专利名称：壁板的制作方法
技术领域：
本发明涉及在薄板轻量型钢造建筑物等建筑物中使用的壁板。本申请基于2009年12月22日在日本提出申请的特愿2009 — 291205号主张优先权，这里引用其内容。
背景技术：
以往，作为薄板轻量型钢造用的承载壁的壁板，使用在框材的单面或两面上接合作为面材的折板的壁板(例如，参照专利文献I 3)。在专利文献1、2所记载的承载壁中，将折板焊接在框材上或经由加强部件固定在框材上等，将折板与框材刚性接合。框材自身也呈刚性的框架，固定在梁等建筑物躯体上。这样的承载壁构成为，在地震等的水平力作用在建筑物上时，通过折板负担剪切力来确保建筑物的水平承载力。因此，基于折板的剪切承载力决定建筑物的保有水平承载力。在专利文献3中，提出了在纵框上螺钉固定折板、将折板兼用作纵框的加强件的技术。进而，在专利文献3中记载有，折板作为用来使由薄板轻量型钢构成的框材不变形的钢板面材是有效的，进而通过使接缝沿相对于框材正交方向配置，承载壁在承载力和变形性能方面良好。本申请人在专利文献4中，为了进一步提高折板承载壁的变形性能，成为避免面材的整体压曲及局部压曲的折板形状，从而不发生螺钉接合部的面材的承压变形。此外，提出了将避免在螺钉接合部发生的螺钉的脱出、框材的承压破坏、和螺钉的断裂等的折板、框材和螺钉组合的技术。进而，在专利文献4中，提出了使螺钉头较大以使螺钉不从通过螺孔的承压变形形成的长孔脱出，并且使螺钉轴径不怎么大、以使得不发生螺孔周边的局部变形(褶皱)。专利文献I :日本实开平2 - 49449号公报专利文献2 日本特开平9 - 228520号公报专利文献3 日本特开2007 - 303269号公报专利文献4 :日本特开2009 - 209582号公报
发明内容
在上述以往的承载壁中，由于基于折板的剪切承载力设计了建筑物，所以将折板与框材的接合部分及承载壁与建筑物躯体的接合部分刚性接合。即，设定这些接合强度，以使其成为折板的剪切承载力以上。因此，有接合构造变得大规模、制造及现场施工的工作量及成本增大的问题。此外，在专利文献4所记载的壁板中，关于折板的机械特性(屈服比或断裂伸长等)没有明确指示。由此，有不能稳定地确保折板的螺钉接合部的承压变形、还有可能发生最大承载力发挥后的承载力下降较大情况的问题。本发明的目的是解决上述问题、提供一种能够稳定地确保折板的螺钉接合部的承压变形、变形性能良好的壁板。本发明为了解决上述问题而达到该目的，采用以下的技术方案。即，(I)本发明的壁板，具备相互隔开间隔对置配置的一对框材；面材，固定在这些框材上、是从一方朝向另一方交替地形成有山部及谷部的薄钢板的折板；和将该面材的谷部相对各框材固定的螺钉，该壁板为在对各框材作用有构造面内剪切力的情况下、面材的螺钉的周围部分承压变形 而进行抵抗的承载壁用的壁板，其特征在于，螺钉的拔出承载力相对于面材的承压承载力的比设定为在面材的承压变形时螺钉的轴部倾斜的规定值。(2)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，规定值为O. 7以上。(3)在上述(I)或(2)所述的本发明的壁板中，也可以是，规定值为1.6以下。(4)在上述(I)或(2)所述的本发明的壁板中，也可以是，还具备插入有螺钉的垫圈；并且，该垫圈的外径尺寸除以螺钉的轴部的轴径尺寸的比为3.0以上。(5)在上述(4)所述的本发明的壁板中，也可以是，规定值为4. O以下。(6)在上述(4)所述的本发明的壁板中，也可以是，框材具备沿谷部的延伸方向配置的第I框材和沿与谷部的延伸方向正交的方向配置的第2框材；由第I框材和第2框材形成四边框；仅在将第I框材固定到面材的谷部上的螺钉上插入有垫圈。(7)在上述(4)所述的本发明的壁板中，也可以是，在垫圈的孔与螺钉的轴部之间形成有间隙。(8)在上述(4)所述的本发明的壁板中，也可以是，从垫圈的内径尺寸减去螺钉的轴部的轴径尺寸的差除以垫圈的厚度尺寸的比是O. I O. 6。(9)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，面材的断裂伸长为1%以上且不到 16%。