(57)【要約】【課題】地震発生時の建物の変形挙動を修復可能な転倒降伏モードに誘引して、剪断破壊や曲げ降伏破壊などに伴う致命的な損壊から回避させることができるとともに、建物内部の空間を適正に確保してデザイン付加性や設計性、施工性、経済性に優れた連層耐震壁のフレーム構造を提供する。【解決手段】建物内部に設ける連層耐震壁の構造において、この連層耐震壁を、支持柱と、同支持柱と略平行に設けた間柱とを、第１の連結梁と第２の連結梁とで連結して構成したフレームに壁体を形成して構成するとともに、連層耐震壁の下側には下部緩衝空間を設けるとともに、連層耐震壁の上側には上部緩衝空間を設けた連層耐震壁構造とする。連層耐震壁の下端には、連層耐震壁を下方から支持する垂直降伏体を介挿する。【選択図】  図３
2004244926.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物内部に設ける連層耐震壁の構造において、
この連層耐震壁を、支持柱と、同支持柱と略平行に設けた間柱とを、第１の連結梁と第２の連結梁とで連結して構成したフレームに壁体を形成して構成するとともに、
連層耐震壁の下側には下部緩衝空間を設けるとともに、連層耐震壁の上側には上部緩衝空間を設けていることを特徴とする連層耐震壁構造。
【請求項２】
連層耐震壁の下端には、連層耐震壁を下方から支持する垂直降伏体を介挿したことを特徴とする請求項１記載の連層耐震壁構造。
【請求項３】
垂直降伏体は、間柱の鉛直下方位置に設けたことを特徴とする請求項２記載の連層耐震壁構造。
【請求項４】
垂直降伏体は、履歴ダンパーであることを特徴とする請求項２または請求項３に記載の連層耐震壁構造。
【請求項５】
支持柱は中空部を有する筒状体であって、中空部にコンクリートを充填した充填補強部を設けたことを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の連層耐震壁構造。
【請求項６】
連層耐震壁を設けた第１の支持柱と隣接した第２の支持柱にも連層耐震壁を設け、第１の支持柱に設けた連層耐震壁と第２の支持柱に設けた連層耐震壁とを並設するとともに、隣接した第１の支持柱に設けた連層耐震壁の間柱と、第２の支持柱に設けた連層耐震壁の間柱との間隙を、建物の高さ寸法に対してその１／１０００〜１／１００の寸法としたことを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の連層耐震壁構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震時に柱梁架構に先行して転倒降伏することにより振動エネルギーを吸収し、建物の損壊を最小限度に抑制可能とした連層耐震壁の構造に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
地震の多い我が国では、建物の建築において、従来鉄筋コンクリートを主材としたラーメン構造などが多く採用されるとともに、その耐震性や安全性に配慮した構造設計がなされている。特に、中層階までの建物においては、隣接した柱に間を下層から上層にかけて一連の壁体で構成した連層耐震壁を設けることが行われており、かかる連層耐震壁によって耐震性を確保することが行われている。
【０００３】
かかる連層耐震壁を具備する建物が地震によって水平力（剪断力）を受けた場合には、垂直状態にある連層耐震壁及びその両側の柱に曲げ変形が生じ、これらの各脚部のコーナー部分近傍を中心とする回転運動が生じて連層耐震壁及び両柱が傾斜することとなっている。このように連層耐震壁が曲げ変形や回転運動を伴って傾斜した場合には、その脚部のコーナー部分近傍には柱に比べて大きな圧縮歪が生じ、致命的な損傷を生じるおそれがある。
【０００４】
このような地震にともなって発生した負荷を壁部で受けるようにした建築構造では、建物の軸方向に曲げ変形をあまり起こさず、剪断変形が卓越するような場合に適用されてきた。
【０００５】
しかし建物が高層化するのにともなって、建物を転倒させるような転倒モーメントの寄与が大きくなることにより、建物損壊の程度を増大させている。このような転倒モーメント等への地震対策に関連しては、例えば以下のような技術のものが知られている。
【０００６】
（１）特許文献１には、構造物の同一架構面において対向する枠柱と壁体とを一体化した耐震壁構造であって、上下階の前記壁体相互間に横方向に横スリットを形成し、この横スリットと連続して、壁体の上方又は下方に向かって所定の長さだけ縦スリットを形成した耐震壁構造のものが記載されている。
