(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
枠組材および面材からなる耐力壁を複数有した枠組壁工法建築物であって、
前記複数の耐力壁のうち、水平方向長さ寸法が互いに異なる所定の一対の耐力壁において、水平方向長さ寸法の大きい耐力壁が負担する水平力の増大を抑制するとともに、この抑制した水平力を水平方向長さ寸法の小さい耐力壁に負担させる負担水平力調節手段が設けられていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項２】
請求項１に記載の枠組壁工法建築物において、
前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁および前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁は、それぞれ当該建築物の同一階に配置されており、
前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁に対して、長さ当たりの降伏せん断耐力が７５％以下に設定された前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁により、前記負担水平力調節手段が構成されていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項３】
請求項２に記載の枠組壁工法建築物において、
前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁における前記枠組材と前記面材とを接合するビスの接合間隔は、前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁におけるビスの接合間隔よりも１．２倍以上大きく設定されていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれかに記載の枠組壁工法建築物において、
当該建築物は、２階建て以上であって、前記水平方向長さ寸法が互いに異なる所定の一対の耐力壁が、それぞれ１階から最上階までほぼ連続して設けられており、
前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁において、下階の耐力壁に対して、長さ当たりの降伏せん断耐力が７５％以下に設定された上階の耐力壁により、前記負担水平力調節手段が構成されていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項５】
請求項４に記載の枠組壁工法建築物において、
前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁において、上階の耐力壁の前記枠組材と前記面材とを接合するビスの接合間隔は、下階の耐力壁のビスの接合間隔よりも１．２倍以上大きく設定されていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項６】
請求項１から請求項５のいずれかに記載の枠組壁工法建築物において、
前記複数の耐力壁の下端部は、それぞれ当該建築物の基礎または梁に接合部材を介して接合されており、
前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁における接合部材に対して、降伏強度が７５％以下に設定された前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁における接合部材により、前記負担水平力調節手段が構成されていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項７】
請求項６に記載の枠組壁工法建築物において、
前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁の下端部を接合する接合部材には中ボルトが用いられ、前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁の下端部を接合する接合部材には高力ボルトが用いられていることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【請求項８】
請求項１から請求項７のいずれかに記載の枠組壁工法建築物において、
前記耐力壁の枠組材が薄板軽量形鋼から構成されたスチールハウスであることを特徴とする枠組壁工法建築物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、枠組壁工法建築物に関し、詳しくは、枠組材および面材からなる耐力壁を複数有した枠組壁工法建築物に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、ツーバイフォー構造や薄板軽量形鋼造などの枠組壁工法建築物において、木材や形鋼からなる枠組材に面材を固定した耐力壁（例えば、特許文献１参照）が一般的に用いられている。そして、枠組壁工法建築物では、耐力壁の水平方向長さ寸法、せん断耐力および壁量に基づいて負担可能な水平力（せん断力）が算定され、この負担可能な水平力が地震や風等により建築物に作用する水平力（外力）を上回るように設計されている。
【０００３】
