波形鋼板耐震壁
【課題】波形鋼板耐震壁の施工誤差を吸収しつつ、複数の波形鋼板を接合用波形鋼板で接合し、波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達できる波形鋼板耐震壁を提供する。
【解決手段】波形鋼板の重合部側の端部に形成された裏側端部フランジ鋼板は、接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられ、接合用波形鋼板の重合部側の端部に形成された表側端部フランジ鋼板は、裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられている。この構成により、裏側端部フランジ鋼板と表側端部フランジ鋼板が干渉することなく、波形鋼板と接合用波形鋼板を重ね合わせることができる。また、表側端部フランジ鋼板及び裏側端部フランジ鋼板を設けることで波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力を相互に伝達できる。
【解決手段】波形鋼板の重合部側の端部に形成された裏側端部フランジ鋼板は、接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられ、接合用波形鋼板の重合部側の端部に形成された表側端部フランジ鋼板は、裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられている。この構成により、裏側端部フランジ鋼板と表側端部フランジ鋼板が干渉することなく、波形鋼板と接合用波形鋼板を重ね合わせることができる。また、表側端部フランジ鋼板及び裏側端部フランジ鋼板を設けることで波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力を相互に伝達できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架構を構成する周辺部材に複数の波形鋼板を取り付けて構成された波形鋼板耐震壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物における耐震壁としては、特許文献１に示すように、波形に加工した波形鋼板を、波形の折筋の向きを水平方向として架構の構面に配置して構成した波形鋼板耐震壁が提案されている。この波形鋼板耐震壁は、垂直方向にアコーディオンのように伸縮するため鉛直力を負担しないが、水平せん断力に対しては抵抗可能であり、せん断剛性・せん断耐力を確保しつつ優れた変形性能を有している。更に、せん断剛性及び強度については、鋼板の材質強度、板厚、重ね合わせ枚数、波形のピッチ、波高等を変えることにより調整可能であり、剛性及び設計強度の自由度が高い耐震壁を実現している。
【０００３】
この波形鋼板耐震壁は、生産性、施工性等の観点から複数ピースに分割される場合が多い。図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す波形鋼板耐震壁１００は、架構１０２の構面に配置された波形鋼板１０４と波形鋼板１０６とを接合して構成されている。波形鋼板１０４と波形鋼板１０６とは、それぞれの端部に形成された端部フランジ鋼板１０８、１１０を突き合わせて、高力ボルト１１２により摩擦接合されている。ここで、各波形鋼板１０４、１０６に作用する地震荷重（せん断力）を相互に伝達するには、端部フランジ鋼板１０８と端部フランジ鋼板１１０とが隙間なく密着されていることが望ましい。密着状態が確保されない場合、各波形鋼板１０４、１０６が負担するせん断力の鉛直分力が、端部フランジ鋼板１０８、１１０を伝って、上側及び下側の梁１１４、１１６に集中的に作用（矢印Ａ）し、梁１１４、１１６にせん断補強等が必要となるためである。しかしながら、架構１０２の施工誤差、波形鋼板１０４、１０６の取り付け誤差等によっては、波形鋼板１０４、１０６が傾き、端部フランジ鋼板１０８と端部フランジ鋼板１１０とを密着させることが困難な場合がある。
【０００４】
一方、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように特許文献２には、柱１１８と薄板のＣ形鋼からなる梁１２０との接合構造１２２が提案されている。この接合構造１２２は、柱１１８から張り出した接合金物１２４の凸部１２４Ａと梁１２０の凹部１２０Ａとを嵌め合わせて嵌合部とし、嵌合部をボルト１２８で圧着することで梁１２０を支持している。即ち、嵌合部における凸部１２４Ａと凹部１２０Ａとの嵌め合い作用によって梁１２０の自重（矢印Ｂ）を負担するため、凹部１２０Ａの内壁に沿って凸部１２４Ａが隙間なく密着していなければならない。即ち、嵌合部に隙間（遊び）を設けることができず施工誤差を吸収することができない。
【０００５】
特許文献３には、図１２に示すように、架構１３０の構面に、隙間１３２を空けて配置された波形鋼板１３４、１３６に接合用波形鋼板１３８を重ねて、溶接又はボルトで接合した波形鋼板耐震壁１４０が提案されている。この波形鋼板耐震壁１４０では、架構１３０の構面に波形鋼板１３４、１３６を配置した後に、波形鋼板１３４と波形鋼板１３６との間にまたがるように接合用波形鋼板１３８を重ねて接合するため、架構１３０の施工誤差等を吸収できる。また、各波形鋼板１３４、１３６と接合用波形鋼板１３８とを溶接により一体化することで、地震等の大きなせん断力に対しても接合状態を維持することができる。しかし、この溶接作業には熟練を要する。
【０００６】
一方、波形鋼板１３４、１３６と接合用波形鋼板１３８とをボルト接合した場合は、波形鋼板１３４、１３６の隙間１３２側の端部及び接合用波形鋼板１３８の鉛直方向の端部に補剛リブを設けて、波形鋼板１３４、１３６及び接合用波形鋼板１３８が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達することが好ましい。しかしながら、特許文献３には補剛リブの設置方法は開示されていない。
【特許文献１】特開２００５−２６４７１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３８５８５号公報
【特許文献３】特開２００６−４５７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事実を考慮し、波形鋼板耐震壁の施工誤差を吸収しつつ、複数の波形鋼板を接合用波形鋼板で接合し、各波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達できる波形鋼板耐震壁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、架構を構成する周辺部材に取り付けられ、間を空けて配置された複数の波形鋼板と、隣接する前記波形鋼板に架け渡された接合用波形鋼板と、前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが重なり合う重合部を貫通し前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とを接合するボルトと、前記波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられた裏側端部フランジ鋼板と、前記接合波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられた表側端部フランジ鋼板と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、波形鋼板の重合部側の端部に形成された裏側端部フランジ鋼板が、接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられている。また、接合用波形鋼板の重合部側の端部に形成された表側端部フランジ鋼板が、裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられている。そのため、裏側端部フランジ鋼板と表側端部フランジ鋼板が干渉することなく、波形鋼板と接合用波形鋼板を重ね合わせることができる。また、複数の波形鋼板を周辺部材に取り付けた後に、接合用波形鋼板を重ねてボルトにより接合するため、波形鋼板耐震壁の施工誤差・製作誤差を吸収でき、波形鋼板耐震壁の接合作業の手間を軽減することができる。
【００１０】
