(57)【要約】【課題】本発明は、床スラブ等の水平部材と壁等の垂直部材との交差部を有する建物に於いて、材料コストを抑制し、施工管理の負担が小さく、施工性のよい建物を設計できる耐震設計方法を提供する。【解決手段】交差部（１３）は、床スラブ（１１）を構成する部材からなり、壁（１２）は、床スラブよりも高強度のコンクリートからなる。交差部の圧縮強度として、床スラブの材料強度（σＢ）に、床スラブによる拘束効果を考慮して算出した等価圧縮強度（σＢ'）を用いる。等価圧縮強度が（σＢ'）、壁の圧縮強度（σＢ１）以上であれば、壁と交差部とをあわせたものを耐震壁（２１）全体の圧縮強度を、壁の圧縮強度（σＢ１）の値に設定して耐震設計を行う。【選択図】図６
2018059281.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の水平方向に延在するコンクリート造の水平部材と、前記所定の水平方向に直交するように鉛直方向に延在し、前記水平部材の上下面に結合され、かつ前記水平部材よりも高い圧縮強度を有する、コンクリート造の上下１組の鉛直部材とを備える建物の耐震設計方法であって、
前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）を設定するステップと、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定するステップと、
前記水平部材に於ける前記鉛直部材間に位置する交差部に隣接する前記水平部材の部分による、前記交差部が地震によって生じる鉛直方向の圧縮力を受けて前記所定の水平方向に拡がることを抑制する機能を仮想の拘束ばねに置き換えるステップと、
前記拘束ばねのばね定数を用いて、地震力を受けたときに前記交差部に対して前記所定の水平方向に作用する側圧を算定するステップと、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を前記側圧による拘束効果を考慮して補正することにより、前記交差部の等価圧縮強度（σＢ'）を算定するステップと、
前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上の場合、前記交差部の圧縮強度を前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の値に設定して設計し、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも小さい場合、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を大きくして、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上となるように設定して設計するステップとを備えることを特徴とする建物の耐震設計方法。
【請求項２】
所定の水平方向に延在するコンクリート造の水平部材と、前記所定の水平方向に直交するように鉛直方向に延在し、前記水平部材の上下面に結合され、かつ前記水平部材よりも高い圧縮強度を有する、コンクリート造の上下１組の鉛直部材とを備える建物の耐震設計方法であって、
前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）を設定するステップと、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定するステップと、
前記水平部材に於ける前記鉛直部材間に位置する交差部に隣接する前記水平部材の部分による、前記交差部が地震によって生じる鉛直方向の圧縮力を受けて前記所定の水平方向に拡がることを抑制する機能を仮想の拘束ばねに置き換えるステップと、
前記拘束ばねのばね定数を用いて、地震力を受けたときに前記交差部に対して前記所定の水平方向に作用する側圧を算定するステップと、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を前記側圧による拘束効果を考慮して補正することにより、前記交差部の等価圧縮強度（σＢ'）を算定するステップと、
前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上の場合、前記交差部の圧縮強度を前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の値に設定して設計し、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも小さい場合、前記鉛直部材の圧縮強度を前記等価圧縮強度（σＢ'）の値に設定して設計するステップとを備えることを特徴とする建物の耐震設計方法。
