(57)【要約】【課題】特殊環境条件・所望の応力条件に適応した波形耐震構造を提供することを目的とする。【解決手段】鉄鋼は、強度が高く、また溶接やプレス等の加工性に優れ、更に比較的安価であることから、一般的な建物において有効な建築材料である。しかしながら、波形耐震構造１０を設置する場所の環境や、求められる応力条件によっては、鉄鋼では十分に適応できない場合がある。一方、非鉄金属は、鉄鋼にない特性を備えるものが多く存在する。従って、非鉄金属からなる壁材２２を架構２０に取り付けることで、特殊環境条件や所望の応力条件に適応した波形耐震構造１０を構築することができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
架構を構成する周辺部材に取り付けられた非鉄金属からなる波形形状の非鉄波形部材を備える波形耐震構造。
【請求項２】
前記周辺部材に取り付けられ、前記非鉄波形部材と同一面内に配置された波形形状の波形部材を備える請求項１に記載の波形耐震構造。
【請求項３】
前記周辺部材に取り付けられ、前記非鉄波形部材と対向して配置された波形形状の波形部材を備える請求項１に記載の波形耐震構造。
【請求項４】
前記非鉄金属が、アルミニウムである請求項１〜３の何れか１項に記載の波形耐震構造。
【請求項５】
前記非鉄金属が、亜鉛・アルミニウム合金である請求項１〜３の何れか１項に記載の波形耐震構造。
【請求項６】
前記非鉄金属が、チタンである請求項１〜３の何れか１項に記載の波形耐震構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、架構に波形形状の部材を取り付けて構成された波形耐震構造に関する。
【背景技術】
【０００２】
構造物における耐震構造としては、特許文献１に示すように、波形に加工した波形鋼板を、波形の折筋の向きを水平方向として架構の構面に配置して構成した波形鋼板耐震壁が提案されている。この波形鋼板耐震壁は、垂直方向にアコーディオンのように伸縮するため鉛直力を負担しないが、水平せん断力に対しては抵抗可能であり、せん断剛性・せん断耐力を確保しつつ優れた変形性能を有している。更に、せん断剛性及び強度については、鋼板の材質強度、板厚、重ね合わせ枚数、波形のピッチ、波高等を変えることにより調整可能であり、剛性及び設計強度の自由度が高い耐震壁を実現している。
【０００３】
また、波形鋼板耐震壁は、板厚を薄く抑えることが可能であるため、一般的な鉄筋コンクリート造の耐震壁に比べて、その設置幅を小さく抑えることができる。そのため、種々の構造物への適用が可能である。このような特性を活かすためには、設置場所の特殊環境・条件に応じた付加価値を付与することが望ましい。
【０００４】
ところで、波形鋼板耐震壁を構成する波形鋼板の主材料としては、加工性、耐久性、経済性等の観点から鋼板（鉄鋼）が用いられている。しかしながら鋼板では、設置場所の特殊環境条件や所望の応力条件に柔軟に適応することが困難な場合がある。特殊環境条件や所望の応力条件において求められる性能としては、例えば、風荷重等による微振動の吸収性能の向上、高温又は低温環境等における耐久性能の向上、残留変形・応力等の金属疲労特性の向上、及び金属腐食の防止、等が挙げられる。
【０００５】
一方、特許文献２には、鉄系形状記憶合金からなるピン又はボルトを用いて、鉄骨造の柱と柱、又は鉄骨造の柱と梁とを接合する鉄骨接合法が開示されている。また、特許文献３には、制震用の亜鉛・アルミニウム合金の製造方法が開示されている。特許文献４には、亜鉛・アルミニウム合金を利用した制振ブレースが開示されている。しかしながら、特許文献２〜４は、鉄系形状記憶合金又は亜鉛・アルミニウム合金を耐震壁や耐力床に適用するものではない。
【特許文献１】特開２００５−２６４７１３号公報
【特許文献２】特開２００５−２９０３９７号公報
【特許文献３】特開平１１−２２２６４３号公報
【特許文献４】特開２００３−３４９８４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は、上記の事実を考慮し、特殊環境条件や所望の応力条件に適応した波形耐震構造を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
請求項１に記載の波形耐震構造は、架構を構成する周辺部材に取り付けられた非鉄金属からなる波形形状の非鉄波形部材を備えている。
【０００８】
上記の構成によれば、架構を構成する周辺部材に非鉄金属からなる波形形状の非鉄波形部材を取り付ける。
【０００９】
ここで、鉄鋼は、強度が高くまた溶接やプレス等の加工性に優れ、更に比較的安価であることから、一般的な建物において有効な建築材料である。しかしながら、波形耐震構造を設置する場所の特殊環境条件や、所望の応力条件によっては、鉄鋼では十分に適応できない場合がある。例えば、高層建物で問題となるような風荷重による微小変形（微小振幅）に対しては弾性領域で挙動するため、振動エネルギーを吸収し難い。また、弾性域において、繰返し荷重を長期に渡って受ける場合には、疲労現象により耐震性能が低下する場合がある。更に、極端な高温環境又は低温環境では、降伏強度が低下したり、低温脆性等の問題を生じる。また、鉄鋼は、腐食し易いため、塗装やめっき等の防錆処理を施す必要がある。
【００１０】
一方、非鉄金属は、鉄鋼にない特性を備えるものが多く存在する。従って、非鉄金属からなる波形形状の非鉄波形部材を周辺部材に取り付けることで、特殊環境条件や所望の応力条件に適応した波形耐震構造を構築することができる。
【００１１】
請求項２に記載の波形耐震構造は、請求項１に記載の波形耐震構造において、  前記周辺部材に取り付けられ、前記非鉄波形部材と同一面内に配置された波形形状の波形部材を備えている。
