(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の構造体と、前記構造体に連結される複数の連結部材と、前記連結部材に取り付けるための装着部と面材とを備えた壁パネルとによって構成される建物であって、
前記装着部と前記連結部材は複数の棒状連結材によって接合されるとともに、前記連結部材は前記構造体より作用荷重に対する変形量の大きな連結構造を介して前記構造体に連結され、
所定の水平外力より大きな水平外力が作用した際には、前記装着部と前記面材との接合が破壊することなく前記棒状連結材を挿通させる前記装着部又は前記連結部材の孔が塑性変形し、これによってその壁パネルの拘束から解除された前記連結部材の連結構造が変形することを特徴とする建物。
【請求項２】
前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、その間柱の本体部より弾性変形量の大きな連結構造を介して前記構造体に連結され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記連結構造が伸縮することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項３】
前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、その間柱の上下の端部は、間柱の本体部よりも断面積が小さくなるように形成され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記間柱の端部が伸縮することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項４】
前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、その間柱の本体部より降伏点が小さな連結構造を介して前記構造体に連結され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記連結構造が塑性変形することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項５】
前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、前記構造体の梁には両側に切欠部が設けられる可変部と不動部が形成され、その可変部に前記間柱の端部が連結されることによって前記連結構造が形成され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記間柱に連結される前記可変部が上下に移動することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項６】
前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、前記間柱の上下の端部を前記構造体の梁の側面に沿って延出させ、その延出部又は梁の側面の少なくとも一方に設けた上下方向に延びる長穴に通したボルトによって両者を連結し、そのボルトの締め付け力によって連結強度を調整することで前記連結構造が形成され、前記壁パネルの拘束から解除されて前記間柱に作用する引張力が前記締め付け力を上回ると、前記長穴の範囲内で間柱が移動することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項７】
前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、前記間柱の上下の端部には粘弾性材料が配置されることによって前記連結構造が形成され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記間柱の端部で前記粘弾性材料の緩衝機能が発揮されることを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項８】
前記構造体は、複数の柱とその上端に横架される梁とを組み合わせて形成される骨組構造体と、その骨組構造体に斜めに固定されるブレースとを備えていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載の建物。
【請求項９】
前記構造体は、複数の柱とその上端に横架される梁とを組み合わせて形成される骨組構造体と、その骨組構造体に固定される枠状の耐力枠とを備えていることを特徴とする請求項２乃至７のいずれか一項に記載の建物。
【請求項１０】
前記構造体は、木質の複数の柱とその上下に横架される横架材とを組み合わせて形成される軸組と、その軸組に固定される耐力壁とを備え、
前記連結部材は、前記横架材に一端が固定されるとともに前記連結構造としてバネ部を有し、前記壁パネルの拘束から解除されると前記バネ部が伸縮することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【請求項１１】
前記構造体は、木質の複数の柱とその上下に横架される横架材とを組み合わせて形成される軸組と、その軸組に固定される筋交いとを備え、
前記連結部材は、前記上下の横架材に端部がそれぞれ連結される複数の間柱であって、その間柱の本体部より弾性変形量の大きな連結構造を介して前記軸組に連結され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記連結構造が伸縮することを特徴とする請求項１に記載の建物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や強風などによって設計値より大きな水平外力が作用した際の耐力に優れた建物に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、角部に配置された柱間に、天井梁と床梁を架け渡してラーメン構造体を構築し、その柱間に配置した間柱に外壁パネルを取り付けるユニット建物の構造が知られている（特許文献１など参照）。
