【論 文】
UDC ：624
．
012．
45 ：624．
073．
8日 本 建 築 学 会 構 造 系 論 文報告集 第43Z号
・
1992年2月Journal of Struct
．
Constr．
Engng，
AIJ，
No．
432，
Feb、
，
1992ア
ンボ
ンド
平
鋼
ブ
レ ー ス
内蔵
コン
ク
リ
ー
ト
壁
の
座 屈 補 剛設 計
BRACING
DESIGN
CRITERIA
OF
THE
REINFORCED
CONCRETE
PANEL
INCLUDING
UNBONDED
STEEL
DIAGONAL
BRACES
井
上一
朗
＊ ，沢
泉 紳
一
＊＊ ，東 端 泰
夫
＊ ＊＊ ，井
ノ上 一
博
＊ ＊ ＊＊Kaxuo
脚0
乙ZE
，
Shinichi
SAWA
∬ZUMI
，
Yasuo
ffJGASIIIBA
T
．
〜1
andKazuhiro
INO
〔1E
This paper
deals
with the composite system composed of unbonded steel platebraces
and a reinforced precast concrete paneL The concrete panel shouldbe
designed
to preventbuckling
Qf the steel plate in order to use the steel plate as the seismic elements．
The required stiffness andthe strength of concrete pane1
，
that is thelateral
bracing
condition，
is
derived
as the solu 口on of the equi 正ibrium
problem．
The
bracing
condition is affected by the distribution ofbracing
fQrceand especially
by
theinitial
deflection
of the steel plate．
The
analyticai results were confirmedby
the
buckling
test which is devised to measure directly the latera且bracingforces
．
Keywords
：bracing
condition，
buckling
，
comPosite，
unbond，
dingonal
steelbrace
，
concrete Panel 補 剛 条 件， 座 屈，
合 成 構 造，
アンボン ド，
平 鋼 筋かい，
コ ン ク リー
ト壁 板1．
序 平 鋼 ブレー
ス を アンボン ド加工 して鉄 筋コ ン ク リー
ト 壁 （以 下，RC
壁と略記す る）に内蔵し，
RC
壁 を鉄 骨 ブレー
ス の座屈 補剛材と す る構造 形 式 が若 林らによっ て 提 案さ れ，
耐 震 要 素と して の効 果が実験 的に確 認され て いる1）。
その後，
アンボン ドプレー
ス構造につ い ては種々 の形 式が考 案さ れ，
実験 的 検 討 が 進 め られ て実用に供さ れて いるZ ｝−
G ）。 図一
1はこ の構造 形 式の一
例 を示すもの で あ り，RC
壁の 力 学 的 役 割は圧 縮 側 平 鋼ブレー
ス の座 屈 を防止 し，
必要な塑 性 変 形 性 能を賦 与す る補 剛 材とし て の機 能を発 揮す ることにあ る。
こ の 構造 は，
圧 縮プレー
スも 引張 ブレー
スと同 様の荷 重一
変形挙 動を 呈 し， 架構 の剛 性・
耐 力を容易に調整で き る点が特徴であ る。
ア ンボ ン ドブレー
ス 内 蔵 RC 壁に関 して は，
若 林ら の研 究 以 降い くつ か の研究7〕・
Sl が行わ れ てい る が，ブレー
ス の座 屈を防止 し，
そ の塑性 変形 能 力 を確 保す る た めの 補 剛 材の設 計 条 件はいま だ明ら’
かには さ れ てい ない。
設 計 条 件と しては，
合 成 構 造で あ る アンボン ドブレー
ス内 蔵RC
壁の全 体 座 屈を防止す る た め の条 件，
お よび，
端 部の局 部 的な 座屈 破 壊を防止 す る た めの条件が 必要で ある。
本 論は全 体 座 屈に関する設 計 条件を対 象としてい る。 座 屈 補 剛 材の設 計では剛 性 条 件 と強 度 条 件が必要であ る9 ｝。 ア ンボン ド加工 され た鉄 骨ブレー
ス の座 屈を被覆 補 剛 材で拘 束す る問 題 を 補 剛問題と し て扱っ たのは，
藤 本，