更に、各波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力は、裏側端部フランジ鋼板を介して重合部に伝達される。重合部では、各波形鋼板から伝達されるせん断力による鉛直分力が表側端部フランジ鋼板を介して接合用波形鋼板に伝達される。そのため、各波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力が接合用波形鋼板を介して相互に伝達される。また、裏側端部フランジ鋼板及び表側端部フランジ鋼板には、波形鋼板及び接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力がそれぞれ逆方向に作用して当該鉛直分力を打ち消し合う。従って、周辺部材に作用する集中力が軽減され、波形鋼板と接合用波形鋼板の鉛直力が打ち消し合わなければ必要となる周辺部材のせん断補強が不要となる。よって、施工性の向上、コストの削減を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の波形鋼板耐震壁において、前記接合用波形鋼板が、上側又は下側の前記周辺部材に取り付けられ、下側又は上側の前記周辺部材と前記接合用波形鋼板との間に、開口部を形成することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、接合用波形鋼板を上側又は下側の周辺部材に取り付け、下側又は上側の周辺部材と接合用波形鋼板との間に開口部を形成している。そのため、接合用波形鋼板の上下方向の長さを調整することで、所望の大きさの開口部を設けることができる。従って、波形鋼板耐震壁の設計自由度が向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の波形鋼板耐震壁において、前記重合部において前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが接触する接触面の少なくとも一方に粗面化処理が施されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、重合部おいて各波形鋼板と接合用波形鋼板とが接触する接触面の少なくとも一方に粗面化処理を施している。そのため、接触面の摩擦係数が大きくなり波形鋼板と接合用波形鋼板との接合強度が上がる。従って、重合部におけるせん断力の相互伝達が良好となる。また、ボルトのせん断によって波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を伝達するのではなく、粗面化処理を施した部分をボルトで支圧して摩擦力を発生させることで当該鉛直分力を伝達する。ゆえに、重合部を貫通するボルトの数を削減できるため施工性が向上し、更に、波形鋼板のせん断座屈を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記の構成としたので、波形鋼板耐震壁の施工誤差を吸収しつつ、複数の波形鋼板を接合することができ、各波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁について説明する。
【００１７】
先ず、図１、図２に示すように、鉄筋コンクリート造の柱１０、１２及び鉄筋コンクリート造の梁１４、１６に囲まれた架構１８の構面には、波形に加工された２枚の波形鋼板２０、２２が折り筋の向きを水平方向として配置されている。波形鋼板２０、２２は、梁１４の長手方向に間を空けて配置され、波形鋼板２０と波形鋼板２２との間に開口部２４が形成されている。波形鋼板２０、２２の間には、波形に加工された接合用波形鋼板２６が架け渡され、接合用波形鋼板２６が開口部２４の上方を区画している。また、接合用波形鋼板２６は、折り筋の向きが波形鋼板２０、２２と同じ方向（水平方向）として波形鋼板２０、２２の上に重ねられている。そして、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが重なり合う重合部２８、３０において、接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０、２２とが高力ボルト３２及びナット３４により摩擦接合され、波形鋼板耐震壁３６が構成されている。
【００１８】
波形鋼板２０の外周部には、補剛フレーム枠３８が溶接等によって取り付けられている。補剛フレーム枠３８は、波形鋼板２０の柱１０側の端部及び梁１４、１６側の端部に形成された取付フレーム４０と、波形鋼板２０の重合部２８側の端部に形成された端部フランジ鋼板４２とから構成されている。一方、柱１０、１２及び梁１４、１６にはナット４４が所定の間隔で埋設され、取付フレーム４０に形成された貫通孔にボルト４６を通してナット４４にねじ込むことにより、柱１０及び梁１４、１６に波形鋼板２０が接合されている。このように柱１０及び梁１４、１６に波形鋼板２０を接合することで、取付フレーム４０を介して波形鋼板２０に作用するせん断力が柱１０及び梁１４、１６に伝達可能とされている。
【００１９】
波形鋼板２０と同様に、波形鋼板２２の外周部には補剛フレーム枠４８が溶接等によって取り付けられている。補剛フレーム枠４８は、波形鋼板２２の柱１２側及び梁１４、１６側の端部に形成された取付フレーム５０と、波形鋼板２２の重合部３０側の端部に形成された端部フランジ鋼板５２とから構成され、取付フレーム５０に形成された貫通孔にボルト４６を通してナット４４にねじ込むことにより、柱１２及び梁１４、１６に波形鋼板２２が接合されている。
【００２０】
図１又は図２に示すように、接合用波形鋼板２６の外周部には、補剛フレーム枠５４が溶接等によって取り付けられている。補剛フレーム枠５４は、接合用波形鋼板２６の梁１４側の端部に形成された取付フレーム５６と、接合用波形鋼板２６の左右の端部及び梁１６側の端部に形成された端部フランジ鋼板５８、６０、６２とから構成されている。ここで、接合用波形鋼板２６は、取付フレーム５６に形成された貫通孔にボルト４６を通してナット４４にねじ込むことにより梁１４に接合されているが、取付フレーム５６と梁１４との間に取付フレーム４０又は取付フレーム５０が介在する場所では、取付フレーム５６と取付フレーム４０又は取付フレーム５０とにボルト４６を貫通させて梁１４に接合している。一方、開口部２４の上方には、取付フレーム４０、５０が存在しないため、取付フレーム５６と梁１４との間に隙間６４が生じる。そのため、隙間６４に板状のスペーサ、鉄製フィラープレート、又はゴムシート等を設け取付フレーム５６と共に梁１４に接合する。なお、本実施形態では、ボルト４６及びナット４４で取付フレーム５６と梁１４とを接合しているが、取付フレーム５６と各取付フレーム４０、５０との間及び隙間６４にグラウト等を充填して接合しても良い。
【００２１】
ここで、波形鋼板２０、２２に接合用波形鋼板２６を重ね合わせる前の波形鋼板耐震壁３６を図３に示す。波形鋼板２０の重合部２８（図１参照）側の端部に形成された端部フランジ鋼板４２は、図３（Ｂ）に示すように、接合用波形鋼板２６（図１参照）に対して反対側に張り出して設けられている。即ち、波形鋼板２０の裏面２０Ｂ側に張り出して設けられ、波形鋼板２０の表面２０Ａ側から張り出していない。一方、接合用波形鋼板２６の端部フランジ鋼板５８は、図１（Ｂ）に示すように波形鋼板２０に対して反対側に張り出して設けられている。即ち、接合用波形鋼板２６の表面２６Ａ側に張り出して設けられ、接合用波形鋼板２６の裏面２６Ｂ側に張り出していない。そのため、端部フランジ鋼板４２、端部フランジ鋼板５８が干渉することなく、波形鋼板２０の表面２０Ａに接合用波形鋼板２６の裏面２６Ｂを接触・密着させることができる。また、端部フランジ鋼板４２と同様に、波形鋼板２２の重合部３０側の端部に形成された端部フランジ鋼板５２は、接合用波形鋼板２６に対して反対側に張り出して設けられ、接合用波形鋼板２６の端部フランジ鋼板６０は、波形鋼板２２に対して反対側に張り出して設けられている。従って、端部フランジ鋼板５２、端部フランジ鋼板６０が干渉することなく、波形鋼板２２に接合用波形鋼板２６を重ね合わせることができる。
【００２２】
なお、接合用波形鋼板２６と干渉しない範囲で、開口部２４に面する端部フランジ鋼板４２、５２を、接合用波形鋼板２６側に張り出しても良く、張り出すことで開口部２４周辺のせん断耐力・剛性を補うことができる。
【００２３】
