特開 2024-45894 折箱型せん断パネル版、これを組合せたせん断パネル及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024045894

(43)【公開日】2024-04-03

(54)【発明の名称】折箱型せん断パネル版、これを組合せたせん断パネル及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   E04B 2/56 20060101AFI20240327BHJP

【ＦＩ】

E04B2/56 605M

E04B2/56 605J

E04B2/56 621H

E04B2/56 643A

【審査請求】未請求

【請求項の数】9

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022150972

(22)【出願日】2022-09-22

(71)【出願人】

【識別番号】304021417

【氏名又は名称】国立大学法人東京工業大学

(74)【代理人】

【識別番号】100100011

【弁理士】

【氏名又は名称】五十嵐 省三

(72)【発明者】

【氏名】五十嵐 規矩夫

【テーマコード（参考）】

2E002

【Ｆターム（参考）】

2E002EC01

2E002FB08

2E002FB22

2E002FB25

2E002GA01

2E002MA12

(57)【要約】

【課題】低製造コストの折箱型せん断パネル版、これを組合せたせん断パネル及びその製造方法を提供する。
【解決手段】折箱型せん断パネル版Ｐ１１は、平版状の鋼板を切断して方形平面部１及び方形平面部１の四辺を囲む４つの左側フランジ２－１、右側フランジ２－２、上側フランジ２－３、下側フランジ２－４よりなる。各折箱型せん断パネル版Ｐ１１の各フランジ２－１、２－２、２－３、２－４に開口部２－１ａ、２－２ａ、２－３ａ、２－４ａを設ける。各フランジ２－１、２－２、２－３、２－４を方形平面部１に対して同一の直角方向に立設されるように、折り曲げてある。４つの同一の折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２を隣接させて折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２のフランジ２－１、２－２、２－３、２－４を接触させ、接触したフランジ間をボルトＢ、ナットＮ及びワッシャＷでボルト接合させる。
【選択図】 図４

【特許請求の範囲】

【請求項1】

矩形平面部と、
該矩形平面部の四辺を囲み、前記矩形平面部に対して同一の直角方向又は異なる直角方向に突出するように立設されている４つのフランジとを具備する折箱型せん断パネル版。

【請求項2】

前記矩形平面部に開口部を設けた請求項１に記載の折箱型せん断パネル版。

【請求項3】

請求項１に記載の折箱型せん断パネル版を複数個平面状に配置して組合せたせん断パネルであって、
隣接する２つの前記折箱型せん断パネル版の前記各フランジの間を機械的接合したせん断パネル。

【請求項4】

前記各フランジの間の前記機械的接合はボルト、ナット及びワッシャよりなるボルト接合によって行われた請求項３に記載のせん断パネル。

【請求項5】

前記各フランジの間の前記機械的接合はドリルねじよりなるねじ接合によって行われた請求項３に記載のせん断パネル。

【請求項6】

前記せん断パネルの一部に前記折箱型せん断パネル版を配置せずに開口部を設けた請求項３に記載のせん断パネル。

【請求項7】

前記各折箱型せん断パネル版の前記フランジの立設方向を相異なるようにした請求項３に記載のせん断パネル。

【請求項8】

前記各折箱型せん断パネル版の前記フランジの立設方向を前記各折箱型せん断パネル版毎に変化させた請求項３に記載のせん断パネル。

【請求項9】

薄板を切断して矩形平面部及び該矩形平面部を囲む４つのフランジを形成するための切断工程と、
前記４つのフランジに開口部を形成するための開口工程と、
前記４つのフランジを前記矩形平面部に対して同一の直角方向又は異なる直角方向に突出するように折曲げて折箱型せん断パネル版を形成する折曲工程と、
前記折箱型せん断パネル版を複数個平面状に配置して組合せ、隣接する２つの前記折箱型せん断パネル版の各フランジの間を機械的接合する機械的接合工程と
を具備するせん断パネルの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は建築構造物内に設置する壁等に用いられるたとえば耐震壁用の折箱型せん断パネル版、これを組合せたせん断パネル及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、たとえば耐震壁用の鋼板部材（せん断パネルとも言う）は水平抵抗要素、エネルギー吸収要素として作用する。このせん断パネルは薄板で製造されるので、地震力等の水平荷重によるせん断力を受けた場合の座屈不安定現象が避けられない。

