RESP-D操作・計算マニュアルのサブセクション

操作編のサブセクション

01. 基本設定のサブセクション

基本定義

階・軸の設定

RESP-Dではモデル新規作成時、階数およびスパン数を設定することからモデルを作成します。
「新規部材を生成する」の指定をOFFにしなければ、すべてのスパンに柱梁が配置されたモデルを新規生成します。 RESP-Dの操作体系は部材の追加よりも削除・変更が行いやすいようになっているため、基本的にはONにしておくことを推奨しています。

また、RESP-Dでモデルを新規生成した場合、設定した階数に応じた仮定断面が初期断面として設定されます。 したがって、規模を指定して新規生成するだけで、おおむね許容応力度による断面検定結果が1.0に近いモデルが生成されます。

メニュー「基本事項」から「階・軸の設定」を選択すると、スパン長や階高を設定できます。
なお、RESP-Dでは意匠階高、構造階高をそれぞれ別途入力するか、梁天から構造芯までの距離を入力する必要があります。

意匠階高と構造階高を直接入力した場合、梁せいの中央が構造芯と一致するようなモデルとして認識されます。したがって、梁に接続する上下柱のフェイス位置は同一の上下で値となります。これを変更する場合、梁ごとのプロパティで高さ方向移動量を設定する必要があります。

梁天から構造芯までの距離を入力した場合、上側柱のフェイスは梁天から構造芯までの距離となり、下側柱のフェイスは残りの梁せいとなります。

荷重拾いなどの計算は意匠階高、構造解析モデルの座標は構造階高を用いて計算されます。

階・軸の追加と削除

メニュー「基本事項」から「階・軸の追加と削除」を選択すると、以下のメニューが選択できます。

免震層の指定で指定された層については以下のように取り扱われます。

  • 免震層の配置検討機能の対象層
  • 免震設計計算書の対象層

現状のプログラムでは免震層の指定は1層のみ指定できます。 ただし、複数層に免震部材を配置した場合でも、上記の対象層が1つとなるだけで解析モデルは配置通り考慮されます。

階グループの定義

RESP-Dでは、階のグループを定義できます。柱梁グループと床グループがあり、柱梁グループ内に複数の床グループを持つことができます(床グループが柱梁グループを跨ぐことはできません)。グループ内で共有する情報は下表の通りで、1つの階の情報を変更すると、同一グループ内は同様に編集されます。(全部材情報とは配置・符号・端部条件等)
壁やブレース、荷重に関するデータは共有されませんので、各階個別に指定が必要となります。

フレーム・軸の定義


フレームは位置と方向を、軸は位置のみを示します。フレームと軸により範囲指定するデータについては、フレームにて方向を示します。
  • 例1
            
フレームフレーム
2F3FY1Y2X2X3
  • 例2
            
フレームフレーム
2F3FX2X3Y1Y2

編集メニュー

階層コピー


特定階の入力データを他の階にコピーすることが可能です。 メインメニュー「編集」→「階層コピー」を選択すると、下図のウインドウが立ち上がります。

操作手順

  1. 「コピー元の階」および「コピー先の階」をプルダウンメニューにて選択してください。このとき、「コピー先の階」と同じグルーピングの部材も同様に変更されます。
  2. コピーする部材にチェックを入れてください。全部材を選択する場合は「すべて選択」ボタンをクリックしてください。また、部材のチェックを全て外す場合は「選択クリア」ボタンを押してください。 入力後に「コピー」ボタンをクリックしてください。正常にコピーできた場合は、以下のウインドウが表示されます。

「範囲指定」チェックボックスをオンにした場合は、コピー先の階を範囲選択することができます。



正常にコピーできた場合は、以下のウインドウが表示されます。

軸組コピー


特定軸の入力データを他の軸にコピーすることが可能です。 メインメニュー「編集」→「軸組コピー」を選択すると、下図のウインドウが立ち上がります。

操作手順

  1. 対象としたい方向を選択してください。
  2. 「コピー元の軸」および「コピー先の軸」をプルダウンメニューにて選択してください。
  3. コピーする部材にチェックを入れてください。全部材を選択する場合は「すべて選択」ボタンをクリックしてください。また、部材のチェックを全て外す場合は「選択クリア」ボタンを押してください。
    入力後に「コピー」ボタンをクリックしてください。正常にコピーできた場合は、以下のウインドウが表示されます。

「範囲指定」チェックボックスをオンにした場合は、コピー先の軸を範囲選択することができます。


正常にコピーできた場合は、以下のウインドウが表示されます。


節点移動テーブル

節点を一斉に移動するための編集機能です。 入力したデータは保存されませんのでご注意ください。

階グループに属する節点はまとめて移動されますので、グループ内の一つの階の位置を指定してください。

詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。

節点境界条件編集テーブル

節点の境界条件を一括で変更するための編集機能です。 入力したデータは保存されませんのでご注意ください。

階グループに属する節点はまとめて設定されますので、グループ内の一つの階の位置を指定してください。

節点プロパティ一括編集テーブル

節点のプロパティを一斉に変更するための編集機能です。 現状では剛床解除、仕口の設定のみ行えます。 入力したデータは保存されませんのでご注意ください。

階グループに属する節点はまとめて設定されますので、グループ内の一つの階の位置を指定してください。

大梁プロパティ一括編集テーブル

大梁のプロパティを一斉に変更するための編集機能です。 現状では危険断面位置のみ設定できます。 入力したデータは保存されませんのでご注意ください。

階グループに属する節点はまとめて設定されますので、グループ内の一つの階の位置を指定してください。

適用する条件として、梁せいの下限・上限、柱が取り付くかどうかによっても設定可否を選択できます。

データ変換入力

ST-BRIDGEファイルの読み込み

ST-BRIDGE 1.4系、2.0系のファイルをインポートしてモデルを生成できます。 ST-BRIDGEの仕様上、部材配置、断面はインポートできますが、床荷重を始めとした荷重関係、各種計算条件の反映は行えません。

データ変換出力

データ変換出力指定

RESP-Dの入力データをRESP-F3T(増分解析または振動解析)、F3、F3D、M/Ⅱ、ST-BRIDGE,CSV出力の入力データ形式変換する際の設定を行います。
メインメニュー「ファイル」→「データ変換出力指定」を選択してください。ウインドウが開きますので、考慮する項目にチェックを入れ、「OK」ボタンを押してください。

現状では、F3入力データ形式への変換時に、施工時解析応力結果を考慮することが可能です。この場合、応力解析時に施工時解析の実行指定を行う必要があります(詳細は「応力計算条件」を参照してください)。

データ変換出力

RESP-Dの入力データをRESP-F3T(増分解析または振動解析)、F3、F3D、M/Ⅱ、ST-BRIDGEの入力データ形式変換と各種データをCSV出力することが可能です。
メインメニュー「ファイル」→「データ変換出力」を選択し、変換するプログラム名を選んでください。保存先とファイル名の指定をするウインドウが立ち上がりますので、出力するファイル名を入力し、任意のディレクトリに保存してください。

CSV出力

RESP-Dで計算される各種計算結果をCSV出力します。 CSV出力の対応内容については詳しくは「出力ファイル仕様」にありますのでご参考ください。


ST-BRIDGE出力

ST-BRIDGEとは、日本国内の建築構造分野での情報交換のための標準フォーマットです。 現在のST-BRIDGEフォーマットへの出力対応は柱、梁の位置情報とRC柱とRC梁の断面情報です。

「ST-BRIDGE XMLファイル出力仕様」への対応表は「ST-BRIDGE仕様対応表」にありますのでご参考ください。

補強前モデルファイル出力

部材のプロパティにおいて、「補強部材か?」のプロパティを「True」に設定している部材を補強部材とみなし、指定部材を取り除いたファイルを出力します。


積算リスト出力


鉄骨数量・鉄筋コンクリート数量の積算リストをcsvファイルに出力することが可能です。
メインメニュー「ファイル」→「積算リスト出力」を選択してください。ウインドウが開きますので、ウインドウが立ち上がりますので、出力するファイル名を入力し、任意のディレクトリに保存してください。

他モデルの読み込み

他モデル部材の読み込み

現在開いているモデルデータと別のデータの部材配置情報を部分的に取り込む事ができます。 地上階と地下階で分担して作業を行いたい場合などに利用できます。 読み込みに際しては、軸名称を元に読み込みます。軸の数や名称は、読み込み元と読み込み先で完全に一致させておく必要があります。

詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。

他モデル断面の読み込み

現在開いているモデルデータと別のデータの断面リスト情報を部分的に取り込む事ができます。

インポートするリストを指定して読み込むことができます。

  • 読み込み元に存在する符号が読み込み先に存在しない場合、新規に符号が追加されます。
  • 読み込み元、読み込み先に同一符号が存在する場合は、指定により読み込み元を優先する項目を選択できます。
    • 柱、大梁リストの場合は階の範囲で優先範囲を指定できます。
    • その他のリストは、リストごとに優先するかどうかを指定できます。

オプション機能

メインメニュー「ツール」→「オプション」を選択してください。ここでは、プログラムの計算時・保存時等の設定を行います。

  1. 準備計算時、応力計算時において、スレッド数を指定できます。この場合の「応力計算時」とは計算処理画面の、応力解析、断面算定、増分解析、終局検定、質点系振動解析、立体振動解析を意味します。

スレッド数をコア数に設定する場合は、「各スレッド数にコア数を指定」ボタンを押してください。準備計算については、おおよそ設定したスレッド数に比例して計算速度が向上します。応力計算時については、計算速度は準備計算ほど高速化の効果はないのでスレッド数は4程度までで頭打ちになる傾向にあります。 2. 解析をクラウド上で行うことにより解析の高速化が見込めます。(詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。)

ご利用になりたい場合はRESPサポートまでご連絡ください。

  1. Skyline(デフォルト)、Sparse、IntelPardisoの3種類から選択可能です。
    (詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。)

  2. 自動バックアップ機能を用いる場合はチェックを入れ、「バックアップ時間間隔(分)」、「バックアップ数」を入力してください。

バックアップしたデータは、ファイル名を「RESPD_AutoSave_**.dz」として以下に保存されますので、拡張子をdz\$からdzに変更してご利用ください。ファイル名の“**”は、バックアップした順番を示します。1番目にバックアップしたファイルは“00”、2番目は“01”となります。

自動バックアップファイルの保存先:

C:\Program Files(x86)\KKE\RESP-D(64bitOSの場合)
C:\Program Files\KKE\RESP-D(64bitOSの場合)

なお、自動バックアップの状況は「出力メッセージウインドウ」で確認できます。

  1. 再計算せず、既存結果の読込みを行う場合はチェックを入れてください。チェックが入っていない場合、データを開きなおした際に常に再計算が必要になりますので、特別な理由がない限りチェックを入れておいてください。

免震装置諸元の設定

免制振装置の諸元データは、本プログラムをインストールしたフォルダのDataTable001.datファイル、DataTable002.datファイルにて設定されます。

また、解析モデルファイルを保存したディレクトリに諸元データファイル(DataTable001.dat、DataTable002.dat)が配置されている場合は、下記メッセージボックスを表示し、配置した諸元データファイルで性能を上書きするか確認を行います。
「はい」を選択した場合、配置した諸元データファイルで性能を上書きします。
「いいえ」を選択した場合、本プログラムをインストールしたフォルダの諸元データファイルを用いた性能になります。


また、諸元データが変更された解析モデルでアニメーションを作成する際は、RESP-DAnimationを使用する際にも、配置した諸元データファイルを読み込む必要があります。

02. 部材リスト

02. 部材リストのサブセクション

部材リスト

部材リスト

メインメニュー「部材リスト」から、部材リストを作成する項目を選びます。

RC造断面リストの共通操作

RC造断面リストの共通操作

「RC造柱リスト」「RC造大梁リスト」「RC造片持梁リスト」「RC造基礎梁リスト」の入力操作の共通事項を以下に示します。


「断面リスト」 画面
  
「断面詳細」 画面

断面リストの操作

  • 符号名のセル上で右クリックすると、符号を挿入・削除することができます。

  • 階のプルダウンメニューを変更することで、階の範囲を変えることができます。

  • 断面位置を切り替える場合、柱断面リストでは階範囲指定の間、梁断面リストでは符号名の下のセル上にカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの中から任意の断面位置を選択してください。

  • 「詳細」タブをクリックすると、芯鉄筋の配置と重心位置の設定できます。「使用材料」→「鉄筋」で設定した主筋重心位置も個別に変更できます(鉄筋参照)。

  • 断面リストをドラッグして範囲指定し、Ctrl+Cで選択範囲のコピー、Ctrl+Vで貼り付けができます。Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。


コピー元の範囲選択後、 Ctrl+C を押す


貼り付け先の断面のセルを選択しCtrl+V を押す


コピー元の断面情報に変更される

断面リストページの操作

  • 柱、大梁、基礎梁は、「断面リストページ」の設定により、断面リストをページ分けして整理することができます。ページのタブ上で右クリックすると、断面リストページの追加、削除、名称変更ができます。

