］ 建物の一対の柱の間に架設される上下一対の梁の間に、［４］又は［５］に記載の鋼製耐震壁を取り付ける、鋼製耐震壁の取付方法であって、前記ボルト孔にボルトを仮締めすることにより前記鋼製耐震壁の上端を前記上下一対の梁のうちの上側の梁に仮接合するとともに、前記鋼製耐震壁の下端を前記上下一対の梁のうちの下側の梁に接合し、さらに、前記ボルト孔にボルトを本締めすることにより前記鋼製耐震壁の上端を前記上側の梁に本接合する、鋼製耐震壁の取付方法。

本発明の鋼製耐震壁及びこれを備えた建物、並びに鋼製耐震壁の取付方法によれば、鋼製耐震壁の製作時の溶接入熱による鋼製耐震壁の壁面（鋼板）の歪み発生を抑制し、座屈発生を防止できる。

具体的には、本発明の鋼製耐震壁の耐震壁本体及びスチフナは、複数の形鋼が溶接により接合されて形成されているので、形鋼の面外剛性を利用して、鋼製耐震壁の座屈の発生を抑制できる。

また、上記のように複数の形鋼を溶接により接合することで鋼製耐震壁が構成され、これら形鋼の接合体の断面の一部によって、耐震壁本体をその側面から拘束するスチフナが構成されるため、耐震壁本体にスチフナを取り付けるための溶接を行う必要がない。そして、複数本の形鋼を互いに接合する溶接部は、耐震壁本体の面内に設けられているため、この溶接の入熱により、耐震壁本体に面外方向の歪みが生じにくい。よって、耐震壁本体にスチフナを溶接する作業や、スチフナを溶接した後の鋼製耐震壁の形状を精密に矯正して歪みを取り除く作業に要する手間を削減できる。

また、耐震壁本体の両面にスチフナを設けるために、耐震壁本体を反転させてスチフナを溶接する作業を行う必要がないため、鋼製耐震壁の製作工数を削減できる。

また、本発明の鋼製耐震壁は、複数本の形鋼をその長手方向が平行になるように配列して溶接により接合することにより構成されており、その形鋼の両端部側の二辺のみが梁又は柱に接合されるため、鋼製耐震壁の四周縁端の全てを梁・柱に接合する必要がなく、鋼製耐震壁を建物に取り付ける際の施工性に優れる。

図１は、本発明の鋼製耐震壁の一例を示す側面図である。 図２は、本発明の鋼製耐震壁の一例を示す水平断面図である。 図３は、本発明の鋼製耐震壁の他の一例を示す水平断面図である。 図４は、本発明の鋼製耐震壁のさらに他の一例を示す水平断面図である。 図５は、本発明の鋼製耐震壁のさらに他の一例を示す水平断面図である。 図６は、本発明の鋼製耐震壁のさらに他の一例を示す水平断面図である。 図７は、本発明の鋼製耐震壁のさらに他の一例を示す側面図である。 図８（ａ）及び図８（ｂ）はそれぞれ、従来の鋼製耐震壁の一例を示す側面図及び縦断面図である。 図９（ａ）及び図９（ｂ）はそれぞれ、従来の鋼製耐震壁の一例の要部を示す斜視図及び縦断面図である。 図１０（ａ）及び図１０（ｂ）はそれぞれ、従来の鋼製耐震壁の一例の要部を示す斜視図及び縦断面図である。 図１１は、従来の鋼製耐震壁の一例を示す水平断面図である。

以下、図面を参照して、本発明の鋼製耐震壁及びこれを備えた建物、並びに鋼製耐震壁の取付方法の実施形態について、具体的に説明する。

図１及び図２に、本発明の一実施形態の鋼製耐震壁１の側面図及び水平断面図をそれぞれ示す。

図１に示すように、本実施形態の鋼製耐震壁１は、一対の柱２Ａ、２Ｂと、この一対の柱２Ａ、２Ｂの間に架設される上下一対の梁３Ａ、３Ｂとを有する架構に取り付けられるものである。

図２に示すように、鋼製耐震壁１は、複数本の形鋼、具体的にはＨ形鋼１１及び平鋼１２、１３が、その長手方向が平行になるように配列された状態で、突合せ溶接による溶接部１８で接合されることにより構成されている。

