コンクリート工学年次論文集 Vol.29

コンクリート工学年次論文集，Vol.29，No.3，2007
論文
構造スリットを有する袖壁付き RC 造柱の力学的性状に関する
実験的研究
協三*1・立花
深澤
正彦*2
要旨：近年構造スリット材として多用される発泡材及び従来型のせん断型の構造スリットを
有する袖壁付き RC 造柱を対象に，構造スリット及びスリットにより絶縁される非耐力壁の
面外方向変形防止のために躯体と壁の間に配筋される鉄筋が，RC 造柱の耐力・変形性状に及
ぼす影響を実験的に検討した。その結果，発泡材を用いた構造スリットはせん断型スリット
同様非耐力壁を柱から構造的に絶縁可能であり，また，躯体と壁の間に配筋される鉄筋につ
いても RC 造柱の耐力・変形性状に及ぼす影響が少ないことが確認できた。
キーワード：構造スリット，袖壁付き柱，変形性能
2. 実験計画
1. はじめに
RC 造・SRC 造建物では，非耐力壁による柱・
2.1 試験体計画
梁部材への応力集中，変形能力の阻害防止のた
試験体は袖壁付き RC 造柱で実物の約 1/3 モデ
め，構造スリットによる柱・梁部材と雑壁との
ルである。各試験体の実験変数の組合せを表－
1)
絶縁についての規定 が定められている。構造ス
１に示す。試験体の形状及び寸法を図－１に示
リットの絶縁効果については，スリット部を空
す。柱断面はｂ×D=250×250mm，内法寸法はｈ
洞あるいはせん断型スリットを用いた実験結果
=900mm，袖壁断面はｔ×ℓ=50×250mm である。
が報告されている 2)。また、構造スリットの製品
No.0 は独立柱試験体，No.1 は一体打ち袖壁付き
3)
化を念頭にスリット部を ALC 材 ，アルミパネル
の加工品
4)
を用いた実験の結果についての報告
柱試験体，No.2～5 は構造スリットを設けた試験
体である。
もある。
構造スリットは，図－１中に示す通り，柱両
一方，構造スリット製品に多用される発泡材
側面と袖壁間(鉛直スリット)及び柱脚側スタブ
を構造スリットに用いた実験の報告は無い。ま
(実建物では下層階梁上端面)と袖壁間(水平ス
た，構造スリットで絶縁された非耐力壁の面外
リ ッ ト )に設 け る。 鉛直 ス リッ トに は 試験 体
方向の変形を防止するための鉄筋が壁と柱・梁
No.2,3,5 では無機質発泡材、No.4 では一面せん
との間に配筋される（以下この鉄筋を「ふれ止
断スリットを用い，水平スリットには，No.2,3
め筋」と略称）が，ふれ止め筋の有無による構
造スリット絶縁効果・非耐力壁の変形性状を検
表－１
討した実験は無い。
を行い，発泡材構造スリット及び袖壁と躯体間
に配筋したふれ止め筋が柱の力学的性状に及ぼ
す影響を明らかにする。
*１(社)日本建設業経営協会中央技術研究所
工学部建築学科教授
スリット
袖壁
本研究では袖壁付き RC 造柱の曲げせん断実験
*2 東京電機大学
試験体の実験変数組合せ
工博
工博
試験体名
( 幅250mm,
厚さ250mm)
No.0
No.1
No.2
No.3
No.4
No.5
無
有
有
有
有
有
(正会員)
(正会員)
-115-
鉛直
水平
無
無
発泡材
発泡材
発泡材
発泡材
一面せん断 一面せん断
発泡材
部分
ふれ止め筋
無
4-@200
4-@200
4-@200
CL
1200/2
1200/2
断スリット，No.5 では部分スリットを用いる。
No.2,3,5 に 用 い る ス リ ッ ト 材 の 厚 み は
600
では押出しポリスチレン材，No.4 では一面せん
る一面せん断スリットと部分スリットは，厚み
No.3～5 では鉛直・水平スリット部それぞれに
日本建築学会・非構造部材の耐震設計施工指針
2100
900
×深さ=15×25mm である。
250
100 50 100
10mm(R=1/90 相当)である。試験体 No.4,5 に用い
250
250/2 250/2
No.1断面
250
No.3断面
A
A'
D6
D13
D6
D6
５）
に示される D10－@400 に相当するふれ止め筋
No.2
CL
A詳細
D6
D6
ƒΦ４Σ
4
(5-φ4、両端 90˚フック，余長 4d)を配筋する。
B詳細
柱・袖壁内への定着長さは 25d とする。ただし，