S造断面リストの共通操作

S造断面リストの共通操作

「S造柱リスト」「S造大梁リスト」「S造片持梁リスト」の入力操作の共通事項を以下に示します。


「柱断面リスト」 画面

「柱材料リスト」 画面

断面リストの操作

  • 断面位置を切り替える場合、階の右横のセルにカーソルを合わせてクリックし、プルダウンメニューから任意の断面位置を選択してください。

  • 断面形状を変更する場合は、断面形状のプルダウンメニューを選択してください。

  • 新規の符号を追加する場合は、ウインドウ上で右クリックし、表示されたメニューの「符号追加」を選択してください。最後尾に新規の符号が追加されます。

  • 符号を挿入する場合は、挿入する直後の符号の上にカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「符号挿入」を選択してください。

  • 符号を削除する場合は、削除する符号の上にカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「符号削除」を選択してください。

  • 下階が上階と同じ場合は、「同上」を使用することができます。該当する断面の上にカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「選択範囲を"同上"とする」を選択してください。

  • 部材のrを入力する場合は、ウインドウ上で右クリックし、表示されたメニューの「詳細(R)の表示」を選択してください。

  • 断面リストをドラッグして範囲指定後、右クリックすると、選択範囲のコピー、貼り付けることができます(操作方法は、前項の「RC造断面リストの共通操作」参照)。Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。

材料リストの操作

「材料」タブをクリックすると、「使用材料」→「鉄骨」で設定した材料を個別に変更することができます。

RC造柱リスト

RC造柱リスト

メインメニュー「部材リスト」→「RC造柱」を選択し、「RC造柱リスト」ウインドウを開きます。断面寸法、配筋を直接入力により設定してください。


「RC 造柱断面リスト」 画面


「RC 造柱断面詳細」 画面

RC造柱 断面リストの入力項目

項目備考
符号半角英数文字で入力します。
B×D円形の場合はDを0として入力します。
主筋X 主筋Y径は丸鋼をR、異形鉄筋をDとし、その他は使用材料で設定した径が使用できます。
HOOP径については同上です。HoopをX,Yで変える場合には本数をXY-D○○と並べて表記します。 例 35-D13
位置「全断面」「柱頭・柱脚」から選択

※1 X方向、Y方向で異なる径を指定した場合の扱いは下記のようになります。

  • 断面算定時  : 方向ごとに指定した径をそのまま採用します。
  • 非線形解析時 : 隅の鉄筋は太径の鉄筋と見なしてファイバーモデルを構成します。

RC 造柱 断面詳細の入力項目

項目備考
芯鉄筋径は丸鋼をR、異形鉄筋をDとし、その他は使用材料で設定した径が使用できます。
1段筋dt未入力の場合、鉄筋使用材料の項目での設定値を採用します。
芯鉄筋dt未入力の場合、短辺柱せいの1/4を採用します。
寄筋なし、X方向、Y方向、XY方向から選択します。

注意事項

  • 「断面リスト」の入力値をクリアする場合は、(数字の)0を入力してください。

  • 断面をクリアする場合(当該符号の部材を当該階で使用しない場合)は、「断面リスト」のBに(数字の)0を入力してください。

  • 円形柱を入力する場合は、「断面リスト」のDに(数字の)0を入力してください。

*「断面詳細」の入力値をクリアする場合は、(半角英数字の)-を入力してください。

  • 構造種別がSRC造の場合、同一部材のRC断面とS断面の符号は同じとしてください。

  • 「断面詳細」で個々に重心位置を指定した場合は、「使用材料」→「鉄筋」で設定した鉄筋重心位置ではなく、こちらの値が採用されます。

入力例

デフォルト値の主筋および芯鉄筋のdtを以下に図示します。

単位:mm

B:900mm

D:900mm

主鉄筋X、主鉄筋Y:7-D25

芯鉄筋X、芯鉄筋Y:3-D25

主筋のdt:75mm(デフォルト値)

芯鉄筋のdt=900/4 =225mm(デフォルト値)

  • RC柱部材断面の入力例を以下に示します。
  • 寄筋入力時の断面を以下に図示します

RC造大梁リスト・RC造片持梁リスト・RC造基礎梁リスト

RC造大梁リスト・RC造片持梁リスト・RC造基礎梁リスト

メインメニュー「部材リスト」→「RC造大梁」、「RC造片持梁」または「RC造基礎梁」を選択し、各部材リストのウインドウを開きます。断面寸法、配筋を直接入力により設定してください。

※「外端・中央・内端」の設定を行った場合でも、各大梁の外端・内端が自動認識されるわけではありません。各大梁で個別に設定する必要があります。デフォルトでは左端が外端、右端が内端として設定されています。


「RC造片持梁断面リスト」画面
     


「RC造片持梁断面詳細」画面


「基礎梁断面リスト」画面
             


「基礎梁断面詳細」画面


「RC造大梁断面リスト」画面
           


「RC造大梁断面詳細」画面

RC造大梁、RC造片持梁、基礎梁 断面リストの入力項目

項目備考
符号半角英数文字で入力します。
B×D円形の場合はDを0として入力します。
1段筋, 2段筋径は丸鋼をR、異形鉄筋をDとし、その他は使用材料で設定した径が使用できます。
スターラップ径については同上です。
位置「全断面」「両端・中央」「外端・中央・内端」から選択します。

RC造大梁、RC造片持梁、基礎梁 断面詳細の入力項目

項目備考
ハンチ位置ハンチの位置を設定します。
1段筋dt,2段筋dt未入力の場合、鉄筋使用材料の項目での設定値を採用します。

注意事項

  • 「断面リスト」の入力値をクリアする場合は、「(数字の)0」を入力してください。

  • 断面をクリアする場合(当該符号の部材を当該階で使用しない場合)は、「断面リスト」のBに「(数字の)0」を入力してください。

  • 「断面詳細」の入力値をクリアする場合は、「(半角英数字の)-」を入力してください。

  • 構造種別がSRC造の場合、同一部材のRC断面とS断面の符号は同じとしてください。

  • 「断面詳細」で個々に重心位置を指定した場合は、「使用材料」→「鉄筋」で設定した鉄筋重心位置ではなく、こちらの値が採用されます(鉄筋参照)。

入力例

  • デフォルト値の主筋および芯鉄筋の重心位置(dt)を以下に図示します。
単位:mm

B:500mm

D:700mm

上端1段筋:5-D25

上端2段筋:2-D25

下端1段筋:5-D25

  • Y方向
    上、下端1段筋のdt:75mm(デフォルト値)
    上端2段筋のdt:75+37.5+28=140.5mm(デフォルト値)
      ここで、
       鉄筋のあき=max(25×1.5=37.5,25)=37.5mm
       D25の最外径=28mm

  • X方向
    dt:75mm(デフォルト値)

計算に用いるdtは、1段筋と2段筋のdtを重み付け平均した値とします。
上図の場合、上端のdtは以下のようになります。
  上端1段筋のdt=75mm、上端2段筋のdt=140.5mm
  計算に用いるdt=( 75mm×5本+140.5mm×2本) / ( 5+2本) ≒94mm

  • RC大梁部材断面の入力例を以下に示します。

壁リスト

壁リスト

メインメニュー「部材リスト」→「RC造壁」を選択し、「壁リスト」のウインドウを開きます。符号名、断面寸法、配筋等を直接入力または選択により設定してください。


「壁断面リスト」 画面

壁断面リストの入力項目

項目備考
符号半角英数文字で入力します。
壁厚壁厚をmmで入力します。
径は丸鋼をR、異形鉄筋をDとし、その他は使用材料で設定した径が使用できます。
間隔鉄筋ピッチをmmで入力します。
S または DS : シングル配筋、D : ダブル配筋

壁配筋タイプの変更

壁配筋タイプを変更する場合は、DまたはSのセルにカーソルを合わせてクリックし、プルダウンメニューから変更してください。Sはシングル配筋、Dはダブル配筋となります。

また、径は"D10D13"の様に入力することも可能です。

新規の符号を追加する場合

ウインドウ内にカーソルを合わせて右クリックするとメニューが表示されますので、「行新規」を選択してください。行の最後尾に新規の行が追加されます。

符号を削除する場合

削除する符号のセルにカーソルを合わせて右クリックするとメニューが表示されますので、「行削除」を選択してください。

耐震壁の判定について

本プログラムでは、フレーム内に壁として配置した部材に対して、1)~3)の条件を全て満たす場合は耐震壁としてモデル化します。なお、壁を配置する際には、RC造またはSRC造の部材に囲まれている必要があります。

  1. スリットの指定がないこと*1。

  2. 「開口周比r0≦0.4」を満たすこと。

  3. 壁厚が120mm以上であること。

複数の開口部は、計算条件により面積の等価な1つの開口として扱うか包絡開口として扱います。

*1 スリットはモデルに壁を配置する際に個別に設定します(「耐震壁・粘性壁」参照)。

S造柱リスト

S造柱リスト

メインメニュー「部材リスト」→「S造柱」を選択し、「鉄骨柱リスト」ウインドウを開きます。符号名、部材サイズ等を直接入力または選択により設定してください。


「S 造柱断面リスト」 画面


「S 造柱材料リスト」 画面

S造柱断面リストの入力項目

項目備考
符号半角英数文字で入力します
断面形状*1「HX,HY,BHX,BHY,□,B□,■,B■,○,B○,●,B●,-,同上」から選択してください。
サイズ鋼材寸法を入力します。
位置「全断面」「柱頭・柱脚」から選択してください。

*1 断面形状で選択する記号は以下の通りです。

断面形状の記号と部材名

記号断面形状
角形鋼管(規格品)
B□角形鋼管(組立品)
円形鋼管(規格品)
B○円形鋼管(組立品)
CFT柱(角形鋼管,規格品)
B■CFT柱(角形鋼管,組立品)
CFT柱(円形鋼管,規格品)
B●CFT柱(円形鋼管,組立品)
HX,HYH形鋼(規格品)
BHX,BHYH形鋼(組立品)

断面寸法の設定

断面寸法は、以下のとおり直接入力または選択して設定します。

  • 角形鋼管(□,B□,■,B■)の場合
(単位:mm)
  • H形鋼(HX,HY,BHX,BHY)の場合
(単位:mm)
  • 円形鋼管(○,B○,●,B●)の場合
(単位:mm)

規格品の断面形状の設定

断面形状のプルダウンメニューから規格品の記号を選択すると、以下のウインドウが開きますので、任意の断面をクリックしてください。断面リストに選択した断面サイズの値が反映されます。

規格品の部材形状の選択画面


H 形鋼


角形鋼管


円形鋼管

S造大梁リスト・S造片持梁リスト

S造大梁リスト・S造片持梁リスト

メインメニュー「部材リスト」→「S造大梁」「S造片持梁」を選択し、「鉄骨大梁リスト」「鉄骨片持梁リスト」ウインドウを開きます。符号名、部材サイズ等を直接入力または選択により設定してください。


「S 造大梁断面リスト」 画面


「S 造大梁材料リスト」 画面


「S 造片持ち梁断面リスト」 画面


「S 造片持ち梁材料リスト」 画面

S造梁断面リストの入力項目

項目備考
符号半角英数文字で入力します
断面形状*1「H,BH,B□,-,同上」から選択してください。
サイズ鋼材寸法を入力します。
位置大梁:「全断面」「端部-中央」「外端-中央-内端」から選択, 片持ち梁:「全断面」「基端・先端」から選択してください。

*1 断面形状で選択する記号は以下の通りです。

断面形状の記号と部材名

記号断面形状
HH形鋼(規格品)
BHH形鋼(組立品)
B□角形鋼管(組立品)

断面寸法の設定

断面寸法は、以下のとおり直接入力または選択して設定します。

  • H形鋼(H,BH)の場合
(単位:mm)
  • 角形鋼管(B□)の場合
(単位:mm)

規格品の断面形状の設定

S造柱リスト」を参照してください。

非充腹鉄骨柱リスト

非充腹鉄骨柱リスト

メインメニュー「部材リスト」→「非充腹SRC柱」を選択し、「非充腹鉄骨柱リスト」ウインドウを開きます。

※非充腹鉄骨は単独の部材としては計算できません。コンクリート断面が定義されている符号に対して非充腹鉄骨の効果を考慮することができます。

1段目がX方向、2段目がY方向の断面です。

符号 :非充腹鉄骨を配置する断面符号です。

下階 :非充腹鉄骨を配置する階の範囲の最下階です。

上階 :非充腹鉄骨を配置する階の範囲の最上階です。

位置 :「全断面」「柱頭」「柱脚」から選択できます。

種類 :「ラチス材」「格子材」から選択できます。

弦材断面積 :片側の弦材断面積を入力します。

ウェブピッチ :下図に示す通りピッチを入力します。

弦材重心間距離 :下図に示す弦材間の距離を入力します。

芯ずれX,Y :鉄骨材重心の断面重心からずれを入力します。(省略時、0)

b’ :柱幅から鉄骨フランジ幅を引いた値を入力します。ラチス材を選択した場合のみ入力します。

リベット強度 :リベットによる強度を入力します。(省略時、∞)入力した強度と柱のせん断耐力の小さい方を部材の耐力とします。

接合部による耐力低下:せん断耐力の低下率を入力します。(省略時、1.0)