【請求項３】
前記鉛直部材が、前記所定の水平方向に複数組配列され、
前記拘束ばねを、前記所定の水平方向に互いに隣接する前記鉛直部材間の中心線から前記交差部に至る部分に対応する前記水平部材の部分の弾性を表すものとして設定して、前記拘束ばねの前記ばね定数を求めることを特徴とする請求項１又は２に記載の耐震設計方法。
【請求項４】
前記鉛直部材が壁をなし、
前記水平部材が床スラブをなし、
前記拘束ばねを、平面視にて、前記交差部に於ける地震力による曲げ圧縮領域の所定の範囲及び前記中心線を底辺とし、前記壁から前記中心線に向かう方向と脚とのなす角が０°以上４５°以下である等脚台形部分の弾性を表すものとして設定することを特徴とする請求項３に記載の耐震設計方法。
【請求項５】
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）と、前記等価圧縮強度（σＢ'）との対応関係を示す表又はグラフを作成するステップを更に備え、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定するステップでは、前記表又はグラフに基づき、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上となるように前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定することを特徴とする請求項１〜４のいずれか一項に記載の耐震設計方法。
【請求項６】
所定の水平方向に延在するコンクリート造の水平部材と、前記所定の水平方向に直交し、前記水平部材の上下面に交差方向に結合され、かつ前記水平部材よりも高強度であるコンクリート造の上下１組の鉛直部材とを備える建物の耐震設計をするためのプログラムであって、
前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の入力を受け付ける手段と、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）の入力を受け付ける手段と、
前記水平部材に於ける前記鉛直部材間に位置する交差部に隣接する前記水平部材の部分による、前記交差部が地震力を受けて前記所定の水平方向に拡がることを抑制する機能を仮想の拘束ばねに置き換える手段と、
前記拘束ばねのばね定数を用いて、地震力を受けたときに前記交差部に対して前記所定の水平方向に作用する側圧を算定する手段と、
前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を前記側圧による拘束効果を考慮して補正することにより、前記交差部の等価圧縮強度（σＢ'）を算定する手段と、
前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上の場合、前記交差部の圧縮強度を前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の値に設定する手段
としてコンピュータを機能させるためのプログラム。
【請求項７】
前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも小さい場合、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上とするために前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を再入力するか、又は、前記鉛直部材の圧縮強度を前記等価圧縮強度（σＢ'）の値に設定するかの選択を受け付ける手段としてコンピュータを機能させることを更に含むことを特徴とする請求項６に記載のプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、建物の耐震設計方法及び耐震設計するためのプログラムに関する。特に、鉛直部材と水平部材との交差部の強度を評価した上で耐震設計を行う方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
コンクリート造の建物では、梁と床スラブや、壁又は柱と床スラブのように、互いに隣接しながらもコンクリートに必要とされる強度が異なる部分がある。
【０００３】
