【研 究 論 文
1
UDC ：69．
022 ；699．
841 ：624．
012．
4 ：624．
014．
5 ：624．
042．
7 ：620．
1 日本 建 築 学 会 構 造 系論 文 報 告 集 第 355 号・
昭 和 60 年 9 月周 辺
架
構
の
構 造 形 式
が
異
な る
耐 震
壁
の
破 壊性
状
と
せ ん
断 耐 力
に
関
す
る
実 験 的研
究
正 会 員 正 会 員 正 会 員徳
三宮
広谷
崎
育
博
夫
＊勲
＊ ＊茂
＊ ＊＊L
序 耐 震 要 素とし て耐 震壁 が有効であ ることは過 去の震 害 例】［に より実 証さ れてい るが，
激 震に対して耐 力壁を有 効に利 用 する た めに は，
最大耐力 以 後も含め そ の繰返 し 弾 塑 性 挙 動 を把 握して お く必要がある。
従 来，
鉄 筋コ ン ク リー
ト造 （以 下RC
造と略 記 ） 耐 震 壁に関 する研究 が数多く な されて きた が，
その 多くは周 辺架搆が RC 造の場 合である。 わ が国で は7
階一
20階の建 築 物の 多 く は鉄骨鉄 筋コ ン ク リー
ト造 〔以 下SRC
造と略 記 ）で あ り，
耐 横 力 構と してRC
造 耐 震 壁が用い られて い る が，
周 辺 架構をSRC
造 とした耐 震 壁に関す る研 究は少 ない2［・
3L4）。
この ため，
日本 建 築 学会「鉄 骨鉄 筋コ ン クリー
ト構造計算規 準・
同 解 説 」5 ）（以 下SRC
規準と略 記 ）に お け る耐 震 壁の設 計は同・
「鉄 筋コ ンクリー
ト構 造 計 算 規 準・
同 解 説」6 ］（以 下RC
規準と略 記 ）に準 拠し て いる。 周 辺架 構を RC 造 と し た 既往の 研究 より，
耐 震 壁の じん性，
最 大 耐 力 以 後の変形性状は周辺架 構の剛 性，
じ ん性および強 度に影 響さ れ るこ とが 明らか にされて い るT ）。 したがっ て，RC 造よ り せ ん 断補 強 鋼 材 を 多く で き，
じ ん性が期 待で きるSRC
造を周 辺架構と する耐 震 壁で は，
じ ん性な ら びに最 大 耐 力 以後の変形性 状が，
周 辺 架 構をRC
造と する耐 震 壁の それ と は異な るで あ ろ う と 推 察され る。 構 造 物 全 体と して耐震壁が有 効に働く た めに は，
か な り の変 形 時 〔例え ば 「建 築 基 準 法 施 行 令 第82条の 2 （1982＞」に示され て い る層 間 変 形 角 1／200
）まで耐 力 を維持し な けれ ばな らな い。 文 献5｝お よ び文 献6）に よれ ば，
斜めひび割れ に よっ て異 方 性 化し た壁 板の面 積 膨張 を拘 束する ことに よ り耐震壁の じん性 を確 保で き る こと が示され て い る。 し たがっ て じん性に富む耐 震 壁 を 設 計 す るには ）齟
1ii
） 壁板 内の斜めひ び割れ の拡 大を防ぐ た めに，
壁 筋 量 を 多く する。 壁板が ス リッ プ破 壊ま た は斜め方向に圧縮破 壊 を起こす まで水 平せ ん断 力の増 大に耐え得る ほ ど の強剛な周 辺架構と す るe を挙げ ること がで き る。 本 研 究はii
）の項 目に着目 し た もの である。 これに関して RC 規 準の 18条では，
壁 厚，
壁断 面に応 じて付帯ラー
メ ン （周 辺架構 ）の断面を大き く す ること を 推奨している が，
本研 究で は周 辺架構の断 面 寸 法は一
定とし て， せ ん断補 強 方 法， 鋼材量， お よ び 壁 厚が耐 震 壁の ひび割れ性 状，
じん性お よ び耐 力に及ぼ す影 響 を検 討しよ う とす るもの である。
2．
実験 計画 2．
1 試 験 体お よ び材 料の機 械 的性 質 本 実験に用い た試 験体の形状・
寸 法の・
一
例 （SRC −L
3−
6）を 図一
ユ に示 し，
各 試 験体の 柱・
は りの断 面 形状 お よ び使 用し た材 料の機 械 的 性 質を表一1
に示す。 試験 体 名 囚 ｛圀一
團の う ち，
囚はRC
とSRC
の 区 別を示し，
凹は鉄 骨ウェ ブの形 式 （L は ラチス，
F は フ ル ゥェ ブ1
嗤
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．
−
II 自 「 1、
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IIlOQΩ
「
1 本 研 究は“
周 辺架構の構造 形式が異なる耐 震 壁に関 する実 験 的 研 究その 1，
その2”
（日本 建 築 学 会 大 会 梗 概 集 昭和55年9月） の概 要に新た な事項を追 加し と り ま と め たもの である。
’ 鹿 児 島大 学 教授・
工博 “ 鹿 児島大学 助 教 授・
工 博 ＃ i 東 レ建 設 （株 ）・
工 修 ｛昭和59年9月 7 日原稿受 理日，
昭 和 60 年 4 月27日改 訂 原 欄 受 理日，
討 論 期隈 昭和60年IZ月末［」）．
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．
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1．
一
「「tiiiEEi
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一1
試 験 体形 状・
寸 法の一
例 （単 位：rnm ）一
88
一
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
表
一
1 試 験体断面の形状・
寸法お よ び材料の機 械 的 性 質 1試 験 体 名 3erle5
−
［， 5eries−
5 sし
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1け正扣〔
一
［， 5RC−
F5−
0Rc−
6SRu−
