【論 文】 日本建築学会構造系 論 文 報 告 集 第 450 号
・
1993年S月Journal of Struct
．
Constr，
Engng，
A1亅，
No．
450，
Aug．
，
1993二
方
向変
形
を
受
け
る
鉄
筋
コン
ク
リ
ー
曲
げ
降伏 後
の
構 造 性 状
ト
造耐
震 壁
の
POST
・
YIELD
BEHAVIOR
OF
MULTI
−
STORY
REINFORCED
CONCRETE
S
且EAR
WALLS
SUBJECTED
TO
BILATERAL
DEFORMATIONS
UNDER
AXIAL
LOAD
平
石久
廣
＊ ，今
西達 也
＊ ＊ ，福 山
洋
＊ ＊＊ ， 田中 義 成
＊ ＊ ＊＊llisahiro
UIRAJSHI
，
TatSuya
IMANISHI
，Hiroshi
FUK
こ／YAMA
andYoshinari
TAIVIAKA
This paper reports the experimental and analytical results and their
discussiorl
of isolated mul−
tistory reinforced concrete shear walls subjected to bilateral deformations under axial load
．
When shear walls were subjected to
bilateral
deformations
，
the axial compressive strainin
the compression−
sideboundary
columndeveloped
during
out−
of・
p且anebading
as well asin−
planeloading，
and their deformation capacity was dominated by compressionfailure
of the panel wall where compressive strain of concretein
panel wall reached to the strainincapable
ofbearing
any compression force，
beyond the strain atits
maximu 皿 strength．
This
straindevelopment
causedpoQr
deformation
capacity of shear walls subjected tobilateral
deformations
．
However ，
this resist・
ing meChaniSm Of COnCrete in panel Wall tO aXial
fOrCe
dUring
OUt．
Of−
planelOading
delayed COm・
pression
failure
ofbogndary
columns of shear walls subjected tobiLateral
deform
尹tions undeT high axial load，
Keyloords
：rSinforced condrete，
shear wall，
bilateral
deformation
，
ぬ‘’殿y，
fiber
anatysis鉄 筋コ ンク リ
ー
ト，
耐震壁，
二方 向変形，
靱性能， 曲げ解析1．
序 実地震 時を考え た場 合，
二方 向変形 下での耐震性は検 討 して おか な け ればならない課 題であ る。
特に弾 性 的な 挙 動に よ り地 震 力に抵 抗す る よ う な 設計方針 でな く，
建 物 全 体の 曲げ降 伏 機 構を前 提と し た部 材の塑 性エ ネル ギー
に よ り地 震時の入力エ ネル ギー
を吸 収し地震力に抵 抗す る ように設 計する建 物で は，
二方 向 変 形の 影響 を 適 切に評 価す る必要が あ る。 本論 文は，
こ の よ う な立場 か ら連層耐 震 壁の 二 方 向の 問題を 論 じ た もの であ る。
高層・
超 高層建 築 物の耐 震 壁 では，
曲 げ降 伏 後，
圧 縮 側 柱に極めて大き な軸 力が作 用 する。 そ の耐 震 壁が，
片 足 立 ちと なっ だ状 態で直 交 方 向 に繰返 し変 形を強 制さ れ ると あ まり大 きく な い変形下で 崩 壊す る危 険 性が あny ”，
こ の こ と が 連層 耐震壁に許容 され る変形の限 界 と な る可 能 性 が 考え ら れ る。
本研究で は
，．
連層耐 震 壁炉片 足 立ち状 態で直 行 方 向に 繰 返 し変 形 を 受ける 二 方 向 載 荷 実 験 を行い，
その実 験の 概 要お よび結 果の詳 細 を 示 し た。 さらにFiber
モ デル を用いて 二方 向 変 形 を受ける耐 震 壁の危 険 断 面につ い て の曲げ解析
を行い， その結果 よ り， 二方 向変 形を受け る 耐 震 壁の 挙 動と変形の限界につ い ての検 討 を 行っ た。
二方向変形 下の耐震壁の研究に関して は
，
い くつ かの 実験研究が 行わ れ てい る。
小 畠は， 文 献 2 ），3
）で面 外 方 向に土 圧 を考 慮した地 中 壁に対じ， 面 内方 向に繰 返し 載 荷 した実 験 結 果 を示し，
そ の せん断 強 度につ い て の検 討 を 行っ て い る。 荒 井，
荒 川，
溝口 らは，
文 献 4｝，
5） で L型 耐 震 壁の水 平 変 形 方 向を変動 因子と し た斜め方 向 の 1方向に繰返 し載 荷した実 験 結 果を示 し，
その終 局 曲 げ耐 力と 終 局 せ ん 断耐 力につ いて検討 している。 ま た文 献6
），7
）で は，L