(10)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，螺钉的螺距为各框材的板厚尺寸以下。(11)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，面材的屈服比为77% 96%。(12)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，以面材的、插通有螺钉的轴部的螺孔为中心，在沿着谷部的延伸方向的至少单侧，还设有与谷部的延伸方向正交的肋板。(13)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，以面材的、插通有螺钉的轴部的螺孔为中心，在沿着与谷部的延伸方向正交的方向的两侧，形成有局部板厚较薄的薄壁部。(14)在上述(I)所述的本发明的壁板中，也可以是，以面材的、插通有螺钉的轴部的螺孔为中心，在沿着与谷部的延伸方向正交的方向的两侧，形成有局部机械强度比周围低的低强度部。发明效果在承载壁上作用有构造面内剪切力的情况下，面材的周围部分承压变形。此时，根据上述(I)所述的本发明的壁板，由于螺钉的拔出承载力相对于面材的承压承载力的比被设定为规定值，所以能够抑制因螺钉的抜出带来的急剧的承载力下降。由此，能够使面材的螺钉周围稳定地塑性变形，将在构造面内产生的能量吸收。此外，通过提高了面材的变形性能，与以往的承载壁相比，能够防止承载壁的急剧的承载力下降。结果，成为变形性能良好的壁板。此外，利用螺钉的轴部的倾斜，集中在螺钉附近的塑性化的面材集中到螺孔的前端部，容易被粉碎而排除。根据上述(2)所述的本发明的壁板，由于螺钉的拔出承载力相对于面材的承压承载力的比是O. 7以上，所以能够防止在螺钉倾斜之前螺钉的前端从框材拔出。根据上述(3)所述的本发明的壁板，由于螺钉的拔出承载力相对于面材的承压承载力的比是I. 6以下，所以螺钉(特别是螺钉的头部)不会嵌入到面材之下，能够使螺钉倾斜。根据上述(4)所述的本发明的壁板，通过配置垫圈以使其与螺钉周围的应力较大地作用的范围重叠，螺钉(特别是螺钉的头部)不会嵌入到面材之下，能够使螺钉倾斜。进而，通过使用将垫圈的外径尺寸用螺钉的轴部的轴径尺寸除的比为3.0以上的垫圈及螺钉，螺钉头部不会潜入到面材之下，所以即使变形发展，面材也能够发挥稳定的承压承载力。 根据上述(5)所述的本发明的壁板，通过使用垫圈，能够缓和螺钉的拔出承载力相对于面材的承压承载力的比的上限。即，上述规定值是4. O以下，螺钉能够保持承载力，螺钉不会潜入到面材之下，能够使螺钉倾斜。此外，在由第I框材和第2框材形成四边框的情况下，与固定在第2框材上的面材的承压变形相比，固定在第I框材上的面材的承压变形较大。所以，根据上述(6)所述的本发明的壁板，由于仅在将面材相对第I框材固定的螺钉上插入垫圈，所以能够抑制螺钉(特别是螺钉的头部)潜入到面材之下、并削减组装工序及零件件数。即，能够在稳定地确保面材的螺钉周围的承压变形的同时、抑制整体的生产成本。根据上述(7)所述的本发明的壁板，由于在垫圈的孔与螺钉的轴部之间形成有间隙，所以利用该间隙，螺钉倾斜。由此，当面材的螺钉周围承压变形时，螺钉的倾斜范围被限制，所以能够抑制因螺钉的抜出造成的急剧的承载力下降。根据上述(8)所述的本发明的壁板，通过规定垫圈的内径尺寸、螺钉的轴部的轴径尺寸及垫圈的厚度尺寸，能够以适当的倾斜角度使螺钉倾斜。此外，在断裂伸长较大的面材的情况下，塑性化的螺孔附近的面材缠绕到螺钉轴部上，所以螺钉的轴部的负担增加，有可能发生承载壁的承载力上升或螺钉从螺孔抜出。但是，如果将断裂伸长较小的(较脆的)面材与壁板组合，则螺孔附近的塑性化的面材容易成为切屑而被排除。由此，螺钉轴部的负担不会变得非常高，所以承载壁的承载力稳定，能够发挥良好的变形性能。所以，根据上述(9)所述的本发明的壁板，面材的断裂伸长是1%以上且不到16%。