(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
人的に持ち運び可能な長さに切断されたところの複数の軽量Ｃ形鋼ブロックをそのウェブが壁板面となるようにそのフランジの上にウェブが一致するよう鉛直方向に積み重ねかつ材軸方向に列配するものとし、また、上下の軽量Ｃ形鋼ブロックはそれぞれのフランジをファスナーで緊結するものとしかつ材軸方向の継ぎはＣＴ鋼の介添縦材のフランジに前記の軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブをファスナーで緊結してなる鋼板壁を、柱・梁架構フレーム内周面にＣＴ鋼のフランジ面を延配接着接合してなる保持枠のウェブ部に対して該軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブ部をファスナーで緊結するとしてなることを特徴とする既存鉄筋コンクリート造建物および鉄骨鉄筋コンクリート造建物における耐震壁構造。
【請求項２】
人的に持ち運び可能な長さに切断されたところの複数の軽量Ｃ形鋼ブロックをそのウェブが壁板面となるようにそのフランジの上にウェブが一致するよう鉛直方向に積み重ねかつ材軸方向に列配するものとし、また、上下の軽量Ｃ形鋼ブロックはそれぞれのフランジをファスナーで緊結するものとしかつ材軸方向の継ぎはＣＴ鋼の介添縦材のフランジに前記の軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブをファスナーで緊結してなる鋼板壁を、柱・梁架構フレーム内周面の上下の梁位置にＨ形鋼のフランジ面をまた左右の柱位置にＣＴ鋼のフランジ面を夫々延配接着接合してなる保持枠に対して、該上下梁部にあってはＨ形鋼のフランジ部と軽量Ｃ形鋼ブロックのフランジ部をファスナーで緊結し、また、該柱部にあってはＣＴ鋼のウェブ部と軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブ部をファスナーで緊結するとしてなることを特徴とする既存鉄筋コンクリート造建物および鉄骨鉄筋コンクリート造建物における耐震壁構造。
【請求項３】
請求項１又は２記載の既存鉄筋コンクリート造建物および鉄骨鉄筋コンクリート造建物における耐震構造における鋼板壁の所定ＣＴ鋼の介添縦材の開口部側となるウェブを除くフランジの半幅カット処理をし、所定の軽量Ｃ形鋼ブロックの間引きをして所望の開口部を形成するとしたことを特徴とする既存鉄筋コンクリート造建物および鉄骨鉄筋コンクリート造建物における耐震構造。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、既存鉄筋コンクリート造建物および鉄骨鉄筋コンクリート造建物における稼動しながらの耐震性強化がなし得る耐震壁構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】
大震災の経験から、既存の鉄筋コンクリート造建物および鉄骨鉄筋コンクリート造建物についても単なる耐震性増加でなく地震による損傷を限定した部位に集中させ、それ以外の骨組みは無傷にする耐震設計が求められるようになった。その手段として、建物に作用する地震力を耐震壁に集中させ、そのエネルギーを損傷しながら吸収する提案がなされるようになった。この柱と梁に囲まれた構面の耐震性の強化を叙上趣旨のもとに図ろうとした提案として特開平９−２２８６５３号がある。その特徴は耐震壁が解体可能なブロック化されている点にある。
【０００３】
なお、既存の補強耐震壁、例えば鉄筋コンクリート耐震壁を既存フレームに加設するとした場合には、
(1) 資材（鉄筋、型枠等）の搬入は既設エレベータを利用し難い。
