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日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2005年 9 月

木質複合建築構造技術の開発―中層木造建築物用の高耐力耐力壁―○山口修由*、山竹美尚**
岡部 実***

正会員
同中層建築物
水平加力実験

集成材構造
構造計算

耐力壁
合板
４．耐力壁の水平加力実験
４．１

１， はじめに試験体（独）建築研究所と国交省国総研は、平成１１年度から１３章で設計した耐力壁の性能を確認するために、水平加力５年度にかけて、「木質複合建築構造技術の開発」（木質ハイ実験を実施した。３章で設計した耐力壁の寸法、仕様を満たブリッド総プロ）を実施し、（独）建築研究所では、さらにす試験体を図１に示す。試験体仕様は、集成材（ベイマツ

17 年度までそのフォーアップ研究を実施している。[1] このE105-F345、平均含水率 12～13%）の軸組構面の内部に縦横の木質ハイブリッドの研究では、防火上の制限により実現が難受け材(SPF,LS12@300)を設け、受け材の両面に 18mm 厚の JASしかった中層木造建築物を、耐火性能を持つ木質部材を用い２級針葉樹合板（910×2420×18、ｶﾗﾏﾂ、平均含水率 6%）をることによって、実現可能にすることを目標の一つにしていCN65（外周縦@50、外周横 3 列@50、内部@100）で釘打ちした、る。耐火性能を持つ木質部材としては、石こうボード等によ真壁方式の耐力壁とした。ただし、予算の関係で試験体軸組り被覆した木質部材がある。枠組壁工法では、認定を受けたの柱梁は、２章の試設計で想定された部材よりも小寸法とし、耐火構造仕様の耐力壁等を用いて、耐火建築物の建設が始ま柱の上下端は鋼製ダボ(4-φ20)で水平方向の動きを拘束し、っている。本研究では、耐火被覆を施すことを前提に、大断柱の引き抜けは、タイロープ(φ24)で拘束した。

面集成材軸組部材と合板耐力壁を用いた中層建築物を実現するために、モデル建物の試設計等を行い、その実現可能性を

3,040
120200

タイ ロッ ド1,200

SPF 38× 89×2440

SPF 38× 89

φ 24②梁150× 220× 1820

220E120100 100⑩Ｃ50⑩200②50200

柱寸法 500×500。梁寸法 300×700、300×800。柱梁接合部

430
820

SPF 89×89
SPF 89×89

38
10 0 10 0 100
220820

1,020

455

⑪200

200200120
50500

2,262②⑫Ｅ

ＣＰ

2,4406本

横枠釘打ち CN65 @50３列千鳥打ち 35本×２列=70本

24本
内部@100Ｆ （L=125）@300

縦枠釘打ち CN65 外周@50千鳥打ち47本

縦枠固定ラグLS12

Ａ：タイロープ 2-φ24②梁 150×220×1820 ベイマツ E120

上枠 89×89×1744 SPF
下枠 89×89×1744 SPF⑬⑫積載 0.784kN/m2を含む）とした。柱梁の材料は、LVL(120E)。

150Ｅ150 89

地震時設計用荷重は、3.8kN/m2 （標準階、木床 0.98kN/m2 、②土台 150×220×1820①柱 220×220×2740

試設計を行った。試設計仕様は、耐力壁付きラーメン構造で、ダボ鉄筋 4-φ20

3,240

2,740

５階建程度の中層木造建築物において必要となる耐力壁の性能を把握するため、５階建て事務所建物を木造で設計する

ベイマツ E120

ベイマツ E120

Ｂ ダボ鉄筋２， 耐力壁の必要性能①

針葉樹合板 CSP 910×2440×18 両面貼り

4-φ20

89 150

構造計算により求めた耐力値の妥当性について報告する。

Ｄ200455

220

390

60100

⑪100 100
14 0 16 03,040

図１，耐力壁試験体図

は、鉄筋挿入拘束接合（RH工法、梁端剛性 112,700kNm/rad、柱端剛性 75,920kNm/rad）とし、耐力壁は仮仕様としてLVL(3300220⑭200388924 2422041.5

ベ イ マツ3041.5100300

持つ耐力壁の設計、耐力壁の性能検証用水平加力実験の結果、

140 160

SPF 89× 89×2262

検討した。本報では、耐力壁の要求性能の計算、必要性能を

４．２

実験方法

～5 階はt=20, 1～2 階はt=30)、パネルの剛性を直接ブレース建築研究所において、正負交番繰り返し水平加力実験を行置換とした。地震時応力によると、耐力壁は 55kN/mの水平った。加力手順は、指定認定機関が定めた試験業務方法書に力を負担する性能が必要となる。これは、倍率(1.96kN/m)換準拠して、以下の手順とした。なお、加力速度は 0.4mm/sec

算で 28 倍程度である。とした。加力は変位制御とし、真のせん断変形角で、1/600,３， 耐力壁の試設計

1/450, 1/300, 1/200, 1/150, 1/100, 1/75, 1/50, 1/30 の３回繰り返

戸建て規模の木造建築に用いられる耐力壁は、通常10kN/m（ 壁 倍 率 5） 程 度 で あ る 。試設計では、耐力壁はしとした。
４．３

実験結果

55kN/m（壁倍率 28）程度の性能が必要となっており、中層試験体は、1/30 の３回繰り返し加力を行った後、1/20、木造建築物用の耐力壁では、従来の耐力壁を大幅に上回る耐1/15 の１回繰り返しを行い、その後の手動制御による強制変力性能が必要である。このような中層木造建築物用の高性能形を加えた。最終的に、合板の上下梁へのめり込みが顕著と耐力壁を実現させるために、2 章における耐力壁とは別に、なり、273mm 変形時に合板を上枠に釘打ちした付近で、合板接合部を含めて 40kN/m（壁倍率 20）程度の性能を持つ耐力が横一線にちぎれるように破断した。荷重変形曲線を図２に壁の設計を行い、耐力壁各部の寸法、仕様等を定めた。