柱主筋
10－D13
(Pg=2.03％)
フープ筋
D6－@100
(Pw=0.25％)
うち,袖壁側は通常の納まりに合わせてフック
なしで直線部分にはポリエチレンフィルム(厚
さ 1mm)を巻き付けて付着を低下させている。ま
た，No.4 では一面せん断スリットを用いるため，
10
鉛直スリット
ふれ止め筋(ポリエチレンフィルム)
ふれ止め筋
(無 機 質 発 泡 材 )ふ れ 止 め 筋
水平スリット
210
(押 し 出 し 発 泡
No.3
加力は定軸力・正負漸増繰り返し載荷である。
10 100(25d)
図－２に示す加力装置により，柱に 0.2bDFc 相
ふれ止め筋
1/400,1/200,1/100,1/50,1/30 での各３サイクルず
100(25d)15 15
鉄
筋
ー
コ
ン
ク
リ
ト
ッ
ス
リ
ト
材
材質
寸法
25
鉛直スリット
(無 機 質 発 泡 材 )ふ れ 止 め 筋
210
σｙ
25
ふれ止め筋
部分スリット
図－１
16(4d)
壁
スタブ
25
試験体形状及び寸法
σu
（N/mm2) （N/mm2)
柱主筋
SD295A
D13
341.3
474.5
フープ筋
SD295A
D6
358.6
519.6
ふれ止め筋 SWM-B
φ4
383.5
455.6
壁筋（縦・横） SD295A
D6
358.6
519.6
材齢
試験体名
圧縮強度（N/mm2)
31.2
18日
No.0
26.2
31日
No.1
33.6
23日
No.2
25日
34.9
No.3
27.3
25日
No.4
26.9
25日
No.5
密度
圧縮強度 曲げ強度 引張強度
部位
（ｇ/mm３) （N/mm2) （N/mm2) （N/mm2)
鉛直
0.102
0.20
0.54
0.79
水平
0.031
0.25
0.25
0.69
（2Ｈ-900×300×16×28）
圧縮用
アクチュエータ
押し 100tf
1000kN
引き 600kN
60tf
試験体
ユニバーサルピン
図－２
-116-
ローラー
オイルジャッキ
ロードセル
加力装置
（2Ｈ-900×300×16×28）
部位
スタブ
No.5
使用材料機械的性質
ふれ止め筋
一面せん断
スリット
壁
10 100(25d)
表－２
壁
スタブ
一面スリット
45
モーメントを作用させる。水平力は変形角 R＝
つの繰り返し載荷とする。
ポリスチレン)
No.4
16(4d)
当の定軸力を作用させ，柱頭・柱脚部に逆対称
壁
スタブ
15 100(25d)
2.2 実験方法
水平スリット
(押 し 出 し 発 泡
ポリスチレン)
No.2
15 15 15
については一般値)。
B詳 細 図
15 100(25d)
使用材料の機械的性質を示す(但し，スリット材
No.3 No.5
16(4d)
ふれ止め筋は袖壁内に定着されない。表－２に
No.1
A詳 細 図
鉛直スリット
(無 機 質 発 泡 材 )
15
600
No.3 試験体では水平スリット部のふれ止め筋の
３. 実験結果及び考察
とのすべりによる音の発生が認められた。また，
3.1 破壊性状
袖壁柱頭側に柱の曲げひび割れ発生とほぼ同時
R=1/200 終了時ひび割れ状況を図－３に示す。
期に曲げひび割れが発生する。No.5 では R=1/700
No.0 では 36.5kN で曲げひび割れが発生する。
付近で一面せん断スリット部でのひび割れ発生
R=1/200 までの加力では，柱頭・柱脚の約 1D(D：
が生じた。No.2～5 では袖壁に No.1 とは異なり
柱せい)区間に集中して曲げ・せん断ひび割れが
図－３中
発生する。No.1 は袖壁に 80.4kN で曲げひび割れ
して曲げひび割れが生じる。また，柱脚側の袖
が発生する。この曲げひび割れは同図中に示す
壁が完全に絶縁されていない No.5 を除くと袖壁
通り袖壁外縁から柱へ向けて進展する。174.0kN
の曲げひび割れは柱頭側のみに発生する。
に示す通り柱・袖壁それぞれ独立
で袖壁にせん断ひび割れが発生し，載荷ととも
最終ひび割れ状況を写真－１に示す。No.0 は
にこのせん断ひび割れが柱へ進展する。No.2～5
R=1/100 の正側 1 サイクル目で曲げ降伏し，
の柱部分のひび割れは No.0 とほぼ同様である。
