(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物の水平構面を構成する床の床組又は屋根の小屋組及び屋根面に用いられる構造要素について、法令等により建築物の性能評価基準として指定された床倍率を求める床倍率試験方法であって、
前記構造要素について弱軸、強軸の基準となる互いに直交する第１の軸及び第２の軸とを当該構造要素に設定し、
第１の軸方向を加力方向として前記構造要素の床倍率を試験するための第１の試験体と、前記第２の軸方向を加力方向として前記構造要素の床倍率を試験するための第２の試験体とをそれぞれ用意し、
第１試験体、第２試験体についてそれぞれ加力して基準耐力データを測定するとともに、測定した基準耐力データを第１試験体、第２試験体の間で比較し、強度の弱い方の試験体の加力方向を当該構造要素の弱軸方向であると判定し、
さらに当該構造要素の弱軸方向を加力方向とする複数体の試験体について、基準耐力を測定して、これらの基準耐力に基づいて床倍率を算定することを特徴とする建築物構造要素の床倍率試験方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物構造要素の床倍率試験方法に係り、特に、床、屋根、小屋組等の建築物水平構面の構造強度を評価する床倍率の試験方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
住宅の品質確保の促進等に関する法律（平成１１年法律第８１号、以下、品確法という。）では、住宅性能評価書により、住宅の性能を表示する制度が設けられている。この品確法を受けて、建設省告示第千六百五十四号では、住宅の性能評価方法基準の細目について定めている。
【０００３】
住宅の性能評価に係る検査項目、試験項目は、多岐にわたっており、そのうち、住宅の壁や、床、屋根等の構造要素の強度を評価するものとして、壁倍率、床倍率がある。これらは、住宅の強度性能を評価する上での主要な評価基準である。
【０００４】
壁倍率は、垂直構面である壁の構造強度の程度を示す指標であり、床倍率は、床の床組、屋根の小屋組、屋根面等の水平構面の構造強度の程度を示す指標である。これらの指標が高い程、その住宅の構造性の評価等級は高くなり、地震、風圧等の外力に対して強い建物であるということになる。建設省告示第千六百五十四号は、壁倍率、床倍率について最低限の基準値を示すにとどまり、具体的な試験方法については統一的に規定しておらず、公的性能評価機関等が試験方法、評価方法を提唱している。
【０００５】
そこで、公的性能評価機関が採用している標準的な壁倍率、床倍率の試験方法を図６に示す。
壁倍率、床倍率ともに、固定した状態にある試験体２に試験方法で定められた特定の一方向から力を加えながら試験体２の変形量を測定し、一定の変形量になるまでに要した加力の大きさに基づいて壁倍率、床倍率を求めている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図７に、建物の壁、床組、屋根に対する地震力や風圧力の作用を示す。上述した標準的な壁倍率、試験方法の基本的な考え方は、垂直構面を構成する壁の場合、Ｘ方向に平行な壁４であれば、Ｘ方向からの地震力や風圧力に対して一定以上の構造強度を有し、Ｙ方向に平行な壁５であれば、Ｙ方向からの地震力に対して一定以上の構造強度を有していればよいというものである。
【０００７】
ところが、水平構面を構成する床、屋根、小屋組についての床倍率についても、一方向からの加力を加える点で、壁倍率の試験と同じ考え方が採用されている。すなわち、床６であれば、地震力や風圧力は、Ｘ方向あるいはＹ方向から作用し得るのに対して、床６の試験体には、Ｘ方向からの加力を加えて床倍率を算出したものとすると、厳密にいえば、この床倍率はＸ方向の構造強度であって、Ｙ方向の構造強度ではないことになる。試験体それ自体が力に対して等方性を示す部材であれば問題はないが、実際の床などに用いられる構造部材は、一般には構造強度に関して異方性があって、特定の方向の力には強く、ある方向の力には弱いという性質をもっているものが多い。
【０００８】
しかしながら、床などに使用する床パネル等の部材の場合、パネルの方向や接合の方向により、方向により剛性が異なることが多いが、どの方向がどの方向が強く、どの方向が弱いかの判別は困難である。
【０００９】