和 田 ら5），
およ び長 尾ら10）の 研 究 が 最 初で あろ う。
藤 本ら は， 平 鋼 を鋼 管コ ン ク リー
トで， また長尾 らは角 形 鋼 管を中空RC
で被覆・
補剛 し た アンボ ン ド ブ レー
スの座屈補 剛 問 題を 理論 的，
実 験 的に検 討して いる。
本 研究は こ れ らの研 究 成果 を踏まえ， アンボ ン ド平 鋼ブ レー
ス内 蔵RC 壁の補 剛 条 件を解 析 的に明らか に し，
モデル実 験によっ てその検 証を試み たもの である。
平 鋼 RC 壁板 床 （a ） 図一
1 ア ンボンド平 鋼ブレー
ス架 構 （b） 本 論の一
部は 日本 建 築 学 会 近 畿 支 部研 究報 告 集 第 3塵号 構 造 系 199L5 に発表。
＊ 大 阪大 学工学 部 建築工学 科 助 教 授・
工博 ＃ 大 阪 大 学 工 学 部 建築 工 学 科 大 学 院 生 ＊ ＊ ＊ 竹 中工務 店 技 術 研 究 所 主 任 研 究 員 ＊＊ ＊＊ 竹中工務店東京本店設計部 構 造 課 長Assoc
．
Prof．
，
Dept，
of Architecttira且Engineering，
Faculty Q1 En．
gineering
，
Univ．
ofOsaka，
Dr．
Eng．
Graduate
’
Student，
Dept．
of ATchitectural Engineering，
Faculty of En−
gineering
，
Unlv．
of OsakaChief Research Engineer
，
Technical Research Laboratory，
「
Takenaka CorporationManeger
，
Building Design Dept．
，
Tokyo Main Office，
Take囗aka Cor−
poration
2．
アンボン ド平 鋼 ブレー
ス を内 蔵 する RC 壁板の座 屈 補 剛条件 こ こ では，
平 鋼ブレー
ス の荷 重一
変 形 関 係が完 全 弾 塑 性型 とい う仮 定に基づ い て，
補 剛 材で ある RC 壁の強 度 条 件と剛 性 条 件 を誘 導 する。 平 鋼 プレー
ス は，
通 常 梁 フランジに突き合わ せ溶接 接 合さ れ る ので，
両 端 固定と み なされ る。一
方，
RC 壁の境 界 条 件と しては，
図一
ユ（a） では， 両 端 自 由，
（b）で は一
端 自 由，
他 端 半 固 定と み な さ れ る が，
実 際上 （a）の場 合が ほ と んどで あ り，
両 端 自 由の 場 合を対 象す る。 図一2
に示 す よ うに，
圧 縮 軸 力 を 受 ける平 鋼 ブレー
ス が 座 屈 する ことな く降 伏して，
曲 げ剛 性が ゼロに なっ た 状態を考え る。
図 中，
Ny は平 鋼の 降 伏 軸力，
v 。は平 鋼 の初 期た わ み，
v は補 剛 力に よっ て生じ る補 剛材の横た わみ である。
補 剛材の端部条件が自由で あ る と き，
座標 x にお け る補剛材の曲 げモー
メ ン トM
，に関 す る 釣 合 条 件は次式で表され る10］。
M
．＝A1
ジ［v（K
．，
b
∫｝十Vo］・
…………・
………・
・
（1） こ こ で，K
β は補 剛 材の横 方 向 剛性，
br
は補 剛 力 分 布 を 表し， v は こ れ ら の関 数である。 補 剛 力 分 布と初 期た わ み が決 まれ ば （1）式か ら補 剛 材の必 要 強 度および必 要 剛性が算定さ れ る。
す な わ ち，
補 剛 条 件は釣 合 問 題の解 と し て導か れ る。長尾 らは （1 ）式か ら強度 条件を与え， 剛性条件につ いて は，
合成系の座 屈荷重か ら別途 誘 導し て い る が1°），
（1 ＞式 か ら求め ら れ る 剛 性・
強 度 条件は，
補剛力分布を介して相互に関連 して い る。
な お，
（1 ） 式は平鋼ブレー
ス の端部条件がピン接 合の場 合に も成 立 し， 平鋼の端 部 接 合 条 件に依 存しない。
補 剛 力が図一
3（a）に示す中 央 集 中荷 重の場 合，
補 剛 1Vン 図一
2 ブレー
スー
RC 壁合成系ド
（a沖 鰈 中一
br
… 鞴関
（C）sin波 形 図一
3 補 剛 力 分 布 材のせ ん断変形を無視す ればその釣 合 条 件と構 成 関 係は 次式で表さ れ る。
・毒一
塁
，
・・一
、銑
・
・
・
……・
…………
（・） た だ し，ME
は補 剛 材の中 央モー
メ ン ト，
vc は中 央たわ み，E
両 は補 剛 材の 曲げ剛 性であ る。 平 鋼の軸 力 をN ，
降伏軸力 をNy
と し，
