波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物
【課題】構造物の耐震壁に波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び改善した構造物を提供する。
【解決手段】構造物１の偏心率を減少させる改善方法であり、構造物１の耐震壁として、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板４をその折筋が水平方向となる配置で組み入れる。
【解決手段】構造物１の偏心率を減少させる改善方法であり、構造物１の耐震壁として、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板４をその折筋が水平方向となる配置で組み入れる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構造物の耐震壁に波形鋼板を用いて同構造物全体の偏心率を効果的に減少させる改善方法及び改善した構造物の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば大通りに面して構築される構造物など、建築計画上壁を配置する位置が制限される（又は偏って配置される）構造物には、構造物全体の耐力と高い偏心率を減少させるため、平面的に見て偏心して配置された耐震壁（又は偏心壁と云う。）を組み入れることが広く実施されており、下記の特許文献１〜８に開示されて公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、柱と梁に囲まれた耐震壁の壁中央部分の剛性（耐力）を大きくし、逆に柱、梁に沿う壁周辺部分に低い剛性域を作ることにより、早期にひび割れ等の破壊を集中的に発生させて構造物の偏心率を減少させ、柱の負担する水平力を低減させる構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２にも、耐力を有するプレキャストコンクリート造柱とプレキャストコンクリート造梁でなるフレームと鉄筋コンクリート壁とを、同フレームの一部から面外方向に突出した鉄筋と一体化して接合を弱くして、フレームと壁との接合部でずれ変形を生じさせることにより構造物の偏心率を減少させる構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３〜７には、耐力を有する耐震壁にスリット（又はクリアランス）を設けることで偏心率を減少し水平剛性、水平耐力の調整を容易とした構成が開示されている。
【０００６】
偏心率を減少するための制震装置として、特許文献８には、地盤と該地盤上に免震支持された構造物との間に、同構造物に制震力を入力するアクチュエータをねじり振動が起こる際に最も大きな回転変位が現れる箇所に設置し、また、同構造物の応答を検出するセンサーを備え、地震等の振動時にセンサーからの検出される構造物の応答量に基づきフィードバック制御でアクチュエータを作動させて、構造物の偏心率を減少させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５９０５号公報
【特許文献２】特公平３−６１８２７号公報
【特許文献３】特開２００１−２６２８６２号公報
【特許文献４】特開２０００−１７８８７号公報
【特許文献５】特公平３−７２７８４号公報
【特許文献６】特許第３３５６４１４号公報
【特許文献７】特許第３３５６４１９号公報
【特許文献８】特開平２−５０２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の特許文献１及び２の耐震壁は、地震時に柱梁フレームと壁との接合部が集中的に破壊されるか又は大変形を生じて耐力が損なわれ、構造物全体の耐力を低下させるし、破壊後は非常に面倒で手間が掛かる補修作業を行う必要があり、コストも嵩む。
【０００８】
特許文献３〜７のスリットを設ける耐震壁は、壁（耐震壁又は偏心壁）に期待される耐火性や遮音性を損なう。のみならず、外壁として使用される場合には、漏水への対応を考慮しなければならず、余分なコストが掛かるという問題点がある。
【０００９】
特許文献８の制震装置は、構造物と地盤との間に大きなアクチュエータを設置する構成であり、設置スペースの確保は非常に大変であるから汎用性に乏しい。また、前記設置スペースが予め制限される既存建物には実施することは至難である。
【００１０】
本発明の目的は、偏心率の高い構造物に配置される耐震壁を、波形鋼板を使用した構成とするので、耐火性と遮音性及び耐力を確保でき、構造物全体の耐力と変形性能を向上させて偏心率を効果的に減少させるほか、既存建物にも容易に実施できる波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法は、
構造物の偏心率を減少させる改善方法であって、
前記構造物の耐震壁として、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板をその折筋が水平方向となる配置で組み入れたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る波形鋼板を用いて偏心率を改善した構造物は、
構造物の偏心率を減少させて改善する構造物であって、