しかし、通常、建築物には水平方向長さ寸法が互いに異なる複数の耐力壁が配置されており、これら複数の耐力壁が各々の長さ寸法に応じた大きさの水平力を負担できるとは限らない。すなわち、水平力が作用した場合には、耐力壁の下端部と基礎等とを連結しているアンカーボルトやホールダウン金物等の変形により耐力壁がロッキングし、このロッキングによる耐力壁の回転量は、長さ寸法の大きな耐力壁に比べて長さ寸法の小さい耐力壁の方が大きくなってしまう。このため、長さ寸法の小さい耐力壁が負担できる水平力が減少して、その分だけ長さ寸法の大きな耐力壁に水平力が集中してしまう。従って、各耐力壁ごとの実際の応力状態と、上述の設計時に想定した応力とが相違し、設計における長さ寸法の大きな耐力壁の負担水平力を過小評価してしまうという不具合が生じることがある。
【０００４】
このような不具合を解消する手段として、耐力壁のロッキングによる浮き上がりや沈み込みがある場合には、解析や実験で得られた剛性を考慮したばねを仮定し、耐力壁の挙動を適切に評価できる設計手法が推奨されている（例えば、非特許文献１参照）。この設計手法によれば、耐力壁のロッキングによって不均衡となった応力状態、つまり長さ寸法の大きな耐力壁に水平力が集中した応力状態をシミュレートでき、この応力状態に基づいてそれぞれの耐力壁ごとに設計を行うことができる。従って、前述したような長さ寸法の大きな耐力壁の負担水平力を過小評価してしまうという不具合を回避することができるようになっている。
【０００５】
【特許文献１】特開２００４−１９１４５号公報
【非特許文献１】「薄板軽量形鋼造建築物設計の手引き」社）日本鉄鋼連盟編、技報堂出版（2002年6月25日）発行、第４８頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、前記非特許文献１に記載の設計手法によって設計した場合でも、長さ寸法の大きな耐力壁に水平力が集中することには変わりなく、このような応力状態に基づいて設計を行うことで、部材断面や数量が増大し不経済になってしまうという問題がある。
すなわち、大きな水平力を負担する長い耐力壁については、耐力壁自体のせん断耐力を高めるとともに、それに応じてアンカーボルトやホールダウン金物等も強度を高める必要があり、過大な設計となってしまう。一方、長さ寸法の小さい耐力壁については、負担水平力が小さいからといって、長い耐力壁と異なった断面の小さな枠組材や面材を用いて製造すると、部品点数が増大して加工が煩雑になってしまうことから、長い耐力壁と同じ材料を用いることとなり、結果的に実際の応力状態に対して保有耐力が余ってしまうこととなる。
以上のように、従来の枠組壁工法建築物では、設計において耐力壁のロッキングを考慮したとしても、水平方向長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力の不均衡を緩和することができず、不経済な耐力壁の設計となっていた。
【０００７】
本発明の目的は、長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力の不均衡を緩和して経済的に設計することができる枠組壁工法建築物を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の請求項１に記載の枠組壁工法建築物は、枠組材および面材からなる耐力壁を複数有した枠組壁工法建築物であって、前記複数の耐力壁のうち、水平方向長さ寸法が互いに異なる所定の一対の耐力壁において、水平方向長さ寸法の大きい耐力壁が負担する水平力の増大を抑制するとともに、この抑制した水平力を水平方向長さ寸法の小さい耐力壁に負担させる負担水平力調節手段が設けられていることを特徴とする。
【０００９】
なお、ここで、「水平方向長さ寸法が互いに異なる所定の一対の耐力壁」とは、複数の耐力壁から任意に選択した一対の耐力壁であって、建物に３枚以上の耐力壁が配設されていた場合にも、そのうちの長さ寸法の異なる任意の２枚の耐力壁を意味する。すなわち、例えば３枚の耐力壁を有する建築物において、最も長い耐力壁を「水平方向長さ寸法の大きい耐力壁」とした場合には、最も短い耐力壁を「水平方向長さ寸法の小さい耐力壁」として設定してもよく、また、二番目に短い耐力壁を「水平方向長さ寸法の小さい耐力壁」として設定してもよい。さらに、二番目に長い耐力壁（二番目に短い耐力壁）を「水平方向長さ寸法の大きい耐力壁」として設定してもよく、この場合には、最も短い耐力壁を「水平方向長さ寸法の小さい耐力壁」として設定すればよい。ただし、建築物中の最も長い耐力壁を「水平方向長さ寸法の大きい耐力壁」とし、最も短い耐力壁を「水平方向長さ寸法の小さい耐力壁」として設定することが一般的である。そして、例えば、半間（約９０cm）の長さのものを「水平方向長さ寸法の小さい耐力壁」として設定した場合には、その２倍以上の長さを有したものを「水平方向長さ寸法の大きい耐力壁」として設定することが望ましい。
【００１０】
以上の枠組壁工法建築物によれば、負担水平力調節手段によって水平方向長さ寸法の大きい耐力壁の負担水平力を小さくし、水平方向長さ寸法の小さい耐力壁に水平力を負担させることで、耐力壁のロッキングによる長さ寸法の大きな耐力壁への水平力の集中を回避することができる。従って、水平方向長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力の不均衡を緩和することができ、従来の問題を解決して経済的な設計を実現することができる。
【００１１】
この際、本発明の請求項２に記載の枠組壁工法建築物は、請求項１に記載の枠組壁工法建築物において、前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁および前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁は、それぞれ当該建築物の同一階に配置されており、前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁に対して、長さ当たりの降伏せん断耐力が７５％以下に設定された前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁により、前記負担水平力調節手段が構成されていることを特徴とする。