補 剛の条 件を1V
≧N
ジ…一 ……・
…tt…・
・
…一 ・
…・
・
………
（3 ） と す る と，
（1｝，
（2）式 より次 式が得ら れ る。
（
−
12h11
，）
mS ・！！
”…・
… ・
………一 ・
一
（・｝ こ こ で，
隔 と m ：は そ れ ぞ れ補 剛 材の 曲 げ 剛 性および 曲げ強度に関す る無 次 元 化パ ラメー
タであり，
・一
誰
誕 一燈
・
……−
tt・
・
・
…一 ・
（・・ 補 剛 力 が 図一
3（b）の等 分 布お よ び （c）の sin 波 形 分 布 の場 合につ い て も 同様に して 次式 が得ら れ る。
等 分 布 ・
（
1−
、9iEi
）
祝留
・
…・
…・
………
（・） … 波 形 分 布 ・（
一
11 π2んs）
・鍔
…・
一
（・） （7
）は，
初期た わ み を正 弦 波と仮 定し て藤 本ら5｝が誘 導し た条件式と同じであ る。 図一4
は （4
），
（6
），
（7
）式のhe
とm 言の等号の 関 係を中 央の初 期た わ み v。 をパ ラメー
タ と して描いた も の で あ る。 図一
4の 各曲線は，
（3 ）式で与え られ る補 剛条件の境界を表 し，
補 剛 材のks
と呪9
を示す点 が 図一
4の曲 線の上 側の領域にあれば （3）式が満足 さ れ，
被 補 剛 材で ある平 鋼ブレー
ス は全 体 座 屈する ことな く塑 性 縮みを生じ ることにな る。 以 下，
図一5
に示す ように，
補 剛 条 件を表す曲 線の上側の領 域を安全域，
下 側の 領域 を 危険域 と呼ぶ。
図一4
は，
補剛材の 剛性が低く な る と補剛 力に よ る横 た わ み が増大して必要強度が大き く な るこ とを表 してい る。
補 剛 条件に大 き く 影 響 す るの は平鋼の初 期た わみ で5
4 32
1 配8
（xlO’
3） 補剛力分 布 ：＿
L
500 ⊥ 1000”
一
e 」hB
O
O．
2
0．
4
0，
6
0．
8
LO
図一
4 座 屈補剛材の必要剛性一
必要曲 げ 強 度 関係強度（mE ） 座 屈 補 剛 条 件 安 全 域
凾
越
な や ヒ9 さ を iミ 騨
嬾
慧
1へ
危険 域 ロVくN，） 剛 性 （ke ） 図一
5 安 全 域と危 険 域 あり，
補 剛 材の剛 性が低い場 合を除けば，
必要強度に及 ぼ す 補 剛 力 分 布の影 響は小1
さい。
設計上は補剛力を等分 布 荷重
と想 定してお けば安 全 側の結果が得ら れ る。3．PCa
壁 板の有 効 幅 図一
1に示すブレー
ス 架溝において，
平鋼とRC
壁板 の間に作 用す る補 剛 力に対し て RC 壁は 2次元 的 な板 と して挙 動す る。 しか し板とし て の扱い は設 計 上 厄介で あ り，
あ る有効輻を持つ一
様 断 面の線 材に モデル 化す る こと が 必要と な る。
こ こで は，
図一
6に示す よ うに補剛 力を等分布荷重と み な し， 平 鋼の端 部に相 当 する a点とb
点 を 回 転 拘 束し た正 方 形 板の有限 要素解 析 結 果か らRC
壁 板の有 効 幅 を 決 定す る。
平 鋼の幅 BS お よびRC 壁の板厚 Tcをパ ラメー
タ と する有 限 要 素 解 析 結 果の一
例 を図一
7，8
に示す。
これ ら の パ ラメー
タ は その現 実 的な範 囲 （15cm 〈BS
〈30 cm，
15cm ＜Tc＜20 cm ）で結 果に ほと ん ど影響を与え な かっ たの で，BS ＝
20 cm ，Tc＝
15cm に対す る結果だ け を示 す。
図一
7中の 実 線は ab 軸 線 上の板の た わ み曲線で あ る。
こ の中 央たわ みと一
致す る一
様断 面 材の有 効 幅B揮 剛 c 図一
6 RC 壁 板の解 析モデル Center 1．
0 ⊥ ひσ，
’
s O．
8 ／’
1’
／ 1 ！ l o
．
6 ！−
FEM 解析結果 0，
4 ！…… 一
様 断面部材 02 、i
！1 x l o0，
1 0，
2 0．
3 0，
4 0，
5 図一
7 た わ み 分布 σ 1．
0O．
8o．
6o．
40．
2 上 85 0 傭も
。、 468 ’° 12 図一
8 垂 直縁 応 力度 分布 は次の値をと る。BEF
＝5．
5S
BS
（BS
：平 鋼の幅 ）・
・
・
・
・
・
………
（8 ） 図一
7中の 点線はこ の一
様 断 面 部 材の た わ み曲線で あ る。 図一
8は板 中央に お ける ab 軸に直 交 断 面の垂 直縁 応 力 度 分 布 であ り，
縦 軸は ab 軸上の垂直
縁 応 力 度で無次 元化さ れ， 横軸は平 鋼の幅BS
