特許 6833230 鉄骨構造の耐力壁

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6833230

(24)【登録日】2021年2月5日

(45)【発行日】2021年2月24日

(54)【発明の名称】鉄骨構造の耐力壁

(51)【国際特許分類】

   E04B 2/56 20060101AFI20210215BHJP

【ＦＩ】

   E04B2/56 605D

   E04B2/56 611B

   E04B2/56 642B

   E04B2/56 651D

   E04B2/56 652H

   E04B2/56 652M

【請求項の数】5

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2020-60195(P2020-60195)

(22)【出願日】2020年3月30日

【審査請求日】2020年7月27日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】503005559

【氏名又は名称】株式会社キタムラ

(74)【代理人】

【識別番号】100162857

【弁理士】

【氏名又は名称】渡邉 健一

(72)【発明者】

【氏名】内野 忠夫

(72)【発明者】

【氏名】北村 浩一

【審査官】 須永 聡

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１１−１８４９８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２２５０８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−３７１６３４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０８−３１９６９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０２−０８０７３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−０３７７０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０９７１４６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１０−０４６７０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−２２２７７８（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｅ０４Ｂ ２／５６−２／７０

Ｅ０４Ｂ ２／８８−２／９６

Ｅ０４Ｈ ９／００−９／１６

Ｅ０４Ｇ ２３／００−２３／０８

Ｆ１６Ｆ １５／００−１５／３６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一対の金属製の柱の間を跨ぐように、長尺の金属製棒状体をジグザグ状に折り曲げることによってブレースが形成されているトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁であって、
前記金属製の柱には、複数個の固着プレートが設置されており、
前記棒状体の折り曲げ部及び端部には、可動プレートが設置されて一体化されており、
該可動プレートは、前記ブレースと連動して回動可能な状態で前記固着プレートに固定されているものである
ことを特徴とする鉄骨構造の耐力壁。

【請求項2】

前記一対の金属製の柱の間の距離は、
長孔を有する上下一対のスペーサによって微調整が可能なものである
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造の耐力壁。

【請求項3】

前記長尺の金属製棒状体は、
長尺の金属製丸棒体であり、
該金属製丸棒体の端部に設置されている可動プレートには長孔を有するものであり、
該長孔によって、前記可動プレートの固定位置の微調整が可能なものである
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造の耐力壁。

【請求項4】

前記固着プレートは、
前記金属製の柱に溶接により設置されており、
前記可動プレートは、
前記棒状体の折り曲げ部及び端部に溶接により設置されているものである
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造の耐力壁。

【請求項5】

前記可動プレートは、
ボルト・ナットによりピン結合されて、回動可能な状態で前記固着プレートに固定されているものである
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造の耐力壁。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、軽量化及びコンパクト化が可能であるとともに、高強度であり、設置時における作業性にも優れるトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁に関するものである。

【背景技術】

【0002】

地震による横揺れや台風による強風等の水平力に耐える構法として、主に、太くて重い鉄骨柱を使用する構法と、比較的細くて軽い鉄骨柱を用いるとともに、鉄骨柱と鉄骨柱との間に複数の耐力壁を設置する構法とがある。これらのうちで太くて重い鉄骨柱を使用する構法は、鉄骨材料がコスト高になるという問題点や、重量物を扱うので大型の重機が必要となるという問題点がある。

【0003】

そこで、多数枚のブレース材を用いてトラス構造をした耐力壁を製造し、建造物の構造上必要な位置に耐力壁を配置することによって、軽量化及び高強度化を図る発明が特許文献１に開示されている。

【0004】

一方、ジグザグ形状に折り曲げられた長尺の丸棒体と、粘弾性材料とを用いることによってトラス構造を構成し、外力に対して粘り強く対抗する鉄骨構造の耐力壁の発明が特許文献２に開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００６−３７７０４号公報

【特許文献2】特開２０１１−１８４９８３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

上述した特許文献１に記載の発明は、一対の鉄骨製柱の間を、多数枚の平板状をしたブレース材を用いてジグザグ形状に設置し、その端部をボルト・ナットでピン接合をするものである。

【0007】

この構法を用いると、多数枚のブレース材を作成したり、それぞれの端部をボルト・ナットで鉄骨製柱にピン接合をしたりする必要があることからコスト高になり、加えて作業性も悪いという問題点があった。