このような構成によれば、建築物の同一階に配置された長さ寸法の大きい（長い）耐力壁および長さ寸法の小さい（短い）耐力壁のうち、長い耐力壁の長さ当たりの降伏せん断耐力を低く設定（短い耐力壁の７５％以下に設定）することで、建築物に作用する水平力（外力）が大きくなった場合に、長い耐力壁が短い耐力壁よりも先に降伏し、それ以降の負担水平力の増大が抑制される。従って、長い耐力壁の降伏せん断耐力が短い耐力壁の７５％以下であることが好ましく、より好ましくは６０％〜７５％である。そして、外力がさらに大きくなった場合には、長い耐力壁が負担しない分の水平力が短い耐力壁に配分されて、短い耐力壁の負担水平力が増加することになり、長い耐力壁と短い耐力壁との負担水平力が均等化される。
このように、長い耐力壁の降伏せん断耐力を適切に設定することによって負担水平力調節手段を構成したことで、前述と同様に長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力が均等化され、経済的な設計が可能になる。
【００１２】
さらに、本発明の請求項３に記載の枠組壁工法建築物は、請求項２に記載の枠組壁工法建築物において、前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁における前記枠組材と前記面材とを接合するビスの接合間隔は、前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁におけるビスの接合間隔よりも１．２倍以上大きく設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、長い耐力壁において、面材を枠組材に接合するビスの接合間隔を短い耐力壁に比べて大きくすることで、面材の厚さや材料種別、枠組材の材料や断面、ビスの太さ等を変更しなくても、長い耐力壁の降伏せん断耐力を容易に調整する（低下させる）ことができる。ここで、長い耐力壁におけるビスの接合間隔を短い耐力壁の１．２倍以上に大きくすれば、長さ当たりの降伏せん断耐力が７５％以下に設定されることから１．２倍以上に設定したが、１．２倍以上かつ１．３５倍以下に設定することが好ましい。なお、長い耐力壁の降伏せん断耐力を低下させる手段としては、ビスの接合間隔を大きくするものに限らず、面材の厚さや材料種別、枠組材の材料や断面、ビスの太さ等を変更するものでもよい。
【００１３】
また、本発明の請求項４に記載の枠組壁工法建築物は、請求項１から請求項３のいずれかに記載の枠組壁工法建築物において、当該建築物は、２階建て以上であって、前記水平方向長さ寸法が互いに異なる所定の一対の耐力壁が、それぞれ１階から最上階までほぼ連続して設けられており、前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁において、下階の耐力壁に対して、長さ当たりの降伏せん断耐力が７５％以下に設定された上階の耐力壁により、前記負担水平力調節手段が構成されていることを特徴とする。
ここで、例えば、建築物が２階建てであれば、下階の耐力壁としては、１階の耐力壁であって、上階の耐力壁としては、２階の耐力壁を意味し、建築物が３階建てであれば、下階の耐力壁としては、１階の耐力壁または１階および２階の耐力壁であって、上階の耐力壁としては、下階の耐力壁よりも上方に設けられるもので、２階および３階の耐力壁または３階の耐力壁を意味する。さらに、建築物が４階建てであれば、下階の耐力壁としては、１階の耐力壁、１階および２階の耐力壁、または１階から３階までの耐力壁であって、上階の耐力壁としては、２階から４階までの耐力壁、３階および４階の耐力壁、または４階の耐力壁を意味する。
【００１４】
このような構成によれば、１階から最上階まで連続して配置された長い耐力壁のうち、上階の耐力壁の長さ当たりの降伏せん断耐力を低く設定（下階の耐力壁の７５％以下に設定、好ましくは６０％〜７５％に設定）することで、上階の耐力壁が下階の耐力壁よりも先に降伏し、それ以降の長い耐力壁の負担水平力の増大が抑制される。そして、外力が大きくなった場合には、長い耐力壁が負担しない分の水平力が短い耐力壁に配分されて、短い耐力壁の負担水平力が増加することになり、長い耐力壁と短い耐力壁との負担水平力が均等化される。
このように、長い耐力壁における上階の降伏せん断耐力を適切に設定することによって負担水平力調節手段を構成したことで、前述と同様に長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力が均等化され、経済的な設計が可能になる。
【００１５】
さらに、本発明の請求項５に記載の枠組壁工法建築物は、請求項４に記載の枠組壁工法建築物において、前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁において、上階の耐力壁の前記枠組材と前記面材とを接合するビスの接合間隔は、下階の耐力壁のビスの接合間隔よりも１．２倍以上大きく設定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、前述と同様に、長い耐力壁における上階の降伏せん断耐力を容易に調整する（下階よりも低く設定する、好ましくは１．２倍以上かつ１．３５倍以下に設定）ことができる。
【００１６】