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F3一
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−
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IUSRC−
F3−
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F5一
匸0 試 験 体 形 状 D憂
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匯
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・
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15 13．
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43 u．
35 【L71 匣、
01 L43 壁 筋 縦，
横 6 φ一
Loo 壁筋 比 紹菖
o．
47〔旧 縦，
横 6 φ一
◎10」 壁 筋 比 召＝
0．
28吐X， 材 令 （日＞ Fclkq／C ゴl Ft〔k9〆c ゴ） 4723723，
4 4723723．
4 4［， 21422．
3 7118718．
9 7118718、
9 4221521、
2 6720 窪 2LB 4■ 21022．
2 412 田 22．
2 5720 」 2L，
8 注 》 召1‘フル ウェ ブの ぜん 断 湘 強 鋼 材 比工・
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！ 〔b畳
D隅IOOIXP 調2【ラ テ ス の せ ん 断 裲 強 儕 材 比）；
Ad膏
sine l （b−
x）
．
tOUiX） e 【フ ラ ン ジの鋼 耐比）＝
AfltbfD ）−
IUOtXl Fc：コ ン ク リー
ト圧 縮 強 度 Ft：コ ン クリー
ト 引 張 強 度 とウェ ブ厚 （mm ）を，
團は壁 板の厚さ （cm ）を表し て い る。
試 験 体の 周 辺 架 構の は り，
柱 断 面は，
幅× せ い＝
20「
cmX20cm，
壁の うち の り寸 法は 90cmX90cm である。
周辺架 構の構 造 形 式は大 別するとRC 造とSRC
造であ る が，
SRC
造は フ ル ウェ ブの もの （SRC −F3 ，
SRC −F5
｝ と ラ チ ス の もの （SRC −
L3 ）と か ら なっ て お り，
合 計 4種 類である。
せん断 補 強 筋の うち帯 筋，
あ ばら筋 （6 φ一
80＠ ），
お よ び壁 筋 （6φ一
100＠ ）は全 試 験 体 同じで あるが，
せ ん断 補 強 鋼 材量 はRC，
SRC −
L 3，
SRC −F3 ，
SRC−
F 5の順に 多 く なっ てい る。
壁 厚は それぞれ の構 造 形 式 につ い てRC
規gefii
18
条の付 帯ラー
メン の断 面 形 状に関す る推 奨 条 件 を十 分 満た すもの （6cm ）と満 た さ ない もの （10cm ）の 2種類である。
こ れ は一
般にRC
造よ り も じ ん性に富む とい わ れてい るSRC
造につ いて は，
推 奨 条 件 が ある程 度 緩 和でき るの で はないか と い う 予想に基づ き計画 し た もの であ る。
ま た 比較の ため，
純ラー
メンRC −0
，SRC −F ．
S−0
の2
体を加え てい る。
軸 方向筋 はSD30
（D13 ，
Dl6
）相当の鉄 筋を 用い た。
せ ん 断補強 筋（帯筋，
あ ば ら筋 お よ び壁 筋 ）はSR
24（6φ｝ 相 当の鉄 筋を用い ， 鉄骨 はSRC −
F5 の場 合は圧 延 形 鋼 を，SRC
−F
3お よ びSRC −
L 3の 場 合は溶 接 組 立 形 鋼 を 用いた。
試 験 体 製 作に は木 製 型わ くを使 用し，
基 礎 部 分の コ ン ク リー
ト打 設 後1−
2週 間おい て耐震 壁部の コ ンク リー
トを打ち継い だ。
全試 験 体と も 湿潤状 態の布で 覆い，
室 内 養 生を行っ た。
それぞれ の試 験 体の養 生日数 お よ び試 験体と ほ ぼ 同一
条 件下で養 生 を 行っ た シ リン ダー
の圧縮お よび引張 （割裂 ）強 度 を表一
1の下 段に示 す。 ま た表一
2に コ ン ク リー
トの調 合を示す。
AW；
フ ル ウェ ア桐の 断 而 槻 ic コ Ad；
ラ テ ス 桐の断 面 順 【＝
2．
1擬
O．
3＝
O，
63cd ， x ；：1w ／tnn θ・
2．
5tcmJ hw；銅 材ρ うちの りせ い（rm ］ θ：斜 拷と材 軸との なり 角【罵
G田 Af：
フラン ジ材の 断 面iA【C コ2．
2 加 力 方 法 お よ び 測 定 方 法 加力装置お よ び測定装置を図一2
に示 す。 試 験 体の基 礎 部 分はPC
鋼棒によっ て反 力フ レー
ムに 固 定 し，
試 験 体 上 部に一
定 鉛直荷重 ｝柱一
本につ き20 ton＝ （0，
233〜
O．
267
＞・
B ・
D ・
Fc，
B
：柱 幅，
D
：柱せい，
Fc
：コ ン ク リー
ト圧縮強度1
を加え た後，
は り材 軸 線上 にオイル ジャ ッキに よ り繰 返 し 水平力 を 加 え た。
鉛 直 加 力 は 図一
2に示す よ うに水 平変位に伴っ て鉛直加 力装置全体が水 平 移 動で き る よ うにロー
ラー
を挿入 し た装置 を 用い て 表一
2 コ ンク リー
トの調 合 表 は 駿 甦名 京セ メ ント 比ス ラ ン7頃 セメ ン トLkr〆冒 脚 旗 眇L悶 〆r ｝砕 石 AE 嗣匸
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図一
2 加 力 装置お よ び 測定 装置一
89
一
N工 工一
Eleotronio Library行っ た
。
ただし，
本 実 験の 初 期の段 階で は図一