(2) 現場打ちコンクリート施工のため、耐震壁の配置の自由度が少ない。
(3) 鉄筋コンクリート造建物の既存フレームに耐震壁を緊結する際にアンカー筋を既存フレームに新設するため、コンクリートのはつりに伴う騒音、粉塵が発生する。
(4) 施工現場での工数が多く、工期がかかる。
(5) 建物重量が増大し、既存基礎への影響が大きい。
等の難点があり、また、リブ付き鋼板を鉄骨フレームで囲んだ鋼板耐震壁を、既存鉄筋コンクリート造建物等のフレームにアンカー筋等で固定するとした場合には、
(1) 重量物で大がかりな揚重機を必要とするため、既存建築物への設置は外周部のフレームに限定される。
(2) 鉄筋コンクリート造建物の既存フレームに耐震壁を緊結する際にアンカー筋を既存フレームに新設するため、コンクリートのはつりに伴う騒音、粉塵が発生する。
(3) 鋼板を後で取り付ける際、鉄骨フレームへの固定やリブの設置に溶接を用いる場合には火気や有毒ガスの発生に十分対処する必要がある。
(4) 鋼板に補強リブを溶接接合するための工数が多く、製作のコストや工期がかかる。
等の難点があるために実用的でない。
【０００４】
一方、叙上特開平９−２２８６５３号の耐震壁は、鉄骨造架構構面に適用されるもので、図７に示す如く、その寸法をモジュール化したところのフランジ１を周設の鋼板ブロック２同志をボルト３等で結合積層して構成した耐震壁Ａを、鉄骨上梁４とは当該上梁４下面より垂下の垂れ鋼板５と該耐震壁Ａ上端面に接合の逆Ｔ型鋼６とを鉛直荷重を伝えないよう縦長穴ボルト孔７ａを穿孔の添板７、７を介してボルト８接合し、また、鉄骨下梁９とは当該下梁９上面に溶接のＴ型鋼１０の上端フランジ１０ａに該耐震壁最下層ブロックの下辺フランジとをボルト１１接合し、さらに、柱１２との間は所定間隔Ｓを確保して非接合としたものであり、ブロック化によって製作、運搬、取り替えのいずれをも容易化、可能化されるものとなっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、叙上耐震壁では、もともと、鉄骨架構用であるうえに「逆Ｔ型鋼６」、「Ｔ型鋼１０」が「鉄骨上梁４」、「鉄骨下梁９」に取付けてあることが前提なることから新築建物に限定されるものである。
【０００６】
そして、構成要素を成している「鋼板ブロック」については、
(1) 周辺フランジの存在により、ブロック１個当たりの重量が増大し、ブロック単体の大きさに制約がある。
(2) ブロックを小さくすると必要個数が増え、工期が長くなる。
等の難点があり、又、その製作については、
(1) 周辺フランジとウェブそれぞれの板の切断が多い。
(2) 周辺フランジをウェブで構成されるブロックの組立溶接（平板フランジとウェブからの加工・組立、角形鋼管の輪切りフランジ部と平板ウェブの加工・組立）部が多い。
(3) ウェブ芯および各ブロックボルト孔位置の精度確保が難しい。
(4) 作業工数が多い。
等の難点がある。
【０００７】
さらに、この技術を既存のＲＣ、ＳＲＣへ適用しようとすると、
(1) ブロックを上下梁に固定するためのＣＴ形鋼を既存梁に取付ける必要があるため耐火被覆の除去や溶接施工が必要となり、粉塵や有毒ガスが発生する。
(2) 外縁フランジ部に高軸力が作用するため、接着接合法が採用できない。
(3) 既存ＲＣあるいはＳＲＣフレームとはＣ形鋼を介してケミカルアンカー等の接合法を用いる必要があるが、ケミカルアンカー新設時に騒音、粉塵が発生する。
等の不都合が予想され、結局、既存のＲＣ、ＳＲＣへの適用は全く不可能である。
【０００８】
本発明は、叙上の事情に鑑みなされたもので、その目的とするところは単に既存のＲＣ、ＳＲＣに適用可能とするのみでなく、
