木造住宅における床剛性向上に関する研究 5 年建築金田浩担当教員草苅敏夫教授 1．研究の目的図-3 に示す 3 つの試験体を作成し、実験を行った。 260 260 2100 260 40×40山形鋼 105 105 1050 260 2730 平鋼加工品 100 100 105 羽子板ボルト13×25 2620 105 105 125×65 105 105 40×40・山形鋼溝型鋼試験体No2 試験体No1 1050 φ10・ボルト2本止め 2730 105 50×3・平鋼 260 2730 2100 溝形鋼加工品試験体No3 図-3 3．実験結果 3-1 試験体 No.1 の実験結果変位計４と荷重との関係および破壊状況の写真を以下に示す。変形の増大に伴って接合部に割裂が生じ、最終的にはそれが拡大して耐力に至った。最大耐力は、7.7kN であった。荷重(kN) 2．実験内容作成した床試験体に地震を想定した水平力を油圧ジャッキを用いて加え、その荷重に対しての変形を計測する。（図-1 参照）計測結果は、グラフ化などで比較しやすくする。加力形式は、変位漸増繰り返し加力とした。（図2 参照） 260 300 壁は、耐震要素として極めて重要であるが、配置された壁すべてが一体となって有効に働くためには、壁相互をつなぐ床も重要となってくる。このことから、床は住宅の耐震性に大きくかかわると予想され、床剛性の研究を行い、これらを考慮して床剛性を向上させることで、より一層の住宅の耐震性向上が可能と考えられる。そこで本研究では、安価で施工性が良く、高い床合成を得られる床組を考案し、実験による確認を行う。 8 7 6 5 4 3 2 1 0 -1 -2 -3 -4 -5 -6 -60 -40 -20 0 20 40 60 80 100 120 変形(mm) 荷重(kN) 試験体 No.1 3-2 試験体 No.2 の実験結果変位計４と荷重との関係および破壊状況の写真を以下に示す。No.1 と同様に最終的には接合部の割裂により耐力にいたった。最大耐力は 11.8kN であった。図-1 計測方式 12 10 8 6 4 2 0 -2 -4 -6 -8 -60 -40 -20 0 20 40 変形(mm) 図-2 加力ルール 60 80 100 120 試験体 No.2 3-3 試験体 No.3 の実験結果変位計４と荷重との関係を次図に示す。変形が 1/25 の時に、内部破壊と思われる現象により耐力低下が認められたが、その後の加力によって耐力が増大し、接合部の割裂が生じたもののジャッキの最大ストロークまで耐力低下が見られなかった。 4-1 降伏耐力、降伏変位の比較降伏耐力は試験体 No1 は 4.8kN、No2 は 5.4kN で、差が 0.6kN とあまり大差はなかった。しかし、降伏変位は 26.7mm と試験体 No2 の 19.3mm に比べて 7.4mm 長い。これは、鋼の補強材を用いている量が試験体 No2 に比べて尐ないため木特有の弾性が数値として表れたためである。 20 10 5 0 -5 -10 -80 -40 0 40 80 120 160 変位（ｍｍ）試験体 No.3 ４．考察まず、図-3 の実験結果から下図のような包絡線を導き出した。（図-4 参照） 4-2 終局耐力、終局変位の比較終局耐力は試験体 No1 は 6.0kN であり、 No2 は 9.2kN で差は 3.2kN と尐し大きな差が出た。終局変位は試験体 No1 が 70mm、No2 が 81.1mm で No3 は 158mm 以上であった。弾性に富んでいるはずの試験体 No1 が 70mm と一番小さな値が出ているのは、やはり補強の尐なさだろう。No2 では 81.1ｍｍと、試験体 No1 とあまり変わらない数値であった。この双方の試験体はほぞ周辺の補強が不十分であったことが共通事項だったのでほぞ自体の限界数値がこのあたりと言っても良いだろう。 4-3 完全弾塑性モデルの降伏点変位の比較完全弾塑性モデルの降伏点変位は、試験体 No1 が 32.9mm、試験体 No2 は 34.0mm であった。わずか 1.1mm の差であった。図-4 各試験体包絡線図-4 のような包絡線から参考文献（１）に基づき図-5 に示す方法により各特性点における耐力および変位等を算出した。なお、試験体 No3 の算定結果については、実験で破壊に至らなかったため算出できなかった。 ⅢⅡ せん断荷重 ⅠⅤ （最大荷重最大耐力 Pmax 0.9Pmax Pu （荷重[ｋN] 15 0.8Pmax Py 0.4Pmax Ⅳ S 0.1Pmax γ ｙγ ｖせん断変形角図-5 各耐力評価方法表-１算定結果 γu 4-4 短期許容せん断耐力の比較短期許容せん断耐力は試験体 No1 が 1.8kN、 No2 は 2.7kN で試験体 No2 は No1 の 1.5 倍の値が出た。 4-5 剛性の比較それぞれの試験体の 20mm と 60mm のときに対する荷重によって比較を行う。試験体 No１は変位 20mm のとき 4.1kN であり、 60mm のときは 7.63kN であった。これは 3 つの試験体の中で一番値が小さかった。試験体 No2 は 3 つのなかで一番剛性が高く、変位 20mm で 5.7kN、 60mm では 9.75kN であった。実験で破壊に至らなかった試験体 No3 は、変位 20mm では 4.7kN、60mm では 8.5kN と試験体 No2 よりも大幅に小さな値となってしまった。このことから、最大荷重と剛性は全く関連が無いということがわかる。（表-2 参照）表-2 参考文献 (1)性能評価申込要領（木造耐力壁及びその倍率）