JP7499042B2

JP7499042B2 - 木質耐震壁の強度評価方法

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Publication number: JP7499042B2
Application number: JP2020041051A
Authority: JP
Inventors: 武河内; 修貞広; 誠木村; 初太郎田中; 和巳青木
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Priority date: 2020-03-10
Filing date: 2020-03-10
Publication date: 2024-06-13
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Also published as: JP2021143474A

Description

本発明は、構造物に設置される木質耐震壁の強度計算方法に関するものであり、特に、直交集成板（ＣＬＴ：ＣｒｏｓｓＬａｍｉｎａｔｅｄＴｉｍｂｅｒ）を壁体に用いた木質耐震壁の各種強度（例えば短期荷重、終局荷重）の計算方法に関するものである。

従来、ＣＬＴと呼ばれる直交集成板が知られている。ＣＬＴは、ひき板または小角材（これらをその繊維方向を互いにほぼ平行にして長さ方向に接合接着して調整したものを含む。以下、ラミナということがある。）をその繊維方向を互いにほぼ平行にして幅方向に並べ、または接着したものを、主としてその繊維方向を互いにほぼ直角にして積層接着し３層以上の構造を持たせた木質板材であり、耐震・耐火性能が高いという特長がある。

このＣＬＴを壁体に用いたＣＬＴ耐震壁は、ＣＬＴからなる床スラブを介して上下階のＣＬＴ耐震壁と金物にて緊結することで、耐震壁としての性能を確保することが告示等で要請されている。

これに対し、本特許出願人は、特許文献１および特許文献２の木質耐震壁を提供している。
特許文献１の木質耐震壁は、ＣＬＴからなる壁体を備え、この壁体の上端と下端が鉄骨または鉄筋コンクリートからなる上梁と下梁に梁接合部を介してそれぞれ接合された木質耐震壁であって、梁接合部は、上梁または下梁に固定され、壁体に向けて突出する梁側の鋼板と、壁体の上端または下端から上梁または下梁に向けて突出するとともに壁体の内部に挿入配置される壁体内部側の鋼板と、これらの鋼板を接合するボルトと、壁体の上端面または下端面に配置され、壁体内部側の鋼板に接合する端面側の鋼板とを含んで構成され、壁体と壁体内部側の鋼板は、これらを貫通して配置される棒状の鋼製部材によって一体的に固定され、壁体と端面側の鋼板は、端面側の鋼板の外側から壁体の内部に挿入配置される外周にねじが形成された棒状のねじ付き鋼製部材によって一体的に固定されるものである。この特許文献１の木質耐震壁は、剛性、靱性、耐力に優れている。

また、特許文献２の木質耐震壁は、ＣＬＴからなる壁体を備え、この壁体の上端と下端が鋼材からなる上梁と下梁に梁接合部を介してそれぞれ接合された木質耐震壁であって、壁体は、上側に配置されて上端が上梁に接合される上部壁体と、下側に配置されて下端が下梁に接合される下部壁体とに上下に分割されており、上部壁体と下部壁体は、所定の荷重が作用すると梁接合部に先行して破壊する構造の壁接合部で接合されているものである。この特許文献２の木質耐震壁は、壁体の脆性的な破壊を防ぐことのできる明快な構造である。

特開２０１８－１８８８４５号公報特開２０１８－０８０５６９号公報

ところで、上記の従来の特許文献１、２の木質耐震壁を合理的に設計するために、梁接合部に関する各種強度（例えば短期荷重・終局荷重）を適切に評価する計算方法が求められていた。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、各種強度を適切に評価することができる木質耐震壁の強度計算方法を提供することを目的とする。

上記した課題を解決し、目的を達成するために、本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法は、ＣＬＴからなる壁体を備え、この壁体の上端と下端が上梁と下梁に梁接合部を介してそれぞれ接合された木質耐震壁の強度を計算する方法であって、梁接合部は、上梁または下梁に固定され、壁体に向けて突出して壁体の上端または下端から壁体の内部に挿入配置される壁体内部側の鋼板と、壁体の上端面または下端面に配置されて壁体内部側の鋼板に接合する端面側の鋼板とを含んで構成され、壁体と壁体内部側の鋼板は、これらを貫通して配置される棒状の鋼製部材によって一体的に固定され、壁体と端面側の鋼板は、端面側の鋼板の外側から壁体の内部に挿入配置されるとともに外周にねじが形成された棒状のねじ付き鋼製部材によって一体的に固定されるものであり、梁接合部の破壊荷重が、ＣＬＴに生じる割れによる梁接合部の集合破壊で決定されると仮定して、この時の破壊断面を設定するとともに、設定した破壊断面により集合破壊する集合破壊領域を設定するステップと、梁接合部に対して鉛直荷重と水平荷重が同時に作用すると仮定して、これらの荷重によりＣＬＴが変形する荷重領域を設定するステップと、設定した荷重領域、破壊断面、集合破壊領域と、ＣＬＴのラミナの引張強度またはせん断強度に基づいて、破壊断面の破壊荷重として短期荷重または終局荷重の少なくとも一方を算定し、算定した破壊荷重に基づいて、梁接合部の強度を計算するステップを有することを特徴とする。