で無 次 元 化され て い る。
図中の一
点 鎖 線は上 記の 中 央たわみ の等 価 性か ら算 定さ れた有 効 幅を表している。
図一8
か ら，
た わみ の等 価 性， す な わ ち剛 性 条件か ら求め た有効幅は強 度に対 して十 分 安 全 側に適 用できると判 断され る。
以 上の結果を安 全 側 に丸め，
以 下RC
壁の有 効 幅 を平 鋼 幅の5
倍 と す る。4．
平鋼ブレー
スーRC
壁 合 成 系 座屈実 験 4，
1 実 験 方 法 座 屈 補 剛 問 題に お け る基 本 的 情報は補剛 力 と初 期た わ み で ある。
本 研 究で は，
平 鋼 とRC
壁板の 間に作 用す る補 剛 力 を計 測する た めに， 図一
9に示 す よ う に平 鋼と RC 壁 板 を分 離し ， 両 者 を図 中に示す連結装 置に よっ て 100mm 問 隔で連 結 し，
平 鋼に軸 力 を作 用さ せ る実験 方 法 を考 案 した。 連 結 装 置で平 鋼と RC 壁 板を結 合 し た 状 態，
お よ び平 鋼 試 験 体の 形 状・
寸 法は図一
10に示さ れ てい る。
連結 装置の両 端には，
座 屈による平 鋼お よびRC
壁 板の曲げ変
形 を拘 束し ない よ うに，
ロ ッ ドエ ン ド とユ ニ バー
サル ジョ イン トが設 置さ れている。 補 剛 力ば 連 結 装 置 内の荷 重 計 （図一9
参照）によっ て計測さ れ る。 こ の荷 重tt
の精 度は 1．
6kg
／μ で ある。
100 mm の補剛 間隔につ いて は， こ れ 以上狭く し ても補剛力分 布，
RC 壁 板の曲 げモー
メン ト共に ほ と ん ど変わ ら ない ことを解 析 的に確 認している。
解 析 方 法に つ い ては後述する。
平鋼の両端は高力ボル トで固 定さ れ る。 RC 壁 板は リ ニ アベア リングで支持さ れ， 平鋼ブレー
スの直交 方 向の 移 動は 自由で ある。
この支 持 条 件に よ り補剛 力の合 力は ゼ ロに な るが， こ れ は図一
1 （a）の場合の境界 条 件を想 定し たもの である。
平 鋼の変 形につ い て は，
軸 方 向 と 材 軸の 直交 方 向を 測 位 置 決 め ボル ト、
平 鋼 試 験 体 RC壁板 ：1●
1 σ雇 oersαZ Joゴ厩 ：： ！： ：iRod E祕 Loα4 Ceど」（φ16） πeα鹿4s伽ゴ L跏εαrB εα厂‘π8 → 図
一
9 平 鋼一
RC 壁 板連 結 装 置一
43
一
平 鋼
一
RC 壁板連結装置RC壁 板
L
‘・…Be
αr加8「
｛
卜
’
Lo
αd
Ce
π o■
◎
9 ← ◎ くト
：
：
■ ■ ← ◇ ◇ 強 軸 廻 り座 屈 止め 平 鋼 試 験 体 平 鋼一
RC壁板 連結装置 横 方 向 振れ止め RC 壁 板 鰄c
ρ麗 α ZJαc 陀 oo
■
●●
◎
ii
一
R25
100
O O OO O O o o oo o o 300 ’＝ 2000 300 平 鋼 試 験 体劃
図一
10 平 鋼一
RC 壁 板 合 成 系の座 屈 実 験 加 力 装 置および平 鋼 試 験 体の形 状・
寸 法 表一
1 試験体一
覧 No，
試験体名 平 鋼 板 厚 （離 配） 筋 （foπ） RC壁板厚 π 肌 ） UO 伽皿〕 1S12C100V2−
M1242 ユ 1001，
97 2S12C100V2
「
・曾
「．
12響響
，
，
響F ，
39．
21002．
08 3S12C100V4 12「
．
9・
齢「
．
39．
2．
「
．
「
，
，
響
「
F
100，
74
．
03 4S16C100V2−
M1654、
11002．
22 5S16C100V2幽幽幽
鹽・
「
16．
，響
「
響，
■
55．
4略
7「，
，
，
1002．
18 6S16C100V4 1655．
41004．
03 7S12C70V2−
M1242．
170・
・
222．
・
9．
「
響
響，
「
8響
響7響
響響7
S12C70V1 1242，
1700．
94幽
9凾幽凾．
・
S12C70V2・．
「．
12，．
P
，
，
，り ，
42．
1701．
96 10S16C70V1−
M1654．
1701 ユ0，甲
11，
F，
777，
S16C70V1 1654．
1700，
98 12S16C70V2 1654．
1702 ユ2 Ny ：平鋼の降伏 軸 力、
Ve ：平 鋼の中央 初 期た わ み Sユ2CIQQV2一
逗↑
！
纛
鰍
平 鋼 板 厚（mm ） 定し た。 な お， 加 力に先だっ て平鋼 中央に所 定の初 期た わ み を与え，
