(57)【要約】  【課題】柱梁架構又は柱・スラブ架構の面内に組み入れられる波形鋼板に開口部を設置可能とした耐震壁を提供する。  【解決手段】水平力で層間変形を発生する柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板がその折り筋を水平方向に向けて、且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗は小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れられており、前記波形鋼板に開口部が形成されており、同開口部の口縁部に縦補剛板と横補剛板とから成るフレーム枠が組み立てられている。【選択図】  図１    
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
水平力で層間変形を発生する柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板がその折り筋を水平方向に向けて、且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗は小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れられており、
前記波形鋼板に開口部が形成されており、同開口部の口縁部に縦補剛板と横補剛板とから成るフレーム枠が組み立てられていることを特徴とする、開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁。
【請求項２】
水平力で層間変形を発生するコア部の柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板がその折り筋が水平方向に向けて、且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗は小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れられており、
前記波形鋼板に開口部が形成されており、同開口部の口縁部に縦補剛板と横補剛板とから成るフレーム枠が組み立てられていることを特徴とする、開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁。
【請求項３】
柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に組み入れられた波形鋼板は、開口部の縦辺に沿って配置される波形鋼板と、開口部の上又は上下の水平辺に沿って配置される波形鋼板とから成り、前記開口部の縦辺及び水平辺に沿って補剛板が組み立てられ、前記波形鋼板で負担した水平剪断力は縦・横の補剛板で抵抗し架構へ伝達する構成としたことを特徴とする、請求項１又は２に記載した開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁。
【請求項４】
縦辺に沿って配置された波形鋼板には、標準鋼板と略同等の剪断耐力となるように板厚を厚くし又は強度が大きい波形鋼板が用いられていることを特徴とする、請求項１又は２に記載した開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、構造物の地震応答や風荷重応答を制御し又は抑制することを可能にする波形鋼板を用いた耐震壁の技術分野に属し、更に云えば、柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に組み入れられる波形鋼板に開口部を設置可能とした耐震壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、耐震壁としては、現場打ちコンクリート造又はプレキャストのコンクリート壁構造が一般的に採用されている。しかし、コンクリート壁は、強度と剛性の制御が難しく、所定の強度を保持しつつ変形能力を期待することが難しい。強度を大きくするべく鉄筋量を増やしたり壁厚を大きくすると、必然的に剛性も大きくなるし、面外力に対する剛性も大きくなるからである。また、コンクリート壁は非常に重く、構造物の躯体荷重が大きくなるという問題点も見逃せない。
したがって、耐震壁に要求される性能は、躯体重量が大きくならない程度で剛性と強度を適切に設計すること、云い換えれば地震力に対する強度が大きく、しかも高耐力での変形性能（靱性）に優れる可変剛性機能を満たすことである。  
【０００３】
これらの要素を顧みて、本出願人により先に特許出願した非特許文献１、２の耐震壁及び制震壁には、所謂波形鋼板が持つ、面内の曲げ及び剪断に対する剪断耐力及び剛性が大きくて、剛性及び強度設計の自由度が高く、鉛直軸力及び面外方向の曲げ力に対する抵抗が小さいという力学特性を利用するべく、前記波形鋼板を、その折り筋を水平方向の配置で構造物の柱・梁架構若しくは柱・スラブ架構（コア部を含む）の面内に組み入れて、一定の強度を保持しつつも変形性能を十分に期待でき、軽量で現場での取付けが簡単な耐震壁及び制震壁が発案されている。
【０００４】
また、波形鋼板を使用した幾つかの発明も開示されている。例えば、下記の特許文献１にはデッキプレート（波形鋼板）をその波形の筋が水平方向となる配置で柱・梁架構の面内へ組み入れ、その上縁及び左右縁を柱梁へ装着した波形板製遮災壁が開示されている。
【０００５】
更に特許文献２には、波板（波形鋼板）によって構築される波板製構造物に窓等の矩形状開口部を設けた波板製構造物の開口部構造が開示されている。