図４は、重合部２８の拡大断面図である。以下、重合部２８について説明するが、重合部３０は、重合部２８と同様の構成であるため説明を省略する。波形鋼板２０の折り目から折り目までを折り板６６Ａ〜６６Ｄとし、接合用波形鋼板２６の折り目から折り目までを折り板６８Ａ〜６８Ｄとすると、重合部２８では、折り板６６Ａと折り板６８Ａ、折り板６６Ｃと折り板６８Ｃが突き合わせられて接触している。そして、接合用波形鋼板２６の折り板６８Ａ、６８Ｃにそれぞれ形成されたボルト孔７０及び波形鋼板２０の折り板６６Ａ、６６Ｃにそれぞれ形成されたボルト孔７２に高力ボルト３２を通し、反対側からナット３４で締め付けることで接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０とが摩擦接合されている。なお、必要に応じて折り板６６Ｂ、６６Ｄ、６８Ｂ、６８Ｄにボルト孔７０、７２を設け、高力ボルト３２及びナット３４で接合しても良い。
【００２４】
重合部２８における波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６とが接触する接触面、即ち、折り板６６Ａ、６６Ｃ及び折り板６８Ａ、６８Ｃの表面には粗面化処理が施され、他の折り板よりも摩擦係数が大きくなっている。粗面化処理としては、例えば、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６とが接触する面に赤錆を自然発生させる、リン酸などの薬品を用いて砂地状に粗くすることが挙げられる。なお、粗面化処理は、必要に応じて６６Ａ、６６Ｃ及び折り板６８Ａ、６８Ｃの少なくとも一方の面に施されていれば良い。
【００２５】
また、接合用波形鋼板２６は、施工誤差を吸収すべく波形鋼板２０の波形と異なる大きさの波形に加工されている。即ち、折り板６８Ｃの鉛直方向の長さが折り板６６Ｃよりも長くされ、また、折り板６８Ａの鉛直方向の長さが折り板６６Ａよりも短くされている。そのため、折り板６６Ｂと折り板６８Ｂ、折り板６６Ｄと折り板６８Ｄが接触せず遊び空間７４、７６が形成されている。そのため、架構１８の施工誤差、波形鋼板２０の取り付け誤差等により接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０との位置合わせにずれが生じても、遊び空間７４、７６によって折り板６６Ａと折り板６６Ｃ、折り板６８Ａと折り板６８Ｃを接触・密着させることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、折り板６６Ａ、６６Ｃ及び折り板６８Ａ、６８Ｃの接触面にのみ粗面化処理を施したが、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６との重なり方によっては、折り板６６Ｂと折り板６８Ｂ、折り板６６Ｄと折り板６８Ｄが接触する場合がある。そのため、全ての折り板６６Ａ〜６６Ｄ、６８Ａ〜６８Ｄに粗面化処理を施しておくことが好ましい。また、施工誤差の吸収のために接合用波形鋼板２６と、波形鋼板２０、２２の波形を異ならせるのではなく、接合用波形鋼板２６に形成されたボルト孔７０をボルト孔７２よりも径が大きいルーズ孔としても良く、更に、ボルト孔７０をルーズ孔とした場合はワッシャー等を用いて摩擦力の伝達効率を上げることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態では、接合用波形鋼板２６を上側の梁１４に接合したが、必ずしも梁１４に接合用波形鋼板２６を接合する必要はない。また、接合用波形鋼板２６を下側の梁１６にのみ接合して接合用波形鋼板２６の上方に開口部２４を形成しても良く、更には、接合用波形鋼板２６を梁１４、１６に接合せず、接合用波形鋼板２６の上方及び下方に開口部を形成しても良い。
【００２８】
また、ボルト４６及びナット４４を用いて架構１８に波形鋼板２０、２２を取り付けたがこれに限らない。波形鋼板２０、２２に作用するせん断力を架構１８に伝達できれば良く、例えば、取付フレーム４０、５０にスタッド等のせん断力伝達部材を取り付け、このせん断力伝達部材を左右の柱１０、１２、上下の梁１４、１６の内部に埋め込んで接合しても良い。また、柱１０、１２及び梁１４、１６の内周部にスタット等のせん断力伝達部材を備えた接合用プレートを埋め込み、接合用プレートと波形鋼板２０、２２に取り付けられた取付フレーム４０、５０とをボルト又は溶接により接合しても良い。更に、波形鋼板２０、２２は、必ずしも柱１０又は柱１２に接合する必要はなく、設計強度に応じて梁１４、１６にのみ接合しても良い。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の作用及び効果について説明する。
【００３０】
架構１８を施工する際には、柱１０、１２等の建て込み作業やナット４４の埋設作業において施工誤差が発生する。このような状況下おいて、架構１８に波形鋼板２０、２２を取り付けると波形鋼板２０、２２が傾く場合があり、図１０に示すように端部フランジ鋼板４２、５２同士を密着させることが困難となる。しかし、本実施形態では、２枚の波形鋼板２０、２２を架構１８に取り付けた後に、波形鋼板２０、２２にまたがるように接合用波形鋼板２６を重ねて高力ボルト３２により摩擦接合する。即ち、波形鋼板２０、２２が傾いても、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが重なる重合部２８、３０において波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とを接触・密着させることができる。また、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６との重なり幅を調整することにより摩擦接合に必要な接触面積を確保することができる。
【００３１】
更に、重合部２８、３０における接触面に粗面化処理を施すことで摩擦係数が大きくなり、高力ボルト３２及びナット３４による摩擦接合強度が向上する。重合部２８を例にすると、少なくとも波形鋼板２０の折り板６６Ａ、６６Ｃと接合用波形鋼板２６の折り板６８Ａ、６８Ｃとがそれぞれ接触した状態を確保できれば、設計時に想定した接合強度を実現し得る。この場合、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６との波形を異なる大きさとすることで波形鋼板２０の折り板６６Ａ、６６Ｃと接合用波形鋼板２６の折り板６８Ａ、６８Ｃとを容易に接触・密着できる。また、高力ボルト３２のせん断によって波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力を伝達するのではなく、粗面化処理を施した部分を高力ボルト３２で支圧して摩擦力を発生させることで当該鉛直分力を伝達する。ゆえに、重合部２８、３０を貫通するボルトの数を削減できるため施工性が向上し、更に、ボルト孔７０、７２によるせん断剛性・耐力の低下を抑えることができる。
【００３２】
なお、現場において波形鋼板２０、２２に接合用波形鋼板２６を重ね合わせた後に、ボルト孔７２に合わせてボルト孔７０を空けても良いが、ボルト孔７０をルーズ孔として施工誤差を吸収することも可能である。
【００３３】
ここで、波形鋼板２０及び接合用波形鋼板２６が負担するせん断力の伝達イメージを図５に示す。なお、図が煩雑となるため波形鋼板２２のせん断力の伝達イメージ及び高力ボルト３２等は省略する。
【００３４】
波形鋼板２０が負担するせん断力による鉛直分力は、矢印Ｃのように補剛フレーム枠３８に沿って伝達される。一方、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力は、矢印Ｄのように補剛フレーム枠５４に沿って伝達される。波形鋼板２０の端部フランジ鋼板４２と接合用波形鋼板２６の端部フランジ鋼板５８について見ると、波形鋼板２０が負担するせん断力による鉛直分力と、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力が逆方向に作用して互いに鉛直分力を打ち消し合うことがわかる。なお、端部フランジ鋼板４２、５８に作用するせん断力による鉛直分力について説明したが、端部フランジ鋼板５２、６０においても、波形鋼板２２が負担するせん断力による鉛直分力と、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力が逆方向に作用して鉛直分力を打ち消し合う。
【００３５】
一方、図６に示すように波形鋼板２０、２２を接合用波形鋼板２６で接合しない場合、地震荷重が作用すると各波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力（矢印Ｃ、Ｅ）が端部フランジ鋼板４２、５２に沿って梁１４に集中し、当該鉛直分力に対する反力Ｒ１、Ｒ２が梁１４に生じる。ここで、反力Ｒ１、Ｒ２が梁１４に作用した場合のモーメント図、せん断力図の略図を図７に示す。（Ａ）は、梁１４に反力Ｒ１が作用した場合の結果、（Ｂ）は、梁１４に反力Ｒ２が作用した場合の結果、（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）に示す結果を重ね合わせたものである。なお、梁１６に生じる反力は、梁１４と同様であるため省略する。