ス ライドガ イドに固 定し た変位 計に よっ て 連結装置 間の各 点の初 期た わみを測定し た。
平鋼中央の 初 期た わみ は，
図一
9の位置 決め ボル トに よっ て調 整さ れ てい る。 4．
2 試 験 体 とその力 学 的 性 質 試 験 体は平 鋼の板 厚，
初 期た わ み，
補 剛 材である RC 端部補強筋 ：D5 ＠SO鸚
L
−
＝
準
゜ ，温
。 頭付きス タッ ド φ13L＝
50，
70 ネ ジ 付 きスタッ ド M16L＝
70℃
．
、
．
．
．
轟「
「
「
甲
沖
「
厂
Prr
’
rlrFF
・
F：
：
二 Lく 1’
≡羅
・虱
膕
冂
「
「
「
’
甘
’ 几
溶 接 金 網 4 φ＠ 100 ダ ブル か ぶ り：15T 図一
11 RC 壁 板の形 状・
寸 法 5 4 3 2 1 0 200（cm ） 図一
12 平鋼の初期た わ み形 状の一
例 壁 板の曲げ剛 性，
曲げ耐力 をパ ラメー
タ と す る 総 数12
体で ある。 表一
1は試 験 体一
覧であ り，
プレキャス トコ ン ク リー
トで あ るRC
壁 板の形 状・
寸 法を 図一H
に示 す。
平鋼の板厚 は 12，
16mm の 2種 類，
RC
壁 板の板 厚 （Pπ πの α π惚r l ＋ S16C10 ＋S16C10
，
▼
7
鹽
凾幽 凾幽 幽
50 100 150 20表L2 鋼材の機 械 的 性 質 板厚（実測 値） 伽配 ） σ祕 e （ticm2砺 ） 吻 （比皿2） 伸び （％） PL
−
12（11．
70） 3．
375．
6623 PL−
12（11．
67）SM490AF．
「
，
，曾
3．
619，
，9．
9・
5．
77凾
・．
24 PL・
16（15．
64） 3．
555，
5126 PL・
16（15．
49） 3．
495．
6326 溶接 金 網 SWM−
B5．
966．
23 5．
4 表一
3 RC 壁 板の力学特 性 50 40 30 2010
M （t・
cm ）u
a
板厚100mm Aノ ノf
・〆
L！！
板 厚70mm
り （mm ） 0 1020
図一
13 RC 壁 板の中 央モー
メン トー
中 央 た わ み関 係 は70mm と ユ00 mm の2
種 類，
平 鋼 中 央の初 期た わ み の 目標 値は lmm，
2mm，
4mm の 3種 類で ある。
表一
1
に は 各試験体の中 央 初 期た わみ値を記 載してい る。
参 考までにNo ．5，6
試 験体の 初 期た わみ形 状 を 図一
12に 示している。
鋼 材の機 械 的 性 質を表一
2に示す。
表一
3はRC
壁板 の 力 学 的 諸 特 性 を ま とめ たもの で あり，
Fc，
F
，，
Ec
は シリンダー
試 験 結 果で ある。RC
壁 板につ い ては単 純 梁 形式の 中央 集 中 載 荷 試 験を行っ て曲げ剛 性，
曲げ耐 力を 測 定し た。
実 験 方 法お よ び中央モー
メ ン トー
中 央た わみ 関 係 を 図一13
に示す。
この 図におい て は，
中 央モー
メ ン トにRC
壁 板の 自重・
に よる モー
メ ン トが加 算さ れて い る。
表一
3に おける Mu は曲 げ耐 力であ り，
図一
13に わい て● 印で示さ れ る引 張亀裂 発 生 点の モー
メン ト値 （100mm 厚のRC
壁板につ い て は 2体の平 均 値 ） を 採っ ている。
5．
実 験 結 果 と その考 察 5．
1 試 験 体の補 剛 条 件と軸 カー
軸 方 向 変 形 関係 図一
14は，
表一
2，
表一
3に示す平 鋼お よ びRC
壁の 力 学 特 性を用い て，
図一
4 と同 様の補剛条件を表す 剛性、
一
曲 げ強 度 座 標上に 4種 類の試 験 体の値をプロ ッ ト し た 6 5 43
2 1 0 配β（xle’
a ） 口 ◆ S12CIOO ■ S16ClOO ◇ S12C70 囗S16C70 ◇ ■ ◆ りo苫伽 （＝一
廴） 鋤 りo＝
i π（；」＿
） 100D ひ 。＝ lrnm←−
L
） 0．
5 1．
0 図一
14 試験体の補剛 条 件 表一
4 実 験 結果のま と め kB No．
試 験 体 名 （紐 ）朋 補 剛 条 件 実 験 結 果 1S12C100V2−
M3．
39 安 全 域 塑性 縮 み 2S12C100V23．
52 安全域 塑 性 伸 縮 3S12C100V42．
22 安 全 域 塑 性 伸 縮 S16C100V2・
M2，
45 安全 域凾99・
塑性 縮 み「．
9「 曹
4一
匿
−．
匿
一
5−一
一
．
一
一
6S16C100V22．
42 安 全 域 塑 性 伸 縮， り響
，
，甲
，
S16C100V4，，