型 耐 震 壁に円 型， 正 方 型， 放 射型の 本 論 文の一
部は，
文 献 1の，
］5｝に発 表し た も の で あ る。
＊ 建 設 省 建 築 研 究 所 構 造 研 究 室 室 長・
博士 （工学｝ ＊ ＊松 村 組 技 術 研 究 所 研 究 員 融 榊 建 設 省 建 築 研 究 所 研 究 員・
博士 （工学 〉 ＊ ＊ ＊ ＊ 大 日本 土 木 技 術 研 究所 研 究 員Head
，
Building Resea［ch Institute，
Mlnistfy of Construc忙ion，
Dr．
Eng．
Research Engineer
，
Technical Rese日rch Institute，
Matsumura−Gumi
Corporation
Research Engi皿eer
，
Bui臨 ng』
Research Insiitute，
Ministry of CQn．
struchon，
Dr．
ErL9．
Research Engineer
，
Research ＆ Development Center．
Dai NipponCorporatio皿
NII-Electronic Library Service
3
種の履歴 を与え た実験結果を示し，
そ の最大耐力にっ い て検討 してい る。
遠 藤，
関 ら は，
文献8
）で水 平 変 形 の方向を変動因子と し， バー
ベ ル 型 連層 耐 震 壁を斜め方 向の1
方 向に繰返し載 荷し た実験結果を示し，
その最 大 耐力 と変形能力につ い て検討 して いる。 し か し な がら， 本 研 究の よ うに 二方 向変形 下に お け る連 層 耐 震 壁の靱 性 能に着目 し た研 究は現 在ま で行わ れ てい ない 。 報 告1〕を 考 慮し たもの である。
試 験 体 P35H
（側 柱の せん断補 強 筋 形状が［コ型でP
． は0．
53％ ）は， 圧 縮 側 柱の帯 筋に よ る拘束の度合い が 変形 能に及ぼす 影 響 を検 討す る た めに，
試 験体M35H
（驢型で PΨは 1．
06％）の副帯筋 を外し た 配筋と し た。 試験 体M30
H （N ／2bD
陥逼
0．
30 ）は，
軸 力比が 二 方 向 変 形を受け る耐 震 壁の変形 能に与え る影響を検討す 2．
実 験概要 2．
1 試 験 体 試 験 体は，
高 層 鉄 筋コ ン ク リー
ト造 連層耐震 壁の下 層 部を対 象と した バー
ベル型の断 面を有する独 立 耐 震 壁で あり，
曲 げ降伏が せ ん断破壊に先行す る よ うに設計し た 1／4縮 小モデル で あ る。
表一
1に試 験体一
覧， 図一
1にMType
（M35
X
，M
35H ，
M30H
）の試 験 体の配 筋 図と壁 板 を 拘 束し た試 験体MW
Type
（MW
35
H
）の配筋図 を示す。
すべ て の試 験体は， 断 面 形状， コ ン ク リー
ト強度の 目標値， 鉄 筋 強度お よ び側柱主筋と壁 筋の 量 は同一
で あ る。 図一2
に，
柱の 中 心 圧 縮 試 験 体の 配 筋 図 を 示 す。
本研究では， 二方 向変形を受け る耐 震壁の構造性 状を 検 討する た めに，
試 験 体M35
H
を基 準と し以下の試 験 体 合 計5体 を 作 成し た。
軸 力レベ ル は， 1／50程 度の変形 角を対 象と し た 予備 解 析 結 果か ら，
軸 力 レベ ル をN
／2δP
晶＝o．3
とo．35
と し た解 析 結果が，
載 荷履歴と柱の横 拘 束 効果の違いに よ る壁 板の圧 縮ひずみ の進 展の度 合い の差を良く表し た こ と と，
高 層 鉄 筋 コ ン クリー
ト造の 柱で は通 常 NfbD
σ各＝
0．
33の軸 力レベ ル を 上限とする ことを 考 慮し決 めた。 試 験 体M35
X
は，
加 力パ スが耐 震 壁の変 形 能に与え る影 響 を検 討するた めに， 面内1方 向 加 力とし た。
これ は，
高 軸 力 下の柱の実 験研究か ら，一
方向変形 を受け る 柱と比べ，
二方 向変 形 を受け る柱は変 形 性 能が劣る との PL−
19 「 ：｝ll
°llll
：： ：：1
「 川 ： ： 「 1 ：r
： 1 ： ： ： 1 ： ： ｛ 1ll
° −1
：lI D6創00 ダ プル スパイラル筋 D6 ◎60 副帯 筋
D6
＠60
横 補 強 筋 疊 嵐 スバ 行ル D6 ＠60 副 帯 筋 D6060 主 筋 12−
DlO D6 ◎100 ダ プルこ
巾止 筋、
2
D6 ◎200 千 鳥 妖8
δ 雪馳
：1
：： ：：°1
：°い
ll
川1
： ：：1
： 「 ： ： ：1
：1 ： ： ： ： 1 ： ： 卩 ： ： ： ： ： ：1
唱
1
「1
： °1
： °1
：11
24 0 200 1300 200 350 35e9
・
1
・ ：巨一
罨・。
1
・ 1 e o O 亀 o
。
引
亀 O 国MWType
i
M
Type
図一
1MW typeとMtype の壁試験 体 配 筋 図 表一
1 試験 体一
覧 側 柱 壁 板 軸 力亀
試 験 体 形 状b
×D
（m皿） 主 筋 （P9％） スバ行ル 帯 筋 （pw毘） 副帯筋 （pw％） 内法 高 さhw
（mm）E
彫Q
工w］ 壁厚tw × 内法 長 さ1冊 （皿m） 壁 筋 （ps％） 軸力比−
N
2bD
σ 『 軸 力Ntonf
加 力パ ス 超35X
180
面 内1
方 向 M35H2
−D6
＠60
（0．53
）0．35196
P35H
200
×200
12−D10
（2．14
）D6
＠60
（0．53
）■
一
一
謄
20DO
［2．
0
］80
×1300
2−D6
＠100
（0．
80
）190
H30H
0．301502
