JPH02510B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、耐力が高くじん性に富み、地震によ
る激しい繰り返し荷重を受けてもひび割れが生じ
にくく、せん断破壊を起こすことのない、超高層
建築などの柔構造に適した新しいメカニズムのブ
レース付きスリツプ耐震壁である。

〔従来の技術〕

地震や台風による水平荷重にもたせるには、建
物の要所に耐震壁やブレースを設けるのが最も有
効であり経済的でもある。そうして従来の鉄筋コ
ンクリート造耐震壁は、壁版周辺の柱・梁または
基礎梁との境界は、必ず壁縦横筋を通して剛につ
なぎ、またプレキヤスト鉄筋コンクリート造（以
下“PC”と略称する）耐震壁の場合はPC壁版の
周辺に凹凸を設け、その凸部を周囲の現場打設コ
ンクリート中へ埋設するなどの方法によつて、地
震による水平せん断力に対して一体の剛な鉄筋コ
ンクリート構造として働くようにしている。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来の鉄筋コンクリート造耐震壁は、柱・梁に
よつて構成されるラーメンに比べて剛性が高くじ
ん性が低いので、換言すれば硬くて脆いので、地
震時に建物に生ずる入力が大きくなつて破損また
は建物の転倒を起こし易く不利であると共に、耐
震壁部分に応力が過度に集中してその部分が変形
に追随できずに先ず破壊し、それによつて全体の
耐力が低下して建物が崩壊に至ることとなる。す
なわち第５図ａに示すように、一般の鉄筋コンク
リート造耐震壁の場合は僅かの変形量で最大耐力
に達し、それ以上変形が進めばせん断破壊を起こ
して急激に耐力を失つてしまうので、ラーメンと
の組み合わせでは両者の最大耐力到達時点が喰い
違い、その最大耐力を加算できない。

さらに、前述のように僅かな層間変形でひび割
れが多発して最大耐力に達してしまい、それ以上
変形が進めば耐力低下が著しく、また地震による
繰り返し荷重に対してはコンクリートの破壊脱落
が進行して急激に耐力を失うこととなる。これは
一般耐震壁では地震エネルギーの吸収をコンクリ
ートのせん断破壊と圧壊並びに壁鉄筋の塑性変形
などに依存しているので、どうしても大きな変形
や繰り返し荷重には耐えられないためである。

本発明はこのコンクリート壁の問題点、すなわ
ち硬くて脆いという宿命的な欠点を克服して、鉄
筋コンクリート造建物に従来にない粘り強さを与
えることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

上記の耐震壁の問題点を解決するために、本発
明では、鉄筋コンクリート造またはプレキヤスト
鉄筋コンクリート造の壁版の下端の下階梁または
基礎梁との境界を、壁縦筋を通さない平らなコン
クリート打設面とし、かつその境界面において地
震水平力がかかつたときに、壁版が下階梁または
基礎梁に押さえつけられながら擦動するように、
単数または複数のＸ型の鋼製ブレースを、壁版上
下の梁または基礎梁に端部を定着して、壁版に内
蔵または添設したものである。

これによつて地震水平力がかかつたときに、ブ
レースの水平耐力を生かしながら壁版コンクリー
トの破損を伴わずに、壁版が下階梁または基礎梁
との境界においてスリツプするようになるので、
初期剛性が若干低くなつて最大耐力に達するのを
遅らせ、しかも最大耐力以降も壁版のせん断破壊
を起こさず耐力の低下を防ぐことができる。すな
わち第５図ｂのようなじん性型耐震壁となり、ラ
ーメンとの組み合わせで両者の最大耐力を相乗で
き、大きな層間変形まで高耐力を保持し得る。

〔実施例〕

第１図は本発明耐震壁を用いた耐震架構の一例
の姿図、第２図はその横断面図で、１は鉄筋コン
クリート造またはプレキヤスト鉄筋コンクリート
造の壁版で、その下端の基礎梁４または下階の梁
５との境界には壁縦筋を通さず、またPC壁版の
場合にも凹凸のシヤーコツターを設けず、平らな
コンクリート打設面の上に単に現場打ちまたはプ
レキヤストの壁版が乗つているだけの状態とし、
それによつてこの境界を壁版のすべり面６とす
る。次にその壁版１の四隅に向かつてＸ型に１本
または複数本の鋼製ブレース２を、壁版１のコン
クリート中に埋設するかあるいは壁版１の両面に
添つて配設し、その下端は基礎または基礎梁４中
に定着金具２ａの使用その他の方法により埋設定
着し、その上端は壁版１の直上の梁５の中に同様
の方法によつて定着する。

