(57)【要約】【課題】形状を工夫することにより、一枚の鋼板を素材として、高く、かつ安定的なせん断抵抗を有する耐力壁を提供する。【解決手段】一枚の矩形鋼板の四側の端部を折り曲げることにより形成された断面コ字形状または断面Ｌ字形状を有する枠材部と、四側端部、複数本の斜線部を残した開口部とこの開口部の全周端に立設された縁立壁を有するとともに前記開口部が上下および左右で対称となるように形成されている面板部とが一枚の鋼板を素材として形作る。  枠材部と面板を接合する必要がないので、溶接に伴う環境悪化や、ドリルねじ固着に伴う副資材及び手間の増加もなく、安定したせん断抵抗を有する耐力壁が環境悪化を伴うことなく、軽量かつ低コストで提供できる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠材部と面板部が一枚の鋼板から形成されている矩形の鋼板一体型耐力壁であって、前記枠材部は、前記一枚の鋼板側端部を折り曲げることにより形成された断面コ字形状または断面Ｌ字形状を有し、また前記面板部は、四側端部および対角線部を残した開口部と、当該開口部の全周端に立設された縁立壁を有することを特徴とする鋼板一体型耐力壁。
【請求項２】
枠材部と面板部が一枚の鋼板から形成されている矩形の鋼板一体型耐力壁であって、前記枠材部は、前記一枚の鋼板側端部を折り曲げることにより形成された断面コ字形状または断面Ｌ字形状を有し、また前記面板部は、四側端部、複数本の斜線部を残した開口部と、当該開口部の全周端に立設された縁立壁を有するとともに、前記開口部が上下および左右で対称となるように形成されていることを特徴とする鋼板一体型耐力壁。
【請求項３】
前記面板部は、複数本の斜線部の交差部を通る横線部および／または縦線部を有する請求項１または２に記載の鋼板一体型耐力壁。
【請求項４】
一枚の矩形鋼板に打抜き加工を施した後に当該打抜き加工により形成された開口の全周にバーリング加工を施すことにより全周端に立設された縁立壁を有する開口部を成形して面板部を形作った後、前記矩形鋼板の四側辺に折り曲げ加工を施して断面Ｌ字形や断面コ字形の枠材部を形作ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の鋼板一体型耐力壁の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、住宅用の耐力壁の構造およびその耐力壁を製造する方法に関する。耐力壁とは、建築物に風や地震による外力がかかった際に、建物に作用する水平力に抵抗して建物の変形を抑制させるための壁構造要素であって、建築基準法第２０条で定められた要件を満たすものを指す。
【背景技術】
【０００２】
一般的に住宅用建築物の耐力壁構造は、形鋼等を組合せた壁枠組または木造の壁枠組の枠材に、合板、集成材、石膏ボードなどの面材を、ドリルねじなどで取付けることで構成されている。そして、昨今のスチールハウス等にあっては、面板をも鋼板で構成したスチール製の耐力壁が多用されるようになっている。
スチール製の耐力壁は、通常、コの字断面の形鋼を溶接やボルトで接合して長方形に組付けた枠材と、この枠材に取り付けられた筋交いや面板から構成されている。筋交いや面板の取り付けにはドリルねじなどが用いられている。
筋交いよりも面板の方が高いせん断抵抗を有しているので優位ではあるが、枠材全面に接合する必要があり、施工が煩雑となるといった問題点がある。
【０００３】
枠材に面板が取り付けられた耐力壁に水平力が作用するとき、面板は対角線方向に膨出し、ひずみが集中する対角部において枠体から剥がれようとする。作用する水平力が大きくなると、前記面板が剥がれるか、剥がれないまでもドリルねじなどの頭の方が面板を貫通して急激な耐力低下が起こる。
このような耐力低下を防ぎ、耐力壁としての機能向上のためにはドリルねじなどでの固着箇所の増加が挙げられるが、その個数を増加するにも限界があり、例えば特許文献１で紹介されるような押さえ具の利用も想定される。