非充腹鉄骨大梁リスト

非充腹鉄骨大梁リスト

メインメニュー「部材リスト」→「非充腹SRC大梁」を選択し、「非充腹鉄骨大梁リスト」ウインドウを開きます。入力する各項目は「非充腹鉄骨柱リスト」を参照してください。

※非充腹鉄骨は単独の部材としては計算できません。コンクリート断面が定義されている符号に対して非充腹鉄骨の効果を考慮することができます。

構法・工法の設定

構法・工法の設定

異種強度梁・PCa梁(階指定)

メインメニュー「部材リスト」→「構法・工法の設定」を選択し、「異種強度梁(階指定)」ウインドウを開きます。 階指定よりも個別指定が優先されます。

項目内容デフォルト
部材種別現場打ち/PCaを選択します。
計算条件>断面算定計算条件>RC造条件2>水平接合面の検討にて「検討する」を選択した場合、「PCa」を選択した部材のみ水平接合面の検討を行います。
現場打ち

異種強度梁・PCa梁(個別指定)

メインメニュー「部材リスト」→「構法・工法の設定」を選択し、「異種強度梁(個別指定) 」ウインドウを開きます。 階指定よりも個別指定が優先されます。 個別指定で適用範囲外となった場合は、階指定の値となります。

項目内容デフォルト
符号個別指定を適用する梁符号を指定します。-
個別指定を適用する階を範囲指定します。-
フレーム個別指定を適用するフレームを範囲指定します。-
個別指定を適用する軸を範囲指定します。-
部材種別異種強度梁・PCa梁(階指定)参照同左

構造スラブ・平面応力要素

構造スラブ・平面応力要素

メインメニュー「部材リスト」→「平面応力要素」を選択し、「平面応力要素」ウインドウを開きます。コンクリート材料名を省略した場合、階デフォルト材料となります。

RC造壁開口リスト

RC造壁開口リスト

メインメニュー「部材リスト」→「RC造壁開口」を選択し、「開口リスト」ウインドウを開きます。ここでは開口位置、寸法の設定を行います。

開口リストの入力項目
項目備考
符号半角英数文字で入力します
開口タイプ「タイプ1」~「タイプ5」から選択してください。
開口位置(L,H), 開口寸法(L0,H0)
重量

新規の符号を追加する場合

ウインドウ内にカーソルを合わせて右クリックするとメニューが表示されますので、「符号追加」を選択してください。最後尾に新規の符号の行が追加されます。

符号を削除する場合

削除する符号のセルにカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「符号削除」を選択してください。

1つの符号に複数の開口を設定する場合

壁に複数の開口を配置する場合、配置する複数の開口を1つの符号内に設定しておく必要があります。

複数の開口を設定する符号のセルにカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「符号に開口追加」を選択してください。新規の開口の行が最後尾に追加されます。

開口の行を削除する場合は、削除する開口の行のセルにカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「符号から開口削除」を選択してください。

開口タイプの選択、開口位置・寸法の入力

開口の指定タイプを以下の5タイプから選択できます。図中の「+」は正の値、「-」は負の値を入れた場合を示します。開口位置「L」および「H」に(数字の)0を入力した場合は、柱面・梁下端になります。

開口の入力例を以下に示します。





※高さ方向の開口位置・寸法は、「建築規模」→「スパン・階高」→「基本事項」で入力した階高を用いて求めてください。

大梁が鉛直方向に傾斜を持つ場合

大梁が鉛直方向に傾斜を持つ場合、各開口位置の基準となる高さは以下のように計算します。

  • 上側大梁が傾斜を持つ場合は、低い方の節点位置を基準として梁上端からの寸法を用います。
  • 下側大梁が傾斜を持つ場合は、高い方の節点位置を基準として梁上端からの寸法を用います。

開口部の重量

開口部の重量を考慮する場合は、「重量」のセルに数値を直接入力してください。開口部の重量は以下により算定します。

開口部の重量=「(入力値の)重量」×「開口部の面積」

S造ブレース

S造ブレース

メインメニュー「部材リスト」→「S造ブレース」を選択し、「ブレースリスト」ウインドウを開きます。ここではブレースの断面リストを作成します。


「ブレース断面リスト」 画面

ブレース断面リストの入力項目

項目備考
符号半角英数文字で入力します。
形状「BH(H形鋼),Box(角形鋼管),Pipe(円形鋼管),メーカー製品,性能直接入力,なし」から選択してください。
H(D), ABHまたはBoxの場合 : 断面サイズHを直接入力してください。
Pipeの場合 : 断面サイズDを直接入力してください。
性能直接入力の場合 : 有効断面積Aを直接入力してください。
B(t), iBHまたはBoxの場合 : 断面サイズBを直接入力してください。
Pipeの場合 : 断面サイズtを直接入力してください。
性能直接入力の場合 : 断面二次半径iを直接入力してください。
tw, tf, RBHまたはBoxの場合 : tw,tf,Rに数値を直接入力してください。Rを設定しない場合は0を入力してください。
Pipeの場合 : 0を直接入力してください。
性能直接入力の場合 : 0を直接入力してください。
圧縮耐力「許容応力,弾性,耐力ゼロ,終局耐力,安全座屈」から選択してください。耐力ゼロの場合は塑性率を計算しません。
引張耐力「許容応力,弾性,耐力ゼロ,終局耐力」から選択してください。耐力ゼロの場合は塑性率を計算しません。
長期軸力の考慮・「全体指定に従う」は、「応力計算条件」で指定したブレース長期軸力の考慮に従います。
・部材符号ごとに指定する場合は、「長期軸力を負担する、長期軸力を負担させない」を選択してください。

メーカー製品から選択する場合

「形状」を「メーカー製品」とした場合、製品選択ウィンドウが表示されます。採用したい製品の行を選択し、OKボタンを押して選択してください。

【現在のラインナップ】

JFEシビル  KTブレース

小梁

小梁

メインメニュー「部材リスト」→「小梁」を選択し、「小梁リスト」ウインドウを開きます。ここでは、RC造小梁とS造小梁の部材リストを作成します。


「RC 造小梁リスト」 画面


「S 造小梁リスト」 画面

新規の符号を追加する場合

新規符号を挿入する直前の符号のセルにカーソルを合わせ、メニューの「符号追加」をクリックしてください。または、新規の符号を挿入する直前の符号のセルにカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「符号追加」を選択してください。

行を削除する場合

削除する符号のセルにカーソルを合わせ、メニューの「符号削除」をクリックしてください。または、削除する符号のセルにカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「行削除」を選択してください。

S造小梁の断面を設定する場合

S造小梁リストの「形状」のセルにカーソルを合わせてクリックし、プルダウンメニューからBH(組立品)またはH(規格品)を選択してください。BH(組立品)を選択した場合は、断面寸法を直接入力してください。H(規格品)を選択した場合は、以下のウインドウが開きますので、任意の断面をクリックしてください。ここのウインドウ上で選択した断面サイズの値は、自動的に断面リストに反映されます。


H(規格品)の部材形状の選択画面

雑壁

雑壁

メインメニュー「部材リスト」→「雑壁」を選択し、「雑壁リスト」ウインドウを開きます。

                            

雑壁リストの入力事項

  1. 基準点の設定

雑壁の配置位置と形状は、基準点からの絶対座標上の距離と壁厚により決まります。基準点は、任意の通り軸の交点とします。「基準点」の「X通り」および「Y通り」のセルに通り軸名を直接入力してください。

  1. 階層範囲の設定

雑壁を配置する階層の範囲を設定します。「階層範囲」の「下層」および「上層」のセルに階名を直接入力してください。

  1. 雑壁の配置位置と形状の設定

雑壁の配置位置と形状を指定します。「開始X」「開始Y」「終了X」「終了Y」に、基準点からの絶対座標上の距離を直接入力してください。また「壁厚」を直接入力してください。

  1. 仕上げ荷重の設定

雑壁の仕上げ荷重を直接入力してください。雑壁の仕上げによる重量は以下により算定します。なお、2面仕上げの場合は1面に換算して入力してください。

「仕上げによる重量」=「意匠階高*1」×「壁長さ(幅)」×「雑壁の仕上げ荷重」

*1 意匠階高は「基本事項1」で入力した値を採用します。

  1. 雑壁の荷重伝達方法の設定

「荷重伝達タイプ」のセルにカーソルを合わせてクリックし、プルダウンメニューから荷重伝達方法を選択してください。

  1. 雑壁入力データを伏図に反映させる場合

雑壁リストのデータを伏図に反映させる場合は、ウインドウの「伏図へ適用」をクリックしてください。

符号を新規追加、削除、コピー・貼り付ける場合

節点補正荷重」の操作方法を参照してください。

免震装置符号

免震装置符号

メインメニュー「部材リスト」→「免震装置符号」を選択し、「免震装置符号定義」ウインドウを開きます。設定した表示色は「免震層の配置検討」フォームでの表示色になります。左上の「免震装置諸元を表示」ボタンを押すと、登録されている免震装置のパラメータを参照し、符号に追加できます。

免震層の配置検討

免震層の配置検討

メインメニュー「部材リスト」→「免震層の配置検討」を選択し、「免震装置配置」ウインドウを開きます。ここでは、すでに配置されている装置と装置に作用する軸力から偏心率の計算を行うことが可能です。

本フォームにおいて装置の変更は可能ですが、すでに配置されている装置を削除したり未配置の箇所に装置を配置することはできません。装置を変更した場合、偏心率はその都度再計算され表示されます。ただし、装置変更にともなう長期軸力の変化は考慮されませんので、装置を変更した場合には必ずしも正確な偏心率とならない点にご注意ください。長期応力解析が完了している場合、「長期軸力の読み込み」ボタンをクリックすると最新の長期軸力が反映されます。

また、変更できる装置リストは下記の規則により決定します。製品番号で配置されている場合には変更に関する制約が多いため、柔軟に変更したい場合には符号により配置してください。

【免震装置が「符号」で配置されている場合】

定義済のすべての符号に変更できます。定義済の符号であれば、異なる支承材のタイプに変更することも可能です。

【免震装置が「製品番号」で配置されている場合】

同メーカー、同シリーズの他の製品番号にのみ変更できます。同シリーズ内におけるサイズのアップダウンにのみ対応しており、他メーカー・他シリーズへの変更、および支承材のタイプを変更することはできません。

 例)   

  ○オイレス工業 鉛プラグ挿入型積層ゴム 丸型160mm LRB-R-4060090160-H → オイレス工業 鉛プラグ挿入型積層ゴム 丸型160mm LRB-R-4060100160-H

  ×オイレス工業 鉛プラグ挿入型積層ゴム 丸型160mm LRB-R-4060090160-H → ブリヂストン 鉛プラグ挿入型積層ゴム ゴム総厚20cm LH060G4A

  ×ブリヂストン 鉛プラグ挿入型積層ゴム ゴム総厚16cm LL060G4A → ブリヂストン 鉛プラグ挿入型積層ゴム ゴム総厚20cm LH060G4A

  ×天然ゴム系積層ゴム → 鉛プラグ挿入型積層ゴム

免震・制震ダンパー

免震・制震ダンパー

ここでは、ダンパーの部材リストを作成します。

ダンパーリストの共通操作

ダンパーリストの入力操作の共通事項を以下に示します。

符号を新規追加、削除、コピー・貼り付ける場合

ウインドウ上で右クリックするとメニューが表示されますので、行を新規追加する場合は「行新規」、行を削除する場合は「行削除」を選択してください。リストをドラッグして範囲指定後、右クリックすると、選択範囲のコピー、貼り付けができます。また、Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。具体的な操作方法については、「節点補正荷重」を参照してください。

オイルダンパー(直接入力)

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「オイルダンパー(直接入力)」を選択します。間柱型の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「オイルダンパー(直接入力)」を選択します。免震層の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「免震層用」→「オイルダンパー(直接入力)」を選択します。直列剛性を入力しない場合は非線形ダッシュポット部だけのモデルとなり、入力した場合は非線形ダッシュポットとバネが直列になったマクスウェルモデルとなります。