また、本発明の請求項６に記載の枠組壁工法建築物は、請求項１から請求項５のいずれかに記載の枠組壁工法建築物において、前記複数の耐力壁の下端部は、それぞれ当該建築物の基礎または梁に接合部材を介して接合されており、前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁における接合部材に対して、降伏強度が７５％以下に設定された前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁における接合部材により、前記負担水平力調節手段が構成されていることを特徴とする。
ここで、接合部材としては、最下階の耐力壁を基礎に接合するアンカーボルトやホールダウン金物、最下階以外の耐力壁を梁や下階の耐力壁に接合する帯板等が例示できる。
このような構成によれば、長い耐力壁の接合部材の降伏強度を低く設定（短い耐力壁の接合部材の７５％以下に設定）することで、長い耐力壁の接合部材が短い耐力壁の接合部材よりも先に降伏し、それ以降の長い耐力壁の負担水平力の増大が抑制される。従って、長い耐力壁における接合部材の降伏強度が短い耐力壁の７５％以下であることが好ましく、より好ましくは６０％〜７５％である。そして、外力が大きくなった場合には、長い耐力壁が負担しない分の水平力が短い耐力壁に配分されて、短い耐力壁の負担水平力が増加することになり、長い耐力壁と短い耐力壁との負担水平力が均等化される。
このように、長い耐力壁の接合部材の降伏強度を適切に設定することによって負担水平力調節手段を構成したことで、前述と同様に長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力が均等化され、経済的な設計が可能になる。
【００１７】
さらに、本発明の請求項７に記載の枠組壁工法建築物は、請求項６に記載の枠組壁工法建築物において、前記水平方向長さ寸法の大きい耐力壁の下端部を接合する接合部材には中ボルトが用いられ、前記水平方向長さ寸法の小さい耐力壁の下端部を接合する接合部材には高力ボルトが用いられていることを特徴とする。
ここで、中ボルトは、例えばＦ４Ｔクラスのものであり、高力ボルトは、中ボルトよりも降伏強度の高い、例えばＦ１０Ｔ相当以上のものである。
このような構成によれば、長い耐力壁と短い耐力壁とで接合部材の材料強度を変えるだけで、アンカーボルトの径や、ホールダウン金物や帯板の断面、ビスの数等を変更しなくても、接合部材の降伏強度を容易に調整することができる。なお、長い耐力壁の接合部材の降伏強度を低下させる手段としては、ボルトの材料強度を低く設定するものに限らず、アンカーボルトの径や、ホールダウン金物や帯板の断面、ビスの数等を変更するものでもよい。
【００１８】
また、本発明の請求項８に記載の枠組壁工法建築物は、請求項１から請求項７のいずれかに記載の枠組壁工法建築物において、前記耐力壁の枠組材が薄板軽量形鋼から構成されたスチールハウスであることを特徴とする。
このような構成によれば、前述と同様に経済性に優れたスチールハウスを構築することができる。
【発明の効果】
【００１９】
以上のような本発明の枠組壁工法建築物によれば、長さ寸法の異なる耐力壁同士の負担水平力の不均衡を緩和して経済的に設計することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態に係る枠組壁工法建築物１の概略構成を示す側面図である。図２は、枠組壁工法建築物１を構成する耐力壁１０を示す分解斜視図である。図３は、耐力壁１０と基礎２との接合部を示す斜視図である。
図１〜図３において、枠組壁工法建築物１は、地盤Ｇ上に構築された鉄筋コンクリート製の基礎２と、この基礎２上に固定された建物本体３と、この建物本体３の上部を覆って設けられる屋根４とを備えて構成された３階建て集合住宅（アパート）である。
【００２１】
建物本体３は、各階に複数設けられた耐力壁１０と、各階の床（天井）を構成する床パネル２０とを有し、これらの耐力壁１０および床パネル２０を互いに緊結して構成されている。すなわち、１階の耐力壁１０の下端部は、アンカーボルト５を介して基礎２に緊結され、１階の耐力壁１０の上端部、および２、３階の耐力壁１０は、接合部材である帯板６を介して床パネル２０の枠組材である鋼製梁（溝形鋼）２１に緊結されている。
また、各階の耐力壁１０は、水平方向長さ寸法が互いに異なる複数のもの、つまり、水平方向長さが大きい耐力壁（長い耐力壁）１０Ａと、水平方向長さが小さい耐力壁（短い耐力壁）１０Ｂとを有して構成されている。そして、長い耐力壁１０Ａおよび短い耐力壁１０Ｂは、それぞれ１階から３階まで連続して設けられた連層壁であるとともに、長い耐力壁１０Ａと短い耐力壁１０Ｂとの間、および短い耐力壁１０Ｂ同士の間には、開口部７が形成されている。
【００２２】
耐力壁１０は、薄板軽量形鋼（リップ溝形鋼）からなる枠組材１１と、この枠組材１１を四周枠組みした一方の面に接合される構造用合板からなる面材１２とで構成されている。つまり、枠組壁工法建築物１は、耐力壁１０の枠組材１１が薄板軽量形鋼から構成されたスチールハウスであり、耐力壁１０の室外側に断熱材および外装材（サイディング）等が設けられ、耐力壁１０の室内側に内装材等が設けられるようになっている。
耐力壁１０の面材１２は、図２に示すように、所定の接合間隔で設けられたビス（タッピングビス）１３によって枠組材１１に接合されている。そして、耐力壁１０では、ビス１３の接合間隔を適宜設定したり、面材１２の材質（材料強度）や厚さ寸法等を適宜設定したりすることで、水平方向長さ当たりの降伏せん断耐力が調整可能になっている。
【００２３】
また、図３に示すように、１階の耐力壁１０の下端部における縦の枠組材１１には、ホールダウン金物１４がビスまたはボルト１４Ａで固定されており、このホールダウン金物１４とアンカーボルト５とがナット５Ａで固定されるようになっている。つまり、これらのホールダウン金物１４およびアンカーボルト５によって、１階の耐力壁１０の下端部を基礎２に接合する接合部材が構成されている。そして、ホールダウン金物１４やアンカーボルト５の材料強度を適宜設定したり、ボルト１４Ａの接合間隔を適宜設定したりすることによって、１階の耐力壁１０の下端部における接合部材の降伏強度が調整可能になっている。これと同様に、２、３階部分の帯板６の材料強度や板厚、ビスの接合間隔を適宜設定することによって、２、３階の耐力壁１０の下端部における接合部材の降伏強度が調整可能になっている。