このようなコンクリートの隣接構造の内、梁と床スラブの場合、床スラブが梁に及ぼす影響を考慮して梁の上部から側方に延出する床スラブに有効幅を設定し、梁を、有効幅部分の床スラブが一体となったＴ形梁とみなして曲げモーメントの計算を行う設計方法が一般的である。また、例えば、特許文献１では、せん断力についても梁をＴ形梁とみなして計算する方法が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−９７３２０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、壁や柱のような垂直部材と床スラブや梁のような水平部材との交差部に関しては、梁と床スラブとのように両部材の影響を考慮した設計方法がなかった。異なる強度のコンクリートが介在する場合には、安全を確保するための措置として低い方のコンクリート強度で部材強度を計算することが一般的である。
【０００６】
例えば、図９に示すように、床スラブ１と壁２，３との交差部４が、床スラブ１が下層階の壁２と上層階の壁３との間を貫通するように形成される場合、下層階の壁２のコンクリート強度をＡ、床スラブ１のコンクリート強度をＢ、上層階の壁３のコンクリート強度をＣとすると、通常は、床自体に必要なコンクリート強度は、壁に必要なコンクリート強度よりも低いため、Ｂ＜Ａ＝Ｃとなる。また、一般に、コンクリート強度が高いほどヤング係数は高いので、図の破線で示すように、壁２，３よりも床スラブ１が大きくひずむ。上層階及び下層階の壁２，３並びに交差部４を含む耐震壁の設計に於いて、床スラブ１の両端が自由端で床スラブのひずみを拘束するものがない場合には、上層階及び下層階の壁２，３よりも先に交差部４が破壊する。
【０００７】
交差部が先に破壊することを避けるため、床スラブに、壁や柱と同じ高強度コンクリートを使用すると、材料コストが増加するとともに、収縮ひび割れを防ぐための施工管理の負担が増大する。
【０００８】
また、交差部に壁や柱と同じ高強度コンクリートを使用し、床に低強度のコンクリートを使用して、交差部での破壊を防止するためには、壁や柱の周りにコンクリートの止め型枠を設置してコンクリートを打ち分ける必要があり、施工性が悪い。
【０００９】
上記問題を鑑み、本発明は、水平部材と垂直部材との交差部を有する建物に於いて、材料コストを抑制し、施工管理の負担が小さく、施工性のよい建物を設計できる耐震設計方法及びその耐震設計のためのプログラム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】
【００１０】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る建物（１０）の耐震設計方法は、所定の水平方向に延在するコンクリート造の水平部材（１１）と、前記所定の水平方向に直交するように鉛直方向に延在し、前記水平部材の上下面に結合され、かつ前記水平部材よりも高い圧縮強度を有する、コンクリート造の上下１組の鉛直部材（１２）とを備える建物の耐震設計方法であって、前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）を設定するステップと、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定するステップと、前記水平部材に於ける前記鉛直部材間に位置する交差部（１３）に隣接する前記水平部材の部分による、前記交差部が地震によって生じる鉛直方向の圧縮力を受けて前記所定の水平方向に拡がることを抑制する機能を仮想の拘束ばね（１５）に置き換えるステップと、前記拘束ばねのばね定数（ｋ）を用いて、地震力を受けたときに前記交差部に対して前記所定の水平方向に作用する側圧（σｒ）を算定するステップと、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を前記側圧による拘束効果を考慮して補正することにより、前記交差部の等価圧縮強度（σＢ'）を算定するステップと、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上の場合、前記交差部の圧縮強度を前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の値に設定して設計し、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも小さい場合、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を大きくして、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上となるように設定して設計するステップとを備えることを特徴とする。なお、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも小さい場合、前記鉛直部材の圧縮強度を前記等価圧縮強度（σＢ'）の値に設定して設計してもよい。ここで、「水平部材」とは、床スラブや梁等のように水平方向に延在する部材を言い、「鉛直部材」は、壁や柱等のように鉛直方向に延在する部材を言う。
