(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
面外方向に屈曲形成されて枠材に固定されるせん断パネルであって、
軸方向に延びる山部と、前記山部の幅方向の両側で軸方向に延びる一対の谷部とを備え、
前記山部は、面外方向の一方側に配置される山部フランジと、前記山部フランジの幅方向の両端から面外方向の他方側に延びる一対のウェブとを有して、
前記谷部は、面外方向の他方側で前記ウェブの片端から幅方向の外側に延びる谷部フランジを有して、前記谷部フランジが枠材に接合部で接合されて、
前記山部フランジ及び一対の前記ウェブは、軸方向の両端側より中央側で、面外方向の断面寸法を小さくして、前記谷部に枠材から面内せん断力が負荷されたときに、前記山部フランジと前記ウェブとの境界となる稜線部より前記接合部を先行降伏させることなく、幅方向に傾倒して歪んで変形することでエネルギー吸収するものとなり、
前記谷部フランジは、前記山部の幅方向の両側で一対となって設けられて、幅方向に延びて軸方向に拡開する切欠部が、一対の前記谷部フランジの各々に形成され、
一対の前記切欠部は、前記山部フランジの幅方向の両端から前記谷部フランジが延びて配置された位置における幅方向の両側に形成されること
を特徴とするせん断パネル。
【請求項２】
前記切欠部は、前記山部の幅方向の両側で一対となって、軸方向の１箇所又は２箇所以上に形成されるものであり、軸方向の位置を互いに略同一のものとして一対の前記切欠部の各々が配置されること
を特徴とする請求項１記載のせん断パネル。
【請求項３】
前記切欠部は、前記山部の幅方向の両側で一対となって、軸方向の１箇所に形成されるものであり、軸方向の中央から、軸方向の両側に向けた合計の範囲が、長さ寸法の１／５以下となるように一対の前記切欠部が配置されること
を特徴とする請求項１又は２記載のせん断パネル。
【請求項４】
前記切欠部は、前記山部の幅方向の両側で一対となって、軸方向の２箇所以上に形成されるものであること
を特徴とする請求項１又は２記載のせん断パネル。
【請求項５】
前記谷部は、前記切欠部の軸方向の拡開箇所を跨いで軸方向に延びる補強板が前記切欠部に架設されて、前記接合部で前記補強板とともに接合されること
を特徴とする請求項１〜４の何れか１項記載のせん断パネル。
【請求項６】
前記山部フランジ及び一対の前記ウェブは、軸方向の両端側の各々で、面外方向の断面形状を互いに異ならせて形成されること
を特徴とする請求項１〜５の何れか１項記載のせん断パネル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面外方向に屈曲形成されて枠材に固定されるせん断パネルに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、急激な荷重低下や、繰返し力に対する低荷重領域で荷重増分に比べて変位が大きく進展するようなスリップ性状のない、安定したエネルギー吸収性能を示す折板パネル構造を提供するものとして、例えば、特許文献１、２に開示される折板パネル構造等が提案されている。
【０００３】
特許文献１に開示された折板パネル構造は、上フランジとその両端のウェブからなる山部と下フランジからなる谷部とが所定間隔で屈曲形成された折板に枠材を接合した折板パネル構造において、上記谷部のみが上記枠材に接合・固定されて、谷部の幅方向で谷部の浮き上がりが防止され、上記山部は、山部軸方向と略直交方向に可動とされ、上記折板パネル構造に対して面内せん断力が負荷された場合に、上記谷部と上記枠材との接合部を上記折板よりも先行降伏させることなく、上記山部をその可動方向に歪ませることにより、上記面内せん断力に対してエネルギー吸収させることを特徴とする。
【０００４】
特許文献２に開示された耐力壁構造は、水平方向に距離をあけて隣接する第一柱体及び第二柱体と、前記第一柱体と前記第二柱体に結合される弾塑性エネルギー吸収体と、前記第一柱体と前記第二柱体に結合される連結プレートとを備え、前記弾塑性エネルギー吸収体は、ハット形の水平断面を有し、その折り筋が鉛直方向となる姿勢で前記第一柱体と前記第二柱体の間に位置する鋼材であることを特徴とする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１０−９０６５０号公報
【特許文献２】特開２０１４−１９０１１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかし、特許文献１に開示された折板パネル構造は、山部軸方向の両端部から、山部軸方向の中央部にかけて、断面寸法を漸減させることで、エネルギー吸収効率を高めることができるものであるが、局所的な板厚減少による割れやネッキング等を抑制しながら、山部軸方向の両端部の断面寸法を大きくするため、平板状の鋼板を屈曲状に加工し、山部軸方向の両端部を幅方向に引き伸ばして、線長を確保する必要があり、このような加工によって生じる板厚減少に起因した剛性、耐力低下が懸念される。
【０００７】
また、特許文献２に開示された耐力壁構造は、ハット形の折り筋を鉛直方向に延ばした姿勢で、第一柱体と第二柱体との間に弾塑性エネルギー吸収体が結合されるものとなるが、弾塑性エネルギー吸収体の鉛直方向でハット形の断面寸法に増減がないため、高耐力化、高剛性化が困難であり、エネルギー吸収効率の向上が不十分となるおそれがある。
【０００８】
そこで、本発明は、上述した問題点に鑑みて案出されたものであり、その目的とするところは、軸方向で山部の断面寸法を変化させるとともに、特に、稜線部近傍の板厚減少を回避することで、安定したエネルギー吸収性能を発揮することのできるせん断パネルを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
