(57)【要約】【課題】  非構造壁の影響も考慮した建物の構造計算を、比較的精度よく且つ簡便に行うことができる必要耐力要素量の算出方法を提供する。【解決方法】  平均的な非構造壁量を有する標準建物に対して、必要な耐震要素の標準量αを設定する過程と、対象建物の非構造壁量の平均的な非構造壁量からの偏差に応じて、耐震要素の量を標準値αから変動させる過程とを有する建物耐力設定方法を提供する。さらに、非構造壁の偏在が所定の値を超えている場合に、耐震要素の必要耐力を割増係数によって割り増す過程を含んでもよい。本発明は上記建物耐力設定方法にもとづいて建設された建物に関するものでもある。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平均的な非構造壁量を有する標準建物に対して、必要な耐力要素の標準量αを設定する過程と、
対象建物の非構造壁量の平均的な非構造壁量からの偏差に応じて、耐力要素の量を標準値αから変動させる過程とを有する建物耐力設定方法。
【請求項２】
さらに、非構造壁の偏在が所定の値を超えている場合に、耐力要素の必要耐力を割増係数によって割り増す過程を含む請求項１に記載の建物耐力設定方法。
【請求項３】
前記平均的な非構造壁量は、複数のサンプルプランに基づいて統計的に求められるものであり、
前記必要な耐力要素の標準量αは、前記平均的な非構造壁量を有する解析用モデルプランに対する地震応答解析に基づいて設定される請求項１又は２に記載の建物耐力設定方法。
【請求項４】
前記耐力要素の量を標準値αから変動させる過程は、前記解析用モデルプランにおいて、非構造壁量を所定の範囲で変動させ、各非構造壁量に対して必要な必要耐力要素量αを求め、対象建物の非構造壁量に対して、非構造壁量と必要耐力要素量αとの関係を適用して対象建物の耐震要素の量を求める請求項３に記載の建物耐力設定方法。
【請求項５】
前記請求項１ないし４のいずれかに記載の建物耐力設定方法によって耐震要素の量を設定した建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の設計手法および当該設計手法に基づいて建築された建築物に関するものである。本発明の提案する建築物の設計手法は、特に、建築物の耐力要素（耐震要素）の量を、簡便かつ比較的精度よく決定することができる方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
地震時に建物の耐震性を確保するためには、建物が地震動に対して十分な量の耐力要素（耐震要素）を有している必要があることは言うまでも無い。地震動に対する建物の健全性を確認する際には、柱、梁、耐震壁等、耐力要素を有する部材のみが地震時の荷重を負担するものと想定し、耐力要素以外の部材、例えば間仕切壁、腰壁等の非構造壁は単に荷重要素と考えて地震時に耐震要素に発生する応力を求めていた。
【０００３】
しかし、耐震要素以外の部材のうち、特に非構造壁量は建物の地震応答に影響を与え、単に荷重要素として考えるだけでは耐震要素の発生する応力を正確に把握できない場合がある。また、耐力要素による建物耐力と、非構造壁による建物耐力とを別々に計算して、これらを合算して建物の耐力とする、という単純な計算方法では良好な精度が得られない。なぜなら、耐震要素（耐力要素）と非耐震要素（例えば非構造壁）とは互いにその地震時挙動に影響を及ぼし合い、非構造壁量や偏在の度合いが変化した際に耐力要素の必要量に影響し、また、非構造壁の必要量も耐力要素の量や偏在の度合いの変化の影響を受けるからである。
【０００４】
地震時に耐震要素に発生する応力を正確に把握するには、非耐震要素を含めて建物全体を正確に構造解析用モデルに反映させ、応答解析を行うことが必要になるが、そのためには検討に費やす時間やコストが莫大なものとなり実用的ではない。特に住宅設計においては、設計段階では未だ依頼者の希望が固まっておらず、建物の耐震性を確保しつつ設計変更の容貌に応じることも必要になるからである。例えば、顧客の要望に応じて間取りを自由に変更し得る鉄骨系の工業化住宅（使用する構造部材が規格化されており、建物の耐力が、規格化された耐力パネルや柱の使用数量や配置で決定される住宅）においては、折衝段階（プランの検討段階）で、顧客の要望の変化に伴って、耐力パネルや柱の使用数量や配置の変更を要するプラン変更がしばしば行われるが、プランの変更の度に応答解析を行うことは現実的な対応ではない。
