コンクリート工学年次論文集，Vol.36，No.2，2014

論文

鉄筋コンクリート造耐震壁に設けたひび割れ誘発目地に関する実験佐藤尚隆*1・濱田真*2・松井亮夫*3・坂下雅信*4

要旨：乾燥収縮ひび割れをひび割れ誘発目地に集中させるため，ひび割れ誘発材としての異形鉄筋を目地内部に内蔵させる工法を用いた鉄筋コンクリート造（RC 造）耐震壁では，目地部分にひび割れが集中するため，耐力壁としての構造性能への影響が懸念される。しかし，目地部に内蔵させた異形鉄筋により，目地部のひび割れ面での応力伝達性能は低下するものではないと考えられる。本研究ではひび割れ誘発目地にひび割れが発生した RC 造耐震壁のせん断実験を行い、目地部に内蔵させた異形鉄筋を有する耐震壁の耐力を既往のせん断強度式で安全側に評価できることを確認した。
キーワード：RC 壁，乾燥収縮，誘発目地，誘発鉄筋，せん断強度
1. はじめにな見地から，目地のひび割れの耐震壁の構造性能への影

コンクリートは乾燥収縮及び温度応力によりひび割れ響が懸念された。しかし，目地部に内蔵される異形鉄筋が発生する。特に壁部材は表面積が大きいが部材厚さがは一般的な構造部材と同様に，コンクリートとの付着性薄いため，また柱や梁の外周フレームによる拘束を受け能を有し，また，鉄筋の節でのインターロッキング効果るのでひび割れが発生しやすい。ひび割れは建物の美観などを考慮すると，目地によって切り欠かれた壁を鉄筋上の問題となるだけでなく，外壁においては漏水の原因によって補強していると考えられる。本報告は、本ひびにもなる。またひび割れ部から二酸化炭素が進入するこ割れ制御工法を用いた耐震壁の模型試験体を作製し、目とにより中性化が進行し，鉄筋腐食を促進するなど，構地部に収縮ひび割れを誘導させた試験体の曲げせん断実造体の耐久性においても問題がある。そのため，このよ験を行い、その耐力を確認することを目的とする。

うに有害な壁部材のひび割れを所定の場所に意図的に誘発させて，ひび割れ部分を処理することにより壁部材の品質を確保する方法として壁にひび割れ誘発目地を設ける方法は従来から行われてきた。
しかし，壁の表面に誘発目地を設ける方法では，意匠上，構造計算上などの理由で深い目地を設けることができないため，目地部分にひび割れを完全に誘発させることができず，目地以外の壁面にひび割れが発生すること

図－１が起こった。このような RC 壁のひび割れの問題を解決

2. 実験概要するために，壁の目地部のコンクリートに異形鉄筋を打2.1 試験体

鉄筋挿入型ひび割れ制御工法を用いた壁の目地ち込む鉄筋挿入型ひび割れ制御工法を考案した。この工試験体は１層１スパンの RC 造耐震壁を模した，柱，法は，挿入する異形鉄筋と壁の縦筋によって目地部分で梁及びスタブで囲まれた 1/2 スケールの模型試験体であのコンクリートの厚さを減少させ，深い切欠き目地を設る。実験変数は目地の種類と位置，コンクリート圧縮強けることなくコンクリートの断面欠損率を上げ，目地部度，壁筋比とした。試験体は計５体とした。実験変数をへのひび割れの誘発を有効に促すものである。図－１に表－1 に，試験体例を図－２に，目地部の断面詳細を図

鉄筋挿入型ひび割れ制御工法を用いた目地の概要を示す。

－３に示す。

この工法のひび割れ誘発の効果については実施工物件で試験体の寸法は，何れも同様で，壁高さ 1200mm，壁確認しており，適正に施工された物件では壁面のひび割内法長さ 2125mm，壁厚 100mm,柱断面 380×380mm，梁れはほとんど発生していない。