第１発明に係るせん断パネルは、面外方向に屈曲形成されて枠材に固定されるせん断パネルであって、軸方向に延びる山部と、前記山部の幅方向の両側で軸方向に延びる一対の谷部とを備え、前記山部は、面外方向の一方側に配置される山部フランジと、前記山部フランジの幅方向の両端から面外方向の他方側に延びる一対のウェブとを有して、前記谷部は、面外方向の他方側で前記ウェブの片端から幅方向の外側に延びる谷部フランジを有して、前記谷部フランジが接合部で枠材に接合されて、前記山部フランジ及び一対の前記ウェブは、軸方向の両端側より中央側で、面外方向の断面寸法を小さくして、前記谷部に枠材から面内せん断力が負荷されたときに、前記山部フランジと前記ウェブとの境界となる稜線部より前記接合部を先行降伏させることなく、幅方向に傾倒して歪んで変形することでエネルギー吸収するものとなり、前記谷部フランジは、前記山部の幅方向の両側で一対となって設けられて、幅方向に延びて軸方向に拡開する切欠部が、一対の前記谷部フランジの各々に形成され、一対の前記切欠部は、前記山部フランジの幅方向の両端から前記谷部フランジが延びて配置された位置における幅方向の両側に形成されることを特徴とする。
【００１０】
第２発明に係るせん断パネルは、第１発明において、前記切欠部は、前記山部の幅方向の両側で一対となって、軸方向の１箇所又は２箇所以上に形成されるものであり、軸方向の位置を互いに略同一のものとして一対の前記切欠部の各々が配置されることを特徴とする。
【００１１】
第３発明に係るせん断パネルは、第１発明又は第２発明において、前記切欠部は、前記山部の幅方向の両側で一対となって、軸方向の１箇所に形成されるものであり、軸方向の中央から、軸方向の両側に向けた合計の範囲が、長さ寸法の１／５以下となるように一対の前記切欠部が配置されることを特徴とする。
【００１２】
第４発明に係るせん断パネルは、第１発明又は第２発明において、前記切欠部は、前記山部の幅方向の両側で一対となって、軸方向の２箇所以上に形成されるものであることを特徴とする。
【００１３】
第５発明に係るせん断パネルは、第１発明〜第４発明の何れかにおいて、前記谷部は、前記切欠部の軸方向の拡開箇所を跨いで軸方向に延びる補強板が前記切欠部に架設されて、前記接合部で前記補強板とともに接合されることを特徴とする。
【００１４】
第６発明に係るせん断パネルは、第１発明〜第５発明の何れかにおいて、前記山部フランジ及び一対の前記ウェブは、軸方向の両端側の各々で、面外方向の断面形状を互いに異ならせて形成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
第１発明〜第６発明によれば、軸方向に拡開する切欠部が、一対の谷部フランジの各々に形成されるため、曲げ加工等の簡易な加工で製作可能であり、軸方向の両端側の板厚を減少させることなく、軸方向の両端側より中央側で、山部フランジ及び一対のウェブが、面外方向の断面寸法を小さくすることで、耐力、剛性を向上させることが可能となる。
【００１６】
第１発明〜第６発明によれば、軸方向の両端側での板厚減少を回避することで、軸方向の両端側の谷部フランジにも、十分な板厚を確保させることができるものとなり、谷側稜線部の板厚減少に起因する早期割れ等を発生させないものとして、エネルギー吸収性能の安定性を強化することが可能となる。
【００１７】
特に、第２発明によれば、一対の切欠部の各々が、軸方向の位置を互いに略同一として配置されることで、山部の断面形状が幅方向の中央に対して線対称に形成されるものとなり、幅方向中央で断面形状が線対称となるため、加工性を向上させることが可能となる。
【００１８】
特に、第３発明によれば、軸方向の１箇所で、切欠部が軸方向の中央から、軸方向の両側に向けた合計の範囲が、長さ寸法の１／５以下となるように配置されることで、軸方向の両端側より中央側で、面外方向の断面寸法が小さくなり、軸方向の中央側においても面外曲げによる歪を進展させることが可能となり、軸方向の両端側の領域のみならず、中央側に近付いた領域もエネルギー吸収に寄与させることとなり、面内せん断力に対するエネルギー吸収効率をより向上させることが可能となる。
【００１９】
特に、第４発明によれば、軸方向の２箇所以上で、切欠部が配置されることで、軸方向の両端側より中央側で、面外方向の断面寸法が小さい区間を設けることができるため、軸方向の中央側においても面外曲げによる歪を進展させることが可能となり、軸方向の両端側の領域のみならず、中央側に近付いた領域もエネルギー吸収に寄与させることとなり、面内せん断力に対するエネルギー吸収効率をより向上させることが可能となる。
【００２０】
特に、第５発明によれば、切欠部の軸方向の拡開箇所を跨いで、軸方向に延びる補強板が切欠部に架設されることで、切欠部の応力集中に伴う局所崩壊を抑制することが可能となる。
【００２１】
特に、第６発明によれば、軸方向の一端側では耐力、剛性が必要となり、他端側では変形能力が必要となる場合等のように、要求される性能が軸方向の両端で異なるとき、軸方向の一端側を耐力、剛性の高い断面形状とするとともに、軸方向の他端側を変形能力に優れた断面形状とすることができるため、軸方向の両端側で要求される耐力、剛性、変形能力に応じた効果的な設計が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】枠材に導入された本発明を適用したせん断パネルを示す斜視図である。
【図２】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルが導入される枠材が変位する前の状態を示す正面図であり、（ｂ）は、枠材が変位した後の状態を示す正面図である。