【００３６】
図７（Ｃ）のせん断力図から分かるように、波形鋼板２０、２２を接合用波形鋼板２６で接合しない場合、開口部２４の上方の梁１４に反力Ｒ１、Ｒ２が付加せん断力Ｐとして作用する。そのため、当該梁１４部分の応力が過大となりせん断補強等が必要となる。しかし、本実施形態であれば、上述の通り端部フランジ鋼板４２及び端部フランジ鋼板５８において、波形鋼板２０が負担するせん断力による鉛直分力と、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力が互いに打ち消し合うため、梁１４作用する集中力（付加せん断力Ｐ）が小さくなる。従って、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６の鉛直力が打ち消し合わなければ必要となる梁１４、１６のせん断補強等が不要となり、施工性の向上、コストの削減を図ることができる。
【００３７】
なお、上記したように重合部２８、３０は、波形鋼板２０、２２が負担するせん断力の伝達経路となるため、重合部２８、３０におけるせん断耐力及び靭性を確保しておくことが望ましい。例えば、重合部２８、３０における波形鋼板２０、２２又は接合用波形鋼板２６に薄肉の鋼板を溶接して板厚を増したり、接合用波形鋼板２６等を低降伏点鋼で構成し、当該部位でエネルギー吸収をしても良い。更には、接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０、２２との間に、粘弾性体等を配置して地震エネルギーを吸収しても良い。
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の変形例について説明する。
【００３９】
図１に示す構成では、開口部２４を備えた設計自由度の高い波形鋼板耐震壁３６を実現している。この波形鋼板耐震壁３６は、接合用波形鋼板２６の上下方向の長さを調整することで、所望の大きさの開口部２４を設けることができるが、接合用波形鋼板２６を梁１４及び梁１６に接合して開口部２４を塞ぐことも可能である。図８に示す波形鋼板耐震壁８２では、梁１４の長手方向に間を空けて波形鋼板２０、２２を配置し、波形鋼板２０、２２に架け渡された接合用波形鋼板２６を、取付フレーム５６を介して梁１４に接合すると共に端部フランジ鋼板６２を介して梁１６に接合している。そして、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが重なり合う重合部２８、３０を、高力ボルト３２及びナット３４で締め付けることで、各波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが摩擦接合されている。このように接合用波形鋼板２６を梁１４及び梁１６に接合することで梁１４、１６に作用する集中力を軽減することができる。従って、梁１４及び１６のせん断補強等が不要となり施工性の向上、コスト削減を図ることができる。
【００４０】
なお、上記全ての実施形態では、重合部２８、３０において波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが接触する接触面に粗面化処理を施したが、必ずしも粗面化処理を施す必要はなく、また、高力ボルト３２に替えて通常のボルトを用いても良い。更に、粗面化処理が施されている部分を高力ボルト３２で支圧して摩擦力を発生されることで各波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力を伝達したがこれに限らず、高力ボルト３２又は通常のボルトのせん断によって波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力を伝達することも可能である。
【００４１】
また、柱１０、１２及び梁１４、１６から構成された架構１８の構面に波形鋼板２０、２２及び接合用波形鋼板２６を配置した場合の例について説明したがこれに限らず、例えば、梁１４、１６に替えてコンクリートスラブ又は小梁等であっても良く、架構１８に３枚以上の波形鋼板を配置して接合用波形鋼板で接合しても良い。更に、柱１０、１２及び梁１４、１６は、鉄筋コンクリート造に限られず、鉄骨鉄筋コンクリート造、プレストレスコンクリート造、鉄骨造、更には現場打ち工法であっても、プレキャスト工法によるものであっても良い。
【００４２】
また、各種の波形鋼板２０、２２及び接合用波形鋼板２６は、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すような断面形状をした波形鋼板を用いても良い。更に、波形鋼板２０、２２及び接合用波形鋼板２６は、波形の折り筋の向きを水平方向として架構１８に配置したがこれに限らず、折り筋の向きを鉛直方向として架構１８に配置しても良い。このように配置しても波形鋼板耐震壁に特有の変形性能に影響はなく、優れた耐震性能は確保される。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、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ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁を示す正面図であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）の１−１線断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁のおいて、接合用波形鋼板を接合する前の波形鋼板耐震壁を示す正面図であり、（Ｂ）は、図３（Ａ）の３−３線断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の重合部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の断片を模式化した説明図である。
【図６】従来の波形鋼板耐震壁の断片を模式化した説明図である。
【図７】従来の波形鋼板耐震壁における梁の応力状態を示すモーメント図、せん断力図である。
【図８】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の変形例を示す正面図であり、（Ｂ）は、図８（Ａ）の６−６線断面図である。
【図９】本発明の全ての実施形態に係る波形鋼板の断面形状を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）従来の波形鋼板耐震壁を示す正面図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）の８−８線断面図である。
【図１１】（Ａ）は、従来技術を示す正面図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）の９−９線断面図である。
【図１２】従来の波形鋼板耐震壁を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 柱（周辺部材）
１２ 柱（周辺部材）
１４ 梁（周辺部材）
１６ 梁（周辺部材）
２０ 波形鋼板
２２ 波形鋼板
２４ 開口部
２６ 接合用波形鋼板
２８ 重合部
３０ 重合部
３２ 高力ボルト（ボルト）
３６ 波形鋼板耐震壁
４２ 端部フランジ鋼板（裏側端部フランジ鋼板）
５２ 端部フランジ鋼板（裏側端部フランジ鋼板）
５８ 端部フランジ鋼板（表側端部フランジ鋼板）
６０ 端部フランジ鋼板（表側端部フランジ鋼板）
８２ 波形鋼板耐震壁
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架構を構成する周辺部材に複数の波形鋼板を取り付けて構成された波形鋼板耐震壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物における耐震壁としては、特許文献１に示すように、波形に加工した波形鋼板を、波形の折筋の向きを水平方向として架構の構面に配置して構成した波形鋼板耐震壁が提案されている。この波形鋼板耐震壁は、垂直方向にアコーディオンのように伸縮するため鉛直力を負担しないが、水平せん断力に対しては抵抗可能であり、せん断剛性・せん断耐力を確保しつつ優れた変形性能を有している。更に、せん断剛性及び強度については、鋼板の材質強度、板厚、重ね合わせ枚数、波形のピッチ、波高等を変えることにより調整可能であり、剛性及び設計強度の自由度が高い耐震壁を実現している。
