JP4881092B2

JP4881092B2 - 波形鋼板による耐震壁又は制震壁及びその製作方法

Info

Publication number: JP4881092B2
Application number: JP2006202872A
Authority: JP
Inventors: 義弘太田; 洋文金子; 覚相澤; 崇博毛井; 秀樹木村; 崇池田; 直木麻生; 恭章平川; 一臣中根
Original assignee: Takenaka Corp
Current assignee: Takenaka Corp
Priority date: 2006-07-26
Filing date: 2006-07-26
Publication date: 2012-02-22
Anticipated expiration: 2026-07-26
Also published as: JP2008031633A

Description

この発明は、波形鋼板の力学的特性を活用した耐震壁又は制震壁（以下、単に耐震壁という場合がある。）の製作方法、及び同製作方法により製作された耐震壁の技術分野に属し、更に云えば、一般に使用されるプレス機で折り曲げ成形できる薄鋼板を用いて製作された薄板波形鋼板により、必要十分な力学的特性を発揮する耐震壁又は制震壁を製作する方法及び同製作方法により製作された耐震壁に関する。

現在、本出願人は波形鋼板による耐震壁又は制震壁の技術を開発し、既に別途出願している（例えば特許文献１〜８を参照）。
この波形鋼板の力学的特性について着目すると、次の特徴が認められる。なお、本発明でいう波形鋼板とは、ＪＩＳ規格では「鋼鉄性波板」と記載され、現業では単に折り板とか波板とも称されているもので、断面形状としては図５Ａ〜Ｄに例示した台形波形状（図５Ａ）、矩形波形状（図５Ｂ）、三角形形状（図５Ｃ）、円弧波形状（図５Ｄ）等を指している。
図３に例示したように、波形鋼板は、折り板になっているので一枚一枚が剪断力に対して抵抗し、その集合として全体が剪断力として抵抗する。また、剪断座屈長さが短く、その剪断強度を平板と比較した場合、剪断耐力ははるかに大きい。しかも、剪断耐力及び剛性は、鋼板の材質固有の強度のほか、板厚の大きさ、折り板のピッチ及び波高の大きさにより、かなり自由に制御可能である。
鉛直軸力に対しては、図４Ａに例示したように、アコーディオンのごとく自由に延び縮みするので、平板と比較すると剛性、耐力ははるかに小さい。また、波形面内の曲げに対しても、図４Ｂに例示したようにアコーディオンのごとく自由に伸び縮みし、平板に比較すると剛性、耐力ははるかに小さい。一方、波形の筋に直角な方向の面外力（曲げ及び剪断）に対する剛性、耐力は、折り板になっているので十分に大きい。しかし、波形の筋に平行な方向の面外曲げ及び剪断に対しては、折り板になっているが故に抵抗は小さいのである。

つまり、下記特許文献１〜８に記載された発明は、上記波形鋼板の力学的特性を活用した耐震壁又は制震壁なので、架構の水平力による曲げ及び剪断に対しては波形鋼板が効果的に対抗し、剪断耐力および剛性は必要十分に大きくなる。それでいて、架構の剛性及び面外方向の曲げ力に対する抵抗は小さい力学特性を発揮する。よって地震力に対する強度（耐力）が大きく、しかも高耐力での変形性能（靱性）に優れた可変剛性機能を期待できる。

特開２００５−２６４７１３号公報特開２００５−２３２７６０号公報特開２００６−３７５８１号公報特開２００６−３７５８５号公報特開２００６−３７５８６号公報特開２００６−３７６２８号公報特開２００６−３７６５９号公報特開２００６−４５７７６号公報

上述した力学的特性を発揮する波形鋼板の板厚は、通例６ｍｍ〜２２ｍｍ程度必要とされている。しかし、板厚が６ｍｍ〜２２ｍｍ程度の鋼板を波形状に折り曲げるには、特定の工場にしか設置されていない専用プレス機で成形する方法しかなく、製作が大変困難で、コストが掛かり、生産性が悪い。しかも、分厚くて非常に重い波形鋼板を工場から施工場所へ運搬するには、クレーン等の重機がないと困難で、その作業に手間が掛かる。