(a) 居ながら（居住、執務を中断することなく）にして耐震壁を構築する。
(b) 騒音、粉塵や有毒ガスの発生を抑える。
(c) 早期に地震入力に抵抗して既存建築物の水平保有耐力・変形能力を向上させる。
(d) 既存の柱梁部材の補強を不要・低減する。
(e) 耐震構成材を耐震性能を発揮して損傷した後は取り替え可能とする。
(f) 耐震構成材を軽量なブロックでユニット化し、既設のエレベーターでの資材搬入を可能とする。
(g) 施工性と低コストに優れた工法とする。
(h) 開口部（窓、通路等）を容易に設けられる耐震壁とする。
(i) 大幅な工期短縮を計る。
等の諸要望を充足することのできる耐震壁構造を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明の耐震壁構造は、人的に持ち運び可能な長さに切断されたところの複数の軽量Ｃ形鋼ブロックをそのウェブが壁板面となるようにそのフランジの上にウェブが一致するよう鉛直方向に積み重ねかつ材軸方向に列配するものとし、また、上下の軽量Ｃ形鋼ブロックはそれぞれのフランジをファスナーで緊結するものとしかつ材軸方向の継ぎはＣＴ鋼の介添縦材のフランジに前記の軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブをファスナーで緊結してなる鋼板壁を、柱・梁架構フレーム内周面にＣＴ鋼のフランジ面を延配接着接合してなる保持枠のウェブ部に対して該軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブ部をファスナーで緊結するとしたものである。
【００１０】
あるいは、人的に持ち運び可能な長さに切断されたところの複数の軽量Ｃ形鋼ブロックをそのウェブが壁板面となるようにそのフランジの上にウェブが一致するよう鉛直方向に積み重ねかつ材軸方向に列配するものとし、また、上下の軽量Ｃ形鋼ブロックはそれぞれのフランジをファスナーで緊結するものとしかつ材軸方向の継ぎはＣＴ鋼の介添縦材のフランジに前記の軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブをファスナーで緊結してなる鋼板壁を、柱・梁架構フレーム内周面の上下の梁位置にＨ形鋼のフランジ面をまた左右の柱位置にＣＴ鋼のフランジ面を夫々延配接着接合してなる保持枠に対して、該上下梁部にあってはＨ形鋼のフランジ部と軽量Ｃ形鋼ブロックのフランジ部をファスナーで緊結し、また、該柱部にあってはＣＴ鋼のウェブ部と軽量Ｃ形鋼ブロックのウェブ部をファスナーで緊結するとしたものである。
【００１１】
叙上の鋼板壁にあっては、所定ＣＴ鋼の介添縦材の開口部側となるウェブを除くフランジの半幅カット処理をし、所定の軽量Ｃ形鋼ブロックの間引きをすると所望の開口部を形成することができる。
【００１２】
【作用】
しかして、本発明の耐震壁構造にあっては、保持枠が柱・梁架構フレームに対し広い面で接着接合され、かつ、鋼板壁自体並びに鋼板壁と保持枠との一体結合はファスナーにより機械的に接合されるので、無騒音、無火気の施工が可能となり、居ながらにして耐震壁を構築することができる。
【００１３】
また、保持枠の拘束により鋼板壁には一様なせん断応力度が生じるものとなり、保持枠から鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリートの柱・梁架構フレームへ均等に力を伝達させ、その既存周辺フレームの急激な損傷を防止する。
【００１４】
そして、軽量Ｃ形鋼ブロックのファスナー緊結で構成される鋼板壁は、フランジ部の局部変形やファスナーの滑り変位でエネルギーの吸収能に優れ、構成部品の交換が自在であり、耐震壁に早期に力を負担させ、地震エネルギーを吸収して損傷した後、取り替え工事を容易になすことができると共に開口部の形成も容易である。