【図３】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルを示す平面図であり、（ｂ）は、その正面図である。
【図４】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルを示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、そのＦ−Ｆ線端面図、（ｄ）は、そのＤ−Ｄ線端面図、（ｅ）は、そのＧ−Ｇ線端面図である。
【図５】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで軸方向の両端側を示す拡大平面図であり、（ｂ）は、その中央側を示す拡大平面図である。
【図６】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで略台形状の断面形状を示す拡大平面図であり、（ｂ）は、その略逆台形状の断面形状を示す拡大平面図である。
【図７】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで中央側の幅寸法を小さくした状態を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、そのＦ−Ｆ線端面図、（ｄ）は、そのＤ−Ｄ線端面図、（ｅ）は、そのＧ−Ｇ線端面図である。
【図８】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで中央側にウェブが形成されない状態を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、そのＦ−Ｆ線端面図、（ｄ）は、そのＤ−Ｄ線端面図、（ｅ）は、そのＧ−Ｇ線端面図である。
【図９】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで両端側の各々の断面形状が互いに異なる状態を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、そのＦ−Ｆ線端面図、（ｄ）は、そのＤ−Ｄ線端面図、（ｅ）は、そのＧ−Ｇ線端面図である。
【図１０】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで両端側の２箇所に切欠部が形成された状態を示す正面図であり、（ｂ）は、その側面図であり、（ｃ）は、そのＦ−Ｆ線端面図、（ｄ）は、そのＤ−Ｄ線端面図、（ｅ）は、そのＧ−Ｇ線端面図である。
【図１１】本発明を適用したせん断パネルの製作過程を示す斜視図である。
【図１２】本発明を適用したせん断パネルの製作過程を示す正面図である。
【図１３】本発明を適用したせん断パネルで軸方向に拡開する切欠部を示す拡大正面図である。
【図１４】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで略Ｖ字状の切欠部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、スリット状の切欠部を示す拡大正面図である。
【図１５】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルで略Ｕ字状の切欠部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、湾曲させた切欠部を示す拡大正面図である。
【図１６】（ａ）は、本発明を適用したせん断パネルでウェブまで延びた切欠部を示す拡大正面図であり、（ｂ）は、その拡大側面図である。
【図１７】従来の折板パネルの製作過程を示す斜視図である。
【図１８】本発明を適用したせん断パネルで枠材から負荷される面内せん断力をエネルギー吸収する状態を示す正面図である。
【図１９】（ａ）は、図１８に示すせん断パネル及び枠材のＦ−Ｆ線端面図であり、（ｂ）は、そのＤ−Ｄ線端面図であり、（ｃ）は、そのＧ−Ｇ線端面図である。
【図２０】本発明を適用したせん断パネルと従来の折板パネルとで剛性及び耐力を比較したＦＥＭ解析結果を示すグラフである。
【図２１】本発明を適用したせん断パネルで切欠部に跨る補強板を示す拡大正面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
以下、本発明を適用したせん断パネル１を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。
【００２４】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１に示すように、鋼板等を屈曲加工した折板が枠材８に固定される。本発明を適用したせん断パネル１は、主に、住宅、学校、事務所、病院施設等の建築物の耐力壁等、面内せん断力を受ける構造要素を構成する枠材８に導入される。
【００２５】
枠材８は、例えば、溝形鋼、Ｈ形鋼又は角形鋼管等の鋼材のほか、木材、コンクリート材等が用いられて、柱、躯体等、構造部材そのものとすることもできる。枠材８は、特に、縦方向に延びる一対の縦枠８１が設けられるものであり、必要に応じて、横方向に延びる一対の横枠８２や横桟等が設けられる。
【００２６】
枠材８は、図２（ａ）に示すように、幅方向Ｘで互いに離間して、軸方向Ｙで互いに略平行となるように、一対の縦枠８１が配置される。枠材８は、図２（ｂ）に示すように、地震又は風等の外力Ｐが作用したときに、一対の縦枠８１が縦方向で互いに異なる向きに相対移動する。
【００２７】
本発明を適用したせん断パネル１は、図３（ａ）に示すように、鋼板等が面外方向Ｚに屈曲形成されて枠材８に固定される。本発明を適用したせん断パネル１は、枠材８に直接的に固定されるものであるが、枠材８に取り付けられたガセットプレート等に固定されることで、枠材８に間接的に固定されてもよい。