【００１２】
上記の構成によれば、架構を構成する周辺部材には、非鉄波形部材と同一面内に配置された波形形状の波形部材が取り付けられている。この波形部材は、非鉄波形部材と同一面内に配置されていれば良く、例えば、非鉄波形部材と波形部材とを上下又は左右に並べて周辺部材に取り付ける。このように、特殊環境条件や所望の応力条件に応じて、非鉄波形部材と波形部材との配置（並び順）を変えることができる。また、一般的に非鉄金属は鉄鋼と比較して高価であるが、非鉄波形部材と波形部材とを架構に取り付けることで、耐震性能及び非鉄金属により達成される付加価値を維持しつつ、非鉄金属の材料コストを抑えることができる。
【００１３】
請求項３に記載の波形耐震構造は、請求項１に記載の波形耐震構造において、前記周辺部材に取り付けられ、前記非鉄波形部材と対向して配置された波形形状の波形部材を備えている。
【００１４】
上記の構成によれば、架構を構成する周辺部材には、非鉄波形部材と対向して配置された波形形状の波形部材が取り付けられている。このように、非鉄波形部材と波形部材とを対向させて周辺部材に取り付けることで、両部材が協同して外力に抵抗できるため各部材が負担すべき力が低減される。ゆえに、非鉄波形部材又は波形部材の板厚を薄く抑えることができる。そのため、非鉄波形部材及び波形部材の加工が容易となり生産性が向上する。また、重量が軽くなるため、運搬や周辺部材への取り付けが容易となり施工性が向上する。更に、特殊環境側に非鉄波形部材を配置することで、特殊環境条件に適応した波形耐震構造を構築することができる。この場合、特殊環境側には非鉄波形部材を配置し、特殊環境と反対側に波形部材を配置することができるため、特殊環境と反対側の波形部材に非鉄金属を用いる必要がない。従って、非鉄金属の材料コストを抑えることができる。
【００１５】
請求項４に記載の波形耐震構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の波形耐震構造において、前記非鉄金属が、アルミニウムである。
【００１６】
上記の構成によれば、非鉄金属としてアルミニウムを用いる。アルミニウムは、表面に酸化被膜（不動態被膜）を形成するため、耐腐食性に優れている。そのため、波形耐震構造を屋外や、建物の外側に設置した場合、鉄鋼のように赤錆等が生じることがなく、腐食による性能低下を防止できる。また、鉄鋼に比べて軽量であり、比強度（単位密度あたりの強度）が大きいため、耐震性能（剛性）を確保することができる。
【００１７】
請求項５に記載の波形耐震構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の波形耐震構造において、前記非鉄金属が、亜鉛・アルミニウム合金である。
【００１８】
上記の構成によれば、非鉄金属として亜鉛・アルミニウム合金を用いる。亜鉛・アルミニウム合金は、超塑性を有している。そのため、高層建物で問題となる風荷重による微小変形（微小振幅）から地震荷重による大変形（大振幅）に至るまで、振動エネルギーを吸収できる。また、亜鉛・アルミニウム合金は、加工硬化やひずみ劣化を起こさないため、安定したエネルギー吸収性能を長期に渡って持続することができる。従って、耐震性能を維持しつつ、風荷重等に対する居住性能を向上させることができる。
【００１９】
請求項６に記載の波形耐震構造は、請求項１〜３の何れか１項に記載の波形耐震構造において、前記非鉄金属が、チタンである。
【００２０】
上記の構成によれば、非鉄金属としてチタンを用いる。チタンは、酸、アルカリ、有機酸などの腐食因子に対する耐腐食性が高い。従って、各種の化学薬品等が付着するような環境下においても安定した耐震性能を発揮できる。特に、酸化に対して優れた耐腐食性を有している。そのため、波形耐震構造をプールの水や海水が飛沫するような屋外に設置する場合に、腐食による性能低下を防止できる。また、鉄鋼と比較して軽量かつ耐久性に優れている。更に、チタンは、鉄鋼と比較して熱伝導率が小さいことから、断熱効果等を高めることができる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明は、上記の構成としたので、特殊環境条件や所望の応力条件に適応した波形耐震構造を構築できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、第１の実施形態に係る波形耐震構造１０について説明する。
【００２３】
図１（Ａ）、図１（Ｂ）に示すように、鉄筋コンクリート造の柱１２、１４及び鉄筋コンクリート造の梁１６、１８に囲まれた架構２０の構面には、非鉄金属からなる板材を波形形状に加工した壁材２２（非鉄波形部材）が折り筋の向きを水平方向として配置されている。壁材２２の外周部には、この壁材２２を囲むように板状の接合用フレーム枠２４が溶接、ボルト等によって取り付けられている。また、壁材２２は、この接合用フレーム枠２４を介して柱１２、１４及び梁１６、１８に取り付けられている。
【００２４】
壁材２２の主材料としては、各種の非鉄金属を用いることができる。具体的には、アルミニウム、アルミニウム合金、亜鉛・アルミニウム合金、チタン、チタン合金、ニッケル合金（ニッケル基合金）、鉛、錫、又は形状記憶合金等を用いることができ、更に、ステンレス鋼を用いることができる。
【００２５】
次に、架構２０と壁材２２との取り付け方法の例について説明する。なお、第１の実施形態における取り付け方法について説明するが、本接合方法は、全ての実施形態に適用可能である。
【００２６】
図２に示すように、接合用フレーム枠２４には、せん断力伝達要素としてのスタッド２６が溶接等によって取り付けられている。そして、架構２０の施工時に、柱１２、１４及び梁１６、１８の内部にスタッド２６を埋め込むことで、架構２０と壁材２２とが一体的に接合される。このため、壁材２２に作用するせん断力（地震荷重等）がスタッド２６を介して、架構２０に伝達される。
