(57)【要約】【課題】鉄筋コンクリート造耐震壁中に、水平力による曲げモーメントに対する曲げ耐力を確保するために曲げ補強筋群を配筋する従来構造より施工性を向上させると共に、曲げ耐力を高める。【解決手段】平面上、鉄筋コンクリート造耐震壁1aの端部位置に、面内曲げ補強のための鋼材を集約させた形の鉄骨部材２を高さ方向に連続させて配置し、曲げモーメントに対する抵抗力を決めるＹ方向の応力中心間距離を拡大すると共に、曲げモーメントに対する抵抗要素としての規模を縮小する。鉄骨部材２を平面上、プレートを２方向に組み立てて構成し、コンクリート３との付着面積を拡大し、鉄骨部材２とコンクリート３との間の応力伝達機構を確保する。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
平面上、鉄筋コンクリート造耐震壁の端部位置に、面内曲げ補強のための鋼材を集約させた形の鉄骨部材を高さ方向に連続して配置してある鉄骨内蔵耐震壁。
【請求項２】
鉄骨部材は平面上、プレートを２方向に組み立てて構成されている請求項１記載の鉄骨内蔵耐震壁。
【請求項３】
鉄骨部材はフランジプレートとウェブプレートからＨ形断面形状に組み立てられ、フランジプレート間に鋼材が跨設されている請求項２記載の鉄骨内蔵耐震壁。
【請求項４】
鉄骨部材はフランジプレートとウェブプレート、及びフランジプレートとウェブプレート間に跨設されるＬ形の鋼材からＨ形断面形状に組み立てられている請求項２記載の鉄骨内蔵耐震壁。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は建築構造物の耐震性能を向上させるための鉄骨を内蔵した耐震壁に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
耐震壁は形態的には鉄筋コンクリート造と鉄骨鉄筋コンクリート造が主流であり、後者では多くの場合、鉄骨が鉄筋コンクリート造の耐震壁の周囲に付帯ラーメンとして接続する形になることから（特許文献１〜３参照）、耐震壁としての耐力上、鉄骨は鉄筋コンクリートと分離することを前提として取り扱われており、耐震壁の耐力は鉄骨と鉄筋コンクリートのそれぞれの耐力を累加させることにより算定される。
【０００３】
【特許文献１】
特開平9-310404号公報（図３〜図５）
【特許文献２】
特開2001-107490号公報（図２、図４）
【特許文献３】
特開2001-248237号公報（図５）
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
上記の鉄骨鉄筋コンクリート造耐震壁は鉄骨の建て方の終了後に、鉄筋を配筋する、という要領で施工されるが、鉄筋の内、曲げ補強筋は耐震壁に作用する面内曲げモーメントに対する抵抗要素であるため、引張力の伝達を確保するための曲げ補強筋同士の継手作業に多大な手間を要する。
【０００５】
特に鉄筋コンクリート造の高層建物では設計応力が大きくなることに伴い、曲げ補強筋の配筋量が多くなり、壁筋に加え、曲げ補強筋を配筋するために耐震壁として大きな断面を必要とするため、耐震壁の曲げ耐力を確保する上で鉄筋使用量に対する耐震壁の断面効率が低下し、耐震壁の圧縮耐力を必要以上に増大させる結果となる。
【０００６】
施工上は曲げ補強筋としての太径の鉄筋を機械式継手等のように引張耐力の高い継手を使用する必要があるため、継手作業が煩雑である上、鉄筋と継手金物の使用量に対応した施工コストが上昇する傾向がある。
【０００７】
また例えば図５に示すような断面のコア型の耐震壁では面内曲げモーメントに対し、幅方向両側に位置する曲げ補強筋群６，６の偶力によって抵抗することから、各曲げ補強筋群６の応力中心間距離をできるだけ大きく取ることが有効であるため、曲げ補強筋群６は図２に示すように平面上の端部位置に集中する形で配筋される。