「オイルダンパー(直接入力)」入力画面

オイルダンパー(直接入力)の入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
初期減衰 係数C初期減衰係数Cを直接入力してください。
リリーフ 荷重Qリリーフ荷重Qを直接入力してください。 省略時はリリーフしないものとします。
リリーフ後 低下率αリリーフ後低下率αを直接入力してください。
直列剛性K直列剛性Kを直接入力してください。 省略時は無限大とします。
支持部 断面積*1(節点間長さ)-(装置長さ)の材長と指定した断面積を持つ鋼材として支持剛性を計算します。直列剛性Kを入力した場合には、両者の直列ばねをマクスウェルモデルの剛性とします。省略時は無視します。
方向*2ダンパーの作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱の軸方向回転角に対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
支持柱符号*2制振部材が取り付く間柱の符号を指定します。 間柱は柱リストにてあらかじめ定義されている必要があります。
装置長さ支持部断面積を入力した場合に、支持部長さを(節点間長さ)-(装置長さ)として計算します。
装置重量ダンパー部分の重量を設定します。支持部の重量は、支持部断面積×支持部長さ×鋼材単位体積重量で計算して加算されます。重量を考慮しないとした場合、装置重量および支持部重量は考慮されません。
重量考慮重量を考慮するかどうか設定します。重量を考慮しないとした場合、装置重量および支持部重量は考慮されません。

*1 ブレース型、免震層ダンパーのみ必要な項目です。

*2 間柱型のみ必要な項目です。

べき乗ダンパー(直接入力)

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「べき乗ダンパー(直接入力)」を選択します。間柱型の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「オイルダンパー(直接入力)」を選択します。免震層の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「免震層用」→「オイルダンパー(直接入力)」を選択します。直列剛性を入力しない場合は非線形ダッシュポット部だけのモデルとなり、入力した場合は非線形ダッシュポットとバネが直列になったマクスウェルモデルとなります。

べき乗ダンパー(直接入力)の入力項目
項目内容
符号符号名を直接入力してください。
初期減衰 係数C初期減衰係数Cを直接入力してください。 ※ 減衰係数Cと減衰力Fの関係がF=C×Vαとなることから、次元を考慮すると減衰係数の単位は F[kN] = C[(kN/(m/s)]×Vα[m/s]となります。カタログ値における減衰係数の単位表記がm系でない場合、αを考慮して単位変換する必要がある点にご注意ください。
直列剛性K直列剛性Kを直接入力してください。 省略時は無限大とします。
支持部 断面積*1(節点間長さ)-(装置長さ)の材長と指定した断面積を持つ鋼材として支持剛性を計算します。直列剛性Kを入力した場合には、両者の直列ばねをマクスウェルモデルの剛性とします。省略時は無視します。
方向*2ダンパーの作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱の軸方向回転角に対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
支持柱符号*2制振部材が取り付く間柱の符号を指定します。 間柱は柱リストにてあらかじめ定義されている必要があります。
装置長さ支持部断面積を入力した場合に、支持部長さを(節点間長さ)-(装置長さ)として計算します。

*1 ブレース型、免震層ダンパーのみ必要な項目です。

*2 間柱型のみ必要な項目です。

座屈拘束ブレース(直接入力)

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「座屈拘束ブレース(直接入力)」を選択します。

配置については、「ブレース」、「節点間ブレース」を参照してください。

座屈拘束ブレース(直接入力)の入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
断面積断面積を直接入力してください。
降伏耐力降伏耐力を直接入力してください。
剛性低下率α第2剛性の初期剛性に対する倍率を入力してください。 省略時は完全バイリニアとします。
単位長さ重量単位長さあたりの重量を入力してください。

日鉄エンジニアリング アンボンドブレース

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「日鉄エンジニアリング アンボンドブレース」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については、「ブレース」、「節点間ブレース」を参照してください。



「日鉄エンジニアリング アンボンドブレース」入力画面

日鉄エンジニアリング アンボンドブレースの入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
製品番号製品番号をプルダウンメニューより選択してください。選択した製品番号に応じて製品番号末番プルダウンメニューが設定されます。 選択可能な製品番号と製品番号末番の組み合わせ、諸元については、表5.15.3、表5.15.4を参照してください。
製品番号末番製品番号末番をプルダウンメニューより選択してください。
座屈長さ低減距離座屈長さ低減距離L1*1を直接入力してください。 芯芯間距離から2×L1を引いた長さを座屈長さとして断面算定に用います。
等価剛性倍率φAアンボンドブレースの等価剛性倍率を直接入力してください。製品の断面積から計算される軸剛性に対する剛性倍率です。
直接入力 σy非線形解析時の降伏点を直接入力してください。 省略時は製品番号から決定します。
剛性低下率第2剛性の初期剛性に対する倍率を入力します*2。 省略時は完全バイリニアとします。

*1 各部の長さを以下に図示します。

ここで、
$L$:芯芯間距離(柱・梁芯間長さ)
$L_1$:座屈長さ低減距離 $(=Lp+Le)$
座屈長さ= $4L-L_1×2 =L_c$

*2 アンボンドブレースの履歴特性を以下に図示します。

ここで、
$K_1$:ブレースの初期剛性(等価剛性)
$K_2$:ブレースの第2剛性
$P$:折れ点耐力

アンボンドブレースの履歴特性

アンボンドブレースの履歴特性

○アンボンドブレース(耐震タイプ)は下表の通りです。

アンボンドブレース(耐震タイプ)一覧

メーカー資料より

○アンボンドブレース(制振タイプ)は下表の通りです。

アンボンドブレース(制振タイプ)一覧

メーカー資料より

日鉄住金関西工業SUB

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「日鉄住金関西工業SUB」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については、「ブレース」、「節点間ブレース」を参照してください。

日鉄住金関西工業SUBの入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
鋼材種別鋼材種別をプルダウンメニューより 選択してください。選択可能な鋼材種別は以下のとおりです。LY100(完全弾塑性) LY100(トリリニア)*1 LY225(バイリニア) SN400(バイリニア) SN490(バイリニア)*1 トリリニアモデルの適用範囲は以下になります。(最大軸力)< 2.5 × (第 1 折れ点耐力)
芯材断面積芯材の断面積を直接入力してください。
剛性倍率剛性倍率を直接入力してください。
降伏強度部材の降伏強度を直接入力してください。
耐力上昇率耐力上昇率を直接入力してください。
K2/K1トリリニアモデルまたはバイリニアモデルの場合のみ、第 2 剛性の初期剛性に対する剛性低下率を直接入力してください*1。
P2/P1トリリニアモデルの場合のみ、 第 2 折れ点の第 1 折れ点に対する倍率を直接入力してください*1。
K3/K1トリリニアモデルの場合のみ、 第 3 剛性の初期剛性に対する剛性低下率を直接入力してください*1。

*1 バイリニアモデルとトリリニアモデルの履歴特性を以下に図示します。

$P$:第一折れ点耐力
$K_1$:初期剛性(=K1)
$K_2$:第2剛性(=K2)

バイリニアモデルの履歴特性図

$K_1$:初期剛性(=K1)
$K_2$:第2剛性(=K2)
$K_3$:第3剛性(=K3)
$P_1$:第一折れ点耐力(=P)
$P_2$:第二折れ点耐力(=α1・P)
$P_3$:第三折れ点耐力(=α2・P)
$α_1 =2.0、α_2=2.5$は固定とします。

トリリニアモデルの履歴特性図

免制震ディバイス RDTダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「免制震ディバイスRDTダンパー」を選択します。免震層の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「免震層用」→「免制震ディバイスRDTダンパー」を選択します。

配置については、「ブレース」、「節点間ブレース」を参照してください。

免制震ディバイス RDTダンパーの入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
製品用途プルダウンメニューより「制震用」または「免震用」のいずれかを選択してください。
製品型番製品型番をプルダウンメニューより選択してください。
温度粘性体温度を直接入力してください。 参考:製品の基準温度は20℃としています。
支持剛性支持剛性(直列ばね剛性)を直接入力してください。 省略時は無限大とします。 ※支持剛性が大きすぎると解が発散することがありますので、適切な剛性を設定してください。
軸力制限 荷重取り付きばねの軸力制限荷重を直接入力してください。 省略時は弾性とし、剛性低下率α=0.0とします。 本コマンドは支持剛性を入力した場合のみ有効になります。

免制震ディバイス iRDTダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「免制震ディバイスiRDTダンパー」を選択します。免震層の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「免震層用」→「免制震ディバイスiRDTダンパー」を選択します。

配置については、「ブレース」、「節点間ブレース」を参照してください。

免制震ディバイス iRDTダンパーの入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
減衰係数減衰係数を入力してください。
非線形 乗数非線形乗数を入力してください。
等価質量等価質量を入力してください。
軸力制限荷重頭打ちになる軸力を入力してください。
支持剛性(正)正側の支持剛性を入力してください。
支持剛性(負)負側の支持剛性を入力してください。

オイレス工業粘性制震壁

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「壁型」→「オイレス工業粘性制振壁」を選択し、ウインドウを開きます。間柱型の場合は、メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「オイレス工業粘性制振壁」を選択します。配置については「耐震壁・粘性壁」、「」を参照してください。 せん断隙間距離がゼロの場合は、抵抗力ゼロとして計算します。支持剛性を入力しない場合は非線形ダッシュポット単体でモデル化され、入力した場合はマックスウェル型(バネとダッシュポットの直列モデル)でモデル化されます*1。

オイレス工業粘性制震壁の入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
せん断断面積せん断断面積を直接入力してください。
せん断隙間せん断隙間距離を直接入力してください。 省略時は抵抗力ゼロと計算します。
温度粘制体温度を直接入力してください。
支持剛性支持剛性を直接入力してください。
制振壁高さ制振壁部分の高さを入力してください。間柱配置の場合のみ入力が必要です。
方向制振要素の作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。間柱配置の場合のみ入力が必要です。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱にの軸方向回転角対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
支持柱符号支持柱の符号を入力してください。(間柱のみ)
静的解析時剛性静的解析時の剛性を直接入力してください。
静的解析時 折れ点耐力静的解析時の折れ点耐力を直接入力してください。

免制震ディバイス 粘性制震壁

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「壁型」→「免制震ディバイス 粘性制振壁」を選択し、ウインドウを開きます。配置については「耐震壁・粘性壁」を参照してください。 支持ばねを介さず、非線形ダッシュポット単体でモデル化されます*1。1次固有周期を入力しない場合は、建物1次固有周期を採用します。

免制震ディバイス 粘性制震壁の入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
せん断断面積せん断断面積を直接入力してください。
せん断隙間せん断隙間距離をプルダウンメニューから選択してください。 選択可能な値は「4.0mm」と「5.0mm」です。
温度粘制体温度を直接入力してください。
縦横比縦横比を直接入力してください。 省略時は自動計算します。
1次固有周期1次固有周期を直接入力してください。 省略時は建物1次固有周期を採用します。
静的解析時 剛性静的解析時の剛性を直接入力してください。 省略した場合、静的解析時にモデル化しません。
静的解析時 折れ点耐力静的解析時の折れ点耐力を直接入力してください。省略時は弾性とします。

間柱型鋼材ダンパー(直接入力)

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「間柱型鋼材ダンパー」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

間柱型鋼材ダンパー(直接入力)の入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
骨格曲線タイプ骨格曲線タイプを下記から設定できます。 ・弾性 ・バイリニア ・トリリニア
第一折点Q骨格曲線タイプでトリリニアを選択した時のみ設定可能になります。 第一折点Qを直接入力してください。
α2骨格曲線タイプでトリリニアを選択した時のみ設定可能になります。 第一折点通過後の剛性低下率を直接入力してください。
降伏荷重Q骨格曲線タイプでバイリニア、トリリニアを選択した時のみ設定可能になります。 降伏荷重Qを直接入力してください。
α3骨格曲線タイプでバイリニア、トリリニアを選択した時のみ設定可能になります。 降伏荷重通過後の剛性低下率を直接入力してください。
ダンパー長さHダンパー長さHを直接入力してください。
せん断断面積Asせん断断面積Asを直接入力してください。
軸断面積An軸断面積Anを直接入力してください。
断面二次モーメント断面二次モーメントを直接入力してください。
方向(XorY)ダンパーの作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱の軸方向回転角に対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
支持柱符号支持柱の符号を直接入力してください。

日鉄エンジニアリング ユニットゴムダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「日鉄エンジニアリング ユニットゴムダンパー」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

日鉄エンジニアリング ユニットゴムダンパーの入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
製品番号製品番号をプルダウンメニューから選択してください。 選択可能な製品番号は「URD」です。
計算方法計算方法をプルダウンメニューから選択してください。 選択可能な計算方法は「簡易モデル」と「高精度モデル」です。
ユニット数1箇所に配置するユニットゴムダンパーのユニット数を直接入力してください。
方向(XorY)ダンパーの作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱の軸方向回転角に対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
初期温度ユニットゴムダンパーの温度を直接入力してください。 省略時は20℃とします。 本コマンドで入力した温度は「高精度モデル」の場合のみ採用されます。「簡易モデル」の場合、温度ばらつきは「特性変動指定」による方法で考慮します。
支持柱符号支持柱の符号を直接入力してください。

住友理工 TRCダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「住友理工TRCダンパー」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

