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日本建築学会大会学術講演梗概集（北陸） 2019 年 9 月

CLT を耐震壁として挿入した鉄骨造の構造性能
その 1 構面縮小実験
正会員○金澤和寿美*1

正会員

五十田博 *2

同北守顕久 *3

同宇佐美徹 *4

同

荒木康弘 *5

同服部和徳 *6

RH 294×200×8/12（SN400B）をあらわしで使用することができる。既往研究で、新築

75300

2000

1531

1051706

CLT S60-5-5
w:1100h:1531
t:105
1100

300

50

高力ボルトM12(F10T)
無収縮モルタル100との組み合わせは耐火性能を要求されないことより、CLT

ドリフトピン(鉛直力用)
Φ=10 L=105 n=32
鋼板 ｔ=61531の耐震壁としての利用が挙げられる。その中でも鉄骨造

高力ボルトM12(F10T)
ドリフトピン(せん断用)
Φ=10 L=105 n=10100

1.はじめにCLT のもつ高いせん断能力を活かす方法の一つに他構造

75294

混構造

294

耐震壁

RH 300×300×10/15（SN490B）

CLT

310

鉄骨造への CLT 耐震壁の適用について、CLT と鉄骨の接合部の検討、解析による接合部の性能把握や構面の挙動

1800

1800
3600

把握がなされ、実現可能性が示唆されている [1] 。本研究
図 1

では既往研究で決定した鋼板挿入ドリフトピン接合を用いた CLT 耐震壁と鉄骨フレームの構面について、1/2 ス

試 験体 概要

面外変形拘束ケールの縮小実験を行い、その挙動を把握した。

ロードセル
1500kN

2.試験概要試験体の概略を図１に示す。試験体は、CLT の有無、CLT の強度等級、CLT 挿入位置をパラメータとして各 1体、全 4 体とした。基本仕様とした試験体は S60-DP-C1で、強度等級 S60 の CLT を鉄骨フレームの中央に配置している。F-00 は鉄骨フレームのみの試験体、S90-DP-C1

負は CLT の強度等級が高く中央配置の試験体、S60-DP-E1
は CLT を端に配置した試験体とした。
鉄骨フレームの寸法は共通であり、柱心間距離

図 2 加 力装 置加力ジャッキ
押:3000kN、引:1400kN
ストローク1000mm

2400

反力壁

正3600mm、梁心間距離 2000mm であり、柱には SN490Bの RH-300×300×10×15、梁には SN400B の RH-294×200×8×12 をそれぞれ使用した。柱と梁は剛に溶接されている。それぞれの試験体で適宜補強用のリブを設けた。鉄骨と CLT は鋼板挿入ドリフトピン接合で、径Φ=10、長さ l=105 のドリフトピンを４隅に各 32 本とせん

CLT せん断変形

鉄骨梁の降伏使用する CLT は、ラミナ厚が 21mm の 5 層 5 プライであり、高さは 1531mm、幅は鉄骨フレームの内法の 1/3である 1100mm である。S60-DP-E1 のみ、おさまりの都合

CLT 圧壊・鋼板の座屈

CLT スリットの開き上幅が 1075mm となっている。
加力装置を図２に示す。試験体の右柱柱頭部分に加力ジ交番の 3 回繰り返し加力とした。加力スケジュールは、制御変形角 R が 1/450、1/300、1/200、1/150、1/100、1/75、断力伝達用の中央に上下各 10 本を用いて留め付けている。鋼板の厚さは 6mm である。鋼板と上部鉄骨は L 型
冶具を前後から挟み込んで高力ボルトで留め付けている。
鋼板と下部鉄骨は、下部鉄骨にあらかじめ溶接した鋼板と高力ボルトで留め付け、さらに鉄骨から CLT の下端まで無収縮モルタルを充填した。
図 3 破 壊性 状(S60-DP-C1)

ャッキを取り付け、引き側を正、押し側を負として正負

Structural Performance of Composite Structure with CLT Infilledin Steel Frames Using Joint of Drift-pin with Steel Plate

KANAZAWA Kazumi, ISODA Hiroshi,KITAMORI Akihisa, USAMI tetsu,ARAKI Yasuhiro, HATTORI kazunori― 331 ―

1/50、1/30rad で、その後 1/10rad を目安に引き壊しとした。

1200

3.実験結果基 本 仕 様 の S60-DP-C1 の 破 壊 性 状 を 図 3 に 示 す 。
R=1/150rad でモルタルの割れが生じ、その後サイクルが1000増えるごとに広がった。R=1/50rad で CLT の表層ラミナがずれせん断変形する様子が顕著になり、最大荷重 931.7kNを記録した。1/30rad で鉄骨梁の柱梁端部接続部付近で降200伏が見られ、荷重が停滞した。その後引き壊しの際に、圧縮側ではモルタルの圧壊、CLT の圧壊、挿入鋼板の座屈が見られ、引張側では CLT スリットの開き、挿入鋼板の破断が観察された。S90-DP-C1 でもほとんど同じ破壊性状が観察された。S60-DP-E1 では、CLT の大きな破壊が起こる前に鉄骨フレームの座屈が見られ、そのあとにドリフトピン接合部の破断が見られた。
それぞれの試験体の実験結果の包絡線を図 4 に、実験結果のまとめを表 1 に示す。初期剛性は最大荷重 Pmax の800600荷重(kN)