方 向H 型M
鴨5H
2−
D6 ＠60
（0．53
）0
，
35170
＊ σB’
は 実 験 時の コンクリー
トの シ リンダー
圧 縮 試 験 結 果 を用い る。一 90 一
N工 工一
Eleotronio Libraryロ O
岬
〇一
19
レ P ：［
§
匱
葺
。 三 m ⊥−
M35H
圃
⊥ 凹35H
断面 図 図一2
中 心 圧 縮 試 験 体 配 筋 図鶯
ヨ
⊥P35H
断 面 図 表一
2 コ ン ク リー
トの材料特 性 800？
6。。 ミ 葛400 δ b200 …M3 らH ゜00 ．
10．
20 ．
30 ．
4 ε（毘） 図一
3 コ ンク リー
トのシ リンダー
圧 縮 試 験 12000〔
1Deoe奪
8。oo ；6000 望）
4000b20000。 1
．
02．
03．
04．
o ε（x） 図一
4 鉄 筋の引 張 試 験 結果 試 験 体 匿35x 闘35HP35H 闘30H 邯35H 圧 縮 強 度σ，
（kgf〆c ゴ） 63762 段 534588609 圧縮 強度 時ひずみ ε5 （黔 0．
240．
260，
250．
25O．
25 4 週 時 ヤ ング係 数Bc（×IO画
kgf／cmり 4．
074．
054，
003．
653．
76 引張 強 度σ，（kgf／cゴ ） 40．
245．
844，
140．
947．
8 k区fo 田 実験 時圧 縮 強度σ巴
’
了 78526609 ヤング 係 数 は1〆3σt時 割 繰 剛 性 と した。
表一
3 鉄 筋の材料特性 呼 び 名 DID D6 降伏 強 度 σy（kgf／cゴ ） 865D 826G 降伏 時ひず みεy （汾 0．
4且 0．
40 ヤング係 数 Es （X．
且Ookgf〆cms） 2．
12 2．
04 引張 強 度 σ，〔kgf／cnり 且0490 9980 伸び率 〔瓢） 12．
8 L3．
B 降 伏強 度は0．
2Sオフセッ ト法によ る。
る た めに，
試験体M35H
（N
／2わP
輪＝O．
35
）よ り も 軸力 比 を小さ く した。 こ れ は， 高軸力下の耐震壁に は， 曲 げ降 伏 時に圧 縮 側 柱に極めて大き な軸 力が作 用し， そ の圧 縮 応 力レ ベ ルが高い もの ほど 限界 変 形が小さ く な る とい う，一
方 向 変 形 下の耐 震 壁の実 験 結 果9〕を考 慮し た も のであ る。 ま た試 験体MW
35
H
は，
試 験体M35
H
に，
さ らに 壁 板の側 柱 面p
・
ら幅 400mm ， 壁 脚か らの高さ lOOO mm までの範 囲に横 補 強 筋 （D6
＞を100 mm ピッチ でダブ ル に配 し， さ らに幅 止 筋 （D6 ＞ を200 mm ピッ チで千 鳥に配する こ と に よ り壁 板 を拘 束した。
こ れ は，一
方 向 変 形 を受け る耐 震 壁の既 往の実 験 研 究か ら， 高軸 力 を受 け る耐 震 壁で あっ て も壁板を拘束し，
コ ンク リー
トの圧 縮 靱 性を高めた もの は変 形 能が向一
ヒする と い う報 告9L］°1 を考 慮し た もので あ る。
な お 予備 解 析に おい て も， 二方、
向 変 形 を 受 ける耐 震 壁は圧 縮 側の壁 脚 部の圧 壊で最 終 破 壊に い た り，
コ ン ク リー
トの圧縮 性 能が耐 震壁の靱 性 能 を左 右す る事が予 想さ れ た。1
2．
Z』
使用材 料 表一
2に コ ン ク リー
トの材 料 特 性 を，
図一
3に コ ン ク リー
トの シ リン ダー
圧 縮 試 験 結 果 を示 す。 コン ク リー
ト は粗 骨 材と して最 大 粒 径 13mm の 6号 砕 石を用い，
高 120e官
go° 〈 ち 600 嵩 0 300 P35H M35H・
一
・
…
プレー
ン 00 1．
0 2．
O E 【x） 図一
5 中心 圧縮 試 験 結 果 3．
o 性 能 AE 減 水 剤を 混和 し た。 各 試 験 体ともに コ ン ク リー
トの強 度の 目標 値は 600kgf／cm2 で ある。 表一3
に鉄 筋の材料 特性を図一
4 に鉄 筋の 引 張 試 験 結 果を示す。
鉄 筋は降 伏 強 度 cre；
8 OOOkgf
／cmZ 級の高 強 度 鉄 筋を用いた。な お，
鉄 筋は明 確な降 伏 点を示さ な か っ た た め，
0．
2
％ の残 留ひずみ と な る応 力 度を降 伏 点 と定 めた。
試験体は，
強固 な架 台の上で 1体 ずつ 製 作し，
壁，
柱 ス タブ を含めて コ ン クリー
トを一
体に打 設 （横打ち）し た。
2．
3 中 心 圧 縮 試 験 図一
5に，
解 析に使 用 する目 的で行っ た， 側 柱の ユ ア コ ン クリー
ト をモ デル化し た中 心 圧 縮 試 験 体M35
H ，
P35H
と200×200×400 の角 型の プレー
ンコ ン ク リー
トの試 験 結 果 を 示 す。
中 心 圧 縮 試 験 体 M35H とP35
H
の最 大 耐 力 時の応 力お よ びひずみ は，
プレー
ン コ ン ク リー
トの最 大 耐 力 時の応 力，
ひずみ に比べ 高い。
2．
4 加 力 方 法 試 験 体 加 力の制 御には，
面 内方 向は試 験 体 頂 部の高さ 位 置 （壁脚 部からの 高さ、
2000mm の位 置 ）・
の水 平 変 位 の計 測 値を，
面 外 方 向は 想定し た 2階 床 高さに ほ ぼ相 当 す る試 験 体 高さの1
／2
の高さ （壁 脚部か ら の高さ looo mm の位置）の水 平 変 位の計 測 値 を用 いた。
全体変形の計 測は，SDP −
200R の 変位 計を用い 計測 面 〔計 測 位 置に はガラ ス をセ ッ ト）に対し直 角に， 計 測一