また、本発明に係る他の木質耐震壁の強度計算方法は、上述した発明において、所定の軸力を付加した鉛直荷重が作用すると仮定して、壁体に付加軸力が加わる場合を考慮することを特徴とする。

本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法によれば、ＣＬＴからなる壁体を備え、この壁体の上端と下端が上梁と下梁に梁接合部を介してそれぞれ接合された木質耐震壁の強度を計算する方法であって、梁接合部は、上梁または下梁に固定され、壁体に向けて突出して壁体の上端または下端から壁体の内部に挿入配置される壁体内部側の鋼板と、壁体の上端面または下端面に配置されて壁体内部側の鋼板に接合する端面側の鋼板とを含んで構成され、壁体と壁体内部側の鋼板は、これらを貫通して配置される棒状の鋼製部材によって一体的に固定され、壁体と端面側の鋼板は、端面側の鋼板の外側から壁体の内部に挿入配置されるとともに外周にねじが形成された棒状のねじ付き鋼製部材によって一体的に固定されるものであり、梁接合部の破壊荷重が、ＣＬＴに生じる割れによる梁接合部の集合破壊で決定されると仮定して、この時の破壊断面を設定するとともに、設定した破壊断面により集合破壊する集合破壊領域を設定するステップと、梁接合部に対して鉛直荷重と水平荷重が同時に作用すると仮定して、これらの荷重によりＣＬＴが変形する荷重領域を設定するステップと、設定した荷重領域、破壊断面、集合破壊領域と、ＣＬＴのラミナの引張強度またはせん断強度に基づいて、破壊断面の破壊荷重として短期荷重または終局荷重の少なくとも一方を算定し、算定した破壊荷重に基づいて、梁接合部の強度を計算するステップを有するので、木質耐震壁の各種強度を適切に計算することができるという効果を奏する。

また、本発明に係る他の木質耐震壁の強度計算方法によれば、所定の軸力を付加した鉛直荷重が作用すると仮定して、壁体に付加軸力が加わる場合を考慮するので、連層耐震壁などで壁体に付加軸力が加わる場合も、木質耐震壁の各種強度を適切に計算をすることができるという効果を奏する。

図１は、本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法における破壊断面の説明図である。図２は、破壊領域の説明図である。図３は、木質耐震壁の全体図であり、（１）は側断面図、（２）は正断面図である。図４は、木質耐震壁の梁接合部に作用する荷重の説明図である。図５は、荷重領域の説明図であり、（１）は鉛直荷重Ｔによるもの、（２）は水平荷重Ｑによるものである。図６は、ＣＬＴの変形イメージ図であり、（１）は鉛直荷重Ｔによるもの、（２）は水平荷重Ｑによるものである。図７は、Ｐ，Ｔ，Ｑの関係を示す図である。図８は、付加軸力の算定図である。図９は、破壊強度の説明図であり、（１）は断面１の破壊強度、（２）は断面２の破壊強度である。図１０は、破壊強度の説明図であり、（１）は断面３の破壊強度、（２）は断面４の破壊強度である。図１１は、図９および図１０で用いる諸量の説明図である。図１２は、四隅接合部の終局荷重の算定式のテーブル図である。図１３は、耐震壁に掛かる荷重の説明図である。

以下に、本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。

本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法は、図３に示すような木質耐震壁１０の梁接合部１２の各種強度を計算する方法である。この木質耐震壁１０は、ＣＬＴからなる壁体１４を備えている。図３（２）に示すように、この壁体１４の上端の左右と、下端の左右は、上梁１６と下梁１８に梁接合部１２を介してそれぞれ接合される。