R=1/50 の正側 2 サイクル目で柱頭側に大きなせ
鉛直スリットに発泡材を用いる No.2,3,5 では
ん断ひび割れが生じ，せん断ひび割れ発生後は
R=1/1000 付近で発泡材と柱・袖壁コンクリート
加力とともに柱頭側でひび割れ幅が増大し，
№0
№1
№0
№1
№2
№3
曲げひび割れ進展
曲げひび割れ進展
№2
独立して曲げひび割れ発生
№3
独立して曲げひび割れ発生
４ｃｍ
№4
独立して曲げひび割れ発生
№5
№4
№5
独立して曲げひび割れ発生
４ｃｍ
図－３ ひび割れ状況（R=1/200）
写真－１
-117-
最終ひび割れ及び破壊状況
R=1/30 の正側 1 サイクル目途中で柱頭部せん断
30
No.1
No.4
破 壊 に よ り 軸 力 保 持 不 可 能 と な る 。 No.1 は
No.2
20
Q（ｋN)
R=1/200 の正側 1 サイクル目で袖壁に圧壊が発生
し耐力が低下する。R=1/50 の負側 1 サイクル目
で柱頭側に大きなせん断ひび割れが発生し
10
No.0
No.3
R=1/30 の負側 2 サイクル目途中で軸力保持不可
能となる。No.2～5 は No.0 とほぼ同様の破壊性
R（%）
0
0
0.05
0.1
0.15
0.2
状を示す。但し，No.2,4,5 では No.0 と異なり
R=1/50 で発生するひび割れは主筋に沿ったせん
図－４
初期剛性の比較
断付着割裂であり，R=1/30 の 3 サイクル目まで
軸力を保持した。No.3 ではせん断ひび割れ発生
○曲げひび割れ
△せん断ひび割れ
◇主筋降伏
□壁圧壊
☆付着割裂
部が柱脚側である。No.2 と No.3 を比較するとふ
150
Q
100
れの本数が No.3 よりも少ない。また、ふれ止め
筋の無い No.2 及びふれ止め筋が袖壁に定着され
ていない No.4 では写真－１の
No.0
200
M
れ止め筋の無い No.2 では袖壁に発生するひび割
No.1
250
Q(kN)
50
δ
0
-30
-20
-10
-50
に示すよう
0
10
±1/400
-100
±1/200
に，柱と袖壁が離間し R=1/50 では離間が約 4cm
±1/50
±1/100
-150
30
δ(mm)
(a)袖壁の有無の比較
(a)袖壁の有無の比較
No.1
260
に及ぶ。
20
Q(kN)
No.2
210
M
3.2 初期剛性
160
Q
110
各試験体の初期剛性の比較を図－４に示す。
性が失われる R=1/1000(No.4 では R=1/700)付近
60
δ
No.0 と No.2～5 を比較すると，柱と袖壁の一体
10
-30
-20
-10
-40 0
10
20
30
δ(mm)
-90
までは，No.2～5 は No.0 に対して，最大 62％程
(b)構造スリットの有無の比較
-140
度高い剛性を示す。R=1/1000 以降は No.4 を除く
-190
(b)構造スリットの有無の比較
-240
と No.0 とほぼ同等の剛性となる。なお，No.5 が
No.3
200
No.0
Q(kN)
高い剛性を示すのは，水平スリットに部分スリ
150
M
Q
ットを用い完全に袖壁が絶縁されていないこと
No.5
No.4
100
に起因すると考えられる。
50
δ
0
3.3 履歴特性
-30
-20
-10
0
10
20
-50
荷重‐変形曲線を実験変数別に図－５(a)～
(c)構造スリットの形状の比較
-100
(d)に示す。No.0 では，R=1/100 の正側 1 サイク
(d)ふれ止め筋有無の比較
No.3
-150
200
ル目で主筋降伏が発生する。R=1/50 の正側 2 サ
No.2
Q(kN)
M
イクル目でせん断ひび割れ発生により耐力の低
30
δ(mm)
No.0
150
Q
100
下を生じ，履歴形状が逆 S 字型となり，R=1/30
50
δ
の正側 1 サイクル目途中で軸力保持不可能とな
0
る 。 No.1 で は ， 袖 壁 隅 角 部 に 圧 壊 が 生 じ る
-30
-20
-10
0
10
20
-50
(d)ふれ止め筋の有無の比較
R=1/100 の正側 1 サイクル目までは No.0 よりも
-100
高い剛性・耐力を示し，袖壁圧壊による耐力低
(c)構造スリットの形状の比較