【０００３】
この波形鋼板耐震壁は、生産性、施工性等の観点から複数ピースに分割される場合が多い。図１０（Ａ）、（Ｂ）に示す波形鋼板耐震壁１００は、架構１０２の構面に配置された波形鋼板１０４と波形鋼板１０６とを接合して構成されている。波形鋼板１０４と波形鋼板１０６とは、それぞれの端部に形成された端部フランジ鋼板１０８、１１０を突き合わせて、高力ボルト１１２により摩擦接合されている。ここで、各波形鋼板１０４、１０６に作用する地震荷重（せん断力）を相互に伝達するには、端部フランジ鋼板１０８と端部フランジ鋼板１１０とが隙間なく密着されていることが望ましい。密着状態が確保されない場合、各波形鋼板１０４、１０６が負担するせん断力の鉛直分力が、端部フランジ鋼板１０８、１１０を伝って、上側及び下側の梁１１４、１１６に集中的に作用（矢印Ａ）し、梁１１４、１１６にせん断補強等が必要となるためである。しかしながら、架構１０２の施工誤差、波形鋼板１０４、１０６の取り付け誤差等によっては、波形鋼板１０４、１０６が傾き、端部フランジ鋼板１０８と端部フランジ鋼板１１０とを密着させることが困難な場合がある。
【０００４】
一方、図１１（Ａ）、（Ｂ）に示すように特許文献２には、柱１１８と薄板のＣ形鋼からなる梁１２０との接合構造１２２が提案されている。この接合構造１２２は、柱１１８から張り出した接合金物１２４の凸部１２４Ａと梁１２０の凹部１２０Ａとを嵌め合わせて嵌合部とし、嵌合部をボルト１２８で圧着することで梁１２０を支持している。即ち、嵌合部における凸部１２４Ａと凹部１２０Ａとの嵌め合い作用によって梁１２０の自重（矢印Ｂ）を負担するため、凹部１２０Ａの内壁に沿って凸部１２４Ａが隙間なく密着していなければならない。即ち、嵌合部に隙間（遊び）を設けることができず施工誤差を吸収することができない。
【０００５】
特許文献３には、図１２に示すように、架構１３０の構面に、隙間１３２を空けて配置された波形鋼板１３４、１３６に接合用波形鋼板１３８を重ねて、溶接又はボルトで接合した波形鋼板耐震壁１４０が提案されている。この波形鋼板耐震壁１４０では、架構１３０の構面に波形鋼板１３４、１３６を配置した後に、波形鋼板１３４と波形鋼板１３６との間にまたがるように接合用波形鋼板１３８を重ねて接合するため、架構１３０の施工誤差等を吸収できる。また、各波形鋼板１３４、１３６と接合用波形鋼板１３８とを溶接により一体化することで、地震等の大きなせん断力に対しても接合状態を維持することができる。しかし、この溶接作業には熟練を要する。
【０００６】
一方、波形鋼板１３４、１３６と接合用波形鋼板１３８とをボルト接合した場合は、波形鋼板１３４、１３６の隙間１３２側の端部及び接合用波形鋼板１３８の鉛直方向の端部に補剛リブを設けて、波形鋼板１３４、１３６及び接合用波形鋼板１３８が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達することが好ましい。しかしながら、特許文献３には補剛リブの設置方法は開示されていない。
【特許文献１】特開２００５−２６４７１３号公報
【特許文献２】特開２００２−１３８５８５号公報
【特許文献３】特開２００６−４５７７６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記の事実を考慮し、波形鋼板耐震壁の施工誤差を吸収しつつ、複数の波形鋼板を接合用波形鋼板で接合し、各波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達できる波形鋼板耐震壁を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
請求項１に記載の発明は、架構を構成する周辺部材に取り付けられ、間を空けて配置された複数の波形鋼板と、隣接する前記波形鋼板に架け渡された接合用波形鋼板と、前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが重なり合う重合部を貫通し前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とを接合するボルトと、前記波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられた裏側端部フランジ鋼板と、前記接合波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられた表側端部フランジ鋼板と、を備えることを特徴としている。
【０００９】
上記の構成によれば、波形鋼板の重合部側の端部に形成された裏側端部フランジ鋼板が、接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられている。また、接合用波形鋼板の重合部側の端部に形成された表側端部フランジ鋼板が、裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられている。そのため、裏側端部フランジ鋼板と表側端部フランジ鋼板が干渉することなく、波形鋼板と接合用波形鋼板を重ね合わせることができる。また、複数の波形鋼板を周辺部材に取り付けた後に、接合用波形鋼板を重ねてボルトにより接合するため、波形鋼板耐震壁の施工誤差・製作誤差を吸収でき、波形鋼板耐震壁の接合作業の手間を軽減することができる。
【００１０】
更に、各波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力は、裏側端部フランジ鋼板を介して重合部に伝達される。重合部では、各波形鋼板から伝達されるせん断力による鉛直分力が表側端部フランジ鋼板を介して接合用波形鋼板に伝達される。そのため、各波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力が接合用波形鋼板を介して相互に伝達される。また、裏側端部フランジ鋼板及び表側端部フランジ鋼板には、波形鋼板及び接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力がそれぞれ逆方向に作用して当該鉛直分力を打ち消し合う。従って、周辺部材に作用する集中力が軽減され、波形鋼板と接合用波形鋼板の鉛直力が打ち消し合わなければ必要となる周辺部材のせん断補強が不要となる。よって、施工性の向上、コストの削減を図ることができる。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の波形鋼板耐震壁において、前記接合用波形鋼板が、上側又は下側の前記周辺部材に取り付けられ、下側又は上側の前記周辺部材と前記接合用波形鋼板との間に、開口部を形成することを特徴としている。
【００１２】
上記の構成によれば、接合用波形鋼板を上側又は下側の周辺部材に取り付け、下側又は上側の周辺部材と接合用波形鋼板との間に開口部を形成している。そのため、接合用波形鋼板の上下方向の長さを調整することで、所望の大きさの開口部を設けることができる。従って、波形鋼板耐震壁の設計自由度が向上する。
【００１３】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の波形鋼板耐震壁において、前記重合部において前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが接触する接触面の少なくとも一方に粗面化処理が施されていることを特徴としている。
【００１４】
上記の構成によれば、重合部おいて各波形鋼板と接合用波形鋼板とが接触する接触面の少なくとも一方に粗面化処理を施している。そのため、接触面の摩擦係数が大きくなり波形鋼板と接合用波形鋼板との接合強度が上がる。従って、重合部におけるせん断力の相互伝達が良好となる。また、ボルトのせん断によって波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を伝達するのではなく、粗面化処理を施した部分をボルトで支圧して摩擦力を発生させることで当該鉛直分力を伝達する。ゆえに、重合部を貫通するボルトの数を削減できるため施工性が向上し、更に、波形鋼板のせん断座屈を防止することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明は、上記の構成としたので、波形鋼板耐震壁の施工誤差を吸収しつつ、複数の波形鋼板を接合することができ、各波形鋼板と接合用波形鋼板が負担するせん断力による鉛直分力を相互に伝達できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、図面を参照して本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁について説明する。