【０００６】
【非特許文献１】特願２００４−４２１９６号
【非特許文献２】特願２００４−４２２２３号
【特許文献１】特開２００３−１７６５８２号公報
【特許文献２】特許第３５０６５２８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述した上記非特許文献１、２は、波形鋼板の力学特性を利用して制震性能及び耐震性能を向上させる構成は注目に値する。しかし、いずれも窓や戸（ドア）等の所謂開口部を設けない構成である。そのため波形鋼板の設置箇所が限定されて波形鋼板がもつ力学特性を構造物全体に十分発揮させることができない。のみならず設計の自由度が制限されるという問題点がある。
【０００８】
また、特許文献１の発明も波形鋼板をその柱・梁架構の面内へ装着する構成であるが、そもそもこの波形鋼板は、火災その他の災害を防ぐことを目的として装着された遮災壁である。したがって、振動時において耐震機能を発揮する目的の耐震壁には適用できない構成である。また、開口部を設ける構成でもない。
【０００９】
波形鋼板に開口部を設けた特許文献２の発明は、波板（波形鋼板）によって構築される波板製構造物の所望箇所に開口部を設けるもので、本発明が目的とする柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に組み入れられる波形鋼板に適用できるものではない。
【００１０】
本発明の目的は、開口部が必要な架構面内においても波形鋼板を用いた耐震壁を実施可能とし、既存構造物にも適用でき、構造物の躯体重量の軽量化を実現し、更には設計の自由度を向上させる耐震壁を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した従来技術の課題を解決するための手段として、請求項１に記載した発明に係る開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁は、
水平力で層間変形を発生する柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板がその折り筋を水平方向に向けて、且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗は小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れられており、
前記波形鋼板に開口部が形成されており、同開口部の口縁部に縦補剛板と横補剛板とから成るフレーム枠が組み立てられていることを特徴とする。
【００１２】
請求項２に記載した発明に係る開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁は、
水平力で層間変形を発生するコア部の柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板がその折り筋が水平方向に向けて、且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗は小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れられており、
前記波形鋼板に開口部が形成されており、同開口部の口縁部に縦補剛板と横補剛板とから成るフレーム枠が組み立てられてい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に記載した開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁において、
柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に組み入れられた波形鋼板は、開口部の縦辺に沿って配置される波形鋼板と、開口部の上又は上下の水平辺に沿って配置される波形鋼板とから成り、前記開口部の縦辺及び水平辺に沿って補剛板が組み立てられ、前記波形鋼板で負担した水平剪断力は縦・横の補剛板で抵抗し架構へ伝達する構成としたことを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の発明は、請求項１又は２に記載した開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁において、
縦辺に沿って配置された波形鋼板には、標準鋼板と略同等の剪断耐力となるように板厚を厚くし又は強度が大きい波形鋼板が用いられていることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１〜４に記載した発明に係る開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁は、以下のような効果を奏する。
（１）開口部が必要な架構面内においても波形鋼板を用いた耐震壁を実現できるので構造物全体に波形鋼板の有する力学的特性を十分に発揮させて耐震性能を向上できる。
（２）コンクリート壁と比して軽量な波形鋼板を構造物全体に配置可能であるため構造物の躯体重量を軽量化することができる。
（３）波形鋼板の設置箇所が限定されないために設計の自由度が向上する。
（４）波形鋼板は簡易に着脱できる構成であるため施工性が良いのみならず既存の構造物においても実施可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
