ＢＲＩ－Ｈ２８講演会テキスト

大規模な間仕切壁の耐震性に関する振動台実験と２次部材断面選定法の提案
建築生産研究グループ 主任研究員

石原直

6250

Ⅰ はじめに

5400

東日本大震災では階高が高くスパンが大きい倉庫等において大規模な間仕切壁の脱落等の被害が生じた 1)。

600

ALCパネル（上段）5856

本研究では振動台実験を行い、壁面外方向の地震時挙動を中間梁把握するとともに、損傷・破壊状況の検証を行う。また、実験結果を踏まえて構造２次部材（中間梁）の実用的選定法をALCパネル（下段）検討する。
Ⅱ 振動台実験 2)
図 1 に試験体及び試験用フレームを示す。高さと幅が約 6m

Unit: mm振動台

図 1 試験体図の試験用フレームで構造躯体を模擬し、中間梁を挟んで長さ2.9m の ALC パネルを 2 段積みとして間仕切壁を構成した。

表 1 試験体一覧

表 1 に試験体一覧を示す。中間梁は全試験体とも共通とし、中間梁

断面は地震（余震）観測を行った被災建築物 3)と同じ H-194

No.

×150×6×9 である。パラメータは中間梁の向き、ALC パネ
123ルの埋設アンカー、等とした。固有振動数は 4.3～5.5Hz であった。

ALC パネル

向き端部

縦横縦ピン
ピン
剛埋設アンカー標準標準
高荷重

重量(N/枚)
1,343
1,273
1,277

固有振動数
(Hz)
4.3
5.5
4.5

実験は、試験用フレームを振動台上に設置した上で、中間
表 2 加振の履歴と損傷・破壊状態

梁及び ALC パネルを試験体ごとに施工し、壁の面外方向に水加振ケース

平 1 軸の加振を行った。

番号

表 2 に加振の履歴と試験体の損傷・破壊状態を示す。一部

周期T (s)

[1]

倍率40%

を除き、表の番号順に加振を行った。表中には損傷状況とともに中間梁中央部での水平方向の最大絶対加速度(A14)と最大相対変位(D5)の値を示している。

[2]

0.4

45%

35%

取付け部破壊A14=7942cm/s/s,
D5=96.0mm

50%脱落
A14=8441cm/s/s

[5]

[6]

75%

[7]

100%の変形角 96/2900≒1/30）であり、ロッキング構法の ALC パネルは大きな強度と面外方向の変形追従性を有することが分かる。
加振[5]では縦使いの No.1 でパネルが脱落した（写真 1）。
No.3 では上段パネルの上側の取付け部が破壊したが脱落は－ 93 －

No.3
異常なし
A14=1271cm/s/s,
D5=18.0mm
異常なし
A14=1248cm/s/s,
D5=19.7mm
ひび・欠け（取付け部破壊なし）
A14=4567cm/s/s,
D5=51.5mm
取付け部破壊、縦目地欠け
A14=7917cm/s/s,
D5=91.0mm
上段パネル上側取付け部破壊
A14=11183cm/s/s
上段パネル破壊（中間梁付近）
A14=10836cm/s/s

[4]

0.25

壊を生じた。このときの応答は約 8G と 96～91mm（ALC パネルNo.2
異常なし
A14=596cm/s/s,
D5=5.1mm
異常なし
A14=687cm/s/s,
D5=5.9mm

100%に、被災建築物の高次振動数 3.9Hz3)も念頭に置いて実施した。
加振[4]では No.1 と No.3 がパネル取付け部で ALC のコーン破

No.1
異常なし
A14=1371cm/s/s,
D5=22.1mm
異常なし
A14=1460cm/s/s,
D5=24.5mm
ひび・欠け（取付け部破壊なし）
A14=3963cm/s/s,
D5=45.5mm[3]加振[4]～[7]は、共振によって縦使いの No.1（振動数 4.3Hz）の応答を大きくし破壊状況を確認することを意図するととも試験体の損傷・破壊状況

[8]

0.2

100%

異常なし
A14=2804cm/s/s,
D5=24.4mm
異常なし([3]の前に実施）
A14=998cm/s/s,
D5=8.3mm
異常なし
A14=1718cm/s/s,
D5=13.1mm