【０００３】
また、特許文献２には、複数の柱とその上端に横架される梁とを組み合わせて形成される骨組構造体に、ブレース構造の耐力壁を配置して耐力を向上させた構造が開示されている。この耐力壁は、柱や梁と同様に構造部材として構造計算上で考慮され、この耐力壁の有無及び配置箇所によって建物の設計耐力が異なることになる。
【０００４】
さらに、特許文献３には、鉄骨ラーメン構造体の建物ユニットに間柱を介して取り付けられる外壁パネルは、設計上は耐震構造部材として考慮されていないが、実際に地震によって水平外力が作用すると、建物ユニットの変形を抑える機能を発揮することが開示されている。
【特許文献１】特開平８−６０７６５号公報
【特許文献２】特開２００２−１３８７０２号公報
【特許文献３】特開２００５−３５０９６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来の建物では、間柱及びそれに取り付けられる外壁パネルなどの壁パネルは、構造設計計算上では無視されているので、実際には地震に強い建物であっても設計上で評価を受けることが難しい。
【０００６】
また、構造部材として設計されていなければ、耐震性能にもバラつきが生じる可能性があるので、建物の耐力の定量的な評価が難しい。
【０００７】
そこで、本発明は、地震などの水平外力に対する壁パネルの機能を的確に評価して利用できる建物を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記目的を達成するために、本発明の建物は、建物の構造体と、前記構造体に連結される複数の連結部材と、前記連結部材に取り付けるための装着部と面材とを備えた壁パネルとによって構成される建物であって、前記装着部と前記連結部材は複数の棒状連結材によって接合されるとともに、前記連結部材は前記構造体より作用荷重に対する変形量の大きな連結構造を介して前記構造体に連結され、所定の水平外力より大きな水平外力が作用した際には、前記装着部と前記面材との接合が破壊することなく前記棒状連結材を挿通させる前記装着部又は前記連結部材の孔が塑性変形し、これによってその壁パネルの拘束から解除された前記連結部材の連結構造が変形することを特徴とする。
【０００９】
ここで、前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、その間柱の本体部より弾性変形量の大きな連結構造を介して前記構造体に連結され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記連結構造が伸縮するように構成できる。
【００１０】
また、前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、その間柱の上下の端部は、間柱の本体部よりも断面積が小さくなるように形成され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記間柱の端部が伸縮する構成であってもよい。
【００１１】
さらに、前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、その間柱の本体部より降伏点が小さな連結構造を介して前記構造体に連結され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記連結構造が塑性変形する構成とすることもできる。
【００１２】
また、前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、前記構造体の梁には両側に切欠部が設けられる可変部と不動部が形成され、その可変部に前記間柱の端部が連結されることによって前記連結構造が形成され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記間柱に連結される前記可変部が上下に移動する構成であってもよい。
【００１３】
さらに、前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、前記間柱の上下の端部を前記構造体の梁の側面に沿って延出させ、その延出部又は梁の側面の少なくとも一方に設けた上下方向に延びる長穴に通したボルトによって両者を連結し、そのボルトの締め付け力によって連結強度を調整することで前記連結構造が形成され、前記壁パネルの拘束から解除されて前記間柱に作用する引張力が前記締め付け力を上回ると、前記長穴の範囲内で間柱が移動する構成とすることもできる。
【００１４】
また、前記連結部材は、前記構造体の柱と略平行に立設される間柱であって、前記間柱の上下の端部には粘弾性材料が配置されることによって前記連結構造が形成され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記間柱の端部で前記粘弾性材料の緩衝機能が発揮される構成であってもよい。
【００１５】
そして、前記構造体は、複数の柱とその上端に横架される梁とを組み合わせて形成される骨組構造体と、その骨組構造体に斜めに固定されるブレースとを備えた構成とすることができる。
【００１６】
また、前記構造体は、複数の柱とその上端に横架される梁とを組み合わせて形成される骨組構造体と、その骨組構造体に固定される枠状の耐力枠とを備えた構成であってもよい。
【００１７】
さらに、前記構造体は、木質の複数の柱とその上下に横架される横架材とを組み合わせて形成される軸組と、その軸組に固定される耐力壁とを備え、前記連結部材は、前記横架材に一端が固定されるとともに前記連結構造としてバネ部を有し、前記壁パネルの拘束から解除されると前記バネ部が伸縮する構成であってもよい。
【００１８】
また、前記構造体は、木質の複数の柱とその上下に横架される横架材とを組み合わせて形成される軸組と、その軸組に固定される筋交いとを備え、前記連結部材は、前記上下の横架材に端部がそれぞれ連結される複数の間柱であって、その間柱の本体部より弾性変形量の大きな連結構造を介して前記軸組に連結され、前記壁パネルの拘束から解除されると前記連結構造が伸縮する構成であってもよい。
