(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
パネル外周のフレームと、このフレームに接合された鋼板とを備え、前記鋼板は、複数の孔が略全面に分布して設けられ、かつ角部に切欠が設けられていることを特徴とする耐力壁パネル。
【請求項２】
前記切欠は、前記孔のうちの鋼板の角部に位置する孔に連続したものである請求項１記載の耐力壁パネル。
【請求項３】
前記鋼板を、フレームの長手方向に複数枚並べて設けた請求項１または請求項２記載の耐力壁パネル。
【請求項４】
前記鋼板は、複数の平行な直線状のリブが略全面に分布して一体に設けられたものである請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の耐力壁パネル。
【請求項５】
前記複数の平行な直線状のリブが、フレームの長手方向に対して直交する方向に、略全幅に連続して延びるものである請求項４記載の耐力壁パネル。
【請求項６】
前記鋼板が、フレームの長手方向に沿う両側縁の中間部分に切欠を有するものである請求項１ないし請求項５のいずれかに記載の耐力壁パネル。
【請求項７】
前記鋼板が、前記各孔の周囲にリブが設けられたものである請求項１ないし請求項６のいずれかに記載の耐力壁パネル。
【請求項８】
前記各孔は、隣合う直線状のリブの間に一列に配列されている請求項４ないし請求項７のいずれかに記載の耐力壁パネル。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、中低層の事務所建物や、戸建住宅、集合住宅等の建物、特に鉄骨系、軽量鉄骨系の建物に用いられる耐力壁パネルに関する。
【０００２】
【従来の技術と発明が解決しようとする課題】
従来、鉄骨系の建物において、パネル外周のフレームに無孔の鋼板を接合し、鋼板の剪断耐力により水平力を負担する構造の耐力壁パネルが用いられている。このような構成の耐力壁パネルを設置し、図１５に示すように水平力Ｆを加えた場合の耐力壁パネル５１の挙動を図１６に示す。同図からわかるように、座屈後の耐力上昇が著しくなる。すなわち、鋼板の一部が降伏しても応力分配を行うため、なかなか耐力低下に至らない。その結果、座屈後、鋼板の耐力が最大に至る前に、耐力壁パネル５１の外周のフレームが局部変形したり、接合部が破断したりして終局状態になる。
このような状態にならないように、耐力壁パネル５１の周辺固定を確実なものとすると、かなり過大な設計となり、現実的なものとならない。逆に、鋼板の板厚を薄くすると、初期剛性が低下し、取扱も難しくなる。
【０００３】
このような課題を解消するものとして、図１２（Ａ）に示すように、円形の孔５４を略全面に分布して形成した鋼板５３を耐力要素として用いることが提案されている。このように孔５４の明いた鋼板５３とすることにより、剪断耐力を確保すると共に、孔５４の変形による高いエネルギー吸収能力を確保できる。すなわち、鋼板５３の全体の変形の他に、孔５４間の鋼板部分が剪断変形することにより、座屈後もエネルギー吸収が行われる。そのため、降伏後の耐力上昇を低減しつつ、変形性能を期待できる。鋼板５３の全体の変形も、無孔鋼板に比べて柔軟になる。
【０００４】
しかし、図１３に示すようにパネル外周のフレーム５２（斜線で示す部分）に有孔鋼板５３を接合した耐力壁パネルとした場合、フレーム５２の効果が鋼板５３の全体を拘束してしまう。その結果、純粋な有孔鋼板の剪断耐力以上の剛性を保持することになる。有孔鋼板５３によって構成される耐力壁パネルの挙動を示す。同図からわかるように、孔の変形により変形能力は上がるが、外周のフレーム５２の効果によって耐力壁パネルの剛性があがる。このため、耐力壁パネルの柔軟な変形性能を得ることができず、エネルギー吸収能力を十分に高めることができない。また、鋼板５３が面外に変形する時点で音鳴りがするという課題がある。
【０００５】
この発明の目的は、単なる孔あき鋼板を用いた場合よりも高いエネルギー吸収能力が得られる耐力壁パネルを提供することである。
この発明の他の目的は、フレームの角部と鋼板との干渉が避けられ、フレーム角部の補強が容易に行えるようにすることである。
この発明のさらに他の目的は、繰り返し載荷時の音鳴りが軽減され、また鋼板が運搬時に撓み難く、取扱い易いものとすることである。
この発明のさらに他の目的は、中桟の省略を可能とすることである。
この発明のさらに他の目的は、座屈後の挙動の安定が得られるようにすることである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