【００２４】
次に、枠組壁工法建築物１の設計方法について、図４および図５に基づいて説明する。
図４は、枠組壁工法建築物１の設計時における応力解析モデル１’を示す図である。図５は、応力解析によって算出される耐力壁１０（１０Ａ’，１０Ｂ’）の変形状態を示す図である。なお、応力解析モデル１’は、コンピュータ等を用いた構造計算における数値解析モデルであって、図４、図５は、その数値解析モデルを視覚的に示したものである。
【００２５】
図４において、応力解析モデル１’は、前記耐力壁１０（長い耐力壁１０Ａおよび短い耐力壁１０Ｂ）、鋼製梁２１、アンカーボルト５（またはホールダウン金物１４）、および帯板６の剛性や耐力を評価して構成されている。すなわち、長い耐力壁１０Ａおよび短い耐力壁１０Ｂをブレース置換した長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’と、上下に耐力壁１０のない鋼製梁２１を線材置換した鋼製梁要素２１’と、上下に耐力壁１０が接合された鋼製梁２１をブレース置換した鋼製梁要素２１’’と、アンカーボルト５および帯板６をばね置換したアンカーボルトばね５’および帯板ばね６’とを備えて構成されている。
【００２６】
以上の応力解析モデル１’において、想定される地震力や風圧力から算定した水平外力Ｐn1，Ｐn2，Ｐn3，Ｐw1，Ｐw2，Ｐw3を各階の各部に作用させて応力解析を実行する。応力解析を実行した結果、例えば、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’において、図５に示すような変形状態が出力される。
図５における変形状態を詳しく説明すると、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’には、外力に応じたせん断力が作用するとともに、このせん断力に伴う鉛直力がアンカーボルトばね５’に作用する。この際、各耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’の図中、右側において、鉛直力が圧縮力として基礎２に直接伝達されることを考慮し、当該圧縮側のアンカーボルトばね５’は、剛に設定されているため、変形が生じない（あるいは、極めて小さな変形が生じる）ようになっている。
【００２７】
そして、各耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’の図中、左側のアンカーボルトばね５’には、各耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’負担せん断力に伴う鉛直力が引張り力として作用し、この引張り力によってアンカーボルトばね５’が上向きに伸びる。このアンカーボルトばね５’の伸び量は、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’において略同一の変形量δであり、この変形量δが生じることによって、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’は、それぞれ回転角φ1および回転角φ2だけロッキングすることとなる。これらの長い耐力壁要素１０Ａ’の回転角φ1と、短い耐力壁要素１０Ｂ’の回転角φ2とは、各耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’の水平長さ寸法Ｌ1，Ｌ2の違いにより、短い耐力壁要素１０Ｂ’の回転角φ2の方が大きくなる。例えば、Ｌ1＝３Ｌ2である場合には、回転角φ2は回転角φ1の略３倍となる。
【００２８】
しかし、長い耐力壁要素１０Ａ’の回転角φ1と、短い耐力壁要素１０Ｂ’とは、長さ寸法Ｌ3の鋼製梁要素２１’で連結されているために、各耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’の上部における水平変形量が略同一となる。このため、鋼製梁要素２１’を介して各耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’間で水平力がやり取りされ、つまり、短い耐力壁要素１０Ｂ’から長い耐力壁要素１０Ａ’に水平力が伝達され、短い耐力壁要素１０Ｂ’に対して長い耐力壁要素１０Ａ’の方が負担せん断応力度が大きくなる。換言すると、長い耐力壁要素１０Ａ’のせん断変形角γ1の方が短い耐力壁要素１０Ｂ’のせん断変形角γ2よりも大きくなる。
従って、前記非特許文献１に示されたように、アンカーボルト５の伸びによる耐力壁１０のロッキングを考慮した応力解析を実行すると、長い耐力壁１０Ａの負担水平力が増大することがシミュレートされる。
【００２９】
以上のような枠組壁工法建築物１において、前述したように長い耐力壁１０Ａの水平長さ当たりの降伏せん断耐力や下端部の接合部材の降伏強度を調整することで、長い耐力壁１０Ａにおける負担水平力の増大を抑制し、長い耐力壁１０Ａおよび短い耐力壁１０Ｂの負担せん断応力度の差を低減する（負担せん断応力度の比を１に近づける）ことができ、長短両方の耐力壁１０Ａ，１０Ｂにおいて、各々の水平長さ寸法に応じた水平力が負担できるようになっている。
【００３０】