因みに、上記特許文献６には、複数枚の単位波形鋼板を重ね合わせた技術が開示されている（段落番号［００４８］及び図８を参照）。しかし、特許文献６に記載された波形鋼板は、複数枚の単位波形鋼板を単に重ね合わせただけで一体的に接合するという技術的思想はなく、波形鋼板の板厚についても何ら記載されていない。

本発明の目的は、板厚が３ｍｍ程度の薄鋼板を用い、一般に使用されているプレス機で容易に成形できる薄板波形鋼板を用いて、必要十分な力学的特性を発揮する耐震壁又は制震壁を製作する方法及び同製作方法で製作された耐震壁を提供する。

上記従来技術の課題を解決するための手段として、第１態様の発明に係る波形鋼板による耐震壁又は制震壁の製作方法は、
薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２を、少なくとも２枚以上、スペー
サー３を間に挟み、凹凸を同一の向きとした配置に重ね合わせ、重ね合わせた薄板波形鋼
板２…同士を面外方向にボルト４で一体的に接合することを特徴とする。

第２態様の発明に係る波形鋼板による耐震壁又は制震壁の製作方法は、
薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２を、少なくとも２枚以上、凹凸を
向かい合わせた配置に重ね合わせ、重ね合わせた薄板波形鋼板２…同士を面外方向にボル
ト４で一体的に接合することを特徴とする。

第３態様の発明に係る波形鋼板による耐震壁又は制震壁は、
薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２が、少なくとも２枚以上、スペー
サーを間に挟み、凹凸を同一の向きに重ね合わされ、該重ね合わせた薄板波形鋼板２…同
士が面外方向にボルト４で一体的に接合されていることを特徴とする。

第４態様の発明に係る波形鋼板による耐震壁又は制震壁は、
薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２が、少なくとも２枚以上、凹凸を
向かい合わせた配置に重ね合わされ、重ね合わせた薄板波形鋼板２…同士が面外方向にボ
ルト４で一体的に接合されていることを特徴とする。

本発明の波形鋼板による耐震壁又は制震壁及びその製作方法は、板厚が３ｍｍ程度の薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２を用いて、必要十分な力学的特性を発揮する壁厚（通例６ｍｍ〜２２ｍｍ程度）になるように、少なくとも２枚以上重ね合わせて接合し一体化して耐震壁又は制震壁１を製作する方法であり、板厚が３ｍｍ程度の薄鋼板は、一般に使用されているプレス機で容易に波形状に成形することができるので、製作が容易で、生産性に優れている。しかも、一枚の重さが軽量な薄板波形鋼板２は、クレーン等の重機を使用しなくても人力で運搬できるので、運搬作業に優れている。成形した薄板波形鋼板２は、工場から施工場所へ運搬した後に重ね合わせて一体的に接合して耐震壁又は制震壁１を製作できるので、作業効率に優れ、経済的である。本発明の方法によれば、耐震壁又は制震壁１の壁厚の大きさは、薄板波形鋼板２の枚数を調整するだけで容易に設計・変更できるので、耐震壁又は制震壁１として最適な剛性及び耐力を発揮させることができ、建物等の耐震性能の向上に大きく寄与する。

薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２を、少なくとも２枚以上、スペーサー３を間に挟み凹凸を同一向きに重ね合わせ、該重ね合わせた薄板波形鋼板２…同士を面外方向からボルト４で一体的に接合して耐震壁又は制震壁１を製作する。

又は、薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２を、少なくとも２枚以上、凹凸を向かい合わせて重ね合わせ、該重ね合わせた薄板波形鋼板２…同士を面外方向からボルト４で一体的に接合して耐震壁又は制震壁１を製作する。

以下に、本発明を図示した実施例に基づいて説明する。
先ず、図１（Ａ）、（Ｂ）は、請求項１記載の発明に係る製作方法で製作した波形鋼板による耐震壁１（以下、制震壁の場合も含む。）の完成図を示している。
この耐震壁１は、板厚が３ｍｍ程度の薄鋼板を一般のプレス機で波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２…を２枚（図１Ｂを参照）、前記薄板波形鋼板２の各垂直面部２ａに設置したスペーサー３を間に挟み、凹凸を同一の向きに重ね合わせ、重ね合わせた薄板波形鋼板同士２…を垂直面部２ａにおいて、面外方向に通した複数のボルト４…で一体的に接合して製作されている（図１Ａを参照）。前記ボルト４は、左右方向に一定の間隔をあけて複数設置されている。
但し、耐震壁１を構成する前記薄板波形鋼板２の枚数は、図示した枚数に限らず、建物の耐震・制震設計に応じて適宜増減して実施する。
また、前記ボルト４は、軸力が高く、材間摩擦力によって剪断力を伝える接合が期待できる高力ボルトを使用すると好適に実施することができる。