【００１５】
さらに、軽量Ｃ形鋼、ＣＴ鋼、Ｈ形鋼は全て人力で運搬可能なものであり、エレベーターでの搬入が可能で、かつ、規格化された汎用品の採用で済み、コスト安に仕上がる。
【００１６】
なお、耐震壁の剛性・耐力の調整は、軽量Ｃ形鋼のウェブ板厚を変化させてなすが、このとき、軽量Ｃ形鋼のウェブの成と板厚の比、所謂ウェブ幅厚比を靱性を確保するための制限内におさめるためにウェブ成も変化させることとなる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１〜６に基づいて説明する。
【００１８】
鋼板壁１３は軽量Ｃ形鋼ブロック１４，…を用いて組み立てられる。すなわち、人的に持ち運び可能な長さに切断された数個の軽量Ｃ形鋼ブロック１４をウェブ１４ａが壁板になるように材軸方向に並べ、かつ、そのフランジ１４ｂの上にウェブ１４ａ芯が一致するように鉛直方向に積み重ね、上下の軽量Ｃ形鋼ブロック１４、１４のそれぞれのフランジ１４ｂを高力ボルトなどのファスナー１５，…で緊結する。適切な長さに切断した軽量Ｃ形鋼ブロック１４を材軸方向にそれぞれを継ぐ場合には、鉛直ブロック耐震壁としての面外変形や捩れ変形を補強する効果のあるＣＴ鋼１６，…の縦材のフランジ１６ａにウェブ１４ａをファスナー１５で緊結する。軽量Ｃ形鋼１４，…を用いた鋼板壁１３の外周には保持枠１７が配設されて鋼板壁１３の形状を保持している。既存の鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリートの上下の梁１８、１８位置の保持枠１７部にはＣＴ鋼１６を用い（図１）、ＣＴ鋼１６のウェブ１６ｂと軽量Ｃ形鋼１４のウェブ１４ａを高力ボルトなどのファスナー１５で緊結する。あるいはＨ形鋼１９を用い（図３）、Ｈ形鋼１９のフランジ１９ａと軽量Ｃ形鋼１４のフランジ１４ｂを高力ボルトなどのファスナー１５で緊結する。既存の鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリートの左右の柱２０、２０位置の保持枠１７にはＣＴ鋼１６を用い、ＣＴ鋼１６のウェブ１６ｂと軽量Ｃ形鋼ブロック１４のウェブ１４ａを高力ボルトなどのファスナー１５で緊結する。上記の保持枠１７のＣＴ鋼１６のフランジ１６ａ、あるいはＨ形鋼１９のフランジ１９ａのそれぞれの表面と鉄筋コンクリートあるいは鉄骨鉄筋コンクリートの柱２０・梁１８フレームの表面への接合は接着接合２１とし、コンクリートのせん断強度より大きいせん断強度を有するエポキシ樹脂等の接着剤で行う。
【００１９】
鋼板壁１３に開口部を形成する場合を図５に示す。すなわち、開口部２２は軽量Ｃ形鋼ブロック１４の材軸方向の継ぎ手部に用いるＣＴ鋼１６、１６相互の間（図示例）か、ＣＴ鋼１６と既存の柱２０に取り付く保持枠１７との間に設ける。ＣＴ鋼１６のフランジ１６ａの開口部側のウェブ１６ｂを除く半幅をカット２３して開口部２２を形成することができる。既存の柱２０に取り付く保持枠１７のＣＴ鋼１６はウェブ１６ａが軽量Ｃ形鋼１４のウェブ１４ａと緊結されるが、ウェブ１６ｂは保持枠１７の機能を保持するためにカットしない（この図示例は省略）。開口部２２を通路用とする場合にも、既存の周辺フレーム（柱２０、梁１８）に均等に力を伝達させるために保持枠１７を周辺フレーム（柱２０、梁１８）に連続して取付ける。
【００２０】
なお、図３、５に示す如くＨ形鋼１９の端部には予じめプレート１９ｂを取付け（図４ｃに拡大示）、Ｈ形鋼１９と既存柱２０の接着接合２１のための接合面とするを良しとし、図１の梁部１８、１８のＣＴ鋼１６の端部にあっても同様の処理をするを良しとする。
【００２１】