【０００７】
（２）特許公報２には、柱梁架構の上下の梁間に両端が一体化されて挿入設置されるＲＣ造耐震間柱において、該間柱は、その一端部側の梁接合部が中央部分よりも平断面積を拡大されて剛強なスタブ状に形成され、その中央部分が上下の梁の層間変位に伴い柱梁架構よりも早期に降伏するダンパー部として機能させるようにしたＲＣ造耐震間柱が記載されている。
【０００８】
（３）特許文献３には、耐震壁からなる第１の垂直部材と、第１の垂直部材の両側にそれぞれ位置する柱または耐震壁からなる２つの第２の垂直部材とを有するフレームの耐震構造であって、前記第１の垂直部材に連なる第１の片持ち梁と、第１の片持ち梁と互いに上下に部分的に重なり合って各第２の垂直部材に連なる第２の片持ち梁と、前記第１の片持ち梁と前記第２の片持ち梁とを相対移動可能に連結する速度比例減衰型のダンパーと、各第２の垂直部材と各第２の片持ち梁とを連結して各第２の垂直部材に対する各第２の片持ち梁の折れ曲がりを許す履歴減衰型のダンパーと、を含むフレームの耐震構造が記載されている。
【０００９】
【特許文献１】
特開２００１−１７３１２９号公報
【００１０】
【特許文献２】
特開２００１−２２７０８９号公報
【００１１】
【特許文献３】
特開２００２−１９４９１７号公報
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら前記従来の技術では以下のような課題を有する。
（１）特許文献１に記載の横スリット及び縦スリットを備えた耐震壁構造は、建物全体の転倒モーメントに対する抵抗力に乏しい上に、地震発生時にはこれらのスリット部分が起点となって剪断破壊や曲げ降伏破壊が発生して建物が修復不能となる致命的破壊が生じ易いという課題があった。
（２）特許文献２に記載の上下梁間にダンパーとして機能するＲＣ造耐震間柱を配置したものでは、前記（１）と同様に転倒降伏に対して地震エネルギーを効果的に吸収できないことに加え、各階毎に負荷条件の異なる多数の間柱をそれぞれ適切に配置しなければならないために、建物内部に利用空間を確保する上での設計の容易性や汎用性に欠けるという課題があった。
（３）特許文献３に記載の第１の垂直部材の両側に第２の垂直部材を配置してそれぞれの片持ち梁を介して連結支持するようにした耐震構造のものでは、片持ち梁の部分での空間占有率が大きくなるために建物空間の利用が制約される欠点がある上に、構造が複雑となるため施工性に欠け、修復の際には多大のコストを要して経済性に欠けるという課題があった。
【００１３】
本発明は上記課題を解決するためになされたもので、地震発生時の建物の変形挙動を修復可能な転倒降伏モードに誘引して、剪断破壊や曲げ降伏破壊などに伴う致命的な損壊から回避させることができるとともに、建物内部の空間を適正に確保してデザイン付加性や設計性、施工性、経済性に優れた連層耐震壁のフレーム構造を提供することを目的とするものである。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明の連層耐震壁構造では、建物内部に設ける連層耐震壁の構造において、この連層耐震壁を、支持柱と、同支持柱と略平行に設けた間柱とを、第１の連結梁と第２の連結梁とで連結して構成したフレームに壁体を形成して構成するとともに、連層耐震壁の下側には下部緩衝空間を設けるとともに、連層耐震壁の上側には上部緩衝空間を設けた。
【００１５】
また、以下の点にも特徴を有するものである。すなわち、
（１）連層耐震壁の下端には、連層耐震壁を下方から支持する垂直降伏体を介挿したこと。
（２）垂直降伏体は、間柱の鉛直下方位置に設けたこと。
（３）垂直降伏体は、履歴ダンパーであること。
（４）支持柱は中空部を有する筒状体であって、中空部にコンクリートを充填した充填補強部を設けたこと。
（５）連層耐震壁を設けた第１の支持柱と隣接した第２の支持柱にも連層耐震壁を設け、第１の支持柱に設けた連層耐震壁と第２の支持柱に設けた連層耐震壁とを並設するとともに、隣接した第１の支持柱に設けた連層耐震壁の間柱と、第２の支持柱に設けた連層耐震壁の間柱との間隙を、建物の高さ寸法に対してその１／１０００〜１／１００の寸法としたこと。
【００１６】
【発明の実施の形態】