91
一
NII-Electronic Library Service
一
Ry
亅「
2
璽
柵
R二川
δ
δ
11
謡
書
R： 1／ 501 ’671 ！1001 ’100一
！1200−
1 ’100−
！’ 67−
；’ 50 Ry1 ’ 501 ’ 671 ’lOOlJ100 番 号 は 1サ イ ク ルの 順 番 を 示 す。
．
一
1’100−
1’100・
1’ 6T・
ll 50 図一
6 二方 向H型 載 荷の加 力パ ス しよ う と する変 形 方 向に水 平に なる よ うで き る だ け注 意 しセ ッ トした。
面 内 方 向の全 体 変 形の計 測では， 上 側ス タブの中 央 位 置の計 測 値 より求 めた。
ス タ ブは回 転す る が対 象とし た変 形が 1／50以 下で ある事か ら その鉛 直変 位が水 平 変 位に及ぼす影 響は，
1％ 以 下と なる。 面 外 方 向の全体 変形の 計測は，
2階 床を 想定 し た高 さ位 置の柱 で計 測 を行い，
両 方の柱の計測値の平均を取っ た。
以 下，
面 内 方 向お よ び面 外 方 向の変 形 角とは， こ の位置の水平 変 位 をこ の位 置の壁 脚 部か らの高さで除 し たもの を 言 う。 側 柱 脚 部の鉛 直 方 向の変 位の計 測では，
壁 板 面 を 除く3
面の上 下に各々ボル ト5 本を埋め込み，
ボル ト間 5カ 所 （柱の表裏 面 合 計3カ所，
柱の側 面 2カ所 ）の変 位を，
ボル ト間の変形が直 接 測れ る よ う両 端 ピンと な る治 具を 用い計測し た。
側柱脚 部の軸ひずみ と側柱脚 部の曲率は，
側 柱の断 面で平 面 保 持を仮 定し，
これ ら5カ所の変 位の 値 を用い求 めた。 図一
6に 二 方 向H型 載 荷の加 力パ ス を示す。
履 歴は，
［，
］で耐 震 壁の 面内 方向 （X
方向 ）に所 定の変 形 を与え，
この変形を保 持し た状態で面 外 方 向 （y
方 向 ） に繰 返し変 形 ［，
］ を面 内と 同一
の変 形 角まで与え，
［，
］で面 内 方 向の変 形 を 原 点ま で 戻 す 方 法で行い，
こ の 履歴 を1
サ イ クルと し た。
載 荷ス ケ ジュー
ル は，
変形 角が1
／800
で の繰 り返し以 降，
変形 角 1／400，
1／200，
IA33，
1／100，
1／67，
1／50で各 2サ イ クル繰り 返 す 方 法で統…
し た。
一
92
一
面 内 方 向加 力 図 JB7 ）B6 反 力 壁 反 力 壁 JH5 亠 JB2 ooo創
瀲 口 口 田 1 面 外方 向 加 力 図 図一
7 加力装 置 面内方 向一
方 向の載 荷で は， 二方 向H
型 載 荷の面 内 方 向 と 同 じ載荷スケ ジュー
ル と した。
加 力 装 置を図一
7に示す。 面 内 方 向加 力は シ アス パ ン 比 が 2 （M ／Q ＝
3 OOO mrn ）とな るよ う片 持ち梁 形 式とし，
面 外 方 向加 力は面 内 方 向の水 平 変 形を保っ た状態で面 外 方 向に水 平 変 形 を 与え た。 な お面 外 方 向に関しては，
試 験 体の上 下で逆 対 称に近い変 形を与え る ため，
面 内面 外 加 力 中 常にJB
1とJB
2の鉛 直 変 位が同じと なる よう に制 御し た。
4基 （JB
l〜
JB
4
）の鉛 直 方 向ア クチュ エー
タ （1基 能 力 100 tonf）に与えた軸 力な らびに変 形の 関 係を 以下に示 す。
る ΣJB
、の軸 力＝
所 要の一
定 軸 力 匡胃
1JB
3の軸 力＝JB
4の軸 力JB
3
の軸力＋JB
4の軸 力 ＝JB
l
の軸 力＋JB
2
の軸 カー
（所 要の一
定 軸力 ）／2 N工 工一
Eleotronio Library“
JB
Iの変 位＝
＝
JB
2の変 位 な お面内方 向の水 平 力は，
2基の水 平ア クチュ エー
タに よ り 試 験体にねじれ が 生 じない よ う同一
の変 形 （JB
6
の 変位＝
JB7
の変 位 ）を与え繰 返し加 力を行っ た。 面 外 方 向の水平力は水平ア ク チュ エー
タ1
基に よ り繰 返し 加 力を行っ た。
層
3
．
実 験 結 果 3．
1 破 壊 経 過お よ び復 元 力 特 性 図一
8に面 内 方 向の荷 重と変 形の関 係 を図一
9に面 外 方 向の荷 重 と 変 形 角の関 係 図 を示す。
こ こで，
図 中の○ 印は急 激に耐 力が低下 し た点 を示し，
Qmu
は，
下記の 曲げ強 度 算 定 式による計 算 値川 を示 し た。
図一
10に試 験 体M35X ，
M35H
，P35H
の最 終 状 況 を，
表一
4に 強 度の一
覧 を示す。
一
1／50−
1〆100 12080？
4090 × σ
一
40一
8e一
120−
40−
30−
20 Rx 1／100 1／50一
1／50 ！ ／100 1208094
°邑
o × O−
40一
巳O一
120−
40−
30−
20 X O O R5 4 ／ 0302 OO 〆 10 m mO XO蟹
Q冒
一
1／501208094
°2
06
−
4。一
80一
1／100 X O O R5 4 ／ 0302 DO 〆 10 m nO Xo δ幽
一
120−
40−
30−
20−
10 0 10 20 30 40 δ x 〔mm ｝ 図一
8 面 内 方 向の荷 重と変 形の関 係 〔その 1） 0拙＝
10．
．
Tt＿＿．
¢計算 値）・
・
，
F齟
，
F層
．
■
r畠
」
．
r」
1
r」
」
．
「
「
噛
r．
1．
」
．
’
」
L」
」
」
」
’」
」
、
．
．
試験 体 ：iP3
…5Hr
駈
…