【０００８】
ここで、複数本の曲げ補強筋５が集合した曲げ補強筋群６が配置される耐震壁の端部において、隣接する曲げ補強筋５，５間に一定の距離を確保しようとすると、１組の曲げ補強筋群６の領域が拡大し、応力中心間距離が小さくなり、曲げモーメントに対する抵抗力が低下するため、抵抗力を高める上では曲げ補強筋５を密集させて配筋せざるを得ない。
【０００９】
すなわち、図２においてＹ方向の端部に位置する曲げ補強筋群６の幅（各曲げ補強筋群６の内、Ｙ方向の両端に位置する曲げ補強筋５，５の中心間距離）は1080mmであり、Ｙ方向両側に位置する曲げ補強筋群６，６の中心間距離は4750mmであるが、ここで各曲げ補強筋群６内のＹ方向の曲げ補強筋５，５間距離を大きく取れば、各曲げ補強筋群６の幅が大きくなり、結果として曲げ補強筋群６，６の中心間距離が小さくなるため、曲げモーメントに対して不利になる。
【００１０】
逆に曲げ補強筋を密集させれば、鉄筋間の空きがなくなり、コンクリートとの付着力が低下する可能性があるため、いずれにしても曲げ補強筋によって曲げモーメントに対する抵抗力を高めることには限界がある。
【００１１】
この発明は上記背景より、鉄筋コンクリート造耐震壁の特性を生かしながら、施工性がよく、上記従来の鉄筋コンクリート造耐震壁より高い曲げ耐力を有する耐震壁を提案するものである。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明では面内曲げ補強のための曲げ補強筋群等の鋼材を集約させた形の鉄骨部材を平面上、鉄筋コンクリート造耐震壁の端部位置に、高さ方向に連続させて配置することにより、曲げ補強筋のみによって曲げモーメントに抵抗させる場合の配筋及び継手作業の手間とコストの問題を解消すると共に、応力中心間距離を拡大し、曲げモーメントに対する抵抗力を高める。
【００１３】
図２に示す形状と寸法の鉄筋コンクリート造耐震壁1aでは複数本の曲げ補強筋５からなる曲げ補強筋群６が平面上の端部位置に配置され、この場合の曲げモーメントに対する抵抗力を決めるＹ方向の応力中心間距離は前記の通り、各曲げ補強筋群６の中心間距離、4750mmとなっている。
【００１４】
これに対し、図２における１組の曲げ補強筋群６を１個の鉄骨部材２に置き換えて配置した図１に示す本発明の耐震壁1aでは図２に示す耐震壁1aと同一形状、同一寸法でありながら、Ｙ方向の応力中心間距離は各端部位置の鉄骨部材２，２の中心間距離、5060mmとなり、図２の場合の応力中心間距離より７％程度拡大する。図１、図２は図５における１点鎖線で囲った部分の詳細を示す。
【００１５】
因みに図２のＹ方向両側に位置する曲げ補強筋群６の断面積はπ×20.52×50より66,012mm2、Ｘ方向の端部に位置する曲げ補強筋群６の断面積はπ×20.52×70より92,418mm2であるのに対し、それぞれの曲げ補強筋群６に対応する図1に示す鉄骨部材２の断面積は650×45×2＋400×45より76,500mm2、950×45×2＋400×45より103,500mm2で、曲げ補強筋群６の断面積より僅かに（それぞれ16％、12％程度）大きいが、図１と図２中に記入した壁筋４の表示の対比から分かるように本発明では鉄骨部材２の存在により壁筋４の径を図２の場合より小さくすることができるため、壁筋４を含めた耐震壁1a中の鋼材使用量は図２の場合と同等程度に抑えられている。理論上は曲げ補強筋群６と同等程度の量の鋼材からなる鉄骨部材２によって応力中心間距離を曲げ補強筋群６の場合より拡大することが可能である。
【００１６】