【００２７】
なお、接合用フレーム枠２４にスタッド２６を取り付け、このスタッド２６を左右の柱１２、１４及び上下の梁１６、１８の内部に埋め込んで接合したが、これに限られず、壁材２２に作用するせん断力を架構２０に伝達できれば良い。例えば、柱１２、１４及び梁１６、１８の内周部にスタッド２６等のせん断力伝達要素を備えた接合用プレートを埋め込み、接合用プレートと壁材２２に取り付けられた接合用フレーム枠２４とをボルト又は溶接によって接合しても良い。更に、柱１２、１４及び梁１６、１８にせん断力を伝達可能なナット等のジョイント部材を、柱１２、１４及び梁１６、１８の内周部に埋め込み、このジョイント部材に壁材２２に取り付けられた接合用フレーム枠２４を貫通するボルト等をねじ込んで定着させても良い。更に、壁材２２は、必ずしも柱１２、１４及び梁１６、１８の全てに接合する必要はなく、設計強度に応じて柱１２、１４又は梁１６、１８と接合しても良い。
次に、本発明の第１の実施形態に係る波形耐震構造１０の作用及び効果について説明する。
【００２８】
波形耐震構造１０に地震荷重等の外力が作用すると、壁材２２が耐震要素として外力に抵抗する。ここで、波形耐震構造１０は、壁材２２の材料強度の他に、板厚、重ね合わせ枚数、波形のピッチ、波高等を変えることにより、せん断剛性・耐力を調整できる。そのため、一般的な建物おいては、強度が高く、また溶接やプレス等の加工性に優れ、更に比較的安価である等の理由から、壁材２２の主材料として鉄鋼が用いられており、必要に応じて壁材２２の板厚等を調整することにより、所望の耐震性能を確保している。しかしながら、波形耐震構造１０の設置場所における特殊環境条件や所望の応力条件によっては、鉄鋼では十分に適応できない場合がある。
【００２９】
このような特殊環境条件、所望の応力条件において求められる性能としては、例えば、風荷重等による微振動の吸収性能の向上、高温又は低温環境等における耐久性能の向上、残留変形・応力等の金属疲労特性の向上、及び金属腐食の防止、等が挙げられる。このような場合に、壁材２２を所望の非鉄金属で構成することで、上記の性能を満足させることができる。
【００３０】
ここで、各種の非鉄金属の特性について説明する。
アルミニウム（Ａｌ）は、鉄鋼に比べて軽量であり、比強度（単位密度あたりの強度）が大きい。更に、展伸性が高く、塑性加工が容易である。特に、押出し成形加工により複雑な形状加工が可能であり、壁材２２の波形形状の加工、特にプレス加工では困難な波形のピッチを細かくする場合に適している。
また、アルミニウムは、表面に酸化被膜（不動態被膜）を形成するため、イオン化傾向が高い割に耐腐食性に優れている。従って、波形耐震構造１０を屋外や、建物の外側に設置する場合に、壁材２２をアルミニウムで構成することで、鉄鋼のように赤錆を生じることがなく、腐食による耐震性能の低下を防止できる。更に、硫酸、シュウ酸、クロム酸液などを使って電解し、表面に陽極酸化皮膜（アルマイト）を形成することで、更に耐腐食性を増すことができる。
また、アルミニウムは反射性、非磁性、電導性、無毒性に優れている。そのため、コンピュータルームの周囲に波形耐震構造１０を設置することで、電磁波等を遮断することができる。
更に、壁材２２には、種々のアルミニウム合金を用いることができる。特に、銅を添加したジュラルミン（Ａｌ−Ｃｕ−Ｍｇ系）は高強度であるため、壁材２２の強度を容易に高めることができる。
また、アルミニウムを主材料とした建材を、構造体として使用することが認められている。本実施形態では、架構２０を鉄筋コンクリート造の柱１２、１４及び梁１６、１８で構成しているが、この架構２０を、アルミニウムを主材料とした柱、梁で構成した場合、壁材２２をアルミニウムで構成することで、腐食による耐震性能の低下を防止できる。アルミニウムは、鉄鋼と比較してイオン化傾向が高く、鉄鋼と接触させるとアルミニウムの腐食が促進されるためである。なお、鉄鋼と接触させる場合には、塗料等により絶縁処理を施すことで、アルミニウムの腐食を防止することができる。
【００３１】
次に、亜鉛・アルミニウム合金（Ｚｎ−Ａｌ合金）は、超塑性を有し、特に特許文献４に開示された亜鉛・アルミニウム合金は室温で超塑性を発現する。このような亜鉛・アルミニウム合金はひずみ速度感受性が高く、風荷重、交通振動等による微小変形（微小振幅）についても追従可能（変形可能）であり、エネルギー吸収性能を発揮し得る。従って、高層建物で問題となる風荷重による微小変形（微小振幅）から地震荷重による大変形（大振幅）に至るまでエネルギー吸収性能を発揮できる。よって、耐震性能を確保しつつ、居住性能を向上させることができる。
また、壁材２２を普通鋼や低降伏点鋼で構成した場合、地震荷重等によって塑性変形が進むと、加工硬化により降伏耐力が上昇する。そのため、２回目以降の変形では、弾性領域が長くなる場合がある。また、風荷重等による繰返し荷重を長期に渡って受けた場合、金属疲労により鉄鋼の強度が低下する場合がある。しかしながら、亜鉛・アルミニウム合金は、加工硬化やひずみ劣化を起こさず、更にエネルギー吸収過程における温度上昇に対しても強度が低下することがないため、安定したエネルギー吸収性能を長期に渡って持続することができる。
ただし、鉄鋼や低降伏点鋼に比べて、局部せん断座屈が発生すると当該部位にひずみが集中し易い。そのため、板厚を厚くしたり、リブを取り付けるなど座屈耐力・強度を確保することが望ましい。また、大きな入熱を行うと、亜鉛・アルミニウム合金を構成する微小結晶粒組織が不安定となるため、壁材２２と他の部材との接合、例えば、接合用フレーム枠２４との接合には、溶接を用いずにボルト接合するなど、注意が必要となる。