1．
57， 響甲
安 全 域響
塑 性 伸 縮 S12C70V2，
M1．
04 安全 域r
7−L−・
・
−
8−．
一
．
．
−
9S12C70V11．
55 安全域 塑性 伸縮P，
，
膠
．
曾
「
「
曹
9．
曹．
曾
S12C70V2，，
1．
■■
11，
，
曾
安，
■
9鹽
全域「
，
．
「
醒
777
〒
尸
「
．
り
，
「
」
Sl6C70V1−
M1．
13 安全域 塑性縮 み 10−．
一
一
．
π
11Sl6C70V11．
19 安 全 域障
…驚
〒
『
i
を
S16C70V20．
83 危 険域ウ
H陛
舮
＋
窄
．
… （注1）（叙 ）朋 ：右 図 参 照 （注2）塑性 伸 縮の後 もの で あ る。
た だ し，RC
壁の 曲げ強 度に は表一
3のMu
値を 用いて お り，
ひび 割 れに よ る RC 壁の剛性 低 下 は考 慮さ れ てい ない。
図中の曲線は，
補 剛力 を等 分 布 荷 重と想 定し た場合の補剛 条件式 （6 ＞を初期たわみ をパ ラメー
タ と し て 描い た もの であ る。
図一
14の 曲線 群に 対し て各試験 体のRC
壁 の補 剛 性 能 指 標 （SF
）．．，
補 剛 条件が位置す る領 域お よ び実験 結 果を ま とめ て表一
4に 示す。
こ こで （SF
屈 は，
表一
4の 付 図に示 す よ うに，
RC
壁の補 剛 性 能と その必要値の比 と し て定 義し てい る。 板 厚が 100mm の RC 壁の場 合，
初 期た わ み が 2mm と 4mm の ど ち らの 試 験 体 も十 分 安 全 域にあり，
繰 返 し加 力に対して も 全体座屈お よ びRC
壁の 亀裂は発 生 してい ない。
図一
15にS12CIOOV4
お よ びS16C100V
4の軸 カー
軸 方 向 変 形 関 係 を 示す。
図一
15において，
平 鋼の軸 力 N は降 伏 軸 力Ny
で， ま た軸 方向 変形 u は降 伏 変 形 Uy で それぞれ無 次 元 化 されて お り，
以 下，
軸 力 はすべて圧 縮 側 を正と し て い る。
これ らの試 験 体で は，
一 45 一
NIN
ッ 1．
・
，
ぬ ッ2
一
0123
S12C100V4
1舮
7−T−7’
山
一
一
一 ・
1 N／N： 1−一
一
一
一
一
一
一
……一
一
一
…・
1
＞1
ハrγ 1幽
曹
囑
9
吻ン・
32
一
10 123
4
S16C100V4
一
■■
■
一
冒
冒
一
冒
冒
．
1
全 体座 屈S12C70V2−M
鵬 0 図一
15 軸 カー
軸方 向変形 関 係 （RC 壁 板 厚 ：100 mm ） ハ〃Nン 1 1・
・
一
…
一
一
r−一
・
・
一
一
一
一
一
1 全体座 屈 S12C70V2 吻 N／Nr 全体 座屈 S16C70V2 tt／u
ン N〃〉ン一
一
一一
1，
全 体 祕 2一
1012S16C70V1
一
1 0 1 0 1 図一16
軸 カー
軸 方 向 変 形 関 係 （RC 壁 板 厚：70mm ｝ → 3 写真一
1 座 屈 後の試 験 体Sl6C70V2 圧縮 側に お い て も引張 側 と 同 様の荷 重一
変形 性 状 を 呈 し た後，
最 終 的に は 図中の▽ 印の点で平鋼に補岡1］区 間100
m 皿 を半波長 と す る顕 著な 局部 座屈波 形が数 区 間で生じ て 耐 力が低 下 し て い る。
な お，
繰返 し振 幅は u／u。
＝
±1．
5，
u／Uy・
＝
±3．
oで，
各2
サイクルずつ 加 力して お り，
u／Uy“
±3．
0 は架溝の層 間せ ん断変形角で お よ そ 1／100rad．
に相 当す る。
RC 壁の 板厚が 70 mm の 場合，S
12C70 V2−M
，S
12C70V2 ，
S16C70Vl
，Sl6C70V2
の4
体の試 験体 が，RC
壁中央の 曲 げ 破 壊 を 伴っ て全 体 座 屈し てい る。
『
これ らの試 験 体の軸 カー
軸方 向変形 関係を 図一
16 に示 す。 全 体 座 屈に よ る破 壊は瞬 時に発生 し，
全体座 屈 発生 点に は● 印を付け てい る。
写 真一
1は 全 体 座 屈 後の試 験 体Sl6C70V2
で あ り，
中央で屈曲し てい る様子が 明瞭 に認 め ら れ る。
全 体 座 屈 し た上記の 4体の試 験 体の うち，
S16C70V2
を除く3体につ い て は，
図一
14に おける各 試 験 体の補 剛 条 件に対して安 全 域に あ る が，
危 険 域との境 界に非 常 に近い位 置にある。S16C70Vl
は，
繰返 し加 力後に補 剛区 間で平 鋼に局 部 座 屈が発 生 した直後に全 体 座 屈し て いる。