一般に連層耐震壁の降伏機構は、図１に示すように（ａ）連層耐震壁の下部が脆性的に破壊する剪断破壊機構、（ｂ）連層耐震壁が曲げられて変形する曲げ降伏機構、（ｃ）連層耐震壁の脚部に回転力が作用する回転降伏機構の３種がある。
【００１７】
これらの降伏機構にともなって建物に修復不能な損傷が生じるのは、連層耐震壁を隣接した柱間に形成したために生じるものである。
【００１８】
そこで、本実施の形態に係る連層耐震壁構造は、１本の支持柱と、同支持柱と略平行に設けた間柱とを、第１の連結梁と第２の連結梁とで連結して構成したフレームに壁体を形成して構成するものであり、そのうえ、連層耐震壁の下側には下部緩衝空間を設けるとともに、連層耐震壁の上側には上部緩衝空間を設けているものである。すなわち、連層耐震壁を支持柱によって片持ち状に支持しているものである。
【００１９】
これによって、地震発生時における建物の変形において、前記の（ａ）剪断破壊機構及び（ｂ）曲げ降伏機構が生起されることを防止するとともに、全体的に揺動傾斜して地震エネルギーを吸収する前記の（ｃ）回転降伏機構を生起することができる。
【００２０】
そして、（ｃ）回転降伏機構が生じる際に、支持柱が連層耐震壁を片持ち支持していることにより、支持柱が致命的な損傷を受けることを防止でき、建物に修復不能な損傷が生じるのを回避することができる。
【００２１】
また、このような転倒降伏型の耐震壁の特性及び利点は次の通りである。
（ａ）支持柱と、同支持柱と略平行に設けた間柱とを、第１の連結梁と第２の連結梁とで連結して構成したフレームに壁体を形成して構成した連層耐震壁に顕著な塑性化が生じることを防止でき、連層耐震壁自体による耐力の保持性に優れたものとすることができる。
（ｂ）構造解析において線材置換モデルを適用することができ、有壁架構の挙動を的確に把握してその設計を容易に行うことができる。
（ｃ）連層耐震壁構造を、フレームと変形適合する連層耐震壁としてその節点挙動を２次元的に解析できるので、複雑で多量のデータ処理を要する立体解析を行う必要がなく、設計の効率性や経済性に優れている。
（ｄ）連層耐震壁の塑性化を防止できることによって、建築基準法でいう構造特性係数を小さくすることができ、連層耐震壁を設けることによる各種の制約条件を緩和できる。
（ｅ）連層耐震壁に付加される転倒モーメント（ＯＴＭ）に対する耐力を設計に生かすことで、連層耐震壁を無駄なく有効に利用できる。
（ｆ）地震により建物が被災しても、主な損傷部を特定箇所に集中させ、その他の部位では塑性変形を制限して目立たなくできるので、被災後の建物の補修を容易に行うことができる。
【００２２】
以下図面を参照しながら本発明の連層耐震壁構造についてさらに具体的に説明する。
【００２３】
図２は、本発明の一実施例の連層耐震壁構造を具備する建物１の側面断面図であり、図３は図２の下部中央領域の拡大断面図であり、図４は同建物１の平面配置図である。
【００２４】
本実施例の建物１は、図４に示すように、平面視略矩形状に形成した基礎構造体Ａの上面において、所定の間隔寸法を有する正方格子の格子点となる位置に所定長さの柱部材２を立設し、各柱部材２の間においてそれぞれ所要の高さに各階層を構成するための梁部材３を架設して、図２に示すように建物１の基本フレームを形成している。本実施例では、建物１は１２階層としているが１２階層に限定するものではなく、適宜の階層としてよい。
【００２５】
上記のように柱部材２と梁部材３とで構成される基本フレームからなる建物１において、所要の位置に位置する柱部材２を支持柱として、図２に示すように、連層耐震壁を設けるものである。
【００２６】
特に、本実施例では、隣接した２本の柱部材２をそれぞれ第１支持柱１０、第２支持柱２０とし、図２に示すように、第１支持柱１０には第１連層耐震壁１１を設けるとともに、第２支持柱２０には第２連層耐震壁２１を設け、しかも、第１連層耐震壁１１と第２連層耐震壁２１とを所定寸法の対向間隔Ｄを隔てて並設しているものである。
【００２７】
第１連層耐震壁１１は、次のように構成している。すなわち、第１支持柱１０の上側において略水平方向に第１の連結梁となる第１上側連結梁１２を突設するとともに、第１支持柱１０の下側において略水平方向に第２の連結梁となる第１下側連結梁１３を突設し、第１上側連結梁１２の端部と第１下側連結梁１３の端部とに第１支持柱１０と略平行に第１間柱１４を接続して第１耐震壁用フレームを形成し、同第１耐震壁用フレームにコンクリート製の第１壁体を形成して第１連層耐震壁１１を構成している。
【００２８】