前記構造物は、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板がその折筋が水平方向となる配置で組み入れた耐震壁を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した発明に係る波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を改善した構造物において、柱・梁架構又は柱・スラブ架構は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３に記載した発明に係る波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物は、壁を配置する位置が制限されるなど偏心率が高い構造物１に設置される耐震壁として、ＲＣ造又はＳＲＣ造の柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板４をその折筋が水平方向となる配置で組み入れた構成としたので、耐火性と遮音性を確保できる。しかも、剪断破壊せず、水平力による曲げ及び剪断に対して効果的に抵抗し続けて耐震壁の耐力及び剛性を確保できる。その上、波形鋼板４は、鉛直軸力又はねじり変形等の外方向の曲げ力には抵抗せずに許容する。したがって、地震時の振動に対する構造物全体の耐力が向上し、しかも高耐力での変形性能（靱性）も向上して高い偏心率を効果的に減少できる。波形鋼板４を用いた耐震壁は、既存建物の改善のためにも実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、壁を配置する位置を制限されるなど偏心率の高い構造物１の偏心率を減少する改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物１である。
構造物１の耐震壁を、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板４をその折筋が水平方向となる配置で組み入れた構成とした。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を大通り（Ｓｔ）に面する商業用の構造物１に実施した平面図を示した。
前記構造物１は大通りＳｔに面する二面側若しくは隣接建物Ｂがない箇所の外壁が例えば硝子張りとされ室内にも壁（又は耐震壁とも云う）を配置できない設計計画上の制限があるものである。そのため、大通りに面しない面及び隣接建物Ｂがある側面の外壁に波形鋼板４を用いた耐震壁を組み入れた。設置位置はこの限りではなく、例えば図１４に示すように、Ｌ字形の構造物である場合には、波形鋼板を組み入れた壁（耐震壁）を上下左右方向に対して均等位置に配置することも好適に実施される。勿論、壁の配置位置に制限がなくても偏心率が高くなる構造物においても、偏心率の高い箇所に配置される壁（耐震壁又は偏心壁）に実施することも好適に実施される。
【００１７】
上記のように大通りＳｔに面しない側の外壁に、図２に示すように、水平力で層間変形が集中する柱２、２と上下の梁３、３とで成る柱・梁架構の面内波形鋼板４がその折り筋が水平方向の配置で組み入れられ、柱・梁架構２、３と波形鋼板４とは水平力の伝達が可能に接合されている。本実施例においては柱２梁３はＲＣ造である。異なる架構としては、図示することは省略したが、柱２、２と上下のスラブとから成る柱・スラブ架構についても同様に実施できる。また既存建物の場合には、偏心率の高い箇所の柱・梁架構の面内に予め設置されている壁体を撤去し、前記壁体の代わりとして波形鋼板４を組み入れて実施する。
【００１８】
前記波形鋼板４は、図３に断面形状を示すように折板状になっている。その折板形状は矩形波形状に形成されており、固有の力学的特性を得られる構成とされている。但し、波形鋼板４の断面形状は図３に示す例の限りではなく、種々な波形状で実施できる。
固有の力学的特性としては、水平剪断力に対し、波形鋼板４の折板になっている一枚一枚が剪断力に対して十分に抵抗し（図４Ａ）、その集合として全体が水平剪断力に十分に大きな抵抗をする（図４Ｂ）。
【００１９】
また、波形鋼板４の荷重と変形の関係を図５に例示したように、ＲＣ造の偏心壁と比較して十分に高い剪断強度を有し、ＲＣ造の偏心壁のように剪断破壊が生じないので高い剪断強度を保持したまま変形が進む靱性に優れた性状を発揮し、大きな変形性能を可能とする。
【００２０】
しかも、波形鋼板４は折板になっているので、剪断剛性及び強度は、鋼材の材質固有の強度の他に、板厚の大きさ（通例９ｍｍ〜２２ｍｍ程度）、重ね合わせの枚数、ピッチ（通例５００ｍｍ〜７００ｍｍ程度）及び波高の大きさ（通例８０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）などの設計如何により自在に設計することができる。
【００２１】
また、波形鋼板４は折板になっているので、波形の筋に直角な軸力に対してはアコーディオンの如くに自由に伸び縮みし（図６Ａ）、剛性と耐力が小さい。波形面内の曲げに対しても、同様にアコーディオンの如く自由に伸び縮みして圧縮及び引っ張りを許容するので（図６Ｂ）、剛性、耐力が小さい。その荷重と変形関係は、図５に示すように、ＲＣ造の偏心壁と比較して途中の剛性が小さくなっており、軸力及び面外方向の曲げを十分許容することが分かる。したがって、建物全体の耐力と変形性能を向上して偏心率を効果的に減少することができる。また、柱・梁架構２、３がＲＣ造、ＳＲＣ造等々のコンクリート構造であっても、コンクリートのクリープ、乾燥収縮によるコンクリート造柱２の軸力を負担せず、耐震壁としての力学的特性にさして変化をきたさない。そして、施工時及び供用時において付加軸力が導入されることがなく、波形鋼板４の剪断座屈強度及び靱性は高く維持されるし、地震時の剪断変形に対して経年変化を生ずることもなく良好な耐震機能を発揮する。