2に示す鉛 直 加 力 装 置 を保 有 し てい な か っ たの で，RC −
6，
RC−
10，
SRC−
F5−
6お よ びSRC −F
5−
10につ い て は，
鉛 直 加 力 用 油圧 ジャ ッキ を各柱の直 下に設け， PC 鋼 棒を介し て 各柱に所 定の鉛直荷重 を与えた （大 会 梗 概 集，
昭 55．
9．
PP．
ユ933 参照〉。
また加 力 点と水 平 加力用オイル ジ ャッキ 接 合 部に は ピ ンを挿入 し た。 荷重の検出は オイル ジャッキ 先 端に取り 付けら れ たロー
ドセ ルを 用い，
周 辺架 構の変 位 検 出は摺 動 型 変 位 計を用い て行っ た。 こ れ らはすべて， 基 礎ばり にボル トで固 定さ れ た変位測 定用フ レー
ム に取り付けら れ て い る。
ま た 柱 頭，
柱 脚部の主 筋，
鉄骨，
は り両 材 端 部と中央部の主 筋， 鉄 骨お よ び壁 板の 四隅と中 央 部の 縦・
横 筋にス トレインゲー
ジをて ん付し，
それ ぞれ の位 置で の ひずみ の測 定 を行っ た。
亀裂の観 察は 目視によっ た。 3．
変 形 性 状に関 する検 討 3．
1 ひ び割れ性 状お よ び変 形 性 状 本 実 験における各 試 験 体の 荷 重一
変 形 曲 線および実 験 終 了 後の写 真を図一
3 〔a）〜
（j
）に示す。
荷 重一
変 形 曲 線 の縦 軸は，
水 平 荷 重 P を実 験 最 大 荷 重の絶 対 値IPmaxl
で割った値であり，
横 軸は はり材 軸 線 上の両 柱 頭の水 平 変 位の 平均 値 △ を柱 脚よ りは り材 軸 線ま での 高さh
（100cm ｝で割っ た柱の 部 材 角R （＝
A／h）で ある。
同 図か ら得られ る荷 重一
変 形 曲 線の包 絡 線 を 図一
4 〔a），
（b
）に示す。
初ひび割れ は，
各 試 験 体と も部 材 角 Rcr＝
〔O．
2〜
O．
4） ↑ fbtp・
「5．
7tOn 〔a｝RC−
O P舳
重
・
18」b冂
」r
≒
鯉
ヤ
，5 贏 儀
．
．
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Lo O、
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丁
7〆
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」
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F5−
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NII-Electronic Library Service
Architectural
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F5−
O『
図一
4 （a） 荷重一
変形曲線の包 絡線 （壁 厚6cm の場 合） PL 『 0．
5騰
ボ
〆
マDρ． 一
1αo 1o2QO R【Xl σ61fod．
＿ L
》
〃
0．
5−
go．
齪゜ 型＿．
．
．
図一
4 （b） 荷 重一
変形 曲線の包 絡 線 （壁 厚IOcm の場 合 ｝ X10−
3 rad．
で壁 板に入 り， その 時の荷重をPcr＝k・
t・
1
・
F
。 （t：壁 厚，t
：柱 中心間 距 離）で示す と，
壁 厚が6 cm の 試 験体でh
＝O．
041一
O．
102 ， 壁厚10 cm でk
＝＝
O．
035〜O．
107 であっ た。
以 下に各試 験体の破 壊に至る ま で の特 徴 を 示す。
〈RC −
6，
SRC −L
3−
6＞ 壁 板 内 斜めひび割れ が数 多 く発生し， 最 大 耐 力近く で せ ん断圧縮 破 壊が生じ た。 以 後 壁 板コ ン クリー
トの落 下が部 分 的に起こ り，
柱が せ ん 断 破 壊し た。
し か し，
水平 耐 力が減少し て も鉛直荷重を 支え ら れ る状態であっ た （図一3
（c），
（e）参 照 ）。
〈SRC −F
3−6
，SRC −F
5−6
＞ 壁 板 内に斜め ひび 割 れが 数 多く発 生し，
最 大 耐 力 近くで せん断 圧 縮 破 壊 を始 め た。
以 後 壁 板コ ンク リー
トの落 下が全 面に起こ り，
周 辺架構が柱ま たは は りの材 端 部に塑 性ヒ ンジ を形 成して 曲 げによる破 壊 を起こし た。
終 局 状 態に おい て は鉛 直 荷 重を支え られ る状 態で あっ た （図一
3 （g）， （i
｝参 照 ）。
〈RC −10
，SRC −L3 −10
＞ 壁板 中央部の斜め ひび 割 れ が伸展し壁板隅 角 部に達す る と同 時に，
周辺架構 がせ ん 断 破 壊 を起 こ し た。SRC −L
3−
10は終 局 時において も 鉛 直 荷 重 を 支え る こ との で き る状 態で あっ たが，
RC −
10で は R＝−
8．
0×10−
3rad．
へ 向う載 荷 過 程 （約一
6．
0×10−
3 rad．
）で鉛 直 荷 重を一
定に保 持す る こと が 困 雑と な り崩 壊 し た （図一3
（dL
（f
）参 照 ）。 ＜SRC −F3 −10，
SRC −F
5−10
＞ 数少ない壁 板 中央 部の斜め ひび割れが伸展 し壁 板 隅 角 部に達す る と壁 板 隅 角 部で圧壊を起こ し柱が せ ん断 破 壊し た が， 鉛 直 荷 重 を 支え ることの で き る状 態であっ た（図一3
（h），
（j
）参 照 ）。
負側の水 平 加 力装置の故 障に よ り，
途 中か ら片 側 加 力 と なっ たSRC −F3 −
10を除く と， 図一
4か ら， 壁厚が薄 い方が最大耐力 以後の耐 力低 下が大きい こと が わ か る。
これは壁 板に対す る凋 辺架構の拘束効果が影響し た もの で，
壁 厚が薄 く相 対 的に拘 束 効 果が大 きい試験 体におい一
92
一
て は，
壁 板の せ ん断・
圧縮 破 壊により， 耐 力が急 激に低 下し たもの である と思わ れる。