水平力で層間変形を発生する柱・梁架構又は柱・スラブ架構の面内に、波形鋼板５がその折り筋を水平方向に向けて、且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗が小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れる構成である。
【００１７】
前記波形鋼板５には開口部４が形成されており、同開口部４の口縁部に縦補剛板４１と横補剛板４２とから成るフレーム枠４０が組み立てられている。
【実施例１】
【００１８】
図１は窓型の開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁の一実施例を示している。図２は戸型の開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁の一実施例を示している。これらは、水平力で層間変形を発生する柱・梁架構１又は柱・スラブ架構１（以下、単に架構１と云う。）の代表例である。
【００１９】
図１及び図２はほぼ同様の技術的思想であるので図１を具体的に説明し、図２は図１との相違点のみ逐次説明する。
【００２０】
本発明は、図１が示すように、両側の柱２、２と上下の梁（以下、スラブも含む）３、３とで成る架構１の面内に波形鋼板５がその折り筋を水平方向に向けて且つ水平剪断力には抵抗するが鉛直軸力及び面外方向の曲げに対する抵抗が小さい構成で水平力を伝達可能に組み入れる構成とされており、特に前記波形鋼板５に開口部４が形成されることを特徴とする。
【００２１】
前記架構１の面内に組み入れられる波形鋼板５は、開口部４の縦辺に沿って配置される波形鋼板５０と、開口部４の水平辺に沿って配置される波形鋼板５１とから形成されている。前記開口部４の口縁部には、その縦辺及び水平辺に沿って縦補剛板４１と横補剛板４２とから成るフレーム枠４０が組み立てられている。
図２に示す戸型の開口部４の場合のフレーム枠４０は、図示例の如く下位の横補剛板４２については梁３が代わりとなるため積極的に設置する必要はない。もちろん、必要に応じて設置することも可能である。
【００２２】
前記波形鋼板５０、５０は、両側の縦補剛板４１、４１とその折り筋が水平方向となる配置で溶接接合される。また同様に前記波形鋼板５１、５１は上下の横補剛板４２、４２とその折筋が水平方向となる配置で溶接接合される。更に、前記波形鋼板５０と波形鋼板５１とは、その接触辺を溶接接合して連結する。上記のような構成により、前記各波形鋼板５０、５１で負担した水平剪断力は縦・横の補剛板４１、４２で抵抗し架構１へ伝達する（請求項３記載の発明）。図２の戸型の開口部４の場合は、前記波形鋼板５１は上方にのみ配置され上位の横補剛板４２のみと溶接接合される。
【００２３】
開口部４の縦辺に沿って配置された波形鋼板５０は、波形鋼板５１に比べて開口部４の分だけ断面積が少なく剪断耐力が低い。そのため波形鋼板５１と略同等の剪断耐力となるように板厚を厚くするか又は強度の高い波形鋼板を用いることにより十分な剪断耐力を保持することがより好ましい（請求項４記載の発明）。
【００２４】
勿論、波形鋼板５０で鉛直軸力及び面外方向の曲げを早期に降伏させてエネルギー吸収をすることを主目的とする場合には、波形鋼板５１と同耐力のものを使用することも考えられる。
【００２５】
前記波形鋼板５０及び波形鋼板５１は折板状になっており、その形状が例えば矩形波形状に形成されて力学的特性を得られるものとされている。前記波形鋼板４の断面形状はこの限りではなく、図７Ａ〜Ｄに示したような種々の形状で実施できる。
力学的特性としては水平剪断力に対しては、前記波形鋼板５１、波形鋼板５０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、その集合として全体が水平剪断力に十分に抵抗する。ＲＣ壁と比して十分に高い剪断強度を有し、且つ剪断強度を保持したまま変形が進むといった靱性に優れた性状を発揮して高い変形性能を可能とする。
【００２６】
しかも、剪断剛性及び強度は、鋼板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）などの設計の如何により自在に設計することができる。
【００２７】
また、前記波形鋼板５０及び波形鋼板５１は折板になっているので、波形の筋に直角な鉛直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、剛性耐力がはるかに小さい。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、剛性、耐力が小さい。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（曲げ及び剪断）に対しては、折板になっているが故に抵抗が小さくなるという力学特性を発揮する。また、波形鋼板５０、５１はＰＣ壁と比して軽量であるので構造物全体の躯体重量を低減させることができる。
【００２８】
次に、開口部を有する波形鋼板５と架構１との接合方法を説明する。
前記架構１の柱２及び梁３が現場打ちの鉄筋コンクリート造若しくは鉄骨鉄筋コンクリート造、又は鉄骨造の場合は、既往技術として知られているので図示を省略したが、波形鋼板５の周辺部に例えばスタッド等の剪断伝達要素を設けて、柱・梁架構又は柱・スラブ架構のコンクリート部分の中へ埋め込み水平力の伝達が可能に接合される。更には、層間剪断変形を許容するスリットを設けたり、前記スリットに発泡スチロール成形品等の剪断吸収部材を充填させることも考えられる。
【００２９】