面 内 方 向iQmu
＝
αt×σyב缶十 〇．
5
aw× aaw ב易十〇，
5
N
ב缶
…………・
・
……・
………
（1 ）Qmu
…
耐 震 壁の 曲げ強 度 （kgf・
cm ） α t…
引 張 側 柱の主 筋全断 面 積 （cm2 ＞ σy”・
引 張 側 柱の主 筋の材 料 強 度 （kgf
／cm2 ） α ガ・
耐 震壁の縦 筋の断 面 積 （cm2 ） σ wy…
耐 震 壁の縦 筋の材 料 強 度 （kgf
／cm2 ） 塩・
・
両側柱 中心間 距離 （cm ）1V…
作 用 軸 方向
力 （kgf
） 3．
1．
ユ 破 壊 経 過一
方 向 載 荷の試 験 体M35X
は，
変 形 角1
／800
の サ イ クル で初 期 曲 げひび 割れが生 じ た。
1／133
to
サ イ クル で は柱 際の壁 板に壁 縦 筋に沿っ たひ び割れ が発 生し，
］・
／67 の 1回 目のサイクル では壁 板の圧縮 側脚 部で圧壊が開始 し た。
1／50の変 形に向か う途 中に壁 板の圧 縮 側 脚 部で コ ン クリー
トの は く離がみ ら れ，
そ の後圧縮 側 脚 部 壁 板 の全 面に圧壊が生じ同 時に急 激な耐 力低 下が生 じ た。
二方 向 載 荷の試 験 体は いずれ の試 験 体も，
1／800 の サ イク ル で初 期ひび割れ が生じ た。
1／200のサ イクル 終了 時に は斜 めひび割れ が試 験 体 頂 部まで入り，
1／100のサ イク ル終 了 時に は斜め ひび割れ が壁 板 全 面に 入 っ た。
最 終 破 壊 形 式も すべ ての試 験体で ほぼ同様であり，
圧 縮 側 脚 部 壁板に生じ た 圧壊が一
気に中 央に まで生 じると 同 時に，
急激な耐力低 下が生 じ た。 ただし，
最 終破 壊の生 じ た 時期は各々 の試験 体で異な り，
試 験 体 M35H は変 形 角1／67の 2回 目のサ イク ル．
−
1／50−
1／100 1510 霍59 。
8
−
5一
10一
15−
20−
15−
10 Ry 1／100 1／50一
1／50−
1／100 1501259ePto
−
5一
10一
505101520 δy（mm｝Ry
1／100 1／50一
15−
20−
15−
IO−
5 0 5 10 15 20 δy （mm） 図一
9 面 外 方 向の荷 重と変 形の関 係 （そ の 1）一
93
−
．
NII-Electronic Library Service
一
1／SO−
1／100 12008S4e
ε
。 × σ一
40一
80一
12e−
40−
30−
20 Rx 1／100 1／50一
1〆50−
1／100 12080240
：
｝
。6
−
4e一
so XOR50 4V
0302 OO ／ 10 旧 m （ O Xo6一
一
120−
40−
30−
20−
10 0 10 20 30 40 δ x 〔mm） 図一
8 面 内方 向の荷重 と変形の関係 〔その 2）i9
／5°『
1／100 10505
一
【
芒 o 二 Σ σ一
！o一
15−
2e−
15 Ry 1／100
1／50一
1／50i510505¢
＝
o ご ＞ O一
10一
10−
5 0 5 1e 15 20 δy （mm） Ry−VIOO
1／100Vso
一
15−
20−
15−
10−
5 0 5 10 15 20 6y ｛mm ｝ 図一
9 面 外 方 向の荷 重 と変 形の関 係 〔その 2〕r
」
J．
一
一
「
覧
齟
1
．
、
＝ ≡じ・
一
く．
、
一
．
．
苳L
一
き
薦
、姦
雛
1
广 ソ．
’
・
蘿
髪
ζ・
！
＼ 藤灣
擾
警
尸
幽
’
、
餓
駈 ．
「
，
ギ
；．
．
r．
．
L ： 二｛ 二冫一
’
齟
．
＝一
） 二♂ εコ・
A一
M
3
5
X
表一
4 強 度一
覧 M3
5
H
図一
10 最終 状況 最大耐 力 時 試 験 体 水 平 力 （変 形 角 ） ひ び 割 れ 鳧 生 時 柱 主 筋 降 伏 開 始 時 柱 全 主 筋 降 伏 時 正 負 凹35耳 面 内 to囗f （rad，
）一
虚3．
3 （岨ノ！324） 97．
7 〔1／UD98．
6 （レ100） m7．
6q ／57）一
107，
3 （・
且！57〕 面 内 tonf （ra 己、
｝ 36．
L （レ1333） 108．
3q ／67）一
loτ』 （一
レ67） 闘35E 面 外 ton重 （ra6，
） 85，
8 （レL33）−
1亘．
1 〔−
1〆且44） 101．
0 （1／100） 0，
3 （ o） lL、
8q ！67）一
且3．
9 （−
1／67） 面 内 to囗f （rad，
） 37．
ε q！1370） iO5．
3 （レ69》騨
99．
L （一
正！且00） P35巳 面 外 tonf （rad．
） 82，
2q 〆133） 8．
7 （レ142） 92．
3 （1／loo）−
9．
呂 （一
レ143） 1且，
o （レ 聖00）卯
LO．
5 （−
1／田o） 面 内 tonf （rad．
） 36．
oG ノ田5D 9了．
8 （レ6T）一
962 （−
1／5η H30目 面 外 to自f （r日d．
） 75．
8 （1〆133）−
9，
0 （−
1／133） 84．
4 （レ100）−
3，
3 （ o） Io．
3G 〆57）・
L2』 （一
卍／67） 面 内 tonf馳
（rad，
〉 47．
4 （レ 8LO） 量03．
2 （且〆67）一
川．
9 （一
レ 67） 田35旺 面 外 tonf （r臼
d．
） 86，
3 （且〆133） 4．
9 （1／328） 88．
8 （巳／−
100） 4．
4 （ o） 9，
5 （レ 67）一
13，
9 （−
1／67）P
35
H
で面 外 方 向 加 力 中に，