【0003】

従来のせん断パネルはリブを設けている（参照：特許文献１）。これにより、リブによって区分された区画の板厚に対する幅厚比を相対的に小さくして区画内せん断座屈耐力を大きくし、また、せん断パネル全体の面外剛性を大きくする。この結果、リブで区画された区画内の座屈不安定現象及びせん断パネルの全体的な座屈不安定現象を防止できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２００４－１９１５７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、上述の従来のリブを有するせん断パネルの製造方法は、製造工場において、高い溶接技術を必要とし、また、製造工程も多く、他方、組立現場に設置の際にも、大型化かつ重量化するので、多くの人手及び重機を必要とする。この結果、製造コストが高いという課題がある。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述の課題を解決するために、本発明に係る折箱型せん断パネル版は、矩形平面部と、矩形平面部の四辺を囲み、矩形平面部に対して同一の直角方向又は異なる直角方向に突出するように立設されている４つのフランジとを具備するものである。

【0007】

また、本発明に係るせん断パネルは、上述の折箱型せん断パネル版を複数個平面状に配置して組合せたせん断パネルであって、隣接する２つの折箱型せん断パネル版の各フランジの間を機械的接合したものである。

【0008】

さらに、本発明に係るせん断パネルの製造方法は、薄板を切断して矩形平面部及び矩形平面部を囲む４つのフランジを形成するための切断工程と、４つのフランジに開口部を形成するための開口工程と、４つのフランジを矩形平面部に対して同一の直角方向又は異なる直角方向に突出するように折曲げて折箱型せん断パネル版を形成する折曲工程と、折箱型せん断パネル版を複数個平面状に配置して組合せ、隣接する２つの折箱型せん断パネル版の各フランジの間を機械的接合する機械的接合工程とを具備するものである。

【発明の効果】

【0009】

本発明によれば、折箱型せん断パネル版は溶接を必要とせず、製造工場で簡易な製造工程で得られ、他方、組立現場における軽量化した折箱型せん断パネル版の組合せの場合も溶接的接合ではなく機械的接合によって行われるので、製造コストを低減できる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】本発明に係るせん断パネルの製造方法の実施の形態を説明するための図であって、折箱型せん断パネル版の切断工程を示す正面図である。

【図2】本発明に係るせん断パネルの製造方法の実施の形態を説明するための図であって、折箱型せん断パネル版の開口工程を示す正面図である。

【図3】本発明に係るせん断パネルの製造方法の実施の形態を説明するための図であって、折箱型せん断パネル版の折曲工程を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上側面図、（Ｅ）は下側面図である。

【図4】本発明に係るせん断パネルの製造方法の実施の形態を説明するための図であって、折箱型せん断パネル版の組合工程を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上側面図、（Ｅ）は下側面図である。

【図5】図４の折箱型せん断パネル版の組合工程によって得られたせん断パネルを用いた耐震壁を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図6】図５の耐震壁の変更例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図7】図４の折箱型せん断パネル版の組合工程の変更例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上側面図、（Ｅ）は下側面図である。

【図8】図７の折箱型せん断パネル版の組合工程によって得られたせん断パネルを用いた耐震壁を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図9】図３の折箱型せん断パネル版の折曲工程の変更例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上側面図、（Ｅ）は下側面図である。

【図10】図９の折箱型せん断パネル版の折曲工程によって得られたせん断パネルを用いた耐震壁を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【図11】図２の折箱型せん断パネル版の開口工程の変更例を示す正面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

図１、図２、図３、図４は本発明に係るせん断パネルの製造方法の実施の形態を説明するための図である。

【0012】

始めに、折箱型せん断パネル版Ｐ１１の切断工程を示す図１を参照すると、平版状の鋼板を切断して方形平面部１及び方形平面部１の四辺を囲む４つの左側フランジ２－１、右側フランジ２－２、上側フランジ２－３、下側フランジ２－４を有する折箱型せん断パネル版Ｐ１１を得る。尚、点線Ｌは後の折曲工程での折曲線を示す。

