壁板と柱の分離施工を容易とする新しい耐震壁システムの開発研究
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言語: jpn
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公開日: 2014-12-04
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キーワード (En):作成者: 小坂, 英之
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URL

https://doi.org/10.15118/00005118

氏

こさかひでゆき小坂英之

名学 位 論 文 題 目

壁板と柱の分離施工を容易とする新しい耐震壁システムの開発研究

論 文 審 査 委 員

主査

教授

溝口教

授

土屋

准教授

菅田光

男
勉

紀之

論文内容の要旨
本論文は，鉄筋コンクリート造耐震壁における壁板と側柱の接合工法を簡便にする た め に ，壁 横 筋 の 柱 へ の 定 着 を 省 略 し ，設 計・ 施 工 の 両 場 面 で 壁 板 と 柱 を 分 離 して 扱 う ，新 し い 耐 震 壁 シ ス テ ム に つ い て 論 じ た も の で あ る 。本 シ ス テ ム の 終 局 強 度
は，壁板強度と柱の 負担せん断力を累加して得られるものと考えられるが，本システムの壁板には柱主筋等の 曲げ補強筋がないため，壁板強度の算定に既往のせん断強度設計式は適用できない。そこ で本論文では，壁板内の横筋の応力度分布と 縦 筋 の 効 果 が 考 慮 さ れ た ，新 た な ト ラ ス・ア ー チ 理 論 に 基 づ く 壁 板 強 度 の 算 定 法を 提 案 し た 。本 算 定 法 は ，コ ン ク リ ー ト ，横 筋 お よ び 縦 筋 の 応 力 の 釣 り 合 い か ら ，
壁 板 で と り 得 る 強 度（ 曲 げ 強 度 あ る い は せ ん 断 強 度 ）を 求 め る も の で あ り ，曲 げ 破
壊 か ら せ ん 断 破 壊 ま で の 統 一 さ れ た 強 度 算 定 法 と な っ て い る 。ト ラ ス機構では，壁横筋の応力度が両端部で 0 となり，中央部で最大応力度を示すという曲げ 補 強 筋の な い 壁 板 に 特 有 の せ ん 断 応 力 度 分 布 を 考 慮 し て い る 。す な わ ち ，横 筋 に 応 力 度 変化 の あ る 部 分 で は ，横 筋 の 引 張 力 が 付 着 抵 抗 に よ っ て コ ン ク リ ー ト に 伝 達 さ れ ，コンクリートの斜め圧縮束と縦筋の引張力に釣り合う応力抵抗機構を構成している。
アーチ機構で は，壁板を細分割し，軸力と縦筋を考慮して各要素ごとにアーチを形成し，壁脚部に設定 したせん断破壊判定領域におけるφ方向（φ：トラス機構の圧縮束の角度）の圧縮応力度 がコンクリートの有効強度に達するまで積算して強度を算定している。単層壁板を対象に このような強度算定法を導出した後，複数 の 層 か ら 水 平 力 を 受 け る 連 層 壁 板 の 算 定 法 に 拡 張 し て い る 。本 算 定 法 の 適 合 性 は ，単 層 壁 板 お よ び ２ 層 壁 板 の 水 平 加 力 実 験 を 実 施 し て 検 証 し て お り ，壁 板 強 度 の 計 算
値 は ，曲 げ 破 壊 お よ び せ ん 断 破 壊 の 両 破 壊 形 式 と も に 同 等 の 精度で実験値とよく適合することを確認した。

壁板の強度算定法を明らかにした後，壁板と柱で耐震壁システムを構成し ，2 種類の破壊 形式 を 想定し て 水平加 力実 験を実 施し た 。一つ は ，柱 -壁 板間 の鉛直 接合 部の滑り 破壊を防 止 し ，壁 板 の せ ん 断 強 度 を 発 揮 さ せ る 強 度 抵 抗 型 の シ ス テ ム で あり ，も う 一 つ は 鉛 直 接 合 部 の 滑 り を 先 行 さ せ て 曲 げ 変 形 を 卓 越 さ せ る 靭 性 抵 抗 型の シ ス テ ム で あ る 。実 験 の 結 果 ， 鉛 直 接 合 部 の 滑 り を 許 容 す る プ レ キ ャ ス ト 連 層耐 震 壁 シ ス テ ム は ，優 れ た 変 形 性 能 を 示 す こ と が 明 ら か に な っ た 。本 シ ス テ ム は ，柱 と 壁 板 の 間 に 生 じ る せ ん 断 力（ 鉛 直 拘 束 力 ）を 考 慮 す る こ と で 設 計 上 ，両 者 を分 離 し て 扱 う こ と が で き ，そ の 終 局 強 度 は 全 体 系 の 破 壊 形 式にかかわらず，壁板強度と柱負担せん断力の累加によって得られることを示した。

