第14章柱同寸筋かいの接合方法と壁倍率に関する検討

第１４章
柱同寸筋かいの接合方法と壁倍率に関する検討
510
14.1 検討の背景と目的
90 ㎜角以上の木材のたすき掛け筋かいは、施行令第 46 条第 4 項表１においてその
仕様と耐力が規定されている。既往の研究 ※ １では 90 ㎜角筋かい耐力壁の壁倍率が 5.0
を満たさないことが報告されているが、筋かい端部の仕様が告示第 1460 号の仕様と
異なっている。本報では告示どおりの仕様とし、90 ㎜角以上の筋かいたすき掛けの基
礎的なデータの取得を目的として検討を行った。
14.2 試験体の仕様
試験体の仕様は図 14.2-1、図 14.2-2 の 2 種類とする。軸組の仕様は耐力壁の大臣
認定の業務方法書に記載された試験の例と同一仕様とした。筋かい端部の仕様は両方
共に筋かい上端部の顎部を柱に差して M12 ボルト締め、筋かい下端部は突き付けとし
M12 ボルト締めとしている。標準型の筋かい交差部は大入れした上に短ざく金物を付
けた仕様であり、2 連層型はたすき掛け筋かいを上下に 2 連層したものであり筋かい
交差部は相欠きの上にビス止めとしている。試験体数は各 3 体ずつとした。
1610
1610
105
105
梁：ベイマツ　105×180
60
長ほぞ：長さ90×幅105×厚さ30　52.3
39.4
長ほぞ：長さ90×幅105×厚さ30　ビス止めホールダウン15kN
ビス止めホールダウン15kN
筋かい：スギE70　90×90
40
105
105
15 75 15
筋かい：スギE70　90×90
柱
40
筋かいのアゴ
筋かいのアゴ
105
パネリードL=90
2625
2910
大入れ
80
2767.5
2625
2910
2767.5
2-短ざく金物
柱：スギE70　105×105
1-M16六角ボルト
強度区分4.6
柱：スギE70　105×105
1-M12六角ボルト
2-通しボルト孔φ18
2-通しボルト孔φ18
71.68°
80
固定ボルト孔φ18
固定ボルトM16
105
52.5
固定ボルトM16
105
52.5
110
固定ボルト孔φ18
土台：スギ製材　E70　105×105
105
910
角座金80×80　t=9
54.73°
角座金80×80　t=9
土台：スギ製材　E70　105×105
200
105
柱断面
10
大入れ
100
柱
75
40
75
柱断面
10
15 75 15
100
152.3 50 30
10 30
梁：ベイマツ　105×180
40
角座金80×80　t=9
2-ボルト孔φ18
角座金80×80　t=9
90
18090
2-ボルト孔φ18
200
100
105
100
200
910
200
100
1510
1510
図 14.2-1
<正面>
<正面>
<側面>
筋かい耐力壁(1-90C)
図 14.2-2
筋かい耐力壁(2-90C)
14.3 試験方法
試験方法図は図 14.3-1、14.3-2 に示すとおりである。
試験体は、柱、土台、ホールダウン用アンカーボルトと土台固定用ボルト M16 を
それぞれ鉄骨架台に固定した。加力はオイルジャッキを用いて正負交番繰り返し加力
とした。繰り返しは、正負変形時の見かけのせん断変形角 1/450、1/300、1/200、1/150、
1/100、1/75、1/50rad の時点で 3 回繰り返しを行い、その後引きの方向に加力し、最
大荷重に達してから、最大荷重の 80％に低下するか、または変形角が 1/15rad に達す
るまで加力した。標準型は左右非対称であり、繰り返し加力の後の引ききり方向は短
ざく金物が引張抵抗する側とした。
511
<側面>
図 14.2-1
1-90C の変位計配置図
図 14.3-2
2-90C の変位計配置図
14.4 試験結果
各試験体の特性値を表 14.4-1、荷重－変位曲線を図 14.4-1～図 14.4-6 に包絡線の比
較を図 14.4-7～図 14.4-8 に示す。破壊性状は写真 4.2.3-1～写真 4.2.3-8 に示すとおり
である。
表 14.4-1
試験体記号
項目
1
P1/120 (kN)
8.51
2/3Pm (kN)
19.46
2/3δm (mm)
63.66
Pm (kN)
29.19
δm (mm)
157.94
δu (mm)
184.50
降伏耐力 Py (kN)
17.12
δy (mm)
52.99
Pu*(0.2/Ds) (kN)
10.00
終局耐力 Pu (kN)
26.51
初期剛性 K (kN/mm)
3.23
降伏点変位 δv (mm) 82.05
塑性率 μ=δu/δv
2.25
構造特性係数 Ds
0.53
1-90C
2
3
9.82
8.14
18.47
19.17
63.15
78.11
27.71
29.38
168.27 184.50
184.50 184.50
15.54
17.84
48.63
68.74
9.69
8.60
25.68
26.67
3.20
2.60
80.40 102.75
2.29
1.80
0.53
0.62
表 14.4-2
試験体記号
項目
1
P1/120 (kN)
10.77
2/3Pm (kN)
19.49
2/3δm (mm)
46.26
Pm (kN)
29.24
δm (mm)
115.86
δu (mm)
116.46
降伏耐力 Py (kN)
20.25
δy (mm)
48.21
Pu*(0.2/Ds) (kN)
8.63
終局耐力 Pu (kN)
25.45
初期剛性 K (kN/mm)
4.20
降伏点変位 δv (mm) 60.60
塑性率 μ=δu/δv
1.92
構造特性係数 Ds
0.59
2-90C
2
3
12.13
12.55
21.80
18.65
43.43
40.50
32.84
27.98
184.12
89.34
184.50 106.54
21.56
16.21
42.54
31.85
13.42
9.20
28.86
25.29
5.07
5.09
56.94
49.68
3.24
2.14
0.43
0.55