これ らの試 験 体が金 体 座 屈 し たの は，
図一
13 に 示す よ うに，
板 厚が 70皿m の RC 壁 板で は曲 げ 耐 力に 達す る前に剛性が低下し， 補 剛 性 能 が 劣 化し た た めと 考 え ら れ る。
繰 返 し軸 方向加 力に対して，
全 体 座屈 する こと な く塑 性 履 歴 を呈し た試 験 体の う ち，
もっ と も危 険 域に近い試 験 体はS16CIOOV4 ，
Sl2C70V1
で あ る。 これ らの補 剛材は，
剛 性と強 度の必要値に対し て ほぼ1．
5倍の補剛 性 能を有し てい る （表一
4参 照 〉。
以 上のこと か ら， 初 期た わみ量が既 知であれ ば，
図一
14に示され てい る補 剛 条 件 式で全 体 座 屈の 発 生の有 無 を 予測する こ とが可 能である と判 断さ れる。5．
2
補 剛 力 分 布 とRC 壁の曲 げモー
メ ン ト こ こ で は，
補 剛 力 分 布やRC 壁の 曲げモー
メ ン ト な ど を解析 結 果と比 較し て示す。 解 析は図一
17に示すモ デル を用いた弾 性 解 析であり，平 鋼には座 屈 たわみ角 法，
…
一
N →
600500400300200100
0．
100−
200．
3GO 300200100 0−
100．
200−
300 平 鋼 RC壁板 図一
17 解 析モデル 結 材 0（cm ） 図一
18 補 剛 力 分 布 O．
030．
02
0．
01 0（cm ＞ 0m ）
−
O．
Ol 果一
〇一
一
v。＝4mm （N ＝O．
961Vr） 図一
19 RC 壁板の曲 げモー
メ ン ト分 布 RC 壁 板に嫉通 常の たわ み角 法公式を適 用し て い る。
解 析における連 結 材の軸方向 剛 性に は，
キャ リブレー
ショ ン試 験の結 果 （0．
466 mm ／ton｝を用い て いる。
板厚 16mm で全 体 座 屈し て い な い試 験 体Sl6ClOOV 2，
Sl6ClOOV4 の補 剛 力 分 布お よ び RC 壁の曲 げモー
メ ン ト分 布を そ れ ぞ れ図一
18，
図一
19に示 す。
これら は いず れ も 図一
15で ↓印 を付け た 点の値であ り，
図 中 の点線は解 析 結果 を示 して いる。
補剛力は連 結 材の引 張 側 軸 力 を正 として いる。 図一
19および以 下の 図におけ る RC 壁の 曲げモー
メ ン トM は補 剛 力の実 験 値か ら計 補 剛 力（hg）S16C70V2
200 100 0 0（cm ）−
100−
200 （a） 弾 性 域 （N
＝O．
7N
ン） 補剛 300200100 0−
100−
200−
3000
．
02 O．
01 0・
0．
01 0．
03 O．
02 0．
Ol 0（cm ） （b
） 座屈点 図一
20 補 剛 力 分布 M 0（cm ）（a） 弾性 域（N ＝
O．
7N
γ） M 00
〔cη1）−
O．
Ol（
b
） 座 屈 点 図一
21RC 壁 板の曲 げモー
メ ン ト分 布 N／N ン 10
1
2 図一
22 平鋼の軸 カー
中央たわみ関係一
47
一
一
1．
0
MC
0．
02N
ン〃8 0，
01 1．
．
．
’
一
’
「
r
τ
一
一
．
一
厂
．
一
’
ハ厂〃Vy．
0
・
0
0．
5 1．
0
S16C100V2一
〇．
010．
02
0，
01Me
全体 座屈 0．
02 1＞）U8Mu ハ〃ハ「y 0 0
．
5 1．
O S12C70V2 0．
01 0 MC ム「y〃8
全体座 屈Mu
尸
77
！ 1V／Nγ 引 0
．
5 1．
O
S16C70V2
実 験 結果・
一
一
一
一
一
解析 結 果 図一
23RC 壁の中 央モー
メ ン ト（MC）一
平 鋼の軸 力 〔N 〕関 係 算し た もの で，
平 鋼の降 伏 軸力 を 等 分布 荷 重Ny
／lに置 換し た補 剛 力 分 布に対 応す る中 央モー
メ ン トN
。t
／8で 無 次元化さ れ て い る。
補 剛 力は複雑 な 分布形状を 呈 して い る が
，
補 剛材の曲 げ モー
メン トは中 央 付 近で最 大 値 をとり，
初 期た わみが2mm
の 場 合は無 次 元 量で約O．
01，
初 期た わ み が4mm
の場合は約 O．
02 となっ て い る。 これ は，
そ れ ぞ れ平 鋼 降 伏 軸 力Ny
の 1％ および 2％が等分布に作用 した場 合の中 央モー
メ ン トに相 当す る。 図一
20，
21は そ れ ぞ れ全体座屈 し たSl6C70V2
の補 剛 力 分 布 とRC 壁 板の曲 げモー