梁接合部１２は、梁１６、１８に固定されたＴ字型の鋼材２０と、この鋼材２０に接合して壁体１４の上端面、下端面に配置された端面側の鋼板２２と、この鋼板２２に接合して壁体１４の内部に挿入配置される壁体内部側の鋼板２４とを含んで構成される。壁体１４と鋼板２４は、これらを貫通して配置されるピン２６（鋼製部材）によって一体的に固定される。壁体１４と鋼板２２は、鋼板２２の外側から壁体１４の内部に挿入配置されるＬＳＢ２８（ラグスクリューボルト、ねじ付き鋼製部材）によって一体的に固定される。

本実施の形態の強度計算方法では、次のステップ１～３を通じて強度を計算する。

ステップ１は、梁接合部１２の破壊荷重が、ＣＬＴに生じる割れによる梁接合部１２の集合破壊で決定されると仮定して、この時の破壊断面を設定するとともに、設定した破壊断面により集合破壊する集合破壊領域を設定するものである。

ステップ２は、梁接合部１２に対して鉛直荷重と水平荷重が同時に作用すると仮定して、これらの荷重によりＣＬＴが変形する荷重領域を設定するものである。なお、所定の軸力を付加した鉛直荷重が作用すると仮定することで、壁体１４に付加軸力が加わる場合を考慮してもよい。このようにすれば、連層耐震壁などで壁体に付加軸力が加わる場合の計算を適切に行うことができる。

ステップ３は、設定した荷重領域、破壊断面、集合破壊領域と、ＣＬＴのラミナの引張強度またはせん断強度に基づいて、破壊断面の破壊荷重として短期荷重、終局荷重を算定するものである。これにより、木質耐震壁１０の各種強度を適切に評価することができる。

＜実施例＞
次に、本発明の実施例について説明する。

（１．破壊断面、破壊領域の設定）
梁接合部の破壊荷重はＣＬＴに生じる割れによる梁接合部の集合破壊で決定するものとし、この時の破壊断面として図１の太線で示される断面１～断面４の４通りの破壊断面を仮定する。また、これらの破壊断面により集合破壊する破壊領域をＬＳＢ、ピンの配置により図２の３ケースと仮定する。

（２．荷重領域の設定）
ＣＬＴ耐震壁全体は、図３に示すように四隅の梁接合部４辺を梁に接続する形態となっている。この際、耐震壁の梁接合部には、図４に示すように、鉛直荷重（引張荷重）Ｔと水平荷重（せん断荷重）Ｑが同時に作用するものとし、Ｔ、Ｑそれぞれの荷重により変形するＣＬＴの領域を荷重領域と定義する。

鉛直荷重Ｔに関しては、図５（１）に示されるように、Ｔを水平方向の破壊断面ｔｔ（図２より、ケースにより断面１または断面２のいずれかとなる）に作用する分力Ｔｔと、鉛直方向の破壊断面ｔｑ（図２より、ケースにより断面３または断面４のいずれかとなる）に作用する分力Ｔｑの各分力に分解して考え、Ｔｔ、Ｔｑの各々によりＣＬＴが変形する荷重領域として、図５（１）のように荷重領域を設定する。この時のＣＬＴの変形のイメージを図６（１）に示す。なお、破壊断面ｔｔは分力Ｔｔにより引張破壊、破壊断面ｔｑは分力Ｔｑによりせん断破壊するものとする。

同様に、水平荷重Ｑに関しては、図５（２）に示されるように、Ｑを水平方向の破壊断面ｑｑ（図２より、ケースにより断面１または断面２のいずれかとなる）に作用する分力Ｑｑと、鉛直方向の破壊断面ｑｔ（図２より、ケースにより断面３または断面４のいずれかとなる）に作用する分力Ｑｔの各分力に分解して考え、Ｑｑ、Ｑｔの各々によりＣＬＴが変形する荷重領域として、図５（２）のように荷重領域を設定する。この時のＣＬＴの変形のイメージを図６（２）に示す。なお、破壊断面ｑｑは分力Ｑｑによりせん断破壊、破壊断面ｑｔは分力Ｑｔにより引張破壊するものとする。

（３．各荷重間の関係）
梁接合部の破壊荷重を算定するため、これまでに設定した各荷重Ｔ，Ｔｔ，Ｔｑ，Ｑ，Ｑｑ，Ｑｔの値を定める。

・Ｔ，Ｔｔ，Ｔｑの間の関係
Ｔの分力Ｔｔ，Ｔｑの比率をαｔ＝Ｔｔ／Ｔｑとすれば、図５（１）、図６（１）を参照して以下となる。
Ｔｔ，ＴｑはＴの分力なので、
Ｔ＝Ｔｔ＋Ｔｑ
よって、αｔ＝Ｔｔ／Ｔｑより、
Ｔｔ＝Ｔ×αｔ／（１＋αｔ）・・・（式１）
Ｔｑ＝Ｔ／（１＋αｔ）・・・（式２）

