(57)【要約】【課題】  柱に作用する長期荷重の負担が増大する仕様の場合でも、柱断面の形状や寸法の変更を行うことが不要で、コスト増を抑えて容易に対応でき、適用建物の範囲、適用仕様の範囲、適用地域の範囲を広げることができる耐力壁を提供する。【解決手段】  この耐力壁１は、長期荷重を負担する一対の柱１１，１１と、これら一対の柱１１，１１の並び方向の内側に沿い前記柱１１と非接触に設置されて水平荷重作用時の軸力を負担する一対の縦フレーム材３，３と、これら縦フレーム材３，３間に設けられた耐力要素７，８とを備える。一対の縦フレーム材３，３間に横フレーム材４，５，６を設けて上下に並ぶ複数の区画に分け、各区画毎に耐力要素７，８を設けても良い。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長期荷重を負担する一対の柱と、これら一対の柱の並び方向の内側に沿うように設置されて水平荷重作用時の軸力を負担する一対の縦フレーム材と、これら縦フレーム材間に設けられた耐力要素とを備える耐力壁。
【請求項２】
請求項１に記載の耐力壁において、前記一対の縦フレーム材の間に上下に並ぶ複数の横フレーム材が接合されて前記縦フレーム材と横フレーム材とで耐力壁パネルのパネルフレームが構成され、前記複数の横フレーム材のうちの中桟となる横フレーム材を境界として前記一対の縦フレーム材の間のエリアが上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層毎に前記耐力要素が設けられた耐力壁。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の耐力壁において、前記耐力要素のうちの一部または全部の耐力要素が面材である耐力壁。
【請求項４】
請求項２に記載の耐力壁において、一部の前記区画層の前記耐力要素が面材であり、他の区画層の耐力要素が斜材である耐力壁。
【請求項５】
請求項３または請求項４に記載の耐力壁において、前記面材からなる耐力要素が角波鋼板である耐力壁。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、連棟形式の集合住宅や、戸建住宅、その他各種の建物の外壁等として用いられる耐力壁、例えば角波鋼板を耐力要素として用いた耐力壁に関する。
【背景技術】
【０００２】
壁パネル形式の建物における耐力壁パネルでは、長期荷重により生じる軸力や、地震力等の水平荷重による鉛直方向軸力は、壁パネルを構成する両端の縦枠材が柱として機能し、その力を支える役割を果している。
従来は、外壁や床の重力が増える仕様とする場合や、積雪深さが深い地域で建設する場合、階数を３階建以上に増やす場合にも、荷重の増大に対応するために、前記壁パネルの縦枠材を補強することを必要としている。
上記荷重増に対する柱となる前記縦枠材を補強の形態としては、次の二つがある。
（１）柱の断面板厚を厚くする。
（２）柱の断面形状を大きくする。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特許第３７９４６５４号公報
【特許文献２】特開平０８−１９９６８９号公報
【特許文献２】特開平１０−２２７０６１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上記（１）の柱の断面肉厚を厚くする対策の場合は、市販品の鋼材の板厚の種類数に限りがあり、選択枝が限られる。特注品の板厚とする場合は、新規材料の調達や、新規製造ラインの設定が必要となり、コスト増の要因や、生産材の安定供給の支障に繋がる。
上記（２）の柱断面形状を大きくする対策の場合は、柱断面形状毎に壁際の納まりが変わることになり、生産システムの開発者のみならず、システム運用を行う設計者、工事管理者、生産者の管理が増えることになり、結果的にコスト造という欠点に繋がる。
【０００５】
この発明の目的は、柱に作用する長期荷重の負担が増大する仕様の場合でも、柱断面の形状や寸法の変更を行うことが不要で、コスト増を抑えて容易に対応でき、適用建物の範囲、適用仕様の範囲、適用地域の範囲を広げることができる耐力壁を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