前記薄板波形鋼板２は、建物の耐震・制震設計に応じて、降伏強度の異なる普通鋼、低降伏点鋼又は高張力鋼等の薄鋼板で製作されている。例えば、本発明の波形鋼板による耐震壁１は、同種の鋼材から成る薄板波形鋼板２を重ね合わせて一体的に接合して製作することもできるし、異種の鋼材から成る薄板波形鋼板２を組み合わせて重ね合わせ一体的に接合して製作することもできる。

前記ボルト４は、薄板波形鋼板２の垂直面部２ａと前記スペーサー３に予め設けた共通のボルト孔へ通してナット５で強く締め付けている。図示した実施例では、接合強度を高めるため、薄板波形鋼板２の上方及び下方の斜面部２ｂにも、ボルト４を共通のボルト孔へ通し、ナット５で強く締め付けている。但し、前記斜面部２ｂに、スペーサー３を設ける必要はない。

上記のように板厚が３ｍｍ程度の薄板波形鋼板２、２を２枚重ね合わせ、ボルト４…で一体的に接合して製作した耐震壁１は、その壁厚が６ｍｍ程度になるので、必要十分な力学的特性を発揮することができる。
なお、前記耐震壁１の壁厚の大きさは、薄板波形鋼板２の枚数を調整するだけで容易に設計・変更できる。具体的には、薄板波形鋼板２を３枚重ねれば９ｍｍ、４枚重ねれば１２ｍｍの厚さとなり、耐震壁１として最適な剛性及び耐力を発揮させることができる。
因みに、薄板波形鋼板２は、例えば板厚が２ｍｍ程度の薄鋼板を使用して実施することもでき、この場合には、必要十分な力学的特性を発揮させるため、少なくとも３枚以上の薄板波形鋼板２を重ね合わせて一体的に接合して耐震壁１を製作すればよい。

したがって、本発明の製作方法によると波形鋼板による耐震壁又は制震壁は、板厚が３ｍｍ程度の薄鋼板を、一般に使用されているプレス機で容易に波形状に成形することができるので、薄板波形鋼板２の製作が容易で、生産性に優れている。しかも、一枚の重さが軽量な薄板波形鋼板２は、クレーン等の重機を使用しなくても人力で運搬できるので、運搬作業に優れている。成形した薄板波形鋼板２は、工場から施工場所へ運搬した後に重ね合わせて一体的に接合して、耐震壁又は制震壁１を製作できるので、作業効率に優れ、経済的である。

上記のように製作した耐震壁１は、例えば上記特許文献１〜８に開示されているように、両側縁に接合用フレーム６を取付けることにより、柱梁架構又は柱スラブ架構の面内に組み入れてた上で前記接合用フレーム６を介して左右の柱に接合して、耐震壁又は制震壁１として機能させることができる。但し、耐震壁の上下の縁にも接合用フレームを取付けて、同接合用フレームを上下の梁、又は上下梁及び左右の柱と接合する場合もある。

次に、請求項２に記載の発明に係る波形鋼板による耐震壁又は制震壁の製作方法を図２に基づいて説明する。なお、上述した実施例１の記載内容と重複する薄板波形鋼板２の説明（段落番号［００１６］を参照）や効果の説明（段落番号［００１８］、［００１９］を参照）は省略する。
図２（Ａ）、（Ｂ）は、請求項２記載の発明に係る製作方法で製作した波形鋼板による耐震壁１’（以下、制震壁の場合も含む。）の完成図を示している。
この耐震壁１’は、板厚が３ｍｍ程度の薄鋼板を、一般のプレス機で波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板２を２枚、凹凸を向かい合わせて重ね合わせ（図２Ｂを参照）、重ね合わせた薄板波形鋼板２、２同士を垂直面部２ａにおいて面外方向に通した複数のボルト４…で一体的に接合して製作されている（図２Ａを参照）。前記ボルト４は左右方向に一定の間隔をあけて複数設置されている。
但し、耐震壁１’を構成する薄板波形鋼板２の枚数は、図示した枚数に限らず、建物の耐震・制震設計に応じて適宜増減して実施する。即ち、上記実施例１と同様に、凹凸を同一の向きに重ね合わせたものが、向かい合わせに接合される。
また、前記ボルト４は、軸力が高く、材間摩擦力によって剪断力を伝える接合が期待できる高力ボルトを使用すると好適に実施することができる。