【００１７】
先ず、図１、図２に示すように、鉄筋コンクリート造の柱１０、１２及び鉄筋コンクリート造の梁１４、１６に囲まれた架構１８の構面には、波形に加工された２枚の波形鋼板２０、２２が折り筋の向きを水平方向として配置されている。波形鋼板２０、２２は、梁１４の長手方向に間を空けて配置され、波形鋼板２０と波形鋼板２２との間に開口部２４が形成されている。波形鋼板２０、２２の間には、波形に加工された接合用波形鋼板２６が架け渡され、接合用波形鋼板２６が開口部２４の上方を区画している。また、接合用波形鋼板２６は、折り筋の向きが波形鋼板２０、２２と同じ方向（水平方向）として波形鋼板２０、２２の上に重ねられている。そして、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが重なり合う重合部２８、３０において、接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０、２２とが高力ボルト３２及びナット３４により摩擦接合され、波形鋼板耐震壁３６が構成されている。
【００１８】
波形鋼板２０の外周部には、補剛フレーム枠３８が溶接等によって取り付けられている。補剛フレーム枠３８は、波形鋼板２０の柱１０側の端部及び梁１４、１６側の端部に形成された取付フレーム４０と、波形鋼板２０の重合部２８側の端部に形成された端部フランジ鋼板４２とから構成されている。一方、柱１０、１２及び梁１４、１６にはナット４４が所定の間隔で埋設され、取付フレーム４０に形成された貫通孔にボルト４６を通してナット４４にねじ込むことにより、柱１０及び梁１４、１６に波形鋼板２０が接合されている。このように柱１０及び梁１４、１６に波形鋼板２０を接合することで、取付フレーム４０を介して波形鋼板２０に作用するせん断力が柱１０及び梁１４、１６に伝達可能とされている。
【００１９】
波形鋼板２０と同様に、波形鋼板２２の外周部には補剛フレーム枠４８が溶接等によって取り付けられている。補剛フレーム枠４８は、波形鋼板２２の柱１２側及び梁１４、１６側の端部に形成された取付フレーム５０と、波形鋼板２２の重合部３０側の端部に形成された端部フランジ鋼板５２とから構成され、取付フレーム５０に形成された貫通孔にボルト４６を通してナット４４にねじ込むことにより、柱１２及び梁１４、１６に波形鋼板２２が接合されている。
【００２０】
図１又は図２に示すように、接合用波形鋼板２６の外周部には、補剛フレーム枠５４が溶接等によって取り付けられている。補剛フレーム枠５４は、接合用波形鋼板２６の梁１４側の端部に形成された取付フレーム５６と、接合用波形鋼板２６の左右の端部及び梁１６側の端部に形成された端部フランジ鋼板５８、６０、６２とから構成されている。ここで、接合用波形鋼板２６は、取付フレーム５６に形成された貫通孔にボルト４６を通してナット４４にねじ込むことにより梁１４に接合されているが、取付フレーム５６と梁１４との間に取付フレーム４０又は取付フレーム５０が介在する場所では、取付フレーム５６と取付フレーム４０又は取付フレーム５０とにボルト４６を貫通させて梁１４に接合している。一方、開口部２４の上方には、取付フレーム４０、５０が存在しないため、取付フレーム５６と梁１４との間に隙間６４が生じる。そのため、隙間６４に板状のスペーサ、鉄製フィラープレート、又はゴムシート等を設け取付フレーム５６と共に梁１４に接合する。なお、本実施形態では、ボルト４６及びナット４４で取付フレーム５６と梁１４とを接合しているが、取付フレーム５６と各取付フレーム４０、５０との間及び隙間６４にグラウト等を充填して接合しても良い。
【００２１】
ここで、波形鋼板２０、２２に接合用波形鋼板２６を重ね合わせる前の波形鋼板耐震壁３６を図３に示す。波形鋼板２０の重合部２８（図１参照）側の端部に形成された端部フランジ鋼板４２は、図３（Ｂ）に示すように、接合用波形鋼板２６（図１参照）に対して反対側に張り出して設けられている。即ち、波形鋼板２０の裏面２０Ｂ側に張り出して設けられ、波形鋼板２０の表面２０Ａ側から張り出していない。一方、接合用波形鋼板２６の端部フランジ鋼板５８は、図１（Ｂ）に示すように波形鋼板２０に対して反対側に張り出して設けられている。即ち、接合用波形鋼板２６の表面２６Ａ側に張り出して設けられ、接合用波形鋼板２６の裏面２６Ｂ側に張り出していない。そのため、端部フランジ鋼板４２、端部フランジ鋼板５８が干渉することなく、波形鋼板２０の表面２０Ａに接合用波形鋼板２６の裏面２６Ｂを接触・密着させることができる。また、端部フランジ鋼板４２と同様に、波形鋼板２２の重合部３０側の端部に形成された端部フランジ鋼板５２は、接合用波形鋼板２６に対して反対側に張り出して設けられ、接合用波形鋼板２６の端部フランジ鋼板６０は、波形鋼板２２に対して反対側に張り出して設けられている。従って、端部フランジ鋼板５２、端部フランジ鋼板６０が干渉することなく、波形鋼板２２に接合用波形鋼板２６を重ね合わせることができる。
【００２２】
なお、接合用波形鋼板２６と干渉しない範囲で、開口部２４に面する端部フランジ鋼板４２、５２を、接合用波形鋼板２６側に張り出しても良く、張り出すことで開口部２４周辺のせん断耐力・剛性を補うことができる。
【００２３】
図４は、重合部２８の拡大断面図である。以下、重合部２８について説明するが、重合部３０は、重合部２８と同様の構成であるため説明を省略する。波形鋼板２０の折り目から折り目までを折り板６６Ａ〜６６Ｄとし、接合用波形鋼板２６の折り目から折り目までを折り板６８Ａ〜６８Ｄとすると、重合部２８では、折り板６６Ａと折り板６８Ａ、折り板６６Ｃと折り板６８Ｃが突き合わせられて接触している。そして、接合用波形鋼板２６の折り板６８Ａ、６８Ｃにそれぞれ形成されたボルト孔７０及び波形鋼板２０の折り板６６Ａ、６６Ｃにそれぞれ形成されたボルト孔７２に高力ボルト３２を通し、反対側からナット３４で締め付けることで接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０とが摩擦接合されている。なお、必要に応じて折り板６６Ｂ、６６Ｄ、６８Ｂ、６８Ｄにボルト孔７０、７２を設け、高力ボルト３２及びナット３４で接合しても良い。
【００２４】
重合部２８における波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６とが接触する接触面、即ち、折り板６６Ａ、６６Ｃ及び折り板６８Ａ、６８Ｃの表面には粗面化処理が施され、他の折り板よりも摩擦係数が大きくなっている。粗面化処理としては、例えば、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６とが接触する面に赤錆を自然発生させる、リン酸などの薬品を用いて砂地状に粗くすることが挙げられる。なお、粗面化処理は、必要に応じて６６Ａ、６６Ｃ及び折り板６８Ａ、６８Ｃの少なくとも一方の面に施されていれば良い。
【００２５】
また、接合用波形鋼板２６は、施工誤差を吸収すべく波形鋼板２０の波形と異なる大きさの波形に加工されている。即ち、折り板６８Ｃの鉛直方向の長さが折り板６６Ｃよりも長くされ、また、折り板６８Ａの鉛直方向の長さが折り板６６Ａよりも短くされている。そのため、折り板６６Ｂと折り板６８Ｂ、折り板６６Ｄと折り板６８Ｄが接触せず遊び空間７４、７６が形成されている。そのため、架構１８の施工誤差、波形鋼板２０の取り付け誤差等により接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０との位置合わせにずれが生じても、遊び空間７４、７６によって折り板６６Ａと折り板６６Ｃ、折り板６８Ａと折り板６８Ｃを接触・密着させることができる。
【００２６】
なお、本実施形態では、折り板６６Ａ、６６Ｃ及び折り板６８Ａ、６８Ｃの接触面にのみ粗面化処理を施したが、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６との重なり方によっては、折り板６６Ｂと折り板６８Ｂ、折り板６６Ｄと折り板６８Ｄが接触する場合がある。そのため、全ての折り板６６Ａ〜６６Ｄ、６８Ａ〜６８Ｄに粗面化処理を施しておくことが好ましい。また、施工誤差の吸収のために接合用波形鋼板２６と、波形鋼板２０、２２の波形を異ならせるのではなく、接合用波形鋼板２６に形成されたボルト孔７０をボルト孔７２よりも径が大きいルーズ孔としても良く、更に、ボルト孔７０をルーズ孔とした場合はワッシャー等を用いて摩擦力の伝達効率を上げることが好ましい。