【発明の効果】
【００１９】
このように構成された本発明の建物では、構造体に連結される連結部材に棒状連結材を介して取り付けられる外壁パネルなどの壁パネルは、大地震などの設計値より大きな水平外力が作用すると面材と装着部との接合が破壊する前に棒状連結材を挿通させる孔が塑性変形する。そして、この孔の塑性変形する過程において地震エネルギーが吸収される。
【００２０】
すなわち、水平外力が作用しても、棒状連結材を挿通させる孔が弾性変形する間は、連結部材間を連結する壁パネルの作用によって建物の変形が抑えられる。
【００２１】
そして、大きな水平外力が作用して孔が塑性変形する過程で地震エネルギーを吸収することになる。また、さらに大きな水平外力が作用すると、孔が広がって棒状連結材を介して壁パネルに荷重が伝達されにくくなり、それに代わって建物の構造体が変形して地震エネルギーを吸収する。
【００２２】
以上の作用を別の言葉で言い換えると、設計値内の水平外力が作用した際には、建物の構造体と壁パネルにてその水平外力に抵抗し、設計値より大きな水平外力が作用した際には、建物の構造体にてその水平外力に抵抗する、といえる。
【００２３】
このように面材と装着部との接合が破壊する前に棒状連結材を挿通させる孔が塑性変形して壁パネルが荷重を受けなくなるので、壁パネルが限界まで耐えた後に破壊して一気に建物が崩壊するというような破壊パターンにはならない。
【００２４】
そして、このような建物の地震時の挙動を把握してその挙動が再現される構造を構築することで、壁パネルの機能を的確に評価することができる。
【００２５】
また、このように設計された建物は、地震時の安全性が向上するうえに、地震によって損傷しても構造部材の再利用により容易に建物の修復をすることができる。
【００２６】
また、設計値以下の水平外力が作用しているときには、構造体に連結された連結部材間が壁パネルによって拘束されているので、弾性変形量の大きな連結構造を介していても変形が抑えられる。
【００２７】
そして、設計値より大きな水平外力が作用して棒状連結材を挿通させる孔が大きく塑性変形し、一方の壁パネルの拘束から連結部材が解除されると、連結部材の連結構造は変形しやすくなって構造体の変形により地震エネルギーが吸収されるというように、連結部材の機能を水平外力の大きさによって変えることができる。
【００２８】
特に、間柱と梁などの構造体との連結構造を、間柱の本体部より弾性変形量の大きな連結構造又は降伏点が小さな連結構造とすることで、壁パネルを連鎖的に損壊させないという機能を向上させることができる。また、間柱の上下の端部を、間柱の本体部よりも断面積が小さくなるように形成した場合でも同様の効果を得ることができる。
【００２９】
そして、上述したような大きな水平外力が作用して孔が塑性変形する過程で地震エネルギーを吸収するという現象は、以下のような構造体で構成される建物に本発明を適用した場合にも発生する。例えば、柱と梁とを組み合わせた骨組構造体とブレースとによって形成される構造体、骨組構造体と耐力枠とによって形成される構造体、木質の軸組と耐力壁とによって形成される構造体又は木質の軸組と筋交いとによって形成される構造体に適用できる。
【００３０】
すなわち、これらの構造体を備えた建物に適用した場合においても、所定の水平外力より大きな水平外力が作用すると、孔が広がって棒状連結材を介して壁パネルに荷重が伝達されにくくなり、それに代わって構造体が変形して地震エネルギーを吸収することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。
【００３２】
図２は、本実施の形態の建物としての鉄骨軸組建物１０の概略構成を説明するための斜視図である。
【００３３】
まず、構成から説明すると、この鉄骨軸組建物１０は、基礎部１６（図１参照）上に配置される鋼製の梁１４，・・・と、その上に立設される鋼製の柱１２，・・・と、その柱１２，・・・の上端間に横架される鋼製の梁１３，・・・とから形成される骨組構造体と、梁１３，１４間に斜めに掛け渡されるブレース１５，・・・とから構成される構造体としてのピンブレース構造体１を主たる構造部材としている。
【００３４】
ここで、この柱１２と梁１３とは、図４に示すように、ボルトなどでピン接合１１されているだけであり、水平外力に対する抵抗力を高めるために、ブレース１５，・・・が所々に配置されている。
【００３５】
そして、図２に示すように、柱１２，１２間には、壁パネルとしての外壁パネル４，・・・を取り付ける連結部材としての間柱２（２Ａ）が配置されている。
【００３６】
この間柱２は、図１に示すように、柱１２と略平行に立設されて、上端が天井側の梁１３に連結されるとともに、下端が床側の梁１４に連結される。また、柱１２に隣接する間柱２Ａを除いた中間に配置される間柱２には、それぞれ２枚の別体の外壁パネル４，４の側縁が接合される。
【００３７】
さらに、この間柱２（２Ａ）には、梁に連結させる上端及び下端に、図５（ａ）に示すような連結構造としてのバネ部２２が形成されている。
【００３８】
このバネ部２２は、断面視略コ字形の本体部２１よりも断面積が小さくなるように、コ字形のウェブ部だけで形成されている。すなわち、バネ部２２においては、コ字形の両側面部が切り取られた平板状の小断面部２２ａが形成されるとともに、その小断面部２２ａは途中から略直角に折り曲げられて端面部２２ｂが形成されている。なお、図示していないが、柱１２に隣接して立設される間柱２Ａは、断面視略Ｌ字形となっており、バネ部にはＬ字形の側面部が切り取られた平板状の小断面部が形成される。
【００３９】
また、この端面部２２ｂには、間柱２と梁１４とを連結させるための連結ボルト２３，２３を挿通させる孔が２つ開口されている。なお、柱１２に隣接して立設される間柱２Ａであれば、連結ボルト２３を挿通させる孔は１つでもよい。