【００２２】
一方、波形の折り筋に垂直な方向の面外力（曲げ及び剪断）に対する剛性、耐力は、折板になっているので十分大きいが、波形の折り筋に平行な方向の面外力（ねじり及び剪断）に対しては、折板になっているが故に抵抗が小さい。したがって、耐震壁の剛性や強度をそれぞれ独立的に制御することが容易に可能であり設計の自由度は極めて高い。
更に、波形の山と谷の高さ（波高）は戸境壁の厚さ寸法内に納めことができる程度（例えば８０ｍｍ〜１５０ｍｍ）なので、居室等の床面積に悪影響を及ぼさない実施ができる利点もある。
【００２３】
上記波形鋼板４と柱・梁架構又は柱・スラブ架構（以下、単に柱・梁架構と総称して記載する場合がある。）との接合方法、接合構造を、以下に説明する。
波形鋼板４を柱・梁架構の面内に組み入れ、組み込み部の波形鋼板４にスタッド等の応力伝達手段を設けて水平力の伝達を可能に接合する（図示省略）。接合箇所は波形鋼板４の全辺でも、左右の縦辺（柱２）とのみ又は上下の横辺（梁３）とのみのいずれであってもよい。柱２が特にＣＲＣ造、Ｓ造の場合はボルト又は溶接によって接合される。
【実施例２】
【００２４】
波形鋼板４と柱・梁架構面内との接合方法はこの限りではない。次に、壁を配置する位置を制限されるなど偏心率の高いと見込まれる新規建物の偏心率等を改善する場合の接合方法について図面に基づいて説明する。
柱２の柱筋２０を配筋した後に、図７Ａに示すように、孔あき平板５を柱筋２０内の内側（柱２の内壁面）に設置する（図示省略）。前記孔あき平板５は例えば下位の梁３の上面に設けた支持材と固定して設置される。そして、前記孔あき平板５の各孔へボルト６を柱２の内方に向けて差し込みナット６ａ、６ａで締めて同孔あき平板５に接合する。前記ボルト６はその先端（柱の内側端）にナット６ｂを備えている。
【００２５】
前記波形鋼板４は、梁３、３と接合するべく上下の横辺にスタッド等の応力伝達手段８が接合されたプレート７と、柱２、２と接合する左右の縦辺に孔を設けたプレート９とをそれぞれ取り付けた構成とされている。
上記の構成とされた波形鋼板４を、図７Ｂに示すように、柱・梁架構面内に落とし込み、前記プレート９の孔と前記ナット６ｂの位置を合わせ、同プレート９の内側から柱２、２に向かってボルト１０を差し入れ、同ナット６ｂで締め込んで前記波形鋼板４と柱２、２とを応力伝達が可能に接続する。
しかる後に、図７Ｃに示すように、波形鋼板４の上部へ梁筋３０を配筋し、コンクリートを打設して一体化する。
【００２６】
図示例では、下位の梁３には応力伝達手段８が波形鋼板４の落とし込み時に埋め込まれる方法を説明したが、図８に示すように接合用鋼板付きプレート１１に接合した応力伝達手段８を予め下位の梁筋３０（主筋）に打ち込んでおき、波形鋼板４とは直接溶接又はボルト止めにより接合できる。前記プレート１１の接合用鋼板１１ａは溶接又は高力ボルトにより接合されている。
【実施例３】
【００２７】
この限りではなく、図９に示す接合方法も好適に実施される。即ち、図９Ａに示すように、柱２の柱筋２０を配筋した後、スタッド等の応力伝達手段８が接合された孔あき平板５を柱の内壁面（又は内壁線）に沿って設置する。波形鋼板４は、実施例２と同様に、梁３と接合する上下の横辺にスタッド等の応力伝達手段８が接合されたプレート７と、柱２と接合する左右の縦辺に孔を設けたプレート９とをそれぞれ取り付けた構成である。
【００２８】
上記の構成の波形鋼板４を、図９Ｂに示すように、柱・梁架構の面内へ更に云うと柱２、２の内壁面に沿って設けられた孔あき平板５、５の内壁面へ落とし込み、同波形鋼板４の左右辺に取り付けた前記プレート９の孔と同孔あき平板５の孔とを一致させてボルト１１を差し込みナット等で接合する。勿論、溶接接合としても良い。
【００２９】
しかる後に、図９Ｃに示すように、波形鋼板４の上部へ梁筋３０を落とし込みコンクリートを打設して一体化する。本実施例３においても、図８で説明したとおり下位の梁３に予め応力伝達手段８を接合された接合鋼板付きプレート１１を打ち込むこともなされる。
【実施例４】
【００３０】
また、実施例３の応用として、図１０に示した接合方法も実施できる。即ち、図１０Ａに示すように、柱２の柱筋２０を配筋した後に、上述した如く上下の横辺に応力伝達手段８を設けたプレート７と、左右の縦辺に孔を有するプレート９とをそれぞれ取付けた波形鋼板４を柱・梁架構の面内に落とし込む。
【００３１】
その後、図１０Ｂに示すように、ボルト１２を柱筋２０内側から差し入れて前記プレート９の孔へ通し、同プレート９の内側からナット１２ａで締めて波形鋼板４を取り付ける。この際、引張に抵抗できるように柱２の内壁側からもナット１２ｂを取り付けてプレート９をナット１２ａ、１２ｂで挟み込むことが好ましい。勿論、溶接接合としても良い。つまり、前記ボルト１２が応力伝達手段として働くのである。
【００３２】
そして、波形鋼板４の上部へ梁配筋３ａを落と込み、コンクリートを打設して一体化する。本実施例４も実施例１で説明した方法（図３参照）が実施されることを念のため付言する。
また、実施例２〜４で説明した柱２と波形鋼板４との接合方法は、梁３と波形鋼板４との接合においても適用できる。また実施上可能であれば、柱２（又は梁３）の片面にのみ本実施例を適用して作業効率を向上させることもできる。