メン ト分布で あ り， 弾 性 域 （N ＝
O．
7 N。〉と全 体 座 屈点に お け る分布の両 者 を 示す もの である。
また，
図一
22に はこの 試 験体の平 鋼 軸力と中央た わみ （vc｝の 関 係 を示 す。 図一
21 （b
）に示 す よ う に，
全 体 座 屈 発 生 点に お け るRC
壁の モー
メン トは解 析 値よ りか な り大き く な っ て い る が，
これ は 図一
22に示 す よ うに，
全 体 座 屈 直前で 中央たわ み が急 増し た ため であ る。 この中央 た わ みの急 増は，
前 述したよ う に，RC
壁 板の剛 性 低 下に よるもの で あ ろう。
弾 性域に お い て は，
補剛 力 分 布およ び曲げモー
メ ン ト分 布と もに 解 析 値は実 験 値 とほ ぼ一
致し て いる。 図一
23 はRC
壁 中 央の曲げ モー
メン トMC
と平 鋼の 軸 力N の関 係で あ る。 図 中の ▽ 印 は，
補剛区間 で平 鋼 に顕 著な局 部 座 屈 波 形が生じ た点に対応して いる。
本 論 で は こ の点 以 降の デー
タ は意味が ない の で，
点 線で示し てい る。
ま た， 図一
23中の水 平の点 線は，
表一3
に示すRC
壁の終 局 曲 げモー
メ ン ト （Mu
）レ ベ ル を表す。 全体 座 屈に至ら なか っ た試 験 体S16ClOOV2
では，
▽ 印の 点ま で の 補 剛 材の中 央モー
メ ン トMC と平鋼の軸 力 N の 関係は，
繰 返 し軸 力に対してほ ぼ 同 じ軌 跡 をたどっ て いる。
な お，
全体座 屈 が 生 じ てい ない試 験 体で は，
すべ て RC 壁 に生 じ たモー
メン トは表一
3に示さ れ て い る曲 げ耐力 以 下であ り，RC
壁に亀 裂な どの損 傷は全く 生 じ てい ない。
一
方，
全 体 座 屈し た試 験 体Sl6C70V2
で は，
RC
壁 中 央に大き な亀 裂が発 生し て写 真一
1に示す よ うに屈 曲 した。 これらの 試 験 体では，
図一
23に示す よ うに，
RC 壁の終 局 曲げモー
メ ン トレベル近傍で中 央モー
メン トが 急増して全体座 屈が 発生 して い る。
これ は，
図一
22に 示す中央た わ み の急増に対 応し て い る。
6
．
結 論 本 研 究で は， ア ンボン ド平 鋼ブレー
スを内 蔵す るRC 壁 板の補 剛 設 計に関し て，
ブ レー
スー
RC 壁 合 成系の全 体 座 屈を防止 す る た め の補剛条件につ い て理論的・
実験 的 検 討を行っ た。 こ の補剛条 件は 釣合 問題の解と して導 か れ， 補 剛 条 件 式は補 剛 材の強 度一
剛 性 座 標に おいて安 全 域 と危 険 域を境 界づ け る。 図一14
に示 し た よ うに，
補剛 条件は補 剛 力分 布と平 鋼の初 期た わみ の影 響を受け る が， 支 配 的 因 子は初 期た わみ である。 上 記の理 論 的 成 果は，
補 岡1」力が直 接 計 測で き る よ うに工夫さ れ た加 力 装 置に よ る平 鋼ブレー
スー
RC 壁 合 成 系の 座 屈 実 験に よっ て検 証さ れ た。RC
壁の補剛性能は，
補剛力を等分布荷 重に置換し た場 合の補 剛 条件 式 （6）に よっ て判 定 可 能 であ る。
RC
壁にっ い て は，
そ の有 効 幅を平 鋼 幅の 5倍とし て 補 剛 条 件 を検 定で き る。 な お，RC
壁の補 剛 設 計上の留 意 点とし て下 記の 4点が挙げ ら れ る。
（1 ） 平 鋼の初 期た わみ に大 き く影響 さ れ る補剛 条件 は， 平 鋼ブレー
ス を 内 蔵す るRC
壁 板の製 作 精 度に左 右さ れ ることに な る。RC
壁 板がプレキャ ス トコ ン ク リー
トと し て工場 生 産さ れ る場 合に は， 鋼 製 型 枠を用い 平鋼に はスペー
サー
を設 置し て コ ン クリー
トが打 設 され るの で，
初 期た わ み は少な く と も2mm 以 下に抑え るこ と が可 能と思わ れる。 平 鋼の長 さ を4m 程 度と す る と，
本 論で示 し た実 験 的・
解 析 的 検 討 結 果か ら，
RC 壁板に 生じ る モー
メ ン トの最 大 値は，
平 鋼の 降 伏 軸 力の約 0．
5 ％に相 当す る等分布荷重に対 応す る値と な る。
補剛 設 計上，
強度と 剛性は一
対の ものであり， 強 度は剛 性が維 持さ れ る 限界 値 として定 義され る必 要があるが，RC
壁の曲げ強 度と して終 局 値を用い る場 合に は