-150
下を生じる。以降は R=1/50 の正側 1 サイクル目
までは紡錘型の履歴形状を示す。R=1/50 の負側
-118-
30
δ(mm)
図－５
荷重－変形曲線
1 サイクル目に発生するせん断破壊に伴ない耐
正側 2 サイクル目途中で軸力保持不可能となる
力低下と履歴形状の逆 S 字型への移行が生じ，
(図－５(c)参照)。図－５(d)に示す通り，ふれ
R=1/30 の負側 2 サイクル目途中で軸力保持不可
止め筋の配筋により耐力上昇が認められる。独
能となる(図－５(a)参照)。構造スリットの有無
立柱(No.0)と構造スリット付き袖壁柱(No.2～
の影響を比較すると，袖壁を構造スリットで絶
No.5)のスケルトンカーブを各試験体の曲げ耐
縁することによって，袖壁による剛性・耐力の
力計算値で規準化したものを図－６に示す。独
増大が抑えられる。また，No.2～No.5 では No.1
立柱 No.0 の曲げ耐力比(=実験値／計算値)の
で発生する袖壁圧壊による耐力低下は発生しな
0.99 に対し，袖壁脚部を部分スリットとした
かった(図－５(b)参照)。構造スリットを有する
No.4 は 1.15，水平・鉛直とも発泡材の構造スリ
No.2～5 では，概ね No.0 と同様の荷重－変形曲
ットでふれ止め筋の無い No.2 では曲げ耐力比は
線が示すが，所定変形時の耐力は R=1/200 では
1.00、No.2 にふれ止め筋を追加した No.3 では
No.0 に比べて最大 10％程度(No.3)，R=1/100 で
1.16 である。ひび割れ性状と併せふれ止め筋に
最大 9％程度(No.3)高い耐力を示す。また，
より袖壁の応力分担が増加することが判る。た
No.2,4,5 では R=1/50 の 2 サイクル目で発生する
だし，ふれ止め筋による曲げ耐力の増加は 6%程
せん断ひび割れ（付着割裂）より耐力低下と逆 S
度である。
字型への履歴ループの移行を生じる点は No.0 と
No.3 試験体について、実験終了後に鉛直・水
様であるが，R=1/30 の 3 サイクル目まで軸力を
平スリット近辺のコンクリートをはつり，ふれ
保持した。なお，No.3 では No.0 と同様，せん断
止め筋の変形状況を写真－３に示す。鉛直・水
ひび割れにともなう耐力低下により、R=1/30 の
平スリットともふれ止め筋は材直角方向へ変形
No.0
1.5
No.2
実験値／計算値
№5
ε１
№2 №3
No.4
№0
0.5
No.5
№4
ε=
0
-20
-10
-0.5
850
(4d)
1
No.3
0
10
δ（ｍｍ）
ε1 +ε2 ε2
2
1/400
450
1/200
20
1/50
1/100
50
-1
-2500
-1.5
図－６
-2000
-1500
-1000
-500
0
ε（με）
スケルトンカーブの比較
図－７
鉛直スリット部ふれ止め筋歪
ふれ止め筋
ふれ止め筋
鉛直スリット部
写真―３
ふれ止め筋の変形状況
-119-
水平スリット部
500
しており，軸方向だけでなくダボ筋として作用
４. まとめ
していることが判る。また、鉛直スリット部の
以上の実験により下記の点が明らかとなった。
ふれ止め筋は柱脚側ほど材直角方向の変形が大
1)独立柱試験体では，曲げ降伏後せん断破壊を
きくなる。また，ふれ止め筋の高さ方向の歪分
生じる。袖壁一体打ち柱では袖壁のコンクリー
布(各ふれ止め筋とも上下の歪の平均)を図－７
ト圧壊で耐力低下を生じ，その後柱の曲げ降伏
に示す。柱頭部及び柱中央部のふれ止め筋の歪
からせん断破壊を生じる。構造スリットを用い
は小さく，水平加力時には柱脚側ふれ止め筋に
た４試験体では独立柱試験体とほぼ同様の破壊
歪が集中することが判る。
性状を示す。
3.4 最大耐力
2)構造スリットを用いた試験体は，部分スリッ
各試験体の最大耐力の実験値と計算値の比較
トを用いた No.5 を除くと剛性・耐力ともに独立
を表－３に示す。No.0（曲げ降伏先行）の曲げ
柱とほぼ一致する。
耐力の実験値と計算値の比較は 0.99 である。構
3)ふれ止め筋を配筋することにより，最大耐力
造スリット付きの No.2～4（いづれも曲げ降伏先
が 6％程度上昇する。
行）の曲げ耐力の実験値と計算値の比較は独立
