JPH0123621B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） この発明は、両側の表面とそれらを緊結する鉄
骨と、内部に充填された無筋コンクリートの合成
効果により耐力を発揮する土木建築構造物におけ
る鋼・コンクリート合成耐力壁に関するものであ
る。

（発明の解決しようとする問題） 土木建築構造物における従来の耐力壁は、内部
に縦、横方向の鉄筋を有するコンクリートによる
ものである。特に大規模な鉄筋コンクリート造構
築物のような大空間をもつ構造物で、かつ大きな
耐震性能が要求される場合の耐力壁は、極めて壁
厚の厚い耐力壁となる。特に下層階においては、
厚さが3Mにものぼるものがある。

この発明は、従来の鉄筋に替えて、鉄骨を効果
的に配置し、コンクリートの良い性能である圧縮
強度が発揮するように工夫し、従来の耐力壁より
も軽量化をはかることにより、耐震性能をさらに
向上させ、さらに各種の施工の合理化をはかつた
ものである。

従来の大規模で耐震要求の大きい耐力壁の壁厚
の決定は、日本建築学会・鉄筋コンクリート構造
計算基準・同解説の耐震壁の項を参考に行つてい
る。すなわち壁の断面積に対する縦、横それぞれ
の補強筋比の上限を1.2％とし、地震力に対する
剪断応力度としては、その補強筋比に補強筋に用
いる鉄筋の強度3000Kg／cm²を乗じた値36Kg／cm²を
上限に考えている。一方これらの耐力壁は同時に
鉛直荷重を受けることから壁厚の決定に際して
は、地震力に対し、上記36Kg／cm²を下回る24Kg／
cm²程度（一般に設計基準強度Fc＝240Kg／cm²を用
いるので0.1Fcに相当）に押えて計画する。すな
わち、設計用の地震力を壁の断面積で除した値を
24Kg／cm²程度に押え、壁の断面積に対して１％程
度の補強筋を縦横に配置しているのである。（第
１図参照。） これらの手法によれば、耐震性能を向上させる
ために、設計地震力を大きくとると、剪断応力度
を一定に押えるために壁厚を増さなければならな
い。壁厚を増すと、建屋の重量が増え、さらに地
震力が増大するという悪循環となる。ちなみに大
規模な鉄筋コンクリート造構築物においては、そ
の重量の大半をコンクリートが占めるのである。

これらの問題を解決するには、理論上、建屋の
重量すなわち耐力壁の重量を軽減するとともに、
耐力壁の耐力を向上させることが望ましい。その
ためには、コンクリートに比べ重量に対して耐力
の高い鋼板を多く用いれば容易であるが、鋼材は
その価格の点で難点がある。そこでこの発明は、
なるべく少い鋼材と圧縮に強いコンクリートの利
点を組合せて、鋼・コンクリート合成壁とし、上
記の目的を達成したものである。

一方、大規模なプラントにおいては、数多くの
機器、配管があり、それらの支持金物を耐力壁に
取付けたり、配管などが耐力壁を貫通したりする
ことが多い。特に、支持金物を耐力壁に取付ける
場合には、従来は第２図に示すような莫大な数の
鋼板すなわち埋込金物を鉄筋コンクリート耐力壁
の表面にコンクリート打設前に予め取付けてお
き、コンクリートの打設、硬化後支持金物を取付
ける。しかしながら、埋込金物が取付けられる位
置がさまざまなうえに、機器、配管の設置の時点
での取付け位置の変更も多く、従来の方法は施工
上や設計上問題点が多い。これに対し、この発明
は、耐力壁の表面に鋼板が規則的な形状で露出し
ており、それらを利用して工場や現場で支持金物
を取付けることができ、上記の問題点を解決した
ものである。

（発明の構成およびその実施例） この発明の要旨とする構成は前記特許請求の範
囲の欄に記載の通り、構造物の鉛直力、剪断力お
よび曲げモーメントを受ける耐力壁において、そ
の両表面にＴ型の形状を有する鉄骨を格子状に組
み、それらの交点を十型の形状を有する鉄骨で緊
結して、内部にはコンクリートを充填してあるこ
とを特徴とする鋼・コンクリート合成耐力壁であ
る。