【００４０】
さらに、間柱２の本体部２１には、後述する棒状連結材としてのリベット３を挿通させるための孔としてのリベット孔２１ａが開口されている。
【００４１】
このように構成されたバネ部２２を介して梁１４に連結された間柱２に、両側の外壁パネル４，４による拘束などがない状態で引張力が作用すると、図５（ｂ）に示すようにバネ部２２が本体部２１よりも伸びて大きく弾性変形するので、外壁パネル４に伝達される荷重が緩和されて、連鎖的に外壁パネル４，・・・が損壊していくという現象の発生を抑えることができる。なお、間柱２の上端と梁１３との間も、このバネ部２２と同様の連結構造で連結される。
【００４２】
一方、この間柱２，２（２Ａ）に取り付けられる外壁パネル４の外側から見た正面図を図３（ａ）に、建物の内側から見た裏面図を図３（ｂ）に示す。
【００４３】
この外壁パネル４は、矩形の面材としての硬質木片セメント板４２と、その裏面側の縁部を囲繞するように配置される装着部としてのフレーム４１とから主に構成される。
【００４４】
このフレーム４１は、図３（ｂ）に示されるように、２本の縦枠４１ｂ，４１ｂと、その縦枠４１ｂ，４１ｂの上端間及び下端間を繋ぐ横枠４１ｃ，４１ｃと、その横枠４１ｃ，４１ｃ間に上下方向に間隔を置いて複数配置される中間枠４１ｄ，・・・とから主に構成される。
【００４５】
そして、この縦枠４１ｂ，４１ｂには、棒状連結材としてのリベット３を挿通させる孔としてのリベット孔４１ａが、上下方向に間隔を置いて複数開口されている。
【００４６】
また、図３（ａ）に示すように、硬質木片セメント板４２は、複数本のスクリュー釘４２ａ，・・・によってフレーム４１に固定されている。
【００４７】
さらに、この外壁パネル４は、硬質木片セメント板４２とフレーム４１との間に、接着材としてのウレタン系の接着剤が隙間無く介在されている。すなわち、このフレーム４１の裏面の少なくとも縁部を囲繞するように連続して接着剤を塗布し、硬質木片セメント板４２に貼りつけることで、面材と装着部との間に外部から水などが浸入する隙間の発生を防ぐことができる。
【００４８】
また、間柱２と外壁パネル４とは、棒状連結材としてのリベット３によって接合される。このリベット３は、ワンサイドリベットであり、間柱２側から打ち込むだけでフレーム４１と間柱２とを接合することができる。
【００４９】
なお、外壁パネル４の構成は、これに限定されるものではなく、石こうボードの両面を鋼板で補強したような構成であってもよい。
【００５０】
次に、本実施の形態の鉄骨軸組建物１０の作用について説明する。
【００５１】
このように構成された本実施の形態の鉄骨軸組建物１０は、ピンブレース構造体１の上下の梁１３，１４間に連結される間柱２，２Ａに、リベット３を介して外壁パネル４が取り付けられている。
【００５２】
そして、この鉄骨軸組建物１０に、水平外力としての地震力が作用すると、初めは間柱２，２（２Ａ）間を連結する外壁パネル４がブレースのような働きをして、ピンブレース構造体１のブレース１５とともに鉄骨軸組建物１０の揺れを抑える働きをする。すなわち、設計値内の水平外力が作用した際には、ピンブレース構造体１と外壁パネル４とによってその水平外力に抵抗する。
【００５３】
この状態は、設計値を建築基準法で定める地震力とした場合は、その大きさに至るまで確実に続く。また、設計値を建築基準法で定める地震力の1.25倍又は1.5倍とした場合は、その地震力に至るまで続く。
【００５４】
以下、さらに詳細に一次設計と二次設計における状態について説明する。ここで、一次設計の地震力は、建築基準法でいう標準せん断力係数Cdを0.2としたときの地震力、二次設計の地震力は、建築基準法でいう必要保有水平耐力となる地震力とする。
【００５５】
そして、作用する地震力の大きさが一次設計の範囲内ならば、間柱２と外壁パネル４のフレーム４１とを接合するリベット３に作用するせん断力は、フレーム４１の支圧耐力の範囲内に収まり、リベット孔４１ａが塑性変形することはない。
【００５６】
ここで仮に、リベット孔４１ａが拡大する前にフレーム４１と硬質木片セメント板４２との接着剤による接合が剥がれると、その影響によってある地震力に達したときに一気に鉄骨軸組建物１０が崩壊してしまうおそれがある。
【００５７】
これに対して、地震力が増加してリベット孔４１ａが塑性変形して押し広げられて、外壁パネル４が荷重を徐々に受けなくなるようにすることで、鉄骨軸組建物１０の変形量は大きくなるものの、それによって地震エネルギーを吸収することができるので、ピンブレース構造体１や外壁パネル４が壊滅的に損傷することを防止することができる。すなわち、設計値より大きな水平外力が作用した際には、リベット孔４１ａが塑性変形する過程でエネルギーが吸収されるうえに、ピンブレース構造体１（建物の構造体）の変形によってエネルギーを吸収するという本来の特性が発揮されて、その水平外力に抵抗することができる。
【００５８】
なお、ここでは、間柱２の支圧耐力がフレーム４１の支圧耐力に対して相対的に高いので、フレーム４１のリベット孔４１ａが塑性変形することになる。
【００５９】
また、外壁パネル４が荷重を受けなくなって外壁パネル４の拘束から間柱２が解除されると、間柱２のバネ部２２，２２の伸縮が大きくなって、その後の地震力の増加に対しても鉄骨軸組建物１０はねばり強く耐えて、倒壊や崩壊を防ぐことができる。
【００６０】
また、損傷する前に荷重を受けなくなった外壁パネル４やピンブレース構造体１は、著しく損傷しておらず再利用することができるので、地震後に短期間かつ経済的に鉄骨軸組建物１０の修復をおこなうことができる。
【００６１】
さらに、フレーム４１の縁部を囲繞するように接着剤を介在させることで、フレーム４１と硬質木片セメント板４２との間に水などが浸入し難くなり、接合部の劣化を防ぐことができる。
【００６２】