以上の こと よ り 3．
2 壁 厚お よ び 周 辺架構の構 造形式の違いに よ る履 歴ルー
プの性状を評価す る た め に，
各試験体の各履 歴ルー
プご との吸収エネルギー
を 壁 厚t
で除 した値 △W
を求めた。 同 じ周 辺架構で壁 厚の異な る 試験 体の AW の比 を図一
5 （a）に，
同 じ壁 厚で周 辺架構の異な る試 験 体の AW の 比 を 図一
5 〈b
）に， 横 軸を部 材 角R ’
（図一
5 （a） 中の 1．
周 辺 架 構がRC 造の場 合， 壁 厚が 10cm の 方が 最 大 耐 力 近 傍で の耐 力 低 下は少ない が， 部 材 角R
＝
6．
O〜8．
0×10−
3rad．
で一
定 鉛 直荷 重の 保 持 が 困 難な状 態とな る の で， 周辺架構の断面形状に関す る 推 奨 条 件 を満たす必 要が あ る。
2．
周 辺 架 構がSRC
造の場 合，
壁 厚が 10 cm の方が 最 大 耐 力近 傍で の耐 力 低 下が少な く， 終 局 時に おい て も鉛 直荷 重を支えられる状 態だっ たことか ら， 周 辺架 構が せ ん断 補 強 鋼 材 量を あ る程 度 確 保で きるSRC
造の場 合に対 して は，
定量的に示す ことは で き ない が，RC
規 準に示さ れ る推奨条 件 を緩 和で き る 見通 しが立っ た。
吸収エネルギー
の検討 鴿 篝 。！
o．
ん カ〆
｝
I l tr・
尺ド．
−
R，
5t
墨
篇
四
SRC−
F5・
1o丶
／彌＼
RC−
10 ＼ ！RC 6 ＼ O l．
0 20 50 40 50 60 7．
O rtlXl〔F，rad 図一
5（a） 単 位 厚さ当りの吸 収エ ネルギー
の比 較 〔壁 厚の影 翻鴿
，， 1。1
＿ ，
，
＿
、
rlo
β 0、
61 OA」
Q211
〆
0 1．
0 2．
0 10 4．
0 5e ∈0 7．
Q 詳lXlσ rad 図一5
（b） 単位 厚さ当りの吸 収エ ネルギー
の比 較 〔架 構の影響 〉Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
挿 図 参 照 ） として示 し た
。
図一
5 （a）に おい て，R
’
≦3，
0×10−
3rad．
で AW の比は周辺架 構がRC 造の場 合0．
945，SRC
造の場 合1．
103であり，
両 者と も壁 厚 に よる顕 著な差 賎 認め られ な い。 しか し R’
＞3．
0× ユO’
3 rad．
の範 囲で は，
両 者とも壁 厚が厚い方が単 位 厚さ当 た り の 吸 収エ ネル ギー
は小さ く な り，
周辺架 構が RC 造の場 合，
その度合
が大きい。 ま た図一
5 （b
）か ら，
同じ壁厚で も周 辺架構がRC
造の場合お よびウェ ブが ラチス型の SRC 造の 場 合は，
ウェ ブが 充 腹 型の SRC 造の場 合よりも単 位 厚さ当たり の吸 収エ ネル ギー
が小さ い。
す な わ ち周辺架 構の せん断補 強 鋼 材量が多い程 吸 収 エ ネルギー
が大きい。
3．
3 せ ん断 塑 性 係 数 本 研 究で は，
4つ の節 点の対 角 線 方 向の伸 縮の差か ら せ ん断 変 形Rs
を求め次式に』
よっ てせ ん断塑性 係 数 βm を求め た。．
β
rQ
辮
。1
（
Q
部 帆 ・壽
こ こ にQ
／Rs
：R
。時の せ ん断 剛 性 （Q
／R
。）ini
：ひ び割れ 発生 前の始 源 せ ん断剛性 cG ： コ ン ク リー
トの せ ん断 弾 性 係 数 （0．
9× 105kg／cm2 を使用）A
． ：壁厚×柱中心間距離kw
：断面 形状で決ま る係lkE
） （壁 厚6cm
；hw
・
＝ ユ．
09，
壁 厚10cm ：kw
＝ 1．
16） 図一
6 （a），
（b
）に壁 厚 6cm と 】Ocm
の 試験 体の β一
R 。関 係を 示 す。
両図に示 すβ一R
。関係 は，
文 献8
） に示さ れ る資料と同じ傾 向を 示 し， 両 対数表示 され た β 1ざ
o．
s β。、 04 O ？ o．
1．
io β゜e、
06o．
4 O．
2 o，
1i
＼、
戸
、
馳
、
、
激q
、
、
RC−
6SRC−
F5s SRO一
−
し5−
6SR6 F5−
6L、
1n ．
き1、
P Q2 D．
4 0β 031．
0 2ρ 4．
o R，
IXIσ5レロd 【a｝ 壁 厚6cm の場 合 駄1
1、
、
i咲、
丶
1
1 SRC−
−
F5−
10RC F5−
IO「
皿
一
．
．
「
．
「 一
一
「一
一
−L−L
L
、
、
驢
5ヒ
「
、
鳳「
丶．
L
試 RC−
L5−
IO RG−
lo 、 』 丶 D2 04 06 08 10 20 4．
0 60 aO IO R．
lx1〔厂hrtid 〔b） 壁 厚 IOCPt の場 合 図一
6 せ ん断塑 性 係数 （β）一
せ ん断 変 形 （Rs
＞ 関係．
o一R3
関 係は，
Rs≒〔0．
・
2〜
O．
4）×10−
3rad．
（初ひ び割れ 発 生 時の部 材 角 ） 以 後 部 材 角の増 加と共に，
いつれ の試 験 体も直 線 的に低 下する。
4．
耐 力に関 する検 討お よび 推 定 式の提 案 耐 震 壁の せん断 耐 力は，
周 辺 架 構の せん断 耐 力，
壁 筋 の せ ん 断耐力 お よ び 壁 板 コ ンク リー
トの せん 断 耐 力に分 け ること け ること がで き る が，
周 辺架構，
作用軸力お よ び壁筋が壁板の拡がりを拘束す る た め，
壁板の せ ん断耐 力 は，
周 辺架 構の耐力，
剛性，
壁 筋 量 お よ び 作 用軸力の’
大き さに影 響さ れ る。 こ の た め，
壁 板コ ンク リー
トの負 担せん断耐力は，
壁板断 面積とコ ン クリー
ト強 度の み で は推 定で きな い。 本 章では，
耐震 壁の せ ん断耐力に関し，
周 辺 架 構の耐 力，
壁 筋の耐 力お よ び壁 板コ ンク リー
トの 耐 力の累 加が 成 立す る もの とし て，