断面 250×350mm とした。５体の試験体のうち４体の試

このような目地部へのひび割れの集中のため，構造的験体（WP 29R20,WP65R20,WP116R20,WP116R20C）には*1 淺沼組技術研究所（正会員）*2 熊谷組技術研究所（正会員）*3 淺沼組建築部（正会員）*4 京都大学工学研究科・助教 博士（工学）（正会員）-307-ひび割れ誘発材を内蔵した鉄筋挿入型ひび割れ制御工法

を使用し，他はすべて SD295A を使用した。コンクリーの目地とし，その他の１体（WP65R00）はコンクリートト及び鉄筋の特性を表－２(a),(b),(c)及び(d)に示す。の断面を切り欠いた従来の目地とした。目地位置は壁中

2.3 実験方法

央と左右の柱近くの３箇所とし，WP116R20C のみ柱際に設置し，他の４体は柱際から 180mm の位置に設置しコンクリート打設後から載荷実験実施までのひび割れ誘発実験と載荷実験について説明する。

2た 。 コ ン ク リ ー ト 強 度 は 30,40N/mm の ２ 水 準 と(1) ひび割れ誘発実験

2

WP29R20 のみ 40 N/mm とした。壁筋比は 0.29,0.65,1.16%

本研究は乾燥収縮によるひび割れが目地部に集中しの３水準とした。て誘発された耐力壁の構造性能を確認するのが目的であ

2.2 使用材料るため，コンクリート打設後の養生期間に相応のひび割試験体に使用したコンクリート及び鉄筋について示

れが目地部に発生することを確認する必要がある。そこ
で，試験体のコンクリート打設後，１週間で壁型枠を脱表－１
試験体

目地の種類

WP65R00

切り欠き
目地

WP29R20WP65R20
WP116R20

切り欠き
目地＋ひび割れ誘発材

WP116R20C1)

実験変数

コンクリートの目標強度(N/mm2)

目地の位置

30
中央＋柱から180mm

4030
中央＋柱際

壁筋（縦・横）D6@98 ダブル(SD295A)
D6@221 ダブル(SD295A)
D6@98 ダブル(SD295A)
D6@55 ダブル(SD295A)

型し，それ以降のひび割れ発生状況について調査した。
壁筋比(%)

ひび割れ
誘発材

総断面欠損率 1)
(%)

0.65

―

32

調 査 対 象 の 試 験 体 は WP65R00,WP65R20 及 び
WP116R20 とし，計測は壁のコンクリート面に３軸ゲー
ジと目地の高さ方向の中央部に貼り付けたパイ型ゲージ

0.290.65
1-D1648で行う，同時にひび割れスケールでひび割れ幅を観測した。図－４に３軸ケージとパイ型ゲージの位置を示す。

1.16

壁厚に対するひび割れ誘発材の公称径と壁縦筋の公称径と目地深さの和の比

表－２ 材料の特性(a)コンクリートの配合
試験体配合の設計条件

セメント(Kg/m3)

細骨材(Kg/m3)

粗骨材(Kg/m3)

S/A(%)

W/C(%)