这样，通过使用断裂伸长较小的面材，由螺钉承压的螺钉周围的面材的塑性化部容易被粉碎而排除。由此，由于集中在螺钉周围的塑性化的面材不会对螺钉抵抗，所以能够使面材稳定地塑性变形。进而，能够发挥稳定的承载力和变形性能。根据上述(10)所述的本发明的壁板，在螺钉倾斜的状态下，螺纹牙也整周360度卡在框材上，所以能够可靠地防止螺钉从框材的抜出而发挥稳定的承载力。根据上述(11)所述的本发明的壁板，作为面材，不是用低YR (屈服比)钢，而使用屈服比为77% 96%的高YR钢。结果，通过螺钉轴部的承压，能够缩小面材的螺孔周围塑性变形的情况下的塑性化区域。因此，由于插入有螺钉的螺孔的孔宽不会极端扩大，所以能够抑制螺钉(特别是螺钉的头部)潜入到面材中，即使承载壁较大地剪切变形，也能够使承载壁的承载力稳定。根据上述(12)所述的本发明的壁板，能够通过肋板防止折板在相对于塑性化的方向正交的方向上局部压曲，能够使面材在承载壁的规定方向上塑性化。根据上述(13)所述的本发明的壁板，在通过螺钉使折板的螺钉周围塑性化的情况下，薄板部分塑性化。这样，通过将塑性化的范围限定在特定的地方，能够抑制在面材上发生皱纹。所谓皱纹，例如表示局部的面外压曲。根据上述(14)所述的本发明的壁板，在通过螺钉使折板的螺钉周围塑性化的情况下，强度降低部塑性化。这样，通过将塑性化的范围限定在特定的地方，即使在面材较大地变形时也能够使承载壁的承载力稳定。
图I是表示在本发明的第I实施方式的承载壁中使用的壁板的正视图。图2是图I的该壁板的侧视图。图3是图I的该壁板的A — A线剖视图。图4是图I所示的该壁板的概略立体图。图5是图I所示的该壁板的端部的部分放大立体图。图6A是表示该壁板的螺钉接合部的破坏模式的说明图。图6B是表示该壁板的螺钉接合部的破坏模式的说明图。图6C是表示该壁板的螺钉接合部的破坏模式的说明图。图6D是表示该壁板的螺钉接合部的破坏模式的说明图。图7A是折板的螺钉接合部的要素试验的说明图。图7B是在该要素试验中使用的折板的正视图。图7C是在该要素试验中使用的该折板的侧视图。图7D是在该要素试验中使用的框材片的侧视图。图8是表示该折板的部分的尺寸形状的剖视图。图9A是对通过图7A所示的折板的螺钉接合部的要素试验得到的载荷一变位关系的包络线进行比较的图。图9B是对通过图7A所示的折板的螺钉接合部的要素试验得到的载荷一变位关系的包络线进行比较的图。图IOA是表示螺钉潜入到面材中的状态的剖视图。图IOB是螺钉相对于断裂伸长较大的折板倾斜的情况下的部分剖视图。图IOC是图IOB的折板的塑性化部的立体图。图IOD是螺钉相对于断裂伸长较小的折板倾斜的情况下的部分剖视图。图IOE是图IOD的折板的塑性化部的立体图。图IlA是螺钉倾斜的状态下的、将框材与面材接合的螺钉接合部的剖视图。图IlB是表示图IlA的B — B截面中的、螺钉直径与面材最外缘的厚度尺寸的关系的剖视图。图12是表示在日本钢构造协会编“钢构造接合资料集成”的图一 II. 5. 12中记载的、螺栓孔周边的应力分布的说明图。图13是表示在日本钢构造协会编“钢构造接合资料集成”的图一 II. 5. 12中记载的、基于距螺栓心的距离的应力分布的曲线图。图14A是说明空隙较小的情况下的、垫圈内径与螺钉轴部之间的空隙与螺钉及垫圈的倾斜之间的关系的剖视图。图14B是说明空隙较大的情况下的、垫圈内径与螺钉轴部之间的空隙与螺钉及垫圈的倾斜之间的关系的剖视图。图15A是表示螺钉接合部的位置不同的折板的要素 试验的说明图。图15B是在该要素试验中使用的折板的正视图。图15C是在该要素试验中使用的折板的侧视图。图I 是在该要素试验中使用的框材片的侧视图。图16是表示折板的部分的尺寸形状的剖视图。图17A是将通过图15A 图MD所示的要素试验得到的载荷一变位关系的包络线进行比较的曲线图。图17B是将通过图15A 图MD所示的要素试验得到的载荷一变位关系的包络线进行比较的曲线图。图18是表示在壁板的承载力试验中使用的试验体的尺寸形状的正视图。图19是表示通过使用了图18所示的试验体的承载力试验得到的载荷一变形角关系的曲线图。