柱の拘 束 量の 少な い試 験 体 P35H
は変 形 角1／67の 1回 目のサ イ クル で面 外 方 向 加 力 中 に，
軸 力 比の小さ な試験 体M30
H
と壁 板 を拘 束し た試 験体MW
35H
は変形角 1／50の 1回 目のサ イクル で面 内 方向加 力中に生 じ た。最終 破 壊 時で の側 柱を 比較す る と
，一
方 向 加 力の 試験 体M35X
は，
二方向加 力 を受け た す べ て の試 験 体と 比 べ カ バー
コ ン クリー
トの損傷が あ ま り見ら れ なか っ た。
二方 向 加 力 を受け た試 験 体の中で，
柱の横 拘 束 筋の少な い試 験 体P35H は最 終 状況におい て柱主筋の座 屈が見 られ た が，
他の試 験体 M35 H，
M 30H
，MW
35
H
は 柱主筋の座 屈は見ら れずコ ア コ ン ク リー
ト は健 全で あっ た。 な お，
すべ ての 試 験体と も，
急 激な耐 力 低 下後も加 力一
94
−一
N工 工一
Eleotronio Library終 了 まで軸 力は保 持 していた
。
3，1．2
鉄 筋の降伏状況’
二方向載 荷の 試 験体は，
い ずれ も変形角 1／133のサ イ クル の面外 方向加 力中に引 張側柱の主 筋の 降 伏が始ま り，
1／100 で は引張 側 柱の主 筋すべ てが降 伏した。一
方 向載 荷の試 験 体は，
ユ／111 （1／100のサイク ル ）で主 筋 の降 伏が始ま り，
1／100で は引 張 側 柱の主 筋すべ てが降 伏し た。 な お、
壁横筋の降 伏は すべ ての 試 験体と もに最 大 耐 力 以 前に は生 じ な かっ た。
3．1．
3
復元 力特性一
方 向 変 形 を受け た試 験 体は， 側 柱 主 筋お よび壁 縦筋 の塑 性ひずみ が あ ま り生 じ てい ない 変 形 角 1／100 の変形 まで残 留 変 形の少ない復 元 力 特 性 を 示し た。
二方 向 変 形 を受 けたすべて の試 験 体は，
面 外 方 向の繰 返し加 力 中に面 内 方 向の水 平 力が低 下し た。
た だ し， 最 終 サ イクル以 前では， 変 位 振 幅 を増し た次の繰返 し加力 で耐 力の 回復 が 見ら れた。
（1 ）式の面 内 方 向の曲 げ強 度 算定 式に よ る計 算 値は，
二方 向 変 形を受け る耐 震 壁につ いて も ほ ぼ対応し た。 3．
2 危険断面の変形特 性 3．
2．
1 軸ひずみ と変形の 関係
図一11
， 図一12
に基準とし た試 験体 M35H （● ），一
方 向の変 形 を受け た試 験 体M35
X
（★ ）な ら びに軸 o，
020 e．
Olfi3
二
。．
01DE
o．
ao5 00 εm o，
5 1噛
0 L5 柱 脚 部の圧 縮ひず み （％） 図一
11 面 内 方 向変 形 角と柱の脚 部の圧縮ひずみの関係 O，
020 O．
015；
二
〇．
。tO歪
a．
aa5 εB o o．
5 1．
0 1．
5 壁脚部 の 圧 縮 ひす み （％） 図一
12 面 内方 向 変 形 角と壁 際の壁 板 脚 部の圧 縮ひずみの関係 力 比の 低い 試 験 体 M30H （△ ）計3
体の柱の脚 部と柱 際の壁 板 脚 部の面 外 方向加 力後 （図一6
の 終了 時）の 圧縮ひずみ と面 内 方 向変 形 角の関 係を 示 す。
柱の脚 部の圧 縮ひずみ は，
壁 脚 部か らの 高さ201mm
から200mm まで の区 間の計 測 値を そ の区 間 長で除し た 値とし， 柱 際の 壁 板 脚 部の圧縮ひずみは，
柱 際より 10 cm で壁 脚 部か らの高さ200 mm までの 区 間の計測値を その区 間 長で除 し た値と し た6 た だ し，
図中の最終点の ひずみ度は，
急激 な耐力低下を生 じ る直前の加 力ス テ ッ プ時の 値であ る。
図一 1ユ 中の εm は，
中心 圧縮 試 験 体M35H
の中心圧縮 実験結果の最大強 度時の ひずみ Em であ り， 図一
12中の εB は，
プレー
ン コ ン ク リー
トの 中心 圧 縮 実 験 結果の最 大 強 度 時の ひずみを示す。
柱の軸 縮み を 同一
変 形で比べ ると，
ご 方 向 変 形を受け た試 験 体M30H ，
M35H
の柱の軸 縮み は，一
方 向の 変形 を受けた試 験体 M35 X と比べ 変 形 角Rx ＝
0．
005 rad．
以 降 縮み の 進 展が著し い。 二 方 向 変 形を受 けた耐 震 壁の中で も軸 力 比の大き な試 験 体M35H
は，
軸力比 の小さな試 験 体 M30H と比べ柱の軸 縮み が大きい。 二 方 向 変 形 を 受 け た 試 験 体M30H ，
M35H の柱は面 外 方 向の繰 り返し に よっ でも軸 縮みが進んでい る。
柱の最’
終 点の圧縮ひずみ は，
すべ て の試験 体で中心 圧縮 試験体M35H
の最 大 強 度 時のひずみ εrnに達し て はい ない。
壁の 軸縮み は，
変形 角Rx ＝
0．
01
rad，
まで進 展が見ら れ ない が‘ プレー
ン コ ンク リー
トの 中心圧 縮 実 験 結 果の 最 大 強 度 時の ひずみ εB を境に急 激に コ ン ク リー
トの圧 400 300 200 宕。
100 芒 o o ご ×−
100 Σ一
200−
300一
弖llOO5
。−
0，
00250
。
．
。0250 』050 ex 【rad，
） 400 300 200 宕・
100 セ o o ご ×−
100 Σ一
200−
300 θ x （rad．
）’
図一
13・
壁脚部の 面内方向回 転 角とモー
メントの関 係一
95
一
NII-Electronic Library Service 縮ひずみが進んで いる