実験最大 耐 力か ら周 辺架 構お よ び 壁 筋の負担 す る せ ん 断 耐 力 （計算値，
な お 最 大耐力近傍では壁 筋が降伏し てい ること．
をス トレイン ゲー
ジに よる ひずみ測 定 結 果か ら確 認し て い る ）を引く ことに よ り壁板コ ン クリー
トの負担せ ん断力 を求め，
周 辺 架 構，
作 用軸 力お よ び壁 筋が壁 板コ ン ク リー
トの 負担 せ ん断 力に及ぼ す影響 につ いて検討す る。
さ ら に検 討 結 果に基づい て耐 力 算 定 式の提 案 を行う。
4．
1 周 辺架構の終 局 耐 力と破 壊 形 式 本節で は， 周 辺架構に塑性 関節が形 成さ’
れ て崩 壊す る 場合と せ ん断で崩 壊す る場 合につ い て周 辺架 構の耐 力 を 求め，
周辺架構の破壊形 式との対応を調べ る。i
）周 辺架構に塑性関節が 形成さ れ て崩 壊す る場 合3，
．
1節で述べ た よ うに，
周 辺架 構の部 材に塑 性 関 節が 形成され て崩 壊する場合がある。
ウェ ブ あるい は壁 板が 張 力 場である か圧 力 場である か の相 異はあるが，
こ の現 象ぱ中 間スチフナで補 強さ れたプレー
トガー
ダー
におい て引張 降 伏が 生 じ る張力場の幅はフ ラ ンジの曲 げ 剛性に 関 係し，
最 終 的に はフラン ジに塑性 関 節が形成 され て崩 壊に 至 る 現象と対 応している。
Rockey9
） ら は 中 間ス チフナで補 強さ れ たプレー
トガー
ダー
の フ ラン ジ に形成され る塑 性関節位置を実 験 的に明 ら かに し てい る。
耐 震 壁の場 合，
繰 返 し荷 重 を 受け，
コ ン ク・
リー
トの局部的な 圧 壊 お よ び剥 離を伴っ て終局状 態 に至 ること等を考慮す る と，
周 辺架構に形成され る塑性 鬨 節の位置 （図一7
参照）を決定す る関 数は［
，堵 「 ＝＝ 9
’
＝ ＝ 引 コD。
か’
2 he eb下
mpひbmUMtUtで
o 是 ざ 図一
7 塑 性 関 節 位 置の仮 定一
一
93
一
N工 工一
Eleotronio Librarya） 壁 厚 tが零の と き he／h
ノ
＝
ユb
） 壁 厚t
が十 分 厚い （柱 断 面 寸 法 と 同 程 度 ） と きhe
／h’
＝
o c） 壁厚 t，
柱幅 B，
柱せい D が関 係する を満た す 必要が あ ろ う。 本論文で は上 記 a）−
c）を満た す関数と し てhe
／h
’
＝ 1− t
／V原 万…・
…・
・
…・
…・
…・
・
……
（1） を採 用し， 塑性 関節が形 成され て崩壊す る場 合の周 辺架 構の終局耐力を求め た。
崩 壊荷重の計算に際し て塑性関 節は 図一
7に示す位 置に形 成 さ れ る と し，
塑性 関 節の抵 抗モー
メ ン トM
．は次 式よ り求め たM
島’” sMu 十RcM 島………t………・
・
・
…
（2
）M
名＝ εMu
十RcM 皇………・
…・
…・
……・
………
（3
） こ こ に 。M 。
・
＝
z
。・
σジ………・
…一 …・
…・
…・
囓
一 …
（4＞ ． ，M 皇＝
O．
9・
at’
o。
・
d （は り断面 ）…・
…
（5 ＞ 尺cル1猛＝
αt’
σy’
js
十 〇．
5・
N・
Dl1−
1V／（B・
D・
Fc）i
（柱 断 面 ｝…・
……
（6
）Z
。 ：鉄骨の塑 性 断 面 係 数 σy ：鋼材の降 伏応力度 at ：引張鉄筋の断面積d
：は りの有効せいB ，D
：柱 幅 お よ び せいjs
：圧 縮 引張 主 筋 間距離，
本 試 験 体の場 合＝
0．
7D Fc：コ ン ク リー
ト強度 N ：水 平せ ん断 力に よっ て生 ずる変動を無 視 し た軸 力 （2）〜
（3
） 式，
お よ び 図一
7よ り，
周辺架 構の終局耐 力Q1
はQ
・＝
（
2
D
。he
十 2）
（
’
賦）
”t−t’
”t’
”tt’
”
17
｝ の せん断 破 壊する場 合 種々提 案さ れ て い る部 材の せ ん断 耐 力推 定 式］D）・
A］） を耐 震 壁の周 辺 架 構に適 用す る に は， せ ん断ス パ ン比な ど不 明な点 が 多いの で，
下式よ り得ら れ る値を周辺架構の せ ん断 耐 力と したQ
ノ＝2
（RcQc一
トsQc ）・
・
・
・
・
・
・
…
tt・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（8
） こ こ に，
RcQc ：柱一
本 当 り の RC 部 分の せ ん断 耐 力で （9
）， （10
＞式の う ち小さい 方 RcQc＝b・
rj 〔1．
5Fc
／20十〇．
5
σジrPw ）・
・
・
・
・
・
・
・
…
〔9 ） 。、Q 。
＝
か。
ノ［（b7b ）・
0．
IFc＋σ。
・
。Pw ）・
t…・
一
（10） eQc ：柱一
本 当た りの鉄 骨 部 分の せん断 耐 力 で，
（ll｝ま た は （12）式 sQ 。＝
εガ 九ガσノ雁 （鉄 骨 がフ ルウェ ブのと き）………・
・
…・
・
…・
・
……
（n ） 。Q
。＝Fd
sin θ （鉄 骨が ラ チスの と き）・
…
（12）b’
：鉄 骨フ ラ ンジ位置で の コン ク リー
ト有 効 幅 燭，
tw：ウェ ブ せいおよびウェ ブ厚 rPw ：せ ん断 補 強 筋 比 F，：ラチス材の 軸 方 向 降 伏 耐 力 θ；ラ チス材が部材軸と な す角i
》ii
）の 両 計算結果を 表一
3中Qr
の欄に示す。
同 表よ り， 両計 算値の差が少ない場 合 を除けば， 両計算値 の う ち小さい耐 力 を与え る崩 壊 形 式と実 験で認め られ た 破 壊 形 式と は対 応 すること が わ か る。
4，
2 壁 板の負 担せ ん断 耐力 お よ び 壁板に対す る拘 束 効 果 前 節で周 辺 架 構の負担せ ん断力Q
ノを求め た。
累加が 成 立する と仮 定し て い るの で，
実 験 最 大 耐 力をPm。x と すると 壁 板の 負 担せ ん断 耐 力Qw
は次 式で得 られ る。Qw
＝
Pmax−
Q