この発明の耐力壁は、長期荷重を負担する一対の柱と、これら一対の柱の並び方向の内側に沿うように設置されて水平荷重作用時の軸力を負担する一対の縦フレーム材と、これら縦フレーム材間に設けられた耐力要素とを備える。なお、前記縦フレーム材は、前記柱に接していても、また非接触であっても良い。
【０００７】
この耐力壁は、従来のパネル構成材である両側の柱の内側に、さらに１本ずつ縦フレーム材を前記柱に沿うように配置することで、荷重増への対処としている。外側の柱は建物の軸組部を構成して長期荷重の軸力を、内側の縦フレーム材は前記耐力要素と共に耐力壁パネルを構成して地震力等による水平荷重作用時の軸力を負担させる。このように軸力を軸組部の柱と耐力壁パネルの縦フレーム材とに分散させるようにしたため、応力の集中がなくなって上記課題を解消し易くなり、前記柱の断面形状等を変更することなく、次の効果が見込める。
（１）  ３階建てを超える建物の下階に配置することで適用建物の範囲を広げることができる。
（２）  外壁、床、屋根の荷重増に対応できて適用仕様の範囲を広げることができる。 （３）  積雪深さの深い地域の建物に対応できて、適用地域の範囲を広げることができる。
このように、柱に作用する長期荷重の負担が増大する仕様の場合でも、柱断面の形状や寸法の変更を行うことが不要で、コスト増を抑えて容易に対応でき、適用建物の範囲、適用仕様の範囲、適用地域の範囲を広げることができる。
【０００８】
この耐力壁は、いわば、従来のパネル形式の工法を踏襲しながら、軸組・パネル併用形式の工法の利点を取り入れたものとなる。軸組・パネル併用形式では、長期荷重を「軸組部」で支持し、水平荷重作用時の鉛直方向軸力は、パネルの縦フレーム材で支持することになる。この発明では、軸力を軸組部の柱と耐力壁パネルの縦フレーム材とに分散させることで、応力の集中がなくなり、上記の課題を解消し易くなる。
【０００９】
この発明において、前記一対の縦フレーム材の間に上下に並ぶ複数の横フレーム材が接合されて前記縦フレーム材と横フレーム材とで耐力壁パネルのパネルフレームが構成され、前記複数の横フレーム材のうちの中桟となる横フレーム材を境界として前記一対の縦フレーム材の間のエリアが上下に並ぶ複数の区画層に区画され、各区画層毎に前記耐力要素が設けられていても良い。
複数の区画層に区画し、その区画層毎に耐力要素を配置することで、耐力壁が高さが高くなっても大きな耐力要素が不要で耐力要素を設置し易く、また耐力要素の作用が効果的に発揮される。
【００１０】
この発明において、前記耐力要素のうちの一部または全部の耐力要素が面材であっても良い。
耐力要素が面材であると、紡錘形の変形履歴が得られて耐震機能に優れ、また耐力要素として鋼材使用量が少なくて済む。
【００１１】
この発明において、一部の前記区画層の前記耐力要素が面材であり、他の区画層の耐力要素が斜材であっても良い。
面材を用いた区画層では、配管や配線のためのスリーブ開口を設けることが困難であるが、上記のように耐震機能に優れる。斜材を用いた区画層では大きなスリーブ開口を設けることが容易であるが、紡錘形の変形履歴は得難い。そのため、耐力要素として一部の区画層には面材を用い、他の区画層では斜材を用いることで、大きなスリーブ開口を設けることを可能としながら、紡錘形の変形履歴が生じるようにできる。
【００１２】
この発明において、前記面材からなる耐力要素が角波鋼板であっても良い。角波鋼板であると、前記紡錘形の変形履歴がより効果的に得られ、耐震性能が向上する。
【発明の効果】
【００１３】
この発明の耐力壁は、長期荷重を負担する一対の柱と、これら一対の柱の並び方向の内側に沿うように設置されて水平荷重作用時の軸力を負担する一対の縦フレーム材と、これら縦フレーム材間に設けられた耐力要素とを備えるため、柱に作用する長期荷重の負担が増大する仕様の場合でも、柱断面の形状や寸法の変更を行うことが不要で、コスト増を抑えて容易に対応でき、適用建物の範囲、適用仕様の範囲、適用地域の範囲を広げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】この発明の一実施形態にかかる耐力壁の正面図および平面図である。