【００１１】
この構成によれば、交差部の強度を過小評価することなく、耐震設計を行えるため、水平部材に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使用する場合に比べて、材料コストを抑制でき、収縮ひび割れを防止するための施工管理の負担を軽減できる。また、交差部に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使用し、交差部以外の水平部材には低強度のコンクリートを使用する場合に比べて、止め型枠を設置する必要がないため施工性が良好である。
【００１２】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る建物の耐震設計方法は、上記構成に於いて、前記鉛直部材が、前記所定の水平方向に複数組配列され、前記拘束ばねを、前記所定の水平方向に互いに隣接する前記鉛直部材間の中心線から前記交差部に至る部分に対応する前記水平部材の部分の弾性を表すものとして設定して、前記拘束ばねの前記ばね定数を求めることを特徴とする。特に、前記鉛直部材が壁をなし、前記水平部材が床スラブをなす場合には、前記拘束ばねを、平面視にて、前記交差部に於ける地震力による曲げ圧縮領域の所定の範囲及び前記中心線を底辺とし、前記壁から前記中心線に向かう方向と脚とのなす角が０°以上４５°以下である等脚台形部分の弾性を表すものとして設定することができる。
【００１３】
この構成によれば、拘束ばねのばね定数を容易に求めることができる。
【００１４】
本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る建物の耐震設計方法は、上記構成に於いて、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）と、前記等価圧縮強度（σＢ'）との対応関係を示す表又はグラフを作成するステップを更に備え、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定するステップでは、前記表又はグラフに基づき、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上となるように前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を設定することを特徴とする。
【００１５】
この構成によれば、水平部材に必要な圧縮強度を容易に把握でき、設計計算のやり直しを抑制することができる。
【００１６】
また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る建物（１０）の耐震設計をするためのプログラムは、所定の水平方向に延在するコンクリート造の水平部材（１１）と、前記所定の水平方向に直交し、前記水平部材の上下面に交差方向に結合され、かつ前記水平部材よりも高強度であるコンクリート造の上下１組の鉛直部材（１２）とを備える建物の耐震設計をするためのプログラムであって、前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の入力を受け付ける手段（ＳＴ１）と、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）の入力を受け付ける手段（ＳＴ３）と、前記水平部材に於ける前記鉛直部材間に位置する交差部に隣接する前記水平部材の部分による、前記交差部が地震力を受けて前記所定の水平方向に拡がることを抑制する機能を仮想の拘束ばね（１５）に置き換える手段（ＳＴ４）と、前記拘束ばねのばね定数（ｋ）を用いて、地震力を受けたときに前記交差部に対して前記所定の水平方向に作用する側圧（σｒ）を算定する手段（ＳＴ５）と、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を前記側圧による拘束効果を考慮して補正することにより、前記交差部の等価圧縮強度（σＢ'）を算定する手段（ＳＴ６）と、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上の場合、前記交差部の圧縮強度を前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）の値に設定する手段（ＳＴ８）としてコンピュータを機能させる。