一方、図５（１），図６（１）を参照すれば、
Ｔｔ／（ｂ１×ｔ）＝Ｅｔ×δ／ｈ２
Ｔｑ／（ｈ１×ｔ）＝Ｇｔ×δ／ｂ２
よって、
αｔ＝Ｔｔ／Ｔｑ＝（Ｅｔ／Ｇｔ）×（ｂ１×ｂ２）／（ｈ１×ｈ２）・・・（式３）
ここに、ＥｔはＣＬＴ強軸方向の引張弾性係数、ＧｔはＣＬＴ強軸方向のせん断弾性係数、ｔはＣＬＴの厚さ、ｂ１，ｂ２，ｈ１，ｈ２は図５（１）に示される寸法、δは図６（２）に示される変形である。

・Ｑ，Ｑｑ，Ｑｔの間の関係
Ｑの分力Ｑｑ，Ｑｔの比率をαｑ＝Ｑｔ／Ｑｑとすれば、図５（１），図６（１）を参照して以下となる。
Ｑｑ，ＱｔはＱの分力なので、
Ｑ＝Ｑｑ／Ｑｔ
よって、αｑ＝Ｑｔ／Ｑｑより、
Ｑｑ＝Ｑ／（１＋αｑ）・・・（式４）
Ｑｔ＝Ｑ×αｑ／（１＋αｑ）・・・（式５）

一方、図５（２），図６（２）を参照すれば、
Ｑｔ／（ｈ１×ｔ）＝Ｅｑ×δ／ｂ２
Ｑｑ／（ｂ１×ｔ）＝Ｇｑ×δ／ｈ２
よって、
αｑ＝Ｑｔ／Ｑｑ＝（Ｅｑ／Ｇｑ）×（ｈ１×ｈ２）／（ｂ１×ｂ２）・・・（式６）

ここに、ＥｑはＣＬＴ弱軸方向の引張弾性係数、ＧｑはＣＬＴ弱軸方向のせん断弾性係数、ｔはＣＬＴの厚さ、ｂ１，ｂ２，ｈ１，ｈ２は図５（２）に示される寸法、δは図６（２）に示される変形である。

・Ｔ，Ｑの合力ＰとＴ，Ｑの間の関係
ＴとＱの比率は一定の値となることから、Ｔ，Ｑの合力ＰとＴ，Ｑの間には、図７を参照して以下の関係が成り立つ。
Ｔ／Ｑ＝ｔａｎθ_０・・・（式７ａ）
Ｐ＝ＳＱＲＴ（Ｔ２＋Ｑ２）・・・（式７ｂ）
ここに、θ_０はＰの方向を示す角度で、耐震壁の寸法（壁の幅と高さ）より定まる一定の値となる。

なお、連層耐震壁などで壁に付加軸力が加わる場合は、図８により求まる軸力Ｎを鉛直荷重Ｔに付加する形で考慮する。すなわち、（式７ａ，ｂ）のＰ，Ｔ，Ｑの関係は次の（式８ａ，ｂ）となる。図７のＴも（Ｔ＋Ｎ）となり、角度θ_０もＮの値に応じて変わる。
（Ｔ＋Ｎ）／Ｑ＝ｔａｎθ_０・・・（式８ａ）
Ｐ＝ＳＱＲＴ｛（Ｔ＋Ｎ）^２＋Ｑ^２｝・・・（式８ｂ）

以下の記述では、記述の簡略化のため、付加軸力Ｎがある場合は（Ｔ＋Ｎ）をＴと記し、（式８ａ，ｂ）も（式７ａ，ｂ）と同じ表現とする。

（４．耐震壁四隅接合部の終局荷重・短期荷重の算定）
（４．１各破壊断面の破壊強度）
図１に示した破壊断面の破壊強度は図２に示される破壊断面ｔｔ，ｔｑ，ｑｑ，ｑｔに対応する断面１～断面４の破壊強度として求まる。断面１～断面４の破壊強度は各ラミナごとの断面欠損を考慮した断面積にそのラミナの引張強度、または、せん断強度をかけて得られる荷重値となる。図９および図１０に断面ごとの具体的な算定方法を、図１１に図９および図１０で用いる諸量を示す。