【図２】同耐力壁の変形例を示す水平断面図である。
【図３】同耐力壁の波形鋼板の拡大断面図である。
【図４】同耐力壁の波形鋼板と横フレーム材との関係を示す部分斜視図である。
【図５】図１（Ａ）におけるＶ部の拡大図である。
【図６】同耐力壁の波形鋼板取付け前の状態を示す正面図である。
【図７】同耐力壁が２枚隣合う部分の拡大水平断面図である。
【図８】この発明の他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。
【図９】この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。
【図１０】この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。
【図１１】この発明のさらに他の実施形態にかかる耐力壁の正面図である。
【図１２】（Ａ）は図１（Ｂ）のXII部の拡大正面図、（Ｂ）は同図の右側側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
この発明の一実施形態を図１ないし図７と共に説明する。この耐力壁は、連棟形式の集合住宅や、戸建住宅、その他各種の建物の外壁等として用いられる。図１に正面図で示すように、この耐力壁１は、長期荷重を負担する一対の柱１１，１１と、これら一対の柱１１，１１の並び方向の内側に沿い前記柱１１，１１と非接触に設置されて水平荷重作用時の軸力を負担する一対の縦フレーム材３，３と、これら縦フレーム材３，３間に設けられた面材７、斜材８などの耐力要素とを備える。
【００１６】
前記一対の柱１１，１１は、梁等の横架材または土台に接合され、建物の軸組部（図示せず）を構成する。前記一対の縦フレーム材３，３の間には上下に並ぶ複数の横フレーム材４，５，６が接合される。これら縦フレーム材３，３と、横フレーム材４，５，６と、前記面材７、斜材８等の耐力要素とで、耐力壁パネル２のフレームが構成される。
【００１７】
前記一対の柱１１，１１として、図示の例では角パイプが用いられているが、溝形やＨ形等の形鋼を用いても良い。前記縦フレーム材３，３についても、図示の例では角パイプが用いられているが、図２に水平断面図で示すようなリップ溝形鋼を用いても良く、その他の形鋼を用いても良い。前記横フレーム材４，５，６には、角パイプまたはその他の形鋼が用いられる。縦フレーム材３と横フレーム材４，５，６とは、接合金物を介して、または直接に溶接などで相互に接合される。
【００１８】
前記耐力壁パネル２は、前記複数の横フレーム材４，５，６のうち、中桟となる横フレーム材６を境界として、前記一対の縦フレーム材３，３間のエリアが上下に並ぶ複数の区画層ａ，ｂに区画され、各区画層ａ，ｂ毎に前記耐力要素が設けられる。この実施形態では、中桟となる横フレーム材６は３本が上下に等間隔に設けられ、中間の２つの区画層ａの耐力要素がそれぞれ面材７とされる。残りの上下２つの区画層ｂには耐力要素として斜材８が用いられている。前記面材７としては、角波鋼板等の波形鋼板が用いられる。この例では、図３および図４に拡大断面図および斜視図で示すような角波鋼板が用いられる。
【００１９】
図１おいて、角波鋼板からなる２枚の面材７は、前記一対の縦フレーム材３，３間の間隔よりも幅狭であり、縦フレーム材３との間に間隔が生じている。各面材７は、互いに上下に位置する中桟となる横フレーム材６，６に、上下端がそれぞれドリル付きタッピグねじなどのねじ部材からなる固着具２０で固定される。固着具２０の配列ピッチは、例えば、角波鋼板からなる面材７の一つの波谷部に複数並ぶピッチとされる。
【００２０】
図１（Ａ）のＶ部を図５に拡大して示すように、面材７の両側縁に沿う位置には、上下に延びる固定用補助材１０が、中桟となる前記横フレーム材６に設けられる。前記面材７は、この固定用補助材１０と重なる位置で、固定用補助材１０に前記と同様のねじ部材等からなる固着具２０で固定される。