【実施例５】
【００３３】
次に、接合時に柱２の柱筋２０と波形鋼板４に取り付けた応力伝達手段（スタッド）とが干渉して施工が困難ならしめる場合における、接合方法について以下、図面に基づいて説明する。
図１１Ａに示すように、先ず柱筋２０を組み立てる際、鉛直方向に立設された柱主筋２０ａへ、その上下方向に一定の間隔を置いてコ字型の補強筋２０ｂを水平方向に複数個配筋する。コ字型の補強筋２０ｂは、図１１Ｂ、Ｃに示すように、その開口辺が柱２の内壁面側（波形鋼板４を側）にくる配置で四つの柱主筋２０ａ…とそれぞれ固定される。
その後、上下の横辺に応力伝達手段８を設けたプレート７と、左右の縦辺にも応力伝達手段８を有するプレート９’とをそれぞれ取付けた波形鋼板４を柱・梁架構の面内に落とし込む。
【００３４】
次に図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃが示すように、前記補強筋２０ｂの開口部を閉じる如くに剪断補強筋２０ｃを配筋する。前記剪断補強筋２０ｃは所謂結束用番線であり特に溶接接合する必要はない。
【００３５】
また、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示すように、前記補強筋２０ｂを環状形とするべくその開口辺に配置した剪断補強筋２０ｃとを連結するＬ字型の剪断補強筋２０ｄを配筋する。前記Ｌ字型の剪断補強筋２０ｄは、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、同剪断補強筋２０ｃ略中間位置から同補強筋２ｂの一辺と同形状でラップして載置され、対称する位置にも同様に載置される。
【００３６】
上記のように剪断補強筋２０ｄを載置した後、柱２の内壁側（コ字型の補強筋２０ｂの開口辺側）に配置されている剪断補強筋２０ｃと補強筋２０ｄとをフープクリップ１３で接合する。また柱２の側面側に配置されている補強筋２０ｂと剪断補強筋２０ｄとを同様にフープクリップ１３で接合する。勿論単に点溶接により接合しても良い。図示例ではフープクリップ１３はそれぞれの辺に二箇所ずつ設けているがこの限りではない。
しかる後に、波形鋼板４の上部へ梁配筋３ａを落とし込みコンクリートを打設して一体化する。
【００３７】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために付言する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明において波形鋼板を用いた耐震壁の設置場所の一例を示した平面図である。
【図２】本発明において波形鋼板を組み入れた耐震壁を示した立面図である。
【図３】図１の耐震壁の縦断面図である。
【図４】Ａは波形鋼板の折板一枚一枚が剪断力に抵抗する状態を示した斜視図、Ｂは波形鋼板の全体が剪断力に抵抗する状態を示した斜視図である。
【図５】本発明の波形鋼板による耐震壁と従来のＲＣ造耐震壁の軸力及びねじり等の曲げに対する荷重−変形特性を比較した図である。
【図６】Ａは波形鋼板の軸圧縮の状態を示した図、Ｂは波形鋼板の曲げ状態を示した図である。
【図７】Ａ、Ｂ、Ｃは実施例２の波形鋼板と柱・梁架構との接合方法の工程を示した正面図及び縦断面図である。
【図８】実施例２の他の実施例を示した正面図及び縦断面図である。
【図９】Ａ、Ｂ、Ｃは実施例３の波形鋼板と柱・梁架構との接合方法の工程を示した正面図及び縦断面図である。
【図１０】Ａ、Ｂは実施例４の波形鋼板と柱・梁架構との接合方法の工程を示した正面図及び縦断面図である。
【図１１】Ａは実施例５の柱・梁架構面内へ波形鋼板を落とし込んだ状態を示した図である。Ｂは、Ａの柱部の一部拡大側面図である。ＣはＢの平断面図である。
【図１２】Ａは実施例５の剪断補強筋２０ｃを取り付けた状態を示した立面図である。Ｂは、Ａの柱部の一部拡大側面図である。ＣはＢの平断面図である。
【図１３】Ａは実施例５のコンクリート打設前の状態を示した図である。Ｂは、Ａの柱部の一部拡大側面図である。ＣはＢの平断面図である。
【図１４】本発明をＬ字型の構造物に実施した一例を示した平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 構造物
２ 柱
３ 梁
４ 波形鋼板
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構造物の耐震壁に波形鋼板を用いて同構造物全体の偏心率を効果的に減少させる改善方法及び改善した構造物の技術分野に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、例えば大通りに面して構築される構造物など、建築計画上壁を配置する位置が制限される（又は偏って配置される）構造物には、構造物全体の耐力と高い偏心率を減少させるため、平面的に見て偏心して配置された耐震壁（又は偏心壁と云う。）を組み入れることが広く実施されており、下記の特許文献１〜８に開示されて公知である。
【０００３】
例えば、特許文献１には、柱と梁に囲まれた耐震壁の壁中央部分の剛性（耐力）を大きくし、逆に柱、梁に沿う壁周辺部分に低い剛性域を作ることにより、早期にひび割れ等の破壊を集中的に発生させて構造物の偏心率を減少させ、柱の負担する水平力を低減させる構成が開示されている。
【０００４】
特許文献２にも、耐力を有するプレキャストコンクリート造柱とプレキャストコンクリート造梁でなるフレームと鉄筋コンクリート壁とを、同フレームの一部から面外方向に突出した鉄筋と一体化して接合を弱くして、フレームと壁との接合部でずれ変形を生じさせることにより構造物の偏心率を減少させる構成が開示されている。