。
現象 的に は，
こ の時 壁板の圧 壊 領 域が増え急 激な耐 力低 下が生じて いる。 二方向 変形を受け軸 力比 を同じ と し た試 験 体P35H
，MW
35
H
の柱，
壁の軸 縮み と変形 角の 関係は，
試 験体M35H
と同 様の傾 向を示し た。3．
2．
2
壁脚 部回転 角と モー
メン トの関係 図一13
に，
一
方 向 変 形 を 受け た試 験 体M35X
と二 方向変形 を受けた試 験 体M35
H の， 壁 脚 部の面 内 方 向 回 転 角 と 壁 脚 部の モー
メ ン トの関 係 を示 す。 壁 脚 部の面 内 方 向 回 転 角は，
壁 脚か ら の高 さ20mm
か ら200
mm の範 囲の側 柱の平 均ひずみ より求め た。
一
方向 変形を受け た 試験 体M35X
は，
回転の増 加と と も に抵抗モー
メン トの上昇を 示し た。
二 方 向変形 を受 け た試験 体M35H
は， 面 外方 向の加 力 中に回転が増 加 す るが抵 抗モー
メ ン トは低下 し た。
こ の現 象は， 二方 向 変 形 を 受け た他の試 験 体すべ て で同 様である。
図 中の○ 印は， 急 激に耐 力が低 下し た点を示 す。
図一
14 解 析 断 面 返 し点−
O・
1fc p、
点 ； εp二
fc／E ε 図一
15 コ ン ク リー
トの 履 歴 モ デル4．
理 論 解 析による検 討 面 外 方 向加 力が耐 震 壁の変 形 性 能に及ぼ す影 響を検 討 する た めに，
二 方 向 変 形 を 受 けた耐 震 壁 （M35H ）の 危 険 断 面につ い て，
平 面 保 持を仮 定し た Fiber モ デル に よ る 解 析 を 行っ た。
図一
14に解 析 を行っ た断 面の モ デ ル を， 図一
15に コ ンクリー
トの履 歴モデル を示 す。 こ の モ デル は，
藤 井，
青 山，
梅 村が示 し た履 歴モ デ ルIM に，
コ モ ン ポイン トの 影 響 を取 り込ん だ文 献 13）で平 石，
稲 井らが用い た モ デル である。 コアコ ンク リー
トは図一
5の中 心 圧 縮 実 験 結 果 を基に，
柱の カバー
コ ン クリー
トと壁の コ ン クリー
トは プレー
ンコ ン クリー
トの中心 圧縮 実 験 結 果 を基に モ デル化し た。
鉄 筋は，
引 張 試 験 結 果 を基にバイ リニ アに モ デル化 し た。
図一
16に解析 を行っ た載 荷 履 歴 を示す。
履歴 は，
面 外 方 向 加 力の影 響 を 明 瞭に把 握 する ために，
変 形 角R
＝
1／67のサイク ル に の み着目し，
こ の サイク ル時の実 験 結 果の ひず み状況 よ り平 面 保 持を 仮定して近似 的に定 め た曲 率の履歴 を与え た。
表一
5 に 解析 結 果の一
覧 を，
図一
17に面 内 方 向に曲 率 を与えた時の壁 板お よ び圧 縮 側 柱の応 力 状 況 を， 図一
18 に面 内 方 向に曲率 を与えたま ま面 外 方 向に正 負の曲 率 を 与え た後の応 力状 況 を示 す。 解 析で は，
面 外 方 向 加 力に よ り側 柱の圧 縮 縁と壁の柱 際の圧 縮 応 力 が増 大し，
壁 板の コ ンクリー
トの圧 縮 領 域 が増 大 し てい る。
またコ ン ク リー
トの負 担 圧 縮 力は，
柱 では 大 き く減少し， 壁 板で は大き く増 大してい る。
鉄 筋 の応 力は，
’
面外 方向加 力終了後は面 外方 向加 力前に比べ 小さ く なっ ている。
側柱の負 担圧縮 力が低下 しているの は，
面 外 方 向 加力 図一
16 解析を 行っ た載 荷 履歴 表一
5 解析 結 果 コン四一
トの圧 縮 歪 （覧） 断 面の各 負 攬 力 （to窮f〕 M35H 解 析 結 果 面 内 方 向 の モー
メント （tonf・
田冫 面 内 方 向 の水 平 力 （tooD コンクリ曽
ト 柱コアコンクリー
ト圧繍縁 壁の柱 隠 か ら25mm 柱 壁 板 圧 縮 鉄 筋 引 張 鉄 筋 面 外 方 向 加 力 箭 308lo30．
330．
112552348一
129 面 外方 向 加力後 219 730，
560、
2B 紅627 且 39一
了6 面 外加力 に よ る増 減一
89一
300，
23o．
17一
9348一
953 面 内 方 向 水 平 力 は 実 験 と合わず よ うにシアスバン比 を2（HtQIV〕とし求め た，
負 担 力の（一
）は、
引 張 を 示 す。
によ り，
（の 側 柱の一
部の コ ン ク リー
トと鉄 筋の圧 縮 ひずみ が減 少しこ れ らの負 担 応 力が低 下 し た，
（ii） 側 柱のその他の コ ン ク リー
トと鉄 筋の圧 縮ひずみ は増 大す るもの の， 既に コ ンク リー
トは最 大 強 度 時の ひずみ を超 え て お り，
また鉄 筋は降 伏 強 度に達し て い る ためこ れ ら の 負担 応 力は ほとんど 上 昇しない，
ことに よる。 ま た，
面 外 方 向 加 力後の面 内 方 向 耐 力が低 下 してい る の は，
圧縮側柱の負 担 圧 縮 力が低 下し て い る こととと も に，
引張側鉄筋の過半で面 外 方 向 加 力 中に引張負担 応 力 の低 下が生じ，
面外 方 向 加 力 終了後は面 外 方向加 力前に 比べ 小さい引 張 応 力になっ た事に起 因して い る。
一
96
一
N工 工一
Eleotronio Library叫
a 〔kgf
／c 図一
17 面 内 方 向に曲 率 を与え た と き の壁 板および圧 縮 側 柱の 応力状況叫
σ ｛kgf
／cm 図一