このため、従来は、例えば、床６の試験体がＸ方向に強く、Ｙ方向に弱いという異方性をもっていたとしても、強度上強いＸ方向からの加力に基づいて床倍率が算出されることがあり、この場合には、実質的な構造強度性能よりも高い評価等級を表すことになってしまう。
【００１０】
そこで、本発明の目的は、前記従来技術の有する課題を解決し、試験体について強軸、弱軸という概念を導入することにより、強度上不利と考えられる因子を取り込んだ試験体で試験を行い、建築物の水平構面の実質的な構造強度を正しく評価できるようにする建築物構造要素の床倍率試験方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、建築物の水平構面を構成する床の床組又は屋根の小屋組及び屋根面に用いられる構造要素について、法令等により建築物の性能評価基準として指定された床倍率を求める床倍率試験方法であって、前記構造要素について弱軸、強軸の基準となる互いに直交する第１の軸及び第２の軸とを当該構造要素に設定し、第１の軸方向を加力方向として前記構造要素の床倍率を試験するための第１の試験体と、前記第２の軸方向を加力方向として前記構造要素の床倍率を試験するための第２の試験体とをそれぞれ用意し、第１試験体、第２試験体についてそれぞれ加力して基準耐力データを測定するとともに、測定した基準耐力データを第１試験体、第２試験体の間で比較し、強度の弱い方の試験体の加力方向を当該構造要素の弱軸方向であると判定し、さらに当該構造要素の弱軸方向を加力方向とする複数体の試験体について、基準耐力を測定して、これらの基準耐力に基づいて床倍率を算定することを特徴とするものである。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明による建築物構造要素の床倍率試験方法の一実施形態について、添付の図面を参照しながら説明する。
図１は、本実施形態による床倍率試験方法に供する試験体を示す。ここでは、床組として用いられる床パネルの床倍率を求めるための試験体を例として説明する。
【００１３】
参照符号１０は、床パネルの全体を示している。この床パネル１０には、図１に示すように、弱軸、強軸の判定の基準とするＸ軸、Ｙ軸が設定される。ここでいう、弱軸とは、構造強度的に弱い方の軸であり、強軸とは構造強度的に強い方の軸である。
【００１４】
試験体は、この床パネル１０を材料に、Ｘ軸試験体１２とＹ軸試験体１４とが作製される。この場合、Ｘ軸試験体１２は、床パネル１０にＸ軸方向からの加力Ｐが加わった場合の床倍率を試験するための試験体で、Ｙ軸試験体１４は、床パネル１０にＹ軸方向からの加力Ｐが加わった場合の床倍率を試験するための試験体である。このようなＸ軸試験体１２とＹ軸試験体１４との関係は、９０度方向を変えて製作されたものとなっている。
【００１５】
このような試験体の仕様は、ＪＩＳ  Ａ  １４１４  において、建築用構成材としてのパネルの面内せん断試験方法として標準化されている。ここでは、それぞれＸ軸試験体１２、Ｙ軸試験体１４は、木箱と、床パネル材を木ねじで接合されている。
【００１６】
なお、試験体の幅は、１．８２ｍ、高さは２．７３ｍ程度である。
【００１７】
次に、図２は、試験に供する試験装置を示す。この図２は、平面図で、Ｘ軸試験体１２、Ｙ軸試験体は、水平な姿勢にて試験装置に２本のタイロッド１７ａ、１７ｂを用いて固定され、油圧ジャッキ１５によってＪＩＳ  Ａ  １４１４  に準じたタイロッド式の木造軸組耐力壁の試験法で指定された位置に加力される。１６は、加力の大きさを計測するロードセルである。Ｈ1、Ｈ2は、加力と平行な方向の変形量を測定する変位計で、Ｖ3、Ｖ4は、加力と垂直な方向の変形量を測定する変位計である。この場合、加力が最大荷重に達した後、最大化純の８０％の荷重に低下するまで加力するか、試験体の変位角が１／１５rad以上に達するまで加力し、その間、変位を測定する。そして、測定データから、降伏耐力Ｐy、終局耐力Ｐuに０．２Ｄsを乗じた値（Ｄsは、構造特性係数）、最大荷重Ｐmaxの２／３の値、特定変形時の耐力といった、床倍率算定に必要な基準耐力データを得る。なお、これらの測定の詳細については、「木造住宅の構造設計（改正基準法と品確法）」（建築技術２００１年３月号別冊６  株式会社建築技術発行）に解説されている。
【００１８】
以下、図３の流れ図を参照しながら、床倍率の試験方法の詳細について説明する。
まず、最初のステップＳ１０では、Ｘ軸試験体１２、Ｙ軸試験体１４について、Ｘ軸、Ｙ軸のどちらが強軸で、どちらが弱軸であるかを机上で判断する。これは、強度計算等により判定する。判定できない場合、ステップＳ１１以下に進む。