住友理工 TRCダンパーの入力項目

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
台数間柱に取りつく粘性体の台数を入力します。入力した数値をせん断断面積に乗じるような扱いになります。
変動係数粘性体の性能変動係数を入力します。入力した数値をせん断断面積に乗じるような扱いになります。 台数と同時に設定した場合には台数×変動係数として考慮されます。
せん断断面積粘性体のせん断断面積を入力します。
1層ゴム厚粘性体のゴム厚を入力します。
温度粘性体の温度を入力します。
支持剛性ダンパー部に取りつく直列剛性を入力します。 入力を省略した場合は剛としてモデル化します。
ダンパー部高さ粘性体部分の高さを入力します。 ((材長)-(ダンパー部高さ))/ 2を支持柱の高さとして設定します
方向(XorY)TRCダンパーの作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱の軸方向回転角に対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
支持柱符号支持柱の符号を直接入力してください。
 

JFEシビル 二重鋼管座屈補剛ブレース

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「ブレース型」→「JFEシビル二重鋼管座屈補剛ブレース」を選択します。

配置については、「ブレース」、「節点間ブレース」を参照してください。

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
製品種別耐震タイプ、制振タイプから選択します。
製品型番製品型番を選択します。
履歴タイプ選択中の製品の履歴タイプを表示します。変更はできません。 耐震タイプ:標準型 制振タイプ:辻・山田モデル
剛性 計算方法「自動」「倍率指定」から選択します。 自動:製品長さを接合部の剛域や取付け長を考慮して自動計算し、剛性計算します。 倍率指定:剛性倍率を直接指定します。
製品長さ 低減係数節点間距離に対する製品長さ低減係数を入力します。省略した場合、自動計算します。
剛性倍率φA剛性倍率を直接指定します。「剛性計算方法」を「倍率指定」にした場合のみ設定できます。
直接入力 σy降伏応力度を直接指定する場合に入力します。
剛性低下率剛性低下率を直接指定する場合に入力します。
β辻・山田モデルの等方硬化と移動硬化の割合を表す係数を直接指定する場合に入力します。

JFEシビル 制振間柱

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「JFEシビル制振間柱」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
型番製品型番を入力します。
履歴タイプ選択中の製品の履歴タイプ(JFE LY トリリニア)を表示します。変更はできません。
方向(XorY)制振間柱の作用する方向として、XまたはYを直接入力してください。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0°方向 Y:支持柱の軸方向回転角に対して90°方向 (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
ダンパー部高さダンパー高さを直接指定する場合に入力します。
直接入力 σy降伏応力度を直接指定する場合に入力します。
剛性低下率剛性低下率を直接指定する場合に入力します。
P1JFE LYトリリニアの係数を直接指定する場合に入力します。
P3JFE LYトリリニアの係数を直接指定する場合に入力します。

JFEシビル 間柱型粘弾性ダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「JFEシビル間柱型粘弾性ダンパー」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

項目内容
符号符号名を入力します。
面数粘性体の面数を入力します。計算上は、粘性体断面積に対して倍率が乗じられるような計算となります。
粘性体断面積粘性体自体の断面積を入力します。
1層ゴム厚粘性体1面分のゴム厚さを入力します。
温度温度依存性を考慮するための温度を入力します。
ダンパー部高さダンパー部分の高さを入力します。
方向間柱ダンパーの作用方向を設定します。
支持柱符号支持柱部断面を符号で設定します。
静的剛性静的解析時に考慮されるばね剛性を入力します。
静的折点耐力静的解析時に考慮される折点耐力を入植します。
剛性ばらつき パラメータ x剛性ばらつきを考慮するパラメータxの値を入力します。
減衰ばらつき パラメータ y減衰ばらつきを考慮するパラメータyの値を入力します。

 ※ばらつきパラメータの入力上の制限はありませんが、適用範囲は $ x > 0 , 1.6 \geq y \geq 0.4 $です。

コンステック CSTダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「コンステックCSTダンパー」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

項目内容
符号符号名を入力します。
定義方法型番指定もしくは直接入力を選択します。
型番以下の型番から選択します。 ・CST20 ・CST30 ・CST45 ・CST70
台数台数による倍率を入力します。
せん断面積せん断面積を直接入力します。
粘弾性体厚さ粘弾性体厚さを直接入力します。
温度温度を直接入力します。
重量重量を直接入力します。
ダンパー高さダンパー高さを直接入力します。
方向(XorY)ダンパーの作用方向を選択します。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0° Y:支持柱の軸方向回転角に対して90° (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
支持柱符号支持柱の符号を直接入力します。

型番指定の場合、以下のデータを用いて計算を行う。

型番せん断面積(mm2)粘弾性体厚さ(mm)重量(N)ダンパー部高さ(mm)
CST20224000.015.0617.8640.0
CST30320000.015.0872.8620.0
CST45387200.015.01314.1660.0
CST70720000.015.02108.4720.0

住友ゴム工業 GRASTダンパー

メインメニュー「部材リスト」→「免震・制震ダンパー」→「間柱型」→「GRASTダンパー」を選択し、ウインドウを開きます。

配置については「」を参照してください。

項目内容
符号符号名を直接入力してください。
台数ダンパー台数を入力してください。減衰性能に対して台数による倍率を乗じて計算します。
剛性変動係数剛性に対して乗じる倍率を指定します。
粘性変動係数粘性に対して乗じる倍率を指定します。
せん断面積粘弾性体のせん断面積を入力します。
せん断隙間粘弾性体の厚さを入力します。
温度粘弾性体の初期温度を入力します。
振動数想定される振動数を入力します。
支持剛性直列支持剛性を入力します。
ダンパー高さダンパー部の長さを入力します。材長からダンパー部の高さを差し引いた残りを支持柱長さとします。
方向間柱ダンパーの作用方向を指定します。
支持柱符号支持柱の符号名を指定します。

AFTダンパーシステム

AFTダンパーシステム

メインメニュー「部材リスト」→「AFTダンパーシステム」を選択し、ウインドウを開きます。

(※本システムはBiDフレーム工法にのみ使用できるダンパーシステムです。)

項目内容
符号符号名を入力します。
枚数枚数タイプを選択します。 (2枚タイプ or 4枚タイプ)
粘弾性体厚さ粘弾性体の厚さ(せん断隙間距離)を入力します。(性能証明:15mm)
温度粘弾性体の温度を入力します。
ダンパー種別ダンパー種別を選択します。 GR100またはGR400
振動数振動数を入力します。(ダンパー種別においてGR400を選択した場合のみ) 推奨値:一次固有振動数
断面二次モーメント調整倍率ダンパー部の回転を考慮してモデルに組み込まれる曲げばねの構面内の断面二次モーメント(既定値)に対する倍率を入力します。 既定値:構面内9.960×10-5 (m4)
方向(XorY)ダンパーの作用方向を選択します。 X:支持柱の軸方向回転角に対して0° Y:支持柱の軸方向回転角に対して90° (軸方向回転角:柱選択時に画面右側に表示されるプロパティにおける回転角度)
鉄骨柱断面以下の2つの断面から選択します。 ・□-600x600x22 (BCP325) ・□-600x600x25 (BCP325)

参考文献:

軸力伝達機構を有する粘弾性ダンパーシステムを用いた工法開発に関する研究

その1.粘弾性ダンパーシステムに対する二軸載荷試験の結果

その2.粘弾性ダンパーシステムを柱に内蔵した実大フレームの静的載荷実験の結果

GBRCの建築技術性能証明評価概要報告書 GBRC 性能証明 第11-20号

Built-in Damper(BiD)フレーム工法-ダンパーを柱に内蔵するアウトフレーム型制振補強工法-

トグル制震ブレース(E&CS)

トグル制震ブレース (E&CS)

本プログラムでは、トグル制震ブレースの適用に関して、装置の適用範囲の判断は行いません。したがって設計者は、解析から得られた応答値と装置の限界値を別途比較し、装置の適用範囲内であることを確認することが最低限必要です。

ここでトグル制震ブレースには幾何学的非線形性などの特有の条件があり、微小変形解析による本プログラムから得られた応答値をそのまま装置の限界値と比較することができません。装置の適用範囲の確認においては、解析から得られた応答値を、幾何学的非線形性の考慮を含む特殊な割り増し計算を行った後に装置の限界値と比較する必要があります。

この特殊な割り増し計算を含めた装置の適用範囲の確認方法については、(株)E&CS*1が提供する「トグル制震構法 技術情報シート」(https://www.kk-ecs.co.jp/engineering_sheets/)を参照してください*2。また同技術情報シートには装置の適用範囲の他にも技術的な情報が示されています。

*1 (株)E&CSは、「トグル」および「トグル制震ブレース」について、知的財産権を所有する飛島建設(株)より許諾を受けて使用しています。

*2 「トグル制震構法 技術情報シート」の適用範囲を超える設計を行った場合、(株)E&CSから装置の提供ができない場合があります。

メインメニュー「部材リスト」→「トグル制震ブレース」を選択し、ウインドウを開きます。

「最大荷重」および「減衰係数」のコンボボックスを切り替えることで、ダンパーによる絞込みを行うことが可能です。絞込みを行うと、フォーム下部の性能参照用グリッドに表示される特性番号および性能入力用のコンボボックスのアイテムが切り替わります。

<腕特性定義>

項目内容
特性番号「制震ブレース定義」で参照するための符号です。
腕軸材腕軸材の性能を選択します。
枠端クレビス枠端側のクレビスを設定します。1穴のものを選択する必要があります。
交点端クレビス交点側のクレビスを設定します。1穴または2穴のものが選択できます。
復元力特性「逆行型バイリニア」のみ選択できます。
Dyピン接合部のクリアランスによる変位ロスで、この変位に達した後に腕の軸剛性が発揮されます。 この変形に達するまでは腕軸剛性にK0/K1で入力した値を乗じた剛性となります。
K0/K1腕の軸剛性が発揮されるまでの剛性/腕の軸剛性を設定します。


腕の非線形特性
  

<制震ブレース定義>

項目内容
符号配置の際に参照される符号を設定します。
形状16種類の中から形状コードを指定します。
ダンパー採用するダンパーの特性番号を設定します。
下腕下腕に使用する腕特性を、「腕特性定義」で定義した中から選択します。
上腕下腕に使用する腕特性を、「腕特性定義」で定義した中から選択します。
増幅倍率増幅倍率を設定します。

形状は以下に対応しています。

場所打ち杭

場所打ち杭

メインメニュー「部材リスト」→「場所打ち杭」を選択し、ウインドウを開きます。


杭全長は「杭配置テーブル」で個別指定できます。
「杭配置テーブル」で指定しない杭の全長は、本入力で定義した杭長とします。

既製杭

既製杭

メインメニュー「部材リスト」→「既製杭」を選択し、ウインドウを開きます。 現在は三谷セキサンの杭のみ対応しています。

杭配置テーブル

杭配置テーブル

メインメニュー「部材リスト」→「杭配置テーブル」を選択し、ウインドウを開きます。このウィンドウでは杭符号は変更できますが、配置は行えません。配置は伏図上で入力します。


杭符号


杭本数


地盤ばねタイプ


基礎重量


杭長個別指定


偏心距離


杭頭位置個別指定

地盤ばね

地盤ばね

メインメニュー「部材リスト」→「地盤ばね」を選択し、ウインドウを開きます。深度は杭頭位置からの深さを設定します。右クリックから、「グループの追加/削除」「深度行の追加/削除」が行えます。

部材耐力直接入力

部材耐力直接入力

メインメニュー「部材リスト」→「部材耐力の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。ここでは、ブレースの軸耐力と大梁の曲げ耐力の直接指定が可能です。


「部材耐力の直接入力(ブレース軸耐力)」入力画面

部材耐力の直接入力リストの共通操作

符号を新規追加、削除、コピー・貼り付ける場合

ウインドウ上で右クリックするとメニューが表示されますので、行を新規追加する場合は「行新規」、行を削除する場合は「行削除」を選択してください。リストをドラッグして範囲指定後、右クリックすると、選択範囲のコピー、貼り付けができます。また、Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。具体的な操作方法については、「節点補正荷重」を参照してください。

ブレース軸耐力

メインメニュー「部材リスト」→「部材耐力の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置したブレースに対して個別に軸耐力を設定できます。


「部材耐力の直接入力(ブレース軸耐力)」入力画面

部材耐力の直接入力(ブレース耐力)の入力項目

項目内容
階層範囲耐力を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。  入力例: 1 階 → 1F(全て半角英数字)
フレーム名軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。部材の範囲指については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
Nc第一折れ点耐力を直接入力してください*1。省略時はバイリニアとします。部材復元力特性直接入力で破断を考慮するモデルとした場合、引張側Ncは降伏耐力としてください。Nyより大きな値を設定することもできます。破断考慮時に引張側Ncを省略した場合、自動計算した降伏耐力が用いられます。
Ny第二折れ点の耐力を直接入力してください*1。省略時は「S 造ブレース」で設定した圧縮耐力または引張耐力を採用します。部材復元力特性直接入力で破断を考慮するモデルとした場合、Nyは破断耐力としてください。
α2第 2 剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。 省略時はバイリニアとします。
α3第 3 剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。
特記振動解析結果において、指定した部材にヒンジが生じた場合は特記で入力した文字列を表示します。必要に応じて直接入力してください。