图20是用来说明螺钉倾斜时的、螺钉的螺距与螺钉的抜出的关系的剖视图。图21是表示将前端尖锐的螺钉安装在框材上的情况的剖视图。图22是表示将壁板设置在载荷试验装置中进行载荷试验的状况的正视图。图23是将通过该载荷试验得到的载荷一变形角关系的包络线进行比较的曲线图。图24A是表示从螺钉轴部向低YR的面材作用承压力的状态的正视图，将一部分剖视。图24B是表示在从图24A的状态起框材与面材偏离的状态下面材塑性变形的状态的正视图，将一部分剖视。图24C是对应于图24A的图，是表示在高YR的面材上作用有承压力的状态的正视图，将一部分剖视。图24D是表示在从图24C的状态起框材与面材偏离的状态下面材塑性变形的状态的正视图，将一部分剖视。图25A是螺钉倾斜之前的状态下的、将框材与面材接合的螺钉接合部的剖视图。图25B是表示面材的屈服比YR与面材的塑性化区域之间的关系的说明图。图26A是表不本发明的另一实施方式的壁板的部分正视图。图26B是从图26A的C 一 C线观察的情况下的该壁板的部分剖视图。图26C是将该壁板从图26A的D — D线观察的情况下的部分侧视图。图27A是表不本发明的另一实施方式的壁板的部分正视图。图27B是将该壁板从图27A的E — E线观察的情况下的部分图27A的侧视图。
图27C是对应于图27A的图，是表示没有安装螺钉的状态的壁板的部分正视图。图27D是将该壁板的折板的薄板部分放大表示的图，是从图27C的F — F线观察的情况下的部分剖视图。
具体实施例方式以下，参照
本发明的各实施方式。另外，在以下的说明及在该说明中使用的附图中，对于实质上具有相同的功能结构的要素赋予相同的标号，并省略它们的重复说明。图I是表不有关本发明的一实施方式的壁板I的正视图。图2是壁板I的侧视图。图3是壁板I的、以图I的A — A线观察的首I]视图。图4是壁板I的立体图。图5是将壁板I的一部分放大表示的立体图。壁板I在框架施工方法建筑物中作为承载壁使用。例如，壁板I在设置到基础上之后，将该壁板I的下端部与地脚螺栓连结，另一方面，将壁板I的上端部与建筑物的梁及地板面板连结。或者，将壁板I的上下的端部连结在上下的梁及地板面板上而设置。壁板I如图I所示，由框材2与折板3的组合构成。折板3是由薄板钢板构成的面材，如图2所示，是从一方朝向另一方交替地形成有多个山部6和多个谷部7的面材。框材2由薄板轻量型钢(槽型钢)构成，如图I所示，由沿折板3的谷部7的延伸方向配置的一对纵框材(第I框材)2A、和沿与折板3的谷部7的延伸方向正交的方向配置的一对横框材(第2框材)2B形成为例如长方形的四边框。进而，在纵框材2A之间设有框材2C。此外，折板3接合在由框材2A及框材2B构成的四边框架的一个面上。作为框架施工方法建筑物，优选的是例如2层 4层左右的较小规模的建筑物，除了壁板I以外还具有柱、梁、地板面板、屋顶、外装材、内装材等而构成。壁板I的框材2如图3所示，具有腹板4、和与该腹板4的两端部连续的一对的凸缘5，形成为截面大致C字形。并且，设在两侧端缘上的纵框材2A由用腹板4彼此相互接合的两个槽型钢构成。螺钉8是自攻小螺钉等，通过从框材2的相反侧贯通折板3的谷部7的螺钉8螺合到框材2上，将折板3的谷部7相对于框材2固定。图2的放大部分所示的、壁板I的螺钉8的头部8A的外径D与轴部8B的轴径(I1、折板3的板厚h的关系用以下的式(I)设定。(D - Cl1) >α ! . V. (I)这里，a i是表示用来使不会因轴部SB的承压而在折板3上发生螺钉8的头部8A从螺孔9脱出的条件的系数。\优选的是7.0以上。根据这样的结构，即使在螺钉8反复受到载荷而折板3的轴部SB周围承压变形、螺钉8的螺孔9变大的情况下，螺钉8的螺钉头部8A也卡在折板3上。由此，能够防止螺钉8从折板3脱落，能够确保变形性能。此外，壁板I的螺钉8的轴部8B的轴径Cl1与折板3的板厚&的关系通过以下的式(2)设定。(I^a2. V (2)这里，α 2是表示用来使不会因通过螺钉8的轴部SB在折板3上产生的局部压曲阻碍螺孔9的成长的条件的系数。