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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 2)
構面試験に基づく面材釘のせん断耐力性能の評価
枠組壁工法
鉛直構面

面材耐力壁
面材釘

Midply Wall System
二面せん断性能○岡崎 友也*1
三宅 辰哉*2

正会員
同

1. はじめに
Midply Wall System（以下、「MP 耐力壁」）は、たて枠を面材の両側から挟み込むように配置して面材 1 枚あたりの釘接合部のせん断面を 2 面とする面材耐力壁である。
MP 耐力壁は、図 1 の部材構成例のように、面材の配置枚数に応じて壁厚が変化する。ここで、配置する面材を 1枚 と す る Single MP 耐 力 壁 を 「 MP-SG 」、 2 枚 と す る
Double MP 耐力壁を「MP-DB」と称する。面材の厚さを12mm とすれば、壁厚は「MP-SG」で 88mm、「MP-DB」で 138mm となり、各々204 材、206 材の長辺寸法と概ね一致する。
MP 耐力壁の面内せん断耐力性能については、平成 23
年度に「MP-SG」及び「MP-DB」に対する壁構面の面内せん断試験を実施し、せん断耐力性能を評価している。
さらに、過去には FPInnovations でカナダ仕様の面材や釘による Single MP 耐力壁（以下、「M53-01」）をはじめとして、様々な仕様の面内せん断試験が実施されている 1)。
本検討は、上記 3 種の壁構面 P-Δの関係及び試験体の仕様に基づき、面材釘 1 本あたりのせん断性能を評価し、面内せん断耐力との関係性を明らかにするものである。

麓 英彦*3岡部 実*4同同

3. 釘接合部のせん断耐力性能の評価
3.1 幾何学的重ね合せ手法による評価
1 枚の面材が釘打ちされた大壁について、枠材および面材を剛と仮定すれば、壁に作用する水平力 P 、壁の水平変形  、縦枠心・横枠心に対する面材の回転角 j  x , j  y 、i 番目の面材釘の変形 j  i とせん断力 j si 、X,Y 方向の面材
釘の変形 j  x.i , j  y .i とせん断力 j s x.i , j s y.i の間には、図 2 に示すような関係が成立する。ただし、面材釘の配列は上下対称かつ左右対称とする。また、これらの関係を増分計算によって追跡することを想定しており、添え字 j は増分計算のステップを表す。したがって、面材釘のせん断力に対する応力変形関係が既知である場合、壁に作用する水平力 P と壁の水平変形  は、面材の回転角について増分計算により求められる。
PHjMxjM yjj

 j   H

 i , j sijP

 y.i , j s y.ii 番目の面材釘 x.i , j s x.i

l x.i
l y.i

j

y

面材釘の Pδ

せん断力jsHxj i

たて枠（204）
88mm

MP‐SG89mm
j

204 材

面材(OSB 等)：厚 12mm

変形i

W

たて枠（204）
ここで、面材の回転角及びモーメントは、下式により算定する。

MP‐DB

138mm

140mm
jM x   j s x.i  l y.iji

面材(OSB 等)：厚 12mm
図1j

MP 耐力壁の部材構成例（断面図）

2. 面内せん断試験の概要
前述の面内せん断試験の試験体諸元を表 1 に示す。
表 1 試験体諸元
試験体名

MP-SG

MP-DB

せん断面の数2面4面構面の寸法
たて枠の仕様面材の仕様
釘の仕様

1.82m×2.47m
204, SPF 甲種 2 級@455mm
OSB, t=12mmCN75@100mm
d=3.76mm, l=75mmi

 x .ij s x .i  j s i ji

206 材

M y   j s y.i  l x.i

js y .i  j s i j

 y .ijij

 x .i  l y .i  j  x

j y .i  l x.i  j  yj

  j x  jyj x j  y ：縦枠心、横枠心に対する面材の回転角

図2M53-01j

i j

 x.i 2  j  y .i 2

幾何学的重ね合せ手法による壁構面 P-Δ の算定概要

2面
1.22m×2.44m
Standard-and-better@406mm
OSB, t=7/16’’
Power nail@100mm
d=3.05mm, l=89mm

本検討では、上記の幾何学的重ね合せ手法による面材張り大壁の荷重変形関係が、面内せん断試験による荷重変形履歴の包絡線に一致することを条件として、増分計算により面材釘の応力変形関係を試行錯誤的に推定する。

Study on Structural Performance of Miply Wall System (No.2)
Evaluation of Nail Shear Performance Based on Shear Wall Tests― 253 ―

Okazaki Tomoya, Miyake Tatusya
Fumoto Hidehiko, Okabe Minoru

3.2 「木質構造設計規準」による評価
表 1 の試験体ごとに、「日本建築学会：木質構造設計規準・同解説（以下｢AIJ｣）, 602 曲げ降伏型接合具を用いた接合｣に基づき、終局せん断耐力 p u 0 を式(1)より算定する。

p u 0  C  Fe  d  l  ru ........................................................(1)
ここで、C は接合形式とその破壊形式等（図 3）によって定まる係数、Fe は主材の支圧強度、d は釘径、l は主材の厚さ、ru は終局強度比である。