（４.２四隅接合部の終局荷重の算定）
終局荷重は、図１、図２に示した破壊断面においてＣＬＴのラミナが破壊する際の破壊荷重とする。終局荷重算定のための条件としては、次の各破壊断面ごとの条件である［条件１］～［条件４］、および、引張荷重Ｔとせん断荷重Ｑの複合的効果の影響を考慮した［条件５］・［条件６］を考慮し、［条件１］～［条件６］のうち、最も荷重値が小さくなる場合の値として荷重値を定める。ただし、上記の［条件５］・［条件６］で終局荷重が決まる場合、Ｔｔ，Ｔｑ，Ｑｑ，Ｑｔの値は必ず［条件１］～［条件４］で決まるＴｔ，Ｔｑ，Ｑｑ，Ｑｔの値よりも小さくなるので、実際は［条件１］～［条件４］で終局荷重が決まることはない。従って、終局荷重の算定の際は、［条件５］・［条件６］のみを考慮すればよい。

［条件１］Ｔｔ≧Ｔｔｍａｘとなった時に破壊
［条件２］Ｔｑ≧Ｔｑｍａｘとなった時に破壊
［条件３］Ｑｑ≧Ｑｑｍａｘとなった時に破壊
［条件４］Ｑｔ≧Ｑｔｍａｘとなった時に破壊
［条件５］ (Ｔｔ／Ｔｔｍａｘ)^２＋（Ｑｑ／Ｑｑｍａｘ)^２≧１となった時に破壊
［条件６］ (Ｔｑ／Ｔｑｍａｘ)^２＋（Ｑｔ／Ｑｔｍａｘ)^２≧１となった時に破壊
ここに、
Ｔｔｍａｘ：破壊断面ｔｔの引張破壊強度
Ｔｑｍａｘ：破壊断面ｔｑのせん断破壊強度
Ｑｑｍａｘ：破壊断面ｑｑのせん断破壊強度
Ｔｔｍａｘ，Ｔｑｍａｘ，Ｑｑｍａｘ，Ｑｔｍａｘについては、図９および図１０を参照する。

上述の各式より、以下の各式が成り立つ。
（式１）より、
Ｔｔ＝Ｔ×αｔ／（１＋αｔ）・・・（式９）
（式２）より、
Ｔｑ＝Ｔ×１／（１＋αｔ）・・・（式１０）
（式４）より、
Ｑｑ＝Ｑ×１／（１＋αｑ）・・・（式１１）
（式５）より、
Ｑｔ＝Ｑ×αｑ／（１＋αｑ）・・・（式１２）
（式７ａ）より、
Ｔ／Ｑ＝ｔａｎθ_０・・・（式１３）
（式３）より、
αｔ＝Ｔｔ／Ｔｑ・・・（式１４）
（式６）より、
αｑ＝Ｑｔ／Ｑｑ・・・（式１５）

［条件５］により各荷重が決まる場合、破壊時のＴｔ、Ｑｑの間には次式が成り立つ。
(Ｔｔ／Ｔｔｍａｘ)^２＋（Ｑｑ／Ｑｑｍａｘ)^２＝１・・・（式１６）

［条件６］により各荷重が決まる場合、破壊時のＴｑ、Ｑｔの間には次式が成り立つ。
(Ｔｑ／Ｔｑｍａｘ)^２＋（Ｑｔ／Ｑｔｍａｘ)^２＝１・・・（式１７）

［条件５］により各荷重が決まる場合は、（式９）,（式１１）を（式１６）に代入して、（式１３）よりＱを消去すれば、
(Ｔ／Ｔｔｍａｘ×αｔ／（１＋αｔ）)^２＋（Ｔ／（Ｑｑｍａｘ×ｔａｎθ_０）×１／（１＋αｑ）)^２＝１
よって、Ｔが以下のように求まる。

Ｔ＝ＳＱＲＴ｛１／［(１／Ｔｔｍａｘ×αｔ／（１＋αｔ）)^２＋（１／（Ｑｑｍａｘ×ｔａｎθ_０）×１／（１＋αｑ）)^２］｝（＝Ｔ５とする）・・・（式１８ａ）

よって、（式９）～（式１２）よりＴｔ，Ｔｑ，Ｑｑ，Ｑｔが定まり、（式７ａ，ｂ）より、
Ｑ＝Ｔ５／ｔａｎθ_０（＝Ｑ５とする）・・・（式１８ｂ）
Ｐ＝ＳＱＲＴ（Ｔ５^２＋Ｑ５^２）（＝Ｐ５とする）・・・（式１８ｃ）
となる。

