木材用耐震壁の選択

Apr 18, 2023

壁のブレースから FTAO まで、建物の壁を固定する方法は数多くあります。 プロジェクトに最適な方法を評価する方法を学びます。

完全に被覆された非住宅建物は、耐震壁の強度と弾力性を示します。

耐震壁は、横方向の荷重に耐えるように特別に設計された壁で、荷重が上の壁から下の壁に伝わり、最終的には基礎を通して外に伝わります。 壁が横荷重を適切に管理しないと、ラッキング、基礎せん断、転倒が発生する可能性があるため、これは建物の構造フレームにおける重要な役割です。

木製構造パネルによって提供されるようなブレースがなければ、スタッド壁自体は剛性がほとんどありません。 荷重がかかると、スタッドと上下の板との釘接合部が蝶番のように働き、容易に曲がります。 最小限の力で壁の一端を押し倒すことができますが、パネル型製品を取り付けると、パネルの力に抵抗する能力が壁に与えられます。

パネルの荷重に耐える能力は、パネルの物理的特性によって異なります。 各パネルが厚く/より堅いほど、壁の強度が増します。 パネルをフレームに取り付けるために使用される留め具も、壁の横方向の抵抗に影響します。 留め具の間隔を狭くし、留め具のサイズを大きくすると、壁の強度が増加します。 外装によりヒンジ接続が強固になり、横方向の荷重がパネルを介して壁の底部に伝達されます。

エンジニアは、壁が受ける横荷重を計算して、パネルの厚さ、釘のサイズ、釘の間隔、その他の詳細を決定します。

すべてをまとめると、耐力壁コンポーネントは次のようになります。

耐震壁のアスペクト比は 3.5:1 に制限されます。 通常、アスペクト比が高くなると、最大まで押し込んだときの壁のたわみが大きくなります。 たわみと剛性は密接に関連しているため、これは力の分散にも影響します。

商業用構造物の耐震壁設計の最初のステップは、抵抗する必要がある荷重を決定することから始まります。 国際建築基準 (IBC) の第 16 章は建物の構造設計を規定しており、追加のガイダンスについて設計者に ASCE 7 を参照するよう指示しています。 エンジニアが木製耐震壁を設計する場合、主に参照するのは、米国木材評議会によって国家設計仕様書と併せて発行される風力と耐震のための特別設計規定 (SDPWS) です。

木製構造パネルの場合、SDPWS のせん断値は、留め具のサイズと間隔、パネルの厚さとグレード、およびフレーム材料の比重の関数です。 SDPWS 表 4.3A は、木質パネルを使用した木枠耐震壁の公称単位せん断耐力を示しています。

この本では、耐震壁を設計するための 3 つの方法、セグメント化壁、穴あき壁、または開口部周囲の力伝達 (FTAO) について説明しています。

セグメント化これは、フルハイトのセグメントのみが寄与する従来の設計アプローチです。 開口部の上下のパネルは無視されます。 壁の合計の高さは、純粋なアスペクト比、つまり高さと幅の比を決定するために使用されます。 たとえば、4 フィートのパネルを備えた 8 フィートの壁のアスペクト比は 2:1 です。 通常、転倒力に抵抗するために、各耐震壁セグメントの両端にホールドダウンが必要です。

穴あきこの経験的な設計方法は、開口部に隣接するフルハイトの壁セグメントの割合に基づいています。 高さと幅の比率は、やはり橋脚の幅に対する壁の合計の高さに依存します。 ただし、セグメント化された耐震壁とは異なり、穴あき壁は開口部の上下の被覆領域を占めます。

フルハイトの橋脚の基部にある鋼製アンカーは、隆起とせん断の両方に抵抗する必要がありますが、ホールドダウンは壁全長の両端でのみ必要です。

設計者は、壁の形状に基づいてせん断耐力調整係数を決定する必要があります。 言い換えれば、全高さの外装の割合と壁領域の開口部の割合です。 この要因により、開口部の衝撃に対応するためのせん断壁耐力が減少し、固定および転倒の力が増加します。