WP29R20

普通 30-21-15-N

370

913

818

53.450WP65R00
WP65R20
WP116R20
WP116R20C

普通 21-18-15-N

325

826

890

48.8

63

混和剤

－(b)コンクリートの力学的特性
試験体
WP29R20WP65R00,WP65R20
WP116R20,WP116R20C

圧縮強度σB(N/mm2)40.9

柱、梁、壁弾性係数Ec(×104N/mm2)2.66

引張強度σl(N/mm2)
2.66

基礎スタブ
圧縮強度σB(N/mm2)
42.034.0

2.642.5242.0(c)コンクリートの自由収縮ひずみ
養生日数(日)07142128356398

189

21-18-15Nのひずみ値（μ）

00-233-369-479-563-773-877-991

30-21-15Nのひずみ値（μ）

00-323-523-671-755-937-1028 -1126(d)鉄筋の力学的特性
単位：mm図－２

試験体図（WP29R20）

部位

呼び名

種別

柱主筋
梁主筋
梁あばら筋
柱帯筋・壁筋誘発材

D13D22D10D6D16SD295A
SD345SD295A
SD295A
SD295A

降伏強度σy(N/mm2)
361373341382333

降伏ひずみεy(%)
0.190
0.205
0.180
―0.188

弾性係数
Es(N/mm2)
1.90
1.91
1.88
1.901.92

単位：mma)切欠きのみの目地

単位：mmb)鉄筋挿入型ひび割れ制御工法を用いた目地
図－３

単位：mm

目地部の断面図

図－４す。柱，梁及び壁のコンクリート強度は実強度 30 N/mm22と 40 N/mm の２水準とした。鉄筋は梁主筋のみ SD345-308-

３軸ケージとパイ型ゲージの位置(2)載荷実験
載荷実験は試験体の柱頭部分に一定軸力を加えながら，正負交番の水平力を与えて行った。載荷装置を図－3. 実験結果５に示す。水平方向の力は梁の両端部に設置した２本の3.1 ひび割れ誘発状況

3000kN 油圧ジャッキを用いて載荷した。鉛直方向の力は，柱断面中央部に内蔵した PC 鋼棒を用いて，両柱頭部にコンクリート打設後から載荷実験実施までに発生した目地及び壁面のひび割れ発生状況について述べる。

設置した 1200kN センターホール型油圧ジャッキを用いて載荷した。

図－８に壁中央部の目地の壁内法高さの半分の位置に設置したパイ形ゲージで計測した目地部の開き量の経水平方向の載荷の制御は，梁中央高さにおける水平変時変化を示す。縦軸は目地のひび割れによる開き方向の位をスタブ上端から梁中央高さまでの距離で除した値を変位を示し，横軸はコンクリート打設日からの経過日数層間変位角（R と称する）で行った。載荷サイクルは層を示す。3 体の試験体のうち最も開きが大きかったのは間変形角 R=0.05%,0.1%,0.25%,0.5%,0.75%,1.0%,1.5%で各WP65R20 で最大で 0.3mm 程度で，打設後ほぼ 3 週目で２回ずつ正負交番の繰り返しとした。なお，載荷時の左達した。WP65R20 の開きが顕著に増加したのはコンクリ

右の水平力は各々壁に対して押しと引きとし，絶対値でート打設後 2 週目付近で，数日の間に 0.15mm 程度の増同じ値に制御した。

加が見られた。WP65R00 では開きの最大は 0.12mm 程度

鉛直方向の載荷の制御は，長期荷重に相当する鉛直力で，打設後ほぼ 3.5 週目で達した。WP116R20 では開きとして左右の柱頭に軸力比 0.2 となるように軸力を作用方向とは逆の目地が閉じる方向に変位が見られた。変位させた。また，壁の面外方向の制御は左右の柱頭部に壁の最大は 0.2mm 程度であった。

面に対しておよそ直交する方向に配置した２本の油圧ジャッキで上下スタブの載荷方向の中心軸を一致させた。
水平荷重及び鉛直荷重に関する計測はジャッキに取り付けたロードセルで行った。試験体の層間変形の計測は図－６に示すように高感度変位計を設置して行った。
壁の目地部分のひび割れの開きはパイ型変位計で計測した。また，載荷実験の初期段階で発生した壁面のひび割れ位置に載荷途中でカンチレバー型変位計を貼り付けてひび割れの開きを計測した。

単位：mm

鉄筋に貼り付けたワイヤーストレインゲージの位置

図－６

変位計位置

図－７

ケージ位置を図－７に示す。柱，梁では主筋と横補強筋のひずみを計測した。壁では縦筋，横筋及びひび割れ誘発材のひずみを計測した。

0.4
WP65R00
WP65R20
WP116R20

0.30.2開き(mm)