【０００５】
以上のような背景から、従来の建物の耐震計算は、構造体の耐震要素量のみを対象としていた。このような方法であっても、重量の重い中高層建築物や低層であっても構造体の剛性が非常に高い壁式構造の建物では、非構造壁の存在が建物の耐震性能に影響を与えることは少ないために、大きな支障はないと考えられる。しかし、特に、低層で構造体の剛性や耐力の低い鉄骨造建物や木造建物においては、非構造壁が建物の耐震性能に与える影響を無視することはできず、非構造壁の平面的な偏在に起因して建物の地震時挙動が実質的な影響を受けることも起こり得る。
【０００６】
特許文献１（特開平１１−１４１１７４号公報）には、交通振動や内部振動などの微小振動に対する二次部材の偏心の影響を考慮して、微小振動用制振装置と大振動用制振装置とを一体的に設けたハイブリッドダンパーに関する記載がある。しかし、これは微小振動対策に関する技術であり、建物の耐震設計に関する技術ではない。また、具体的な設計方法については全く開示がなされていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−１４１１７４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、従来の方法が有する上記のような課題を克服することを目的になされたもので、非構造壁等の非耐震要素を考慮した上で耐力要素の量を決定する簡便な方法を提案することを解決課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記の課題を解決するために、本発明は、
平均的な非構造壁量を有する標準建物に対して、必要な耐力要素の標準量αを設定する過程と、
対象建物の非構造壁量の平均的な非構造壁量からの偏差に応じて、耐力要素の量を標準値αから変動させる過程とを有する建物耐力設定方法を提案する。
【００１０】
本明細書において非構造壁とは、耐震設計において地震時の荷重を負担するいわゆる耐力壁あるいは耐震壁とよばれるもの以外の壁をさす。一般に非構造壁には、間仕切壁、腰壁、たれ壁、袖壁等が含まれるが、耐震設計において地震時荷重を負担しないと考えて扱われる壁であれば名称あるいは配置位置の限定はない。また、明細書を通じて記載の簡潔さのために壁量（非構造壁量）との表現を用いるが、壁量は、単に「量」だけでなく、必要に応じて非構造壁の剛性、重量を考慮した等価的な意味での壁の量であることに留意されたい。
【００１１】
本明細書において耐力要素とは、耐震設計において地震時の荷重を負担すると想定されているいわゆる柱、梁、耐震壁、筋交等を指す。本明細書を通じて、「耐力要素の量」と記載した場合、耐力要素の文字通り量（たとえば筋交いの数、耐震壁の合計長さ、耐震壁の合計水平断面積等）だけでなく、必要に応じて耐力要素の剛性、耐力等を考慮した等価的な意味での耐力要素の量であることに留意されたい。
【００１２】
非構造壁量の平均的な非構造壁量からの偏差は、単に平均値よりも何パーセント多いというような偏差であってもよいし、標準偏差に対する比率のような統計的処理を施したものであっても良い。耐力要素の量を標準値αから変動させるとは、例えば、対象となる建物の非構造壁量が標準的な非構造壁量よりも少ない場合に、この点を考慮して当該建物の耐力要素の量を増大する（あるいは削減する）係数ｆを決定し、必要な耐力要素を標準値αとｆとの積によって算出する意味である。
【００１３】
上記の構成による本方法によった場合、対象建物の耐力要素と非構造壁量に基づいて厳密な地震応答解析を実行することなく対象建物に必要な耐力要素の量を決定することができるので、必要なマンパワーが少なく、かつ同時に非構造壁量を考慮して比較的正確に耐力要素の量を決定することができる。