a 2优选的是13以上。根据这样的结构，通过螺钉8的轴部8B的承压，在折板3上形成以螺孔9为起点的长孔，所以与在轴部SB周围形成褶皱的承压变形相比，能够确保更高的变形性能。为了实现上述变形(破坏模式)，需要设定不引起其他破坏模式的条件。即，需要设定在折板2的螺钉8的周围部分(螺钉接合部SC)不发生如图6A所示那样螺钉8脱出、或如图6B所示那样在面材3上发生皱纹13、或如图6C所示那样框材2切断、或如图6D所示那样螺钉8切断等的破坏模式的条件。此外，所谓皱纹13，是指局部的面外压曲。进而，在壁板I整体中，也需要设定不引起整体压曲及局部压曲的条件。首先，设定壁板I的由框材2、折板3、和螺钉8形成的作为接合部的螺钉接合部SC的上述条件。这里，例如使用在社团法人日本钢铁联盟著“钻尾螺钉接合设计施工指南”中记载的、螺钉接合部的容许剪切承载力(Ras)的计算式，如下式(3)那样设定。
Ras=Ras3-i<min ( α 3 · Ras2, a4.Ras3 —2，α 5 · Ras4) ... (3)在式(3)中，Ras2是图6Α所示的螺钉8的拔出承载力(kN)，用以下的式(4)计算。Ras^1是图6B所示的折板3的螺钉周围承压承载力(kN)，用下式(5)计算。Ras3_2是图6C所示的框材2的螺钉周围承压承载力(kN)，用下式(6)计算。Ras4是图6D所示的螺钉8的轴部剪切承载力(kN)，用下式(7)计算。在各式(4) (7)中，h是折板3的设计用板厚(mm)，t2是框材2的设计用板厚(mm)，Ful是折板3的拉伸强度(N/mm2)，Fu2是框材2的拉伸强度(NAim2Xd1是螺钉8的轴部8B的轴径(mm)，Ad是螺钉8的轴部截面积(mm2)，D是螺钉8的头部径(mm)。螺钉8的拔出承载力Ras2 (kN)可以通过下式(4)求出。Ras2=CsXCeXCl1 XI^XFu2…(4)Cs=L 3 - O. 3X (d/5)Ce=O. 28X3. 95X ξ 0 5X (Vd1)0-5这里，ξ是影响系数，用下式计算。ξ =3. I — 5. 6 Ct1Zt2) +3. 5 Ct1Zt2) 2Cs是考虑到螺钉直径的系数。此外，Ce是考虑到螺钉直径和框材板厚的系数。折板的螺钉周围承压承载力Ras3 (kN)可以通过下式(5)求出。Ras3 — !=Cs X Ce X Cl1 X h XFu^.. (5)Ce=min (Ce1, Ce2)Ce1=O. 28 X {O. 471+9. 42 X VdJCe2=O. 959这里，Ce1是考虑到螺钉直径和折板板厚的系数。此外，Ce2是基于实验结果的常数。框材2的螺钉周围承压承载力Ras3_2 (kN)可以通过下式(6)求出。Ras3 — 2=Cs X Ce X Cl1 X t2XFu2…(6)Ce=min (Ce1, Ce2)Ce1=O. 28X {I. 18+5. 26Xt1MJCe2=O. 677这里，Ce1是考虑到螺钉直径和框材板厚的系数。此外，Ce2是基于实验结果的常数。
螺钉8的轴部剪切承载力Ras4 (kN)可以通过下式(7)求出。Ras4=fsXAd ^ 120XAd ...(7)这里，fs是钻尾螺钉的基准强度(N/mm2)。如以上这样，通过设定框材2与折板3的接合部分的剪切承载力Ras,该接合部分处的断裂模式由折板3的螺钉周围承压承载力Ras3_i决定。由此，当在壁板I上作用有剪切力时，虽然省略了图示，但由螺钉8贯通的部分的折板3承压变形，不发生螺钉8的拔出(螺钉8的拔出承载力Ras2)、框材2的螺钉周围承压变形(框材2的螺钉周围承压承载力Ras3_2)及螺钉8的轴部断裂(螺钉8的轴部剪切承载 力Ras4)等。另外，作为式(3)的根据的式子是以最先呈现的破坏模式设定承载力的式子，但在本实施方式中也可以不最先呈现折板3的螺钉周围承压模式。也可以在其他模式呈现之后呈现，所以α3 05不需要是1.0。在α4 α5中没有上限，下限优选的是O. 5以上。Ci3如果过小则螺钉容易拔出，如果过大则螺钉有可能倾斜，所以优选的是O. 7 4. O的范围。接着，设定壁板I的上述条件。设定壁板I整体的剪切承载力Qu,以使其满足下式