4) 発泡材水平・鉛直スリットを用いることによ
柱として計算した場合は 1.00～1.06，袖壁付き
り袖壁による柱への応力集中・変形能力低下を
柱として計算した場合は 0.35～0.37 で，構造ス
防止できる。
リットを用いた袖壁付き柱の曲げ耐力は独立柱
の終局曲げ耐力式により評価できることが判る。
参考文献
一方，水平スリットを部分スリットとした No.5
1)国土交通省住宅局建築指導課、日本建築主事
では曲げ耐力の実験値と計算値の比は 1.15 であ
会議、日本建築センター：建築物の構造関係技
り，No.2～4 よりも実験値が高い値を示す。柱脚
術基準解説書、2001.3
側の水平スリットを部分スリットとしたことに
2)日本建築学会:構造目地を設けた鉄筋コンク
より袖壁の耐力分担が多くなったことによると
リート造二次壁に関する研究資料、1988.3
考えられる。
3)清水良平ほか:ALC スリット材の開発に関する
実験的研究(その 3)構造スリットの実験、日本建
築学会大会学術講演梗概集、C-2，p.321-322，
表－３ 最大耐力の比較
最大耐力
実験値/計算値
計算値
最大耐力
実験値/計算値
実験値
曲げ せん断
曲げ計算値
せん断
試験体名 袖壁
実験値
曲げ せん断
No.0
無 144.10 145.56
0.84
曲げ 171.53
せん断 0.99
144.10 417.07
145.56 184.04
140.09 0.99
No.1No.0 有 無 248.97
0.60 1.03
1.35
No.1 無 有 248.97 152.38
417.07 178.26
184.04 0.60
1.00 1.35
0.85
No.2
無 152.26
152.38 145.49 1.00
1.05
152.26 439.66 207.15 0.35
No.2 有
0.74
有
439.66 207.15 0.35
0.74
無無
155.00
1.06 1.10
0.90
155.00 182.21
148.61 1.06
163.85
No.3No.3
有 有 163.85 451.64
0.36 0.78
0.78
451.64 211.20
211.20 0.36
134.86 159.12
130.35 1.06
無 無 142.66 134.86
1.06 1.09
0.90
No.4
142.66
No.4
381.16 187.50
187.50 0.37
有有
381.16
0.37 0.76
0.76
無
133.66 129.33 1.15
1.19
153.81 133.66 157.83 1.15
No.5 無
0.97
有 153.81
377.16 186.21 0.41
0.83
No.5
有
377.16 186.21 0.41
0.83
袖壁曲げ耐力式
2
試験体名 袖壁
2002.3
4)久保田淳ほか:袖壁付き柱のスリット目地効
果確認実験，日本建築学会大会学術講演梗概集、
C-2，p.569-570，2000.9
5)日本建築学会：非構造部材の耐震設計施工指
針・同解説および耐震設計施工要領（第２版），
2003
⎧
⎛ at ⋅ σ y ⎞ ⎫⎪
N
⎪
⎜
+1⎟⎟ ⎬
Mu = (0.9 + β)at ⋅ σ y ⋅ D + 0.5N ⋅ D⎨1+ 2β −
αe ⋅ b ⋅ D⋅ Fc1 ⎜⎝ N
⎠ ⎪⎭
⎪⎩
独立柱曲げ耐力式
N ⎞
⎛
M u = 0.5a g ⋅ σ y ⋅ g 1 ⋅ D + 0.5 N ⋅ D⎜1 −
⎟
b⋅D⋅F ⎠
⎝
袖壁せん断耐力式
⎧⎪ 0.092k u ⋅ k p (180 + Fc )
⎛ t
⎛b⎞
Qsn = ⎨
+ 2.7 p w ⋅ s σ yw ⎜⎜ ⎟⎟ + p sh ⋅ s σ yh ⎜⎜
M Qd e + 0.12
⎪⎩
⎝ be
⎝ be ⎠
独立柱せん断耐力式
⎞ ⎫⎪
⎟⎟ ⎬be j e + 0.1σ o ⋅ b ⋅ j
⎠ ⎪⎭
⎧⎪ 0.092k u ⋅ k p (180 + Fc )
⎛b⎞
⎛ t
+ 2.7 p w ⋅ s σ yw ⎜⎜ ⎟⎟ + p sh ⋅ s σ yh ⎜⎜
Q sn = ⎨
M Qd e + 0.12
⎝ be ⎠
⎪⎩
⎝ be
⎞ ⎫⎪
⎟
⎟ ⎬be j e + 0.1N
⎠ ⎪⎭
-120-