ABSTRACTThis paper presents a new earthquake resisting wall system which designs
and constructs wall panels and boundary columns separately. In order to joint
the wall panel and the column easily, anchors to the column of horizontal
reinforcements of the wall panel are omitted in the system. An ultimate
strength of the system is provided by adding each shear force of the wall panel
and columns. However, the strength of the wall panel is not able to obtain by thegeneral strength calculation formulas since wall pane ls of the system do nothave any flexural reinforcements such as main reinforcements of columns.
Therefore, a strength calculation method based on a new truss -arch theory wasdeveloped in this paper. The calculation method evaluates the ultimate strengthstood on stress balance; hence, the strength shows flexural strength or shearstrength. A truss mechanism of the calculation method involves particularstress of horizontal reinforcements of the system that become large on diagonallines of the wall panels, and that is 0 at both the ends. In the portion with thestress change of horizontal reinforcements, tensile force of the horizontal
reinforcements is transmitted to concrete strut by bond resistance. The tensileforce, the compressive force of the concrete struts and the tensile force ofvertical reinforcements satisfies equilibrium conditions. Axial forces, reverse
bending moments, and constraint forces provided by the vertical reinforcements
have an effect on an arch mechanism of the calculation method. After thecalculation method for 1-storey wall panels has been proposed, it is extended toa method for multi-storey wall panels which external force acts on at plural
height. Loading tests of single and two-story wall panels were conducted toinvestigate compatibility of the calculation method. As a result, the calculated
values of flexural failures and shear failures were in good agreement with theexperiments.
After clarifying the strength calculation method of the wall panels, loading
tests of the wall systems of two types constituted of the wall panel and columns
were conducted. One is resistance strength systems which prevent the sliding
failure of a vertical joint between wall panels and columns, and the other isresistance ductility systems which permit of sliding at the vertical joints. It was
clear that precast multi-story wall systems which permit of sliding at thevertical joints show high deformation performance as a result of theexperiments. The study revealed the ultimate strength of the syste m is able toevaluate by adding the strength of wall panel and the shear force of column.

論文審査結果の要旨
本論文は，鉄筋コンクリート造耐震壁における壁板と側柱の接合工法を簡便にするために，壁横筋の柱への定着を省略し，設計・施工の両場面で壁板と柱を分離して扱う，新しい耐震壁システムを提案し，これを設計するための壁板強度の算定法とシステム全体の終局強度の評価方法を論じたものである。
はじめに，本システムのように 曲げ補強筋のない壁板のせん断強度を算定する方法は見あたらないため，１層１スパンの単層壁板を対象として，新たなトラス・アーチ理論に基づく強度算定法を提案している。トラス機構は，壁横筋の応力度が両端部で 0 となり，中央部で最大応力度を示すという曲げ補強筋のない壁板に特有のせん断応力度分布を考慮し，応力度変化のある部分では，横筋の引張力が付着抵抗によってコンクリートに伝達され，コンクリートの斜め圧縮束と縦筋の引張力に釣り合う応力抵抗機構としている。アーチ機構は，壁板を細分割し，軸力と縦筋を考慮して各要素にアーチを形 成し，壁脚部に設定したせん断破壊判定領域における圧縮応力度がコンクリートの有効強度に達するまで積算して強度を算定する。この積算を全要素（壁長さ）で行えば，壁縦筋が全て降伏するときの曲げ強度に等しくなるように設定しており，本算定法は曲げ強度からせん断強度までの統一された強度算定法となっている。本算定法による強度計算値（曲げ強度あるいはせん断強度）を，単層壁板の実験結果と比較し，よい対応を示すことを確認している。
次ぎに，単層壁板の算定法を連層壁板の強度算定法に拡張している。拡張した算定法の検証のため２層壁板 の実験を行い，計算値が曲げ破壊およびせん断破壊の両破壊形式ともに同等の精度で実験値によく適合することを示している。
次ぎに，壁板の強度算定法を明らかにした後，柱 -壁板間の鉛直接合部の滑り破壊を防止し，壁板のせん断強度を発揮させる強度抵抗型システムと鉛直接合部の滑りを先行させて曲げ変形を卓越させる靭性抵抗型システムの２種類の破壊形式を想定した水平加力実験を実施している。実験の結果，本システムは，柱と壁板の間に生じるせん断力（鉛直拘束力）を考慮することで設計上，両者を分離して扱うことができ，その終局強度は全体 系の破壊形式にかかわらず，壁板強度と柱負担せん断力の累加によって得られることを示している。
最後に，既往の設計指針や設計規準も参照して，このような新たな耐震壁システムを設計する際の指針を試案として提示している。
以 上 ,本論文は鉄筋コンクリート造における新しい耐震壁システムの提案とそのシステム全体の終局強度の評価方法を論じたものであり工学的価値が高い。よって,著者は博士(工学)の学位を授与される資格があるものと認める。