【0008】

一方、特許文献２に記載の発明は、一方の鉄骨柱にはジグザグ形状に折り曲げられた丸棒（特許文献２では、第２エネルギー吸収手段と記載。）の折り曲げ部分が溶接されており、この丸棒の反対側の折り曲げ部分と隣接する鉄骨柱とはゴムなどの粘弾性材料（特許文献２では、第１エネルギー吸収手段と記載。）を介して、ボルト・ナットで鉄骨柱とピン接合するものである。

【0009】

この構法を用いると、一本の丸棒を折り曲げてブレースとして用いることから、低コスト化は可能になるものの、粘弾性材料が金属製材料に比べて経時劣化をするまでの期間が短く、一定期間ごとに粘弾性材料を交換する必要があるという問題点があった。すなわち、弾性材料の寿命が金属材料に比べて短いという問題点があった。加えて、粘弾性材料を介して鉄骨柱への取付時における作業性も悪いという問題点があった。

【0010】

本発明は、上記した問題点の除去を目的としており、軽量化及びコンパクト化が可能であるとともに、高強度であり、設置時における作業性にも優れるトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁の提供を目的としている。

【課題を解決するための手段】

【0011】

本発明は、トラス構造をした鉄骨構造の耐力壁の提供に関するものである。

【0012】

請求項１に記載した発明は、
一対の金属製の柱の間を跨ぐように、長尺の金属製棒状体をジグザグ状に折り曲げることによってブレースが形成されているトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁であって、
前記金属製の柱には、複数個の固着プレートが設置されており、
前記棒状体の折り曲げ部及び端部には、可動プレートが設置されて一体化されており、
該可動プレートは、前記ブレースと連動して回動可能な状態で前記固着プレートに固定されているものである
ことを特徴としている。

【0013】

請求項１に記載した発明を用いると、軽量化及びコンパクト化が可能であるとともに、高強度なトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁の提供することができる。

【0014】

請求項２に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、
前記一対の金属製の柱の間の距離は、
長孔を有する上下一対のスペーサによって微調整が可能なものである
ことを特徴としている。

【0015】

請求項３に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、
前記長尺の金属製棒状体は、
長尺の金属製丸棒体であり、
該金属製丸棒体の端部に設置されている可動プレートには長孔を有するものであり、
該長孔によって、前記可動プレートの固定位置の微調整が可能なものである
ことを特徴とする請求項１に記載の鉄骨構造の耐力壁。

【0016】

ことを特徴としている。

【0017】

請求項２又は請求項３に記載した発明を用いると、設置時における作業性にも優れるトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁を提供することができる。

【0018】

請求項４に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、
前記固着プレートは、
前記金属製の柱に溶接により設置されており、
前記可動プレートは、
前記棒状体の折り曲げ部及び端部に溶接により設置されているものである
ことを特徴としている。

【0019】

請求項５に記載した発明は、請求項１に記載の発明において、
前記可動プレートは、
ボルト・ナットによりピン結合されて、回動可能な状態で前記固着プレートに固定されているものである
ことを特徴としている。

【0020】

請求項４及び請求項５に記載した発明を用いると、高強度であり、設置時における作業性もさらに優れた鉄骨構造の耐力壁を提供することができる。

【発明の効果】

【0021】

本発明を用いると、軽量化及びコンパクト化が可能であるとともに、高強度であり、設置時の作業性にも優れるトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0022】

【図1】（ａ）耐力壁１の正面概略図である。（ｂ）耐力壁１の右側面図である。

【図2】（ａ）耐力壁１の下方部分の拡大概略図である。（ｂ）Ａ−Ａ断面図である。

【図3】（ａ）スペーサの概略図である。（ｂ）ブレース１９ａ端部の概略図である。

【図4】（ａ）耐力壁１の略中央部分の可動プレート１５ａ部の拡大図である。（ｂ）Ｂ−Ｂ断面図である。

【図5】柱３ａの部分の製造工程図である。

【図6】ブレース１９ｂの部分の製造工程図である。

【図7】組立工程の概略図である。

【図8】試験状態の概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0023】

本発明は、鉄骨構造の耐力壁１に関するものであり、以下において詳細に説明する（図１〜図７）。
（１）耐力壁１の概略構造
図１は、一例として、鉄骨構造の建物の一階部分の補強として、下方の梁５ａと上方の梁５ｂの間に、例えば、ボルト２１と、図示されていないナットを用いて本発明に係る耐力壁１を設置した状態の概略図である。この耐力壁１の外側には、図示されていない外装パネルが、内側には内装パネルを取り付けて建造物の壁が完成する。