さらに、プログラムは、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも小さい場合、前記等価圧縮強度（σＢ'）が前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）以上とするために前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を再入力するか、又は、前記鉛直部材の圧縮強度を前記等価圧縮強度（σＢ'）の値に設定するかの選択を受け付ける手段（ＳＴ９）としてコンピュータを機能させてもよい。
【００１７】
この構成によれば、交差部の強度を過小評価することなく、耐震設計を行えるため、水平部材に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使用する場合に比べて、材料コストを抑制でき、施工管理の負担を軽減できる。また、交差部に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使用し、交差部以外の水平部材には低強度のコンクリートを使用する場合に比べて、止め型枠を設置する必要がないため施工性が良好である。
【００１８】
また、本発明の少なくともいくつかの実施形態に係る耐震設計構造の建物（１０）は、所定の水平方向に延在するコンクリート造の水平部材（１１）と、前記所定の水平方向に直交するように鉛直方向に延在し、前記水平部材の上下面に結合され、かつ前記水平部材よりも高い圧縮強度を有する、コンクリート造の上下１組の鉛直部材（１２）とを備える耐震設計構造の建物であって、前記水平部材に於ける前記鉛直部材間に位置する交差部（１３）は、前記所定の水平方向に於いて、前記交差部に隣接する前記水平部材の部分による拘束効果を受け、前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）は、前記水平部材の圧縮強度（σＢ）よりも大きく、地震時に於ける前記拘束効果の影響を考慮して前記水平部材の圧縮強度（σＢ）を補正して算出された、前記交差部の等価圧縮強度（σＢ'）が、前記鉛直部材の圧縮強度（σＢ１）よりも大きいことを特徴とする。
【００１９】
この構成によれば、建物は、所定の耐震性能を有し、かつ交差部の強度が過小評価されていないため、交差部に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使う必要がない。そのため、材料コスト抑制でき、収縮ひび割れを防止するための施工管理の負担を軽減でき、また、止め型枠を設置する必要がないため施工性が良好である。
【発明の効果】
【００２０】
この発明によれば、交差部の強度を過小評価することなく、耐震設計を行えるため、水平部材に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使用する場合に比べて、材料コストを抑制でき、施工管理の負担を軽減できる。また、交差部に垂直部材と同じ高強度コンクリートを使用し、交差部以外の水平部材には低強度のコンクリートを使用する場合に比べて、止め型枠を設置する必要がないため施工性が良好である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】実施形態に係る建物の模式的な縦断面図
【図２】実施形態に係る建物の模式的な一部断面平面図
【図３】実施形態に係る壁及び床スラブと等価な構造を模式的に示す図
【図４】実施形態に係る壁及び床スラブの材料の強度を示す縦断面図
【図５】実施形態に係る設計方法のフローチャート
【図６】実施形態に係る壁及び床スラブに於いて、交差部に対する床スラブの影響を等価な拘束ばねに置き換えたモデル図
【図７】実施形態に係る床スラブの弾性部分の内、拘束ばねとして設定される部分を示す一部断面平面図
【図８】実施形態に係る床スラブのコンクリート強度と側圧考慮時のコンクリート強度との関係を示すグラフ
【図９】従来技術に係る壁及び床スラブの設計方法を説明するための縦断面図