すなわち、長い耐力壁１０Ａの降伏せん断耐力を短い耐力壁１０Ｂの降伏せん断耐力よりも小さく（例えば、７５％）設定する具体的な手法の１つとしては、長い耐力壁１０Ａにおける面材１２接合用のビス１３の接合間隔を、短い耐力壁１０Ｂにおける接合間隔の１．２倍以上に大きくする方法がある。そして、長短両方の耐力壁１０Ａ，１０Ｂにおける降伏せん断耐力に応じて、応力解析モデル１’における長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の降伏せん断耐力を適宜設定する。これにより、応力解析において、水平外力Ｐn1，Ｐn2，Ｐn3，Ｐw1，Ｐw2，Ｐw3を逐次増加させた場合に、長い耐力壁要素１０Ａ’の方が短い耐力壁要素１０Ｂ’よりも早く降伏し、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担水平力の増大が抑制されるとともに、この水平力が再配分されて短い耐力壁要素１０Ｂ’の負担水平力が増加するようになる。従って、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の負担せん断力の差を低減することができる。
【００３１】
また、１階から３階まで連続した長い耐力壁１０Ａのうち、上階（２、３階または３階）の降伏せん断耐力を下階（１階または１、２階）の降伏せん断耐力よりも小さく（例えば、７５％）設定することによっても同様の効果が得られる。すなわち、応力解析モデル１’における２、３階（または３階）の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力を、１階（または１、２階）の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力に対して、７５％以下に設定する。これにより、応力解析において、水平外力Ｐn1，Ｐn2，Ｐn3，Ｐw1，Ｐw2，Ｐw3を逐次増加させた場合に、上階の長い耐力壁要素１０Ａ’の方が下階の長い耐力壁要素１０Ａ’よりも早く降伏し、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担水平力の増大が抑制されるようになる。
【００３２】
さらに、長い耐力壁１０Ａの下端部における接合部材の降伏強度を、短い耐力壁１０Ｂの下端部における接合部材の降伏強度よりも小さく（例えば、７５％）設定するする具体的な手法の１つとしては、１階の長い耐力壁１０Ａの下端部におけるアンカーボルト５にＦ４Ｔクラスの中ボルトを用い、短い耐力壁１０Ｂの下端部におけるアンカーボルト５にＦ１０Ｔ相当以上の高力ボルトを用いする方法等がある。そして、長短両方の耐力壁１０Ａ，１０Ｂにおけるアンカーボルト５の降伏強度に応じて、応力解析モデル１’におけるアンカーボルトばね５’の降伏強度を適宜設定する。これにより、応力解析において、水平外力Ｐn1，Ｐn2，Ｐn3，Ｐw1，Ｐw2，Ｐw3を逐次増加させた場合に、長い耐力壁要素１０Ａ’側のアンカーボルトばね５’の方が短い耐力壁要素１０Ｂ’側のアンカーボルトばね５’よりも早く降伏し、長い耐力壁要素１０Ａ’のロッキングが大きくなって負担水平力の増大が抑制されるようになる。従って、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の負担せん断力の差を低減するすることができる。
【００３３】
以上のような応力解析結果における応力状態は、実際の枠組壁工法建築物１の長い耐力壁１０Ａおよび短い耐力壁１０Ｂにおける応力状態と整合することが確認されている。
従って、短い耐力壁１０Ｂよりも降伏せん断耐力を小さく設定した長い耐力壁１０Ａや、下階の降伏せん断耐力よりも小さく設定した上階の長い耐力壁１０Ａ、短い耐力壁１０Ｂの下端部におけるアンカーボルト（接合部材）５よりも降伏強度を小さく設定した長い耐力壁１０Ａの下端部におけるアンカーボルト（接合部材）５によって、本実施形態の負担水平力調節手段が構成されている。このような本実施形態によれば、長さ寸法の異なる耐力壁１０Ａ，１０Ｂ同士の負担水平力の不均衡を緩和して枠組壁工法建築物１を経済的に設計することができるという効果を奏することができる。
【００３４】
なお、本発明は、前記実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる他の構成等を含み、以下に示すような変形等も本発明に含まれる。
例えば、前記各実施形態においては、耐力壁１０の枠組材１１が薄板軽量形鋼から構成されたスチールハウスについて説明したが、これに限らず、耐力壁１０の枠組材１１が木質材料から構成されたツーバイフォー構造建築物であってもよい。また、耐力壁１０の面材１２としては、構造用合板に限らず、セメント成形板や石膏ボード等の各種板材が使用可能である。さらに、枠組壁工法建築物１としては、３階建てのものに限らず、２階建てや４階建てでもよい。
【００３５】
また、耐力壁１０の降伏せん断耐力を調節する方法としては、ビス１３の接合間隔を変更するものに限らず、ビス１３の太さ寸法や材質を変更してもよく、また面材１２の厚さ寸法や種類、材質等を変更するものでもよい。
さらに、耐力壁１０の下端部における接合部材の降伏強度を調節する方法としては、アンカーボルト５の材料強度を変更するものに限らず、アンカーボルト５の太さ寸法を変更してもよく、ホールダウン金物１４や帯板６の材料強度や寸法、これらを接合するビス等の接合間隔や太さなどを変更してもよい。
【００３６】
その他、本発明を実施するための最良の構成、方法などは、以上の記載で開示されているが、本発明は、これに限定されるものではない。すなわち、本発明は、主に特定の実施形態に関して特に図示され、かつ説明されているが、本発明の技術的思想および目的の範囲から逸脱することなく、以上述べた実施形態に対し、形状、材質、数量、その他の詳細な構成において、当業者が様々な変形を加えることができるものである。