この発明の耐力壁パネルは、パネル外周のフレームと、このフレームに接合された鋼板とを備え、前記鋼板は、複数の孔が略全面に分布して設けられ、かつ角部に切欠が設けられていることを特徴とする。
この構成によると、耐力壁パネルに作用する剪断荷重に対して、孔あき鋼板の使用により、エネルギー吸収効果が得られるうえ、鋼板の角部に設けられた切欠が余分な変形を吸収するため、フレーム角部の負担が小さい。すなわち、鋼板の各角部の切欠のため、外周のフレームが辺毎に切り離されて、フレーム拘束による力の分散化が図れ、これにより斜張力のみによる鋼板の純粋な変形性能が得られる。そのため、単なる孔あき鋼板よりも高いエネルギー吸収能力が得られる。また、鋼板の角部に切欠があるため、外周フレームの縦フレーム材と横フレーム材との接合部が鋼板に干渉することが避けられる。そのため、これらフレーム材の接合部の補強が施し易い。なお、前記切欠は、必ずしも鋼板の全ての角部に設けなくてもよく、例えば鋼板の４つの角部のうちの３つの角部のみに設けてもよい。
前記切欠は、前記孔のうちの鋼板の角部に位置する孔に連続したものであっても良い。
【０００７】
この発明において、前記鋼板は、フレームの長手方向に複数枚並べて設けても良い。この構成の場合、一枚の鋼板が小さくて済むため、孔あき形状の鋼板の製造が容易で、保管，運搬も行い易く、コストが低減できる。このように複数枚に分割しても、必要な水平耐力が効果的に得られる。
【０００８】
この発明において、前記鋼板は、複数の平行な直線上記のリブが略全面に分布して一体に設けられたものであっても良い。
このようにリブを設けた場合、鋼板が面外補強されるため、面外に変形することが抑制され、繰り返し載荷時の面外変形による音鳴りが防止される。また、運搬時に撓み難くて取扱い易い。
上記直線状のリブは、例えばＶ字状等の折り曲げ部分であっても良く、また成形加工等で突出させた部分であっても良い。
【０００９】
前記複数の平行な直線状のリブは、フレームの長手方向に対して直交する方向に、略全幅に連続して延びるものであって良い。
この場合、フレームの横桟を省略しても、鋼板が面外に撓むことが防止され、横桟を省略することが可能になる。
【００１０】
この発明において、前記鋼板が、フレームの長手方向に沿う両側縁の中間部分に切欠を有するものであっても良い。このように鋼板に角部だけでなく、長辺の中間にも切欠を設けることにより、フレームが細長形状である場合に、切欠によるエネルギー吸収効果がより効果的にられる。
【００１１】
この発明において、前記鋼板は、前記各孔の周囲にリブが設けられたものであっても良い。この構成の場合、孔の周囲のリブが面外補強となり、座屈後のエネルギーの吸収がさらに確実になり、座屈後の挙動が安定する。面外補強は、薄肉鋼板では、厚肉鋼板のようにスリーブ等の溶接で行うことはできないが、この発明では、孔の周囲のリブで面外補強するため、薄肉鋼板であっても面外補強が行える。孔の周囲のリブの一体成形は、プレス成形等で行える。
【００１２】
鋼板の前記各孔は、隣合う直線状のリブの間に一列に配列されていても良い。このように孔の列毎に直線状のリブを設けることにより、リブによる補強効果が高く得られる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
この発明の第１の実施形態を図１ないし図４と共に説明する。この耐力壁パネル１は、パネル外周のフレーム２と、このフレーム２に接合された鋼板３とを備える。鋼板３は、複数の孔４が略全面に分布して設けられ、かつ各角部に切欠５が設けられたものである。鋼板３は、フレーム２の縦方向となる長手方向に複数枚並べてある。
フレーム２は、両側辺の縦フレーム材２ａと、上下辺の横フレーム材２ｂとで矩形に枠組みされたものである。フレーム２の長手方向の中間部分には、横方向の中桟２ｃが複数本設けられている。中桟２ｃは、各鋼板３の隣り合う縁部に沿って、これらの縁部が接合可能なように設けられている。縦横のフレーム材２ａ，２ｂ、および中桟２ｃは、形鋼製のものとされ、例えば溝形等の軽量形鋼が用いられる。図示の例では、図２に拡大して示すように、縦フレーム材２ａは、鋼板３が接合される縦フレーム材本体２ａａと、柱材２ａｂとを接合した組み合わせ材とされている。縦フレーム材本体２ａａに溝形鋼が用いられている。縦横のフレーム材２ａ，２ｂの相互の接合、および中桟２ｃの接合は、リベッド，ボルト等の軸状結合具１６による接合、またはスポット溶接等の溶接接合とされている。