なお、本実施例では、第１上側連結梁１２は、最上階より１階下の階層の梁部材３と同一の高さに設けているため、第１上側連結梁１２よりも第１連層耐震壁１１をさらに上方に突出させるために、第１間柱１４の上側端部は第１上側連結梁１２よりも所定長さだけ上方に突出させ、第１間柱１４の上端と第１支持柱１０との間に第１上側連結梁１２と略平行に第１上端連結梁１５を架設している。この第１上端連結梁１５を第１の連結梁とみなしてもよい。
【００２９】
また、第１下側連結梁１３は、１階部分の梁部材３と同一の高さに設けているため、第１下側連結梁１３よりも第１連層耐震壁１１をさらに下方に突出させるために、第１間柱１４の下側端部は第１下側連結梁１３よりも所定長さだけ下方に突出させ、第１間柱１４の下端と第１支持柱１０との間に第１下側連結梁１３と略平行に第１下端連結梁１６を架設している。この第１下端連結梁１６を第２の連結梁とみなしてもよい。
【００３０】
このように第１連層耐震壁１１を構成することにより、第１連層耐震壁１１の下側には、基礎構造体Ａとの間に下部緩衝空間４を設けるとともに、第１連層耐震壁１１の上側には、第１支持柱１０の上端と第２支持柱２０の上端との間に架設した上端連結梁５との間に上部緩衝空間６を設けている。
【００３１】
したがって、第１支持柱１０が第１連層耐震壁１１を片持ち支持していることとなり、地震発生時に、第１連層耐震壁１１の下部が脆性的に破壊する剪断破壊や、第１連層耐震壁１１の第１間柱１４が軸降伏して伸びることによる第１連層耐震壁１１の致命的な破損が生じることを防止できる。
【００３２】
さらに、第１連層耐震壁１１の下端には、第１連層耐震壁１１を下方から支持する第１下側垂直降伏体１７を、基礎構造体Ａと第１下端連結梁１６との間に介挿している。
【００３３】
第１下側垂直降伏体１７は、型鋼材等の脆弱材や、弾性材と鋼材との積層体等の粘弾性材からなるものであって、一般的に履歴ダンパーとして知られているものを用いることができる。そして、図５に示すように地震の発生にともなって建物１が傾いた場合には、第１連層耐震壁１１を下方から支持する第１下側垂直降伏体１７に急激に圧縮力または引張力が付加され、圧縮力または引張力を緩和しながら第１下側垂直降伏体１７自らが塑性変形することで地震エネルギーが吸収すべく構成している。
【００３４】
したがって、第１下側垂直降伏体１７によって地震エネルギーを解消することができるので、地震にともなって第１連層耐震壁１１を接続した第１支持柱１０の脚部に回転力が作用して破壊が生じる回転降伏を防止でき、第１支持柱１０に破損が生じることを防止できる。
【００３５】
第１下側垂直降伏体１７は、基礎構造体Ａと第１下端連結梁１６との間に複数介設してもよいが、特に、第１下側垂直降伏体１７を第１間柱１４の鉛直下方位置に設けた場合には、第１下側垂直降伏体１７を１つ設置するだけで、第１下側垂直降伏体１７による地震エネルギーの解消効率を著しく向上させることができ、コストの低減を図ることができる。
【００３６】
また、基礎構造体Ａと第１下端連結梁１６との間に履歴ダンパーを設けるだけでなく、上端連結梁５と第１上端連結梁１５との間に履歴ダンパーからなる第１上側垂直降伏体１８を設けてもよい。第１上側垂直降伏体１８も、上端連結梁５と第１上端連結梁１５との間に複数設けてもよいが、第１間柱１４の鉛直上方位置に１つだけ設けることによって、地震エネルギーの解消効率を著しく向上させながら、コストの低減を図ることができる。
【００３７】
このように形成した第１連層耐震壁１１の荷重は、基本的に第１支持柱１０の基端部分に最も大きく作用するため、通常、中空部を有する鋼製の筒状管で形成する第１支持柱１０には、図３に示すように、中空部にコンクリートを充填することにより形成する充填補強部１９を設けている。
【００３８】
したがって、第１支持柱１０の基端部分を十分に補強することができ、地震の発生にともなって第１支持柱１０の基端部分が致命的な損傷を受けることを防止でき、建物１に修復不能な損傷が生じるのを回避することができる。
【００３９】
なお、充填補強部１９は、少なくとも第１下端連結梁１６との連結位置部分までコンクリートの充填を行って形成することが望ましく、本実施例では、さらなる強度向上を目的として、第１下側連結梁１３との連結位置部分までコンクリートの充填を行っている。さらに、第１下端連結梁１６及び第１下側連結梁１３を筒状管で構成している場合には、第１下端連結梁１６及び第１下側連結梁１３にもコンクリートの充填を行って補強してもよく、さらには、第１下側連結梁１３と第１下端連結梁１６との間の第１間柱１４内にもコンクリートの充填を行って補強を行ってもよい。