【００３２】
次に、チタン（Ｔｉ）は、微量の水で表面に酸化被膜（不動態被膜）を形成するため、酸、アルカリ、有機酸などの腐食因子に対する耐腐食性が高い。従って、各種の化学薬品等が付着するような環境下（化学品工場、病院など）においても安定した耐震性能を発揮する。特に、酸化に対して優れた耐腐食性を有している。そのため、波形耐震構造１０をプール水や海水が飛沫するような建物の外側に設置する場合に、壁材２２をチタンで構成することで、腐食による耐震性能の低下を防止できる。また、チタンは、鉄鋼と比較して軽量かつ耐久性に優れている。
更に、アルミニウム、バナジウム、モリブテン等を添加して強度を増したチタン合金を使用することができる。ただし、加工性の観点からは、純チタン（工業用純チタン）が適している。
また、チタンは、鉄鋼と比較して熱伝導率が小さいことから、波形耐震構造１０を建物の外周に設置することで、断熱効果を高めることができる。
【００３３】
次に、ニッケル合金（ニッケル基合金）は、耐熱性や耐腐食性に加えて、高い強度と優れた低温靭性を有する。極端な高温環境又は低温環境、例えば、発電所のタービン・プラントの周辺や、溶鉱炉、冷蔵倉庫等に波形耐震構造１０を設置する場合、鉄鋼では、高温環境において降伏強度が低下したり、低温環境において低温脆性等の問題を生じる。このような場合に、壁材２２をニッケル合金（ニッケル基合金）で構成することで、耐震性能の低下を防止することができる。
また、極端な高温環境又は低温環境においては、後述するステンレス鋼で壁材２２を構成しても良い。ステンレス鋼は耐高温性、耐低温性を有し、特に、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレスは、脆性破壊を生じにくく、低温環境においても靭性を有するため優れた耐震性能を発揮し得る。
【００３４】
次に、鉛（Ｐｂ）、錫（Ｓｎ）は、鉄鋼と比較して剛性が低く加工性に優れている。鉛は、比較的錆び易いが、酸化と共に表面に酸化皮膜（不動態皮膜）を形成するため、腐食が内部に進行しにくい。錫は、温室で再結晶化し、安定したヒステリシスを発揮可能であるため、疲労特性に優れている。
【００３５】
次に、形状記憶合金は、所定の温度よりも高い温度で外力を加えると、ばねのように可逆的変形を生じる超弾性を有する。上記したように普通鋼や低降伏点鋼では、地震荷重等により塑性変形が進むと、加工硬化により降伏耐力が上昇し、また、塑性変形によるひずみ（残留ひずみ）が残る場合がある。しかしながら、形状記憶合金では、塑性変形した場合においても、超弾性によって元の形状に回復するため、塑性変形によるひずみが残らない。従って、安定したエネルギー吸収能力を長期に渡って持続することができる。そのため、原子力発電所のように高い耐久性が求められる場所に、波形耐震構造１０を設置する場合、形状記憶合金が有効である。また、高サイクルで回転するような装置を備える機械室の周囲に波形耐震構造１０を設置する場合も、疲労特性が良好な形状記憶合金が有効である。
更に、形状記憶合金は、予め所定の形状を記憶させる熱処理を施しておくことで、所定の温度より低い温度で変形させた後に加熱して所定の温度に上げると、元の形状に回復する形状記憶効果を有する。従って、温度の高低差がある場所では、低温時に生じた残留ひずみ等を高温時の形状記憶効果により除去することが可能である。
このような形状記憶合金としては、Ｎｉ−Ｔｉ合金が一般的であるが、Ｃｕ−Ｚｎ−Ａｌ合金やＦｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金（鉄系形状記憶合金）も使用することができる。
【００３６】
次に、ステンレス鋼は、クロムとニッケルを両方添加したＣｒ−Ｎｉ系ステンレスと、クロムのみを添加したＣｒ系ステンレスに大別される。これらのステンレス鋼は、表面にクロム酸化物の不動態皮膜を形成するため、耐腐食性に優れている。従って、波形耐震構造１０を屋外や建物の外側に設置した場合、壁材２２をステンレス鋼で構成することで、腐食による耐震性能の低下を防止できる。また、金属光沢を活かすことで、意匠性の向上を図ることができる。この場合、表面仕上げとして、ストレートな長髪状のテクスチャを持つヘアライン仕上げや、平滑な鏡面仕上げを施しても良い。
更に、ステンレス鋼は、強度、耐久性、耐高温性、耐低温性、加工性に優れている。特に、Ｃｒ−Ｎｉ系ステンレスは、脆性破壊を生じにくく、低温環境においても靭性を有するため、波形耐震構造１０を冷凍倉庫等に設置する場合に、壁材２２をステンレス鋼で構成することで、耐震性能の低下を防止できる。
ただし、ステンレス鋼は、鉄鋼に比べて自然電位が高いため、鉄鋼と接触させると鉄鋼の腐食が促進される。そのため、鉄鋼と接触させる場合には、塗料等により絶縁処理を施すことが好ましい。
【００３７】
このように、壁材２２に上記の非鉄金属を用いることで、特殊環境条件、所望の応力条件に適応した波形耐震構造１０を構築することができる。上記をまとめると、風荷重等による微振動の吸収性能の向上については、亜鉛・アルミニウム合金、形状記憶合金等が適しており、高温又は低温環境等における耐久性能の向上については、ニッケル合金、ステンレス鋼等が適しており、残留変形・応力等の金属疲労特性の向上については、形状記憶合金、錫等が適しており、金属腐食の防止については、チタン、アルミニウム、アルミニウム合金、鉛、ステンレス鋼等が適している。
【００３８】
次に、第２の実施形態に係る波形耐震構造３６について説明する。なお、第１の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
波形耐震構造３６は、第１の実施形態に替えて、非鉄波形部材としての壁材２２と、波形部材としての壁材３２、３４とを並べて架構２０に取り付ける。