*1:ブレースの復元力特性を以下に図示します。


$K1$:初期剛性
$K2$:第2剛性
$K3$:第3剛性
$Nc$:第一折れ点耐力
$Ny$:第二折れ点耐力
ここで、
  $α2=K2/K1$
  $α3=K3/K1$

部材耐力直接入力(ブレース耐力)の入力・出力例


Y1通りの軸組図


伏図

上図の赤枠のブレースについて、部材耐力の直接入力と振動解析結果の例を示します。

部材耐力直接入力(ブレース耐力)の入力



Y1通りの振動解析ヒンジ発生図の抜粋

大梁曲げ耐力

メインメニュー「部材リスト」→「部材耐力の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した大梁に対して個別に曲げ耐力を設定できます。


「部材耐力の直接入力(大梁曲げ耐力)」入力画面

部材耐力の直接入力(大梁曲げ耐力)の入力項目

項目内容
下階 上階耐力を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。 入力例:1階 → 1F(全て半角英数字)
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。 部材の範囲指については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
Mc第一折れ点耐力を直接入力してください*1。
My第二折れ点耐力を直接入力してください*1。
αy曲げ降伏時剛性低下率αyを直接入力してください*1。
α3第3剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。
特記振動解析結果において、指定した部材にヒンジが生じた場合は特記で入力した文字列を表示します。 必要に応じて直接入力してください。

*1:大梁の曲げ復元力特性を以下に図示します。

バイリニアを入力する場合

バイリニアを入力する場合、Mcおよびαyに「0」を入力し、Myおよびα3にバイリニアの諸元を入力してください。

部材耐力直接入力(大梁曲げ耐力)の入力例


Y1,Y2通りの軸組図


伏図

上図に示すY1,Y2通りの赤枠の大梁について、部材耐力を直接入力した場合の入力例を以下に示します。

部材耐力の直接入力(大梁曲げ耐力)の入力

大梁せん断耐力

メインメニュー「部材リスト」→「部材耐力の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した大梁に対して個別にせん断耐力を設定できます。


「部材耐力の直接入力(大梁せん断耐力)」入力画面

部材耐力の直接入力(大梁せん断耐力)の入力項目

項目内容
下階 上階耐力を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。 入力例:1階 → 1F(全て半角英数字)
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。 部材の範囲指については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
Qc第一折れ点耐力を直接入力してください*1。 省略時はバイリニアとします。
Qy第二折れ点耐力を直接入力してください*1。
α2第2剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。省略時はバイリニアとします。
α3第3剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。

※大梁せん断耐力直接入力はメインメニュー「計算条件」→「部材復元力特性計算条件」→「部材非線形条件2」で「大梁のせん断破壊を考慮する」とした場合にのみ有効になります。このフォームで指定しただけでは大梁のせん断非線形は考慮されませんので、ご注意ください。

*1:大梁のせん断復元力特性を以下に図示します。

柱せん断耐力

メインメニュー「部材リスト」→「部材耐力の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した柱に対して個別にせん断耐力を設定できます。2段組となっており、上段はX方向、下段はY方向に対応します。


「部材耐力の直接入力(柱せん断耐力)」入力画面

部材耐力の直接入力(柱せん断耐力)の入力項目

項目内容
下階 上階耐力を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。 入力例:1階 → 1F(全て半角英数字)
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。 部材の範囲指については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
Qc第一折れ点耐力を直接入力してください*1。 省略時はバイリニアとします。
Qy第二折れ点耐力を直接入力してください*1。
α2第2剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。省略時はバイリニアとします。
α3第3剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。

※柱せん断耐力直接入力はメインメニュー「計算条件」→「部材復元力特性計算条件」→「部材非線形条件2」で「柱のせん断破壊を考慮する」とした場合にのみ有効になります。このフォームで指定しただけでは柱のせん断非線形は考慮されませんので、ご注意ください。

*1:柱のせん断復元力特性を以下に図示します。

耐震壁せん断耐力

メインメニュー「部材リスト」→「部材耐力の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した耐震壁に対して個別にせん断耐力を設定できます。


「部材耐力の直接入力(耐震壁せん断耐力)」入力画面

部材耐力の直接入力(耐震壁せん断耐力)の入力項目

項目内容
下階 上階耐力を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。 入力例:1階 → 1F(全て半角英数字)
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。 部材の範囲指については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
Qc第一折れ点耐力を直接入力してください*1。 省略時は自動計算とします。
Qy第二折れ点耐力を直接入力してください*1。
βu降伏後剛性低下率を直接入力してください*1。省略時は自動計算とします。
α3第3剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力してください*1。

*1:耐震壁のせん断復元力特性を以下に図示します。

部材復元力特性・減衰定数の直接入力

部材復元力特性・減衰定数の直接入力

メインメニュー「部材リスト」→「部材復元力特性・減衰定数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。ここでは、配置した柱、壁、大梁およびブレースの復元力特性、減衰定数を個別に指定します。

部材復元力特性リストの共通操作

符号を新規追加、削除、コピー・貼り付ける場合

ウインドウ上で右クリックするとメニューが表示されますので、行を新規追加する場合は「行新規」、行を削除する場合は「行削除」を選択してください。リストをドラッグして範囲指定後、右クリックすると、選択範囲のコピー、貼り付けができます。また、Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。具体的な操作方法については、「節点補正荷重」を参照してください。

ブレース

メインメニュー「部材リスト」→「部材復元力特性・減衰定数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置したブレースの復元力特タイプを個別に設定できます。

部材復元力特性入力(ブレース)の入力項目

項目内容
下階 上階復元力特性を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 入力例:1階 → 1F
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指定については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
復元力特性タイプ復元力特性タイプをプルダウンメニューより選択してください。 選択可能な復元力特性タイプは以下の通りです。 ・弾性   ・原点指向型   ・武田型 *1   ・逆行型  ・最大点指向型  ・標準型   ・スリップ型  ・若林モデル   ・修正若林モデル  ・若林モデル(破断) *2   ・修正若林モデル(破断) *2
減衰定数減衰定数を直接入力してください。 省略時は「立体振動解析条件」で設定した減衰定数を採用します。

*1:武田型を選択した場合はγ値=0.4とします。
*2:若林モデル(破断)、修正若林モデル(破断)を選択した場合、部材耐力直接入力でNyに破断耐力を直接指定する必要があります

大梁

メインメニュー「部材リスト」→「部材復元力特性・減衰定数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した大梁の復元力特を曲げとせん断ごとに個別に設定できます。

部材復元力特性入力(大梁)の入力項目

項目内容
下階 上階復元力特性を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 入力例:1階 → 1F
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指定については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
復元力特性 タイプ (曲げ,せん断)復元力特性タイプをプルダウンメニューより選択してください。 選択可能な復元力特性タイプは以下の通りです。 ・弾性   ・原点指向型   ・武田型*1   ・逆行型  ・最大点指向型  ・深田型  ・標準型  ・スリップ型
減衰定数減衰定数を直接入力してください。 省略時は「立体振動解析条件」で設定した減衰定数を採用します。

*1:武田型を選択した場合はγ値=0.4とします。

※大梁復元力特性入力の「せん断復元力特性タイプ」は「部材復元力特性計算条件」→「部材非線形条件2」で「大梁のせん断破壊を考慮する」とした場合にのみ有効になります。このフォームで指定しただけでは大梁のせん断非線形は考慮されませんので、ご注意ください。

メインメニュー「部材リスト」→「部材復元力特性・減衰定数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した柱の復元力特性を曲げとせん断ごとに個別に設定できます。

部材復元力特性入力(柱)の入力項目

項目内容
下階 上階復元力特性を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 入力例:1階 → 1F
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指定については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
復元力特性 タイプ (曲げ*1,せん断)復元力特性タイプをプルダウンメニューより選択してください。 選択可能な復元力特性タイプは以下の通りです。 ・弾性   ・原点指向型   ・武田型*2   ・逆行型  ・最大点指向型  ・深田型   ・標準型  ・スリップ型
減衰定数減衰定数を直接入力してください。 省略時は「立体振動解析条件」で設定した減衰定数を採用します。

*1:曲げは現在のところ弾性指定のみ行えます。
*2:武田型を選択した場合はγ値=0.4とします。

※柱復元力特性入力の「せん断復元力特性タイプ」は「部材復元力特性計算条件」→「部材非線形条件2」で「柱のせん断破壊を考慮する」とした場合にのみ有効になります。このフォームで指定しただけでは柱のせん断非線形は考慮されませんので、ご注意ください。

耐震壁

メインメニュー「部材リスト」→「部材復元力特性・減衰定数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した耐震壁の復元力特を曲げとせん断ごとに個別に設定できます。

部材復元力特性入力(耐震壁)の入力項目

項目内容
下階 上階復元力特性を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 入力例:1階 → 1F
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指定については「フレーム・軸の定義」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
復元力特性 タイプ (曲げ*1,せん断)復元力特性タイプをプルダウンメニューより選択してください。 選択可能な復元力特性タイプは以下の通りです。 ・弾性   ・原点指向型   ・武田型*2   ・逆行型  ・最大点指向型   ・標準型  ・スリップ型
減衰定数減衰定数を直接入力してください。 省略時は「立体系振動解析条件」で設定した減衰定数を採用します。

*1:曲げは現在のところ弾性指定のみ行えます。

*2:武田型を選択した場合はγ値=0.4とします。

水平ブレース

メインメニュー「部材リスト」→「部材復元力特性・減衰定数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。本コマンドでは、配置した水平ブレースの復元力特タイプを個別に設定できます。

部材復元力特性入力(水平ブレース)の入力項目

項目内容
復元力特性を指定する部材の配置階層を直接入力してください。 全角・半角も区別されますのでご注意ください。  入力例: 1 階 → 1F
開始 X 軸
開始 Y 軸
終了 X 軸
終了 Y 軸
開始軸、終了軸を直接入力してください。 全角・半角も区別されますのでご注意ください。本指定は部材ごとの指定となります。 範囲指定ではありませんので、水平ブレース 1 本に対して 1 行分の記述が必要な点にご注意ください。
復元力特性タイプ復元力特性タイプをプルダウンメニューより選択してください。選択可能な復元力特性タイプは以下の通りです。・弾性   ・原点指向型   ・武田型 *1  ・逆行型   ・最大点指向型   ・標準型  ・スリップ型   ・若林モデル   ・修正若林モデル  ・若林モデル(破断) *2   ・修正若林モデル(破断) *2
減衰定数減衰定数を直接入力してください。 省略時は「立体系振動解析条件」で設定した減衰定数を採用します。

*1:武田型を選択した場合はγ値=0.4とします。
*2:若林モデル(破断)、修正若林モデル(破断)を選択した場合、部材耐力直接入力でNyに破断耐力を直接指定する必要があります

座屈長さ係数の直接入力

座屈長さ係数の直接入力

メインメニュー「部材リスト」→「座屈長さ係数の直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。ここでは、配置した柱の座屈長さ係数を個別に指定します。指定した座屈長さ係数を用いて断面算定を行います。

座屈長さ係数の直接入力画面における共通操作

符号を新規追加、削除、コピー・貼り付ける場合

ウインドウ上で右クリックするとメニューが表示されますので、行を新規追加する場合は「行新規」、行を削除する場合は「行削除」を選択してください。リストをドラッグして範囲指定後、右クリックすると、選択範囲のコピー、貼り付けができます。また、Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。具体的な操作方法については、「節点補正荷重」を参照してください。

座屈長さ係数直接入力画面の入力項目

項目内容
下階 上階座屈長さ係数を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 入力例:1階 → 1F(全て半角英数字)
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指定については「[フレーム・軸の定義](../../01_basic_settings/01_basic_definition/」を参照してください。フレーム名で部材方向、軸名で部材位置を指定します。
座屈長さ係数座屈長さ係数を直接入力してください。

支点ばねの非線形特性直接入力

支点ばねの非線形特性直接入力

メインメニュー「部材リスト」→「支点ばねの追加設定」→「支点ばねの非線形特性直接入力」を選択し、ウインドウを開きます。ここでは、配置した支点ばねの非線形特性を個別に指定します。
下記パターンの非線形特性が入力可能です。

■対象
 ・正負トリリニア
 ・正負バイリニア
■非対称
 ・正負トリリニア
 ・正負バイリニア
 ・正側トリリニア、負側バイリニア
 ・正側バイリニア、負側トリリニア

支点ばねの非線形特性直接入力画面における共通操作

符号を新規追加、削除、コピー・貼り付ける場合

ウインドウ上で右クリックするとメニューが表示されますので、行を新規追加する場合は「行新規」、行を削除する場合は「行削除」を選択してください。リストをドラッグして範囲指定後、右クリックすると、選択範囲のコピー、貼り付けができます。また、Microsoft Excelで作成した部材リストを貼り付けることも可能です。具体的な操作方法については、「節点補正荷重」を参照してください。