【特許文献１】特開２００６−１７７０８１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
特許文献１で紹介された方法は、図１に見られるように、枠体２ａ，２ｂにドリルねじなどで取り付けられた面材３の外側に、当該面板の上下端部の横幅方向全長に、押さえ具４ａ，４ｂを、前記面板３を螺通させて前記枠体２ａ，２ｂに螺着させようとするものである。
この技術は、ドリルねじなどでの面板への取り付け箇所の低減によって所要の壁耐力を得ようとする観点からは有意なものである。しかしながら、押さえ具なる副資材を必要とするばかりでなく、手間を要するため、耐力壁の製造の観点からは高コストなものとなってしまう。
【０００５】
ところで、枠材とこの枠材に取り付けられた筋交いや面板とからなる耐力壁においては、多用なニーズに対応させるため、様々な板厚の鋼材が用いられ、多様な形状に形作られている。枠材の製造および枠材への面板などの取り付けの際の接合工程に時間と費用がかかるといった問題点がある。また、枠材の製造に溶接法を用いようとすると、溶接ヒュームの発生など作業環境を悪くする。しかも、めっき鋼材を素材としていると、溶接時にめっき層がなくなるので、溶接部の後補修が必要になることもある。また、素材ボルト接合法を採用しようとすると、副資材が必要となるばかりでなく、手間を要するといったデメリットもある。
本発明は、このような問題を解消すべく案出されたものであり、形状を工夫することにより、一枚の鋼板を素材として、高く、かつ安定的なせん断抵抗を有する耐力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】
【０００６】
本発明の鋼板一体型耐力壁は、その目的を達成するため、枠材部と面板部を一枚の鋼板で形成されている矩形の耐力壁であって、前記枠材部は、前記一枚の鋼板側端部を折り曲げることにより形成された断面コの字または断面Ｌ字形状を有し、また前記面板部は、四側端部および対角線部を残した開口部と、当該開口部の全周端に立設された縁立壁を有することを特徴とする。
また前記面板部は、四側端部、複数本の斜線部を残した開口部と、当該開口部の全周端に立設された縁立壁を有するとともに、前記開口部が上下および左右で対称となるように形成されているものであってもよい。
さらに前記面板部は、複数本の斜線部の交差部を通るように横線部および／または縦線部が配されたものであってもよい。
【０００７】
本発明の鋼板一体型耐力壁は、一枚の矩形鋼板に打抜き加工を施した後に当該打抜き加工により形成された開口部の全周にバーリング加工を施すことにより全周端に立設された縁立壁を有する開口部を成形して面板部を形作った後、前記矩形鋼板の四側辺に曲げ加工を施して断面Ｌ字形や断面コ字形の枠材部を形作ることにより製造される。
前記鋼板四側辺の曲げ加工が、一段であれば断面Ｌ字状の枠材部が形成され、二段であれば断面コ字状の枠材部が形成される。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の鋼板一体型耐力壁は、従来の耐力壁の枠材と面板とを、一枚の鋼板に打抜き加工および曲げ加工を施すことにより、一体成形したものとしている。さらに、面板にいわゆるトラス構造で開口部を形成するとともにこの開口部の周縁に縁立壁を形成している。このため、多様な形状、板厚の鋼材を必要とせず、所望のせん断抵抗を発揮し得る板厚の鋼板を素材とすることで足りる。また、枠材と面板の接合の必要もないので、溶接に伴う環境悪化や、ドリルねじ固着に伴う副資材及び手間の増加もない。
さらに、溶接法やドリルねじ固着が採用されないので、所望のせん断抵抗を有する耐力壁が安定的に提供される。さらに、めっき鋼板を素材としても、溶接法の採用がないので耐食性の低下のおそれもない。
【０００９】