なお、鋼製ブレース２は棒鋼・より線・平鋼・
形鋼・鋼管など何でもよいが、例えば高強度PC
鋼棒またはPC鋼より線（PCストランド）等が効
率がよく、而して壁版１中に埋設する場合にはそ
れにさらに予め付着力絶縁用の被覆を施したアン
ボンドテンドン等が施工し易く適していると考え
られる。また材質・断面・形状の他、ブレースの
本数も自由に選ぶことができる。なお大きな水平
変形能を求める場合には、壁版１の両側面と柱３
との間に壁版移動量だけの間〓７を設けるのが望
ましい。この間〓７は発泡スチロール等の可圧縮
性の充填材をコンクリート中に埋設することによ
つて容易に形成できる。連層耐震壁の場合にはさ
らに上階を図に示すように同様の方法によつて築
造し、また連スパン耐震壁では隣スパンにも連続
して同様の耐震壁を設ける。

その他有効な方法としてブレースにPC鋼棒ま
たはPCストランドを用い、その上端を緊張して
ブレースに予め初期張力を与えると共に、壁版コ
ンクリートおよびその周囲の柱・梁にプレストレ
スを導入するようにすれば、一層耐震強度とじん
性を高めることができる。

第４図は、高層集合住宅の梁間方向の戸境壁に
用いた異なつた実施例で、この場合は階高に比べ
て壁長が長いので一枚の壁版１に対して複数のＸ
型の鋼製ブレース２を配設し、しかも複数階を連
結して通し、上階へ行く程ブレース数を漸減した
ものである。かつ柱３を廊下８・バルコニー９の
外側へ配して壁版１との間を離し、地震水平力に
よつて壁版１がすべり面６でスリツプして水平移
動しても柱３の柱脚部にぶつからないよう考慮
し、かつ柱間隔を拡げることによつて地震時にお
ける柱および基礎杭にかかる引き抜き力並びに増
加軸力を軽減し、建物の転倒と揺れに対して有利
になるように計画したものである。

なお、ブレースの入れ方はＸ型の他にＶ型・Λ
型など種々の形が考えられ、地震水平力がかかつ
たときに水平分力による抵抗力を生ずると共に、
すべり面に鉛直荷重を与えるような形態であれば
何れも有効である。

〔作用〕

第１図、第２図の架構に地震水平力Ｑがかかれ
ば、第３図に示すように架構が変形を起こして柱
３が曲がり、壁版１はその直上の梁５と共に水平
移動を生じる。その理由は壁版１とその直上の梁
５とは壁筋でつながつている上に鉄筋コンクリー
ト造壁版ではコンクリートが一体打ちであるのに
比べ、壁版１の下端とその直下の基礎梁４または
梁５との境界面には壁縦筋が通つていない上に、
下部のコンクリートを打設して硬化した後に、上
部の壁版コンクリートを打ち継ぐので、同時打設
の鉄筋コンクリート造壁体部に比べてせん断強度
が弱く、地震による水平せん断力がかかればこの
境界面が自然に切れてすべり面６となり、壁版１
がスリツプするためである。

このようにして水平変形を起こせば伸張側ブレ
ースには張力Ｔが生じ、架構に加わる地震水平力
Ｑとの間に次の関係式が成立する。

Ｑ＝Ｔ・cosθ＋μ（Ｔ・sinθ＋Ｗ）＋Qc ……(1) 記号 Ｑ：耐震壁架構にかかる地震水平力 Ｔ：伸張側ブレースの張力 μ：すべり面における摩擦係数 Ｗ：耐震壁にかかる建物重量 Qc：耐震壁両側の柱の負担せん断力 すなわち地震水平力Ｑに対して伸張側ブレース
の張力Ｔの水平分力Ｔ・cosθによつて抵抗すると
共に、その垂直分力Ｔ・sinθと当該部の建物重量
Ｗとの和が壁版１から直下の基礎梁４または下階
梁５へ鉛直荷重としてかかり、その境界のすべり
面６において（Ｔ・sinθ＋Ｗ）という鉛直力で押
さえつけ擦りながら水平にスリツプするので、そ
の際この鉛直力にすべり面におけるコンクリート
どうしの摩擦係数μを乗じたものが水平抵抗力と
して有効に働く。そうしてこのμ（Ｔ・sinθ＋Ｗ）
が壁版コンクリートのせん断耐力を超過しない限
り、地震によつて激しい繰り返し荷重を受けて
も、壁版にはひび割れが生ずることなく、第３図
のように大きく水平変形してもブレースが伸び切
つて破断するまでこの水平抵抗力は低下すること
がない。またすべり面で押さえつけ擦りながら往
復運動するときの摩擦によつて、地震によつて建
物に入つた大きなエネルギーを消費し、このエネ
ルギー吸収能力は回を重ねても衰えない。なお摩
擦係数μの値は、すべり面を平滑にするか若干粗
面にするかによつてある程度増減できる。以上の
ことはすべて耐震壁模型による正負繰り返し加力
実験によつて確認することができた。