本コマンドでは、配置した支点ばねの非線形特性を個別に設定できます。

支点ばねの非線形特性入力項目

項目内容
復元力特性を指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指については「フレーム・軸の定義」を参照してください。
復元力特性タイプ非線形特性の方向をプルダウンメニューより選択してください。 選択可能な方向は以下の通りです。 ・鉛直 ・X方向 ・Y方向 ・X軸回り ・Y軸回り
P1第1折れ点耐力を直接入力してください。 P1, P2いずれか片方が省略された時はバイリニアとします。
P2第2折れ点耐力を直接入力してください。 P1, P2いずれか片方が省略された時はバイリニアとします。
α2第2剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力します。
α3第3剛性の初期剛性に対する倍率を直接入力します。

支点ばねの非線形特性を以下に図示します。

各入力例を以下に図示します。

対称

  • 正負トリリニア

  • 正負バイリニア

非対称

  • 正負トリリニア

  • 正負バイリニア

  • 正側トリリニア、負側バイリニア

  • 正側バイリニア、負側トリリニア

解析ケースごとの支点ばね値設定

解析ケースごとの支点ばね値設定

メインメニュー「部材リスト」→「支点ばねの追加設定」→「解析ケースごとの支点ばね値設定」を選択し、ウインドウを開きます。解析ケースごとの支点ばね値を設定できます。

一本部材の指定

一本部材の指定

メインメニュー「部材リスト」→「一本部材の指定」を選択し、ウインドウを開きます。現在のところ大梁のみ指定が可能です。指定により、下記の計算に反映されます。

断面検定

  • 採用応力位置
  • 可撓長さ、危険断面位置間長さ
  • 免震層上下大梁 $P-δ$付加応力計算
  • 横補剛長さ

終局検定

  • 採用応力位置
  • 可撓長さ、危険断面位置間長さ

一本部材の指定(大梁)

項目内容
一本部材指定指定する部材の配置階層(下階、上階)範囲を入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 ※設定している階名称と同一にする必要があります。
フレーム名 軸名フレーム名、軸名を直接入力してください。全角・半角も区別されますのでご注意ください。 部材の範囲指については「[フレーム・軸の定義](../../01_basic_settings/01_basic_definition/」を参照してください。

03. 荷重・材料のサブセクション

床荷重リスト

床荷重リスト

メインメニュー「荷重・材料」→「床荷重リスト」を選択すると、床荷重表のウインドウが開きます。

初期状態では、符号L1からL13までのデフォルトデータが既に入力されておりますので、必要に応じて編集作業を行ってください。D.L.の各項目の入力方法は以下の2通りから項目に応じて使い分けて入力できます。

  • 厚さ、単位重量を入力して重量を自動計算する
  • 重量を直接入力する(厚さ、単位重量は0と表示されます)

なお、「スラブ」の項目は削除できません。これは、スラブの項目が大梁の協力幅と関連するためです。「スラブ」の厚さが0の場合は、協力幅として考慮されるスラブとみなされません。ただし、剛性計算に用いられるスラブ厚は本項目の厚さではなく、「剛性計算条件」で設定する厚さを用います。

【共通事項】

  • 「用途」および「構成要素」は任意の文字列を直接入力して変更できます。

  • 合計値(Total(D.L.),D.L.,T.L.)は、入力値に応じて随時自動計算します。

符号追加

新規符号を挿入する直上の符号を右クリックし、

メニューの「符号追加」をクリックします。

符号削除

削除する符号を右クリックし、メニューの「符号削除」をクリックします。 符号が削除されます。

符号コピー・貼付け

コピー元の符号を右クリックし、コピーした符号を挿入する直上の符号にカーソルをメニューの「符号コピー」をクリックします。 コピーした符号を挿入する直上の符号に合わせ、カーソルをメニューの「符号貼付け」をクリックすると、コピーされた新規符号が追加されます。

行追加・削除

追加する行(削除の場合は削除する行)の直上の行が追加(または削除)されます。

行にカーソルを合わせ、メニューの「行追加(または行削除)」をクリックします。

符号の並べ替え

選択した符号を並べ替えます。 左上の「符号の並べ替え」をクリックして、並べ替えたい行をクリックします。 「↑」「↓」ボタンで並べ替えを行い、「OK」を押すと適用されます。


床荷重の分割配置

定義済みの床荷重について、以下のボタンをクリックすることで、「スラブ符号」「LL符号」「FL符号」に分割する事ができます。 分割後は配置済みの床荷重は全て分割された符号に切り替わります。


スラブ符号

構成要素でスラブに設定している「厚さ」、「単位重量」、「重量」を持つ符号を自動生成します。

「厚さ」を入力している符号については「S+“厚さ”+“単位重量”」という符号名になります。 「重量」を直接入力している符号については「PerArea+“重量”」という符号名になります。

同じデータについては重複せずに符号が生成されます。

FL符号

構成要素でスラブ以外に設定している「厚さ」、「単位重量」、「重量」を持つ符号を自動生成します。

「FL + “床荷重リストで定義しているNo”」という符号名になります。

「構成要素名」、「厚さ」、「単位重量」、「重量」が全く同じであったとしても、 定義済みの床荷重リストの分だけ符号が生成されます。

LL符号

積載荷重のLLに設定している値を持つ符号を自動生成します。

「LL + “床荷重リストで定義しているNo”」という符号名になります。

「床」、「小梁」、「架構」、「地震」の入力値が全く同じであったとしても 定義済みの床荷重リストの分だけ符号が生成されます。

スラブリスト

スラブリスト

メインメニュー「荷重・材料」→「スラブ符号リスト」を選択すると、床荷重表のウインドウが開きます。

初期状態では符号が定義されていませんが、「床荷重リスト」で設定した符号を利用して自動生成することができます。


FL符号リスト

FL符号リスト

メインメニュー「荷重・材料」→「FL符号リスト」を選択すると、床荷重表のウインドウが開きます。

初期状態では符号が定義されていませんが、「床荷重リスト」で設定した符号を利用して自動生成することができます。 詳細は「床荷重の分割配置」を参照してください。


LL符号リスト

LL符号リスト

メインメニュー「荷重・材料」→「LL符号リスト」を選択すると、床荷重表のウインドウが開きます。

初期状態では符号が定義されていませんが、「床荷重リスト」で設定した符号を利用して自動生成することができます。 詳細は「床荷重の分割配置」を参照してください。


柱・大梁仕上げ

柱・大梁仕上げ

メインメニュー「荷重・材料」→「柱・大梁仕上げ」を選択します。ここでは、柱および大梁の仕上げ重量等を設定します。


RC 造柱および梁の仕上げ重量


S 造柱および梁の仕上げ形式


S 造柱および梁の仕上げ重量


S 造柱および梁の耐火被覆

壁仕上げ

壁仕上げ

メインメニュー「荷重・材料」→「壁仕上げ」を選択します。ここでは、壁の仕上げ重量を設定します。データの追加・コピー・削除等の操作は、ウインドウ上で右クリックして行ってください。

地震荷重

地震荷重

メインメニュー「荷重・材料」→「地震荷重」を選択すると「地震力」ウインドウが立ち上がります。ここでは、地震力算定用のデータを入力します。


  • 「地震地域係数」および「用途係数」を直接入力してください。
  • 「地盤種別による Tc」算定用の地盤種別をプルダウンメニューから選択してください。
  • 「設計用一次固有周期」は、方向別に算定方法を選択できます。「精算法(周期直接入力)」を選択する場合は、固有周期(X 方向の場合は T1x, Y 方向の場合は T1y)を直接入力してください。
  • 「振動特性係数 Rt」は、枠にチェックを入れると X・ Y 方向別に直接入力することも可能です。
  • 「地震層せん断力係数 Ci」を直接入力する場合は、「Ci 直接入力」の枠にチェックを入れ、「Ci 直接入力設定」のボタンを押してください。ウインドウが開きますので、値を直接入力してください。 ここでは、入力がある階のみ入力値を採用し、入力のない階は(Ai 分布による)自動計算値を用います。入力値を消去する場合は、(数字の) 0 を入力してください。 地下階とペントハウス階については、水平震度(ki)を直接入力してください。入力がない場合は、「ペントハウス階の水平震度 k」および「地下階震度の最小値 k」の入力値とします。
  • 地震層せん断力係数 Ci」は、「標準せん断力係数 C0x」および「標準せん断力係数 C0y」の入力値を用いて Ai 分布により自動計算します。 「標準せん断力係数 C0x」 および「標準せん断力係数 C0y」を直接入力してください。
  • 「ペントハウス階の水平震度 k」 と「地下階震度の最小値k」 直接入力してください。

副剛床のCi直接入力

副剛床のCi直接入力

メインメニュー「荷重・材料」→「副剛床のCi直接入力」を選択、「地震荷重時」、または「荷重増分解析時」を選択すると「副剛床の外力分布形直接入力(水平荷重時)」、または「副剛床の外力分布形直接入力(荷重増分解析時)」ウインドウが立ち上がります。主にマルチタワーにおいてタワーごとにせん断力係数を設定する場合に用います。副剛床とは、床グループIDが"1"以外の床グループの剛床とします。ここでは、床グループIDごとに副剛床の層せん断力係数を入力します。副剛床のCiを直接入力しない場合は、階の総重量から算出された水平力を各床グループの重量比で分配して水平力を求めます。

地震荷重時

荷重増分解析時

※荷重増分解析時のCi直接入力の採用に関しては、静的増分解析条件の「外力分布形の指定」の項目も関連しますのでご確認ください。

風荷重

風荷重

メインメニュー「荷重・材料」→「風荷重」を選択します。ここでは、風圧力算定用のデータを入力します。


風力係数Cfを直接入力する場合は、「風洞試験の結果に基づくCf直接入力」の項目にチェックを入れ、「Cf直接入力設定」のボタンを押してください。ウインドウが開きますので、値を直接入力してください。ここでは、数値の入力がある階のみ入力値を採用し、入力のない階は自動計算値を用います。入力した数値を消去する場合は、(数字の)0を入力してください。

※風荷重時受圧面積は、通り芯と階高からなる無開口の壁として算定します。セットバック等の節点移動は考慮しません。

風荷重の直接入力

風荷重の直接入力

メインメニュー「荷重・材料」→「風荷重の直接入力」を選択します。ここでは、風荷重を直接設定できます。

積雪荷重

積雪荷重

メインメニュー「荷重・材料」→「積雪荷重」を選択します。ここでは、積雪荷重の詳細を設定します。

積雪荷重の考慮

積雪荷重を考慮する、しないの選択をします。考慮する場合は、入力した単位重量と積雪量より、下表のように応力が設定されます。


応力の種類荷重状態一般の場合多雪地域
長期常時G+PG+P+δ1・S
短期積雪時G+P+SG+P+S
暴風時G+P+WG+P+W
G+P+δ3・S+W
地震時G+P+KG+P+δ2・S+K

G:固定荷重による応力  W:風圧力による応力

P:積載荷重による応力  S:積雪荷重による応力

K:地震力による応力  δ1・δ2・δ3:低減係数

断面算定時に考慮する係数

断面算定時に考慮する積雪荷重の低減係数を設定します。

節点補正荷重

節点補正荷重

メインメニュー「荷重・材料」→「節点補正荷重」を選択します。ここでは、節点荷重と荷重の配置箇所を入力します。ここで入力したラーメン荷重は長期荷重としてその他の荷重に加算して考慮されます。地震荷重は地震力の算定時および振動解析時にその他の荷重に加算して考慮されます。

新規の行を追加する場合

ウインドウ内にカーソルを合わせて右クリックするとメニューが表示されますので、「行新規」を選択してください。行の最後尾に新規の行が追加されます。

行を削除する場合

行を削除する場合は、削除する行にカーソルを合わせて右クリックするとメニューが表示されますので、「行削除」を選択してください。

行をコピー・貼り付ける場合

行のコピー・貼付けの操作は、まずコピー元の行をドラッグして範囲指定し、右クリックするとメニューが表示されますので、「コピー」を選択してください。次に、貼り付ける行にカーソルを合わせて右クリックし、表示されたメニューの「貼り付け・行自動追加」を選択してください。