【０００５】
特許文献３〜７には、耐力を有する耐震壁にスリット（又はクリアランス）を設けることで偏心率を減少し水平剛性、水平耐力の調整を容易とした構成が開示されている。
【０００６】
偏心率を減少するための制震装置として、特許文献８には、地盤と該地盤上に免震支持された構造物との間に、同構造物に制震力を入力するアクチュエータをねじり振動が起こる際に最も大きな回転変位が現れる箇所に設置し、また、同構造物の応答を検出するセンサーを備え、地震等の振動時にセンサーからの検出される構造物の応答量に基づきフィードバック制御でアクチュエータを作動させて、構造物の偏心率を減少させる方法が開示されている。
【特許文献１】特開平１０−２５９０５号公報
【特許文献２】特公平３−６１８２７号公報
【特許文献３】特開２００１−２６２８６２号公報
【特許文献４】特開２０００−１７８８７号公報
【特許文献５】特公平３−７２７８４号公報
【特許文献６】特許第３３５６４１４号公報
【特許文献７】特許第３３５６４１９号公報
【特許文献８】特開平２−５０２１１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、従来の特許文献１及び２の耐震壁は、地震時に柱梁フレームと壁との接合部が集中的に破壊されるか又は大変形を生じて耐力が損なわれ、構造物全体の耐力を低下させるし、破壊後は非常に面倒で手間が掛かる補修作業を行う必要があり、コストも嵩む。
【０００８】
特許文献３〜７のスリットを設ける耐震壁は、壁（耐震壁又は偏心壁）に期待される耐火性や遮音性を損なう。のみならず、外壁として使用される場合には、漏水への対応を考慮しなければならず、余分なコストが掛かるという問題点がある。
【０００９】
特許文献８の制震装置は、構造物と地盤との間に大きなアクチュエータを設置する構成であり、設置スペースの確保は非常に大変であるから汎用性に乏しい。また、前記設置スペースが予め制限される既存建物には実施することは至難である。
【００１０】
本発明の目的は、偏心率の高い構造物に配置される耐震壁を、波形鋼板を使用した構成とするので、耐火性と遮音性及び耐力を確保でき、構造物全体の耐力と変形性能を向上させて偏心率を効果的に減少させるほか、既存建物にも容易に実施できる波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１記載の発明に係る波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法は、
構造物の偏心率を減少させる改善方法であって、
前記構造物の耐震壁として、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板をその折筋が水平方向となる配置で組み入れたことを特徴とする。
【００１２】
請求項２記載の発明に係る波形鋼板を用いて偏心率を改善した構造物は、
構造物の偏心率を減少させて改善する構造物であって、
前記構造物は、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板がその折筋が水平方向となる配置で組み入れた耐震壁を有することを特徴とする。
【００１３】
請求項３記載の発明は、請求項１又は２に記載した発明に係る波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を改善した構造物において、柱・梁架構又は柱・スラブ架構は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造とされていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
請求項１〜３に記載した発明に係る波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物は、壁を配置する位置が制限されるなど偏心率が高い構造物１に設置される耐震壁として、ＲＣ造又はＳＲＣ造の柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板４をその折筋が水平方向となる配置で組み入れた構成としたので、耐火性と遮音性を確保できる。しかも、剪断破壊せず、水平力による曲げ及び剪断に対して効果的に抵抗し続けて耐震壁の耐力及び剛性を確保できる。その上、波形鋼板４は、鉛直軸力又はねじり変形等の外方向の曲げ力には抵抗せずに許容する。したがって、地震時の振動に対する構造物全体の耐力が向上し、しかも高耐力での変形性能（靱性）も向上して高い偏心率を効果的に減少できる。波形鋼板４を用いた耐震壁は、既存建物の改善のためにも実施できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
本発明は、壁を配置する位置を制限されるなど偏心率の高い構造物１の偏心率を減少する改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物１である。
構造物１の耐震壁を、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板４をその折筋が水平方向となる配置で組み入れた構成とした。
【実施例１】
【００１６】