示す。実験結果のまとめを表１に示す。最大耐力の正負平均

Development of Technology for Hybrid Timber Building Structures(High Performance Shear Walls for Mid-rise Timber Buildings)

YAMAGUCHI Nobuyoshi, YAMATAKE Yoshinao
OKABE Minoru―195―値は 187.98kN、許容耐力は 1/200rad 変形時の耐力を用いた場

力壁に対して適用可能か検討を行った。本実験では、910mm

合 61.39kN、1/150rad 変形時の場合 73.43kN、1/120rad 変形時幅の２枚の合板を連続した耐力構面を、両面張りとして使用の場合 85.35kN であった。壁倍率に換算すると 1/200rad 変形した。表２に耐力と変形の計算に使用した主要パラメーター

時の耐力は 61.39/(1.82*0.2*9.8)=17.2 である。ただし、許容を示す。耐力壁の計算値は、耐力壁の周囲に打たれた「接合耐 力 を具」による耐力と、周辺枠に対する「面材のめり込み」によ

時 の 変 形 か ら 計 算 す る と 、1/120rad85.35/(1.82*0.2*9.8)=23.92 である。これらの許容耐力値は、る耐力の加算値となり、図 3 中の「構面」および図 2 中の最大耐力の 1/3 および 1/2.2 であり、余裕のある数字である。

「計算値」として示す。

また、構造特性係数 Ds は 0.38 で、高耐力のわりには比較的「ねばり」のある耐力壁といえる。

れ ぞ れ 50.9kN 、 68.2kN 、 125.4kN で 、 実 験 値 は そ れ ぞ れ

正負繰り返し加力
見掛けのせん断変形
正降伏耐力 Py
降伏変位 Dy(kN)

負平均141.28-99.88120.58、120.58kN、170.61kN

で125あった。計算

100(mm)38.57-35.91

37.24

36.63

27.82

32.23

終局耐力 Pu(kN)

189.75-151.46170.61程度を示し、終局変位 Du(mm)

273.10-167.92220.51

計算によって

5.27

3.08

4.18

安全側の耐力

K

塑性率

μ150

耐力は実験値(kN/cm)

剛性の 55 ～ 70%

0.32

0.44

0.38

評価が可能で-68.8592.99あることが明(kN)

137.76-112.87

125.32

らかになった。

(kN)

206.64-169.31

187.98

(kN)

57.99

-39.7448.87

1/200(rad.)耐力

(kN)

70.24

-52.5361.39

1/150(rad.)耐力

(kN)

82.58

-64.2773.431/120(rad.)耐力(kN)

95.33-75.3785.35

1/ 60(rad.)耐力(kN)

145.31-109.15

127.23

0.2Pu×√(2μ-1)③2/3×Pmax
Pmax
1/300(rad.)耐力(kN)

短期基準せん断耐力Ｐ003060
変形 (mm)

90

面材

樹種

厚さ t

短辺寸法
W

長辺寸法H

(cm)

(cm)

(cm)

85.35

受材

樹種

実験値
計算値

1.891

幅B

奥行 Z0(cm)

cm

せん断剛性
隙間係数 λGBN/cm

242

239,200

1

めり込み降伏 全面横圧縮 繊維直交方向
ﾔﾝｸﾞ係数 を置換する係
応力度Fm/50, ET数n
N/cm

2N/cm

2

スプルース

3.88.9588

13,7205

軸材 ベイマツ2222882

19,6007６，謝辞
本研究は国土交通省総合技術開発プロジェクト「木質複合50建築構造技術の開発」（委員長：坂本功

0木質システムＷＧ（主査：有馬孝禮東京大学教授）の宮崎県木材利用技術ｾﾝ-50

ﾀｰ長）における研究の一環として実施されたものである。Ｗ-100

Ｇの工学院大学の宮澤健二先生はじめ各委員及び近畿大学の村上雅英先生に深甚なる謝意を表する。

-150
-200
-0.10

７，参考文献-0.05

0.000.05[1] 木質複合建築構造技術の開発、平成１５年度報告書、構造分

0.10

科会、平成１６年３月、（独）建築研究所。

変形角(rad)[2] 村上雅英、地震に強い木造住宅ﾊﾟｰﾌｪｸﾄﾏﾆｭｱﾙ、 2003 年 1 月 17

図２，耐力壁の荷重変形曲線

日、（株）ｴｸｽﾅﾚｯｼﾞ

５，耐力壁の耐力と変形の計算
真壁方式の耐力壁を対象とした耐力と変形の計算法が提案されている。[2]この計算法は、木造軸組工法住宅を対象としているために、本実験のような集成材構造で、高耐力の耐独立行政法人建築研究所

主任研究員*Senior Research Engineer, Building Research Institute** （株）ＲＨＳ技術研究所

代表取締役** President, RHS Technical Laboratory Inc.

*120

表２，耐力・変形計算用主要ﾊﾟﾗﾒｰﾀｰ

100
荷重(kN)

50

図３，耐力と変形の計算値

250

150750

カラマツ

200

面材めり込み接合具
構面

25117.13

構造特性係数 Ds②④73.43kN

荷重 (kN)

表１，水平加力実験の結果①

計算による 1/150rad 時の耐力、降伏耐力、終局耐力は、そ***（財）ベターリビング筑波建築試験センター 主席研究員*** Chief, Center for Better Living.

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