0.1
0-0.1-0.2-0.3

図－５

載荷装置

-0.4
3月/61W

図－８-309-

2W

3W

3月/13 3月/20 3月/27
Date

4W
4月/3

目地部の開き量

4月/10

図－９に WP65R00,WP65R20 及び WP116R20 のコンク

それらの値は大きかった。WP65R00 と WP65R20 で比較
すると，WP65R20 の壁の四隅のひずみ値の方が大きくな

リート打設後４週でのひび割れ状況を示す。
壁筋比が 0.65%の WP65R00 と WP65R20 のひび割れ状る傾向であった。

況を比較する。いずれも中央部の目地には基礎スタブ上

3.2 荷重変形関係
図－１１，１２に水平せん断力(Q)と層間変位角(R)の端から梁下までに繋がるひび割れが生じた。ひび割れ幅
は WP65R20 の方が概ね大きく，最大で 0.25mm 程度であ関係と試験体の最終破壊性状をそれぞれ示す。

った。WP65R00 の左右の柱近傍の目地には一部にひび割(1) 破壊経過れが生じたが明瞭なものではなかった。一方，WP65R20

WP65R00 では R=0.05%で壁のせん断ひび割れが発生の左右の柱近傍の目地には壁中央の目地のひび割れと同した。R=0.25%で柱脚の主筋が引張降伏し，R=0.5%で梁様に，基礎スタブ上端から梁下までに繋がるひび割れが端 部 の 主 筋 が 引 張 降 伏 し た 。 R=0.75% で 最 大 耐 力 が生じた。それらの最大ひび割れ幅は，中央部のものより2260kN に達し，R=1.0%の 1 サイクル目で耐力が低下し狭く 0.1mm と 0.15mm であった。目地以外の壁面のひび始め，R=-1.0%のピークに達する直前に壁にスリップ破割れは両試験体に若干見られた。ひび割れ幅は WP65R00

壊が始まり，R=1.0%の 2 回目のサイクルでは急激に耐力では 0.05mm で，WP65R20 では 0.03mm であった。

が低下した。壁横筋，柱・梁のせん断補強筋は引張降伏

壁筋比が 1.16%の WP116R20 では，中央の目地に最大することはなかった。
WP29R20 では R=0.05%で壁のせん断ひび割れが発生

0.1mm 程度の幅のひび割れが発生した。そのひび割れは梁下から壁高さの半分程度まで伸びるものであった。左した。R=0.25%で梁のせん断補強筋と壁中央の目地に配右の柱近傍の目地にはひび割れはほとんど見られなかっ

したひび割れ誘発材が引張降伏した。R=0.5%で柱脚の主た。目地以外の壁面のひび割れは，中央の目地近傍に筋が引張降伏した。R=0.75%で梁端部の主筋が引張降伏0.03mm 幅のひび割れが広がった。

し，最大耐力が 2239kN に達した。R=1.0%の 1 サイクル

図－１０に壁表面に貼り付けた 3 軸ゲージの計測値に目で耐力が低下し始め，同じく 2 サイクル目で壁にスリよって算出した主ひずみ値とその方向を示す。いずれもップ破壊が生じ急激に耐力が低下した。壁横筋，柱のせコンクリート打設後 2 週目の計測値によるものでいずれん断補強筋は引張降伏することはなかった。

も引張り方向のひずみであった。WP65R00，WP65R20

WP65R20 では R=0.05%で壁のせん断ひび割れが発生の主ひずみ方向は，概ね水平方向に近かった。一方，した。R=0.25%で梁端部の主筋が引張降伏した。R=0.5%

WP116R20 ではその方向は鉛直方向に近かった。

で柱脚の主筋が引張降伏した。R=0.75%で梁のせん断補

主 ひ ず み 値 は数 十 μ か ら 300μ 程 度 の 値を 示し，強筋と壁中央の目地に配したひび割れ誘発材が引張降伏

WP65R00，WP65R20 と比較すると WP116R20 のほうがし最大耐力が 2330kN に達した。R=1.0%の 1 サイクル目

WP65R20WP65R00

WP116R20

図－９ コンクリート打設後４週のひび割れ状況
8640767910981596346454943191382606978563175532747505773584860798793751163205215295397110552475049594762779212101512111638122712111911914312493