【００４０】
第２連層耐震壁２１は、上記した第１連層耐震壁１１と同様に構成しており、次のように構成している。すなわち、第２支持柱２０の上側において略水平方向に第１の連結梁となる第２上側連結梁２２を突設するとともに、第２支持柱２０の下側において略水平方向に第２の連結梁となる第２下側連結梁２３を突設し、第２上側連結梁２２の端部と第２下側連結梁２３の端部とに第２支持柱２０と略平行に第２間柱２４を接続して第２耐震壁用フレームを形成し、同第２耐震壁用フレームにコンクリート製の第２壁体を形成して第２連層耐震壁２１を構成している。
【００４１】
なお、第２連層耐震壁２１においても、第２上側連結梁２２は、最上階より１階下の階層の梁部材３と同一の高さに設けているため、第２上側連結梁２２よりも第２連層耐震壁２１をさらに上方に突出させるために、第２間柱２４の上側端部は第２上側連結梁２２よりも所定長さだけ上方に突出させ、第２間柱２４の上端と第２支持柱２０との間に第２上側連結梁２２と略平行に第２上端連結梁２５を設けている。この第２上端連結梁２５を第１の連結梁とみなしてもよい。
【００４２】
また、第２下側連結梁２３は、１階部分の梁部材３と同一の高さに設けているため、第２下側連結梁２３よりも第２連層耐震壁２１をさらに下方に突出させるために、第２間柱２４の下側端部は第２下側連結梁２３よりも所定長さだけ下方に突出させ、第２間柱２４の下端と第２支持柱２０との間に第２下側連結梁２３と略平行に第２下端連結梁２６を設けている。この第２下端連結梁２６を第２の連結梁とみなしてもよい。
【００４３】
このように第２連層耐震壁２１を構成することにより、第２連層耐震壁２１の下側には、基礎構造体Ａとの間に下部緩衝空間４を設けるとともに、第２連層耐震壁２１の上側には、上端連結梁５との間に上部緩衝空間６を設けている。
【００４４】
そして、第２連層耐震壁２１でも、第２間柱２４の鉛直下方となる基礎構造体Ａと第２下端連結梁２６との間に第２下側垂直降伏体２７を介挿しており、第２間柱２４の鉛直上方となる上端連結梁５と第２上端連結梁２５との間に第２上側垂直降伏体２８を設けている。第２下側垂直降伏体２７及び第２上側垂直降伏体２８は、第１下側垂直降伏体１７及び第１上側垂直降伏体１８と同じ履歴ダンパーとしている。
【００４５】
また、中空部を有する鋼製の筒状管で形成した第２支持柱２０にも、図３に示すように、中空部にコンクリートを充填することにより充填補強部２９を形成し、第２支持柱２０の基端部分を補強している。
【００４６】
上記したように形成した第１連層耐震壁１１と第２連層耐震壁２１は、第１連層耐震壁１１の第１間柱１４と第２連層耐震壁２１の第２間柱２４との間に所定寸法の対向間隔Ｄを設けており、かかる対向間隔Ｄは、建物１の高さをＨとした場合に、Ｈ／１０００〜Ｈ／１００としている。
【００４７】
対向間隔ＤがＨ／１０００より狭くなると、建物の転倒降伏モードにおいて左右に隣接した第１連層耐震壁１１と第２連層耐震壁２１とが干渉して剪断破壊などを生じて容易に修復可能な破壊パターンに導くことが困難となるおそれがある。一方、対向間隔ＤをＨ／１００を越えて広くすると、地震の際に傾斜角度が大きくなって建物全体が倒壊するおそれがある。したがって、対向間隔Ｄは、Ｈ／１０００〜Ｈ／１００であることが望ましい。
【００４８】
この第１連層耐震壁１１の第１間柱１４と第２連層耐震壁２１の第２間柱２４との間には、第１上下側垂直降伏体１８，１７及び第２上下側垂直降伏体２８，２７と同様の履歴ダンパーからなる繋梁（図示せず）を複数設けて連結してもよく、地震の際にはかかる繋梁自身が塑性変形することで地震のエネルギーをさらに吸収すべく構成してもよい。
【００４９】
第１連層耐震壁１１及び第２連層耐震壁２１の下方及び上方に設けた下部緩衝空間４及び上部緩衝空間６の間隔は、建物１の高さや構成材料の剛性、強度、揺れ特性などの条件にもよるが、１２階層の連層物の場合で約５００〜１５００ｍｍ、好ましくは１０００〜１２００ｍｍの範囲に設定している。
【００５０】
上記した第１連層耐震壁１１及び第２連層耐震壁２１の建物１における配設位置は、図４に示すように、一組の第１連層耐震壁１１と第２連層耐震壁２１とを１セットとして、２セットを所定間隔を隔てて配設することが望ましい。さらには、より多くのセットを配設してもよく、建物１の大きさ形状に合わせて適宜の位置に第１連層耐震壁１１と第２連層耐震壁２１とを設けることが望ましい。