(8)。式(8)的Qb是基于下式(9)所示的上述接合部分的容许剪切承载力Ras的剪切承载力(kN), Qy是式(10)所示的折板3的剪切屈服承载力(kN)，Qg是基于下式(11)所示的折板3的整体压曲强度e的剪切屈服承载力(kN)，％是基于下式(12)所示的折板3的谷部7的局部压曲强度的剪切屈服承载力(kN)。另外，关于式(11)和式(12)，例如利用波形钢腹板合成构造研究会著“波形钢板腹板PC桥计划手册，1998年12月发行”中的式子。Qu=Qb<min ( α 6 · Qy，α 7 · QG，α 8 · Ql)…(8)Qb= α 9 · Ras · h/p ... (9)在式(9)中，Ras是螺钉接合部的长期容许剪切承载力，最大承载力是它的约3倍。但是，由于螺钉8难以全部均匀地负担载荷，所以％为3.0 2.0。另外，如图4所示，h是壁板I的宽度(臟)，P是螺钉8的螺距(mm)。Qy=Fi/λ/3 *h*t! ··. (10)在式(10)中，h是图4所示的壁板I的宽度(mm)，I1是图5所示的折板3的厚度(mm), F1 是折板 3 的 F 值(N/mm2)。Qg= Tecr,G * h · !=36β { (EIy) 1/4X (EIx) 3/4}h/hd2... (11)Ift13 ( δ 2 十 I) / (6 η )…(Ila)Iy = ^/{12 (I — μ2) }... (Ilb)在式(11)中，β是表示面材3的端部的固定度的系数，这里是销的情况下β=1.0。E是折板3的杨氏模量(E=205 (kN/mm2))。Ix是关于与折板3的折线方向正交的方向的中立轴的每单位长度的截面2次力矩，用式(IIa)计算。在该式(IIa)中，h是折板3的厚度(mm), δ是山闻板厚比,如图5所不,在设折板3的山部6的山闻部分的闻度为d的情况下，为S=CVt115此外，η是山部的实际尺寸(投影长度)L相对于图5所示的正交于折线方向的方向的山部展开时的长度尺寸LI的比(L/L1)，即折板3的山部的长度的减小率。hd是折板3的宽度方向的支点间距离，在中横档是I根的情况下是hd=h/2。此外，在式(11)中，Iy是关于相对于折板3的折线方向平行的方向的中立轴的每单位长度的截面2次力矩，用式(Ilb)计算。在该式(Ilb)中，μ是折板3的泊松比(μ =0.3)。虽然省略了图示，但这样的由式(11)决定的折板3的整体压曲强度是发生了折板3整体横跨多个山部6及谷部7压曲的破坏模式时的强度。并且，决定整体压曲强度的较大的因素是山部6的山高部分的高度d，通过将该山高部分的高度d设定为规定值以上，能够确保整体压曲强度。Ql= τ ecr,L · h · t^k ( Ji 2E) /{12 (I 一 μ 2) } · Y 2 · h · tr.. (12)在式(12)中，k是剪切压曲系数(k=4. 00+5. 34/α2)。这里，α是纵横比(a=a/h)，如图4所不，a是折板3的谷宽度(mm), h是壁板的宽度(mm)。此外,在式(12)中，π是圆周率，Y是折板3的宽厚比(虽然省略了图示，但由这样的式(12)决定的折板3的谷部7的局部压曲强度，是发生了各个谷部7压曲的破坏模式时的强度。决定局部压曲强度的较大的因素是谷部7的宽厚比Y。即，通过将谷部7的谷宽度a设定为规定值以下，能够确保局部压曲强度。另外，关于式(8)，螺钉接合部的破坏模式也可以在其他模式呈现后呈现，所以α 6 α 8不需要是I. O,优选的是O. 5以上。根据这样的结构，由于由折板3的螺钉周围的承压承载力决定的剪切承载力设定得比折板3的剪切屈服承载力小，所以在比折板3剪切屈服之前折板3的螺钉周围承压变形，螺钉8倾斜。此时，施加在壁板I上的负担载荷的一部分被改变为使螺钉8倾斜的力。并且，折板3成为保持其负担载荷，并能够防止折板3的剪切屈服。因此，能够防止脆性的剪切屈服，并且通过折板3的螺钉周围的承压变形能够确保韧性，能够提高壁板I的能量吸收性能。