【0024】

本実施例では、耐力壁１の高さ方向の寸法を２６５０ｍｍ、幅方向の寸法を４５５ｍｍ（（約１／４間（けん）））としており小形・軽量でコンパクトなものである。この耐力壁１は、後述するように、上部及び下部に設置されているスペーサ１７ａ，ｂによって、一対の柱３ａ，ｂの間の距離の微調整が可能なものである。

【0025】

耐力壁１の金属製の柱３ａ，ｂには、複数個の固着プレートが設置されている。そして、一対の金属製の柱３ａ，ｂの間を跨ぐように、長尺の金属製棒状体をジグザグ状に折り曲げることによってブレース１９ａ，ｂが形成されているトラス構造をしたものである。このブレース１９ａ，ｂの折り曲げ部及び端部には、可動プレートが設置されて一体化されて連動するようになっている。

【0026】

そして、ブレース１９ａ，ｂと一体化された可動プレート１６ａが、回動可能な状態で固着プレート１３ｂにボルト・ナットなどによってピン結合されて固定されている。なお、図１では、可動プレート１６ａ及び固着プレート１３ｂのみが図示されており、これらについての詳細は後述する（図２〜図６）。
（２）耐力壁１の下部部分の構造
耐力壁１の下部部分の構造について説明する（図２、図３）。なお、耐力壁１の上部部分については下部部分と同一構造のものなので説明を省略する。

【0027】

耐力壁１の下部部分は、柱３ａ，ｂに溶接、例えば、アーク溶接されている固着プレート１１ａ，ｂと、一対の柱３ａ，ｂを一定距離に保持するためのスペーサ１７ａ，ｂと、ブレース１９ａ，ｂが溶接されている可動プレート１５ａ，ｂ等によって構成されている。

【0028】

ブレース１９ａ，ｂとして用いている金属製棒状体としては、長尺の丸棒体、角棒体、円筒体、角筒体などの使用が可能であるが、強度の点や、後述する可動プレート１５ａ，ｂとの溶接性・取扱性などを考慮すると長尺の金属製丸棒体が好ましい。
＜固着プレート１１ａ，ｂ＞
柱３ａ，ｂの上下両端付近に設置されている固着プレート１１ａ，ｂは、後述する略中央部分の固着プレート１３ａ〜ｄに比べて大きな外力を受ける部分なので、形状も大きく、溶接部分の面積も広くしている。

【0029】

この固着プレート１１ａ，ｂは、鋼板を加工、例えばレーザ加工によって切り出したものであり、その略中央部分にはボルト孔が穿孔されている。略四角形をしており、溶接強度を高くするために面積の大きな底辺部分が柱３ａ，ｂに溶接される。
＜スペーサ１７ａ，ｂ＞
スペーサ１７ａ，ｂは、鋼板を加工、例えばレーザ加工によって切り出したものであり、その両端付近には長孔３１ａ，ｂが穿孔されている（図３（ａ））。

【0030】

一対の金属製の柱３ａ，ｂは、上下の梁５ａ，ｂに直接溶接をすることもできる。しかしながら、本実施例では設置現場での作業性を考慮して、長孔３１ａ，ｂを有する上下一対のスペーサ１７ａ，ｂを用いることにより、一対の金属製の柱３ａ，ｂの間の距離（固定位置）を微調整が可能なものにした。
＜可動プレート１５ａ，ｂ＞
耐力壁１の下部部分の可動プレート１５ａ，ｂは、鋼板を加工、例えば、レーザ加工によって切り出したものであり、略長方形をしており長孔３３が穿孔されている。ブレース１９ａ，ｂの端部には、可動プレート１５ａ，ｂが溶接、例えば、アーク溶接されて設置されている（図３（ｂ））。