【0013】

次に、折箱型せん断パネル版Ｐ１１の開口工程を示す図２を参照すると、各折箱型せん断パネル版Ｐ１１の各フランジ２－１、２－２、２－３、２－４に後述の折箱型せん断パネル版組合工程に用いる開口部２－１ａ、２－２ａ、２－３ａ、２－４ａを設ける。

【0014】

次に、図３の折箱型せん断パネル版Ｐ１１の折曲工程を参照すると、図２の折曲線Ｌに沿って各フランジ２－１、２－２、２－３、２－４を方形平面部１に対して同一の直角方向に立設されるように、折り曲げる。

【0015】

最後に、図４の折箱型せん断パネル版の組合工程を参照すると、たとえば、４つの同一の折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２を隣接させて折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２のフランジ２－１、２－２、２－３、２－４を接触させる。すなわち、右側フランジ２－２（Ｐ１１）と左側フランジ２－１（Ｐ１２）とを接触させ、右側フランジ２－２（Ｐ２１）と左側フランジ２－１（Ｐ２２）とを接触させ、下側フランジ２－４（Ｐ１１）と上側フランジ２－３（Ｐ２１）とを接触させ、下側フランジ２－４（Ｐ２２）と上側フランジ２－３（Ｐ２２）とを接触させる。次に、接触したフランジ間をボルトＢとナットＮとでボルト接合させる。たとえば、折箱型せん断パネル版Ｐ１の右側フランジ２－２の開口部２－２ａ及び折箱型せん断パネル版Ｐ２の左側フランジ２－１の開口部２－１ａを利用してボルトＢ、ナットＮ及び圧力均一のためのワッシャＷでボルト接合させる。尚、ボルト接合は高力ボルト接合をも含むものとする。また、ボルト接合の代りに、ドリルねじによるねじ接合でもよい。

【0016】

このようにして複数の折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２を組合せて得られたせん断パネルＰにおける折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２の接合部分は直角に突設してリブの作用をする。また、たとえば耐震壁用として用いる場合、折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、Ｐ２１、Ｐ２２の左側フランジ２－１（Ｐ１１）、２－１（Ｐ２１）、右側フランジ２－２（Ｐ１２）、２－２（Ｐ２２）、上側フランジ２－３（Ｐ１１）、２－３（Ｐ１２）、下側フランジ２－４（Ｐ２１）、２－４（Ｐ２２）の開口部２－１ａ、２－２ａ、２－３ａ、２－４ａを利用して耐震壁のエンドプレート、フランジにボルト等を用いて結合される。

【0017】

上述のごとくして得られるせん断パネルは以下の効果を得ることができる。
（ａ）折箱型せん断パネル版は方形平坦部の直角方向のフランジによって分断されるので、折箱型せん断パネル版の幅厚比（ｂ／ｔ）が小さくなり、折箱型せん断パネル版の面内せん断座屈耐力Ｑ_ｃｒを大きくできる。また、折箱型せん断パネル版のリブとして作用するフランジによって全体の座屈の発生を抑制できる。尚、面内せん断座屈耐力Ｑ_ｃｒは数１で表される。

【数1】

但し、ｋは座屈係数、
Ｅはヤング係数、
νはポアソン比、
ｔは方形平面部厚さ、
ｂは方形平面部の幅、
Ａは方形平面部の断面積
である。
（ｂ）折箱型せん断パネル版は板厚ｔを小さくできるので、せん断パネル全体の重量を小さくできる。
（ｃ）折箱型せん断パネル版は切断工程、開口工程、折曲工程のみであり、また溶接を用いない折箱型せん断パネル版の組合工程により製造が容易となる。

【0018】

図５は図４の折箱型せん断パネル版の組合工程によって得られたせん断パネルを用いた耐震壁を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。尚、図５においては、せん断パネルＰは５×４＝２０個の折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２、…、Ｐ５４よりなる。

【0019】

図５のせん断パネルＰにおいては、折箱型せん断パネル版の機械的に接合されたフランジが補強用リブＲ１、Ｒ２、Ｒ３、Ｒ４、Ｒ１'、Ｒ２'、Ｒ３’を構成している。

【0020】

図６は図５の耐震壁の変更例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【0021】

図６のせん断パネルＰにおいては、図５の折箱型せん断パネル版Ｐ２２、Ｐ２３、Ｐ３２、Ｐ３３を設けずに開口部ＯＰを形成している。つまり、補強用リブＲ２、Ｒ２'の一部を設けていない。この開口部ＯＰはたとえば小窓を設けるためである。また、開口部ＯＰは複数設けてもよい。