即，如果发生折板3的整体压曲或局部压曲等压曲，则不能保持剪切应力，达到了承受力急剧下降而变形增大那样的脆性破坏。所以，通过防止这样的压曲，能够提高壁板I的变形性能。此时，作为通过折板3的整体压曲决定的剪切屈服承载力，折板3的山高尺寸的影响较大，通过将山高尺寸较大地设定到规定值以上，能够超过由折板3的螺钉周围的承压承载力决定的剪切承载力。此外，作为由折板3的局部压曲决定的剪切屈服承载力，折板3的谷宽度尺寸的影响较大，通过将谷宽度尺寸抑制为规定值以下，能够超过由折板3的螺钉周围的承压承载力决定的剪切承载力。根据以上说明的壁板1，由折板3、框材2和螺钉8形成的接合部的接合承载力由折板3的螺钉周围的承压承载力决定，构成为，当外力作用时，折板3的螺钉周围承压变形。由此，不会因折板3的整体压曲、局部压曲、框材2的变形等而承载力急剧下降，能够保持负担载荷。因此，在比较大的变形角(例如层间变形角为l/30rad左右)以内，能够不使壁板I的承载力下降而保持载荷。即，由于能够提高折板3的变形性能，所以能够将构造特性系数设定得较小。由此，通过减小承载壁的片数(壁长)、抑制框材板厚及接合金属件的承载力，能够提高经济性和建筑计划上的自由度。即，通过用螺钉固定将框材2与折板3接合，接合构造变得简单，能够降低制造及施工的工作量及成本。并且，为了探求可靠且稳定地发生螺钉接合部处的螺钉8带来的折板3的承压变形，对于折板3的机械性质和螺钉接合部附近的塑性化进行了试验及讨论。作为试验及讨论的条件，作为使推拉的承压力作用在螺钉接合部上、使螺钉接合部承压变形的情况下的螺钉接合部的破坏模式，可以考虑下述(i) (iv)的样式，但以(i)、(ii)的样式为前提。(i)在折板3的螺钉接合部附近的承压变形时、通过螺钉8的螺钉前端拔出而接合部被破坏的情况。
(ii)在螺钉接合部附近的承压变形时、折板3 (面材)承压变形、接合部被破坏的情况。(iii)在螺钉接合部附近的承压变形时、框材2承压变形、接合部被破坏的情况。(iv)在螺钉接合部附近的承压变形时、螺钉8的轴部SB断裂、接合部被破坏的情况。首先，关于螺钉8的拔出承载力Ras2相对于折板3的螺钉周围承压承载力Ra^的(U/U，如果UiU-i低于1.0，则螺钉8的拔出承载力Ras2过小，螺钉8的前端容易从框材2抜出。此外，相反，如果Ras2AasH的值过大，则螺钉8不移动，螺钉8的头部8A潜入到折板3中。在这些情况下，都不能确保螺钉8的轴部SB的倾斜，使螺钉接合部SC的折板3稳定地塑性变形而能量吸收，能够防止承载壁的急剧的承载力下降。因此，在本发明的壁·板I中，螺钉9的拔出承载力相对于折板3的承压承载力的比(Ras2Z^RasH)设定为在折板3的承压变形时螺钉8的轴部8A倾斜的规定值。由此，能够防止螺钉8从框材2抜出、或螺钉8 (特别是头部8A)潜入到折板3中。此外，螺钉9的拔出承载力相对于折板3的承压承载力的比优选的是O. 7以上。由此，能够防止在螺钉8倾斜之前、螺钉8的前端从框材2拔出。此外，螺钉9的拔出承载力相对于折板3的承压承载力的比优选的是1.6以下。由此，螺钉8不会潜入到折板3中，能够使螺钉8倾斜。但是，在使用后述的垫圈的情况下，螺钉8的拔出承载力相对于折板3的承压承载力的比只要是O. 7 4. O的范围就可以。为了推测作为壁板I的承载力及变形性能，进行了关于螺钉接合部的要素试验。在图7A中表示螺钉接合部的要素试验的状况，要素的载荷试验装置14具备在一方具有二股状的安装臂15的第I施力夹具16、和在另一方具有厚板连结钢板的第2施力夹具17。配置作为折板3的一部分的折板片3a的两端部，以使折线沿着上述臂15的二股间方向取向。将该折线方向的谷部7的面材3分别经由3个垫片18通过固定螺栓19固定。在折板片3a的中央部下面，通过小螺钉等螺钉8接合作为框材2的一部分的框材片2a的一端侧的腹板4。使框材片2a的另一端部叠合在厚板连结钢板20的一端部上，通过3根螺栓19固定。进而，使厚板连结钢板20的另一端部叠合在上述第2加压夹具17上，通过垫片及3根螺栓19固定。