【００２８】
本発明を適用したせん断パネル１は、鋼板等を面外方向Ｚに屈曲させることで、図３（ｂ）に示すように、軸方向Ｙに延びる山部２と、軸方向Ｙに延びる一対の谷部３とを備えるものとなる。本発明を適用したせん断パネル１は、幅方向Ｘで山部２の両側の各々から連続させて、一対の谷部３の各々が設けられる。
【００２９】
山部２は、図３（ａ）に示すように、面外方向Ｚの一方側に配置される山部フランジ２１と、山部フランジ２１の幅方向Ｘの両端から面外方向Ｚの他方側に延びる一対のウェブ２２とを有する。山部２は、山部フランジ２１及びウェブ２２の各々が、略平板状に形成される。
【００３０】
谷部３は、面外方向Ｚの他方側でウェブ２２の片端から幅方向Ｘに延びる谷部フランジ３１を有する。谷部３は、谷部フランジ３１が、幅方向Ｘで山部フランジ２１の反対側に向けて、ウェブ２２の片端から幅方向Ｘの外側に延びるものであり、面外方向Ｚの他方側に配置されるとともに略平板状に形成されて、溶接、ボルト、ビス、接着等の接合方法により、接合部４で枠材８に直接的又は間接的に接合される。
【００３１】
谷部３は、図３（ｂ）に示すように、例えば、複数のボルト４１が、軸方向Ｙに所定の間隔で並べて設けられて、各々の縦枠８１に谷部フランジ３１が接合部４で接合される。谷部３は、必要に応じて、各々の横枠８２にも谷部フランジ３１が接合部４で接合されるものとなる。
【００３２】
なお、山部２及び谷部３は、例えば、幅寸法Ｗを２００ｍｍ〜４００ｍｍ程度、長さ寸法Ｌを６００ｍｍ〜１２００ｍｍ程度とする。
【００３３】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図４に示すように、山部フランジ２１と一対のウェブ２２との境界となる稜線部２０が形成される。山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、稜線部２０の面外方向Ｚで互いに略直交することで、軸方向Ｙの両端側Ｅ、及び、軸方向Ｙの中央側Ｃの各々で、面外方向Ｚの断面形状が略矩形状に形成される。
【００３４】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図５（ａ）に示すように、軸方向Ｙの両端側Ｅで、例えば、板厚寸法ｔ１を１．０ｍｍ〜３．２ｍｍ程度として、山部フランジ２１の幅寸法Ｗ１を１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度、ウェブ２２の高さ寸法Ｈ１を３０ｍｍ〜６０ｍｍ程度として、面外方向Ｚで所定の断面寸法Ａ１（＝Ｗ１×Ｈ１）となる。
【００３５】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図５（ｂ）に示すように、軸方向Ｙの中央側Ｃで、例えば、板厚寸法ｔ２を１．０ｍｍ〜３．２ｍｍ程度として、山部フランジ２１の幅寸法Ｗ２を１００ｍｍ〜３００ｍｍ程度、ウェブ２２の高さ寸法Ｈ２を１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度として、面外方向Ｚで所定の断面寸法Ａ２（＝Ｗ２×Ｈ２）となる。なお、所定の断面寸法Ａ２は、ウェブ２２の高さ寸法Ｈ２＝０ｍｍの場合に、Ａ２＝Ｗ２×ｔ２となる。
【００３６】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、軸方向Ｙの両端側Ｅ、及び、軸方向Ｙの中央側Ｃの各々で、板厚寸法ｔ１及び板厚寸法ｔ２、山部フランジ２１の幅寸法Ｗ１及び幅寸法Ｗ２を略同一としながら、両端側Ｅのウェブ２２の高さ寸法Ｈ１を、中央側Ｃのウェブ２２の高さ寸法Ｈ２より大きくすることで、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、面外方向Ｚの断面寸法を漸減させながら小さくしたものとなる（Ａ１＞Ａ２）。
【００３７】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、これに限らず、図６に示すように、稜線部２０の面外方向Ｚで互いに傾斜させてもよい。このとき、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図６（ａ）に示すように、一対のウェブ２２が稜線部２０から幅方向Ｘで互いに離間して傾斜して、略台形状の断面形状となり、また、図６（ｂ）に示すように、一対のウェブ２２が稜線部２０から幅方向Ｘで互いに接近して傾斜して、略逆台形状の断面形状となる。
【００３８】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図６に示すように、面外方向Ｚの断面形状が、略台形状又は略逆台形状に形成される場合も、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、面外方向Ｚの断面寸法を漸減させながら小さくしたものとなる。
【００３９】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図７に示すように、軸方向Ｙの両端側Ｅ、及び、軸方向Ｙの中央側Ｃの各々で、板厚寸法ｔ１及び板厚寸法ｔ２を略同一としながら、両端側Ｅの山部フランジ２１の幅寸法Ｗ１を、中央側Ｃの山部フランジ２１の幅寸法Ｗ２より大きくして、また、両端側Ｅのウェブ２２の高さ寸法Ｈ１を、中央側Ｃのウェブ２２の高さ寸法Ｈ２より大きくすることによっても、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、面外方向Ｚの断面寸法を漸減させながら小さくすることができる。なお、両端側Ｅのウェブ２２の高さ寸法Ｈ１と、中央側Ｃのウェブ２２の高さ寸法Ｈ２とを略同一としながら、両端側Ｅの山部フランジ２１の幅寸法Ｗ１を、中央側Ｃの山部フランジ２１の幅寸法Ｗ２より大きくしてもよい。