1-90C の特性値
平均値
8.8
19.0
68.31
28.8
170.24
184.50
16.8
56.79
9.4
26.3
3.01
88.40
2.11
0.56
標準偏変動係ばらつき
50%
基準耐力
差
数
係数
下限値
0.88
0.100
0.953
8.3
0.51
0.027
0.987
18.7
8.49
0.91
13.39
0.00
1.18
0.070
0.967
16.2
8.3
10.58
0.74
0.079
0.963
9.0
0.53
0.020
0.991
26.0
0.36
12.45
0.27
0.05
壁倍率
4.7
2-90C の特性値
平均値
11.8
20.0
43.40
30.0
129.77
135.83
19.3
40.87
10.4
26.5
4.79
55.74
2.43
0.52
標準偏変動係ばらつき
50%
基準耐力
数
差
係数
下限値
0.93
0.079
0.963
11.3
1.63
0.082
0.961
19.2
2.88
2.52
48.90
42.44
2.79
0.145
0.932
17.9
9.1
8.31
2.62
0.252
0.881
9.1
2.02
0.076
0.964
25.5
0.51
5.56
0.71
0.08
512
壁倍率
5.1
1-90C-2
30
20
20
10
10
重 (kN)
30
0
-30
-20
-10
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0
-30
荷
荷
重 (kN)
1-90C-1
-20
-10
-10
0
10
20
30
圧縮筋かいの座屈
-20
図 14.4-1
図 14.4-2
30
20
20
10
10
重 (kN)
重 (kN)
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
-20
0
-10
-10
筋かい端部の
-10
-20
割れ
-20
10
20
30
50
60
70
80
90
100
110
柱の折れ
図 14.4-4
2-90C-1 の荷重-変位曲線
2-90C-2
2-90C-3
30
20
20
10
10
重 (kN)
重 (kN)
40
みかけの変形角(×１０-3rad）
1-90C-3 の荷重-変位曲線
30
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
90
100
110
0
-30
荷
荷
110
-30
図 14.4-3
-20
-10
-20
柱の折れ
-30
-10
0
10
20
図 14.4-5
30
40
50
60
70
80
90
100
110
-10
柱頭ほぞ部の
引張筋かいの
-20
せん断
引張破壊
圧縮筋かいの
座屈
-30
みかけの変形角(×１０-3rad）
みかけの変形角(×１０-3rad）
2-90C-2 の荷重-変位曲線
図 14.4-6
2-90C-3 の荷重-変位曲線
1-90C
2-90C
30
20
20
荷
重 (kN)
30
荷
重 (kN)
100
1-90C-2 の荷重-変位曲線
変位(㎜)
-10
90
0
-30
荷
荷
30
-30
-20
80
2-90C-1
0
-30
70
変位(㎜)
1-90C-1 の荷重-変位曲線
1-90C-3
-10
60
-30
変位(㎜)
-20
50
明確な荷重低下なし
-20
-30
-30
40
-10
10
10
1-90C -1
1-90C -2
1-90C -3
2-90C -1
2-90C -2
2-90C -3
0
0
0
20
図 14.4-7
40
60
80
みかけの変形角(×１０-3rad）
1-90C 包絡線の比較
100
120
0
図 14.4-4
513
20
40
60
80
みかけの変形角(×１０-3rad）
2-90C-1 包絡線の比較
100
120
写真 14.4-1
1-90C-1
試験後
写真 14.4-2
写真 14.4-3
1-90C-1
筋かい交差部の座屈
写真 14.4-4
1-90C-1
1-90C-1
筋かい端部のめり込み
圧縮筋かいの座屈
に伴う引張筋かい端部の割れ
写真 14.4-5
1-90C-2
試験後
写真 14.4-6
514
1-90C-2
圧縮筋かい端部の割れ
写真 14.4-7
1-90C-3
試験後
写真 14.4-8
1-90C-3
圧縮筋かい端部の割れ
写真 14.4-9
2-90C-1
試験後
写真 14.4-10
2-90C-1
柱の曲げ破壊
写真 14.4-11
2-90C-2
試験後
写真 14.4-12
2-90C-2
上段圧縮筋かい端部
の割れ、柱の割れ
515
写真 14.4-13
2-90C-2
柱の曲げ破壊
写真 14.4-14
2-90C-2
柱頭ほぞのせん断
写真 14.4-15
2-90C-3
試験後
写真 14.4-16
2-90C-3
上段圧縮筋かい端部
の割れ、柱の割れ
写真 14.4-17
2-90C-3
柱頭ほぞのせん断
写真 14.4-18
2-90C-3
引張筋かいの引張
破断、圧縮筋かいの座屈
516
14.5 考察、今後の課題
2-90C は壁倍率 5.0 倍以上となったが 1-90C は満たさない結果となった。
1-90CはP 1/120 で基準耐力が決定しているため、剛性を向上させない限りこれ以上基
準耐力の上昇をさせることは困難である。剛性を向上させるためには筋かい断面を増
やすことが必須と考えられるため、この形状での筋かい耐力壁は 5.0 倍を満たすこと
はほぼ無理だと思われる。
一方、2-90C は Pu*(0.2/Ds)で決定しており、柱中央部の座堀による断面欠損の減少
と柱頭部を梁に大入れすることで最大荷重及び塑性率を上げると思われ、低減係数α
を乗じた後でも必要壁倍率を満たすことができると考えられる。
今後の課題としては上記の改良を行った上での実証実験の実施が望まれる。
517

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