また、中間に配置される間柱２，・・・は、１本の間柱２の一方の側縁に接合された外壁パネル４からは圧縮力が作用し、他方の側縁に接合された外壁パネル４からは引張力が作用することになり、向きが正反対の力によって荷重が相殺されるので、設計値以下の水平外力が作用して外壁パネル４，４が荷重を受けているときには、間柱２は両側の外壁パネル４，４に拘束されてバネ部２２の伸縮が制限されて鉄骨軸組建物１０の変形が抑えられる。
【００６３】
そして、設計値より大きな水平外力が作用してリベット孔４１ａが大きく塑性変形し、一方の外壁パネル４の拘束から間柱２が解除されると、間柱２は残った外壁パネル４からの一方向の荷重によって変形量が大きくなり、これによってピンブレース構造体１が変形して地震エネルギーが吸収されるので、残った外壁パネル４が連鎖的に損壊することがなくなる。
【００６４】
すなわち、鉄骨軸組建物１０に作用する水平外力の大きさによって、外壁パネル４が荷重を受けるか否かが変わるとともに、その際の間柱２の機能を変えることができる。
【００６５】
続いて、以上で説明した間柱４の連結構造とは別の形態の連結構造について、図６〜図８を参照しながら説明する。
【００６６】
まず、図６（ａ）に示す間柱２５と梁２５０の連結構造は、切欠部２５１，２５１を設けた梁２５０に間柱２５の端部が連結される構造である。
【００６７】
すなわち、この梁２５０は断面視コ字形に形成されていて、間柱２５の端面を連結ボルト２５２，２５２によって梁２５０の上面に連結する。この梁２５０の上面は、間柱２５を連結する可変部２５１ａと、その可変部２５１ａの両側に設けられる切欠部２５１，２５１と、さらにその両側の不動部２５１ｂ，２５１ｂとによって形成される。
【００６８】
このような連結構造が形成された間柱２５と梁２５０との連結部に、間柱２５を介して引張力が作用すると、図６（ｂ）に示すように可変部２５１ａが持ち上がって大きく弾性変形することになる。
【００６９】
すなわち、設計値以下の水平外力が作用している間は外壁パネル４によって鉄骨軸組建物１０の変形が抑えられるが、設計値より大きな水平外力が作用してリベット孔４１ａが大きく塑性変形すると、外壁パネル４の拘束から間柱２５が解除されて可変部２５１ａの変形量が大きくなり、これによってピンブレース構造体１が変形して地震エネルギーが吸収されるので、残った外壁パネル４が連鎖的に損壊することがなくなる。
【００７０】
次に、図７には、長穴２６２とボルト２６３によって構成する間柱２６と梁２６０の連結構造を示した。
【００７１】
すなわち、断面視コ字形の間柱２６の端部には、ウェブ部が軸方向に延出された延出部２６１が形成されるとともに、その延出部２６１には上下方向に延びる長穴２６２，２６２が形成されている。
【００７２】
そして、この長穴２６２，２６２及び梁２６０の側面に形成された穴（長穴であってもなくてもよい）にボルト２６３，２６３をそれぞれ挿通し、その締め付け力を調整することによって間柱２６を梁２６０に所定の連結強度で連結する。
【００７３】
このような連結構造とすることで、間柱２６に所定の大きさの引張力が作用するまでは間柱２６本体が弾性変形するだけで大きな変形とはならず、引張力が締め付け力を上回ると長穴２６２の範囲内で間柱２６が移動して、これによってピンブレース構造体１が変形して地震エネルギーが吸収されるので、残った外壁パネル４が連鎖的に損壊することがなくなる。
【００７４】
続いて図８には、間柱２７と梁２７０との連結構造に、粘弾性ゴムなどの粘弾性材料を配置した構造を示した。
【００７５】
例えば図８（ａ）は、間柱２７の端部に、上記間柱２のバネ部２２と同様に小断面部２７１を形成するとともに、梁２７０の上フランジ２７０ａの上面側に粘弾性材料としての上ゴム２７２を配置し、上フランジ２７０ａの下面側に粘弾性材料としての下ゴム２７３を配置し、その上ゴム２７２及び下ゴム２７３を貫通させたボルト２７４によって梁２７０と間柱２７とを連結している。
【００７６】
そして、この間柱２７に圧縮力が作用すると上ゴム２７２が押し縮められて緩衝材の機能を発揮し、引張力が作用すると下ゴム２７３が押し縮められて緩衝材の機能を発揮する。
【００７７】
このように粘弾性材料であれば粘性成分で振動を吸収することができるので、間柱２７と梁２７０との間に介在させることで、間柱２７と梁２７０との間で振動エネルギーが吸収されて応力の伝達が緩和される。
【００７８】
一方、図８（ｂ）に示した連結構造は、間柱２７の小断面部２７１の内側面側に、断面視三角形状に形成された粘弾性材料としての角部ゴム２７５が配置されたものである。
【００７９】
そして、この間柱２７に引張力が作用すると小断面部２７１が伸びてバネとしての機能を発揮し、圧縮力が作用すると角部ゴム２７５が押し縮められて緩衝材の機能を発揮する。
【００８０】
このように間柱２７の端部にバネ部を設けて梁２７０と連結させるとともに角部ゴム２７５を配置して非線形のバネ構造とすることで、間柱２７に圧縮力が作用した際の梁２７０への応力の伝達をより緩和することができる。
【００８１】
さらに、図示していないが、梁の上面に当接させる間柱の端面や間柱のウェブ部の端部付近を、間柱の本体部よりも降伏点の低い材料によって形成した連結構造とすることもできる。このように低降伏点材料を端部に使用することで、この部分が本体部よりも先に降伏して塑性変形が始まり、作用荷重に対する端部の変形が大きくなる。そして、これによってピンブレース構造体１が変形して地震エネルギーが吸収されるので、残った外壁パネル４が連鎖的に損壊することがなくなる。
【００８２】
また、間柱と梁とを連結する連結材としての連結ボルトを低降伏点材料にして連結構造を構成することもできる。
【実施例１】
【００８３】
以下、この実施例１では、前記実施の形態で説明した鉄骨軸組建物１０とは別の形態の鉄骨軸組建物１０Ａについて、図９，１０参照しながら説明する。なお、前記実施の形態で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００８４】