WP65R00

WP65R20
図－１０ コンクリート打設後２週時の主ひずみ状況

-310-

94

WP116R20単位：μで耐力が低下し始め，同じく 2 サイクル目で壁にスリッ(2) 包絡線プ破壊が生じ急激に耐力が低下した。壁横筋，柱のせん

図－１３に各試験体の正側載荷時の包絡線を示す。

断補強筋は引張降伏することはなかった。

R=0.25%までは各試験体ともほぼ同様の履歴をしめした

WP116R20 では R=0.05%で壁のせん断ひび割れが発生が，それ以降，壁筋比に応じて曲線に差異が見られた。

した。R=0.5%で柱脚部の主筋が圧縮降伏した。また

WP116R20, WP116R20C では最大耐力に R=1.0%で達した

R=-0.5%で梁端部の主筋が引張降伏した。R=-0.75%で梁が，その他の試験体では R=0.75%で最大耐力に達した。のせん断補強筋が引張降伏した。R=1.0%で壁の横筋が引最大耐力以降の耐力の低下は WP65R00 が最も著しかっ張降伏し，最大耐力が 2590kN に達した。R=1.0%の 2 サた。それ以外の試験体の耐力低下の程度にはばらつきがイクル目で耐力が低下し始め R=1.5%のピークに向かうあったが，R=1.5%時の耐力はほぼ同じであった。

途中でスリップ破壊が生じ急激に耐力が低下した。壁横(3) 初期剛性

筋，壁中央の目地に配したひび割れ誘発材は引張降伏す

図－１４に R=0.05%までの Q-R 関係と計算による初期ることはなかった。ただし，ひび割れ誘発材のひずみ値剛性と実験による初期剛性を示す。計算値は材料の実強は降伏値近くまで達していた。

度を用い，鉄筋の影響を考慮し、壁のみの断面とし、形WP116R20C では R=0.05%で壁のせん断ひび割れが発状係数を 1.0 とした。また，実験による初期剛性はグラ生した。R=0.5%で梁端部の主筋が引張降伏した。R=-0.5%

フの原点と壁のせん断ひび割れ発生時を結んだ直線の傾で柱脚部の主筋が圧縮降伏した。R=1.0%で壁の横筋が引きとした。

張降伏し，最大耐力が 2605kN に達した。R=1.5%のピー

3000

クに向かう途中でスリップ破壊が生じ急激に耐力が低下2000した。柱・梁のせん断補強筋，壁中央の目地に配したひCMY

1000
Q(kN)

び割れ誘発材は引張降伏することはなかった。ただし，

WC0

ひび割れ誘発材のひずみ値は降伏値近くまで達していた。

-1000

何れの試験体の破壊モードは壁部分のせん断破壊に起因するスリップ破壊であった。

-2000
-3000
-2.0

3000
2000-1000-2000-2000

30000.0
R(％)

1.0

CMY

WP116R20

3000

WHY

WC

-1.00.0
R(％)

1.0

BMY

WP116R20C

2.0

WHY

2000

1000

1000

WC
Q(kN)

Q(kN)

CCBY
BSY

BMY

-3000
-2.02.020000

WC0-1000-1000-2000
-3000
-2.0

CMY

2.00-1000-1.01.0

WP65R201000

WC0-3000-2.00.0
R(％)

2000

Q(kN)

Q(kN)

1000

-1.0

3000

CMY BMYCCBY
BSY

WP29R20BMY

WP65R00

-2000

BMY
BSY
-1.00.0
R(％)

WC:壁初期ひび割れ発生
WHY:壁横筋降伏

CMY

1.02.0-3000-2.0

CMY:柱主筋降伏 BMY:梁主筋降伏-1.01.0

BSY:梁せん断補強筋降伏

CCBY:ひび割れ誘発材降伏
図－１１ 水平力(Q)―層間変形角(R)関係-311-0.0R(％)