【００４０】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、図８に示すように、軸方向Ｙの中央側Ｃのみで、一対のウェブ２２が形成されないものとして（ウェブ２２の高さ寸法Ｈ２＝０ｍｍ）、山部フランジ２１の幅方向Ｘの両端から谷部フランジ３１が延びて配置されてもよい。このとき、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、面外方向Ｚの断面寸法が小さくなり、軸方向Ｙの中央側Ｃで板厚寸法ｔ２のみが残存するものとなる。
【００４１】
山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、軸方向Ｙの中央側Ｃで板厚寸法ｔ２のみが残存するときに、図９に示すように、軸方向Ｙの両端側Ｅの各々で、面外方向Ｚの断面形状を互いに異ならせて形成されてもよい。山部フランジ２１及び一対のウェブ２２は、例えば、軸方向Ｙの一端側Ｅ１で、略台形状の断面形状となり、軸方向Ｙの他端側Ｅ２で、略逆台形状の断面形状となるが、これに限らず、如何なる断面形状が組み合わされてもよい。
【００４２】
谷部フランジ３１は、図４に示すように、幅方向Ｘで山部フランジ２１と略平行になるように、山部２の幅方向Ｘの両側で一対となって設けられる。谷部フランジ３１は、ウェブ２２との境界となる谷側稜線部３０が形成される。谷部フランジ３１は、幅方向Ｘで略直線状に延びる切欠部５が、一対の谷部フランジ３１の各々で、軸方向Ｙの所定の位置に形成される。
【００４３】
谷部フランジ３１は、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が略矩形状の断面形状となるときに、谷側稜線部３０の面外方向Ｚでウェブ２２と互いに略直交するものとなる。谷部フランジ３１は、図６に示すように、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が略台形状又は略逆台形状の断面形状となるときに、谷側稜線部３０の面外方向Ｚでウェブ２２から鈍角又は鋭角となる方向に延びて形成される。
【００４４】
切欠部５は、図４に示すように、山部２の幅方向Ｘの両側で一対となって、例えば、軸方向Ｙの１箇所に形成される。一対の切欠部５の各々は、軸方向Ｙの位置を互いに略同一のものとして、幅方向Ｘで互いに対向するように配置される。一対の切欠部５の各々は、これに限らず、軸方向Ｙの位置を互いに異ならせて、幅方向Ｘで互いに対向させないで配置されてもよい。なお、一対の切欠部５とは、幅方向Ｘの両側の谷部フランジ３１の各々に、軸方向Ｙの位置にかかわらず、同じ数だけ切欠部５が形成されることをいう。
【００４５】
切欠部５は、軸方向Ｙの１箇所に形成されるときに、軸方向Ｙの中央側Ｃに一対の切欠部５が配置される。ここで、切欠部５は、軸方向Ｙの中央側Ｃとして、谷部フランジ３１の軸方向Ｙの中央から、軸方向Ｙの両側に向けた合計の範囲が、長さ寸法Ｌの１／５程度となるように配置されるものとなる。
【００４６】
切欠部５は、軸方向Ｙの１箇所に形成されるときに、軸方向Ｙの両端側Ｅに一対の切欠部５が配置されてもよい。ここで、切欠部５は、軸方向Ｙの両端側Ｅとして、谷部フランジ３１の軸方向Ｙの中央から、軸方向Ｙで長さ寸法Ｌの１／５程度を超えた範囲で、軸方向Ｙの中央側Ｃを除いた範囲に配置されるものとなる。
【００４７】
切欠部５は、山部２の幅方向Ｘの両側で一対となって、軸方向Ｙの２箇所以上に形成されてもよい。切欠部５は、図１０に示すように、例えば、軸方向Ｙの２箇所に形成されるときも、２箇所に形成された一対の切欠部５の各々が、軸方向Ｙの位置を互いに略同一のものとして、幅方向Ｘで互いに対向するように配置される。
【００４８】
切欠部５は、軸方向Ｙの２箇所に形成されるときに、軸方向Ｙの両端側Ｅの各々に、一対の切欠部５の各々が配置される。切欠部５は、これに限らず、２箇所に形成された一対の切欠部５の一方又は両方が、軸方向Ｙの中央側Ｃに配置されてもよい。
【００４９】
切欠部５は、軸方向Ｙの２箇所に形成されるときに、軸方向Ｙで２箇所に形成された一対の切欠部５に挟まれた範囲で、一対のウェブ２２を形成させないものとなる（ウェブ２２の高さ寸法Ｈ２＝０ｍｍ）。切欠部５は、軸方向Ｙで２箇所に形成された一対の切欠部５に挟まれた範囲で、１０ｍｍ〜３０ｍｍ程度の高さ寸法Ｈ２で一対のウェブ２２が形成されてもよい。
【００５０】
なお、切欠部５は、軸方向Ｙの３箇所以上に形成されるときに、軸方向Ｙの中央側Ｃに配置される一対の切欠部５と、軸方向Ｙの両端側Ｅに配置される一対の切欠部５とが、適宜に組み合わされるものとされてもよい。
【００５１】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１１（ａ）に示すように、面外方向Ｚに屈曲させる前の状態において、所定の平面形状に形成された鋼板等の平板７を、図１１（ｂ）に示すように、稜線部２０となる第１折曲線７１で山折りにして、谷側稜線部３０となる第２折曲線７２で谷折りにすることで、面外方向Ｚに屈曲させた後の状態において、面外方向Ｚに屈曲させた山部２及び谷部３が形成されるものとなる。
【００５２】
このとき、本発明を適用したせん断パネル１は、図１２（ａ）に示すように、面外方向Ｚに屈曲させる前の状態において、谷部フランジ３１に形成された切欠部５を境界に、一端側Ｅ１の谷部フランジ３１ａと、他端側Ｅ２の谷部フランジ３１ｂとが、軸方向Ｙで互いに接近した状態のものとなる。
【００５３】