また図２におけるＹ方向両側に位置する曲げ補強筋群６のＹ方向の幅は1080mm、Ｘ方向の厚さは540mmであるのに対し、曲げ補強筋群６に相当する、すなわち上記のように曲げ補強筋群６と同程度の量の鋼材を使用した形の本発明の鉄骨部材２のＹ方向の幅は650mm、Ｘ方向の厚さは400mmであり、曲げ補強筋群６の幅と厚さより減少するため、それだけ曲げモーメントに対する抵抗要素の規模が幅方向（Ｙ方向）、厚さ方向（Ｘ方向）共、縮小される。
【００１７】
図２との対比で、抵抗要素としての鉄骨部材２が幅方向と厚さ方向に小型化されることで、抵抗要素とその回りに配筋される壁筋４との間に空きを確保することもできるため、抵抗要素である鉄骨部材２とコンクリート３との間の応力伝達機構が確保される上、壁筋４の配筋作業性も確保され、鉄骨を内蔵しながらも鉄筋コンクリート造耐震壁としての特性が生かされる。
【００１８】
加えて曲げ補強筋群が鉄骨部材に置き換えられることで、機械式継手等、引張耐力の高い継手に頼る鉄筋の継手が不要になるため、耐震壁内の鉄筋である壁筋の継手を重ね継手のような軽微な継手で行うことができ、配筋と継手の作業が簡略化され、耐震壁を構築するための施工性が大幅に向上する。併せて機械式継手を用いずに済むことと、上記のように曲げ補強筋群を配置する場合より壁筋の径を縮小することができることで、継手金物と鉄筋（壁筋）の使用量に対応した施工コストの削減が図られる。
【００１９】
鉄骨部材は具体例には請求項２に記載のように鉄骨部材の、コンクリートとの付着面積が十分に確保されるよう、プレートを平面上、Ｈ形や十字形等のように２方向に組み立てて構成される。プレートが２方向に組み合わせられて配置されることで、コンクリートとの付着面積を拡大することができるため、鉄骨部材とコンクリートとの間の応力の伝達が確実になる。
【００２０】
鉄骨部材は耐震壁のコンクリート中に埋設され、コンクリートと一体となって挙動すればよいことで、鉄骨部材を構成するプレート間では大きな応力が伝達される必要がなく、鉄骨部材自体の剛性を増大させる必要がないことから、請求項２の鉄骨部材は例えば請求項３に記載のようにフランジプレートとウェブプレートからＨ形断面形状に組み立てられ、フランジプレート間に鋼材が跨設される。この場合、フランジプレート間に鋼材が跨設されることで、鉄骨部材の表面積の拡大効果が加わるため、コンクリートとの間の応力伝達が一層確実になる。
【００２１】
請求項２の鉄骨部材はまた、例えば請求項４に記載のようにフランジプレートとウェブプレート、及びフランジプレートとウェブプレート間に跨設されるＬ形の鋼材からＨ形断面形状に組み立てられる。
【００２２】
この場合はフランジプレートとウェブプレート間に鋼材が跨設され、鋼材がフランジプレートとウェブプレートのそれぞれにボルト接合されることで、フランジプレートとウェブプレート同士の溶接と、請求項３における鋼材とフランジプレート間の溶接の必要がなくなるため、鉄骨部材の組立作業性が向上する利点がある。
【００２３】
請求項４のように鉄骨部材がフランジプレートとウェブプレートをＬ形の鋼材を用いてＨ形断面形状に組み立てた形で成立し、必ずしもフランジプレート間に請求項３における鋼材を跨設することを必要としないのは、上記のように鉄骨部材は耐震壁に作用する曲げモーメントに対してコンクリートと一体となって挙動しながら抵抗できればよく、フランジプレート間や、フランジプレートとウェブプレート間で大きな応力の伝達を行う必要がないこと、すなわち請求項３の鋼材がフランジプレートの座屈を防止する補強プレートとしての機能ではなく、主としてコンクリートとの付着面積を確保する機能を有すればよいことに基づく。
【００２４】