【００３９】
図３、図４に示すように、架構２０には、亜鉛・アルミニウム合金からなる壁材２２と、この壁材２２と同一面内に鋼板を波形形状に加工した壁材３２、３４（波形部材）とが取り付けられ、壁材２２と壁材３２、３４とが上下に並べて配置されている。この壁材３２、３４は、壁材２２と同じ波形形状に加工され、各壁材３２、３４の外周部には、この壁材３２、３４を囲むように板状の接合用フレーム枠２４が溶接等によって取り付けられている。
【００４０】
壁材３２と、この壁材３２の上に配置された壁材２２とは、壁材３２の上部に取り付けられた接合用フレーム枠２４Ａと壁材２２の下部に取り付けられた接合用フレーム枠２４Ｂとを接触させ、当該接触部においてボルト４０及びナット４２により接合されている。
同様に、壁材２２と、この壁材２２の上に配置された壁材３４とは、壁材２２の上部に取り付けられた接合用フレーム枠２４Ａと壁材３４の下部に取り付けられた接合用フレーム枠２４Ｂとを接触させ、当該接触部においてボルト４０及びナット４２により接合されている。このように隣接する壁材２２と壁材３２、３４とを接合して一体化することで、壁材２２及び壁材３２、３４が負担するせん断力が相互に伝達可能とされている。また、壁材２２及び壁材３２、３４は、接合用フレーム枠２４を介して、架構２０に取り付けられている。
【００４１】
次に、第２の本実施形態に係る波形耐震構造３６の作用及び効果について説明する。
【００４２】
架構２０の構面には、亜鉛・アルミニウム合金からなる壁材２２と、鉄鋼からなる壁材３２、３４とが配置されている。一般的に非鉄金属は、鉄鋼と比較して高価であるが、本実施形態のように非鉄金属からなる壁材２２と鉄鋼からなる壁材３２、３４とを並べて配置することで、非鉄金属の材料コストの削減を図ることができる。
【００４３】
また、これらの壁材２２及び壁材３２、３４は、直列バネとして地震荷重によるせん断力を負担する。そのため、壁材２２、壁材３２、３４の剛性に応じて負担せん断力が決定される並列バネと異なり、壁材２２と壁材３２、３４とが同じ大きさのせん断力を負担する。従って、壁材３２、３４の剛性によらず、亜鉛・アルミニウム合金からなる壁材２２において効率良く振動エネルギーを吸収することができる。
【００４４】
更に、架構２０には、壁材２２と壁材３２、３４とが上下に並んで配置されている。これらの壁材２２、壁材３２、３４は、接合用フレーム枠２４を介して、各々が負担するせん断力を相互に伝達可能に接合されている。従って、波形耐震構造３６に地震荷重等の外力が作用した場合、壁材２２（非鉄波形部材）、壁材３２、３４（波形部材）が負担するせん断力による鉛直分力が接合用フレーム枠２４を介して左右の柱１２、１４に集中して作用することがない。そのため、左右の柱１２、１４のせん断補強を減らすことができる。
【００４５】
なお、非鉄波形部材としての壁材２２と波形部材としての壁材３２、３４との配置順は、上記したものに限らず必要に応じて適宜変更することができる。例えば、架構２０の上部に配置された壁材３４が湿気等により腐食するような場合、アルミニウムからなる壁材２２を架構２０の上部に配置することで、腐食による耐震性能の低下を防止できる。
【００４６】
更に、本実施形態では、壁材２２と壁材３２、３４とを上下に並べて配置したが、図５、図６に示すように、壁材２２の同一面内に壁材３２、３４を取り付け、壁材２２と壁材３２、３４とを左右に並べて配置しても良い。この場合、隣接する壁材３２と壁材２２、及び隣接する壁材２２と壁材３４は、左右に取り付けられた接合用フレーム枠２４Ｃ、２４Ｄを接触させ、ボルト４０及びナット４２により接合すれば良い。
【００４７】
次に、第３の実施形態に係る波形耐震構造５０について説明する。なお、第１、第２の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
波形耐震構造５０は、第１の実施形態に替えて、非鉄波形部材としての壁材５２と、波形部材としての壁材５４とを対向させて架構２０に取り付ける。
【００４８】
図７（Ａ）、図７（Ｂ）に示すように、架構２０の構面には、チタン製の板材を波形形状に加工した壁材５２と、鋼板を波形形状に加工した壁材５４とが対向して取り付けられている。壁材５２及び壁材５４の外周部には、壁材５２及び壁材５４を囲むように板状の接合用フレーム枠２４が溶接、ボルト等によって取り付けられている。これらの壁材５２及び壁材５４は、接合用フレーム枠２４を介して架構２０に取り付けられている。
【００４９】
次に、本発明の第３の実施形態に係る波形耐震構造の作用及び効果について説明する。
【００５０】
架構２０の構面に、壁材５２と壁材５４と対向させて配置することで、１枚当たりの壁材が負担するせん断力が小さくなるため、壁材５２、壁材５４の板厚を薄く抑えることができる。このように壁材５２、壁材５４の板厚を薄く抑えると、波形の加工がし易く、また、壁材５２、壁材５４が軽量となるため、壁材５２及び壁材５４の運搬や、現場での設置作業が容易となり、施工性が向上する。
【００５１】
また、架構２０の構面には、チタンからなる壁材５２と、鉄鋼からなる壁材５４とが対向して配置されている。チタンは、上述の通り、酸化に対して優れた耐腐食性を有している。そのため、海水が飛沫するような海岸付近において、建物の外側に波形耐震構造５０を設置する場合、非鉄波形部材としての壁材５２を建物の外側に配置することで、海水等の腐食による波形耐震構造５０の性能低下を防止することができる。また、特殊環境側に配置された壁材５２により波形部材としての壁材５４の腐食が防止される。このように特殊環境側に非鉄波形部材としての壁材５２を配置することで、特殊環境条件に適応した波形耐震構造５０を構築することができる。また、壁材５４に非鉄金属を用いなくても良いため、非鉄金属の材料コストを削減することができる。