一般耐震壁と本発明耐震壁との正負繰り返し実
験による水平荷重Ｑと変形δとの関係、すなわち
履歴曲線を第６図ａおよびｂに示す。これによつ
てもその変形性能およびエネルギー吸収力の差が
歴然と分かる。すなわち従来の鉄筋コンクリート
造耐震壁は、その周囲の柱・梁とを一体化するこ
とを必要不可欠と考えて、両者の打ち継ぎ境界面
には相対変位を起こさずにせん断応力を完全に伝
達できるだけのシヤーコツターや相当多量のせん
断補強筋等を手間と費用をかけて施工しているの
が現状であるが、本発明による耐震壁はこの常識
を打破してこれ等のせん断補強を一切廃し、地震
水平力がかかつた場合に前述のように壁版下端の
打ち継ぎ境界面で逆に自然にスリツプさせるよう
にしたものである。この発想の転換によつて従来
の耐震壁とは全く異質の新しいメカニズムによる
耐震壁が得られた。

〔発明の効果〕

本発明による耐震壁は次のような数多くの利点
がある。

(1) スリツプすることにより一体構造の鉄筋コン
クリート造壁に比べて剛性が低いので、それだ
け建物の固有周期が長くなつて一般には地震時
における建物への入力が小さくなる。すなわち
従来の超高層建築によく使われているスリツト
入り耐震壁などと同様の柔構造的な耐震壁とな
り、しかもスリツト入り耐震壁のように壁面の
中に特殊な加工を要するスリツトなどがなく、
壁周辺の目立たない箇所でスリツプさせるだけ
であるので、その面でも有利である。

(2) 前述の実験結果の第６図ｂでも明らかなよう
に、最大耐力到達後の耐力低下が僅かで、それ
以降は大きな層間変形に至るまでそのままの耐
力を持続して塑性率の極めて大きい耐震壁であ
ることが実証されたので、これを使えば建物の
じん性を増すことができる。

(3) 一般耐震壁はひび割れ発生や壁版コンクリー
トのせん断破壊・圧壊およびそれに伴う鉄筋の
塑性変形などによつて地震エネルギーを吸収す
るしくみであるため、地震による大きな繰り返
し荷重を受ければ次第に破壊が拡大して第６図
ａのように耐力を失い、エネルギー吸収力も低
下して危険であるのに比べ、本耐震壁は前述の
ような耐力機構とすべり面で壁版を押さえつけ
ながら擦動するときの摩擦によつて地震エネル
ギーを吸収する方式であるので、変形が進んで
も壁版コンクリートの破壊は起こらず、第６図
ｂのようにブレースが破断するまで高耐力を持
続し、エネルギー吸収力も衰えない。

(4) 従つて大地震後には一般耐震壁は大きな破損
跡を残して可成りの補修工事を要することとな
るが、本耐震壁は大きな層間変形を受けてもす
べり面におけるスリツプ現象だけに留まり、壁
版自体は架構変形に追従して左右に移動し、せ
ん断破壊を生ずることがないので、大地震後に
も殆ど補修を必要とせず、メンテナンスフリー
の耐震壁と云える。

(5) また壁版とその直下の基礎梁または梁との境
界には壁筋の差筋も不要で、ただフラツトなコ
ンクリート打ち継ぎ面のまま何もしなくてよい
ので、施工が簡単容易で経済的で工期上も有利
である。

(6) 以上の通り本耐震壁は従来の鉄筋コンクリー
ト造耐震壁の宿命であつた固さ脆さを克服した
全く新しいメカニズムに基づく耐震壁にて、大
変形まで高耐力とエネルギー吸収力を発揮する
ものであるから、実際の設計に適用する場合に
は建物の規模や用途に応じて種々な使い方がで
きる。すなわち耐震壁の壁厚やブレースの種類
および量、並びにコンクリートと使用鋼材の強
度などを適切に選択することによつて、建物全
体としての耐力・剛性およびじん性などを所望
通りに調整することが可能で、それによつて丈
夫で粘り強い建物を経済的に建設することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明耐震壁の一例を示す姿図、第２
図はその横断面図、第３図はこれに地震水平力が
かかつたときの架構の変形の状況とブレースに生
じる応力などを示し、第４図は異なつた実施例
で、第５図ａ，ｂはそれぞれ一般耐震壁とじん性
型耐震壁についてラーメンとの組み合わせにおけ
る荷重と変形の関係を表わし、第６図ａは一般耐
震壁が、同図ｂは本発明耐震壁がそれぞれ地震に
よる繰り返し荷重を受けたときの水平荷重と変形
との関係を表わす。 １は壁版、２は鋼製ブレース、２ａは定着金
具、３は柱、４は基礎梁、５は梁、６はすべり
面、７は間〓、８は廊下、９はバルコニー。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 鉄筋コンクリート造またはプレキヤスト鉄筋
   コンクリート造の壁版の下端の下階梁または基礎
   梁との境界を、壁縦筋を通さない平らなコンクリ
   ート打設面とし、かつその境界面において地震水
   平力がかかつたときに、壁版が下階梁または基礎
   梁に押さえつけられながら擦動するように、単数
   または複数のＸ型の鋼製ブレースを、壁版上下の
   梁または基礎梁に端部を定着して、壁版に内蔵ま
   たは添設したブレース付きスリツプ耐震壁。