【００１４】
上記の方法は、さらに、非構造壁の偏在が所定の値を超えている場合に、耐力要素の必要耐力を割増係数によって割り増す過程を含むものであってもよい。
【００１５】
非構造壁の偏在は、平面図における建物の中心あるいは重心から非構造壁の断面１次モーメントまたは断面２次モーメントの中心までの距離、あるいは建物の長さに対する前記距離の比率によって表されるものであっても良い。あるいは、単に平面図における建物の中心を通る中心軸の両側に配置される非構造壁量の相違（絶対値または比率）に基づくものであっても良い。非構造壁の偏在が所定の値を超えている場合とは、例えば、前記建物の中心から非構造壁の断面１次モーメントの中心までの距離が、建物長さの１０％を超えている場合である。
【００１６】
耐力要素の必要耐力を割増係数によって割り増すとは、たとえば前記偏在が所定の値を超えている場合に、その偏在の大きさにしたがって係数ｇを決定し、必要耐力を前記αと係数ｆを用いてα×ｆ×ｇとして算出する意味である。
【００１７】
前記平均的な非構造壁量は、複数のサンプルプランに基づいて統計的に求めるのが好ましい。すなわち、平均的な非構造壁量は、対象とする建物が属する建物群（例えば、鉄骨骨組みを有する住宅建物、ＲＣ耐震壁を有する低層建物、軸組み木造住宅建物）の設計例に基づいて、たとえばその平均値として決定されるのが好ましい。建物群は、さらに、工法、階高、構造材料、耐力部材の基本寸法などが統一されたものであることが望ましい。
【００１８】
また、前記必要な耐力要素の標準量αは、前記平均的な非構造壁量を有する解析用モデルプランに対する地震応答解析に基づいて設定されるのが好ましい。
【００１９】
前記地震応答解析は、動的な応答解析であることが好ましいが、静的地震応力解析であっても良い。建物の応答解析用モデルは、耐力要素と非構造要素を具体的に配置した３次元構造物モデルであることが望ましいが、特定の構面に関する２次元モデル、あるいは質点系の１次元モデルであっても良い。
【００２０】
前記耐力要素の量を標準値αから変動させる過程は、前記解析用モデルプランにおいて、非構造壁量を所定の範囲で変動させ、各非構造壁量に対して必要な必要耐力要素量αを求め、対象建物の非構造壁量に対して、非構造壁量と必要耐力要素量αとの関係を適用して対象建物の耐震要素の量を求める方法によるのが望ましい。
【００２１】
前記解析用モデルプランにおいて、非構造壁量を所定の範囲内において所定の間隔（きざみ）で変動させ、それぞれについて地震応答解析を行うことによって各非構造壁量に対して必要な必要耐力要素量αを求めることによって、非構造壁量の平均的な非構造壁量からの偏差に対する必要耐力要素量α’の平均的な必要耐力要素量αに対する偏差の関係を求めることができる。対象建物の非構造壁量が、平均値と異なっている場合、当該非構造壁量の偏差を前記関係に適用することによって対象建物の必要耐力要素量α’を決定することが可能になる。
【００２２】
本発明は、上記いずれかに記載の建物耐力設定方法によって耐力要素の量を設定した建物にも関するものである。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明に基づく建物耐力設定方法の流れを示すフロー図
【図２】前記建物耐力設定方法のうち、解析用モデルプランでの事前解析の部分を詳細に説明したフロー図
【図３】前記建物耐力設定方法のうち、実プランでの設計の部分を詳細に説明したフロー図
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下に、実施例に基づいて本発明について詳細に説明するが、実施例は本発明の理解を助けるために記載するものであって、本発明を記載された実施例に限定する趣旨で無いことは自明である。
【００２５】