特開2000-27367号公報のように鉄筋コンクリート中に鉄骨を内蔵した鉄骨鉄筋コンクリート造の柱や、特開2001-288823号公報、特開2002-70326号公報のような鉄骨造の柱においては、鉄骨柱のフランジ間等に補強プレートを跨設することで鉄骨柱のフランジの座屈を防止し、鉄骨柱の変形性能を向上させることが行われるが、これらの補強プレートの機能はコンクリート中に埋設される場合にも高さ方向に部分的に配置されるに過ぎないため、鉄骨柱のフランジを補剛することに留まる。
【００２５】
請求項４においてもＬ形の鋼材がフランジプレートとウェブプレート間に跨設されることで、請求項３と同様に鉄骨部材の表面積を拡大させる効果を付加することができるため、コンクリートとの間の応力伝達を確実にすることが可能である。
【００２６】
【発明の実施の形態】
この発明の鉄骨内蔵耐震壁１は図５、図６に示すような鉄筋コンクリート造の耐震壁1aにおいて、図１に示すように平面上、耐震壁1aの端部位置に、面内曲げ補強のための図２に示す曲げ補強筋群６に相当する鋼材を集約させた形の鉄骨部材２を高さ方向に連続して配置したものである。
【００２７】
図１は図５における１点鎖線で囲った部分の詳細を示す。図５、図６では耐震壁1aがコア型の連層耐震壁である場合を示しているが、必ずしもコアや連層である必要はない。耐震壁1aの平面形状も問われず、図示するようなＴ形の他、Ｌ形、Ｉ形等の場合もある。
【００２８】
平面上、１箇所に配置される鉄骨部材２は全体として前記の通り、図１に示す耐震壁1aと同一形状、同一寸法の耐震壁1aの平面上の端部に図２に示すように曲げ補強筋群６を配筋すると仮定した場合に、その曲げ補強筋群６と同程度の量の鋼材を使用した形に相当する。
【００２９】
鉄骨部材２は周囲のコンクリート３との付着面積を確保するために平面上、プレートを２方向に組み立てて構成され、例えば図１、図３に示すように２枚のフランジプレート21，21とウェブプレート22からＨ形断面形状その他の形状に組み立てられる。図面では耐震壁1aの厚さ内に納まるよう、鉄骨部材２のＹ方向の厚さを抑えるためにＨ形にしているが、２方向のプレートは耐震壁1aの幅と厚さに応じて任意の断面形状に組み合わせられる。
【００３０】
図１、図３では鉄骨部材２としてコンクリート３との付着面積を増すためにフランジプレート21，21間に高さ方向に間隔を隔ててフラットバー等の鋼材23を跨設し、鋼材23の両端をフランジプレート21，21に溶接している。
【００３１】
図４は鉄骨部材２をフランジプレート21，21とウェブプレート22、及びフランジプレート21とウェブプレート22間に跨設されるアングル等のＬ形の鋼材24からＨ形断面形状に組み立てた場合を示す。
【００３２】
この場合、鋼材24はフランジプレート21とウェブプレート22に重なり、両者を貫通するボルト25によってそれぞれに接合される。鋼材24がフランジプレート21とウェブプレート22のそれぞれに接合されることで、分離しているフランジプレート21，21とウェブプレート22がＨ形断面に組み立てられるため、必ずしもフランジプレート21，21とウェブプレート22同士を溶接する必要はない。
【００３３】
図３−(b)、図４−(b)では単体として取り扱える製品としてユニット化された鉄骨部材２を示しているが、図３、図４に示す鉄骨部材２は耐震壁1aの全高に亘ってコンクリート３と一体となって挙動できるよう、軸方向には溶接やスプライスプレートを用いたボルト接合により互いに連結された形で耐震壁1aのコンクリート３中に配置される。
【００３４】
曲げ補強筋群６を配筋した場合には図２に示すように耐震壁1aの最も外周に位置する曲げ補強筋５が壁筋４を兼ねるため、曲げ補強筋群６を外した位置に壁筋４が配筋されるが、本発明では図１に示すように鉄骨部材２の厚さ方向両側の表面とコンクリート３の表面との間に距離が確保されるため、壁筋４は平面上、鉄骨部材２を包囲する形で耐震壁1aの周囲に沿って連続的に配筋される。