従って、上記に開示した形状、材質などを限定した記載は、本発明の理解を容易にするために例示的に記載したものであり、本発明を限定するものではないから、それらの形状、材質などの限定の一部もしくは全部の限定を外した部材の名称での記載は、本発明に含まれるものである。
【実施例】
【００３７】
以下に、前記実施形態で説明した枠組壁工法建築物１の設計方法による応力解析を実施した例（第１〜第３実施例、および第１、第２比較例）について説明する。
各実施例および比較例において、前述の図４に示された応力解析モデル１’（３階建て建築物）を用い、耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’やアンカーボルトばね５’等の剛性および耐力を非線形（弾塑性）モデルとし、水平外力Ｐn1，Ｐn2，Ｐn3，Ｐw1，Ｐw2，Ｐw3を建築物の保有耐力（最大荷重）まで逐次増加させる非線形（弾塑性）荷重増分解析を実施した。
【００３８】
〔第１実施例〕
第１実施例（図６参照）として、２、３階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力を、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力に対して２／３に設定し、応力解析を実施した。この際、短い耐力壁要素１０Ｂ’の降伏せん断耐力は、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力と同等、すなわち水平長さ当たりの降伏せん断応力度が略同一となるように設定されている。そして、アンカーボルトばね５’は、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の下端部において、いずれも同一のばね定数（８４kN/mm）を有しかつ弾性とした。また、帯板ばね６’は、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の上下端部において、いずれも同一のばね定数（４２kN/mm）を有しかつ弾性とした。
【００３９】
〔第２実施例〕
第２実施例（図７参照）として、３階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力を、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力に対して１／３に設定するとともに、２階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力を、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力に対して２／３に設定し、応力解析を実施した。その他の解析条件は、第１実施例と同一である。
【００４０】
〔第３実施例〕
第３実施例（図８参照）として、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’の下端部におけるアンカーボルトばね５’の降伏強度を、短い耐力壁要素１０Ｂ’のアンカーボルトばね５’の降伏強度に対して１／２以下に設定し、応力解析を実施した。この際、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の降伏せん断耐力を同等に設定した。
【００４１】
〔第１比較例〕
第１比較例（図９参照）として、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の降伏せん断耐力を同等に設定するとともに、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の下端部におけるアンカーボルトばね５’のばね定数を同一（８４kN/mm、弾性）に設定し、応力解析を実施した。
【００４２】
〔第２比較例〕
第２比較例（図１０参照）として、第１比較例におけるアンカーボルトばね５’および帯板ばね６’のばね定数を３倍に設定し、応力解析を実施した。この際、長い耐力壁要素１０Ａ’および短い耐力壁要素１０Ｂ’の降伏せん断耐力は、第１比較例と同一の解析条件とした。
【００４３】
以上の第１〜第３実施例、および第１、第２比較例について、各階の長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力と標準せん断力との比（負担せん断力／標準せん断力）Ｒ1，Ｒ2，Ｒ3が、水平外力の増加に伴ってどのように変化するのかを比較した。ここで、標準せん断力とは、アンカーボルトばね５’および帯板ばね６’のばね定数を無限大にした場合、すなわち耐力壁１０のロッキングが生じないようにして応力解析した場合に、長い耐力壁要素１０Ａ’が負担するせん断力を意味する。
図６〜１０に応力解析結果をグラフで示す。これらのグラフにおいて、横軸（Ｘ軸）は、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力と標準せん断力との比を表し、縦軸（Ｙ軸）は、水平外力の最大荷重に対する比（％）を表している。そして、１階の長い耐力壁要素１０Ａ’における結果をＲ1で示し、２階の長い耐力壁要素１０Ａ’における結果をＲ2で示し、３階の長い耐力壁要素１０Ａ’における結果をＲ3で示す。
【００４４】
図６には、第１実施例の応力解析結果が示されている。
図６により、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力が降伏せん断力に至るまで、つまり水平外力が小さい状態では、長い耐力壁要素１０Ａ’における比は、１階でＲ1＝１．０８程度であり、２階でＲ2＝１．２８程度であり、３階でＲ3＝１．４２程度であり、上の階ほど長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力が大きくなることが認められた。この理由としては、１階のアンカーボルトばね５’および各階の帯板ばね６’の変形によって上階ほどロッキングが大きくなるために、短い耐力壁要素１０Ｂ’の負担せん断力が小さくなるためであると考えられる。 