図１は、本発明に基づく建物耐力設定方法の流れ全体を示すフロー図である。まず、非構造壁の構造特性の把握１００を行い、多数のサンプルプランを基に非構造壁量の代表値を算出し２００、解析用モデルプランでの事前解析３００を行って、対象建物の実プランでの設計に適用する４００。ここで、非構造壁の構造特性の把握１００における非構造壁の構造特性とは、剛性、耐力、重量、耐久性などであって、これらの特性は実験あるいは解析によって把握することができる。非構造壁量の代表値を算出２００するためには、なるべく多くの具体的な建物の基づくことが好ましいが、構造種別、工法、規模、規格等が共通するものについて代表値を算出するのが一層好ましい。例えば、一定の階高を有する２階建ての鉄骨柱梁を有する住宅建物の代表値等である。
【００２６】
図２は、前記建物耐力設定方法のうち、解析用モデルプランでの事前解析の部分を詳細に説明したフロー図の一例である。前記の過程で決定された非構造壁量の代表値と法規あるいはその他の規定等によって設定される必要耐震性能３１０をまず設定する。例えば、一定の階高を有する２階建ての鉄骨柱梁を有する住宅建物の場合であれば、このグループに属する建物の中から最も一般的な建物のプランを解析用のモデルプランとして採用し、前記非構造壁量を代表値に一致するように設定して、地震応答解析３３０を行う。地震応答解析においては、耐力要素の量（例えば構造壁量）を変化させて応答解析を行い、所定の耐震性能を有するために過不足のない耐力要素の量（構造壁量）、つまり標準構造壁量αmeanを算出３２０するのが望ましい。
【００２７】
次に、耐力要素の量（構造壁量）を上記標準構造壁量αmeanに固定して、非構造壁量を変動させ３４０（ただし、この時、非構造壁は偏心が無いように配置する）、応答解析３５０を行って、非構造壁量毎に所定の耐震性能を有するために過不足のない耐力要素の量（構造壁量）を算出するとともに、非構造壁量を変動させた場合の必要構造壁量αと標準構造壁量αmeanとの関係を示す第１の補正係数ｆを決定する３６０。補正係数ｆは、例えば、ｆ＝必要構造壁量α／標準構造壁量αmeanによって決定される。
【００２８】
次に、必要構造壁量αと非構造壁量を一定に維持したまま、非構造壁を偏心配置して３７０、応答解析３８０を行い、非構造壁を偏在させた場合の必要構造壁量αoffと非構造壁が偏心無く配置されている場合の必要構造壁量αとの関係ｇ、あるいは、非構造壁を偏在させた場合の必要構造壁量α’と標準構造壁量αmeanとの関係ｇを求める。前者においては、例えば、ｇ＝αoff／αであり、後者においては例えば、ｇ＝αoff／αmeanである。
【００２９】
上記の過程によって、標準的な非構造壁量と必要耐震性能に対する標準構造壁量αmean、非構造壁量が標準値と異なった場合の第１補正係数ｆ、非構造壁が偏在した場合の第２補正係数ｇが決定される。
【００３０】
図３は、本発明に基づく建物耐力設定方法を実プランに適用する場合の手順を示すフロー図である。まず、対象となる実プランでの非構造壁量を非構造壁量の代表値と比較して４１０、当該対象建物に対する前記第１補正係数ｆ’を算出４４０する。次に、実プランでの非構造壁の偏在度合４２０を求めて、前記第２補正係数ｇ’を算出４５０する。これらの補正係数と標準構造壁量αmeanの値４３０から、当該対象建物の必要構造壁量α’４６０を求めることができる。前記の例に従えば、α’＝αmean×ｆ’×ｇ’あるいはα’＝αmean×ｇ’である。
【００３１】
以上記載した本発明の方法によれば、一定量の統計的な耐震解析結果に基づいて対象建物の必要構造壁量を算出することができるので信頼度が高い。また、対象建物ごとに個別に詳細な耐震解析を実行することに比較して、作業を軽減することができる。
【符号の説明】
【００３２】
１００  非構造壁の構造特性の把握ステップ
２００  多数のサンプルプランを基に非構造壁量の代表値を算出するステップ
３００  解析用モデルプランでの事前解析ステップ
３１０  非構造壁量の代表値と必要耐震性能設定ステップ
３３０、３５０、３８０  応答解析ステップ
４００  実プランでの設計ステップ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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