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照して、実施形態に係る建物１０の設計方法について説明する。図１に示すように、建物１０は、水平方向に延在する鉄筋コンクリート造の床スラブ１１と、鉛直方向に延在し、床スラブ１１の上下面に結合され、床スラブ１１よりも高い圧縮強度を有するコンクリートが使用された鉄筋コンクリート造の壁１２とを備える。下層階の壁１２と上層階の壁１２とは互いに上下方向に整合した位置に配置される。建物１０は、例えば板状集合住宅のように、建物の長手方向に対して直交する複数の壁１２が配置されていることが好適である。地震によって建物１０に生じる慣性力（地震力）は、図１中の矢印で示すように、建物１０が地面に固定された状態における水平力のように作用する。建物１０を床レベルに質量が集中しているものとみなし、壁１２に平行な水平力が各階の床レベルに作用するものとして設計する。この地震力によって、図１中の建物１０の右下部に集中する圧縮束が形成されるため上下方向にも力が生じ、床スラブ１１と壁１２との交差部１３（図３参照）には、上下方向に圧縮力を受ける領域と引張力を受ける領域とが生じる。
【００２３】
図２は、建物１０のある階に於ける中間部分の横断面図であり、壁１２の両端は、柱１４に接合している。図中の太い矢印は、地震力を示す。壁１２の地震力を受ける側には、上下方向（Ｚ方向）に引張力が作用し、その反対側には上下方向に圧縮力が作用する。圧縮力が作用する領域に於いて、床スラブ１１と壁１２との交差部１３（図３参照）は、上下方向に圧縮されるため、図２中の細い矢印で示すように、壁１２と直交する水平方向（Ｘ方向）に拡がろうとする。しかしながら互いにＸ方向に隣接する壁１２間の距離は地震時も変化しないため、床スラブ１１の交差部１３に隣接する部分によって、交差部１３の変形が抑制される。
【００２４】
このような地震時の力の作用は、互いにＸ方向に隣接する壁１２間の中心線でＸ方向の変形が拘束された図３に示す構造と等価といえる。本実施形態は、この床スラブ１１による交差部１３への拘束効果を考慮して、交差部１３のコンクリート強度を算出して、耐震設計を行うものである。
【００２５】
図４に示すように、床スラブ１１のコンクリート圧縮強度をσＢ、壁１２の圧縮強度をσＢ１とし、図５のフローチャートを参照しながら、設計手順について説明する。
【００２６】
まず、壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１、並びに、床及び壁１２の形状等の基本データを入力する（ＳＴ（ステップ）１）。
【００２７】
次に床スラブ１１の有無を確認する（ＳＴ２）。床スラブ１１がない場合は、本実施形態に係る設計方法は適用されない。床スラブ１１がある場合は、床スラブ１１のコンクリート圧縮強度σＢを入力する（ＳＴ３）。
【００２８】
次に、図３に示す交差部１３の拘束状態を、図６に示す仮想の拘束ばね１５に置き換えて、拘束ばね１５のばね定数ｋを算出する（ＳＴ４）。図６に於いて、太い矢印は地震力によって生じる上下方向の圧縮力を示し、破線は、この圧縮力によって変形した交差部１３の形状を模式的に示す。交差部１３のＺ方向の変位をΔｚ、Ｘ方向の片側に拡がる変位を１／２Δｘとすると、拘束ばね１５によってΔｘの大きさが抑えられる。例えば、拘束ばね１５を、図７に於いて薄いドットパターンで示した、床スラブ１１に於ける等脚台形の領域の弾性を表すものとして設定することができる。図７のＡ図、Ｂ図及びＣ図は、それぞれ、壁１２が柱１４に接合していないもの、壁１２の両端に柱１４が接合しているもの、及び、壁１２の両端に柱１４が接合し、かつ柱１４から壁１２に直交する方向に梁１６が延出しているものを示すが、いずれの形態に於いても、同様の算出方法で拘束ばね１５のばね定数ｋを算出することができる。なお、図７に図示される壁１２及び柱１４は断面であるが、断面を示すためのハッチングは省略している。
【００２９】
台形の一方の底辺は、交差部１３との境界部分であり、交差部１３からＸ方向の圧縮力を受ける。台形の他方の底辺は、互いに隣接する壁１２間の中線であり、弾性部分を支持する支持部１７である。壁１２及び交差部１３には、曲げ圧縮領域に、図７中に濃いドットパターンで示したせん断破壊判定領域１８が設定され、その壁１２に沿った水平方向（Ｙ方向）の長さはｌｓｃである。台形の交差部１３側の底辺の位置は、平面視で、せん断破壊判定領域１８に隣接する部分に対応する。せん断破壊判定領域１８は、壁１２及び交差部１３に於いて、地震力を受ける側とは反対側の端部から、地震力を受ける側に向かって壁１２のＹ方向長さの１／３〜１／２程度までの領域である。Ｘ方向（壁１２から支持部１７に向かう方向、台形の高さ方向）と台形の脚とのなす角θは、０°以上４５°以下であり、支持部１７側の底辺の長さｌＢは、交差部１３側の底辺の長さｌｓｃ以上である。なお、建物１０の端部側に設けられた壁１２に於いて、他の壁１２がない側の拘束ばね１５に関しては、スラブ端に設けた梁１９（図２参照）や、Ｘ方向への床スラブ１１の変形を拘束するために壁１２に平行な水平方向（Ｙ方向）に延在する曲げ補強筋２０（図２参照）を設置し、これらを拘束ばね１５によって表される床スラブ１１の台形の弾性部の支持部１７としてもよい。