図６は既存鉄筋コンクリート造又は鉄骨鉄筋コンクリート造建物の柱・梁架構面に本発明を適用した場合（開口部なしイ、開口部ありロ）と何んら適用しない場合ハとにおけるせん断力と層間変形角の関係の実験結果を示す。鉄骨ブロック耐震壁は耐震能を高めたうえ、開口の有無に関わらずせん断降伏した後、層間変形角の増大に対して耐力を低下すること無く優れた耐震性能を発揮することが判る。
【００２２】
【発明の効果】
本発明は、以上の如く構成されるので、以下の如き効果を奏する。
(1) 構成資材の既存エレベーターによる搬入が可能で、無騒音、無火気で施工できるため、居住者が建物内に居ながらにして耐震壁を構築できる。
(2) 軽量Ｃ形鋼ブロックを用いた鉄骨ブロック耐震壁（鋼板壁１３）は鉄筋コンクリート耐震壁に比べて軽いため、基礎に加わる荷重が小さく、既存基礎への影響を無視できる。
(3) 鉄骨ブロック耐震壁の周辺に取付ける鉄骨フレーム（保持枠１７）の拘束により耐震壁（鋼板壁１３）にはほぼ一様なせん断応力度が生ずる。
(4) 保持枠１７（ＣＴ鋼１６、Ｈ形鋼１９）と鉄筋コンクリートフレームあるいは鉄骨鉄筋コンクリートフレームの面を接着接合により緊結してスムーズに力が伝達することにより、既存の周辺フレームの材軸方向に均等に応力を伝達することができるため、周辺フレームに急激な耐力劣化の支障をきたさない。
(5) 材軸方向の軽量Ｃ形鋼ブロック間のウェブを緊結するＣＴ鋼の縦材は鉄骨ブロック耐震壁（鋼板壁１３）の面外変形や捩れ変形を補強するため、鉄骨ブロック耐震壁（鋼板壁１３）はレベル２地震時の大変形においても鉄骨フレームに均等に応力を伝達できる。
(6) 軽量Ｃ形鋼のウェブの局部変屈変形だけでなく鉄骨ブロック（軽量Ｃ形鋼１４）を緊結するファスナー間における軽量Ｃ形鋼フランジの局部変形やファスナーの滑り変位を生じてエネルギーを吸収するため、鉄骨ブロック耐震壁（鋼板壁１３）は鉄筋コンクリート耐震壁と比べて靱性が大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】開口部無しにて本発明適用の既存ＲＣ又はＳＲＣ架構面の説明図である。
【図２】ａは図１中Ａ−Ａ矢視図、ｂはａ図中一部の拡大図、ｃはａ図中Ｃ−Ｃ線部の拡大図である。
【図３】開口部無しにて本発明適用の既存ＲＣ又はＳＲＣ架構面の説明図である。
【図４】ａは図３中Ａ−Ａ矢視図、ｂはａ図中一部の拡大図、ｃはａ図中Ｃ−Ｃ線部の拡大図、ｄはａ図中ｄ−ｄ線部の拡大図である。
【図５】開口部有りにて本発明適用の既存ＲＣ又はＳＲＣ架構面の説明図である。
【図６】本発明実施、不実施のせん断力と層間変形角の関係の実験結果図である。
【図７】ａ、ｂは鉄骨造架構構面に適用されるとした従来のブロック化された耐震壁の側面図、正面図である。
【符号の説明】
１    フランジ
２    鋼板ブロック
３    ボルト
４    鉄骨上梁
５    垂れ鋼板
６    逆Ｔ型鋼
７    添板
７ａ  縦長穴ボルト孔
８    ボルト
９    鉄骨下梁
１０    Ｔ型鋼
１０ａ  フランジ
１１    ボルト
１２    柱
１３    鋼板壁
１４    軽量Ｃ形鋼ブロック
１４ａ  ウェブ
１４ｂ  フランジ
１５    ファスナー
１６    ＣＴ鋼
１６ａ  フランジ
１６ｂ  ウェブ
１７    保持枠
１８    梁
１９    Ｈ形鋼
１９ａ  フランジ
１９ｂ  プレート
２０    柱
２１    接着接合
２２    開口部
２３    カット
【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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