【００２１】
角波鋼板である面材７は、図３のように一方向に延びる波山部分７ａと波谷部分７ｂとが交互に並ぶ断面波形（具体的には波山となる波山部分７ａの頂部および波谷となる波谷部分７ｂの底部が平坦部分となる断面矩形または台形）の鋼板であり、ここでは波山稜線方向が上下方向に延びるように、すなわち波山部分７ａおよび波谷部分７ｂの延びる方向が上下方向となるように張られている。
【００２２】
図６に、前記面材７を取付ける前の耐力壁１の構成を示す。前記固定用補助材１０は、中桟となる横フレーム材６に一端で固定されて上下方向に片持ち状に延びる形鋼または短冊状の鋼板であり、前記各面材７は、上側の横フレーム材６から下方に延びる固定用補助材１０と、下側の横フレーム材６から上側に延びる固定用補助材１０とに固定される。
【００２３】
図１において、区画層ｂの耐力要素となる斜材８は、角パイプまたはその他の鋼材からなり、個々の区画層ｂに、互いに逆方向に傾斜しかつ互いに一端が近づくように２本設けられている。図１の例では、上端の区画層ｂの２本の斜材８は、上端が互いの近づき側端とされて、前記耐力壁フレーム２の上端の横フレーム材４に変形吸収デバイス９を介して接合されている。変形吸収デバイス９は、変形することで地震によるエネルギーを吸収する。また、下端の区画層ｂの２本の斜材８は、下端が互いに近づき側端とされて、前記耐力壁フレーム２の下端の横フレーム材５に変形吸収デバイス９を介して接合されている。これら２本の斜材８の上端は互いの広がり側端とされ、中桟となる横フレーム材６に接合されている。なお、各区画層ｂにおいて、２本の斜材８の広がり側端は、縦フレーム材３に接合しても良い。
【００２４】
図１の前記変形吸収デバイス９は、図１２に正面図および側面図で示すように、面材、例えば鋼板からなる２枚のせん断ダンパ１７，１７を、その表面が壁幅方向を向くように壁幅方向に並べて配置してある。これらせん断ダンパ１７の上端を上側の固定板材１５に接合し、下端を下側の固定板材１６に接合して、前記変形吸収デバイス９が構成されている。上記した上端の区画層ｂでは、上側の固定板材１５を介して２つのせん断ダンパ１７が上端の横フレーム材４に接合され、下側の固定部材１６を介して２つのせん断ダンパ１７が斜材８の近づき側端に接合されている。下端の区画層ｂでは、下側の固定板材１６を介して２つのせん断ダンパ１７が下端の横フレーム材５に接合され、上側の固定部材１５を介して２つのせん断ダンパ１７が斜材８の近づき側端に接合されている。前記固定部材１５，１６は、地震等による外力により水平方向に相対移動する部材となる。
【００２５】
各鋼板からなるせん断ダンパ１７は、図１２（Ｂ）に示すように、前記各固定板材１５，１６にそれぞれ固定される上下端の固定部１２，１２と、これら上下の固定部１２，１２間の中央高さ側にそれぞれ隣り合って位置し曲げにより損傷する両側の損傷部１３，１３と、これら損傷部１３，１３の間に位置する連結部１４とで構成される。固定部１２は、溶接により固定板材１５，１６に固定される。せん断ダンパ１７は一定の板厚の鋼板からなり、正面形状が長方形の板材から、長手方向の中央部における左右両側部分を切り欠いた形状に形成されている。せん断ダンパ１７は、固定部１２，１２の幅が最も広く、損傷部１３では連結部１４に近づくに従って幅狭となり、連結部１４で最も幅狭となっている。
【００２６】
図７は、この実施形態の２枚の耐力壁１，１の隣接部付近の拡大水平断面を、外装材等を施した外壁パネルとして構成した状態で示す。耐力壁フレーム２の屋外側には合板からなる下地材４１および空気層４２を介して外装面材４３が張られ、耐力壁フレーム２内の前記面材７を張った箇所にはこの面材７の両面にグラスウール等の断熱材４４，４５が充填されている。耐力壁フレーム２の屋内側には内装面材４６が張られる。２枚の耐力壁１，１の隣合う柱１１および縦フレーム材３の屋外側および屋内側には、グラスウールボード等からなる柱部断熱面材４７が張られている。
【００２７】