この鉄骨軸組建物１０Ａは、図９に示すように、基礎部１６と、その基礎部１６に立設される鋼製の柱１２，・・・と、その柱１２，・・・の上端間に横架される鋼製の梁１３，・・・とから形成される骨組構造体と、梁１３と柱１２と基礎部１６とによって形成される面内に配置される枠状の耐力枠１７とから構成される構造体としてのピンブレース構造体１Ａを主たる構造部材としている。
【００８５】
この耐力枠１７は、前記実施の形態のブレース１５と同様に、ピンブレース構造体１Ａの水平外力に対する抵抗力を高めるために配置されている。すなわち、この耐力枠１７は、鋼材によって矩形に組み立てられた矩形枠１７ｂと、その矩形枠１７ｂの隅部間に対角線状に掛け渡される鋼製のブレース１７ａとから主に構成される。
【００８６】
また、この柱１２と梁１３とは、図１０に示すように、ボルトなどでピン接合１１されている。さらに、耐力枠１７は、矩形枠１７ｂの上縁が梁１３と連結ボルト１７ｃ，・・・によって接合されている。
【００８７】
そして、図９，１０に示すように、柱１２と耐力枠１７との間、及び耐力枠１７，１７間には、壁パネルとしての外壁パネル４，・・・を取り付ける連結部材としての間柱２Ａ，２が配置されている。
【００８８】
この間柱２，２Ａは、前記実施の形態で説明したものと同様の構成であり、上端及び下端に、図５（ａ）に示すような連結構造としてのバネ部２２が形成されている。
【００８９】
次に、本実施例の鉄骨軸組建物１０Ａの作用について説明する。
【００９０】
このように構成された実施例１の鉄骨軸組建物１０Ａは、鉄骨造のピンブレース構造体１Ａの梁１３に連結される間柱２，２Ａに、リベット３を介して外壁パネル４が取り付けられている。
【００９１】
そして、この鉄骨軸組建物１０Ａに、水平外力としての地震力が作用すると、前記実施の形態で説明したように、間柱２，２（２Ａ）間を連結する外壁パネル４が面拘束によって変形を拘束することで、ピンブレース構造体１Ａとともに鉄骨軸組建物１０Ａの揺れを抑える働きをする。すなわち、設計値内の水平外力が作用した際には、ピンブレース構造体１Ａ（構造体）と外壁パネル４（壁パネル）とによってその水平外力に抵抗する。
【００９２】
この作用する地震力の大きさが一次設計の範囲内ならば、間柱２，２Ａと外壁パネル４のフレーム４１とを接合するリベット３に作用するせん断力は、フレーム４１の支圧耐力の範囲内に収まり、リベット孔４１ａが塑性変形することはない。
【００９３】
これに対して、地震力が増加してリベット孔４１ａが塑性変形して押し広げられると、外壁パネル４が荷重を徐々に受けなくなり、間柱２のバネ部２２，２２の伸縮が大きくなって鉄骨軸組建物１０Ａの変形量は大きくなるが、それによって地震エネルギーを吸収することができるので、ピンブレース構造体１Ａや外壁パネル４が壊滅的に損傷することを防止することができる。すなわち、設計値より大きな水平外力が作用した際には、ピンブレース構造体１Ａの変形によってエネルギーを吸収するという本来の特性が発揮されて、その水平外力に抵抗する。
【００９４】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態と略同様であるので説明を省略する。
【実施例２】
【００９５】
以下、この実施例２では、前記実施の形態及び実施例１で説明したピンブレース構造体１，１Ａ以外の構造体として、木造の耐力壁構造体５によって構成される建物としての耐力壁木造建物５０について説明する。なお、前記実施の形態又は実施例１で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【００９６】
ここで、図１１は、実施例２の耐力壁木造建物５０の概略構成を説明するために建物の内部側から見た図、図１２は耐力壁木造建物５０の詳細構成を説明する説明図である。
【００９７】
まず、構成から説明すると、この耐力壁木造建物５０は、基礎部５６上面に配置される横架材としての木質の梁５４と、その梁５４の端部に立設される木質の柱５２，・・・と、その柱５２，・・・の上端間に横架される横架材としての木質の梁５３，・・・とから形成される軸組と、その軸組に取り付けられる耐力壁５１とによって構成される耐力壁構造体５を主たる構造部材としている。
【００９８】
ここで、この柱５２と梁５３，５４とは、釘などで接合されており、木造の軸組の水平外力に対する抵抗力を高めるために、耐力壁５１，・・・が所々に配置されている。
【００９９】
この耐力壁５１は、石こうボードや硬質木片セメント板などの面材と、梁５３，５４間を連結させる複数の木質の木質間柱５５，・・・とを備えている。
【０１００】
そして、この実施例２では、図１１に示すように、壁パネルとしての外壁パネル７，・・・を取り付ける連結部材としての取付金具６，・・・が、梁５３，５４の軸方向に間隔を置いて複数、梁５３，５４に取り付けられている。
【０１０１】
この取付金具６は、図１２（ｂ）に示すように、断面が鉤状に形成される金具で、梁５３（５４）に当接させる板状の固定部６１と、その固定部６１の端部から張り出される連結構造としてのバネ部６２とによって主に構成される。すなわち、スクリュー釘６４によって固定部６１を梁５３（５４）に固定すると、そこから張り出されたバネ部６２は梁５３（５４）よりも弾性変形量の大きなバネ構造となる。
【０１０２】
そこで、このバネ部６２に、棒状連結材としてのリベット６３によって、外壁パネル７を取り付ける。なお、この外壁パネル７の構成は、バネ部６２に連結させる装着部（図示省略）が外壁パネル７の上縁及び下縁に沿って形成される点以外は、前記実施の形態で説明した外壁パネル４の構成と略同じであるため、詳細な説明は省略する。
【０１０３】
ここで、図１２（ａ）は建物内部側から耐力壁木造建物５０の隅部を見た図で、図１２（ｂ）は図１２（ａ）のＡ−Ａ矢視方向で見た断面図である。これらの図に示すように、軸組を構成する梁５３には横枠５７と木質間柱５５がスクリュー釘５１ａ，５１ｂによって接合されており、その外側には耐力壁５１が取り付けられ、そのさらに外側に配置される外壁パネル７は、取付金具６を介して梁５３（５４）に連結される。この実施例２では、図１１に示すように、１枚の外壁パネル７が、上下３箇所ずつ配置された取付金具６，・・・を介してリベット６３，・・・で梁５３，５４に連結されている。