FTAO 有孔耐震壁と同様に、FTAO は開口部の上下の外装を構成し、壁の端の押さえ部分のみを備えています。 ストラップは開口部の角を補強し、張力をせん断壁に伝達します。 FTAO 耐力壁の主な利点の 1 つは、高さ対幅のアスペクト比が橋脚に隣接する開口部の高さに依存するため、アスペクト比の要件を満たすために橋脚の幅を縮小できることです。

3 つの耐力壁のそれぞれのタイプには、構造、建築、建設の観点から考慮すべき点があります。

構造的にセグメント化された耐震壁は単純な設計ですが、開口部の周囲の被覆の強度を反映していません。 作業できる壁の面積が限られているため、追加のハードウェアが必要です。 この設計方法ではアスペクト比を満たすのが難しい場合があります。

穴あき耐震壁は設計が比較的簡単です。開口部の上下の壁被覆の能力を利用でき、ホールドダウンを軽減できます。 ただし、設計者はアスペクト比に壁全体の高さを使用する必要があります。 フルハイトの各セグメントでの隆起を考慮して設計する必要があります。 さらに、エンジニアの中には調整表の経験的根拠を好まない人もいます。

FTAO 壁は、アスペクト比に関して最も柔軟な設計を可能にし、最も狭い耐震壁を提供します。 この方法では、窓の上下の被覆能力が考慮されます。 必要なホールドダウンが少なくなります。 FTAO では、開口部の角にストラップを付ける必要がある場合があります。 FTAO は最も複雑な設計方法ですが、APA – The Engineered Wood Association は、このプロセスを支援する無料の計算ツールを提供しています。

建築的にアスペクト比が狭いせん断壁を使用すると、より多くの開口部が可能になり、より大きくすることもできます。 せん断壁の選択は、湿気や空気の侵入に抵抗するエンベロープの能力にも影響します。

施工性すべての耐震壁は木製構造パネルを使用しており、セグメントは完全に覆われています。 水平に設置することもできますが、その場合はパネル接合部で追加のブロックが必要になります。また、垂直に設置してブロックを最小限に抑えることもできます。

耐震壁の転倒を防ぐにはホールドダウンが必要です。 ホールドダウンにはさまざまなタイプがありますが、重要なのは、壁の間柱と敷居プレート、または間柱とリムボードの両方を係合させて、壁を基礎またはその下の壁に固定することです。

木製構造パネルで荷重伝達を実現するにはいくつかの方法があります。 せん断と隆起を組み合わせたパネルを使用して、リムボード上で壁外装を突き当てたり、床空洞を越えて壁外装を架けたりすることで、これらの力を伝達できます。 横方向の荷重を伝達するための適切な接続と併せて、ストラップを使用して揚力を伝達することもできます。 (追加の設計ガイダンスについては、APA のテクニカル ノート E510 およびシステム レポート SR101 を参照してください。)

FTAO には、壁の内側の開口部やブロックの周りにエンジニアが必要とした場合に、ストラップの形で追加の詳細が必要になります。 コーナーストラップは壁の外側または内側に取り付けることができます。 圧縮力を伝達するために、開口部の上部と底部に隣接する FTAO 壁の内側に木材ブロックが設置されています。 コーナーストラップを壁の内側に取​​り付ける場合は、ブロックが被覆材およびストラップと同一面になるようにする必要があります。

木製構造パネルは、壁を正方形に保ち、ひび割れを防ぐ上で重要な役割を果たします。 壁の被覆が多いほど、建物の風や地震に対する抵抗力が高まります。

シースはまた、途切れのない排水面のベースとして、規格で承認された空気バリア材料として、クラッディング、レンガタイおよびトリム材料の連続釘ベースとして、およびスタッコやレンガベニヤなどの脆性仕上げに適したより硬い壁として機能します。

木製耐震壁の設計の詳細については、APA がいくつかの無料リソースを提供しています。

耐風性ガイドライン/代替案や広範なビジュアルリソースなど、木製耐震壁の詳細については、APA のオンデマンドウェビナー「木造建築用耐震壁の選択」をご覧ください。 AIA および ICC CEU が利用可能です。

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