【００５２】
次に、第３の実施形態の変形例１について説明する。本変形例１では、第３の実施形態に替えて、壁材５２と壁材５４とを接合して架構２０に取り付ける。
【００５３】
図８に示すように、非鉄波形部材としての壁材５２と波形部材としての壁材５４とが、重ね合せられた状態で架構２０に取り付けられている。壁材５２は、山部５２Ａと、この山部５２Ａよりも鉛直方向の長さが短い山部５２Ｂと、が面外方向に交互に突出する波形形状とされている。一方、壁材５４は、山部５４Ａと、この山部５４Ａよりも鉛直方向の長さが長い山部５４Ｂと、が面外方向に交互に突出する波形形状とされている。そして、壁材５２と壁材５４とは、対向する山部５２Ａと山部５４Ａ、及び山部５２Ｂと山部５４Ｂとを突き合わせ、ビス又は溶接等によって接合されて面外方向に一体化されている。
【００５４】
次に、第３の実施形態の変形例１の作用及び効果について説明する。
【００５５】
図８に示すように、対向する壁材５２と壁材５４とを接合して面外方向に一体化することで、面外方向の変形に対して壁材５２と壁材５４とが協同して抵抗する。従って、波形耐震構造５０の面外方向の剛性が大きくなり、壁材５２、壁材５４が面外方向に大きく湾曲する全体せん断座屈、及び壁材５２、壁材５４が局所的に面外方向に湾曲する局部せん断座屈が防止される。そのため、壁材５２、壁材５４の板厚を厚くしたり、壁材５２、壁材５４に補剛リブを溶接するなどの補剛手段を省略できるため、壁材５２、壁材５４の生産性、施工性が向上する。特に、壁材５２を亜鉛・アルミニウム合金で構成した場合に有効である。亜鉛・アルミニウム合金は、上記したように鉄鋼等と比較して、局部せん断座屈が発生すると当該部位にひずみが集中し易いためである。
【００５６】
また、山部５４Ａは、山部５２Ａよりも鉛直方向の長さが長く、また、山部５４Ｂは、山部５２Ｂよりも鉛直方向の長さが長くされている。そのため、壁材５２と壁材５４とを重ね合わせる際に、壁材５２又は壁材５４の波形加工の誤差を吸収することができる。従って、壁材５２、壁材５４の生産性、施工性が向上する。
【００５７】
次に、第３の実施形態の変形例２について説明する。本変形例２では、変形例１に替えて、山部５２Ｂと山部５４Ａとを突き合わせて接合する。
【００５８】
図９に示すように、非鉄波形部材としての壁材５２と波形部材としての壁材５４とは、山部５２Ｂと山部５４Ａとを突き合わせた状態で架構２０に取り付けられている。山部５２Ｂと山部５４Ａとは、ビス又は溶接等によって接合されている。山部５２Ａと山部５４Ｂには、ボルト６０又はボルト６２が貫通するボルト孔（不図示）が形成されている。また、山部５２Ａと山部５４Ｂとの間には空間５６が形成され、この空間５６には長ナット５８が配置されている。この長ナット５８には、ボルト６０が山部５２Ａに形成されたボルト孔を通してねじ込まれると共に、ボルト６２が山部５４Ｂに形成されたボルト孔を通してねじ込まれている。そして、これらのボルト６０、６２を締め付けることで、壁材５２と壁材５４とが接合されて面外方向に一体化されている。なお、長ナット５８は、壁材５２の山部５２Ａ又は壁材５４の山部５４Ｂに、溶接等により予め取り付けられている。
【００５９】
次に、第３の実施形態の変形例２の作用及び効果について説明する。
【００６０】
変形例１と同様に、壁材５２と壁材５４とを接合し、面外方向に一体化することで、波形耐震構造５０の面外方向の剛性が大きくなり、全体せん断座屈及び局部せん断座屈が防止される。また、波形耐震構造５０の断面２次モーメントは、壁材５２と壁材５４との間の距離を等分する中立軸から壁材５２又は壁材５４までの距離の２乗に応じて増加するところ、山部５２Ａと山部５４Ｂとの間に形成された空間５６により、断面２次モーメントが飛躍的に大きくなる。従って、波形耐震構造５０の面外方向の剛性が大きくなり、全体せん断座屈が防止される。更に、山部５２Ａと山部５４Ｂとは、長ナット５８によって連結されているため、山部５２Ａ、５４Ｂの局部せん断座屈が防止される。
【００６１】
なお、上記の変形例１、２において、壁材５２と壁材５４との接合部の位置や数は上記したものに限らず、波形耐震構造５０の設計強度、剛性に応じて適宜変更して接合すれば良い。
【００６２】
また、２枚の壁材５２、５４を対向させて架構２０に取り付けたが、壁材５２を複数取り付けても良いし、壁材５４を複数取り付けても良い。このように架構２０に取り付ける壁材５２又は壁材５４の枚数を増減することにより、波形耐震構造５０のせん断剛性・耐力を調整することができる。
【００６３】
次に、第４の実施形態に係る波形耐震構造７０について説明する。なお、第１〜３の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
波形耐震構造７０は、非鉄波形部材としての床材７８を、壁等の鉛直部材ではなく、水平部材として使用する。
【００６４】
平面図である図１０に示すように、鉄筋コンクリート造の柱７２と、この柱７２から張り出した鉄筋コンクリート造の梁７４によって構成された架構７６の構面には、亜鉛・アルミニウム合金製の板材を波形形状に加工した床材７８（非鉄波形部材）と、鋼板を波形形状に加工した床材８０、８２（波形部材）とが、水平方向に並べて取り付けられている。床材７８の外周部には、この床材７８を囲むように接合用フレーム枠２４が溶接等によって取り付けられている。また、床材８０、８２の外周部には、床材８０、８２を囲むように接合用フレーム枠２４が溶接等によってそれぞれ取り付けられている。
【００６５】