【００５１】
また、必ずしも第１連層耐震壁１１と第２連層耐震壁２１とを１セットとして設けるのではなく、図６に示すように、第２支持柱２０には第２連層耐震壁２１を設けず、その分、第１支持柱１０に設ける第１連層耐震壁１１’の第１間柱１４’を第２支持柱２０と所定の対向間隔を隔てて位置させるように第１連層耐震壁１１’を第１支持柱１０に突設してもよい。
【００５２】
第１連層耐震壁１１’は、上記した第１連層耐震壁１１と同様に、第１支持柱１０の上側において略水平方向に第１の連結梁となる上側連結梁１２’を突設するとともに、第１支持柱１０の下側において略水平方向に第２の連結梁となる下側連結梁１３’を突設し、上側連結梁１２’の端部と下側連結梁１３’の端部とに第１支持柱１０と略平行に第１間柱１４’を接続して耐震壁用フレームを形成し、また、上側連結梁１２’の上方に上端連結梁１５’を架設するとともに、下側連結梁１３’の下方に下端連結梁１６’を架設し、耐震壁用フレームにコンクリート製の壁体を形成して構成している。
【００５３】
このように第１連層耐震壁１１’を大きな張出状に形成することによって、第１連層耐震壁１１’の剪断剛性及び曲げ剛性を向上させることができる。
【００５４】
さらに、下端連結梁１６’の下方には下部緩衝空間４’を設けるとともに、上端連結梁１５’の上方には上部緩衝空間６’を設けており、下端連結梁１６’と基礎構造体Ａとの間には下側垂直降伏体１７’を介設し、上端連結梁１５’と上端連結梁５との間には上側垂直降伏体１８’を介設している。
【００５５】
また、第１連層耐震壁１１’の第１間柱１４’と第２支持柱２０との対向間隔の間隔寸法は、上記した対向間隔Ｄの場合と同様に、Ｈ／１０００〜Ｈ／１００であることが望ましい。
【００５６】
有壁架構における耐震壁の役割は、低層建物においては大きな水平力（剪断力）を負担することであるが、高層建物においては大地震に対する耐力のみでなくエネルギー吸収能力を負担することも要求される。また、耐震壁の役割は、大きな転倒モーメントを負担して、建物の層崩壊を防ぐことでもある。
【００５７】
一般に水平加力時に曲げ型変形する連層耐震壁と、剪断型変形するフレーム架構とでは変形モードが異なるため、それぞれに対応した設計が必要とされる。
【００５８】
例えば、耐震壁の上層部に逆剪断力が生じるような場合は、上層部の耐震壁は無駄になるので、耐震壁がカットオフされることもある。このように建物に小変形が始まる早期における現象などを含めて転倒モーメントに対する耐力を耐震壁で有効に負担させることが設計上重要とされる。以下、これらの設計条件を定めるために行った実験などの実施例について、さらに具体的に説明する。
【００５９】
（実施例１）
以下、連層耐震壁のフレーム構造が適用された建物に外力が付与される際の変形挙動の解析方法及びその解析結果について述べる。
【００６０】
＜解析手法と条件＞
解析はファイバーモデルの柱梁要素を用いた弾塑性骨組に対する静的あるいは動的解析を適用し、解析プログラムは一次元有限要素法によるものを用いた。
【００６１】
要素は曲げ変形、軸方向変形のみを考慮し、せん断変形は無視した。断面は応力繊維で構成され、断面力と断面剛性は数値積分で与えられる。
【００６２】
動的解析における数値積分にはＮｅｗｍａｒｋβ法（β＝１／４）を用いた。骨組の各接合部は剛節とし、最下層柱脚は固定とした。静的解析における外力分布はＡｉ分布とし劣化域は変位制御とした。動的解析を行う際、梁上の全質量の１／２ずつを両端の柱梁接点に分配させた集中質量として扱い、減衰定数は１次と２次の減衰が３％のレーリー型とした。
【００６３】
解析の対象となる骨組は、図３に示した連層耐震壁を有する骨組でスパン数は３スパンとした。
【００６４】
なお、連層耐震壁部分は等価なせん断剛性をもつ鉄骨トラスに置換して計算した。この場合建物の平面は上下対称になるものとして、骨組を３つ横に並べて桁方向の対応する接点変位が一致するようにした。また、軸方向剛性は持つが曲げ剛性を持たない要素によって各節点を連結したものとして解析した。また、解析変数として水平降伏部材となるカップリングガーダーの設置位置や設置数の組み合わせなどを種々変えてそれぞれについて解析を行った。
【００６５】
＜解析結果＞