したがって、本発明により、従来品よりも安定したせん断抵抗を有する耐力壁が環境悪化を伴うことなく、軽量かつ低コストで提供できる。
なお、本発明では、従来の枠材と面板とからなる耐力壁を一枚の鋼板で形成している。一枚の鋼板から形成した部位を区分するために、本明細書中では「枠体部」、「面板部」と記載しているが、機能的には従来の「枠材」や「面板」と同じである。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
本発明者等は、枠材と面板とからなる耐力壁を溶接法やドリルねじを用いることなく、製造できる体力壁構造について鋭意検討を重ねた。その過程で、一枚の鋼板から枠材部と面板部を形作ることにより、溶接法やドリルねじを用いることなしに耐力壁を得たものである。
また、従来の耐力壁の構造をみると、断面Ｌ字形や断面コ字形の形鋼等を矩形に組付け、このフランジ部に別途準備した面板を取り付けている。そこで、面板部を備えた一枚の鋼板の四側辺に断面Ｌ字形や断面コ字形の枠材部を形作れば、溶接法やドリルねじを用いることなしに一枚の鋼板からなる耐力壁が得られることに到達したものである。
【００１１】
本発明者等は、さらに、材料使用量を極力削減できる体力壁構造についても検討した。その過程で、一枚の鋼板からなる面板部に、いわゆるトラス構造となる開口部を、その開口部の全周縁に縁立壁を備えさせた形状で形作ることにより、従来の耐力壁にも劣らない耐力を有する耐力壁が得られることに到達したものである。
【００１２】
以下、まず、本発明鋼板一体型耐力壁の構造について詳しく説明する。
前記した通り、溶接法やドリルねじを用いることなしに耐力壁を形作るには、一枚の矩形鋼板の四側辺に曲げ加工を施して断面Ｌ字形や断面コ字形の部位を形成し、この部位を枠材部とすればよいことになる。
また、面板部に、少ない使用量で最大限の耐力を発揮させるには、その全周縁に縁立壁を備えさせた開口部を、いわゆるトラス形状となるように形作ればよいことになる。
【００１３】
開口部を、いわゆるトラス構造で形成する態様に制限はない。図２に示すように、四側端部および複数本の斜線部を残して打抜き加工を施した開口で足りる。また、図３に示すように、四側端部、複数本の斜線部、複数本の斜線部の交差部を通る横線部が残るように打抜き加工を施して形成した開口であってもよい。さらに、図４に示すように、四側端部および対角線部を残すように打抜き加工を施した開口であってもよい。
ただし、いずれの態様の開口部であっても、上下および左右で対称となるように形成されていることが必要である。
【００１４】
トラス構造の開口部を形成した面板部にあって、従来の耐力壁に匹敵する耐力を発揮させるために、本発明では開口部の全周縁に縁立壁を立設させている。この縁立壁に面外座屈防止の作用を果たさせようとするものである。
この縁立壁は、打抜き加工により形成した開口の全周縁にバーリング加工を施すことにより容易に形成される。
【００１５】
次に、本発明の鋼板一体型耐力壁を製造する手順について説明する。
まず、一枚の矩形鋼板を準備する。この矩形鋼板に打抜き加工を施して、図２，３，４に見られるようなトラス構造の開口を形成する。後工程の枠材部形成を容易に行わせるために、四隅に、断面Ｌ字状または断面コ字状の枠体部のＬ字の長さまたはコ字の長さに合致する辺幅の切り欠きが形成されるように同時に打抜き加工を施すことが好ましい。
打抜き加工で形成された開口にバーリング加工を施し、この開口の全周縁に縁立壁を立設し、縁立壁を有する開口部を形成する。形成部の好ましい形成態様は前記した通りである。
【００１６】
切り欠きと、縁立壁を有する開口部を形成した矩形鋼板の四側辺を、縁立壁が立っている方向に順次折り曲げる。この折り曲げ手段としては、ロール成形法でも良いし、プレス法を用いても良い。
優れた耐力を有する耐力壁を効率よく製造するためには、耐力壁を形作る矩形鋼板の長辺側には二段階の折り曲げ加工をロール成形法で施して断面コ字形状の枠体部を成形した後、短辺側に一段階の折り曲げ加工を施して断面Ｌ字形状の枠体部を成形することが好ましい。