【００２７】
また、本実施形態では、接合用波形鋼板２６を上側の梁１４に接合したが、必ずしも梁１４に接合用波形鋼板２６を接合する必要はない。また、接合用波形鋼板２６を下側の梁１６にのみ接合して接合用波形鋼板２６の上方に開口部２４を形成しても良く、更には、接合用波形鋼板２６を梁１４、１６に接合せず、接合用波形鋼板２６の上方及び下方に開口部を形成しても良い。
【００２８】
また、ボルト４６及びナット４４を用いて架構１８に波形鋼板２０、２２を取り付けたがこれに限らない。波形鋼板２０、２２に作用するせん断力を架構１８に伝達できれば良く、例えば、取付フレーム４０、５０にスタッド等のせん断力伝達部材を取り付け、このせん断力伝達部材を左右の柱１０、１２、上下の梁１４、１６の内部に埋め込んで接合しても良い。また、柱１０、１２及び梁１４、１６の内周部にスタット等のせん断力伝達部材を備えた接合用プレートを埋め込み、接合用プレートと波形鋼板２０、２２に取り付けられた取付フレーム４０、５０とをボルト又は溶接により接合しても良い。更に、波形鋼板２０、２２は、必ずしも柱１０又は柱１２に接合する必要はなく、設計強度に応じて梁１４、１６にのみ接合しても良い。
【００２９】
次に、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の作用及び効果について説明する。
【００３０】
架構１８を施工する際には、柱１０、１２等の建て込み作業やナット４４の埋設作業において施工誤差が発生する。このような状況下おいて、架構１８に波形鋼板２０、２２を取り付けると波形鋼板２０、２２が傾く場合があり、図１０に示すように端部フランジ鋼板４２、５２同士を密着させることが困難となる。しかし、本実施形態では、２枚の波形鋼板２０、２２を架構１８に取り付けた後に、波形鋼板２０、２２にまたがるように接合用波形鋼板２６を重ねて高力ボルト３２により摩擦接合する。即ち、波形鋼板２０、２２が傾いても、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが重なる重合部２８、３０において波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とを接触・密着させることができる。また、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６との重なり幅を調整することにより摩擦接合に必要な接触面積を確保することができる。
【００３１】
更に、重合部２８、３０における接触面に粗面化処理を施すことで摩擦係数が大きくなり、高力ボルト３２及びナット３４による摩擦接合強度が向上する。重合部２８を例にすると、少なくとも波形鋼板２０の折り板６６Ａ、６６Ｃと接合用波形鋼板２６の折り板６８Ａ、６８Ｃとがそれぞれ接触した状態を確保できれば、設計時に想定した接合強度を実現し得る。この場合、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６との波形を異なる大きさとすることで波形鋼板２０の折り板６６Ａ、６６Ｃと接合用波形鋼板２６の折り板６８Ａ、６８Ｃとを容易に接触・密着できる。また、高力ボルト３２のせん断によって波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力を伝達するのではなく、粗面化処理を施した部分を高力ボルト３２で支圧して摩擦力を発生させることで当該鉛直分力を伝達する。ゆえに、重合部２８、３０を貫通するボルトの数を削減できるため施工性が向上し、更に、ボルト孔７０、７２によるせん断剛性・耐力の低下を抑えることができる。
【００３２】
なお、現場において波形鋼板２０、２２に接合用波形鋼板２６を重ね合わせた後に、ボルト孔７２に合わせてボルト孔７０を空けても良いが、ボルト孔７０をルーズ孔として施工誤差を吸収することも可能である。
【００３３】
ここで、波形鋼板２０及び接合用波形鋼板２６が負担するせん断力の伝達イメージを図５に示す。なお、図が煩雑となるため波形鋼板２２のせん断力の伝達イメージ及び高力ボルト３２等は省略する。
【００３４】
波形鋼板２０が負担するせん断力による鉛直分力は、矢印Ｃのように補剛フレーム枠３８に沿って伝達される。一方、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力は、矢印Ｄのように補剛フレーム枠５４に沿って伝達される。波形鋼板２０の端部フランジ鋼板４２と接合用波形鋼板２６の端部フランジ鋼板５８について見ると、波形鋼板２０が負担するせん断力による鉛直分力と、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力が逆方向に作用して互いに鉛直分力を打ち消し合うことがわかる。なお、端部フランジ鋼板４２、５８に作用するせん断力による鉛直分力について説明したが、端部フランジ鋼板５２、６０においても、波形鋼板２２が負担するせん断力による鉛直分力と、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力が逆方向に作用して鉛直分力を打ち消し合う。
【００３５】
一方、図６に示すように波形鋼板２０、２２を接合用波形鋼板２６で接合しない場合、地震荷重が作用すると各波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力（矢印Ｃ、Ｅ）が端部フランジ鋼板４２、５２に沿って梁１４に集中し、当該鉛直分力に対する反力Ｒ１、Ｒ２が梁１４に生じる。ここで、反力Ｒ１、Ｒ２が梁１４に作用した場合のモーメント図、せん断力図の略図を図７に示す。（Ａ）は、梁１４に反力Ｒ１が作用した場合の結果、（Ｂ）は、梁１４に反力Ｒ２が作用した場合の結果、（Ｃ）は、（Ａ）及び（Ｂ）に示す結果を重ね合わせたものである。なお、梁１６に生じる反力は、梁１４と同様であるため省略する。
【００３６】
図７（Ｃ）のせん断力図から分かるように、波形鋼板２０、２２を接合用波形鋼板２６で接合しない場合、開口部２４の上方の梁１４に反力Ｒ１、Ｒ２が付加せん断力Ｐとして作用する。そのため、当該梁１４部分の応力が過大となりせん断補強等が必要となる。しかし、本実施形態であれば、上述の通り端部フランジ鋼板４２及び端部フランジ鋼板５８において、波形鋼板２０が負担するせん断力による鉛直分力と、接合用波形鋼板２６が負担するせん断力による鉛直分力が互いに打ち消し合うため、梁１４作用する集中力（付加せん断力Ｐ）が小さくなる。従って、波形鋼板２０と接合用波形鋼板２６の鉛直力が打ち消し合わなければ必要となる梁１４、１６のせん断補強等が不要となり、施工性の向上、コストの削減を図ることができる。
【００３７】
なお、上記したように重合部２８、３０は、波形鋼板２０、２２が負担するせん断力の伝達経路となるため、重合部２８、３０におけるせん断耐力及び靭性を確保しておくことが望ましい。例えば、重合部２８、３０における波形鋼板２０、２２又は接合用波形鋼板２６に薄肉の鋼板を溶接して板厚を増したり、接合用波形鋼板２６等を低降伏点鋼で構成し、当該部位でエネルギー吸収をしても良い。更には、接合用波形鋼板２６と波形鋼板２０、２２との間に、粘弾性体等を配置して地震エネルギーを吸収しても良い。
【００３８】
以下、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の変形例について説明する。
【００３９】
図１に示す構成では、開口部２４を備えた設計自由度の高い波形鋼板耐震壁３６を実現している。この波形鋼板耐震壁３６は、接合用波形鋼板２６の上下方向の長さを調整することで、所望の大きさの開口部２４を設けることができるが、接合用波形鋼板２６を梁１４及び梁１６に接合して開口部２４を塞ぐことも可能である。図８に示す波形鋼板耐震壁８２では、梁１４の長手方向に間を空けて波形鋼板２０、２２を配置し、波形鋼板２０、２２に架け渡された接合用波形鋼板２６を、取付フレーム５６を介して梁１４に接合すると共に端部フランジ鋼板６２を介して梁１６に接合している。そして、波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが重なり合う重合部２８、３０を、高力ボルト３２及びナット３４で締め付けることで、各波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが摩擦接合されている。このように接合用波形鋼板２６を梁１４及び梁１６に接合することで梁１４、１６に作用する集中力を軽減することができる。従って、梁１４及び１６のせん断補強等が不要となり施工性の向上、コスト削減を図ることができる。