【０１０４】
次に、本実施例の耐力壁木造建物５０の作用について説明する。
【０１０５】
このように構成された実施例２の耐力壁木造建物５０は、木造の軸組を構成する梁５３，５４に連結される取付金具６，・・・に、リベット６３を介して外壁パネル７が取り付けられている。
【０１０６】
そして、この耐力壁木造建物５０に、水平外力としての地震力が作用すると、梁５３，５４間を連結する外壁パネル７が面拘束によって変形を拘束することで、耐力壁構造体５とともに耐力壁木造建物５０の揺れを抑える働きをする。すなわち、設計値内の水平外力が作用した際には、耐力壁構造体５（構造体）と外壁パネル７（壁パネル）とによってその水平外力に抵抗する。
【０１０７】
この作用する地震力の大きさが一次設計の範囲内ならば、取付金具６と外壁パネル７の装着部（図示省略）とを接合するリベット６３に作用するせん断力は、装着部の支圧耐力の範囲内に収まり、リベット孔（図示省略）が塑性変形することはない。
【０１０８】
これに対して、地震力が増加してリベット孔が塑性変形して押し広げられると、外壁パネル７が荷重を徐々に受けなくなり、取付金具６のバネ部６２の伸縮が大きくなって耐力壁木造建物５０の変形量は大きくなるが、それによって地震エネルギーを吸収することができるので、耐力壁構造体５や外壁パネル７が壊滅的に損傷することを防止することができる。すなわち、設計値より大きな水平外力が作用した際には、耐力壁構造体５の変形によってエネルギーを吸収するという本来の特性が発揮されて、その水平外力に抵抗する。
【０１０９】
ここでは、取付金具６の支圧耐力が外壁パネル７の装着部（図示省略）の支圧耐力に対して相対的に高いので、装着部のリベット孔が塑性変形する。
【０１１０】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【実施例３】
【０１１１】
以下、この実施例３では、前記実施の形態及び他の実施例で説明したものとは異なる構造体として、木造軸組構造体８によって構成される建物としての軸組木造建物８０について説明する。なお、前記実施の形態又は他の実施例で説明した内容と同一乃至均等な部分の説明については同一符号を付して説明する。
【０１１２】
ここで、図１３は、実施例３の軸組木造建物８０の概略構成を説明するために建物の内部側から見た図、図１４は軸組木造建物８０の詳細構成を説明する説明図である。
【０１１３】
まず、構成から説明すると、この軸組木造建物８０は、基礎部８６上に配置される横架材としての木質の土台８４と、その土台８４に立設される木質の柱８２，・・・と、その柱８２，・・・の上端間に横架される横架材としての木質の胴差８３，・・・とから形成される軸組と、土台８４と胴差８３間を垂直に連結する木質間柱８１と、その間に斜めに掛け渡される筋交い８５とによって構成される木造軸組構造体８を主たる構造部材としている。
【０１１４】
ここで、この柱８２と胴差８３及び土台８４とは、釘などで接合されており、木造の軸組の水平外力に対する抵抗力を高めるために、筋交い８５及び木質間柱８１が所々に配置されている。
【０１１５】
そして、この実施例３では、図１３，１４に示すように、胴差８３と土台８４との間が、壁パネルとしての外壁パネル４，・・・を取り付ける連結部材としての間柱２，２Ａによって連結されている。すなわち、図１４に示すように、木質間柱８１に隣接又は平行して、前記実施の形態で説明した構成の間柱２Ａ，２が立設される。
【０１１６】
次に、本実施例の軸組木造建物８０の作用について説明する。
【０１１７】
このように構成された実施例３の軸組木造建物８０は、木造の軸組を構成する胴差８３と土台８４とに連結される鋼製の間柱２，２Ａに、リベット３を介して外壁パネル４が取り付けられている。
【０１１８】
そして、この軸組木造建物８０に、水平外力としての地震力が作用すると、間柱２，２（２Ａ）間を連結する外壁パネル４が面拘束によって変形を拘束することで、木造軸組構造体８とともに軸組木造建物８０の揺れを抑える働きをする。すなわち、設計値内の水平外力が作用した際には、木造軸組構造体８（構造体）と外壁パネル４（壁パネル）とによってその水平外力に抵抗する。
【０１１９】
この作用する地震力の大きさが一次設計の範囲内ならば、間柱２，２Ａと外壁パネル４のフレーム４１とを接合するリベット３に作用するせん断力は、フレーム４１の支圧耐力の範囲内に収まり、リベット孔４１ａが塑性変形することはない。
【０１２０】
これに対して、地震力が増加してリベット孔４１ａが塑性変形して押し広げられると、外壁パネル４が荷重を徐々に受けなくなり、間柱２のバネ部２２，２２の伸縮が大きくなって軸組木造建物８０の変形量は大きくなるが、それによって地震エネルギーを吸収することができるので、木造軸組構造体８や外壁パネル４が壊滅的に損傷することを防止することができる。すなわち、設計値より大きな水平外力が作用した際には、木造軸組構造体８の変形によってエネルギーを吸収するという本来の特性が発揮されて、その水平外力に抵抗する。
【０１２１】
なお、他の構成及び作用効果については、前記実施の形態又は他の実施例と略同様であるので説明を省略する。
【０１２２】
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。
【０１２３】
例えば、前記実施の形態又は実施例では棒状連結材としてリベット３，６３について説明したが、これに限定されるものではなく、棒状連結材としてボルトやタッピンねじなどの締結部材を適用することもできる。
【０１２４】
また、前記実施の形態又は実施例では、壁パネルとして外壁パネル４，７について説明したが、これに限定されるものではなく、間柱２，２間や取付金具６，６間を所定の強度で連結するとともに、リベット３，６３を挿通する孔が先に塑性変形するような強度を備えているパネルであれば、化粧用の外装材の内側に配置される内壁パネルや間仕切りパネルを壁パネルとしてもよい。