床材７８と、この床材７８に隣接する床材８０、８２とは、左右に取り付けられた接合用フレーム枠２４Ｃ、２４Ｄ同士を接触させ、当該接触部において溶接等により接合されている。このように隣接する床材７８と床材８０、８２とを接合して一体化することで、床材７８、８０、８２が負担するせん断力が相互に伝達可能とされている。また、各床材７８、８０、８２は、接合用フレーム枠２４を介して、架構２０に取り付けられている。
【００６６】
次に、第４の実施形態に係る波形耐震構造７０の作用及び効果について説明する。
【００６７】
波形耐震構造７０に地震荷重等の外力が作用すると、床材７８、８０、８２を通じて、架構７６の周辺に設置される耐震壁、ブレース、ラーメン架構、制振部材へ力が伝達される。振動エネルギー吸収は当該耐震・制振要素によって行われるが、本実施形態のように、力の伝達経路である床面（床材７８、８０、８２）に振動エネルギー吸収機能を持たせることも有効である。
【００６８】
また、本実施形態では、床材７８に亜鉛・アルミニウム合金を用いる。亜鉛・アルミニウム合金は、上記したように超塑性を有しており、高層建物で問題となる風荷重による微小変形（微小振幅）から地震荷重による大変形（大振幅）に至るまで、振動エネルギーを吸収できる。また、亜鉛・アルミニウム合金は、加工硬化やひずみ劣化を起こさないため、安定したエネルギー吸収性能を長期に渡って持続することができる。従って、従来のコンクリートスラブ等と比較して軽量かつ振震動エネルギー吸収性能（特に、微小変形）を備えた床構造を構築できる。
【００６９】
次に、第５の実施形態に係る波形耐震構造９０について説明する。なお、第１〜４の実施形態と同じ構成のものは、同符号を付すると共に、適宜省略して説明する。
波形耐震構造９０は、非鉄波形部材としての屋根材９２を屋根構造９４に配置する。
【００７０】
図１１（Ａ）に示すように、屋根構造９４は、鉄骨造（Ｈ型鋼）の棟木材９６と、この棟木材９６から左右に張り出した鉄骨造（Ｈ型鋼）の垂木材９８、垂木材９９から構成されている。これらの垂木材９８、垂木材９９は、棟木材９６の長手方向に沿って所定の間隔で配置されている。垂木材９８及び垂木材９９の間には、鉄骨造（Ｈ型鋼）の桟木材１００、１０１がそれぞれ所定の間隔で架け渡されている。この屋根構造９４を矢印Ｘ方向から見ると、図１１（Ｂ）に示すように、垂木材９８と桟木材１００とによって、架構１０２が構成されている。
【００７１】
この架構１０２の構面には、亜鉛・アルミニウム合金製の板材を波形形状に加工した屋根材９２（非鉄波形部材）が取り付けられている。屋根材９２の外周部には、この屋根材９２を囲むように接合用フレーム枠１０４が溶接等によって取り付けられている。また、屋根材９２は、接合用フレーム枠１０４を介して、垂木材９８及び桟木材１００にボルト等によって接合されている。
【００７２】
次に、第５の実施形態に係る波形耐震構造９０の作用及び効果について説明する。
【００７３】
波形耐震構造９０に地震荷重等の外力が作用すると、屋根材９２がせん断変形を繰り返しながら振動エネルギーを吸収する。このように、屋根構造９４に形成された架構１０２の構面（屋根面）に屋根材９２を取り付けた場合、屋根材９２が制震装置として機能すると共に、風雨を防ぐ屋根材として役割を果たす。また、一般的な屋根構造では、ルーフデッキ等の屋根材と制震ブレース等の制震装置との２つ部材を取り付ける必要がある。しかし、波形耐震構造９０では、屋根材９２がルーフデッキ及び制震ブレースの機能を兼ね備えるため、屋根材９２を架構１０２に取り付けるだけで良く、施工性が向上する。
【００７４】
また、屋根材９２は、亜鉛・アルミニウム合金から構成されている。従って、上記のように、微小変形についても、振動エネルギーを吸収でき、風荷重等に対する居住性能を向上させることができる。
【００７５】
なお、上記第２の実施形態では、隣接する壁材２２と壁材３２、３４とをボルト４０及びナット４２で接合したが、必ずしも接合しなくても良い。更に、壁材２２と壁材３２との間に隙間を空けて配置しても良い。この場合、壁材２２と壁材３２が負担するせん断力による鉛直分力が接合用フレーム枠２４を介して左右の柱１２、１４に集中して作用するため、左右の柱１２、１４にせん断補強を施すことが望ましい。第４の実施形態についても、同様に鉛直分力が集中する梁７４にせん断補強を施すことが望ましい。
【００７６】
また、上記第２、第３の実施形態において、架構２０に取り付ける非鉄波形部材としての壁材２２、５２、及び波形部材としての壁材３２、３４、５４の数や配置順は、上記したものに限らない。複数の壁材２２等を配置しても良いし、複数の壁材３２等を配置しても良い。非鉄波形壁材と波形壁材との配置順は、例えば、上記第２の実施形態において、壁材２２と壁材３２、３４との３つの部材を並べて架構２０に配置したが、これらの３つの部材を２組用意し、第３の実施形態のように対向させて架構２０に取り付けても良い。
第４、第５の実施形態についても同様に、数や配置順等を適宜変更可能である。例えば、第５の実施形態では、架構１０２に、一つの屋根材９２を取り付けたが、第３の実施形態のように、屋根材９２と、鋼板を波形形状に加工した屋根材（波形部材）を対向させて配置しても良い。この場合、建物の外側に屋根材９２を配置することで、腐食による波形耐震構造９０の性能低下を防止することができる。即ち、架構には、少なくとも一つの非鉄波形壁材が配置されていれば良い。
【００７７】
また、上記第２〜５の実施形態における非鉄波形部材としての壁材２２、５２、床材７８、及び屋根材９２には、第１の実施形態に示した種々の非鉄金属を用いることができる。この場合、ステンレス鋼のように鉄鋼と比較して自然電位が高い非鉄金属を用いる場合、接合部に塗料等を塗布して絶縁処理を施すことが好ましい。
【００７８】
