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日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2013 年 8 月

Midply Wall System の構造性能に関する検討(その 1)
合せ柱とするたて枠の座屈耐力の評価
枠組壁工法
鉛直構面

Midply Wall System
座屈耐力

正会員
同

合せ柱

面材(OSB,構造用合板)

従来の枠組壁工法の部材構成
たて枠（204）

合せ柱図1

三宅 辰哉*3
岡部 実*4

同同NDS

1. はじめに
Midply Wall System（以下、「MP 耐力壁」）は、図 1 に示すように、従来の枠組壁工法の鉛直構面の部材構成に対し、たて枠を面材の両側から挟み込むように配置する面材耐力壁である。MP 耐力壁は、面材 1 枚あたりのせん断面を 2 面確保できる高倍率耐力壁として、現在、種々の検討が進められている。
従来の枠組壁工法の鉛直構面は、鉛直荷重による圧縮力を受ける場合、構面の面外方向の座屈に対して、たて枠の強軸方向の断面性能で抵抗する。一方、MP 耐力壁による鉛直構面では、たて枠の部材配置方向が従来の鉛直構面の場合と比較して 90 度回転されており、鉛直構面の面外座屈の方向とたて枠の弱軸方向が一致する。
上記のような MP 耐力壁を用いた鉛直構面を用いる場合、構面の面外座屈に対する配慮が必要である。具体的な対策としては、耐力壁の面内せん断性能を発現する面材釘とは別途に、面材の両側に配置するたて枠を一体化するためのボルトやくぎ等の接合具を用いて“合せ柱”を構成し、合せ柱に対して座屈耐力を評価する方法が考えられる。
合せ柱の座屈耐力の評価法としては、北米の木質構造設計規準に当たる「NDS 2005Edition」（以下、NDS1））に記載があり、合せ柱の部材構成、接合具の種類及び間隔等の適用条件及び座屈耐力の算定方法が示されている。
本検討では、先ず、くぎ等の接合具を用いて複数のたて枠を一体化した合せ柱について、NDS に基づく座屈耐力を評価する。次に、上記の合せ柱に対して圧縮試験を行い、試験による座屈耐力と NDS の評価値を比較する。
さらに、平成 13 年国交省告示第 1540 号第八において、枠組壁工法の鉛直構面に必要なたて枠相互の間隔と、MP耐力壁の合せ柱の配置間隔の関係性についても確認する。
たて枠（204）○麓 英彦*1
岡崎 友也*2面材(OSB,構造用合板)

MP 耐力壁の部材構成

2. 合せ柱の座屈耐力の評価方法
2.1 合せ柱の部材構成
NDS 評価法及び圧縮試験の対象とする合せ柱の部材構成を表 1 に示す。本検討の対象とする合せ柱は、部材構成及び接合方法等の仕様が異なる①～⑤の 5 種である。
座屈方向は、NDS 評価法、圧縮試験ともに紙面左右方向とする。また、有効座屈長さはいずれも 2750mm とする。
表1

評価対象とする合せ柱の部材構成名称

部材構成図 ※1

構成部材
・2-204 材※2①

備考－・CN75@150mm・3-204 材※2②－・CN90@150mm③④：OSB に設ける幅 15mm の間隙部に釘打ち。
・CN75@150mm④：③の 204 材と・3-204 材※2直交に 204 材を追加し, 2-CN75@150・OSB, t=12mmで各たて枠に接・CN75@150合。
たて枠相互の接合
・3-204 材※2には、接着剤を用いる。（NDS による評価値は参考）※1 いずれも紙面左右方向を座屈方向とする※2 枠組壁工法用製材 JAS 甲種 2 級, S-P-F
・2-204 材※2・OSB, t=12mm③④⑤2.2 NDS による座屈評価方法及び適用範囲の確認
NDS 評価法の適用条件を確認する。合せ柱①～⑤について、本適用条件を満足しない仕様についても評価法を適用し、座屈耐力を算定する。以降、図 2 に NDS,15.3.1に規定される合せ柱に関する適用範囲の一般事項の要約を、図 3 に NDS,15.3.3（くぎ接合の場合の規定）の要約を示す。
(a) 部材は矩形断面、部材の厚さ t ≧1-1/2inch (≒38mm)。
(b) 全ての部材は同一寸法で構成されること。
(c) 隣り合う部材は相互に接するように配置すること。
(d) 全ての部材長さ（座屈長さ l）は統一すること。
(e) 以下の接合方法に応じた規定を満たすこと。
・NDS,15.3.3（くぎ接合）又は、NDS,15.3.4（ボルト接合）

一般耐力壁と MP 耐力壁の部材構成の比較（断面図）

図2

Study on Structural Performance of Miply Wall System (No.1)
Evaluation of Buckling Force of Built-Up Column Composed of Studs

合せ柱の NDS による適用条件（要約）

Fumoto Hidehiko, Okazaki Tomoya
Miyake Tatsuya, Okabe Minoru― 251 ―(a)(b)
(c)
(d)
(e)
(f)
(g)

同一列内の隣りあう釘は、合せ柱の両側面から交互打ち。
くぎ終端の部材には、釘を材厚の 0.75 倍以上打ちこむ。
材端のくぎの繊維方向端あき距離は、15D 以上 18D 以下。
くぎピッチは、20D 以上 6tmin 以下。
くぎ列の間隔は、10D 以上 20D 以下。
くぎと部材側面の端あき間隔は、5D 以上 20D 以下。
構成部材の縦横比が 3 以上の場合、くぎ列は 2 以上。
D：くぎ径 [mm] （CN75：3.76mm）
tmin ：合せ柱の構成部材の幅の最小値[mm]（204：38mm）
d：合せ柱の構成部材のせい[mm]（204：89mm）