［条件６］により各荷重が決まる場合は、（式１０）,（式１２）を（式１７）に代入して、（式１３）よりＱを消去すれば、
(Ｔ／Ｔｑｍａｘ×１／（１＋αｔ）)^２＋（Ｔ／（Ｑｔｍａｘ×ｔａｎθ_０）×αｑ／（１＋αｑ）)^２＝１
よって、Ｔが以下のように求まる。

Ｔ＝ＳＱＲＴ｛１／［(１／Ｔｑｍａｘ×１／（１＋αｔ）)^２＋（１／（Ｑｔｍａｘ×ｔａｎθ_０）×αｑ／（１＋αｑ）)^２］｝（＝Ｔ６とする）・・・（式１９ａ）

よって、（式９）～（式１３）よりＱ，Ｔｔ，Ｔｑ，Ｑｑ，Ｑｔが定まり、（式７ａ，ｂ）より、
Ｑ＝Ｔ６／ｔａｎθ_０（＝Ｑ６とする）・・・（式１９ｂ）
Ｐ＝ＳＱＲＴ（Ｔ６^２＋Ｑ６^２）（＝Ｐ６とする）・・・（式１９ｃ）
となる。

以上により求まった各条件による終局荷重Ｐ５、Ｐ６より、接合部の終局荷重Ｐｕが以下のように定まる。
Ｐｕ＝ｍｉｎ（Ｐ５，Ｐ６）・・・（式２０ａ）
ただし、
Ｐｕ＝Ｐ５の時、断面ｔｔ・断面ｑｑにおいて、断面ｔｔの引張荷重・断面ｑｑのせん断荷重の複合的な効果で破壊
Ｐｕ＝Ｐ６の時、断面ｔｑ・断面ｑｔにおいて、断面ｔｑのせん断荷重・断面ｑｔの引張荷重の複合的な効果で破壊
と判定される。

これにより、Ｔの終局荷重Ｔｕ、および、Ｑの終局荷重Ｑｕも以下のように定まる。
Ｐｕ＝Ｐ５の時、Ｔｕ＝Ｔ５，Ｑｕ＝Ｑ５・・・（式２０ｂ）
Ｐｕ＝Ｐ６の時、Ｔｕ＝Ｔ６，Ｑｕ＝Ｑ６・・・（式２０ｃ）

なお、付加軸力がある場合は、（式８ａ，ｂ）で示したように、Ｔに付加軸力に付加軸力Ｎを加えた（Ｔ＋Ｎ）を上記の各式におけるＴとすればよい。
以上の各条件ごとの算定式を図１２に示す。

（４.３四隅接合部の短期荷重の算定）
短期荷重は４.２による終局荷重の２／３なる値とする。荷重の決定条件も終局荷重の決定条件と同じとなり、［条件５］、または、［条件６］のいずれかとなる。
Ｔａ＝Ｔｕ×（２／３）・・・（式２１ａ）
Ｑａ＝Ｑｕ×（２／３）・・・（式２１ｂ）
Ｐａ＝Ｐｕ×（２／３）・・・（式２１ｃ）
ここに、
Ｔａ：接合部の鉛直荷重の短期荷重
Ｑａ：接合部の水平荷重の短期荷重
Ｐａ：接合部の鉛直荷重と水平荷重の合力の短期荷重
Ｔｕ：接合部の鉛直荷重の終局荷重
Ｑｕ：接合部の水平荷重の終局荷重
Ｐｕ：接合部の鉛直荷重と水平荷重の合力の終局荷重

なお、（式２１）におけるＴｕ，Ｑｕ，Ｐｕは図１２の各式で計算される［条件５］,［条件６］によるＴｕ，Ｑｕ，Ｐｕ、および、（式２０）により算定される値である。

（５．耐震壁全体の終局せん断荷重・短期せん断荷重の算定）
（５.１耐震壁全体のせん断荷重）
耐震壁全体に載荷される水平方向のせん断荷重Ｐｗによって耐震壁内に生じる荷重を模式的に示すと図１３のようになる。ＰｗはＣＬＴ内部にかかるＰｗ０とＣＬＴ四隅接合部の圧縮側（鉛直荷重として圧縮力Ｃがかかる側）においてＣＬＴと接合用鋼材との間に生じる摩擦力によるＰｗｎとに分解される。