次に、本発明を適用したせん断パネル１は、図１２（ｂ）に示すように、両端側Ｅのウェブ２２の高さ寸法Ｈ１を、中央側Ｃのウェブ２２の高さ寸法Ｈ２より大きくすることで、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、面外方向Ｚの断面寸法を小さくするものであるため、面外方向Ｚに屈曲させた後の状態において、谷部フランジ３１に形成された切欠部５を境界に、一端側Ｅ１の谷部フランジ３１ａと、他端側Ｅ２の谷部フランジ３１ｂとが、軸方向Ｙで互いに離間した状態となるように変位するものとなる。
【００５４】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１３（ａ）に示すように、面外方向Ｚに屈曲させる前の状態において、平板７の側端縁７ａから第２折曲線７２まで連続して、略直線状の切れ目５ａを形成しておくことで、一端側Ｅ１の谷部フランジ３１ａと、他端側Ｅ２の谷部フランジ３１ｂとが、切れ目５ａの箇所で互いに拘束されないものとなる。
【００５５】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１３（ｂ）に示すように、面外方向Ｚに屈曲させた後の状態において、一端側Ｅ１の谷部フランジ３１ａと、他端側Ｅ２の谷部フランジ３１ｂとが、軸方向Ｙで互いに離間するときに、切れ目５ａの箇所で互いに拘束されずに、軸方向Ｙに拡開する切欠部５が形成されるものとなる。
【００５６】
本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙに拡開する切欠部５が、一対の谷部フランジ３１の各々に形成されることで、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２の面外方向Ｚの断面寸法を小さくするものであっても、谷部フランジ３１が軸方向Ｙに拘束されないものとなるため、軸方向Ｙの両端側Ｅの板厚を減少させることなく、鋼板等の平板７を簡易な加工で面外方向Ｚに屈曲させることができる。
【００５７】
また、本発明を適用したせん断パネル１は、一対の谷部フランジ３１の各々に、略直線状の切れ目５ａが形成されるものだけでなく、面外方向Ｚに屈曲させる前の状態において、図１４（ａ）に示すように、略Ｖ字状の切れ目５ａを形成して、又は、図１４（ｂ）に示すように、略平行に切り欠かれたスリット状の切れ目５ａを形成しておくこともできる。
【００５８】
さらに、本発明を適用したせん断パネル１は、面外方向Ｚに屈曲させる前の状態において、一対の谷部フランジ３１の各々に、図１５（ａ）に示すように、略Ｕ字状の切れ目５ａを形成して、又は、図１５（ｂ）に示すように、湾曲して切り欠かれた切れ目５ａを形成しておいて、切れ目５ａが第２折曲線７２の近傍で円弧状等の湾曲形状に形成される。
【００５９】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１６に示すように、谷部フランジ３１だけでなく、ウェブ２２まで延びて切欠部５が形成されてもよい。このとき、ウェブ２２まで延びて切欠部５が形成されることで、中央側Ｃのウェブ２２の高さ寸法Ｈ２が高い断面形状の場合の加工性を向上させることができる。
【００６０】
このとき、本発明を適用したせん断パネル１は、切れ目５ａが第２折曲線７２の近傍で湾曲形状に形成されることで、平板７を面外方向Ｚに屈曲させて、軸方向Ｙに拡開させて切欠部５を形成するときに、第２折曲線７２での応力集中を回避することができるものとなる。
【００６１】
これに対して、従来の折板パネル９は、軸方向Ｙに拡開する切欠部５が形成されないため、図１７（ａ）に示すように、谷部フランジ９３が軸方向Ｙに拘束されるものとなり、軸方向Ｙの中央側Ｃより両端側Ｅで、山部フランジ９１及び一対のウェブ９２の面外方向Ｚの断面寸法を大きくするために、図１７（ｂ）に示すように、平板７を軸方向Ｙの両端側Ｅで幅方向Ｘ及び面外方向Ｚに引き伸ばす予成形の加工が必要となる。
【００６２】
従来の折板パネル９は、図１７（ｂ）に示す予成形の段階で、図１７（ｃ）に示す本成形の最終形状に必要な周長まで引き伸ばすため、図１７（ｂ）に示す予成形の段階で板厚減少が生じ、その板厚が図１７（ｃ）に示す本成形の段階に引き継がれるものとなり、軸方向Ｙの両端側Ｅの板厚寸法ｔ１が、軸方向Ｙの中央側Ｃの板厚寸法ｔ２より小さいものとなり、軸方向Ｙの両端側Ｅで板厚減少が生じることから、例えば、中央側Ｃの板厚寸法ｔ２が２．０ｍｍ程度となるのに対して、両端側Ｅの板厚寸法ｔ１が１．５ｍｍ程度となる。
【００６３】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１８に示すように、枠材８に地震又は風等の外力が作用したときに、一対の縦枠８１が縦方向で互いに異なる向きに相対移動するため、枠材８に接合部４で接合された谷部３に、一対の縦枠８１から面内せん断力Ｑが負荷されるものとなる。このとき、本発明を適用したせん断パネル１は、接合部４を稜線部２０より先行降伏させることなく、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、幅方向Ｘに傾倒して歪んで変形する。
【００６４】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１９（ａ）に示すように、軸方向Ｙの一端側Ｅ１の山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、幅方向Ｘで左側に向けて傾倒するときに、図１９（ｃ）に示すように、軸方向Ｙの他端側Ｅ２の山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、幅方向Ｘで右側に向けて傾倒して、軸方向Ｙの両端側Ｅの各々で、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、幅方向Ｘに傾倒する向きが逆向きとなる。