【0022】

図７は図４の折箱型せん断パネル版の組合工程の変更例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上側面図、（Ｅ）は下側面図である。

【0023】

図７のせん断パネルＰにおいては、折箱型せん断パネル版Ｐ１２’、Ｐ２１’は図４の折箱型せん断パネル版Ｐ１２、Ｐ２１を裏返ししたものである。これにより、表面状態を変化させることができる。尚、裏返しする折箱型せん断パネル版はＰ１２、Ｐ２１に限定されない。

【0024】

図８は図７の折箱型せん断パネル版の組合工程によって得られたせん断パネルを用いた耐震壁を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。

【0025】

図８のせん断パネルＰにおいては、折箱型せん断パネル版Ｐ１１、Ｐ１２’、…、Ｐ５４’は交互に表裏反対となっており、これにより、表面状態を変化させることができる。これにより、せん断パネルＰの意匠上の美感が増加する。

【0026】

図９は図３の折箱型せん断パネル版の折曲工程の変更例を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は左側面図、（Ｃ）は右側面図、（Ｄ）は上側面図、（Ｅ）は下側面図である。

【0027】

図９のせん断パネルＰ１１（Ｍ）においては、フランジ２－１、２－３、２－４は方形平面部１の上側の直角方向に折り曲げられているのに対し、フランジ２－２は方形平面部１の下側の直角方向に折り曲げられている。

【0028】

図１０は図９の折箱型せん断パネル版の折曲工程によって得られたせん断パネルを用いた耐震壁を示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は（Ａ）のＢ－Ｂ線断面図、（Ｃ）は（Ａ）のＣ－Ｃ線断面図である。尚、図１０においては、せん断パネルＰは５×４＝２０個の折箱型せん断パネル版Ｐ１１（Ｍ）、Ｐ１２（Ｍ）、…、Ｐ５４（Ｍ）よりなる。

【0029】

図１０のせん断パネルＰにおいては、横方向のみ折箱型せん断パネル版たとえばＰ３１（Ｍ）、Ｐ３２（Ｍ）、Ｐ３３（Ｍ）、Ｐ３４（Ｍ）が斜めに傾斜している。これにより、せん断パネルＰの意匠上の美感が増加する。

【0030】

尚、上述の実施の形態では、折箱型せん断パネル版の材料として鋼材を用いているが、他の材料たとえば銅、アルミニウム、及びこれらの合金でもよい。また、折箱型せん断パネル版にはめっき処理、塗装等の表面処理を施すこともできる。

【0031】

また、上述の実施の形態における折箱型せん断パネル版の方形平面部は方形を含む矩形平面部でもよい。また、図１１に示すごとく、方形平面部１には、開口部２－１ａ、２－２ａ、２－３ａ、２－４ａと共に、円形等の開口部１ａを設けることもできる。これにより、せん断パネルの軽量化を図れる。

【0032】

さらに、上述の実施の形態におけるせん断パネルの折箱型せん断パネル版は複数行×複数列で構成されるが、１行の複数列又は１列の複数行でもよい。後者の場合、すなわち、複数の縦の折箱型せん断パネル版の場合、折箱型せん断パネル版の厚さを大きくして面内せん断座屈耐力を大きくする。

【0033】

さらに、本発明は上述の実施の形態の自明の範囲内のいかなる変更にも適用し得る。

【産業上の利用可能性】

【0034】

本発明に係るせん断パネルは建築土木用の外、産業機械、家具等にも利用できる。

【符号の説明】

【0035】

Ｐ１１、Ｐ１２、…、Ｐ２１、Ｐ２２、…、Ｐ１１（Ｍ）、Ｐ１２（Ｍ）、…：折箱型せん断パネル版
Ｐ：せん断パネル
１：方形平面部
１ａ：開口部
２－１、２－２、２－３、２－４：フランジ
２－１ａ、２－２ａ、２－３ａ、２－４ａ：開口部
Ｂ：ボルト
Ｎ：ナット
Ｗ：ワッシャ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】