ＣＬＴ内部ではＰｗ０によってＣＬＴ四隅接合部に鉛直方向の引張荷重Ｔ・圧縮荷重Ｃと水平方向のせん断力Ｑが生じる。図１３で近似的にＴ≒Ｃとみなせば、耐震壁四隅にかかる引張荷重Ｔ、せん断荷重ＱとＰｗ０の関係は以下となる。

モーメントＭ＝Ｔ×ｂ＝Ｑ×ｈ
せん断荷重Ｐｗ０＝Ｔ×ｂ／（ｈ／２）＝Ｑ×２
（Ｔ≒Ｃと仮定）
ここに、Ｔ：四隅部の引張荷重
Ｃ：四隅部の圧縮荷重
Ｑ：四隅部のせん断荷重
Ｍ：壁全体のモーメント

一方、ＣＬＴと接合用鋼材の圧縮側の接触面では、図１３における圧縮荷重Ｃにより摩擦力Ｐｗｎが生じる。ここで、ＣＬＴ木口面と接合用鋼材との間の摩擦係数をμとし、Ｔ≒Ｃと仮定すれば、
Ｐｗｎ＝μ×Ｃ≒μ×Ｔ
となる。
以上より、耐震壁全体に載荷される水平方向のせん断荷重Ｐｗが（式２２）のように求まる。
Ｐｗ＝Ｐｗ０＋Ｐｗｎ・・・（式２２ａ）
Ｐｗ０＝Ｔ×ｂ／（ｈ／２）＝Ｑ×２・・・（式２２ｂ）
Ｐｗｎ＝μ×Ｔ・・・（式２２ｃ）

（５.２耐震壁全体の終局せん断荷重・短期せん断荷重の算定）
耐震壁全体の終局せん断荷重をＰｗｕとすれば、（式２２）における荷重Ｔ，Ｑが終局荷重に達した点としてＰｗｕの値が定まることからＰｗｕは（式２３）のように求まる。
Ｐｗｕ＝Ｐｗ０ｕ＋Ｐｗｎｕ・・・（式２３ａ）
Ｐｗ０ｕ＝Ｔｕ×ｂ／（ｈ／２）＝Ｑｕ×２・・・（式２３ｂ）
Ｐｗｎｕ＝μ×Ｔｕ・・・（式２３ｃ）
ここに、
Ｐｗ０ｕ：Ｐｗ０の終局荷重
Ｐｗｎｕ：Ｐｗｎの終局荷重
Ｔｕ：Ｔの終局荷重、図１２、（式１８）～（式２０）より、
Ｔｕ＝ｍｉｎ（Ｔ５，Ｔ６）
Ｑｕ：Ｑの終局荷重、図１２、（式１８）～（式２０）より、
Ｑｕ＝ｍｉｎ（Ｑ５，Ｑ６）

同様に、耐震壁全体の短期せん断荷重をＰｗａとすれば、（式２２）における荷重Ｔ，Ｑが短期荷重に達した点としてＰｗａの値が定まることからＰｗａは（式２４）のように求まる。
Ｐｗａ＝Ｐｗ０ａ＋Ｐｗｎａ・・・（式２４ａ）
Ｐｗ０ａ＝Ｔａ×ｂ／（ｈ／２）＝Ｑａ×２・・・（式２４ｂ）
Ｐｗｎａ＝μ×Ｔａ・・・（式２４ｃ）
ここに、
Ｐｗ０ａ：Ｐｗ０の短期荷重
Ｐｗｎａ：Ｐｗｎの短期荷重
Ｔａ：Ｔの短期荷重で（式２１）より求まる
Ｑａ：Ｑの短期荷重で（式２１）より求まる

図１２、（式１８）～（式２０）,（式２１）を参照すれば、（式２４）は（式２５）のようにも表される。
Ｐｗａ＝Ｐｗｕ ×（２／３）・・・（式２５ａ）
Ｐｗ０ａ＝Ｐｗ０ｕ×（２／３）・・・（式２５ｂ）
Ｐｗｎａ＝Ｐｗｎｕ×（２／３）・・・（式２５ｃ）