【００３５】
【発明の効果】
耐震壁中に面内曲げ補強のために配置される曲げ補強筋群等の鋼材を集約させた形の鉄骨部材を鉄筋コンクリート造耐震壁の端部位置に配置するため、曲げモーメントに対する抵抗力を決める応力中心間距離を拡大することができ、曲げ補強筋のみによって曲げモーメントに抵抗させる場合より曲げモーメントに対する抵抗力を高めることができる。
【００３６】
また鉄骨部材が曲げ補強筋群を集約させた形をすることで、曲げモーメントに対する抵抗要素としての寸法が幅方向、厚さ方向共、縮小されるため、鉄骨部材とその回りに配筋される壁筋との間に空きを確保することができ、鉄骨部材とコンクリートとの間の応力伝達機構が確保される上、壁筋の配筋作業性が向上し、鉄骨を内蔵しながらも鉄筋コンクリート造耐震壁としての特性を生かすことができる。
【００３７】
加えて曲げ補強筋群が鉄骨部材に置き換えられることで、機械式継手等、引張耐力の高い継手に頼る鉄筋の継手が不要になるため、耐震壁内の鉄筋である壁筋を重ね継手のような軽微な継手で行うことができ、配筋と継手の作業が簡略化され、耐震壁を構築するための施工性が大幅に向上する。
【００３８】
併せて機械式継手を用いずに済む上、曲げ補強筋群を配置する場合より壁筋の径を縮小することができるため、耐震壁内に配筋される壁筋と継手金物の使用量に対応した施工コストが削減される。
【００３９】
請求項２ではプレートを２方向に組み立てて鉄骨部材を構成することで、コンクリートとの付着面積を拡大することができるため、鉄骨部材とコンクリートとの間の応力の伝達を確実にすることができる。
【００４０】
請求項３では鉄骨部材をフランジプレートとウェブプレートからＨ形断面形状に組み立て、フランジプレート間に鋼材を跨設することで、鉄骨部材の表面積の拡大効果が増すため、コンクリートとの間の応力伝達が一層確実になる。
【００４１】
請求項４では鉄骨部材をフランジプレートとウェブプレート、及びフランジプレートとウェブプレート間に跨設されるＬ形の鋼材からＨ形断面形状に組み立てることで、鋼材をフランジプレートとウェブプレートのそれぞれにボルトによって接合することができるため、鉄骨部材の組立のための溶接の必要がなくなり、組立作業性が向上する。
【００４２】
請求項４においてもＬ形の鋼材がフランジプレートとウェブプレート間に跨設されることで、請求項３と同様に鉄骨部材の表面積を拡大させる効果を付加することができるため、コンクリートとの間の応力伝達を確実にすることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】耐震壁における鉄骨部材の配置状態と壁筋の配筋状態を示した平面図である。
【図２】図１と同一形状、同一寸法の耐震壁における従来の曲げ補強筋群の配置状態と壁筋の配筋状態を示した平面図である。
【図３】(a)は図１に示す鉄骨部材を示した平面図、(b)は(a)の立面図である。
【図４】(a)は他の鉄骨部材を示した平面図、(b)は(a)の立面図である。
【図５】建物における耐震壁の配置例を示した平面図である。
【図６】図５に示す耐震壁の立面図である。
【符号の説明】
１……鉄骨内蔵耐震壁、1a……耐震壁、２……鉄骨部材、21……フランジプレート、22……ウェブプレート、23……鋼材、24……鋼材、25……ボルト、３……コンクリート、４……壁筋、５……曲げ補強筋、６……曲げ補強筋群。
【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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