以上のようにして連層耐震壁を有する１２層のプロトタイプモデル建物の静的、動的解析により、以下のことがわかった。
（ａ）水平降伏部材（繋梁）となるカップリングガーダーの配置により、骨組の静的及び動的挙動が影響を受ける。
（ｂ）節点変位が純ラーメンのそれと同じでかつ耐震壁自体が顕著に塑性化することがなく、従来の連層耐震壁とは異なり、線材置換モデルを適用して信頼の高い解析が行える。
（ｃ）２０ｋｉｎｅ、５０ｋｉｎｅの地震波では層間変形の一様性が保たれ安定性に優れ、１００ｋｉｎｅの極大地震においても層間変形角度は全て２．０％以下となることがわかった。
【００６６】
（実施例２）
転倒降伏耐震壁が想定した転倒降伏機構を形成することを検証するために行った実験の概要を以下に述べる。
【００６７】
＜試験体＞
実験を行った１／４縮尺の部分架構模型試験体は、図７に示すように、１２層建物より取出した１層１スパンの転倒降伏耐震壁２体（（ａ）、（ｂ））と純フレーム架構２体（（ｃ）と（ｄ））の合計の４体である。
【００６８】
（ａ）ＣＦＴＷ試験体：この試験体は、壁板の詳細と繋梁の耐力は異なるが、他はプロトタイプ建物の１／４縮尺モデルである。柱はコンクリート充填角形鋼管柱（以下ＣＦＴ柱という）でできている。試設計建物における耐震壁の転倒モーメント耐力と同じにするために、繋梁は試設計建物においては２階と１階に設けられた繋梁のせん断耐力の和とほぼ同じ耐力を持つように設計されている。壁板は板厚７０ｍｍの高強度プレーンコンクリート壁板と板厚３．２ｍｍの鋼板よりなる合成壁板となっている。実験においては２階床位置に水平カを加力するため、壁板は実際の設計におけるそれよりも剛強に設計している。
【００６９】
（ｂ）ＴＲＣＷ試験体：この試験体は、耐竈壁の周辺柱としてＣＦＴ柱の代りに鋼管横補強ＲＣ柱を用いたものである。柱には施工上の上限値と言えるほどの多量の主筋を入れている。壁脚部の水平スリット部におけるパンチングシアー破壊を防ぐために基礎梁と繋梁の間に設けた水平スリットは１５ｍｍと小さくしている。２階床位置には、ダイヤフラムシミュレーターと呼ばれる軸力のみを伝達する鋼棒が２階鉄骨梁にヒンジジョイントにより取付けられている。壁板の構造はＣＦＴＷのそれとほぼ同じである。
【００７０】
（ｃ）ＳＴＢＦ試験体：オープンフレーム試験体で、鉄骨梁と鋼管横補強ＲＣ柱で造られているＲＣＳ架構である。この試験体は柱頭、柱脚に塑性ヒンジを形成し、層崩壊を生じるように設計されている。
【００７１】
（ｄ）ＲＣＢＦ試験体：鉄骨梁の代りにＲＣ梁を用いたオープンフレーム試験体である。柱脚と梁端部にヒンジが出来るように設計されている。ＳＴＢＦ試験体の水平耐力とほぼ同じになるように柱の主筋量を多くしている
＜加力装置と加力方法＞
加力装置の概略図を図８に示す。試験体（ａ）〜（ｄ）には、まず１２層建物の１層の軸力に対応する垂直荷重を載荷して、実験中一定に保持した。水平力は油圧ジャッキにより繰返し載荷を行った。正負荷重とも図８に示すように圧縮力により載荷した。この事は、梁に圧縮軸力が導入されることを意味する。図８に示すδ１〜δ３を計測し、骨組の層間変形角と繋梁の部材角を測定した。なお、試験体（ａ）〜（ｄ）には図９の載荷プログラムに示されるような正負交番漸増振幅繰返し載荷をかけて、変位振幅ごとに３回の繰返し載荷試験を行った。
【００７２】
＜実験結果及び結論＞
転倒降伏機構を有する耐震壁と鋼管横補強ＲＣ柱を用いた純フレーム架構に関して実験を行って以下の結論を得た。
（１）耐震壁の変形性状は、柱脚に形成される塑性ヒンジと繋梁の変形性状により支配されることがわかった。柱としてＣＦＴ柱を用いれば、対向間隔Ｄ（水平スリット）が設けられる壁脚部においてせん断破壊することがなく、変形性能に富む塑性ヒンジが柱脚に形成される。一方、耐震柱部として鋼管横補強ＲＣ柱を用いた場合は、層間変形角が２／１００ｒａｄの時にパンチングシアー破壊の徴候が見られた。
（２）耐震壁の繋梁は、小さな層間変形でせん断降伏し、繰り返し載荷時において大きなエネルギーを吸収することから、履歴型ダンパーとしての性能を持つことがわかった。
（３）鋼管横補強ＲＣ柱を用いた骨組では、性能設計において重要となる損傷度合の観点から優れた特性を持つことが分かった。従って、耐震壁が層崩壊を防ぐ建物の骨組においては、梁よりも鋼管横補強ＲＣ柱に塑性ヒンジが形成されるように設計することも推奨できる。
（４）線材要素を用いた有限要素法による解析により、耐震壁および純フレーム架構に関する復元力特性実験の結果を比較的精度よく予測できた。