【０１２５】
さらに、前記実施の形態又は実施例では、フレーム４１のリベット孔４１ａを変形させて外壁パネル４が外れるようにしたが、これに限定されるものではなく、間柱２（又は取付金具６）のリベット孔４ａが変形するようにフレーム４１の支圧耐力を間柱２に対して相対的に高めてもよい。
【０１２６】
また、前記実施の形態又は実施例では、間柱２（２Ａ）の上下の端部にバネ部２２，２２を設ける構成について説明したが、これに限定されるものではなく、間柱２の一方の端部にのみバネ部２２を設けても良い。
【図面の簡単な説明】
【０１２７】
【図１】本発明の最良の実施の形態の鉄骨軸組建物を建物内部側から見た図である。
【図２】鉄骨軸組建物の構成を説明する斜視図である。
【図３】外壁パネルの構成を説明する図であって、（ａ）は建物外部側から見た正面図、（ｂ）は建物内部側から見た裏面図である。
【図４】間柱に外壁パネルを取り付けた構成を建物内部側から見た部分拡大図である。
【図５】（ａ）は間柱の端部の連結構造の構成を説明する斜視図、（ｂ）は間柱に引張力が作用している状態を説明する側面図である。
【図６】（ａ）は梁に切欠部を設けた場合の間柱の端部との連結構造の構成を説明する斜視図、（ｂ）は間柱に引張力が作用している状態を説明する側面図である。
【図７】長穴を介して間柱と梁とを連結する連結構造の構成を説明する斜視図である。
【図８】（ａ）は梁と間柱との間に粘弾性材料を介在させた連結構造の構成を説明する側面図、（ｂ）は間柱の端部の角部に粘弾性材料を配置した連結構造の構成を説明する側面図である。
【図９】実施例１の鉄骨軸組建物を建物内部側から見た図である。
【図１０】間柱に外壁パネルを取り付けた構成を建物内部側から見た部分拡大図である。
【図１１】実施例２の耐力壁木造建物を建物内部側から見た図である。
【図１２】取付金具に外壁パネルを取り付けた構成を説明する図であって、（ａ）建物内部側から見た部分拡大図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ矢視方向で見た断面図である。
【図１３】実施例３の軸組木造建物を建物内部側から見た図である。
【図１４】間柱に外壁パネルを取り付けた構成を建物内部側から見た部分拡大図である。
【符号の説明】
【０１２８】
１０，１０Ａ  鉄骨軸組建物（建物）
１，１Ａ      ピンブレース構造体（構造体）
１２          柱
１３，１４    梁
１５          ブレース
１７          耐力枠
１７ａ        ブレース
２，２Ａ      間柱（連結部材）
２１          本体部
２１ａ        リベット孔（孔）
２２          バネ部（連結構造、端部）
２２ａ        小断面部
２５          間柱
２５０        梁
２５１        切欠部
２５１ａ      可変部
２５１ｂ      不動部
２６          間柱
２６０        梁
２６１        延出部
２６２        長穴
２６３        ボルト
２７          間柱
２７０        梁
２７１        小断面部
２７２        上ゴム（粘弾性材料）
２７３        下ゴム（粘弾性材料）
２７５        角部ゴム（粘弾性材料）
３            リベット（棒状連結材）
４            外壁パネル（壁パネル）
４１          フレーム（装着部）
４１ａ        リベット孔（孔）
４２          硬質木片セメント板（面材）
５０          耐力壁木造建物（建物）
５            耐力壁構造体（構造体）
５１          耐力壁
５２          柱
５３，５４    梁（横架材）
６            取付金具（連結部材）
６２          バネ部
６３          リベット（棒状連結材）
７            外壁パネル（壁パネル）
８０          軸組木造建物（建物）
８            木造軸組構造体（構造体）
８１          木質間柱
８２          柱
８３          胴差（横架材）
８４          土台（横架材）
８５          筋交い
【要約】
【課題】地震などの水平外力に対する壁パネルの機能を的確に評価して利用できる建物を提供する。
【解決手段】ピンブレース構造体１と、それに連結される複数の間柱２，２Ａと、間柱に取り付けるためのフレーム４１と硬質木片セメント板４２とを備えた外壁パネル４とによって構成される鉄骨軸組建物１０である。
そして、フレームと間柱は複数のリベット３，・・・によって接合されるとともに、間柱は変形量の大きなバネ部２２を介して梁１３，１４に連結され、所定の水平外力より大きな水平外力が作用した際には、フレームと硬質木片セメント板との接合が破壊することなくリベットを挿通させるリベット孔４１ａが塑性変形し、これによってその外壁パネルの拘束から解除された間柱のバネ部が変形する。
【選択図】図１【図１】
0004190574.tif 000002
【図２】
0004190574.tif 000003
【図３】
0004190574.tif 000004
【図４】
0004190574.tif 000005
【図５】
0004190574.tif 000006
【図６】
0004190574.tif 000007
【図７】
0004190574.tif 000008
【図８】
0004190574.tif 000009
【図９】
0004190574.tif 000010
【図１０】
0004190574.tif 000011
【図１１】
0004190574.tif 000012
【図１２】
0004190574.tif 000013
【図１３】
0004190574.tif 000014
【図１４】
0004190574.tif 000015