図3

くぎ接合による合せ柱の NDS 評価法の適用条件（要約）

合せ柱①～④の仕様について、上記の NDS 評価法の適用条件に対して確認する。図 2 の適用条件については、①②は適、③④は項目(b)で不適である。図 3 の適用条件については、①は適、②③④は項目(b)で不適である。
NDS の評価法では、座屈耐力として部材の基準圧縮強度に乗じる低減係数 Cp を式(1)のように定めている。ここで、Fc*は別途低減係数を考慮後の基準圧縮強度、FcE はオ
イ ラ ー の 式 に 基 づ く 圧 縮 荷 重 時 座 屈 応 力 度 （ =0.822 ×Emin/(le/d)2）、Kf は接合具の種類による低減係数、c は部材の種別による係数である。Kf 及び c の設定要領については
表 2 に示す。





**
1  F F *1  FcE Fc
F F cEcCp  K f  cE c  .......(1)2c2cc

3. 座屈耐力の評価結果および考察
表 2 に NDS による座屈耐力の評価結果を、図 4 には圧縮試験に基づく座屈耐力及びオイラーの式に基づく算定値（以下、理論値）を比較する。理論値は、曲げ剛性 EIとして、1) 試験体の実測値（4 体の平均値）とする場合、2) 合せ柱を完全一体断面として算定する場合、3) たて枠の個別断面ごとの座屈耐力の和として算定する場合の 3
種の EI による算定結果を示す。
図 4 より、NDS による座屈耐力は、圧縮試験による座屈耐力と概ね一致する。また、理論値として、EI を実測値とする場合、“EI 一体”と“EI 個別”の間に位置する値であるが、圧縮試験の結果と比べて低く、NDS による評価値の方が試験結果に近い傾向を示す。
合せ柱の座屈耐力として、NDS の適用条件に適する①の仕様では、試験結果の座屈耐力が NDS による評価値より 1.4 倍程度高く、NDS の評価値は安全側である。
また、MP 耐力壁の一般部を想定した③の仕様の合せ柱は、NDS の適用条件に対して不適であるが、NDS を適用した座屈耐力の評価値は 28.8kN である。これに対し、従来の枠組壁工法の鉛直構面を想定した 204 材 1 本の強軸方向の座屈耐力は、約 27kN 程度（⑤の仕様の 1/3 倍）で概ね一致する。さらに、圧縮試験による座屈耐力も 30kN程度であるため、MP 耐力壁の合せ柱は、従来の鉛直構面に対して同等以上の座屈耐力を有しているといえる。
表22.3 圧縮試験方法及び座屈耐力評価方法
圧縮試験は、写真 1 の試験装置を用い、合せ柱①～⑤について各仕様 4 体ずつ単調に加力した。座屈耐力の評価は、図 4 に示す鉛直圧縮力 P 及び試験体中央部の水平変位 δ を用い、下記の分析手法に基づき設定する。なお、
この分析手法は、両端ピン接合を理想的な状態とする試験体に対し、試験治具等による座屈耐力の過大評価の影響を除去するための措置である。
(1) 座屈荷重は、計測間隔 1 秒間に δ が 5mm 以上増加した次の計測ステップの荷重値の 4 体の平均値とする。
(2) 上記(1)に該当しない場合、座屈荷重は、δ が 40mm を超記号

単位

ledle/dmm
mm-E minF cEFc
Kfc
Cp

N/mm2
N/mm2
N/mm2
-

Cp ・ F c N/mm2
Amm2kN
P NDS

える次の計測ステップの荷重値の 4 体の平均値とする。
座屈耐力P[kN]

圧縮荷重 P

中央水平変位 δNDS による座屈耐力の算定結果
合せ柱の名称備考①②③④⑤2750 2750 2750 2750 2750 有効座屈長さ
761148888
89 座屈方向の部材せい36.2 24.1 31.3 31.3 30.9 座屈方向の細長比
9600 9600 9600 9600 9600 ヤング係数
6.03 13.56 8.08 8.08 8.27 座屈荷重時圧縮応力度17.4 17.4 17.4 17.4 17.4 基準圧縮強度（SPF甲2）
0.60 0.60 0.60 1.00 1.00 くぎ0.6，ボルト0.75，他1.0
0.8
0.8
0.80.80.8 製材0.8，集成材等0.90.190 0.360 0.245 0.408 0.416 基準強度に乗じる係数
3.31 6.26 4.26 7.10 7.24 座屈応力度
6764 10146 6764 10108 10146 断面積（たて枠のみ）
22.38 63.52 28.82 71.78 73.41 NDSによる座屈耐力

180160140120100806040200NDS圧縮試験1) 理論値_EI実測2) 理論値_EI一体3) 理論値_EI個別①2750mm②③④⑤

図 4 各評価法による座屈耐力の比較■参考文献
写真 1 試験装置

1) American Wood Council: ANSI/AF&PA NDS-2005 National Design Specification(NDS) for Wood Construction, 2005 Edition with Commentary.

図 4 試験概要*1 カナダ林産業審議会 修士（農学）*2 日本システム設計 修士（工学）*3 日本システム設計 博士（工学） 代表取締役*4 ベターリビング つくば建築試験研究センター・農修 総括試験研究役*1 Council of Forest Industries Canada, M.Agr.
*2 Nihon System Sekkei Architects & Engineers, M.Eng.
*3 Nihon System Sekkei Architects & Engineers, Pres., D.Eng.
*4 Chief Researcher Tsukuba Building Research and Testing Laboratory Center for Better Living, M.Agr.

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