2.0

WP29R20

WP65R00

WP65R203000
WP65R00
WP29R20WP65R20
WP116R20
WP116R20C

2500
2000
Q (kN)

WP116R20C

WP116R20
図－１２ 最終破壊性状

800

700

700

700

700

700

600

600

600

600

600

500

500

500

500

500

Q(kN)

ひび割れ発生

400
300

400
300

200

200

100100WP29R2000.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
R(％)

WP65R00

400

300

300

200

200

200

10010000.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
R(％)

WP65R2000.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
R(％)

500

400

400300

WP116R20100

1500
1000

Q(kN)

800

Q(kN)

800

Q(kN)

800

Q(kN)

80000

WP116R20C

00.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
R(％)

00.00 0.01 0.02 0.03 0.04 0.05
R(％)

図－１４ 初期剛性（実線：実験値，点線：計算値）
WP65R00 は計算値と実験値がほぼ一致したが，他の試験

1R (%)

1.5

2

図－１３ Q-R 関係の包絡線

5. まとめ体では実験値が計算値を下回った。実験値の計算値に対する割合は 0.72～0.90 程度であった。

0.5

本実験範囲では下記のことが分かった。
(1) 鉄筋挿入型ひび割れ制御工法を用いると、従来の目地と比較して、早期に目地内にひび割れが発生し、壁面4. 既往のせん断強度式での耐力評価の柱近傍に設けた目地にもひび割れが発生した。

各試験体の最大耐力と，既往の計算式によるせん断強(2) 壁筋比が 1.2％程度になると、目地内へのひび割れの度計算値と比較した表を表－３に示す。既往のせん断強誘導が困難になる。

度式による計算値は修正荒川 min.式による計算値(wQsu1)(3) 鉄筋挿入型ひび割れ制御工法を用いた耐力壁の水平と修正広沢 mean.式による計算値(wQsu2)である。修正荒川

力に対するせん断耐力は既往の計算式で安全側に評価でmin.式による計算値と実験値との比較では，実験値は計きる。

算値の 1.52～1.74 倍の比率となった。修正広沢 mean.式による計算値と実験値との比較では，実験値は計算値の謝辞1.35～1.46 倍の比率となった。

本研究は民間企業 10 社（淺沼組，熊谷組，五洋建設,大日本土木，東亜建設工業，東急建設，飛島建設，西松

表－３
試験体
WP65R00
WP29R20WP65R20
WP116R20
WP116R20C

実験値と計算値との比較

実験
最大耐力
exQmax
(kN)
2260
2239
2330
2590
2605

wQsu1(kN)
1337
1289
1337
1529
1529

せん断強度
計算値
exQmax/wQsu2(kN)
wQsu1
1.69
1676
1.74
1550
1.52
1676
1.69
1782
1.70
1782

建設，NIPPO，長谷工コーポレーション）で実施した成果の一部をまとめたものである。関係者の皆さまに謝意
exQmax/
wQsu2

1.35
1.44
1.39
1.45
1.46

・修正荒川 min.式⎧ 0.053 pte0.23 (Fc + 18 )⎫+ 0.85 σ wh ⋅ p wh + 0.1σ 0 ⎬ ⋅ t e ⋅ jw Qsu1 = ⎨()
MQ
⋅
D+0.
12
⎩
⎭

・修正広沢 mean.式w⎧⎪ 0.068 pte0.23 (Fc + 18)⎫⎪+ 0.85 σ wh ⋅ pwh + 0.1σ 0 ⎬ ⋅ t e ⋅ jQsu 2 = ⎨⎪⎩ M (Q ⋅ D ) + 0.12⎪⎭を表します。
参考文献
1) 日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説，2010 年版
2) 日本建築センター：建築物の構造関係技術基準解説書，
2007 年版
3) 森浩二，他：鉄筋コンクリート造耐力壁のひび割れ制御工法の開発：その３ひび割れ誘発材を有する耐力壁の 加 力 実 験 ， 日 本 建 築 学 会 学 術 講 演 梗 概 集 C-2 ，pp.481-482，2009-312-