この構成の耐力壁１によると、従来のパネル構成材である両側の柱１１，１１の内側に、さらに１本ずつ縦フレーム材３，３を前記柱１１，１１と非接触で沿うように配置することで、荷重増への対処としている。外側の柱１１は、建物の軸組部を構成して長期荷重の軸力を、内側の縦フレーム材３は前記耐力要素となる面材７および斜材８と共に耐力壁パネル２を構成して地震力等による水平荷重作用時の軸力を負担させる。このように軸力を軸組部の柱１１と耐力壁パネル２の縦フレーム材３とに分散させるようにしたため、応力の集中がなくなって上記課題を解消し易くなり、前記柱１１の断面形状等を変更することなく、次の効果が見込める。
【００２８】
（１）  ３階建てを超える建物の下階に配置することで適用建物の範囲を広げることができる。
（２）  外壁、床、屋根の荷重増に対応できて適用仕様の範囲を広げることができる。    （３）  積雪深の大きい地域の建物に対応できて、適用地域の範囲を広げることができる。
このように、柱に作用する長期荷重の負担が増大する仕様の場合でも、柱断面の形状や寸法の変更を行うことが不要で、コスト増を抑えて容易に対応でき、適用建物の範囲、適用仕様の範囲、適用地域の範囲を広げることができる。
【００２９】
耐力要素が角波鋼板からなる面材７である区画層ａは、紡錘型に近い履歴を示しエネルギー吸収性能に優れた構成となる。耐力要素が斜材８である区画層ｂは、そのままでは面材７を用いた区画層ａに比べて剛性が高くなるが、この区画層ｂの変形を吸収する変形吸収デバイス９を設けたため、面材７を用いた区画層ａと同様の剛性となるように容易に調整できる。そのため、耐力要素として面材７を用いる区画層ａと斜材８を用いる区画層ｂを併用しながら、異なる種類の耐力要素を用いることにより生じる縦フレーム材３の腰折れ状の性状を防止することができる。変形を吸収する変形吸収デバイス９を用いるため、この変形吸収デバイス９によって区画層ｂの剛性調整ができる。各横フレーム材４〜６や斜材８の強度を変えて構造設計で区画層ａ，ｂの剛性の調整を行なう場合と異なり、煩雑な構造計算を行なうことなく、簡単に剛性を調整できる。
【００３０】
図８は、この発明の他の実施形態を示す。この実施形態では、図１〜図７に示した先の耐力壁１において、区画層ａの面材７の両側縁を左右の縦フレーム材３，３に接合している。その他の構成および作用効果は先の実施形態の場合と同様である。
【００３１】
なお、上記各実施形態では、耐力壁１の耐力要素が面材７と斜材８とでなる場合について説明したが、図９，図１０のように、耐力要素のすべてが面材７からなるものとしても良い。図９の例では、耐力壁１の耐力壁フレーム２を上下に並ぶ４つの区画層に区画し、各区画層の耐力要素をそれぞれ面材７としている。図１０の例では、耐力壁１の耐力壁フレーム２を複数の区画層に区画せず、耐力壁フレーム２に囲まれた１区画の全面に耐力要素として１枚の面材７を張っている。
このほかに、図１１のように、耐力壁フレーム２を上下に並ぶ４つの区画層ａ，ｂに区画し、上の 1つの区画層ｂには耐力要素として２本の斜材８を用いるが、変形吸収デバイスは設けず、他の３つの区画層ａには耐力要素として面材７を用いる構成としても良い。
【００３２】
なお、前記実施形態では、区画層を４つとし、中間の２つの区画層ａに耐力要素となる波形鋼板７を設けたが、区画層の個数は２つまたは３つとしても、５つ以上としても良い。また、耐力要素となる面材７は、上下方向の端側の区画層ｂに設けて良く、全ての区画層ａ、ｂに設けても良い。
【符号の説明】
【００３３】
１…耐力壁
２…耐力壁パネル
３…縦フレーム材
４，５，６…横フレーム材
７…面材（耐力要素）
８…斜材（耐力要素）
９…変形吸収デバイス
１１…柱
ａ，ｂ…区画層
【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】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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