【００１９】
ステップＳ１１では、Ｘ軸試験体１２、Ｙ軸試験体１４のそれぞれについて、上述した図２の方法で、降伏耐力Ｐy、終局耐力Ｐuに０．２Ｄsを乗じた値（Ｄsは、構造特性係数）、最大荷重Ｐmax２／３の値、特定変形時の耐力といった、床倍率算定に必要な基準耐力データを得て、そのデータをＸ軸試験体１２、Ｙ軸試験体１４の間で比較する。
【００２０】
図４に示すのは、測定データの例である。この場合、両者を比較すると、Ｙ軸試験体１４の方が、いずれのデータも強度が高いので、弱軸と強軸の判定が可能である（ステップＳ１２のｙｅｓ）。したがって、続くステップＳ１３では、Ｙ軸を強軸、Ｘ軸を弱軸であると判定する。
【００２１】
次いで、ステップＳ１４では、弱軸と判定されたＸ軸試験体１２について、さらに２体について、図２の方法で、降伏耐力Ｐy、終局耐力Ｐuに０．２Ｄsを乗じた値（Ｄsは、構造特性係数）、最大荷重Ｐmax２／３の値、特定変形時の耐力といった、床倍率算定に必要な基準耐力データを取り、初回のＸ軸試験体１２のデータと合わせて、都合３体の試験体のデータを採取する。このデータ例を示すのが、図５である。
【００２２】
最後に、ステップＳ１５では、これらのデータから、床倍率を算定する。ここで、床倍率は、上記の降伏耐力Ｐy、終局耐力Ｐuに０．２Ｄsを乗じた値（Ｄsは、構造特性係数）、最大荷重Ｐmax２／３の値、特定変形時の耐力といった、床倍率算定に必要な基準耐力データで求めた耐力の平均値に、それぞればらつき係数を乗じて算出した値のうち、最も小さいものを短期基準せん断耐力Ｐ0とする。
そして、床倍率は、次の式で算出される。
床倍率＝短期基準せん断耐力Ｐ0／（試験体有効長×１．９６ｋＮ）
以上のようにして、強度的に弱い弱軸方向からの加力によって求めた床倍率が得られるので、建物の強度性能を評価する上では、強度上不利と考えられる因子を取り込んだ形で算定した床倍率によって、安全性について正当な評価を行うことができる。
【００２３】
次に、ステップＳ１６は、ステップＳ１０で机上での弱軸、強軸の判定が可能な場合の試験方法で、この場合には、弱軸と判別される試験体について、３体試験を行い、上記と同様にして床倍率を算定すればよい。
【００２４】
ステップＳ１７は、ステップＳ１２で弱軸、強軸の判別がつかなかった場合の処理である。ここで、弱軸、強軸の判別ができない場合とは、Ｘ軸試験体１２とＹ軸試験体１４の耐力データを比較しても値がまちまちであったり、似通っており、何れが強度的に強いとも判断がつかない場合である。
【００２５】
その場合、さらに、Ｘ軸試験体１２とＹ軸試験体１４のそれぞれについて、２体づつ試験を行って耐力データを採取し、前回のステップＳ１１のデータを合わせて、都合３体のＸ軸試験体１２とＹ軸試験体１４のデータから、それぞれ床倍率を算定し、低い方を弱軸とする。
【００２６】
このように、弱軸、強軸の判定がつきにくい場合でも、確実に弱軸からの加力によって求めた床倍率を得ることができる。しかも、初回のデータを利用することで、試験体の数が３体で済み、効率的な試験を行うことができる。
【００２７】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、試験体について強軸、弱軸という概念を導入することにより、強度上不利と考えられる因子を取り込んだ試験体で試験を行い、建築物の水平構面の実質的な構造強度を正しく評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による床倍率の試験方法に供する試験体を示す説明図。
【図２】本発明による床倍率の試験方法に用いる試験装置を示す平面図。
【図３】本発明による床倍率の試験方法の手順を示す流れ図。
【図４】Ｘ軸試験体、Ｙ軸試験体についての耐力データの例を示す図。
【図５】弱軸と判定された試験体についての耐力データの例を示す図。
【図６】床倍率の試験方法の概念を示す図。
【図７】建築物に作用する外力の方向を示す図。
【符号の説明】
１０  床パネル
１２  Ｘ軸試験体
１４  Ｙ軸試験体
１５  油圧ジャッキ
１６  ロードセル
１７ａ，１７ｂ  タイロッド
【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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