そして、水平外力を増加させるにしたがって（つまり、グラフの上部ほど）、各階の比が小さくなり、最大荷重時には、Ｒ1＝１．０２程度、Ｒ2＝１．１１程度、Ｒ3＝１．２４程度まで低下し、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力の比が徐々に小さくなることが認められた。この理由としては、降伏せん断耐力を小さく設定した２、３階の長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力が降伏せん断力に達した後には、それ以上に負担せん断力が増大せず、短い耐力壁要素１０Ｂ’の負担せん断力が増大するためであると考えられる。
【００４５】
図７には、第２実施例の応力解析結果が示されている。
図７により、最大荷重時には、Ｒ1＝１．０２程度、Ｒ2＝１．０６程度、Ｒ3＝１．０７程度まで低下し、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力の比が、第１実施例と比べてさらに小さくなることが認められた。この理由としては、３階の長い耐力壁要素１０Ａ’のせん断耐力をより小さく設定したことで、３階の長い耐力壁要素１０Ａ’が早期に降伏し、負担せん断力の増大がより一層抑制されたためであると考えられる。
【００４６】
図８には、第３実施例の応力解析結果が示されている。
図８により、最大荷重時には、Ｒ1＝１．００程度、Ｒ2＝１．０５程度、Ｒ3＝１．３１程度まで低下することが認められた。この理由としては、長い耐力壁要素１０Ａ’におけるアンカーボルトばね５’の降伏強度を小さく設定したことで、アンカーボルトばね５’が降伏した後には、長い耐力壁要素１０Ａ’のロッキングが大きくなって、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力の増加が抑制され、短い耐力壁要素１０Ｂ’の負担せん断力が増大するためであると考えられる。
【００４７】
図９には、第１比較例の応力解析結果が示されている。
図９により、最大荷重時には、Ｒ1＝１．０２程度、Ｒ2＝１．０９程度、Ｒ3＝１．４５程度となり、前述の第１〜第３実施例と比較して、特に３階の長い耐力壁要素１０Ａ’における負担せん断力の低下が少ないことが認められた。
【００４８】
図１０には、第２比較例の応力解析結果が示されている。
図１０により、最大荷重時には、Ｒ1＝１．０２程度、Ｒ2＝１．０４程度、Ｒ3＝１．２２程度となり、前述の第１実施例と同程度に長い耐力壁要素１０Ａ’における負担せん断力が低下することが認められた。この理由としては、アンカーボルトばね５’および帯板ばね６’のばね定数を極度に大きく設定したことで、耐力壁要素１０Ａ’，１０Ｂ’のロッキングが生じにくくなり、長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力が前記標準せん断力に近づいたためであると考えられる。
【００４９】
従って、長い耐力壁要素１０Ａ’の降伏せん断耐力を小さく設定したり、アンカーボルトばね５’の降伏強度を小さく設定したりすることで、最大荷重時における長い耐力壁要素１０Ａ’の負担せん断力の増加が抑制されることが確認できた。
なお、第２比較例のように、アンカーボルトばね５’および帯板ばね６’のばね定数を極度に大きくするためには、部材断面の大きなアンカーボルト５および帯板６を用いなければならないため、経済的な設計が困難になってしまい本発明の目的に反することとなる。
以上のように、適宜部位を選択して耐力壁１０の降伏せん断耐力や、耐力壁１０下端部の接合部材の降伏強度を低下させることで、長さ寸法の異なる耐力壁１０同士の負担水平力を適切にコントロール（制御）可能であることが確認できた。これにより、本発明の優位性が認められた。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】本発明の実施形態に係る枠組壁工法建築物の概略構成を示す側面図である。
【図２】前記枠組壁工法建築物を構成する耐力壁を示す分解斜視図である。
【図３】前記耐力壁と基礎との接合部を示す斜視図である。
【図４】前記枠組壁工法建築物の設計時における応力解析モデルを示す図である。
【図５】応力解析によって算出される耐力壁の変形状態を示す図である。
【図６】本発明の第１実施例の応力解析結果を示すグラフである。
【図７】本発明の第２実施例の応力解析結果を示すグラフである。
【図８】本発明の第３実施例の応力解析結果を示すグラフである。
【図９】本発明の第１比較例の応力解析結果を示すグラフである。
【図１０】本発明の第２比較例の応力解析結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００５１】
２…基礎、５…アンカーボルト（接合部材）、６…帯板（接合部材）、１０…耐力壁、１０Ａ…長い耐力壁、１０Ｂ…短い耐力壁、１１…枠組材、１２…面材、１３…ビス、１４…ホールダウン金物（接合部材）。
【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】
0004445473.tif 000009
【図９】
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【図１０】
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