4000-200-400-800-1000-1200-50

正側-30-20-10010

[kN ]

30

初期剛性K

[kN /m m ][kN ][kN /m m ]

50

F-00

S60-D P-C1

S90-D P-C1

S60-D P-E1

931.7

950.4

1003.4

1.18

1.20

1.27

24.32

46.08

51.88

37.11

1.89

2.13

1.53-664.7-915.1-928.9-915.3

1.38

1.40

1.38-23.70-45.15-54.33-38.31

1.902.29

1.62F-00に対する 比( P max)
初期剛性K40791.3

F-00に対する 比( P max)

最大荷重Pmax
負側20変位(mm)
図 4 各 試験体実 験結 果F-00に対する 比( K )F-00に対する 比( K )表 1 実験結果まとめ

1.2～1.4 倍に、初期剛性は 1.5～2.1 倍となり、補強効果が十分にあることが確認できた。
2) CLT の強度等級が S90 になると、初期剛性は上がっ

4.0
S60-DP-C1
S90-DP-C1
S60-DP-E1
S60せん断弾性係数
S90せん断弾性係数

3.02.01.0

τ(N/mm2)

CLT の破壊が起こる前に鉄骨フレームの座屈が見られ、その後ドリフトピン接合部が破壊し、破壊性状に大きく違いが見られた。

-40

最大荷重Pmax

0.1 倍、0.4 倍の荷重とその時の変形を結ぶ直線の傾きとする。これらの結果より以下が明らかになった。
1) CLT を 1 枚挿入することによって最大荷重はおよそたが、最大荷重はわずかに大きくなった。破壊性状や挙動に大きな差は見られなかった。
3) CLT の挿入位置を端とすると初期剛性は小さくなり、

F-00
S60-DP-C1
S90-DP-C1
S60-DP-E1-600

0.0-1.0-2.0-3.0-4.0-0.02

次に、CLT 負担せん断力を計測荷重から各試験体のひずみゲージ計測値より算出した鉄骨の負担せん断力を差し引いて求め、これを CLT の実断面積で除することで算出-0.015-0.01-0.005

00.0050.010.015

0.02γ(rad)図 5 CLT 負 担せ ん断 力― せ ん断 変形 角関 係はなかったため大きな応力低下は見られなかった。
した CLT の負担せん断応力とせん断変形角関係の包絡線
4.まとめを図５に示し、以下が明らかとなった。表中の破線で示
本報では、鉄骨造に CLT 耐震壁を挿入する構造についすせん断弾性係数は CLT の材料実験で得られた値である。て、1/2 縮小実験を行い、その挙動把握を行った。この実
1) 全ての試験体で、 CLT の面内せん断基準強度 2.70
N/mm2 以上の耐力が得られた。
2) CLT を中央に配置した試験体では CLT のせん断変験により CLT 耐震壁の補強効果が確認できた。

形角が 0.01rad 付近のときせん断破壊が生じ、応力低下が見られた。
3) CLT の強度等級が S60 のものと S90 のものでは、促進・定着委託事業により実施されました。ここに謝意を表します。

S90 の方が剛性が高いことが確認でき、それぞれせん断弾性係数と同程度となった。
4) CLT を端に配置した試験体ではせん断破壊が如実で謝辞：本研究は林野庁平成３０年度 CLT 等新たな木質建築部材利用

参考文献： [1] 株式会社ドット・コーポレーション, “第 5 章

鉄骨造建築物への CLT 耐震壁の適用に関する検討,” 著: 平成 28 年度
林野庁委託事業

CLT 等の木質系材料による非木造建築物の耐震壁構成技術の開発報告書, 平成 29 年 3 月.

*1*2竹中工務店
京都大学生存圏研究所

*3
*4
*5

京都大学生存圏研究所 研究員 博士(農学)竹中技術研究所 博士(工学)
国土技術政策総合研究所 主任研究官 博士(工学)*3 Researcher, RISH, Kyoto University, Dr.Agr.
*4 R. & D. Inst. Takenaka Corp, Dr. Eng.
*5 Senior Researcher, NILIM, Dr.Eng.

*6

ベターリビングつくば建築研究センター*6 Tsukuba Building Test Laboratory of Center for Better
Living, Dr.Eng教授*1 Takeneka Corp.
*2 Professor, RISH, Kyoto University, Dr.Eng.

博士(工学)

博士(工学)― 332 ―