プ・
………・
………・
・
………・
…・
（13） ただし，Q
∫は （7） 式お よ び （8） 式か ら得ら れ る 値の う ち小 さい方．
壁 筋の負 担せ ん断 耐 力を．Qw
と す れ ば，
壁板コ ンク リー
トの 負 担 せ ん 断 耐 力 ，Q
丗
は次 式で得 られ る。
cQw＝
Qw
−
rQw・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（14） こ こ1こ rQ ω＝
Ps・
t’
1
’
・
σyttt・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（15｝ t，1
’ ：壁 厚お よび壁 板の水 平の う ちの り長 さ Ps，
σジ 縦，
横 壁 筋 比の平均 値，
お よ び 壁 筋の降 伏 応 力 度 壁 板コ ン ク リー
トの負 担せ ん断 耐 力cQw が cQw＝
h・
t’
1’
・
F。
’
…………・
…・
………・
（16） で表せ るもの とし，
各 試 験 体につ い てk
の値を求め る と 表一
3の最 末 行に示す値が得ら れ る。
壁 板コ ン ク リー
トの平 均せ ん断 応 力度 （cQw ／t・1
’
〉 は壁 板の広が り が拘 束さ れ るこ と に よ り 大 き く な る。 壁 板の広が りを拘 束する主 要 因 として周辺架 構の軸 方 向 鋼 材量，
壁 筋量 および作 用 軸 力が挙げら れ る。
壁 筋 量につ 表一
3 周 辺 架 構の破 壊 形 式 と 壁 板お よび架 構の耐 力 （ton〕 試 験 体 名 RC−
0SRC−
F5−
0RC−
6SRC−
L3一
RC−
F3−
RC−
F5−
6RC一
且DSRC−
L3冂
且0RC−
F3一
且 RC−
F5−
10 実 験 最大 耐 力 ［4．
8 塵8．
【 43．
040．
B46．
647．
849．
75L654．
463．
1 架 構の 破 壊 形 式 【実 験，せ ん 断 曲 げ せ ん断 せ ん断 曲げ 曲 げ せ ん 断 せ ん 断 せ ん 断 せ ん 断 周 辺 架 構の 鰺 局 耐力 Qf 曲 げ 17鴻 皇4．
825．
且 L7．
7 田．
222，
333．
222．
823．
326，
7 せ ん 断 13．
43D．
012．
3i5．
o 且9．
332，
9n．
8i5．
5L9．
328．
8 壁 板の 耐 力Ow 30．
725．
82B．
425．
537．
936．
135．
且 35．
4 拘 束 係 数 K 0．
207o．
田90，
2150．
1690．
L710．
1550．
塵50O．
162一
94
一
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
t ft
・ ／
02ノ ／
／一
一
／
：−
1’
／。
°
ノ
’
1．
一
一
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＿
『
一
．
レ／ 〆
＼va。12・ 。 。・e
’
・
＿．
・
・／
〆
r，
086s，
’
OIロ
ぞ
ゴ
”
P，
’
f一
‘
＿一
宅％ D。
倭・
OO4 ＋009 ψ ψ＝ ．
曜 L 螂 土 戴 し響 毳 息P胃
σy圃
〕1
脳 O o2 04 06 03 10 ψ 図一
8 拘 束 係 数 k い て はrQw で考 慮し て い る の で，
h
と 軸 方 向 鋼 材量お よび作 用 軸 力との関 係 を調べる。
まず 作用軸 力が ほ ぼ同一
条 件の本 試 験 体につ いて，k
と 軸 方 向 鋼 材量 の関 係 を 示 す と 図一8
中の黒 丸 印 が得ら れ る。一・
次 回 帰 直 線 を 求 める と， 相 関 係 数 r＝
O．
868で （，P。・
σ ygt 。Pノ・
σ．f ＋sPw・
・a。 、。）・
Σ4
、k＝0．
ll8十〇．
09
tl’
Fc
・
・
7rr
・
・
9・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
鹽
一…
（17〕 こ こ に tPg，
σyg ：主 筋 比お よび主 筋の降 伏 応 力 度。
pノ，
a。
／：鉄 骨フ ラン ジの鋼 材 比お よ びフランジ の 降 伏応力 度 sPw，
ffyw ：鉄骨ウェ ブの鋼 材 比お よ び ウェ ブの降 伏 応 力度 と な る。
た だ し，
SRC−
F5−
6は全般的な傾 向か ら は ず れてい るの で除外し た。 次に作 用 軸 力がk
の値に及ぼ す影 響 を調べ る た めに，
文献 7｝中の鉛直荷 重が加え ら れてい ない 試 験体につ い てh
と軸 方 向 鋼 材量 との関係 を求め る と，
図一8
の白丸 印が得 られ る。 同 図 より鉛直荷 重の 存在に よっ て hの値が変化し，
作 用 軸力の 大 き さ が （17） 式の第 1項 お よ び第2項の係 数に影 響す ることがわ か る。
簡単の た めに， 作用軸力は 〔17）式の第1項に の み関 係し，
h
と一
次 関 係にある と 仮定し てh
＝＝O．
04十〇．
32 十 〇．
09 AcFc （。
ρ。・
σ。。＋。
ρ／ σ。
／＋。Pガ σ。
w）ΣA
。 （ユ8） tl’
Fc を 図一
8の資料 分 布か ら得た。
式の誘 導 過 程か ら理 解 さ れる よ うに，k
の値は壁 板の広が りを拘 束す る要 因の影 響を う け るの で， 本論 文で はh
を拘 束係 数と呼ぶ こと に す る。
壁 板の広が り が完 全に拘 束され てい る と考え ら れ る試 験体1／
II．
lal・
］s ）の実 験 結果 よ りQw
／t・
t” Fc−
Ps 関 係を求め る と 図一
9が得られ る。
図一
9か ら一
次 回 帰 直線 を求め ると 次式 を得る。
相 関 係 数 r＝
O．
418 O、
457＋
61Ps／
＿
@
一一
’
ド
＿＿
一ぐ
11V ， 一＋
− ．40 ． 6
鼬
1黝 図 一9
完 全拘束 板のせ ん断 応力度と の 関係 鵬昏鵬） ！〔
he ＋Db／ Σ 雁！hl 小さい