【００７３】
【発明の効果】
請求項１記載の発明によれば、建物内部に設ける連層耐震壁の構造において、この連層耐震壁を、支持柱と、同支持柱と略平行に設けた間柱とを、第１の連結梁と第２の連結梁とで連結して構成したフレームに壁体を形成して構成するとともに、連層耐震壁の下側には下部緩衝空間を設けるとともに、連層耐震壁の上側には上部緩衝空間を設けたことによって、地震発生時の建物の変形挙動を修復可能な転倒降伏モードに誘引して、剪断破壊や曲げ降伏破壊などに伴う致命的な損壊から回避させることができるとともに、建物内部の空間を適正に確保してデザイン付加性や設計性、施工性、経済性に優れた連層耐震壁のフレーム構造を提供できる。
【００７４】
請求項２記載の発明によれば、連層耐震壁の下端に連層耐震壁を下方から支持する垂直降伏体を介挿したことによって、この垂直降伏体によって地震エネルギーを吸収及び緩和することができ、連層耐震壁の損傷を抑制して、地震後の修復に要するコストを大きく削減することができる。
【００７５】
請求項３記載の発明によれば、垂直降伏体を間柱の鉛直下方位置に設けたことによって、垂直降伏体の配設数を必要最小限とすることができ、導入コストの低減を図ることができる。
【００７６】
請求項４記載の発明によれば、垂直降伏体を履歴ダンパーとすることによって、地震発生時の地震エネルギーの吸収能力を高めることができるとともに、低コストで導入することができる。
【００７７】
請求項５記載の発明によれば、支持柱は中空部を有する筒状体であって、中空部にコンクリートを充填した充填補強部を設けたことによって、支持柱の基端部分を十分に補強することができ、地震の発生にともなって支持柱の基端部分が致命的な損傷を受けることを防止でき、建物に修復不能な損傷が生じるのを回避することができる。
【００７８】
請求項６記載の発明によれば、連層耐震壁を設けた第１の支持柱と隣接した第２の支持柱にも連層耐震壁を設け、第１の支持柱に設けた連層耐震壁と第２の支持柱に設けた連層耐震壁とを並設するとともに、隣接した第１の支持柱に設けた連層耐震壁の間柱と、第２の支持柱に設けた連層耐震壁の間柱との間隙を、建物の高さ寸法に対してその１／１０００〜１／１００の寸法としたことによって、地震発生時における建物の揺動に際して並設した連層耐震壁が互いに干渉することのない空間を確保して、所定の転倒降伏モードで建物を変形させることができるとともに、修復作業などを容易に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）耐震壁の下部が脆性的に破壊する剪断破壊機構の説明図。
（ｂ）耐震壁が曲げられて変形する曲げ降伏機構の説明図。
（ｃ）耐震壁脚部に回転が生じる回転降伏機構の説明図。
【図２】連層耐震壁を設けた建物の側面断面図。
【図３】図２における矢視Ａ部の拡大断面図。
【図４】同建物の平面配置図。
【図５】同建物が転倒降伏機構により傾斜した状態の断面図。
【図６】他の実施形態の連層耐震壁を設けた建物の側面断面図。
【図７】実証試験に供した４種の部分架構模型試験体の説明図。
【図８】加力試験装置の説明図。
【図９】載荷プログラムの説明図。
【符号の説明】
Ａ  基礎構造体
１  建物
２  柱部材
３  梁部材
４  下部緩衝空間
５  上端連結梁
６  上部緩衝空間
１０  第１支持柱
１１  第１連層耐震壁
１２  第１上側連結梁
１３  第１下側連結梁
１４  第１間柱
１５  第１上端連結梁
１６  第１下端連結梁
１７  第１下側垂直降伏体
１８  第１上側垂直降伏体
１９  充填補強部
２０  第２支持柱
２１  第２連層耐震壁
２２  第２上側連結梁
２３  第２下側連結梁
２４  第２間柱
２５  第２上端連結梁
２６  第２下端連結梁
２７  第２下側垂直降伏体
２８  第２上側垂直降伏体
２９  充填補強部
【図１】
2004244926.tif 000003
【図２】
2004244926.tif 000004
【図３】
2004244926.tif 000005
【図４】
2004244926.tif 000006
【図５】
2004244926.tif 000007
【図６】
2004244926.tif 000008
【図７】
2004244926.tif 000009
【図８】
2004244926.tif 000010
【図９】
2004244926.tif 000011