【００３０】
拘束ばね１５のばね定数ｋは、上記の台形状の板にＸ方向に圧縮力が作用するときのたわみに基づいて算出する。まず、Ｘ方向（台形の高さ方向）の微小区間のたわみを求め、これをＸ方向に積分して全体のたわみを求める。ここで、Ｘ方向の圧縮力は、対象領域の全体に、均等に加わっているものとみなして計算する。次に、圧縮力を全体のたわみで割ってばね定数ｋを算出する。以上の計算に基づくばね定数ｋは、次式によって表される。なお、壁１２の左右の仕様（スラブ厚ｔｓ、スパンｈｓ、ヤング係数Ｅｃなど）が異なる場合は、それぞれのばね定数ｋを算出し、平均値を用いる。
【数１】
2018059281.tif 000003
ｋ：ばね定数
ω：設計上の安全率（１．０以下）
ｔｓ：床スラブ１１の厚さ
ｌＢ：支持部１７側の底辺の長さ
ｌｓｃ：壁１２及び交差部１３の曲げ圧縮領域に於けるせん断破壊判定領域の長さ（交差部１３側の底辺の長さ）
ｈｓ：壁１２から支持部１７までの距離（台形の高さ）
Ｅｃ：床スラブ１１のヤング係数
【００３１】
次に、図５に示すように、拘束ばね１５から交差部１３に作用する側圧σｒを算定する（ＳＴ５）。まず、交差部１３のＸ方向に拡がる変位Δｘを求める。変位Δｘは、次式によって表される。
【数２】
2018059281.tif 000004
Δｘ：Ｘ方向に拡がる変位
ν：コンクリートのポアソン比
εｚ：圧縮ひずみ（交差部１３のＺ方向の変位（Δｚ）／床スラブ１１の厚さ（ｔｓ））
ｔｗ：壁１２の厚さ
【００３２】
次にΔｘとばね定数ｋとから側圧σｒを求める。側圧σｒは、次式によって表される。
【数３】
2018059281.tif 000005
σｒ：側圧
αｓ：床スラブ１１の状況による係数。壁１２がｘ方向の両側から拘束される場合（壁１２に対してｘ方向の両側に床スラブ１１等がある場合）αｓ＝２、片側からのみ拘束される場合（壁１２に対してｘ方向の片側にのみ床スラブ１１等がある場合）αｓ＝１。
【００３３】
次に、交差部１３の等価圧縮強度σＢ'を算定する（ＳＴ６）。交差部１３は、床スラブ１１からの側圧σｒによる拘束効果によって材料強度（床スラブ１１のコンクリート圧縮強度σＢ）よりも強度が高くなる。等価圧縮強度σＢ'は、この拘束効果を考慮して材料強度を補正した強度である。拘束されたコンクリートの圧縮強度が高くなることは公知であり、その算定方法は種々提案されている。等価圧縮強度σＢ'は、それらのいずれかの算定方法により算出することができる。例えば、次式によって算定することができる。
【数４】
2018059281.tif 000006
σＢ'：等価圧縮強度
σＢ：床スラブ１１のコンクリート圧縮強度（交差部１３の材料強度）
【００３４】
次に、等価圧縮強度σＢ'と壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１との大小を比較する（ＳＴ７）。
【００３５】
等価圧縮強度σＢ'が、壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１以上の場合、地震力が加わったとき、交差部１３よりも先に壁１２（母材）で破壊が生じる。そこで、耐震設計の計算上の交差部１３の圧縮強度を壁１２の圧縮強度の値に設定して設計する（ＳＴ８）。すなわち、設計上、壁１２と交差部１３とから耐震壁２１が形成されると考えたときに、耐震壁２１全体の圧縮強度を、交差部１３の等価圧縮強度σＢ'と壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１との内、小さいほうの圧縮強度である壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１とみなして設計する。
【００３６】