25mm (6.65d)である。これは AIJ, 602.5 に規定される｢打ち込み長さ 9d 以上｣に抵触しているが、結果として面材釘の終局変形性能は長さ 89mm の面材釘を用いた｢M5301｣よりむしろ高く、MP 耐力壁の面材釘として CN75 を用いることに問題はないといえる。

面材の支圧破壊釘の変形

写真 1 MP 耐力壁の面内せん断試験時の破壊状況
mode Ⅰb

mode Ⅲmode Ⅳ6

図 3 木材の主材及び側材よりなる 2 面せん断接合の降伏モード

Shear Force (kN)

5432mode Ⅰb
mode Ⅲmode Ⅳ

Nail120100806040200‐20‐40‐60‐80Test (True Disp.)‐100Calculation‐120‐300 ‐200 ‐100 0
100 200 300

Wall

Lateral Force (kN)mode Ⅰa*1 日本システム設計 修士（工学）*2 日本システム設計 博士（工学） 代表取締役*3 カナダ林産業審議会 修士（農学）*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

Shear Force (kN)

Lateral Force (kN)Shear Force (kN)

Lateral Force (kN)

14. せん断耐力性能の評価結果および考察
0
面材釘のせん断耐力性能の評価結果、構面の P-Δ 関係、0102030405060
増分計算による P-Δ 関係の包絡線の再現曲線を図 4 に示
Deformation (mm)Displacement (mm)す。｢MP-DB｣に｢MP-SG｣の面材釘の応力を 2 倍にした応(a) MP-SG【真変形時の壁構面短期基準せん断耐力 P 0 =32.12kN[倍率 9.0]】6120
力変形関係をグレー太線で併記した。｢M53-01｣には｢MP100NailWallSG｣の面材釘の応力変形関係をグレー太線で併記した。
58060｢M53-01｣の面材釘のせん断耐力は｢MP-SG｣の面材釘よ44020り小さいが、｢MP-SG｣の釘径が 3.76mm（CN75）である
30‐20のに対し、｢M53-01｣は 3.05mm（北米仕様）と小さいため
2‐40
MP‐SG×2‐60
mode Ⅰb×2であると考えられる。｢MP-DB｣の面材釘の最大耐力は、
1‐80
Test (True Disp.)
mode Ⅲ×2‐100
Calculation
mode Ⅳ×2｢MP-SG｣の 2 倍の 90%程度である他、大変形領域におけ
0‐120‐300 ‐200 ‐100 0
100 200 3000102030405060る耐力低下が｢MP-SG｣より早期に生じている。この原因
Deformation (mm)Displacement (mm)として、図 1 のように表裏の面材釘を同じ位置に打ち込(b) MP-DB【真変形時の壁構面短期基準せん断耐力 P0=52.24kN[倍率 14.6]】
んでいるために、釘が相互に干渉したことが考えられる。
680
終局せん断耐力 Pu0 は、modeⅠb＜modeⅣ＜modeⅢの関MP‐SGNail
Wall605mode Ⅰb係にある。modeⅢとⅣの Pu0 は値が近接しており、面材釘40mode Ⅲ
4mode Ⅳ
20の応力変形関係における終局耐力に概ね一致している。
30modeⅠb の Pu0 が modeⅢ及びⅣより小さく、面材釘の応‐202
力変形関係と比べて過小評価となった理由として、本計‐40Test (Apparent Disp.)
1Test (True Disp.)
算では OSB の支圧強度を「枠組壁工法建築物 構造設計指‐60Calculation22)‐800針」の掲載値（=41(N/mm )） としたが、実態としてはさ‐200‐10001002000102030405060
らに大きな支圧強度有していた可能性がある。また、写Displacement (mm)Deformation (mm)
真 1 に示す｢MP-SG｣と｢MP-DB｣の面材と面材釘の破壊状(c) M53-01
況では、面材にも相応の支圧破壊が生じているが、同時
図 4 面材釘のせん断性能（左）及び壁構面試験結果とその再現曲線（右）に面材釘には modeⅢ又はⅣに対応する曲げ変形が生じて■参考文献
おり、modeⅠb、Ⅲ、Ⅳによる終局せん断耐力が拮抗して
1) Erol V.; Erol K., M.ASCE,; Siegfried S.; Chun N.; Marlen B. and Dan L. :Midply Wood Shear Wall System: Performance in Dynamic Testing, JOURNAL
いたものと考えられる。また、｢MP-SG｣と｢MP-DB｣では
OF STRUCTURAL ENGINEERING, ASCE, July, 2007
2) 社団法人ツーバイフォー協会：2007 年 枠組壁工法建築物構造設計指針, P.70 表 3.3.8
面材釘を CN75 としており、たて枠への打込み長さは*1 Nihon System Sekkei Architects & Engineers, M.Eng.
*2 Nihon System Sekkei Architects & Engineers, Pres., D.Eng.
*3 Council of Forest Industries Canada, M.Agr.
*4 Chief Researcher Tsukuba Building Research and Testing Laboratory Center for Better Living, M.Agr.

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