以下、本発明の波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物の一実施例を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明を大通り（Ｓｔ）に面する商業用の構造物１に実施した平面図を示した。
前記構造物１は大通りＳｔに面する二面側若しくは隣接建物Ｂがない箇所の外壁が例えば硝子張りとされ室内にも壁（又は耐震壁とも云う）を配置できない設計計画上の制限があるものである。そのため、大通りに面しない面及び隣接建物Ｂがある側面の外壁に波形鋼板４を用いた耐震壁を組み入れた。設置位置はこの限りではなく、例えば図１４に示すように、Ｌ字形の構造物である場合には、波形鋼板を組み入れた壁（耐震壁）を上下左右方向に対して均等位置に配置することも好適に実施される。勿論、壁の配置位置に制限がなくても偏心率が高くなる構造物においても、偏心率の高い箇所に配置される壁（耐震壁又は偏心壁）に実施することも好適に実施される。
【００１７】
上記のように大通りＳｔに面しない側の外壁に、図２に示すように、水平力で層間変形が集中する柱２、２と上下の梁３、３とで成る柱・梁架構の面内波形鋼板４がその折り筋が水平方向の配置で組み入れられ、柱・梁架構２、３と波形鋼板４とは水平力の伝達が可能に接合されている。本実施例においては柱２梁３はＲＣ造である。異なる架構としては、図示することは省略したが、柱２、２と上下のスラブとから成る柱・スラブ架構についても同様に実施できる。また既存建物の場合には、偏心率の高い箇所の柱・梁架構の面内に予め設置されている壁体を撤去し、前記壁体の代わりとして波形鋼板４を組み入れて実施する。
【００１８】
前記波形鋼板４は、図３に断面形状を示すように折板状になっている。その折板形状は矩形波形状に形成されており、固有の力学的特性を得られる構成とされている。但し、波形鋼板４の断面形状は図３に示す例の限りではなく、種々な波形状で実施できる。
固有の力学的特性としては、水平剪断力に対し、波形鋼板４の折板になっている一枚一枚が剪断力に対して十分に抵抗し（図４Ａ）、その集合として全体が水平剪断力に十分に大きな抵抗をする（図４Ｂ）。
【００１９】
また、波形鋼板４の荷重と変形の関係を図５に例示したように、ＲＣ造の偏心壁と比較して十分に高い剪断強度を有し、ＲＣ造の偏心壁のように剪断破壊が生じないので高い剪断強度を保持したまま変形が進む靱性に優れた性状を発揮し、大きな変形性能を可能とする。
【００２０】
しかも、波形鋼板４は折板になっているので、剪断剛性及び強度は、鋼材の材質固有の強度の他に、板厚の大きさ（通例９ｍｍ〜２２ｍｍ程度）、重ね合わせの枚数、ピッチ（通例５００ｍｍ〜７００ｍｍ程度）及び波高の大きさ（通例８０ｍｍ〜１５０ｍｍ程度）などの設計如何により自在に設計することができる。
【００２１】
また、波形鋼板４は折板になっているので、波形の筋に直角な軸力に対してはアコーディオンの如くに自由に伸び縮みし（図６Ａ）、剛性と耐力が小さい。波形面内の曲げに対しても、同様にアコーディオンの如く自由に伸び縮みして圧縮及び引っ張りを許容するので（図６Ｂ）、剛性、耐力が小さい。その荷重と変形関係は、図５に示すように、ＲＣ造の偏心壁と比較して途中の剛性が小さくなっており、軸力及び面外方向の曲げを十分許容することが分かる。したがって、建物全体の耐力と変形性能を向上して偏心率を効果的に減少することができる。また、柱・梁架構２、３がＲＣ造、ＳＲＣ造等々のコンクリート構造であっても、コンクリートのクリープ、乾燥収縮によるコンクリート造柱２の軸力を負担せず、耐震壁としての力学的特性にさして変化をきたさない。そして、施工時及び供用時において付加軸力が導入されることがなく、波形鋼板４の剪断座屈強度及び靱性は高く維持されるし、地震時の剪断変形に対して経年変化を生ずることもなく良好な耐震機能を発揮する。
【００２２】
一方、波形の折り筋に垂直な方向の面外力（曲げ及び剪断）に対する剛性、耐力は、折板になっているので十分大きいが、波形の折り筋に平行な方向の面外力（ねじり及び剪断）に対しては、折板になっているが故に抵抗が小さい。したがって、耐震壁の剛性や強度をそれぞれ独立的に制御することが容易に可能であり設計の自由度は極めて高い。
更に、波形の山と谷の高さ（波高）は戸境壁の厚さ寸法内に納めことができる程度（例えば８０ｍｍ〜１５０ｍｍ）なので、居室等の床面積に悪影響を及ぼさない実施ができる利点もある。
【００２３】
上記波形鋼板４と柱・梁架構又は柱・スラブ架構（以下、単に柱・梁架構と総称して記載する場合がある。）との接合方法、接合構造を、以下に説明する。
波形鋼板４を柱・梁架構の面内に組み入れ、組み込み部の波形鋼板４にスタッド等の応力伝達手段を設けて水平力の伝達を可能に接合する（図示省略）。接合箇所は波形鋼板４の全辺でも、左右の縦辺（柱２）とのみ又は上下の横辺（梁３）とのみのいずれであってもよい。柱２が特にＣＲＣ造、Ｓ造の場合はボルト又は溶接によって接合される。
【実施例２】
【００２４】
波形鋼板４と柱・梁架構面内との接合方法はこの限りではない。次に、壁を配置する位置を制限されるなど偏心率の高いと見込まれる新規建物の偏心率等を改善する場合の接合方法について図面に基づいて説明する。
柱２の柱筋２０を配筋した後に、図７Ａに示すように、孔あき平板５を柱筋２０内の内側（柱２の内壁面）に設置する（図示省略）。前記孔あき平板５は例えば下位の梁３の上面に設けた支持材と固定して設置される。そして、前記孔あき平板５の各孔へボルト６を柱２の内方に向けて差し込みナット６ａ、６ａで締めて同孔あき平板５に接合する。前記ボルト６はその先端（柱の内側端）にナット６ｂを備えている。
