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日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2022 年 9 月

CLT パネル工法建築物の倒壊限界を考慮した耐震設計法構築に関する基礎的検討
その 4 CLT 壁パネルの限界性能確認実験○田中 信司*1
中島 昌一*3
五十田 博*5

正会員
同
同
CLT 壁パネル面外座屈
1.

限界性能
水平耐力

同
同
同

三宅 辰哉*2
岡部 実*4河合 直人*6

圧縮破壊
鉛直耐力

はじめに2014年度に実施した振動台実験 1) の対象とした実大5層架

3.

実験結果

3.1

破壊状況

構試験体では、1階CLT壁パネル脚部に圧壊が生じ、それに起図2に典型的な破壊状況例を示す。曲げ破壊型（W10）は因する倒壊が危ぶまれたため、その時点で加振を終了した。

W10DP-V400を除きいずれもほぼ同様で、①断面欠損部の圧同じく、3層試験体では1階CLT壁パネル全面に面内せん断破縮側に「もめ」と呼ばれる局部的圧壊が生じ、②水平力の方向壊が生じた。このような現象は実建物でも生じ得るものであり、が反転すると、その部分に引張破断が生じた。その後、破壊が倒壊限界を考慮した耐震設計法を検討するにあたって、CLT進展し、最後は③圧壊によって鉛直荷重を支持できなくなった。

壁パネルに破壊が生じる場合の水平力・鉛直荷重に対する耐W10DP-V400については、壁パネルの破壊は生じず、加力装力保持限界を把握する必要がある。

置の限界に達した時点で終了した。せん断破壊型（W15, W20）

本報では、そのための基礎的検討として実施したCLT壁パについてもいずれも同様で、①面内せん断変形に伴い内層ラネルの定軸力下水平加力実験について報告する。

ミナが分離し、続いて、②ラミナ単位の圧縮座屈が生じた。最2.

後は③それがパネル全面に広がって、鉛直荷重を支持できな試験体・加力方法
試験体構成例を図1に示し、試験体の種類を表1に示す。こくなった。

れらのうちW10シリーズは壁パネルの曲げ破壊あるいはパネル脚部引張接合部の破壊を想定し、W15, W20シリーズは壁パネルの面内せん断破壊を想定する。壁パネル高さと加力点高さ①はいずれも2.8m、3.0mであり、壁パネルの横移動はパネル脚部に設けた鋼製ストッパーにより拘束している。

②③（a） W10TB-V800

本実験では、まず、壁パネル上部の壁パネル幅中央の位置に定軸力𝑃 を載荷し、その後、壁パネル上部に設置した加力
梁中央の位置に特定変形角を振幅とした正負繰り返し水平荷①重𝑃を与える。特定変形角は1/450, 1/300, 1/200, 1/150, 1/100,限界まで水平加力を継続する。この過程で壁パネルの破壊等

𝑃

3.2

荷重変形関係図3, 4に各試験体の荷重変形関係を示す。いずれも上段が保持限界として加力を終了する。
𝑃𝑃

表1𝑃CLT
パネル

名称

パネル
幅W10TB-V800
W10TB-V400

S60-5-5

W10DP-V800

150mm 厚W15-V450

図 1 試験体構成例

W15W15-V150

S60-3-3

W20-V400

90mm 厚W20-V200

A basic study on the seismic design method for CLT panel
constructions considering the limit of collapse. Part 4: Tests on
the limit performance of CLT wall panels.

試験体の種類
パネル脚部引張接合部
引きボルト M24（ABR490）

1000mm

W10DP-V400

W10TB③（b） W20-V200
図 2 破壊状況例

1/75, 1/50, 1/30とし、繰り返し数は1とする。その後、試験装置のにより定軸力を保持できなくなる場合は、その状態を鉛直耐力

②

タイロッド

800kN
400kN

鋼板挿入ドリフトピン 8-φ20800kN

ボルト M24（ABR490）

400kN

なし

450kN

1500mmなし
2000mm

定軸力𝑃

150kN
400kN

あり

200kN

Shinji TANAKA, Tatsuya MIYAKE, Shoichi NAKASHIMA,Minoru OKABE, Naohito KAWAI and Hiroshi ISODA― 643 ―

W10TB‐V800
W10TB‐V400‐2001000W10DP‐V800
W10DP‐V400‐100‐2000100 200 300 400 500 600‐10001000

W10TB‐V800
W10TB‐V400

800600400200100 200 300 400 500 600500600
400200100 200 300 400 500 6000300
2001000100 200 300 400 500 600

W20‐V400
W20‐V2004003002001000‐100100 200 300 400 500 600

⽔平変位 (mm)‐100

⽔平変位 (mm)0‐100W20‐V400
W20‐V200500

W15‐V450
W15‐V150400004003002001000‐100‐200‐300‐400

⽔平変位 (mm)

W10DP‐V800
W10DP‐V400

8000‐1000

⽔平変位 (mm)

鉛直荷重 (kN)