【００４０】
なお、上記全ての実施形態では、重合部２８、３０において波形鋼板２０、２２と接合用波形鋼板２６とが接触する接触面に粗面化処理を施したが、必ずしも粗面化処理を施す必要はなく、また、高力ボルト３２に替えて通常のボルトを用いても良い。更に、粗面化処理が施されている部分を高力ボルト３２で支圧して摩擦力を発生されることで各波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力を伝達したがこれに限らず、高力ボルト３２又は通常のボルトのせん断によって波形鋼板２０、２２が負担するせん断力による鉛直分力を伝達することも可能である。
【００４１】
また、柱１０、１２及び梁１４、１６から構成された架構１８の構面に波形鋼板２０、２２及び接合用波形鋼板２６を配置した場合の例について説明したがこれに限らず、例えば、梁１４、１６に替えてコンクリートスラブ又は小梁等であっても良く、架構１８に３枚以上の波形鋼板を配置して接合用波形鋼板で接合しても良い。更に、柱１０、１２及び梁１４、１６は、鉄筋コンクリート造に限られず、鉄骨鉄筋コンクリート造、プレストレスコンクリート造、鉄骨造、更には現場打ち工法であっても、プレキャスト工法によるものであっても良い。
【００４２】
また、各種の波形鋼板２０、２２及び接合用波形鋼板２６は、図９（Ａ）〜（Ｄ）に示すような断面形状をした波形鋼板を用いても良い。更に、波形鋼板２０、２２及び接合用波形鋼板２６は、波形の折り筋の向きを水平方向として架構１８に配置したがこれに限らず、折り筋の向きを鉛直方向として架構１８に配置しても良い。このように配置しても波形鋼板耐震壁に特有の変形性能に影響はなく、優れた耐震性能は確保される。
【００４３】
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、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ことは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００４４】
【図１】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁を示す正面図であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）の１−１線断面図である。
【図２】本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁のおいて、接合用波形鋼板を接合する前の波形鋼板耐震壁を示す正面図であり、（Ｂ）は、図３（Ａ）の３−３線断面図である。
【図４】本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の重合部を示す拡大断面図である。
【図５】本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の断片を模式化した説明図である。
【図６】従来の波形鋼板耐震壁の断片を模式化した説明図である。
【図７】従来の波形鋼板耐震壁における梁の応力状態を示すモーメント図、せん断力図である。
【図８】（Ａ）は、本発明の実施形態に係る波形鋼板耐震壁の変形例を示す正面図であり、（Ｂ）は、図８（Ａ）の６−６線断面図である。
【図９】本発明の全ての実施形態に係る波形鋼板の断面形状を示す断面図である。
【図１０】（Ａ）従来の波形鋼板耐震壁を示す正面図であり、（Ｂ）は図１０（Ａ）の８−８線断面図である。
【図１１】（Ａ）は、従来技術を示す正面図であり、（Ｂ）は図１１（Ａ）の９−９線断面図である。
【図１２】従来の波形鋼板耐震壁を示す正面図である。
【符号の説明】
【００４５】
１０ 柱（周辺部材）
１２ 柱（周辺部材）
１４ 梁（周辺部材）
１６ 梁（周辺部材）
２０ 波形鋼板
２２ 波形鋼板
２４ 開口部
２６ 接合用波形鋼板
２８ 重合部
３０ 重合部
３２ 高力ボルト（ボルト）
３６ 波形鋼板耐震壁
４２ 端部フランジ鋼板（裏側端部フランジ鋼板）
５２ 端部フランジ鋼板（裏側端部フランジ鋼板）
５８ 端部フランジ鋼板（表側端部フランジ鋼板）
６０ 端部フランジ鋼板（表側端部フランジ鋼板）
８２ 波形鋼板耐震壁
【特許請求の範囲】
【請求項１】
架構を構成する周辺部材に取り付けられ、間を空けて配置された複数の波形鋼板と、
隣接する前記波形鋼板に架け渡された接合用波形鋼板と、
前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが重なり合う重合部を貫通し前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とを接合するボルトと、
前記波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられた裏側端部フランジ鋼板と、
前記接合波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられた表側端部フランジ鋼板と、
を備えることを特徴とする波形鋼板耐震壁。
【請求項２】
前記接合用波形鋼板が、上側又は下側の前記周辺部材に取り付けられ、
下側又は上側の前記周辺部材と前記接合用波形鋼板との間に、開口部を形成することを特徴とする請求項１に記載の波形鋼板耐震壁。
【請求項３】
前記重合部において前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが接触する接触面の少なくとも一方に粗面化処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波形鋼板耐震壁。
【請求項１】
架構を構成する周辺部材に取り付けられ、間を空けて配置された複数の波形鋼板と、
隣接する前記波形鋼板に架け渡された接合用波形鋼板と、
前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが重なり合う重合部を貫通し前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とを接合するボルトと、
前記波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記接合用波形鋼板と反対側に張り出して設けられた裏側端部フランジ鋼板と、
前記接合波形鋼板の前記重合部側の端部に形成され、前記裏側端部フランジ鋼板と反対側に張り出して設けられた表側端部フランジ鋼板と、
を備えることを特徴とする波形鋼板耐震壁。
【請求項２】
前記接合用波形鋼板が、上側又は下側の前記周辺部材に取り付けられ、
下側又は上側の前記周辺部材と前記接合用波形鋼板との間に、開口部を形成することを特徴とする請求項１に記載の波形鋼板耐震壁。
【請求項３】
前記重合部において前記波形鋼板と前記接合用波形鋼板とが接触する接触面の少なくとも一方に粗面化処理が施されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の波形鋼板耐震壁。
【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２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【公開番号】特開２００９−１６１９８４（Ｐ２００９−１６１９８４Ａ）
【公開日】平成２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−５５２（Ｐ２００８−５５２）
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【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２１年７月２３日（２００９．７．２３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１月７日（２００８．１．７）
【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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