前記ボルト４は、薄板波形鋼板２の垂直面部２ａと前記スペーサー３に予め設けた共通のボルト孔へ通してナット５で強く締め付けている。

上記のように製作した耐震壁１’も、例えば上記特許文献１〜８に開示されているように、両側縁に接合用フレーム６を取付けることにより、柱梁架構又は柱スラブ架構の面内に組み入れてた上で前記接合用フレーム６を介して左右の柱に接合して、耐震壁又は制震壁１’として機能させることができる。但し、耐震壁の上下の縁にも接合用フレームを取付けて、同接合用フレームを上下の梁、又は上下梁及び左右の柱と接合する場合もある。

以上、本発明を実施例に基づいて説明したが、勿論、図示した実施例の限りではない。本発明の要旨及び技術的思想を逸脱しないかぎり、当業者の変形、応用にしたがい様々な実施例が成立することを、敢えてここに、言及する次第です。

（Ａ）は請求項１及び３記載の発明に係る波形鋼板よる耐震壁を示す正面図である。（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。（Ａ）は請求項２及び４記載の発明に係る波形鋼板よる耐震壁を示す正面図である。（Ｂ）は（Ａ）の側面図である。波形鋼板の剪断変形の状態を模式的に示した斜視図である。（Ａ）は波形鋼板の軸圧縮の状態を示した説明図である。（Ｂ）は波形鋼板の曲げの状態を示した説明図である。（Ａ）〜（Ｄ）は波形鋼板の異なる断面形状を示した説明図である。

符号の説明

１、１’ 耐震壁（制震壁）
２薄板波形鋼板
３スペーサー
４ボルト

Claims

薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板を、スペーサーを間に挟み、前記波形状の凹凸が同一の向きになるように複数重ね合わせ、重ね合わせた前記薄板波形鋼板を面外方向へ貫通するボルトにより、重ね合わせた前記薄板波形鋼板同士を一体的に接合することを特徴とする、波形鋼板による耐震壁又は制震壁の製作方法。
柱梁架構又は柱スラブ架構の面内に組み入れられる、波形鋼板による耐震壁又は制震壁の製作方法において、
垂直面部と斜面部とが交互に繰り返される波形状に薄鋼板を折り曲げて成形した薄板波形鋼板を、折り筋を水平にし、前記垂直面部同士を接触させるようにして前記波形状の凹凸が向かい合わせになるように複数重ね合わせ、重ね合わせた前記薄板波形鋼板同士を面外方向にボルトで一体的に接合することを特徴とする、波形鋼板による耐震壁又は制震壁の製作方法。
薄鋼板を波形状に折り曲げて成形した薄板波形鋼板が、スペーサーを間に挟み、前記波形状の凹凸が同一の向きになるように複数重ね合わされ、重ね合わされた前記薄板波形鋼板を面外方向へ貫通するボルトにより、重ね合わされた前記薄板波形鋼板同士が一体的に接合され、柱梁架構又は柱スラブ架構の面内に組み入れられることを特徴とする、波形鋼板による耐震壁又は制震壁。
柱梁架構又は柱スラブ架構の面内に組み入れられる、波形鋼板による耐震壁又は制震壁において、
垂直面部と斜面部とが交互に繰り返される波形状に薄鋼板を折り曲げて成形した薄板波形鋼板が、折り筋を水平にし、前記垂直面部同士を接触させるようにして前記波形状の凹凸が向かい合わせになるように複数重ね合わされ、重ね合わされた前記薄板波形鋼板同士が面外方向にボルトで一体的に接合されていることを特徴とする、波形鋼板による耐震壁又は制震壁。