【００２５】
前記波形鋼板４は、梁３、３と接合するべく上下の横辺にスタッド等の応力伝達手段８が接合されたプレート７と、柱２、２と接合する左右の縦辺に孔を設けたプレート９とをそれぞれ取り付けた構成とされている。
上記の構成とされた波形鋼板４を、図７Ｂに示すように、柱・梁架構面内に落とし込み、前記プレート９の孔と前記ナット６ｂの位置を合わせ、同プレート９の内側から柱２、２に向かってボルト１０を差し入れ、同ナット６ｂで締め込んで前記波形鋼板４と柱２、２とを応力伝達が可能に接続する。
しかる後に、図７Ｃに示すように、波形鋼板４の上部へ梁筋３０を配筋し、コンクリートを打設して一体化する。
【００２６】
図示例では、下位の梁３には応力伝達手段８が波形鋼板４の落とし込み時に埋め込まれる方法を説明したが、図８に示すように接合用鋼板付きプレート１１に接合した応力伝達手段８を予め下位の梁筋３０（主筋）に打ち込んでおき、波形鋼板４とは直接溶接又はボルト止めにより接合できる。前記プレート１１の接合用鋼板１１ａは溶接又は高力ボルトにより接合されている。
【実施例３】
【００２７】
この限りではなく、図９に示す接合方法も好適に実施される。即ち、図９Ａに示すように、柱２の柱筋２０を配筋した後、スタッド等の応力伝達手段８が接合された孔あき平板５を柱の内壁面（又は内壁線）に沿って設置する。波形鋼板４は、実施例２と同様に、梁３と接合する上下の横辺にスタッド等の応力伝達手段８が接合されたプレート７と、柱２と接合する左右の縦辺に孔を設けたプレート９とをそれぞれ取り付けた構成である。
【００２８】
上記の構成の波形鋼板４を、図９Ｂに示すように、柱・梁架構の面内へ更に云うと柱２、２の内壁面に沿って設けられた孔あき平板５、５の内壁面へ落とし込み、同波形鋼板４の左右辺に取り付けた前記プレート９の孔と同孔あき平板５の孔とを一致させてボルト１１を差し込みナット等で接合する。勿論、溶接接合としても良い。
【００２９】
しかる後に、図９Ｃに示すように、波形鋼板４の上部へ梁筋３０を落とし込みコンクリートを打設して一体化する。本実施例３においても、図８で説明したとおり下位の梁３に予め応力伝達手段８を接合された接合鋼板付きプレート１１を打ち込むこともなされる。
【実施例４】
【００３０】
また、実施例３の応用として、図１０に示した接合方法も実施できる。即ち、図１０Ａに示すように、柱２の柱筋２０を配筋した後に、上述した如く上下の横辺に応力伝達手段８を設けたプレート７と、左右の縦辺に孔を有するプレート９とをそれぞれ取付けた波形鋼板４を柱・梁架構の面内に落とし込む。
【００３１】
その後、図１０Ｂに示すように、ボルト１２を柱筋２０内側から差し入れて前記プレート９の孔へ通し、同プレート９の内側からナット１２ａで締めて波形鋼板４を取り付ける。この際、引張に抵抗できるように柱２の内壁側からもナット１２ｂを取り付けてプレート９をナット１２ａ、１２ｂで挟み込むことが好ましい。勿論、溶接接合としても良い。つまり、前記ボルト１２が応力伝達手段として働くのである。
【００３２】
そして、波形鋼板４の上部へ梁配筋３ａを落と込み、コンクリートを打設して一体化する。本実施例４も実施例１で説明した方法（図３参照）が実施されることを念のため付言する。
また、実施例２〜４で説明した柱２と波形鋼板４との接合方法は、梁３と波形鋼板４との接合においても適用できる。また実施上可能であれば、柱２（又は梁３）の片面にのみ本実施例を適用して作業効率を向上させることもできる。
【実施例５】
【００３３】
次に、接合時に柱２の柱筋２０と波形鋼板４に取り付けた応力伝達手段（スタッド）とが干渉して施工が困難ならしめる場合における、接合方法について以下、図面に基づいて説明する。
図１１Ａに示すように、先ず柱筋２０を組み立てる際、鉛直方向に立設された柱主筋２０ａへ、その上下方向に一定の間隔を置いてコ字型の補強筋２０ｂを水平方向に複数個配筋する。コ字型の補強筋２０ｂは、図１１Ｂ、Ｃに示すように、その開口辺が柱２の内壁面側（波形鋼板４を側）にくる配置で四つの柱主筋２０ａ…とそれぞれ固定される。
その後、上下の横辺に応力伝達手段８を設けたプレート７と、左右の縦辺にも応力伝達手段８を有するプレート９’とをそれぞれ取付けた波形鋼板４を柱・梁架構の面内に落とし込む。
【００３４】
次に図１２Ａ、図１２Ｂ、図１２Ｃが示すように、前記補強筋２０ｂの開口部を閉じる如くに剪断補強筋２０ｃを配筋する。前記剪断補強筋２０ｃは所謂結束用番線であり特に溶接接合する必要はない。
【００３５】
また、図１３Ａ、図１３Ｂ、図１３Ｃに示すように、前記補強筋２０ｂを環状形とするべくその開口辺に配置した剪断補強筋２０ｃとを連結するＬ字型の剪断補強筋２０ｄを配筋する。前記Ｌ字型の剪断補強筋２０ｄは、図１３Ｂ及び図１３Ｃに示すように、同剪断補強筋２０ｃ略中間位置から同補強筋２ｂの一辺と同形状でラップして載置され、対称する位置にも同様に載置される。
【００３６】
上記のように剪断補強筋２０ｄを載置した後、柱２の内壁側（コ字型の補強筋２０ｂの開口辺側）に配置されている剪断補強筋２０ｃと補強筋２０ｄとをフープクリップ１３で接合する。また柱２の側面側に配置されている補強筋２０ｂと剪断補強筋２０ｄとを同様にフープクリップ１３で接合する。勿論単に点溶接により接合しても良い。図示例ではフープクリップ１３はそれぞれの辺に二箇所ずつ設けているがこの限りではない。
しかる後に、波形鋼板４の上部へ梁配筋３ａを落とし込みコンクリートを打設して一体化する。
【００３７】