方 Fc／20 O．
5σ 9聾
f掲
】 O、且Fc←
叫醤詔 ， @ ［フ ル ウ ェ ブ の 塲〔ラチス の場合l
・
・F・
）…
09 ｛・融・ ・9 ・ qf・ Eq・1
ε4・！trF 〆FC
〕月図
一10推
定式による
耐
力算
定Qw
／t。
t
”
Fc＝
＝
O．
33十
6．
1
・
Ps・
・、・t
・ ・ ・・
・・・・・
…t
・・ （19
＞ 上 式 は 、Qw／
E1
’・Fcの
上限値と
考えられるの
で，Qw＝
rQw
十cQw
≦
（
0
．33
6
．1
・Ps ）・t
：1
’ ・Fc… （20
） （15
＞， （1
j
お よび （20
）式
用いてh
の有効範
囲を求 め ると 次式を
得る。 ic≦
・
・3・
（
σ
y6J − Fc）・Ps
・ …・・ … ・ ・・一・・（ ・・〉4
． 3 終 局 耐 力の推定式 耐 震壁の 終局
耐力は4
．1
節 で求め た 周辺架構の終局 耐 ﾍQ ノ と4
．2 節で求め た 壁 板の耐力
Qwの和で求
ま る この 終局耐 力 の求 め 方をまと め て 図一10
に 示す 同図 に 示す 推定 式に より 本実験 資 料 およびRC造の耐震
壁が
せん断破 し た 片持 ば り 形 式の実 験資
料L6 ｝ ・17F
・IU
）
IY
）
に つ い て 推定 耐力 を 求めた 。その結果 を 表 一4
示
す。 @図 一ll
は壁 筋比Ps （全資料共 縦 横同 じ ）および周 辺 一表
一
4．
1 本 実 験の試 験 体の耐 力Qex
と提 案 式による計 算 値Q。
。
tの比 較 賦験熔名 実 験 ξ藁件 Qcal Oca1 t！5PS α ） ψ Oex ｛tom 【tonDOex RC−
6 レ15o．
471．
0843．
343．
5LOl 5RC−
L3，
6 匚！15o．
47o．
8凪 40．
837、
80．
93 r 5RC−
F3−
6 塵！15o．
470．
8746、
64LO0．
8昌 1 SRC−
F5−
6 レ 15o．
47Llo48．
745．
80．
94 日C一
崖0 レ 9o．
2巳 o．
6a49．
75L4 ま．
04 5RC−
L3−
10 レ 9o．
250，
405L．
647，
δ α．
92 SRC−
F3冖
且0 レ90，
280．
435 司、
451、
4o．
95 SRC−
F5−
10 レ90，
280．
6063．
158．
5o．
9臼 蟹 笹 偏 差σ x 0．
D51 平 商 薯 0．
95 表一
4．
2 既 往の RC 試 験 体の耐 力Q。
x と提 案 式によ る計 算 値Q
。atの比 較 試 驍 体 名 実 駿 条 件 Oca1 t／sP5 α ｝ ψ Oex ‘ヒon1OcaL匸
tonjOe 冗 No．
9？ 1！230．
00o．
433．
203．
97 ！．
19睡o
．
98V15o，
DO0，
264．
oo4．
42 且．
Io Nq．
99 レ 13D．
23o．
2L6，
005．
14o．
86 国o．
lo口 レ453．
700 』 74．
707．
76L65 No．
mI1 ！231．
800．
406．
408．
571．
34 醍O．
1021 ！231．
800．
467．
808．
361，
匚0 文 歓 2m 国O．
103 鑒！23L80o．
405．
403，
601．
3q No．
104 【／151200．
269．
509．
440．
96 圃O．
1D5 レ 15L200．
279．
岡 9．
321，
02 No．
106 レ 15L2 囗 口．
2a8．
609．
23L 』5 障D．
107 レ 130．
92o．
211 囗．
o9、
59D．
99 国o．
lo8 レ13o．
920．
2匝 9．
golo，
2 且』3 Ng．
109 レ 13o．
92o、
1910．
410．
20，
98 π 21， o凵 レ1】 o．
750．
2655 』 51．
5o．
941 文 献 22， 口21112o．
750．
1677．
555．
5D．
72 文 獄 L6， 3P50．
7L久一
76 レ220．
710．
2524，
421．
6o 渇9 文 献 23， τo凹11 レ1囗 o．
501．
1呂 37．
040，
81．
LO 文 猷 24P 丁 彑一
171 ／140．
21o．
1535．
824．
3o．
5呂 4S25巴
40−
791 〆17o．
25o．
3523，
126，
且 且．
且3 4550冨
40−
781 〆170．
500 2024．
33431齟
41 文 献 25適 4S67 矚D−
78 ■〆 鹽7O．
67O L927、
935．
41 27 4s50 昭o・
751 〆170，
5D0，
2023．
533．
1L41 4550凵
60−
78 ■〆17o，
50o．
2023．
533．
11．
41 P−
200弓 1！10o．
850．
07LO2122．
01．
20 交 猷 26適 P−
2012 レlo0．
850．
21L4 ■ 124，
3o．
8昼 P一
岨12 レloo．
65o．
34L65106．
20．
64 文 献 27〕 4525冒
0凾
82田 1！270．
250．
2120，
423，
2 幽．
14 4525響
40N2一
則 1〆270．
2502316．
9 ■4．
80．
88 肘 0．
27L ！250．
53o．
1844．
7 司6、
9LO5 文 献 Ia， No2B レ300，
420．
144 窪．
551．
7L19 No．
29 レけ 0．
360．
1242．
657、
21．
34 No．
301 ！150．
3U0．
1055．
06L7k．
邑2 文 献 19， K《一
冒41 ！18o．
5ao，
283L83701 且，
170．
22 齪 箪 偏 差 σK 平 均 x 1．
09 t；
璧 厚 5t陬
1n曜
h’
．
1．
，
h’
：壁 板垂 直 う ち の り高ざ 1’
1壁坂水 平 う ち の り 長 さ ψ＝
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冒
1Σ AC tl卩