そして、図２に示すように、互いに接合されたＨ形鋼（又はＩ形鋼）１１及び平鋼１２、１３の接合体の断面の一部により、平面状の耐震壁本体１ｂが構成されている。また、Ｈ形鋼１１及び平鋼１２、１３の接合体の断面の残りの部分により、耐震壁本体１ｂをその側面から拘束するスチフナ１ｆが構成されている。Ｈ形鋼１１及び平鋼１２、１３を接合する溶接部１８は、耐震壁本体１ｂの面内に設けられている。

図１に示すように、本実施形態の鋼製耐震壁１は、その上下二辺が、梁３Ａ、３Ｂとボルト接合されている。具体的には、鋼製耐震壁１を構成する各形鋼（Ｈ形鋼１１及び平鋼１２、１３）の両端部には、梁３Ａ、３Ｂにボルト接合するためのボルト孔（図示せず）が形成されている。梁３Ａ、３Ｂには、鋼製耐震壁１を固定するための接合部３１、３２がそれぞれ設けられており、これら接合部３１、３２にも同様にボルト孔（図示せず）が形成されている。そして、これらボルト孔を用いて、添接板４、５を介して、鋼製耐震壁１を構成する各形鋼（Ｈ形鋼１１及び平鋼１２、１３）の両端部が、梁３Ａ、３Ｂにボルト接合されている。

図３～図６に、本発明の他の実施形態の鋼製耐震壁１Ａ～１Ｄの水平断面図をそれぞれ示す。

図３に示す鋼製耐震壁１Ａは、複数本の形鋼、具体的には平鋼１２及びＴ形鋼１４が、その長手方向が平行になるように配列された状態で、突合せ溶接による溶接部１８で接合されることにより構成されている。

図４に示す鋼製耐震壁１Ｂは、複数本の形鋼、具体的には平鋼１２、Ｔ形鋼１４及び山形鋼１６が、その長手方向が平行になるように配列された状態で、突合せ溶接による溶接部１８で接合されることにより構成されている。

図５に示す鋼製耐震壁１Ｃは、複数本の形鋼、具体的には平鋼１２及びＴ形鋼１５が、その長手方向が平行になるように配列された状態で、突合せ溶接による溶接部１８で接合されることにより構成されている。

図６に示す鋼製耐震壁１Ｄは、複数本の形鋼、具体的には平鋼１２、１３及び溝形鋼１７が、その長手方向が平行になるように配列された状態で、突合せ溶接による溶接部１８で接合されることにより構成されている。

ここで、図２及び図３に示す鋼製耐震壁１、１Ａのように、Ｈ形鋼（又はＩ形鋼）１１、平鋼１２、１３、Ｔ形鋼１４を組合わせて鋼製耐震壁１、１Ａを構成し、平面状の耐震壁本体１ｂの両面側に対称な断面形状を有するようにすると、地震力などの水平方向外力に対して鋼製耐震壁１、１Ａに安定的な復元力特性を確保できるので好ましい。

また、図４～図６に示す鋼製耐震壁１Ｂ～１Ｄのように、耐震壁本体１ｂの両面側に非対称な断面形状を有する場合も、形鋼の接合体の断面の一部により構成されるスチフナ１ｆによって耐震壁本体１ｂが側面から十分に拘束されていれば、鋼製耐震壁１Ｂ～１Ｄの面外剛性も十分に確保され、地震力などの水平方向外力に対して鋼製耐震壁１Ｂ～１Ｄに安定的な復元力特性を確保できる。

図７に、本発明のさらに他の実施形態の鋼製耐震壁１Ｅの側面図を示す。本実施形態の鋼製耐震壁１Ｅでは、鋼製耐震壁１Ｅを構成する各形鋼の上端部のみに、梁３Ａにボルト接合するためのボルト孔（図示せず）が形成されている。そして、このボルト孔を用いて、添接板４、５を介して、鋼製耐震壁１を構成する各形鋼の上端部が、梁３Ａにボルト接合されている。

また、鋼製耐震壁１Ｅを構成する各形鋼の下端部には、梁３Ｂにボルト接合するためのボルト孔は設けられておらず、鋼製耐震壁１Ｅの下辺は、下向きの現場溶接によって梁３Ｂに接合されている。本実施形態の鋼製耐震壁１Ｅでは、図１に示す鋼製耐震壁１に比べて、ボルト接合による接合箇所が少ないため、鋼製耐震壁側と梁側のボルト孔の位置のずれに起因する問題が生じにくい。よって、ボルト孔の位置のずれに対応してボルト孔を再加工したり、ボルト孔の位置のずれを許容できるようにボルト孔の径を大きく形成するとともにボルト本数を増やしたりする対応の必要性が減少し、鋼製耐震壁の取り付けに要する施工手間を削減できる。