その実施例は第３図以下に示す通りであり、そ
の詳細を図面に示す実施例について説明する。

第３図における鉄骨の構成は、壁の両面にＴ型
の形状を有する鉄骨１を格子状に組み、その交点
を十型の形状の鉄骨２で緊結して、第４図に示す
ように内部にはコンクリート３を充填してある。
鉄骨の構成には、耐力壁の設計上の各種の条件に
より、第５図〜に示すような形状とすること
もある。また壁表面を鋼板４で塞いでしまう場合
もある。その塞ぎ方としては、第６図Ｉのように
両面全面にわたる場合、第６図の片面全面にわ
たる場合、第６図の壁の端部付近と木口を塞ぐ
場合、また必要に応じ第６図、Ｖのようにそれ
ぞれ部分的に片面だけ塞ぐ場合と部分的に両面塞
ぐ場合とがある。

一方、第７図は、表面の鉄骨を相互に緊結する
部材の鉛直方向の鋼板４を連続させたものであ
る。

次にこの発明の鉄骨骨組の構築方法について説
明すると、鉄骨の組立ては、工場における制作
と、現場における組立てとからなるが、工場にお
ける制作は、現場への運搬上許容される最大の大
きさか、現場での揚重の能力の大きさの両者を考
えて外形寸法を決定する。それらの条件により、
この発明の骨組の現場での接合位置Ｃを示したの
が第８図である。第８図Ｉ両表面の骨組に、十状
の緊結材を現場で接合するタイプで工場制作が比
較的容易である。第８図は、両表面の鉛直部材
と十状の緊結材からなる骨組に、両表面の水平材
を現場で接合するタイプで、現場での接合数が多
くなるが、工場での制作ユニツトは単純なものと
なり運搬も容易な形状である。第８図は、表面
の鉄骨と緊結材を一体とした単数又は複数のＨ状
の制作を工場で行い、現場では表面の水平材を接
合するだけであり、現場での接合数は最も少いタ
イプである。第８図は表面の鉄骨と緊結材をＴ
状に制作したもので壁厚が厚くなつた場合の接合
数の少いタイプとなる。また第９図は、接合部の
接合方法を示したものであり、Ｉはボルト、は
溶接、はボルトと溶接の併用である。第１０図
は配管支持金物５の取付けの例であり、第１１図
は貫通孔６がある場合の詳細例である。

なお、Ｔ型の形状を有する鉄骨１はＬ形、Ｈ
形、Ｃ形等の形鋼を切断し、または溶接して作つ
たものでもよく、また十型の形状を有する鉄骨２
はＨ形□形等の形鋼を切断し、または溶接して作
つたものでもよい。

（発明の作用） 次にこの発明の特徴である、鋼とコンクリート
の合成効果による地震力のような水平方向の力に
対する耐力について説明する。第４図のＡ断面を
第１２図に示す。この壁の面内剪断耐力の評価は
第１３図Ｉに示されるような壁の表面に格子状に
組まれた鉄骨１と、充填されたコンクリート３の
圧縮斜材で形成されるトラスとして評価できる。
そしてこのトラスのコンクリート圧縮斜材の有効
幅Ｗは、第１３図に示す部分Ｂとして評価でき
る。これは第１２図の鉄骨２の対角線方向の投影
幅である。このようにこの発明は、鋼材をうまく
構成することにより、コンクリートの圧縮に強い
性質を効果的に用いるものである。

ここで、この発明による耐力壁がコンクリート
圧縮斜材により強度が決定されたケースを例にと
り、従来の鉄筋により剪断補強を行う鉄筋コンク
リート耐力壁と所要壁厚の比較をしてみる。外力
は地震のような水平力のみとする。第１４図に示
すように従来の耐力壁として、壁厚を2.0mとし、
補強筋が両面合わせて４段D38mmφ間隔250mmの
ものを仮定する。これは、補強筋比が0.91％とな
り、日本建築学会・鉄筋コンクリート構造計算の
耐力算定式により、鉄筋の材質をSD35とすると、
27.4Kg／cm²の許容水平剪断力となる。これを単位
長さ当りの剪断力にすると548t／ｍである。