鉛直荷重 (kN)1000

W15‐V450
W15‐V150‐100100 200 300 400 500 600

⽔平変位 (mm)

鉛直荷重 (kN)‐100400
300
200
1000‐100‐200‐300‐400

⽔平荷重 (kN)

0‐100

アンカーボルト破断
⽔平荷重 (kN)

100

鉛直荷重 (kN)200

⽔平荷重 (kN)

⽔平荷重 (kN)

2000100 200 300 400 500 600‐1000100 200 300 400 500 600

⽔平変位 (mm)

⽔平変位 (mm)（a） 曲げ破壊型

⽔平変位 (mm)（b） せん断破壊型

図 3 実験結果（上段：水平荷重-水平変位関係、下段：鉛直荷重-水平変位関係）
水平荷重-水平変位関係、下段が鉛直荷重水平荷重-水平変係を図4に示す。なお、図4（a）には2018年度に実施した同様位関係である。の実験2)による結果を併記した。

4.

𝜃 . については、曲げ破壊型・引きボルト接合については黒限界変形角
これらの結果に基づいて、水平耐力保持限界変形角𝜃 . と実線、ドリフトピン接合については灰色破線のような基準化が鉛直耐力保持限界変形角𝜃 . の基準化を試みる。𝜃 . は水平可能と言える。また、壁パネル破壊が生じる場合も1/30rad程度荷重がそれ以前の最大荷重の0.8に低下するとき、𝜃 . は鉛直の変形能力が確認できる。せん断破壊型については、𝜎 との相 関 は 認 め ら れ な い 。 基 準 値 と し て 50% 下 限 値 を と れ ば荷重が定軸力の0.9倍に低下するときの変形角とする。

7.68mradとなる。𝜃 . については、下式が良い近似を与える。
120/𝛾 （×1/1000rad）（3）
曲げ破壊型 𝜃 .
100/𝜎 （×1/1000rad）（4）
せん断破壊型 𝜃 .

基準化のパラメータとして、曲げ破壊型試験体については、破壊が断面欠損部に生じたことを考慮して、式（1）の弾性検定比𝛾 を選択し、せん断破壊型試験体については、破壊がラミナ5.の圧縮座屈で決まっていたことを考慮して、式（2）の平均圧縮CLT壁パネルの定軸力下水平加力実験結果に基づき、今応力度𝜎 を選択する。
𝑃𝑀𝛾（1）𝐴 ･𝐹 𝑍 ･𝐹
𝑃（2）𝜎𝐴
ここで、𝑀は断面欠損部（TBシリーズでは座金孔下端、DPシリ

後、CLTパネル工法建築物の倒壊限界予測の必要条件となるCLT壁パネルの水平力・鉛直荷重に対する耐力保持限界を把握するとともに基準化の試案を提示した。
参考文献
1) 日本住宅・木材技術センター, 日本CLT協会, 日本システ
ム設計：住宅市場整備推進事業「CLTを用いた木造建築基準の高度化推進事業」報告書, 平成27年3月
2) 日本システム設計：CLT等新たな木質建築部材利用促進・定着事業, CLTパネル工法における架構方法の合理化と構造モデルの簡略化検討事業報告書, 令和元年3月

欠損部の断面積と断面係数、𝐹は壁パネルの面内強度、𝐴は壁パネルの全断面積である。𝐹は実態に近い値として20N/mm212W10TB
W10DP
2018年度基準案(TB)
基準案(DP)

0.8𝑃

未確認1/30radθu.v [x1/1000rad]

CLT 破壊なし

10θu.h [x1/1000rad]θu.h [x1/1000rad]とする。各試験体について、𝜃 . ,𝜃 . と基準化パラメータとの関864W15, W20250%下限値

000.51
弾性検定⽐γe1.520123180160
1401201008060402004σc [N/mm2]

W10TB
W10DP
規範案

CLT 破壊なし

式（3）

00.51
弾性検定⽐γe（a） 水平耐力保持限界変形角

θu.v [x1/1000rad]ーズでは最上部ドリフトピン孔心）の曲げ応力、𝐴 , 𝑍 は断面180160140120100806040200まとめ1.52200180160140120100806040200W15, W20
規範案

式（4）

01234σc [N/mm2]（b） 鉛直耐力保持限界変形角

図 4 耐力保持限界変形角の基準化案*1 日本システム設計*2 日本システム設計 代表取締役 博(工)*3 建築研究所構造研究グループ 主任研究員 博(農)*4 ベターリビング つくば建築試験研究センター 博(農)*5 京都大学生存圏研究所 教授 博(工)*6 工学院大学建築学部 教授 工博― 644 ―

*1 Nihon System Sekkei Architects & Engineers*2 Nihon System Sekkei Architects & Engineers, Dr. Eng.
*3 Senior Research Engineer, BRI, Dr. Agr.
*4 Center for Better Living, Dr.Agr.
*5 Professor, Kyoto University, Dr. Eng.
*6 Professor, Kogakuin University, Dr. Eng.