【００６５】
本発明を適用したせん断パネル１は、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、軸方向Ｙの両端側Ｅの各々で、幅方向Ｘで左側又は右側に向けて、互いに逆向きに傾倒して、山部２が歪んで変形することで、特に、稜線部２０の近傍で山部フランジ２１及びウェブ２２の板要素に面外方向Ｚの曲げ変形が生じる。
【００６６】
本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙの中央側Ｃより両端側Ｅで、幅方向Ｘに傾倒する山部２の変形量が大きくなり、山部２の変形が進展するに伴って、稜線部２０の近傍での曲げ変形が大きくなる領域から曲げ降伏することで、枠材８から負荷される面内せん断力Ｑに対して、弾塑性的なエネルギー吸収性能を発揮するものとなる。
【００６７】
本発明を適用したせん断パネル１は、地震等の繰返し外力に対しても、幅方向Ｘで左右交互に向けて山部２が変形するものであり、幅方向Ｘで両側の稜線部２０の近傍で交互に曲げ変形が生じるものとなることで、稜線部２０の近傍で弾塑性的なエネルギー吸収性能を発揮して、枠材８から負荷される面内せん断力Ｑをエネルギー吸収するものとなる。
【００６８】
本発明を適用したせん断パネル１は、特に、軸方向Ｙの中央側Ｃより両端側Ｅで、山部２の変形量が大きくなり、軸方向Ｙの中央側Ｃに向けて山部２の変形量が漸減して、図１９（ｂ）に示すように、軸方向Ｙの中央において、山部２の変形量が極めて小さくなる。
【００６９】
このため、本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２の断面寸法を漸減させながら小さくすることで、軸方向Ｙの中央側Ｃにおいても面外曲げによる歪を進展させることが可能となり、軸方向Ｙの両端側Ｅの領域のみならず、中央側Ｃに近付いた領域もエネルギー吸収に寄与させることとなり、エネルギー吸収効率を高めることができる。
【００７０】
本発明を適用したせん断パネル１は、図１８に示すように、軸方向Ｙに拡開する切欠部５が、一対の谷部フランジ３１の各々に形成されるため、曲げ加工等の簡易な加工で製作可能であり、軸方向Ｙの両端側Ｅの板厚を減少させることなく、軸方向Ｙの両端側Ｅより中央側Ｃで、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、面外方向Ｚの断面寸法を小さくすることで、耐力、剛性を向上させて、枠材８から負荷される面内せん断力Ｑに対して、安定したエネルギー吸収性能を発揮させることが可能となる。
【００７１】
これに対して、従来の折板パネル９は、図１７に示すように、特に、軸方向Ｙの両端側Ｅの稜線部９０の近傍で、山部フランジ９１及びウェブ９２の板厚減少が生じることになるため、山部フランジ９１及びウェブ９２の変形量が大きくなるにもかかわらず、板厚減少による剛性低下、耐力低下が懸念されるものとなる。本発明を適用したせん断パネル１は、特に、軸方向Ｙの両端側Ｅでの板厚減少を回避することができるため、例えば、軸方向Ｙの全長に亘って、稜線部２０の近傍での山部２の板厚を略同一とすることができるものとなる。
【００７２】
本発明を適用したせん断パネル１と従来の折板パネル９とにおいて、面内せん断力Ｑの荷重に対する剛性、耐力を、ＦＥＭ解析モデルにより比較した結果が、図２０に示される。ここで、本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙの両端側Ｅで、板厚寸法ｔ１を２．０ｍｍ、山部フランジ２１の幅寸法Ｗ１を２００ｍｍ、ウェブ２２の高さ寸法Ｈ１を５０ｍｍとして、軸方向Ｙの中央側Ｃで、板厚寸法ｔ２を２．０ｍｍ、山部フランジ２１の幅寸法Ｗ２を２００ｍｍ、ウェブ２２の高さ寸法Ｈ２を１０ｍｍとした。従来の折板パネル９は、軸方向Ｙの両端側Ｅで、板厚寸法ｔ１を１．５ｍｍ、山部フランジ９１の幅寸法Ｗ１を２００ｍｍ、ウェブ９２の高さ寸法Ｈ１を５０ｍｍとして、軸方向Ｙの中央側Ｃで、板厚寸法ｔ２を２．０ｍｍ、山部フランジ９１の幅寸法Ｗ２を２００ｍｍ、ウェブ９２の高さ寸法Ｈ２を１０ｍｍとした。
【００７３】
本発明を適用したせん断パネル１は、図２０に示すように、従来の折板パネル９と比較すると、山部２が変位する直前の初期剛性が約４８％向上して、また、山部２の変位量が１０ｍｍとなったときの耐力も約２６％向上することがわかり、軸方向Ｙの両端側Ｅの板厚減少を回避することで、面内せん断力Ｑの荷重に対して剛性、耐力ともに向上させることが可能となる。
【００７４】
本発明を適用したせん断パネル１は、図３に示すように、複数のボルト４１によって、各々の縦枠８１に谷部フランジ３１が接合部４で接合される。本発明を適用したせん断パネル１は、ボルト接合等による接合部４で、谷部フランジ３１に十分な耐力を確保させることで、山部２の変形が進展するに伴って、稜線部２０の近傍での曲げ変形が大きくなる領域から曲げ降伏するときに、谷部フランジ３１に接合部４でひび割れ等を発生させないものとして、接合部４を稜線部２０より先行降伏させることがないものとなる。
【００７５】
本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙの両端側Ｅでの板厚減少を回避することで、例えば、軸方向Ｙの両端側Ｅの谷部フランジ３１にも、十分な板厚を確保させることができるものとなり、谷側稜線部３０の板厚減少に起因する早期割れ等を発生させないものとして、エネルギー吸収性能の安定性を強化することが可能となる。
【００７６】
本発明を適用したせん断パネル１は、図２１に示すように、切欠部５の軸方向Ｙの拡開箇所Ｓを跨いで軸方向Ｙに延びる補強板４０が切欠部５に架設されて、谷部３の谷部フランジ３１が接合部４で補強板４０とともに、各々の縦枠８１にボルト４１で接合されるものとなる。