鋼板３は、板厚が１mm程度の薄肉鋼板からなり、例えば、リベッド，タッピングビス等の軸状結合具（図示せず）、またはスポット溶接等によりフレーム２に接合されている。鋼板３は、フレーム２に対する接合と同様に、中桟２ｃにも接合されている。
【００１４】
図１に示すように、鋼板３は、円形の複数の孔４が、略全面に均等に分布して設けられている。これらの孔４は、縦横に並べて設けられている。なお、孔４の並びは千鳥状の配置であっても良い。鋼板３は、矩形のものであり、例えば正方形状とされ、四隅の各角部に切欠５が設けられている。この切欠５は、複数分布して設けられた孔４のうち、角部に位置する孔４の一部（この例では略１／４円に相当する部分）に連続するように設けられている。切欠５の形状は、矩形状としてあるが、この他に、例えば斜めの直線で三角形状に角部を切り落とした形状であっても、また円弧状であっても良い。
【００１５】
この構成によると、耐力壁パネル１に作用する剪断荷重Ｆによって図４のように変形するが、このとき、孔あき鋼板３の使用により、エネルギー吸収効果が得られるうえ、鋼板３の角部に設けられた切欠５が余分な変形を吸収するため、フレーム２の角部の負担が小さい。すなわち、図５に模式的に示すように、鋼板３の各角部の切欠５のため、外周のフレーム２が各辺毎に切り離されて、フレーム拘束による力の分散化が図れ、これにより斜張力のみによる鋼板３の純粋な変形性能が得られる。そのため、単なる孔あき鋼板よりも高いエネルギー吸収能力が得られる。また、切欠５により鋼板３の周辺拘束がなくなるため、この耐力壁パネル１を建物に設置した場合に、柱脚が負担する引き抜き力を減少することができる。
さらに、鋼板３の角部に切欠５があるため、外周フレーム２の縦フレーム材２ａと横フレーム材２ｂとの接合部が、鋼板３に干渉することが避けられる。そのため、これらフレーム材２ａ，２ｂの接合部の補強が施し易い。例えば図３に示すように、縦横のフレーム材２ａ，２ｂにわたる補強板６を設けてこれらフレーム材２ａ，２ｂにに接合し、フレーム接合部を強化することができる。
図１のように、鋼板３は、フレーム２の長手方向に複数枚並べて設けられているが、そのため一枚の鋼板３が小さくて済み、孔あき形状の鋼板３の製造が容易で、保管，運搬も行い易く、コストが低減できる。このように複数枚の分けて鋼板３を設けても、必要な水平耐力が効果的に得られる。
【００１６】
図６は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態は、鋼板３に、複数の平行な直線状のリブ７が略全面に分布して一体に設けられたものを用いている。これら直線状のリブ７は、フレーム２の長手方向に対して直交する方向に延びるものとしてしてある。リブ７は、鋼板３を逆Ｖ字状に折り曲げて鋼板３に一体に形成したものであり、鋼板３の全幅に続く。鋼板３は、長細形状のフレーム３に対して、１枚で全長にわたるものが使用され、長手方向に沿う両側縁の中間部分に切欠８が形成されている。中間の切欠８は、長手方向の２か所に設けられ、これら２か所の切欠８は鋼板３を長手方向に略３等分する位置とされている。切欠８は矩形状のものとされ、角部の切欠５を二つ併せた大きさのものであり、上下に並ぶ２つの孔５に連続する幅のものとしてある。
鋼板３の各リブ７間のピッチは等間隔であるが、中央の切欠８を設けた箇所では、リブ７間の間隔が他の箇所よりも広がっている。また、鋼板３の各孔５は、隣合う直線状のリブ７の間に一列に配列されている。フレーム２における中桟は設けていない。
この実施形態におけるその他の構成は、図１〜図３に示す第１の実施形態と同じである。
【００１７】
この実施形態の場合、複数本の平行なリブ７を設けたため、鋼板３が面外補強される。そのため、鋼板３が面外に変形することが抑制され、繰り返し載荷時の面外変形による音鳴りが防止される。また、運搬時に撓み難くて取扱い易い。なお、リブ７による面外補強より、剪断荷重の負荷による耐力壁パネル１の変形の履歴特性は紡錘型に近くなる。また、複数の平行な直線状のリブ７は、フレーム１の長手方向に対して直交する方向に延びるものとしてあるため、フレーム２の横桟２ｃ（図１）を省略しても、鋼板３が面外に撓むことが防止される。また、鋼板３は、角部の切欠５だけでなく、フレーム２の長手方向に沿う両側縁の中間部分に切欠８を有するため、フレーム２が細長形状となる耐力壁パネル１に対して、切欠５，８によってエネルギー吸収効果がより効果的にられる。
【００１８】