等価圧縮強度σＢ'が、壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１より小さいと判断した場合、地震力が加わったとき、壁１２（母材）よりも先に交差部１３で破壊が生じる。このような交差部破壊型で設計するか否かを判断する（ＳＴ９）。交差部破壊型で設計する場合は、耐震設計の計算上の壁１２の圧縮強度を等価圧縮強度σＢ'の値に設定して設計する（ＳＴ１０）。すなわち、壁１２と交差部１３とからなる耐震壁２１全体の圧縮強度を、交差部１３の等価圧縮強度σＢ'と壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１との内、小さいほうの圧縮強度である交差部１３の等価圧縮強度σＢ'とみなして設計する。交差部破壊型で設計しない場合は、床スラブ１１のコンクリート圧縮強度σＢの値を大きくして、ＳＴ３からやり直す。
【００３７】
なお、類型化された形状の床スラブ１１及び壁１２に対して、図８に示すグラフのような床スラブ１１のコンクリート圧縮強度σＢと等価圧縮強度σＢ'との対応関係を示すグラフや表を予め作成しておき、ＳＴ３に於いては、等価圧縮強度σＢ'が壁１２のコンクリート圧縮強度σＢ１以上になると推定される値を床スラブ１１のコンクリート圧縮強度σＢに設定してもよい。
【実施例】
【００３８】
下端側が基礎梁に接合し、上端側が加力梁に接合した、長さ１２００ｍｍ、高さ９００ｍｍの壁板（横筋Ｄ６＠８５ｍｍ、縦筋Ｄ６＠５０ｍｍ）を試験体として、本発明の実施例と比較例とについて試験を行った。比較例１は、壁板全体が同一のコンクリートで打設された。比較例２は、壁板の脚部に高さ５０ｍｍの低強度層を設けたが、壁板本体と同じ厚さであり、床スラブに相当する部分は設けなかった。実施例１〜４は、壁板の脚部に高さ５０ｍｍの低強度層を設け、低強度層は、壁板と直交する方向に３００ｍｍの長さを有するスラブであり、壁板の両側に床スラブがある状態に対応するものとした。実施例１〜４のスラブには、スラブを基礎梁に定着させるスラブ筋（Ｄ６＠１００ｍｍ）を設け、さらに、実施例２〜４のスラブには、壁板と直交する方向に延在するＵ字拘束筋を設けた。実施例２のＵ字拘束筋は、基礎梁に定着しておらず、実施例３及び４のＵ字拘束筋は、両端部が下方に向けて屈曲させて基礎梁に定着させた。表１に試験体の性状を示す。
【表１】
2018059281.tif 000007
【００３９】
数１〜数４に基づき、実施例１〜４の等価圧縮強度σＢ'を算出した。等価圧縮強度σＢ'の算出に当たって、設計上の安全率ωは１．０、ｌｓｃは壁板の長さの１／３である４００ｍｍ、拘束ばねによって表されるスラブの台形部分の高さ方向と脚との角度θ（図７参照）は４５°、ポアソン比νは０．４（塑性域を考慮）、圧縮ひずみεｚは２０００マイクロとした。実施例１〜４の全ての試験体に於いて、等価圧縮強度σＢ'は、壁板本体の圧縮強度σＢ１より大きかった。また、壁体本体の材料強度に基づく強度、低強度層の材料強度に基づく強度を計算した。
【００４０】
試験体に地震力に対応する壁板と平行な水平力を加えた。水平力は変位漸増の正負繰り返し加力であった。実験結果及び計算結果を表２に示す。
【表２】
2018059281.tif 000008
【００４１】
実施例１〜４に於いては、等価圧縮強度σＢ'は、壁板本体の圧縮強度σＢ１より大きかったため、本発明によれば、壁板本体と低強度層とを合わせた壁板全体の圧縮強度を、壁体本体の圧縮強度σＢ１とみなせる（図５のＳＴ８）。実施例１〜４について、実験値の最大荷重と壁板本体の強度とを比較すると、実験値の最大荷重の方が大きく、実施形態による耐震設計方法の安全性が示された。
【００４２】
また、比較例１及び２は、曲げ強度よりも小さい値で破壊したため、破壊形式はせん断破壊と判断されるが、実施例１〜４は、曲げ強度よりも大きい値で破壊したため、破壊形式は曲げ破壊と判断される。
【００４３】
以上で具体的実施形態の説明を終えるが、本発明は上記実施形態に限定されることなく幅広く変形実施することができる。壁と床スラブとの交差部に代えて、柱と床スラブの交差部や、壁と梁との交差部、又は柱と梁との交差部に本発明を適用してもよい。拘束ばねによって表される床スラブの弾性部部分の形状を変更してもよい。また、本発明は、上記実施形態の各ステップに対応する手段としてコンピュータを機能させるためのプログラムに適用してもよい。
【符号の説明】
【００４４】
１０：建物
１１：床スラブ（水平部材）
１２：壁（鉛直部材）
１３：交差部
１４：柱
１５：拘束ばね
１６：Ｘ方向に延在する梁
１７：支持部
１８：せん断破壊判定領域
１９：Ｙ方向に延在する梁
２０：曲げ補強筋
２１：耐震壁
【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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