制作折板片3a的试验体的形状及板厚不同的4种折板的要素片，进行试验。对于折板片3a的载荷如图7A中用箭头表示那样，通过图示省略的油压千斤顶等负荷正负渐增反复载荷。试验时的、对于折板片3a、框材片2a、和螺钉8的条件是下述这样。(i)折板片3a的截面形状为图8所示的形状。(ii)框材片2a使用SGC400且板厚为I. 6mm的结构，腹板宽度尺寸是89臟，凸缘宽度为44. 5臟。(iii)将折板3与框材片2a在I个部位接合的螺钉8使用六角头螺钉并且公称直径是4. 8mm的结构，跨越折板3和框材片2a拧入接合，直到六角头接触在折板3的谷部7上。折板片3a的各试验体是表I所示那样的使用4种钢材的试验体。将由该试验得到的载荷一变位关系表示在图9A及图9B中。[表I]
权利要求
1.一种壁板，具备 一对框材，相互隔开间隔对置配置； 面材，固定在这些框材上，是从一方朝向另一方交替地形成有山部及谷部的薄钢板的折板；和 螺钉，将该面材的上述谷部相对上述各框材固定， 上述壁板为在对上述各框材作用有构造面内剪切力的情况下、上述面材的上述螺钉的周围部分承压变形而进行抵抗的承载壁用的壁板， 其特征在于， 上述螺钉的拔出承载力相对于上述面材的承压承载力的比被设定为，在上述面材的承压变形时上述螺钉的轴部倾斜的规定值。
2.如权利要求I所述的壁板，其特征在于， 上述规定值为O. 7以上。
3.如权利要求I或2所述的壁板，其特征在于， 上述规定值为1.6以下。
4.如权利要求I或2所述的壁板，其特征在于， 还具备插入有上述螺钉的垫圈； 并且，该垫圈的外径尺寸除以上述螺钉的上述轴部的轴径尺寸的比为3. O以上。
5.如权利要求4所述的壁板，其特征在于， 上述规定值是4.0以下。
6.如权利要求4所述的壁板，其特征在于， 上述框材具备沿上述谷部的延伸方向配置的第I框材和沿与上述谷部的延伸方向正交的方向配置的第2框材； 由上述第I框材和上述第2框材形成四边框； 仅在将上述第I框材固定到上述面材的上述谷部上的上述螺钉上插入有上述垫圈。
7.如权利要求4所述的壁板，其特征在于， 在上述垫圈的孔与上述螺钉的上述轴部之间形成有间隙。
8.如权利要求4所述的壁板，其特征在于， 从上述垫圈的内径尺寸减去上述螺钉的上述轴部的轴径尺寸的差除以上述垫圈的厚度尺寸的比为O. I O. 6。
9.如权利要求I所述的壁板，其特征在于， 上述面材的断裂伸长为1%以上且不到16%。
10.如权利要求I所述的壁板，其特征在于， 上述螺钉的螺距为上述各框材的板厚尺寸以下。
11.如权利要求I所述的壁板，其特征在于， 上述面材的屈服比为77% 96%。
12.如权利要求I所述的壁板，其特征在于， 以上述面材的、插通上述螺钉的上述轴部的螺孔为中心，在沿着上述谷部的延伸方向的至少单侧，还设有与上述谷部的上述延伸方向正交的肋板。
13.如权利要求I所述的壁板，其特征在于，以上述面材的、插通上述螺钉的上述轴部的螺孔为中心，在沿着与上述谷部的延伸方向正交的方向的两侧，形成有局部性板厚较薄的薄壁部。
14.如权利要求I所述的壁板，其特征在于， 以上述面材的、插通上述螺钉的上述轴部的螺孔为中心，在沿着与上述谷部的延伸方向正交的方向的两侧，形成有局部性机械强度比周围低的低强度部。
全文摘要
本发明的壁板具备相互隔开间隔对置配置的一对框材(2)；面材(3)，固定在这些框材(2)上、是从一方朝向另一方交替地形成有山部(6)及谷部(7)的薄钢板的折板；和将该面材(3)的谷部(7)相对各框材(2)固定的螺钉(8)，该壁板为在对各框材(2)作用有构造面内剪切力的情况下、面材(3)的螺钉(8)的周围部分承压变形而进行抵抗的承载壁用的壁板(1)，螺钉(8)的拔出承载力相对于面材(3)的承压承载力的比在面材(3)的承压变形时被设定为螺钉(8)的轴部(8B)倾斜的规定值。
文档编号E04B2/00GK102959161SQ20108005812
公开日2013年3月6日 申请日期2010年6月22日 优先权日2009年12月22日
发明者田中浩史, 河合良道 申请人:新日本制铁株式会社