また、上記第２〜４の実施形態では、波形部材としての壁材３２、３４、床材８０、８２を鉄鋼で構成したが、非鉄金属で構成しても良い。例えば、第２に実施形態では、チタンからなる壁材５２に、鉄鋼からなる壁材５４を対向させて配置したが、壁材５４を非鉄金属で構成しても良い。具体的には、壁材５２及び壁材５４をチタンで構成しても良いし、壁材５２をチタンで構成し、壁材５４を亜鉛・アルミニウム合金で構成しても良い。この場合、耐腐食性を確保しつつ、風荷重等の微小変形（微小振幅）に対してもエネルギー吸収性能を確保できる。
【００７９】
更に、上記第１〜第４の実施形態における柱１２、１４、７６及び梁１６、１８、７４は鉄筋コンクリート造に限らない。例えば、梁１６、１８に替えてコンクリートスラブ又は小梁等であっても良い。更に、柱１２、１４、７６及び梁１６、１８、７４は、鉄筋コンクリート造に限られず、鉄骨鉄筋コンクリート造、プレストレスコンクリート造、鉄骨造、更には現場打ち工法であっても、プレキャスト工法によるものであっても良い。更に、柱１２、１４及び梁１６、１８は、アルミニウムやステンレス鋼等の非鉄金属を主材料とした構造部材を用いても良い。
同様に、第５の実施形態における屋根構造９４を構成する垂木材９８及び桟木材１００は鉄鋼造に限らず、上記のような種々の構造、工法を用いることができる。
【００８０】
また、壁材２２、５２、壁材３２、３４、５４、床材７８、床材８０、８２、屋根材９２には、図１２（Ａ）〜（Ｄ）に示すような断面形状をした板材を用いても良い。また、これらの非鉄波形部材又は波形部材の波形の折り筋の向きは、架構に対して水平方向でも鉛直方向でも良い。例えば、第２の実施形態では、壁材２２及び壁材３２、３４を、波形の折り筋の向きを水平方向として架構２０に配置したが、折り筋の向きを鉛直方向として架構２０に配置しても良い。このように配置しても波形耐震構造１０に特有の変形性能に影響はなく、優れた耐震性能は確保される。
また、壁材２２、５２、壁材３２、３４、５４、床材７８、床材８０、８２、屋根材９２から各架構２０、７６、１０２にせん断力を伝達するせん断力伝達機構も、スタッド２６のみならず、求められる強度に応じて、ボルトとナット、接着工法などに適宜変更することができる。
【００８１】
以上、本発明の第１〜第５の実施形態について説明したが、本発明はこうした実施形態に限定されるものでなく、第１〜第５の実施形態を組み合わせて用いてもよいし、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施し得ることは勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００８２】
【図１】（Ａ）は、本発明の第１の実施形態に係る波形耐震構造を示す正面図であり、（Ｂ）は、図１（Ａ）の１−１線断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る波形耐震構造の断片を示す、説明図である。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る波形耐震構造を示す正面図である。
【図４】本発明の第２の実施形態に係る波形耐震構造を示す、図３の３−３線断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態に係る波形耐震構造を示す正面図である。
【図６】本発明の第２の実施形態に係る波形耐震構造を示す、図５の５−５線断面図である。
【図７】（Ａ）は、本発明の第３の実施形態に係る波形耐震構造を示す正面図であり、（Ｂ）は、図７（Ａ）の７−７線断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態に係る波形耐震構造の変形例を示す、図７（Ａ）の７−７線断面図である。
【図９】本発明の第３の実施形態に係る波形耐震構造の変形例を示す、図７（Ａ）の７−７線断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態に係る波形耐震構造を示す平面図である。
【図１１】（Ａ）は、本発明の第５の実施形態に係る波形耐震構造を示す側断面図であり、（Ｂ）は、図１１（Ａ）のＸ方向から見た図である。
【図１２】本発明の全ての実施形態に係る非鉄波形部材、波形部材の断面形状を示す断面図である。
【符号の説明】
【００８３】
１０    波形耐震構造
１２    柱（周辺部材）
１４    柱（周辺部材）
１６    梁（周辺部材）
１８    梁（周辺部材）
２２    壁材（非鉄波形部材）
３２    壁材（波形部材）
３４    壁材（波形部材）
３６    波形耐震構造
５０    波形耐震構造
５２    壁材（非鉄波形部材）
５４    壁材（波形部材）
７０    波形耐震構造
７２    柱（周辺部材）
７４    梁（周辺部材）
７８    床材（非鉄波形部材）
８０    床材（波形部材）
９０    波形耐震構造
９２    屋根材（非鉄波形部材）
９８    垂木材（周辺部材）
１００  桟木材（周辺部材）
【図１】
2009275437.tif 000003
【図２】
2009275437.tif 000004
【図３】
2009275437.tif 000005
【図４】
2009275437.tif 000006
【図５】
2009275437.tif 000007
【図６】
2009275437.tif 000008
【図７】
2009275437.tif 000009
【図８】
2009275437.tif 000010
【図９】
2009275437.tif 000011
【図１０】
2009275437.tif 000012
【図１１】
2009275437.tif 000013
【図１２】
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