パネル取付け部破壊
A14=4598cm/s/s,
D5=25.9mm
脱落
A14=7470cm/s/s,
D5=39.6mm

していない。横使いの No.2 はこの加振でも異常はなかった。
加振[6]で No.3 は中間梁への取付け部付近で上段パネルが破壊した。しかし No.1 のようにパネルが脱落することはなく、破壊したパネルは上側取付け部にぶら下がった状態となった。
No.3 では埋設アンカーが高荷重仕様であり、パネル脱落を抑える効果があると言える。
実験から、(1)中間梁は横使いとして地震時の面外変形を抑えるのが現実的かつ効果的であること、(2)ALC パネルについては埋設アンカーを高荷重仕様とすることで脱落を回避でき
写真 1 試験体 No.1 のパネル脱落状況（加振[5]）ること、が分かった。
Ⅲ ２次部材断面選定法

4)（落下防止ワイヤーにぶら下がって傾いた状態）

建築物との共振によって間仕切壁の応答が大きくなること
は振動台実験でも確かめられたが、かなり詳細なモデル化等を行わない限り間仕切壁の固有振動数を予測することは困難であった 5)。そこで、間仕切壁に一定以上の振動数を持たせることで地震時の面外振動を抑制することを目指し、実務上で活用できるような比較的簡易な方法を検討した。
図 2 のような中間梁の面外方向のたわみ形状を仮定して、固有振動数を略算する式を導出した。ここで横使いの中間梁の場合には実験結果を踏まえて、曲げ剛性を 0.6 倍に低減す
図 2 中間梁のたわみることとした。妥当性は FEM 解析等との比較により確かめた
4)6)。固有振動数の略算式を基に、高振動数を確保するためのスパンの制限値を中間梁の部材断面ごとに整理した。例とし

表 3 スパンの制限値(横使い、振動数 5Hz の場合)て、振動数を 5Hz とし、横使いの場合のスパンの制限値 L は断面

表 3 のようになる。スパンの制限値 L に対する階高 H の影響

H-148x100x6x9
H-150x150x7x10
H-194x150x6x9
H-200x200x8x12
H-250x125x6x9
H-244x175x7x11
H-250x250x9x14
H-298x149x5.5x8
H-300x150x6.5x9
H-294x200x8x12
H-300x300x10x15はあまり大きくない。試験体に用いた H-194×150×6×9 で振動数 5Hz とするにはスパンは 5～6m 程度に制限される。表に掲げた最も大きい断面の H-300×300 でも 5Hz を確保しようとすると、スパンは 10m 程度までとする必要がある。
このような表は、日常的・感覚的には把握しにくい面外方向の振動数を高めるため、設計等における部材断面選定に活スパン L(m)（左から階高H=6,8,10mの場合）

4.85
5.41
6.12
6.93
6.78
7.42
8.32
7.60
7.81
8.53
9.57

4.54
5.08
5.74
6.53
6.36
6.98
7.88
7.13
7.34
8.05
9.10

4.31
4.83
5.46
6.23
6.05
6.65
7.54
6.78
6.99
7.68
8.72

備考

試験体

用されることが期待される。
謝辞 本研究は、弊所と戸田建設株式会社及び ALC 協会の共同研究として実施した。また実験には 2013 年度「鋼構造研究・教育助成事業」（(一社)日本鉄鋼連盟）の助成を活用した。ここに記して謝意を表す。
参考文献
1) 寺本隆幸：ALC 間仕切の被害から見る今後の課題、建築技術、
pp.156-159、2012.6
2) 石原直、ほか：中間梁のある大規模間仕切壁の地震時面外応答に関する振動台実験、
鋼構造年次論文報告集、第 22 巻、pp.322-327、2014.113) 石原直、ほか：大規模な間仕切壁を有する物流倉庫の地震観測、
鋼構造年次論文報告集、第 21 巻、pp.725-730、2013.114) 田口尚、石原直、ほか：面外振動数に着目した 2 段積み ALC 間仕切壁の構造 2 次部材の選定について その１～その３、日本建築学会大会学術講演梗概集、材料施工、pp.901-906、2016.85) 石田琢志、石原直、ほか：中間梁のある大規模間仕切壁の面外振動特性に関する解析、鋼構造年次論文報告集、第 22 巻、pp.328-333、2014.116) 石田琢志、石原直、ほか：面外振動数に着目した 2 段積み ALC 間仕切壁の構造 2 次部材の断面選定法に関する解析的検討、日本地震工学会第 12 回年次大会梗概集、P1-22、2016.9－ 94 －