【００７７】
本発明を適用したせん断パネル１は、切欠部５の軸方向Ｙの拡開箇所Ｓを跨いで軸方向Ｙに延びる補強板４０が切欠部５に架設されることで、切欠部５の応力集中に伴う局所崩壊を抑制することが可能となる。
【００７８】
本発明を適用したせん断パネル１は、図４に示すように、一対の切欠部５の各々が、軸方向Ｙの位置を互いに略同一のものとして、幅方向Ｘで互いに対向するように配置されることで、山部２の断面形状が幅方向Ｘの中央に対して線対称に形成されるものとなり、加工性を向上させることが可能となる。
【００７９】
本発明を適用したせん断パネル１は、図４、図７に示すように、一対の谷部フランジ３１の各々に切欠部５が形成されることで、軸方向Ｙに延びる谷部フランジ３１が、切欠部５を境界として拘束されないものとなる。このとき、本発明を適用したせん断パネル１は、切欠部５を境界とした軸方向Ｙの両側で、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２の断面寸法を、軸方向Ｙの両端側Ｅから中央側Ｃに向けて漸減させた状態から、軸方向Ｙの中央側Ｃから両端側Ｅに向けて漸増させた状態に遷移させることができるものとなる。
【００８０】
本発明を適用したせん断パネル１は、図８、図１０に示すように、軸方向Ｙの両端側Ｅで、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、所定の断面寸法となるように形成されて、軸方向Ｙの中央側Ｃで、一対のウェブ２２が形成されなくてもよい。このように、本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙの中央側Ｃ等の一部において、一対のウェブ２２が形成されないものとして、一対のウェブ２２によって山部フランジ２１が拘束されないものとすることで、特に、軸方向Ｙの中央側Ｃにおいても面外曲げによる歪を進展させることが可能となり、軸方向Ｙの両端側Ｅの領域のみならず、中央側Ｃに近付いた領域もエネルギー吸収に寄与させることなり、面内せん断力Ｑに対する効率的なエネルギー吸収により、エネルギー吸収効率をより向上させることが可能となる。
【００８１】
本発明を適用したせん断パネル１は、特に、軸方向Ｙの中央側Ｃ等の一部において、一対のウェブ２２が形成されないものとして、一対のウェブ２２によって山部フランジ２１が拘束されないものとすることで、図９に示すように、切欠部５を境界とした軸方向Ｙの両側で、面外方向Ｚの断面形状を異なるものとすることができる。
【００８２】
本発明を適用したせん断パネル１は、軸方向Ｙの中央側Ｃでウェブ２２が形成されないものとして、山部フランジ２１及び一対のウェブ２２が、軸方向Ｙの両端側Ｅの各々で、面外方向Ｚの断面形状を互いに異ならせて形成されることで、例えば、軸方向Ｙの一端側Ｅ１で、比較的耐力の高い略台形状の断面形状としながら、軸方向Ｙの他端側Ｅ２で、比較的変形能力の高い略逆台形状の断面形状とすることができる。
【００８３】
本発明を適用したせん断パネル１は、例えば、軸方向Ｙの一端側Ｅ１では耐力、剛性が必要となり、軸方向Ｙの他端側Ｅ２では変形能力が必要となる場合等のように、要求される性能が軸方向Ｙの両端で異なるとき、軸方向Ｙの一端側Ｅ１を耐力、剛性の高い断面形状とするとともに、軸方向Ｙの他端側Ｅ２を変形能力に優れた断面形状とすることができるため、軸方向Ｙの両端側Ｅで要求される耐力、剛性、変形能力に応じた効果的な設計が可能となる。
【００８４】
以上、本発明の実施形態の例について詳細に説明したが、上述した実施形態は、何れも本発明を実施するにあたっての具体化の例を示したものに過ぎず、これらによって本発明の技術的範囲が限定的に解釈されてはならないものである。
【００８５】
例えば、本発明を適用したせん断パネル１は、縦枠８１又は横枠８２に複数取り付けることもできる。このとき、本発明を適用したせん断パネル１は、略水平方向を長手方向としながら横枠８２に取り付けられてもよく、また、一対の縦枠８１の間隔が狭く、枠材８が細長い場合等に、複数のせん断パネル１が略鉛直方向に連続させて縦枠８１に取り付けられてもよい。
【符号の説明】
【００８６】
１      ：せん断パネル
２      ：山部
２０    ：稜線部
２１    ：山部フランジ
２２    ：ウェブ
３      ：谷部
３０    ：谷側稜線部
３１    ：谷部フランジ
４      ：接合部
４０    ：補強板
４１    ：ボルト
５      ：切欠部
５ａ    ：切れ目
７      ：平板
７ａ    ：側端縁
７１    ：第１折曲線
７２    ：第２折曲線
８      ：枠材
８１    ：縦枠
８２    ：横枠
Ｃ      ：中央側
Ｅ      ：両端側
Ｑ      ：面内せん断力
Ｘ      ：幅方向
Ｙ      ：軸方向
Ｚ      ：面外方向
【図１】
0006417997.tif 000002
【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】
0006417997.tif 000007
【図７】
0006417997.tif 000008
【図８】
0006417997.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
0006417997.tif 000019
【図１９】
0006417997.tif 000020
【図２０】
0006417997.tif 000021
【図２１】
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