一方、鋼製耐震壁１Ｅを構成する各形鋼の上端部には、梁３Ａにボルト接合するためのボルト孔が設けられているので、建物の建設中はボルト孔にボルトを仮締めして仮接合とし、最上階までの建設完了時にはボルトを本締めして本接合に変更できる。よって、建物自重による鋼板耐震壁１Ｅの面内への軸力導入を抑制できる。

図１に示す鋼製耐震壁１においても、鋼製耐震壁１を構成する各形鋼の上端部に、梁３Ａにボルト接合するためのボルト孔が設けられているため、鋼製耐震壁１Ｅと同様の効果が得られるのはもちろんである。

本実施形態の鋼製耐震壁の取付方法は、建物の一対の柱２Ａ、２Ｂの間に架設される上下一対の梁３Ａ、３Ｂの間に、鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅを取り付ける方法である。まず、鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅのボルト孔（図示せず）にボルトを仮締めすることによって、鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅの上端を上下一対の梁３Ａ、３Ｂのうちの上側の梁３Ａの接合部３１に仮接合する。これとともに、鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅの下端を上下一対の梁３Ａ、３Ｂのうちの下側の梁３Ｂに接合する。次いで、鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅのボルト孔にボルトを本締めすることによって、鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅの上端を上側の梁３Ａの接合部３１に本接合することにより、本実施形態の鋼製耐震壁の取付方法が完了する。

本実施形態の建物は、上述の鋼製耐震壁１、１Ａ～１Ｅを有することにより構成される。

１、１Ａ～１Ｅ 鋼製耐震壁
１ｂ 耐震壁本体
１ｆ スチフナ
２Ａ、２Ｂ 柱
３Ａ、３Ｂ 梁
４、５ 添接板
１１ Ｈ形鋼（形鋼）
１２、１３ 平鋼（形鋼）
１４、１５ Ｔ形鋼（形鋼）
１６ 山形鋼（形鋼）
１７ 溝形鋼（形鋼）
１８ 溶接部
３１、３２ 接合部

Claims (7)

1. 一対の柱と、前記一対の柱の間に架設される上下一対の梁とを有する架構に取り付けられる鋼製耐震壁であって、
   平面状の耐震壁本体と、
   前記耐震壁本体の少なくとも一方の面に設けられるスチフナと
   を有し、
   前記耐震壁本体は、溶接により接合された複数の形鋼の接合体の一部分から構成され、
   前記スチフナは、前記接合体の残りの部分から構成され、
   前記複数の形鋼を接合する前記溶接の全ては、前記耐震壁本体の内部に設けられた突合せ溶接である、鋼製耐震壁。
2. 前記形鋼は、Ｈ形鋼又はＩ形鋼と、平鋼とを含む、請求項１に記載の鋼製耐震壁。
3. 前記形鋼は、Ｔ形鋼と、平鋼とを含む、請求項１に記載の鋼製耐震壁。
4. 前記形鋼の両端部には前記梁にボルト接合するためのボルト孔が形成されている、請求項１～３のいずれかに記載の鋼製耐震壁。
5. 前記形鋼の一端部には前記梁にボルト接合するためのボルト孔が形成されている、請求項１～３のいずれかに記載の鋼製耐震壁。
6. 請求項１～５のいずれかに記載の鋼製耐震壁を備えた建物。
7. 建物の一対の柱の間に架設される上下一対の梁の間に、請求項４又は５に記載の鋼製耐震壁を取り付ける、鋼製耐震壁の取付方法であって、
   前記ボルト孔にボルトを仮締めすることにより前記鋼製耐震壁の上端を前記上下一対の梁のうちの上側の梁に仮接合するとともに、前記鋼製耐震壁の下端を前記上下一対の梁のうちの下側の梁に接合し、
   さらに、前記ボルト孔にボルトを本締めすることにより前記鋼製耐震壁の上端を前記上側の梁に本接合する、鋼製耐震壁の取付方法。

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