前記架構１の柱２及び梁３がプレキャスト製の鉄筋コンクリート造若しくは鉄骨鉄筋コンクリート造、又は鉄骨造の場合は、やはり既往技術として知られているので図示を省略したが、架構の内周面にジョイント部材を設け、このジョイント部材と前記波形鋼板５の周辺部とがボルト止め又は溶接等の手段で水平力の伝達が可能に接合される。
【００３０】
したがって本発明の耐震壁は、上記のような簡易な方法により開口部を設置したい架構面内においても波形鋼板を用いた耐震壁が実施可能となり、波形鋼板の力学的特性を構造物全体に制限無く自由に発揮させることができ、もっては制震性能及び耐震性能を向上させるものとなる。また、作業効率が向上するのみならず、取り外しも容易に可能として既存の構造物に実施することができる。
【実施例２】
【００３１】
波形鋼板５０及び波形鋼板５１で成る開口部を有する波形鋼板５と架構１の接合方法の他の実施例として、波形鋼板５と架構１とは、該架構１を形成する柱２又は梁３の少なくともいずれか一方にのみスタッド等の剪断力伝達要素６を設け、同剪断力伝達要素６と波形鋼板５とが水平力を伝達可能に接合することも実施される。すると、接合工程が減少するので施工効率が向上する。以下、実施例３〜実施例５も同様に、柱又は梁の何れか一方とのみ剪断力伝達要素６により接合できる点を先に記載しておく。
【実施例３】
【００３２】
図３は開口部４を有する波形鋼板５を用いた耐震壁の実施例３を示している。即ち、波形鋼板５と架構１とは、波形鋼板５０及び波形鋼板５１で成る波形鋼板５の外周辺に接合用フレーム枠５２が形成され、架構側の内周面にスタッド等の剪断伝達要素６を設け、同剪断力伝達要素６と波形鋼板５の結合用フレーム枠５２とが水平力を伝達可能に接合する。
【実施例４】
【００３３】
図４は開口部４を有する波形鋼板５を用いた耐震壁の実施例４を示している。即ち、架構１の柱２と梁３がプレキャスト鉄筋コンクリート造又はプレキャスト鉄骨鉄筋コンクリート若しくは鉄骨造である場合に、予め架構１の内周面に剪断力伝達要素６を介して接合されたフレーム枠７を埋め込んでおく。波形鋼板５の外周辺は実施例３の如く接合用フレーム枠５２が形成されており、前記フレーム７枠内へ前記接合用フレーム枠５２を嵌め込んで両者がボルト止め又は溶接接合して固定される。既存構造物の場合には架構１の柱２、梁３に向かってアンカーボルト等を打ち込んでボルト止め等により前記フレーム枠７を接合する。
【実施例５】
【００３４】
図５は開口部４を有する波形鋼板５を用いた耐震壁の実施例５を示している。即ち、
波形鋼板５と架構１とは、波形鋼板５の外周辺に設けられた接合用フレーム枠５２が架構１の面内に組み入れられ、前記架構１の内周面には予めナット６０が埋め込まれており、前記接合用フレーム枠５２が前記ナット６０へねじ込んだボルトにより固定されている。
【実施例６】
【００３５】
図６は請求項２に記載した開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁の実施例を示す。この実施例６は実施例１とほぼ同様の技術的思想に立脚するので、以下には両者の相違点を中心に説明する。
実施例６は、波形鋼板５０及び波形鋼板５１で成る開口部を有する波形鋼板５を、コア部Ｒのコア柱２０とコア梁３０架構１の面内に実施したことを特徴とする。前記架構１と前記開口部５を有する波形鋼板５との接合方法は、実施例１〜５に記載したいずれかの方法が実施される。
【００３６】
前記波形鋼板５がコア部Ｒの上下方向に連層した構成である場合には、図示を省略したが、コア部Ｒのコア柱２０にスタッド等の剪断力伝達要素６が設けられ、同剪断力伝達要素６と前記波形鋼板５の縦辺とが水平力の伝達が可能に接合される。
【００３７】
以下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、その技術的思想は逸脱しない範囲において、当業者が通常に行う設計の変更、応用のバリエーションを含むことを念のため言及する。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】本発明に係る開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁の窓型の開口部へ実施した一例を示した図である。
【図２】本発明に係る開口部を有する波形鋼板を用いた耐震壁の戸型の開口部へ実施した一例を示した図である。
【図３】本発明の実施例３を示した図である。
【図４】本発明の実施例４を示した図である。
【図５】本発明の実施例５を示した図である。
【図６】本発明の実施例６を示した図である。
【図７】Ａ〜Ｄは波形鋼板の異なる断面形状を示した説明図である。
【符号の説明】
【００３９】
１            架構
２            柱
２０          コア柱
３            梁（又はスラブ）
４            開口部
４０          フレーム枠（開口部側）
４１          縦補剛板
４２          横補剛板
５            波形鋼板
５０          波形鋼板（上又は上下）
５１          波形鋼板（両側）
５２          フレーム枠（波形鋼板側）
６            剪断力伝達要素（スタッド）
７            フレーム枠（架構側）
【図１】
2006037585.tif 000003
【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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