【0031】

可動プレート１５ａ，ｂに長孔３３を形成することによって、ブレース１９ａ，ｂの固定位置の微調整を可能にすることができる。
＜固定状態＞
スペーサ１７ａ及び可動プレート１５ａ，ｂが、固着プレート１１ａ，ｂに固定されている状態について図２を用いて詳細に説明する。

【0032】

図２（ｂ）において、固着プレート１１ａの上方には、スペーサ１７ａ、座金２５ａ、ボルト２１の順で、固着プレート１１ａの下方には、可動プレート１５ａ、ナット２３ａ、ナット２３ｂの順で配置、螺着され、ピン結合されて固定されている。ここで２個のナット２３ａ、ｂを用い、それら同士を強く螺着することによって可動プレート１５ａと固着プレート１１ａとが固着されないようにすることができる。したがって、可動プレート１５ａは、ブレースと連動して回動可能な状態で固着プレート１１ａに固定することができる。

【0033】

一方、固着プレート１１ｂの上方には、可動プレート１５ｂ、ナットが、固着プレート１１ｂの下方には、図示されていない座金、ボルトが、それぞれ固着プレート１１ａとは対称（逆）になるように配置、螺着され、ピン結合されて固定されている。

【0034】

すなわち、一対のブレース１９ａ，ｂは、それぞれが可動プレート１５ａ，ｂの外側（離れる位置）に溶接されて固定されるようにした（図２（ａ））。このように一対のブレース１９ａ，ｂは、それぞれが可動プレート１５ａ，ｂの外側に存在し、互いに独立して存在しているので、接触するなどの干渉を起こすこともない。
（３）耐力壁１の略中央部分の構造
耐力壁１の略中央部分について説明する（図４）。図１において、固着プレート１３ｂ、可動プレート１６ａと記載されている部分である。

【0035】

耐力壁１の略中央部分は、柱３ａ，ｂに溶接、例えば、アーク溶接されている固着プレート１３ａ〜ｄ（ただし、図１では、固着プレート１３ｂ、ｃのみが図示。）と、ブレース１９ａ，ｂの折り曲げ部が溶接されている可動プレート１６ａ〜ｄ（ただし、図１では、可動プレート１６ａ、ｄのみが図示。）等によって構成されている。
＜固着プレート１３ａ〜ｄ＞
柱３ａ，ｂの略中央部分に設置されている固着プレート１３ａ〜ｄは、鋼板を加工、例えばレーザ加工によって切り出したもので略台形状をしており、その略中央部分にはボルト孔が穿孔されている。

【0036】

この固着プレート１３ａ〜ｄは、前述した固着プレート１１ａ〜ｄに比べて小さな外力を受ける部分なので、形状も小さく、溶接部分の面積も狭くされており、略台形状をして底辺部分が柱３ａ，ｂに溶接される。
＜可動プレート１６ａ＞
可動プレート１６ａは、鋼板を加工、例えば、レーザ加工によって切り出したもので略台形状をしており、ボルト孔が穿孔されている。ブレース１９ａ，ｂの折り曲げ部分は、可動プレート１６ａのボルト孔よりも柱側、すなわち底辺に近く幅広い部分に溶接、例えば、アーク溶接されて設置されている（図４）。なお、可動プレート１６ｂ〜ｄについても同様の構造なので詳細な説明は省略する。
＜固定状態＞
可動プレート１６ａが、固着プレート１３ａに固定されて設置されている状態について図４を用いて詳細に説明する。なお、可動プレート１６ｂ〜ｄについても同様の構造なので詳細な説明を省略する。

【0037】

図４（ｂ）において、固着プレート１３ａの上方には、ブレース１９ｂが溶接されている可動プレート１６ａ、座金２５ａ、ボルト２１の順で、固着プレート１３ａの下方には、座金２５ｂ、ナット２３ａ、ナット２３ｂの順で配置、螺着され、ピン結合されて固定されている。ここで２個のナット２３ａ、ｂを用いることによって、上述した可動プレート１５ａと同様に、可動プレート１６ａは、ブレース１９ｂと連動して、回動可能な状態で固着プレート１３ａに固定することができる。
（４）組立工程
本実施例では、中空の角型鋼管を用いることとし、その両端部にはボルト孔が穿孔されている一対のフランジ７ａ，ｂと、上述した固着プレート１１ａ〜ｄ及び固着プレート１１ａ〜ｄを溶接、例えば、アーク溶接して柱３ａを製造する（図５（ａ）、（ｂ））。なお、角型鋼管に代えて、Ｈ形鋼や溝形鋼等を用いることもできる。