これと同等の耐力を有するこの発明による壁厚
を求める。第１５図に格子状に区画された１ユニ
ツトを取り出した図を示す。この例は、格子状の
鉄骨１を縦、横とも150cm間隔とし、格子状鉄骨
を緊結する鉄骨２の半分幅を30cmとする。またコ
ンクリートの強度を240Kg／cm²とし、許容応力度
を２／３×240＝160Kg／cm²とする。これらの条件
で第１３図中のコンクリート圧縮斜材の耐力を求
めると、6788×壁厚ｔ（Kg）となる。

この値の水平成分と前述の548t／ｍ×1.5mを
等しいと置いて、所要壁厚を求めると、171cmと
なる。すなわち、従来の2.1Mの壁厚に対し、こ
の発明の工法によれば1.7Mで十分となる。また、
壁厚が減じれば重量が減り、地震力も減ることと
なるのでさらに減少することとなる。また格子状
の鉄骨の間隔と十字型緊結材の大きさを変化させ
ることにより壁厚の調整が可能である。一方、第
６図Ｉおよびのように表面が連続した鋼板で構
成される場合は、表面の鋼板が引張斜材の効果も
発揮するのでさらに壁厚を減じることができる。
またこの発明の耐力壁のコンクリート部分には、
コンクリートが露出する場合にひびわれ防止筋程
度の配筋は必要とするが、従来のような多量の鉄
筋は不要となる。ひびわれ防止筋７の配筋法につ
いては第１６図Ｉ〜に示すような□状、状の
ものを内部に設けるものと、表面の格子状鉄骨の
外側に設けるものとがある。

（発明の効果） この発明は以上の構成からなり、コンクリート
の圧縮強度を効果的に利用した鋼・コンクリート
合成耐力壁として、従来の鉄骨コンクリートによ
る耐力壁より大きな耐力を有するため壁厚の軽減
につながり、ひいては、耐震性の向上に寄与する
ものである。

また、プレフアブ化された鉄骨と充填コンクリ
ートよりなるため、施工においては、型枠、配筋
の大幅な減少による合理化がはかられ、工程の短
縮に寄与する。

一方、大規模なプラントにおいては、複雑な機
器、配管システムのため、耐力壁に多種多様の取
付け金物又は、貫通が生じる。この発明は、壁表
面に設けられた鉄骨を利用して直接取付けられる
ため、従来繁雑であつたそれらの作業が大幅に合
理化される。

もう一つの効果として、水密、気密が要求され
る場合には、鋼板で塞ぐことにより、容易に解決
が可能である。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は従来例の斜視図と一部断面
図、第３図以下はこの発明に関する図面であり、
第３図は鉄骨の斜視図、第４図は一部コンクリー
トを充填した場合の斜視図、第５図Ｉ，，，
は格子形状の概要図、第６図，，，，
Ｖは鋼板で塞いだ場合の概要断面図、第７図は鋼
板で塞ぐ他の実施例の概要断面図、第８図，
，，は構築方法の概要図、第９図，，
は接合部の概要図、第１０図、第１１図は他の
実施態様の断面図と正面図、第１２図は鉄骨縦断
面図、第１３図，は作用説明図、第１４図は
従来構造、第１５図は作用説明図、第１６図，
，はひび割れ防止筋の配置状態断面図であ
る。 １…鉄骨、２…鉄骨、３…コンクリート、４…
鋼板、５…支持金物、６…貫通孔、７…ひびわれ
防止筋。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 構造物の鉛直力、剪断力および曲げモーメン
   トを受ける耐力壁において、その両表面にＴ型の
   形状を有する鉄骨を格子状に組み、それらの交点
   を十型の形状を有する鉄骨で緊結して、内部には
   コンクリートを充填してあることを特徴とする
   鋼・コンクリート合成耐力壁。 ２ 耐力壁の表面において、鉄骨の空隙部分の一
   部、もしくは全部を鋼板で塞いだことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の鋼・コンクリート
   合成耐力壁。 ３ 表面の鉄骨を緊結する鉄骨の鉛直方向を連続
   した鋼板で構成することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項記載の鋼・コンクリート合成耐力壁。