以上に実施形態を図面に基づいて説明したが、本発明は、図示例の実施形態の限りではなく、その技術的思想を逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計変更、応用のバリエーションの範囲を含むことを念のために付言する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明において波形鋼板を用いた耐震壁の設置場所の一例を示した平面図である。
【図２】本発明において波形鋼板を組み入れた耐震壁を示した立面図である。
【図３】図１の耐震壁の縦断面図である。
【図４】Ａは波形鋼板の折板一枚一枚が剪断力に抵抗する状態を示した斜視図、Ｂは波形鋼板の全体が剪断力に抵抗する状態を示した斜視図である。
【図５】本発明の波形鋼板による耐震壁と従来のＲＣ造耐震壁の軸力及びねじり等の曲げに対する荷重−変形特性を比較した図である。
【図６】Ａは波形鋼板の軸圧縮の状態を示した図、Ｂは波形鋼板の曲げ状態を示した図である。
【図７】Ａ、Ｂ、Ｃは実施例２の波形鋼板と柱・梁架構との接合方法の工程を示した正面図及び縦断面図である。
【図８】実施例２の他の実施例を示した正面図及び縦断面図である。
【図９】Ａ、Ｂ、Ｃは実施例３の波形鋼板と柱・梁架構との接合方法の工程を示した正面図及び縦断面図である。
【図１０】Ａ、Ｂは実施例４の波形鋼板と柱・梁架構との接合方法の工程を示した正面図及び縦断面図である。
【図１１】Ａは実施例５の柱・梁架構面内へ波形鋼板を落とし込んだ状態を示した図である。Ｂは、Ａの柱部の一部拡大側面図である。ＣはＢの平断面図である。
【図１２】Ａは実施例５の剪断補強筋２０ｃを取り付けた状態を示した立面図である。Ｂは、Ａの柱部の一部拡大側面図である。ＣはＢの平断面図である。
【図１３】Ａは実施例５のコンクリート打設前の状態を示した図である。Ｂは、Ａの柱部の一部拡大側面図である。ＣはＢの平断面図である。
【図１４】本発明をＬ字型の構造物に実施した一例を示した平面図である。
【符号の説明】
【００３９】
１ 構造物
２ 柱
３ 梁
４ 波形鋼板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の偏心率を減少させる改善方法であって、
前記構造物の耐震壁として、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板をその折筋が水平方向となる配置で組み入れたことを特徴とする、波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法。
【請求項２】
構造物の偏心率を減少させて改善する構造物であって、
前記構造物は、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板がその折筋が水平方向となる配置で組み入れた耐震壁を有することを特徴とする、波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物。
【請求項３】
柱・梁架構又は柱・スラブ架構は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造とされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物。
【請求項１】
構造物の偏心率を減少させる改善方法であって、
前記構造物の耐震壁として、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板をその折筋が水平方向となる配置で組み入れたことを特徴とする、波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法。
【請求項２】
構造物の偏心率を減少させて改善する構造物であって、
前記構造物は、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に波形鋼板がその折筋が水平方向となる配置で組み入れた耐震壁を有することを特徴とする、波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物。
【請求項３】
柱・梁架構又は柱・スラブ架構は、鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造とされていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した波形鋼板を用いて構造物の偏心率を減少させる改善方法及び波形鋼板を用いて偏心率を減少させた構造物。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００６−３４２５７５（Ｐ２００６−３４２５７５Ａ）
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−１６９０２４（Ｐ２００５−１６９０２４）
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１８年１２月２１日（２００６．１２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年６月９日（２００５．６．９）
【出願人】（０００００３６２１）株式会社竹中工務店 (1,669)
【Ｆターム（参考）】
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