【0038】

長尺の金属製丸棒体を折り曲げ、上述したようにその両端部には長孔３３が穿孔されている一対の可動プレート１５ｃ，ｄと、略中央部分の可動プレート１６ｃ、ｄを溶接、例えば、アーク溶接してブレース１９ｂを製造する（図６（ａ）、（ｂ））。

【0039】

一対の柱３ａ，ｂと、スペーサ１７ａ，ｂを仮設置し（図７（ａ））、ブレース１９ｂを仮設置し（図７（ｂ））、最後にブレース１９ａを仮設置し（図７（ｃ））、上記したボルト・ナットを緩めた状態で仮固定し、本発明に係るトラス構造をした耐力壁１が完成する。したがって、工場で組み立てたユニット構造をした耐力壁１を工事現場に運んでそのまま設置作業をすることができる。

【0040】

なお、強度的に余裕がある場合には、ブレース１９ｂ又はブレース１９ａの一方を省略することもできる。

【0041】

本発明に係る耐力壁１は、部品点数が少なく、工場での製造も容易であることに加えて、柱３ａ，ｂ間を約４５５ｍｍ（約１／４間（けん））と、軽量化及びコンパクト化をすることができる。したがって、工事現場への持ち運びが容易であるとともに、鉄骨構造物の窓部分を広くしたり、強度的な必要性に応じて複数個を並べて設置したりできるという特徴がある。

【0042】

加えて、スペーサ７ａ〜ｄや可動プレート１５ａ〜ｄには、長孔３３が形成されているので、本発明に係る耐力壁１は工事現場における設置時の微調整が可能となり、作業性にも優れたものである。

【実施例1】

【0043】

本発明に係る耐力壁１の強度試験結果について説明する（図８）。一対の押え治具４１ａ，ｂ間に耐力壁１を設置し、油圧装置４３を用いて柱３ａの手前側端部に２４ｋＮの外力を与えた（圧力計４５で測定。図８（ａ））。

【0044】

その結果、最大４０ｍｍの変位（変位計４７で測定。図８（ａ））と、ブレース１９ｂに連動して可動プレート１５ａの回動が観測された（図８（ｂ））。一方、外力を停止することによって復元し、繰り返し同程度の外力を与えても塑性変形は起こらないことが確認できた。

【産業上の利用可能性】

【0045】

本発明は、鉄骨構造の耐力壁として利用することができる。

【符号の説明】

【0046】

１ 耐力壁
３ａ，ｂ 柱
５ａ，ｂ 梁
７ａ〜ｄ フランジ
１１ａ〜ｄ 固着プレート
１３ａ〜ｄ 固着プレート
１５ａ〜ｄ 可動プレート
１６ａ〜ｄ 可動プレート
１７ａ、ｂ スペーサ
１９ａ，ｂ ブレース
２１ ボルト
２３ａ，ｂ ナット
２５ａ，ｂ 座金
３１ａ，ｂ 長孔
３３ 長孔
３５ａ〜ｄ 孔
４１ａ，ｂ 押さえ治具
４３ 油圧装置
４５ 圧力計
４７ 変位計

【要約】

【課題】軽量化及びコンパクト化が可能であるとともに、高強度であり、設置時の作業性にも優れるトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁の提供する。
【解決手段】一対の金属製の柱３ａ，ｂの間を跨ぐように、長尺の金属製棒状体をジグザグ状に折り曲げることによってブレース１９ａ，ｂが形成されているトラス構造をした鉄骨構造の耐力壁１である。金属製の柱３ａ，ｂには、複数個の固着プレート１１ａ〜ｄ、１３ａ〜ｄが設置されている。棒状体の折り曲げ部及び端部には、可動プレート１５ａ〜ｄ、１６ａ〜ｄが溶接されて一体化されている。そして、これらの可動プレートは、回動可能な状態で固着プレートに固定されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】