【００１７】
なお、耐力壁としては、耐久性の観点から、耐食性も必要である。耐食性に優れた素材鋼板としては、めっき鋼板を用いることが好ましい。めっき鋼板としては、Ｚｎめっき、Ａｌめっき、Ｚｎ−Ａｌ合金めっき、あるいはＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ合金めっきが施された鋼板が用いられるが、特に、Ａｌ：４．０〜１０．０質量％、Ｍｇ：１．０〜４．０質量％を含み、残部がＺｎからなるもの、さらに微量のＴｉやＢを含むもの、あるいはさらにＳｉを含むＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系合金めっきが施された鋼板を素材としたものが好ましい。
本発明の鋼板一体型耐力壁は、基本的には溶接接合法を採用していないので、めっき鋼板の耐食性が十分に発揮・維持される。
【実施例】
【００１８】
２７２０ｍｍ×１１３０ｍｍにカットした、板厚１．２ｍｍの４００ＭＰａ級のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板に打抜き加工を施し、面板部を構成する、いわゆるトラス構造の開口を設けたのち、この開口の全周にわたってバーリング加工を施し５ｍｍの高さを有する縁立壁を形成した。なお、トラス構造を構成する斜線部の幅は３０ｍｍ、横線部の幅は６０ｍｍとした。その後、両側辺部および上下部の鋼板側端に曲げ加工を施し、両側壁は断面コ字型に、上下壁は断面Ｌ字型の枠材部を形成した、図３に示す形状で、高さ２６００ｍｍ、幅９１０ｍｍ、奥行き６０ｍｍの耐力壁を製造した。
得られた耐力壁について変形性能を調査した。
【００１９】
併せて、同じ４００ＭＰａ級のＺｎ−Ａｌ−Ｍｇ系めっき鋼板を素材とした図５に示すような構造・サイズの筋交い型の耐力壁（従来の耐力壁）の変形性能を調査し、両者を比較した。
なお、従来構造の耐力壁は、枠材である縦フレームと上下のフレームおよび筋交いの板厚は３．２ｍｍとした。
【００２０】
耐力壁の変形性能は、図６に示す面内せん断試験機を用い、ＪＩＳＡ１４１４に準じて行った。Ｐなる荷重を加えたときの各部位の変形量Ｈ１，Ｈ２，Ｖ３，Ｖ４を変位計で測定し、下記の式（１）で示すせん断変形角Ｒ（rad）にて評価した。
せん断変形角R（rad）＝(H1−H2)／H−(V3−V4）／W      ・・・・（１）
その結果である荷重‐せん断変形角曲線を図７に併せて示す。
従来構造の耐力壁と比較して板厚の薄い本発明品の方が、同じ荷重ではせん断変形角が小さく、変形し難かったことがわかる。
【００２１】
本実施例で作製した鋼板一体型耐力壁には接合部がないため、安定しかつ優れたせん断抵抗を有しており、接合部の接合不良の心配もない。
さらに、本実施例で作製した鋼板一体型の耐力壁は面外座屈防止壁を形成しているために、一枚の薄鋼板を素材としたものであっても、従来構造の耐力壁と同等以上の変形抵抗を有するものが得られている。ちなみに、従来構造の耐力壁の重量が３８ｋｇ／枚であるのに対して、本実施例の一体型耐力壁の重量は１９ｋｇ／枚であった。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】特許文献１で紹介されている耐力壁
【図２】鋼板一体型耐力壁の例を示す図
【図３】実施例で作製した鋼板一体型耐力壁を示す図
【図４】鋼板一体型耐力壁の例を示す図
【図５】実施例で比較対象とした従来の耐力壁を示す図
【図６】面内せん断試験の方法を説明する概略図
【図７】実施例で調査した耐力壁の荷重‐せん断変形角曲線
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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