18 面 外 方 向に正 負の曲 率を与えた後の応 力状 況 上 記の事 項な ら びに 3．
2．
ユ項の軸ひずみ と変形の関 係 に示し た実 験 結 果より， 二 方 向 変 形 を受けた耐震 壁は，
面 外 方 向 加 力 時に も側 柱と壁 板の圧 縮ひずみが増 大し，
壁板の圧縮ひずみが最 大 強 度 時の ひずみ を超え応 力を 保 持でき ない ひずみに達し た時に壁 板の圧 壊が生 じ， こ の 圧 壊が変 形 能 を規 制 し た と言え る。 た だ し，
面 内 方 向 加 力 中 側 柱に極めて大き な軸 力が作用 する耐 震 壁が，
二方 向 変 形 を 受けて もな お R＝
1／67の変 形 能 力 を 得られた の は，
壁 板は面 外 方 向 加 力 中，
圧 縮ひずみ の増 大にとも な い負 担 軸 力が増 し，
結 果とし て柱へ の作 用 軸 力が減 少 し た事に よ る。 以．
上よ り，
二方向 変形 を受け る 耐 震 壁 は一
方向変形 時の変形 能に比べ 変 形 能は小さい も の の，
軸 力比 0．
8〜
O．
9とい う よ う な極めて高い軸 力を受け る単 独 柱に比べ れ ば変形 能は良い と言え よ う．
。
5．
結 論 鉄 筋コ ン クリー
ト造 連 層 耐 震 壁 5体の 二方 向載 荷の縮 小 模 型 実 験 を行い，
載 加 履 歴，
側 柱の拘 束 効 果，
軸 力比，
壁 板の拘 束 効 果が耐 震 壁の構 造 特 性に及ぼ す影 響につ い て検 討 を 行っ た。
以 下に本 研 究に より得られた主 要な結 論 を示 す。
1） 二方 向 載 荷の試 験 体は，一
方 向 載 荷の試 験 体に比べ 変 形 能 力が低 下し た。 2） 二方 向 載 荷 し た試 験 体の 中で も軸 力 比の大きい試 験 体は変 形 能 力が劣る。 ただし，
軸 力 比の大き な試 験 体で も，
圧縮 側の柱や柱 際の壁 板の拘 束 効 果を高め る ように 補強 する ことに よ り，
側 柱 近 傍の壁板の圧壊に よる耐 力 の低 下 を 遅 延し限 界 変 形 を増 大 させ得る。 3） 二方 向 変 形 を受 ける耐 震 壁は，
面 外 方 向 加 力に よOP t 圧縮側柱の負担圧縮 力が低 下し，
引 張 側 鉄 筋の過半で面 外 方 向 加 力 中に引 張 負 担 応 力の低 下が生 じ る事に起 因 し， 面 内 方 向 耐 力が低 下す る。 4） 二方 向 変 形 を受け る耐 震 壁の面 外 方 向 加 力 時に も，
側 柱の 圧 縮ひずみが増 大する。
壁 板の ひずみ が コ ンク リー
トの最 大 強 度 時のひずみ を超え応 力 を保 持で きない ひずみ に達 する と壁 板の圧 壊が生じ，
こ の圧 壊が変 形 能 を規 定すると考えられる。 な お，
こ の面外 方 向 加 力 時に おける壁 板の軸 力 負 担が，
側 柱の早 期圧壊を防止 してい る と もいえ る。 謝 辞 本 研 究は，
建 設 省NewRC
総 プロ （委員長 青山博之 東京 大学 教授，
構造性能 分科 会 主査 小谷俊 介東京 大学 助 教 授，
面 材 WG 主査 狩 野 芳一
明治 大学教 授｝の研究 活 動の一
環と して行わ れ た もの であ る。 関 係各位に厚く お礼 申し上げ ま す。
ま た，
建 設省建築研 究 所 第四研 究 部 研究 員 加 藤博 人 氏，
第 三 研究 部 建設技 官 野 口和 也 氏，
第三研究部部外研究員 村田義 行 氏 〔五洋 建 設 （株 ）〕に は，
実 験に際し多 大な ご尽 力 を頂き まし た。 こ こ に感 謝 の意 を表 しま す。
参 考 文 献 1） 栗 原 雅之，
村田義 行，
．
薬研 地 彰，
今 西 達 也，
上 之 薗 隆 志，
平石久廣 ：二方 向の変 形 を 受け る柱の曲 げ性 能に関す る 研 究 （その 1）一
定 軸 力 を 受ける柱の実 験 概 要，
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集，
pp．
187−
188，
1991年9月 2） 小畠克朗 ：鉄筋 コ ンク リー
ト壁体の 二軸 曲 げせ ん断 強 度 に関す る研究 ｛第一
報 二軸 曲 げせ ん断 実 験の概 要 ）日 本 建 築 学 会 論 文 報 告 集，
第285号，
pp，
71−
79，
昭 和 54 年11月 3） 小 畠 克 朗 ：鉄 筋コ ンクリー
ト壁 体の 二軸 曲 げせん断 強 度 に関す る研究 〔第二報 二軸 曲げせ ん断強度の検討）El 本 建 築 学 会 論 文 報 告 集，
第296号，
pp，
89〜
97，
昭 和55 年10月 4） 荒 井 康 幸，
荒 川 卓，
溝口光 男，
川口剛平，
佐藤敏 之，
穂積邦 明 ：二方 向 水 平 力 を受け る鉄 筋コ ン クリー
トL型 開 断 面 耐 震 壁の曲 げ破 壊 性 状 （そ の 1．
実 験 概 要および破 壊 性 状 ｝（eの 2．
荷重一
変形 曲線 ）〔その 3、
最大耐 力 ），
日本建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集，
pp．
1959−
1964，
昭 和 59年10月 5） 荒 井 康 幸，
荒川 卓，
溝 口 光 男，
佐 藤 敏 之，
穂積 邦 明 ： 二方 向水平力 を 受け る鉄 筋コ ン クり一
トL型 開 断 而 耐 震 壁の剪断破 壊 性 状 （その 1，
破 壊 性 状 と荷 重一
変 形 曲 線） 〔その 2．
耐 力 と変 形 ），
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集，
一
97
一
NII-Electronic Library Service pp