以上説明したように、本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法によれば、ＣＬＴからなる壁体を備え、この壁体の上端と下端が上梁と下梁に梁接合部を介してそれぞれ接合された木質耐震壁の強度を計算する方法であって、梁接合部は、上梁または下梁に固定され、壁体に向けて突出して壁体の上端または下端から壁体の内部に挿入配置される壁体内部側の鋼板と、壁体の上端面または下端面に配置されて壁体内部側の鋼板に接合する端面側の鋼板とを含んで構成され、壁体と壁体内部側の鋼板は、これらを貫通して配置される棒状の鋼製部材によって一体的に固定され、壁体と端面側の鋼板は、端面側の鋼板の外側から壁体の内部に挿入配置されるとともに外周にねじが形成された棒状のねじ付き鋼製部材によって一体的に固定されるものであり、梁接合部の破壊荷重が、ＣＬＴに生じる割れによる梁接合部の集合破壊で決定されると仮定して、この時の破壊断面を設定するとともに、設定した破壊断面により集合破壊する集合破壊領域を設定するステップと、梁接合部に対して鉛直荷重と水平荷重が同時に作用すると仮定して、これらの荷重によりＣＬＴが変形する荷重領域を設定するステップと、設定した荷重領域、破壊断面、集合破壊領域と、ＣＬＴのラミナの引張強度またはせん断強度に基づいて、破壊断面の破壊荷重として短期荷重または終局荷重の少なくとも一方を算定し、算定した破壊荷重に基づいて、梁接合部の強度を計算するステップを有するので、木質耐震壁の各種強度を適切に計算することができる。

また、本発明に係る他の木質耐震壁の強度計算方法によれば、所定の軸力を付加した鉛直荷重が作用すると仮定して、壁体に付加軸力が加わる場合を考慮するので、連層耐震壁などで壁体に付加軸力が加わる場合も、木質耐震壁の各種強度を適切に計算をすることができる。

以上のように、本発明に係る木質耐震壁の強度計算方法は、ＣＬＴを壁体に用いた木質耐震壁の設計に有用であり、特に、各種強度を適切に評価するのに適している。

１０木質耐震壁
１２梁接合部
１４壁体
１６上梁
１８下梁
２０鋼材
２２，２４鋼板
２６ピン（鋼製部材）
２８ＬＳＢ（ねじ付き鋼製部材）

Claims

ＣＬＴからなる壁体を備え、この壁体の上端と下端が上梁と下梁に梁接合部を介してそれぞれ接合された木質耐震壁の強度を、コンピュータを用いて評価する方法であって、
前記梁接合部は、前記上梁または前記下梁に固定され、前記壁体に向けて突出して前記壁体の上端または下端から前記壁体の内部に挿入配置される壁体内部側の鋼板と、前記壁体の上端面または下端面に配置されて壁体内部側の前記鋼板に接合する端面側の鋼板とを含んで構成され、前記壁体と壁体内部側の前記鋼板は、これらを貫通して配置される棒状の鋼製部材によって一体的に固定され、前記壁体と端面側の前記鋼板は、端面側の前記鋼板の外側から前記壁体の内部に挿入配置されるとともに外周にねじが形成された棒状のねじ付き鋼製部材によって一体的に固定されるものであり、
前記コンピュータが、
前記梁接合部の荷重領域、破壊断面、集合破壊領域と、ＣＬＴのラミナの引張強度またはせん断強度とに基づいて、前記破壊断面の破壊荷重として短期荷重または終局荷重の少なくとも一方を算定し、算定した前記破壊荷重から前記梁接合部の強度を評価するステップを有し、
前記破壊断面として、前記梁接合部の破壊荷重が、ＣＬＴに生じる割れによる前記梁接合部の集合破壊で決定されるという仮定のもとに、壁体内部側の前記ねじ付き鋼製部材の端部の位置を通る水平方向の第一の破壊断面と、前記鋼製部材の位置を通る水平方向の第二の破壊断面と、前記ねじ付き鋼製部材の位置を通る鉛直方向の第三の破壊断面と、前記鋼製部材の位置を通る鉛直方向の第四の破壊断面が設定され、
前記集合破壊領域は、前記第一～第四の破壊断面のうち、互いに垂直な２つの前記破壊断面により集合破壊する領域として設定され、
前記荷重領域は、前記梁接合部に対して鉛直荷重と水平荷重が同時に作用すると仮定して、設定した前記破壊断面に基づいて、前記鉛直荷重と前記水平荷重によりＣＬＴが変形する領域として設定される、
ことを特徴とする木質耐震壁の強度評価方法。
前記荷重領域は、所定の軸力を付加した鉛直荷重が作用するという仮定に基づいて設定されることを特徴とする請求項１に記載の木質耐震壁の強度評価方法。