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モれそれ主 筋、
鉄 暦 フ ラ ン ジ、
鉄 骨 ウェ
フの銅 材 比 σyny．
ayr、
σYN：そ れ ぞ れ主 筋．
鹸 詈フ ラ ンジ，
姓 骨ウェブの降 伏 応 力 度 Ac：桂一
本 の 断 面 租 Fc；コ ン ケ1丿一
ト 強．
墅 架構の軸 方 向 引 張 耐 力と壁 板の 圧縮 耐 力との比 ψ＝
｛，Pg・
σsg 十 sPr’
ayf 十sPw’
ayw）／（t・1’・
F
。）を横 軸と して，
算定 値 ／ 実 験 値 を プロ ッ トしたもの であ る。 各 図 中，
白 抜の 資 料は周 辺 架 構がRC
造，
黒塗の資料はSRC
造の も の で ある。 な お，
既 往の RC 造の 実 験 資 料は圧 縮 引 張 主 筋 間 距 離が不 明で あ るの で （6）式 中のゐ を0．8D
と し て計 算 した。
本 実 験 資 料か ら導い た図一
10の推 定 式に よる耐 力値 と 実 験 値の 比 の 平 均 値了 は 0．
95，
標 準 偏 差ax は 0．
051 で あり，
当然の こと な が ら良い対 応 を 示 す。
ま た 既 往のRC
造 実 験 資料に つ い てはX
が 1．
09で かな り良 く対応 し ている が，
ax が0，
22で あ り 図一
1ユ（a），
（b
） に見られ る よ うに ばらっ きが大きい。
一
96
一
器，
’
15 器 LO ｛a） 壁筋 比 の影 響・
’・
・
・
ぎ。
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1黝 05・
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・
一
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“ 一
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一
岬 3 o o．
2 a4 0、
6 0，
e IO I2 Ψ ｛b） 軸方 向鋼 材皿の影 響 図一
11 実験 値と算 定 値との比較5．
結 び 周辺架 構の構 造 形 式およ び壁 厚が，
ひび割れ性 状，
変 形 性 状，および耐 力に及ぼ す影 響 を明らか にす る目的で， 8体の耐 震 壁と2体の純ラー
メ ン につ い て繰 り返し水 平 加力実験を行い，
そ の実験結果の検討 お よ び考 察を行っ た。 その結 果，
下 記の こ と が明 らかになっ た。 ユ．
周 辺 架 構が RC 造の場 合，
周 辺 架 構の断 面 形 状 に関する推奨条件を満た し て い な けれ ば鉛 直荷 重を 支え き れず 急 激な崩 壊を起こ すの で，
同 条 件 を満た す 必 要が あ る が，
周 辺 架 構がSRC
造の場 合，
せ ん 断 補 強 鋼 材 をある程 度 確 保で き れば，
周 辺 架 構の断 面 形 状に関する推 奨 条 件 を緩 和できる。 謝 実 験お よ び資料整理に際し， 久 徳 琢 磨 助 手，
佐々木昭 夫元助手， 茶円 茂 博 文 部 事 務 宮，
昭 和 54〜
57年 度の修 論生お よび 卒 論 生， 荒 渡 薫，
山 崎 達 司，
源 川五月，
真栄 城 玄一，
片 寄 薫，工藤 芳嗣，熊 丸 雅 夫， 谷 正 士，川上 義 人，
杉 谷 貴彦，
永仮 博文，
杉山宏，
長 曽 我 部 誠， 谷 田 正 人，
馬 籠 祥一
各 氏の 多 大な る御 協 力 を得 ました。
こ こ に深く 謝意を表し ま す。
2．
周 辺 架 構が充 腹 形SRC
造の壁の単 位 厚さ当た り の吸 収エ ネル ギー
は，
周 辺架 構がRC
造お よ びラ チス形SRC
造の それ よ り も大きい 。 3．
最 大 耐 力 以 後に おい て， 壁 厚の薄い試 験 体の方が 厚い試 験 体 よりも耐 力 低 下が大きい。
4．
本 論 文に提 案し た推 定 式を用い れば， 周 辺 架 構の 破 壊 形 式，
終 局 耐 力 を予 想できる。 辞 文 献 1） 久 田 俊 彦 ：地 震と建 築，
鹿 島 出 版 会，
昭和53年．
2） 谷 資 信，
木 下 勝 弘 ：鉄 骨 鉄 筋 コ ン ク リー
ト構 造にお けArchitectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service
Arohiteotural エnstitute of Japan
る 耐 震 壁の実 験 的 研 究
，
日 本 建 築 学 会 論 文 報 告 集 〔論 報 ），
第66号，
昭 和35年10月，
pp．
497−
500．
3｝ 谷 資 信・
宮 本 孝 雄 ：鉄 骨 鉄 筋コ ン クリー
ト構 造に おけ る耐 震 壁の実験，
論 報 第69号，
昭和36年10月，
pp．
449−
500．
4） 今 井 弘 ：壁 板がひび割れ し た後の SRC 枠 付 耐 震 壁の 性 状 （ トラス架構へ の置換 法 と実験値との比較 ），
日本健 築 学 会 大 会 学 術 講 梗 概集，
昭 和 51年10月，
pp．
1565〜
1566．
5｝ 日 本 建 築 学 会 ：鉄 骨 鉄 筋コ ン クリー
ト構 造 計 算 規 準・
同 解 説，
1975をF．
6｝ 日本 建 築 学 会 ：鉄 筋コ ンク リー
ト構 造 計算 規準’
・
同 解 説，
1982到三．
7） 広沢雅 也：既往の鉄 筋コ ンク リー
ト造耐震 壁に関す る実 験 資 料 とその解 析，
建 築 研 究 所 資 料，
No．
6， 1975年．
8｝ 日本 建 築 学会：建 築 構 造 物の リミッ トアナ リシス，
第7 章2節．
g｝K
．
C．
Rockey aロd M．
Skaloud：且nfluence of FlangeStiffenes
，
s upon ヒhe Loヨd CarringCapacity
of Webs lnShear
，
Final Report IABSE，
New York，
N．
Y．
，
1968，
PP