なお、図６の実施形態では、鋼板３のリブ７は全幅に続くものとしたが、リブ７は、図７に示すように、リブ長さ方向に対して、断続的に形成されたものであっても良い。
【００１９】
図８，図９は、鋼板３の具体例である。同図の例の鋼板３は、各孔４の配列の間にリブ７が２本ずつ一組となって平行に設けられている。この各組内のリブ７間の間隔Ｌ１は、リブ７の組間の間隔Ｌ２よりも狭くされている。各リブ７は逆Ｖ字状に折り曲げたものである。寸法例を示すと、間隔Ｌ１は５０mm、間隔Ｌ２は５６mm、孔４の直径Ｄは５０mm、リブ７の高さｈは１０mm、リブ７の半幅ｂは５mmである。
この構成の鋼板３は、図１や図４の例における耐力壁パネル１における鋼板３に変えて用いられ、耐力壁パネルを構成する。
このように、リブ７を２本ずつ平行に設けた場合、リブ７による面外補強効果がより高く得られる。
【００２０】
図１０，図１１は、鋼板３の別の具体例である。同図の例の鋼板３は、図８，図９の例の鋼板３において、各円形の孔５の周囲に、リブ９を一体に設けたものである。リブ９は円筒状のものとしてあり、プレス成形等により一体に形成される。この構成の鋼板３も、図１や図４の例における耐力壁パネル１における鋼板３に変えて用いられ、耐力壁パネルを構成する。
このように、各孔５の周囲にリブ９を設けた場合、このリブ９が面外補強となり、座屈後のエネルギーの吸収がさらに確実になり、座屈後の挙動が安定する。面外補強は、薄肉鋼板では、厚肉鋼板のようにスリーブ等の溶接を行うことはできないが、このように孔５の周囲のリブ９で面外補強すると、薄肉鋼板であっても面外補強が行える。また、孔５の周囲のリブ９と共に、直線状のリブ７を設けているため、この直線状のリブ７による面外補強効果も得られる。
【００２１】
【発明の効果】
この発明の耐力壁パネルは、パネル外周のフレームと、このフレームに接合された鋼板とを備え、前記鋼板は、複数の孔が略全面に分布して設けられ、かつ角部に切欠が設けられているため、単なる孔あき鋼板を用いた場合よりも高いエネルギー吸収能力が得られ、またフレームの角部と鋼板との干渉が避けられて、フレーム角部の補強が容易に行える。
前記鋼板が、複数の平行なリブが略全面に分布して一体に設けられたものである場合は、リブにより面外補強効果が得られて、繰り返し載荷時の音鳴りが軽減され、また鋼板が運搬時に撓み難く、取扱易いものとなる。直線状のリブがフレームの長手方向に対して直交する方向に延びるものであると、中桟の省略も可能である。
前記鋼板が、前記各孔の周囲にリブが設けられたものである場合は、座屈後の挙動が安定する。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の一実施形態にかかる耐力壁パネルの正面図である。
【図２】同耐力壁パネルの一部破断拡大底面図である。
【図３】図１のIII 部の拡大図である。
【図４】同耐力壁パネルの剪断力作用状態の説明図である。
【図５】同耐力壁パネルを模式的に示す剪断力作用状態の説明図である。
【図６】この発明の他の実施形態にかかる耐力壁パネルの正面図である。
【図７】この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁パネルの正面図である。
【図８】鋼板の具体例の平面図である。
【図９】（Ａ）は同鋼板の部分拡大平面図、（Ｂ）はその部分側面図である。
【図１０】鋼板の他の具体例の平面図である。
【図１１】（Ａ）は同鋼板の部分拡大平面図、（Ｂ）はその部分側面図である。
【図１２】提案例の鋼板の剪断荷重による変形前後の説明図である。
【図１３】同鋼板を用いた耐力壁パネルの剪断荷重による変形前後の説明図である。
【図１４】有孔鋼板によって構成される耐力壁パネルの挙動を示すグラフである。
【図１５】耐力壁パネルに作用する剪断荷重の説明図である。
【図１６】孔無し鋼板によって構成される耐力壁パネルの挙動を示すグラフである。
【符号の説明】
１…耐力壁パネル
２…フレーム
２ａ…縦フレーム材
２ｂ…横フレーム材
２ｃ…横桟
３…鋼板
４…孔
５…切欠
７…直線状のリブ
８…孔の周囲のリブ
【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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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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