入力データを図面に反映する

「図面へ適用」ボタンをクリックすると、入力データが各図に反映されます。このとき、操作対象は「節点荷重」を選択してください。

部材特殊荷重

部材特殊荷重

メインメニュー「荷重・材料」→「部材特殊荷重」を選択します。ここでは、特殊荷重の入力データを作成します。

行の新規追加、削除、コピー・貼り付け

行の新規追加、削除、コピー・貼り付けの操作は「節点補正荷重」を参照してください。

荷重タイプ

荷重タイプは、プルダウンメニューから選択してください。選択可能な荷重タイプは以下の通りです。

a) 集中荷重

b) 等分布荷重

c) 分布荷重

d) CMQ荷重

e) 曲げモーメント荷重

荷重倍率

荷重タイプの図におけるP1等の荷重に対する倍率を設定します。「0」を入力すると荷重0となり、「1」を入力するとそのままの値となります。

応力計算用節点荷重

応力計算用節点荷重

メインメニュー「荷重・材料」→「応力計算用節点荷重」を選択します。ここでは地震重量には考慮されず、応力計算時に作用させる節点荷重の入力データを作成します。

行の新規追加、削除、コピー・貼り付け

行の新規追加、削除、コピー・貼り付けの操作は「節点補正荷重」を参照してください。

各項目の説明

「荷重ケース」:節点荷重を作用させる荷重ケースを指定します。

「反転」:「する」とした場合、反対符号の荷重ケースにも、荷重の向きを反転させて定義します。

固定荷重では「反転する」と設定しても設定は無視されます。

下記2つの入力は同じ意味になります。


「下階」「上階」 :階の範囲を定義します。

(※設定した階名称と完全一致している必要があります。)

「開始X」「開始Y」「終了X」「終了Y」:対象とする節点の範囲を指定します。

「X方向」「Y方向」「Z方向」「X軸回転」「Y軸回転」:各荷重を定義します。

座標系は全体座標系によります。X軸回転、Y軸回転はそれぞれX軸回り、Y軸回りの回転です。回転の符号は軸の方向に対して右回りを正(右手系)としています。X軸組、Y軸組で見た目上のモーメントの正負が異なることにご注意ください。

X方向軸組では、モーメントの正方向はY軸の時計回りとなります。

Y方向軸組では、視点の向きはX軸マイナス方向となるので、モーメントの正方向はX軸回りの反時計回りとなります。

 ※荷重増分解析時には、荷重倍率1.0倍のときの荷重として反映されます。したがって、荷重倍率1.0倍以上に加力を行った場合には、設定した荷重よりも大きい荷重が発生することに注意してください。

地震重量の再配分

地震重量の再配分

メインメニュー「荷重・材料」→「地震重量の再配分」を選択します。中間節点に配置される地震重量により、応答解析時に不自然な挙動を示す場合などに、当該地震重量を振り分ける事ができます。

行の新規追加、削除、コピー・貼り付け

行の新規追加、削除、コピー・貼り付けの操作は「節点補正荷重」を参照してください。

各項目の説明

階(元)、X軸(元)、Y軸(元): 重量の移動元となる節点位置を指定します。

階(先)、X軸(先)、Y軸(先): 重量の移動先となる節点位置を指定します。

使用材料の設定

使用材料の設定

ここでは鉄骨、コンクリート、鉄筋等の使用材料を設定します。メインメニュー「荷重・材料」→「使用材料」を選択すると、使用材料のウインドウが開きます。使用材料の設定において、操作の共通事項は以下の通りです。

使用材料種別の切り替え

鉄骨、コンクリート等の使用材料種別の切り替えは、タブをクリックして行います。

使用材料の変更

変更する材料のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、各部位の使用材料を階ごとに選択してください。

使用材料のコピー・貼り付け

コピー元の材料のセルをドラッグして範囲指定し、右クリックするとメニューが開きますので、「コピー」を選択してください。貼り付け先のセル(複数ある場合は先頭のセル)を選択し、右クリックするとメニューが開きますので、「ペースト」を選択してください。




鉄骨

メインメニュー「荷重・材料」→「使用材料」を選択すると、使用材料のウインドウが開きますので、「鉄骨」のタブをクリックしてください。

各部位(梁フランジ、梁ウェブ、柱フランジ、柱ウェブ、ブレース)の使用材料を階ごとに選択してください。S造断面リストの材料設定で、個々に材料を指定した場合は、そちらが採用されます(「S造柱リスト」、「S造大梁リスト・S造片持梁リスト」参照)。

コンクリート

メインメニュー「荷重・材料」→「使用材料」を選択すると、使用材料のウインドウが開きます。「コンクリート」のタブをクリックし、各部材(柱・壁、梁・床)の使用材料を階ごとに選択してください。

鉄筋

メインメニュー「荷重・材料」→「使用材料」を選択すると、使用材料のウインドウが立ち上がりますので、「鉄筋」のタブをクリックしてください。

使用材料の設定は、「階・部材による材料指定」または「鉄筋径による材料指定」により行ってください。「階・部位による材料指定」と「鉄筋径による材料指定」の内容が異なる場合は、「鉄筋径による材料指定」を採用します。

「鉄筋重心位置」のタブをクリックすると、一段目の鉄筋重心位置を直接入力できます。RC断面リストの詳細設定で、個々に重心位置を指定した場合は、そちらが採用されます(「RC造柱リスト」、「RC造大梁リスト・RC造片持梁リスト・RC造基礎梁リスト」参照)。

階・部位による材料指定

鉄筋径による材料指定

「鉄筋径による材料指定」では、アルファベットの組み合わせであれば任意の名称で鉄筋を定義することができます。手順は以下の通りです。

1.「鉄筋径による材料指定」で右クリックから「行新規」を選択して行を追加します。

2.「径下限」「径上限」に「○○<鉄筋径>」の形式で鉄筋名称を入力する。

○○の部分は、アルファベットの組み合わせとしてください。

ただし、「R」「D」は使用できません。

鉄筋名称の例)K13、S13、UD25 .e.t.c.

3.使用材料を選択する。

本機能を使用した場合、鉄筋の断面積は使用材料の選択によって変更されます。使用材料に高強度せん断補強筋を選択した場合、鉄筋径は高強度せん断補強筋の断面積が適用されます。「R」を指定した場合、鉄筋断面積は丸鋼の断面積が採用されます。その他の場合には異形鉄筋の断面積が採用されます。

高強度せん断補強筋は以下に対応しています。

製品備考
SBPD1275/1420U6.4, U7.1, U9, U10.7, U11.8, U12.6, U14.7, U16.7U6=U6.4, U7=U7.1, U9=U9, U11=U10.7, U12=U11.8, U13=U12.6, U15=U14.7, U16/U17=U16.7
SBPDN1275/1420RB7.1, RB9.0, RB10.7, RB12.6, RB15.9RB7=RB7.1, RB9=RB9.0, RB11=RB10.7, RB13=RB12.6, RB16=RB15.9
HDC685HDD6, HDD8, HDD10, HDD13, HDD16
SHD685UHD6, UHD8, UHD10, UHD13, UHD16
KSS785S6, S8, S10, S13, S16
UB785UD6, UD8, UD10, UD13, UD16
KW785K6, K8, K10, K13, K16
KH785K10, K13, K16
KH685K10, K13, K16
SPR785T10, T13, T16
SPR685T10, T13, T16
MK785MD10, MD13, MD16

鉄筋重心位置の指定

その他の部材

メインメニュー「荷重・材料」→「使用材料」を選択すると、使用材料のウインドウが立ち上がりますので、「その他」のタブをクリックしてください。

各材料のセルをクリックするとプルダウンメニューが開きますので、各部材(スラブ筋、片持ち梁ウェブ、片持ち梁フランジ、任意ブレース、杭のコンクリート)の使用材料を選択してください。

使用材料の個別指定

使用材料の個別指定

ここでは使用材料の個別指定を行います。メインメニュー「荷重・材料」→「使用材料の個別指定」→「コンクリート」を選択すると、使用材料の個別指定のウインドウが開きます。使用材料の個別指定において、操作の共通事項は以下の通りです。

部材種別の切り替え

大梁、柱、壁の部材種別の切り替えは、タブをクリックして行います。

行の新規追加、削除、コピー・貼り付け

行の新規追加、削除、コピー・貼り付けの操作は「節点補正荷重」を参照してください。

各項目の説明

  • 使用材料の個別指定 大梁
  • 使用材料の個別指定 柱
  • 使用材料の個別指定 壁
  • 使用材料の個別指定 柱梁接合部

符号:コンクリート材料を個別指定する部材の符号を直接入力してください。省略した場合は全ての符号を対象とします。

階:個別指定する部材の配置階層(下階、上階)を直接入力してください。省略した場合は全ての階を対象とします。

フレーム範囲指定:フレーム、範囲指定を直接入力してください。部材の範囲指定については「フレーム・軸の定義」を参照してください。省略した場合は全てのフレーム、範囲を対象とします。

材料名:個別指定に用いるコンクリートの材料名を入力して下さい。材料名については、「材料強度」で表示される材料名を参照してください。この項目を省略した場合は、この行の設定は無効となります。

検定用:材料名検定に用いるための材料を通常の材料と異なる材料とする場合に入力します。入力方法は「材料名」と同様です。

材料強度

材料強度

メインメニュー「荷重・材料」→「材料強度」を選択すると、材料強度のウインドウが開きます。ここでは、プログラムに設定されている各材料強度を閲覧できます。

鉄骨の材料強度

コンクリートの材料強度

鉄筋の材料強度

コンクリート材料、鉄筋材料についてはユーザー定義を行うことも可能です。

コンクリート材料強度ユーザー定義


※単位体積重量は RC としての重量です。入力値に対し、体積を乗じることで部材重量を計算します。

鉄筋材料強度ユーザー定義


※指定倍率により基準鉄筋材料の許容応力度、材料強度を割り増した材料を定義します。

04. 部材配置のサブセクション

部材配置

部材配置

部材の配置と削除はマウスによる操作で行います。「新規作成」→「構造種別」で「新規部材を生成する」とした場合は、設定した基本グリッド(スパン数、スパン長、階数)に柱(C1)、大梁(G1)、床(L1)が既に配置されています。

まず、建物形状の編集を行うには、操作対象のウインドウから操作事項を選択します。

節点

節点

操作対象で「節点」を選択します。伏図または軸組図をアクティブにし、キー「N」を押すことでも節点に切り替わります。

節点は、XY軸の交点に生成されます。詳細情報から座標データを変更することで、自由位置を移動することができます。
柱梁等の各部材は節点を介して接続されるため、部材の交点には節点がある必要があります。
梁と梁が交わる位置に自動的に節点が設けられるわけではありませんので、交点に節点を生成後、部材を接続し配置しなおしてください。
接続していない場合、部材が宙に浮いていることになりますので、ご注意ください。

また、節点は移動や結合を行っても、元の座標軸に属しています。結果の確認の際はご注意ください。

節点(柱)の移動

節点(柱)を移動するには2通りの方法があります。

a) 選択した節点をドラッグして移動する

選択してオレンジ色になった節点を左クリックしたままドラッグすると、節点を任意の位置に移動することが出来ます。


節点を選択


ドラッグ


任意の位置に移動

b) 座標入力により移動する

移動したい節点を選択して、画面右側の節点情報のウインドウの座標値X,Y,Zに座標(mm)を直接入力します。

座標指定タイプは「絶対座標」と「軸からの相対座標」があり、プルダウンメニューより選択できます。「絶対座標」では、左下の基準グリッドを原点とした座標を入力します。「軸からの相対座標」では、グリッド上の節点位置からの移動距離を入力します。

節点(柱)の結合

選択した節点を他の節点上にドラッグすることで、節点を結合することが出来ます。


節点を選択


ドラッグ


節点を結合

支持条件の変更

支持条件のデフォルトは「ピン」です。支持条件を変更する場合は、変更する節点を選択後、画面右側の詳細情報ウインドウの「節点支持タイプ」をクリックし、プルダウンメニューより支持条件を選択して変更します。

「ばね」を選択した場合は、バネ剛性(バネ剛性X方向、Y方向、鉛直方向、X軸回り、Y軸回り)を直接入力してください。入力を省略した場合は0(フリー)となります。


支持条件のウインドウ


節点支持タイプを「ばね」とした場合

剛床解除する場合

剛床解除したい節点を選択し、画面右側の詳細情報ウインドウの「剛床解除」をクリックします。プルダウンメニューより剛床解除「する」を選択すると、節点が緑色に変わり、剛床が解除されます。


座標のウインドウ


節点を選択


剛床解除

多剛床の設定を行う場合

多剛床としたい節点を選択し、画面右側の詳細情報ウインドウの「床グループID」をクリックしIDを変更します。IDが同一の節点が同一の剛床としてモデル化されます。なお、剛床解除した節点であっても、床グループIDが一致するグループにせん断力が集計されます。床グループIDが"1"の剛床を主剛床とし、それ以外の床グループIDの剛床を副剛床とします。各層において、主剛床は必ず存在する必要があります。(全剛床解除の場合には、層間変位を計算するために適切と思われる節点を1つだけ主剛床として定義することでモデル化できます)

※「剛床ID」から「床グループID」に名称変更されました。

異なる床グループIDの節点間をつなぐ部材の層せん断力集計

異なる床グループIDをもつ節点間をつなぐ部材の場合、床グループIDのうち最大の数値であるグループに集計されます。複雑な剛床の場合、適切なグループに集計されるようにIDの設定を考慮する必要があります。なお、各部材の「層せん断力集計床グループ」を設定した場合には、指定した床グループに層せん断力が集計されます。「層せん断力集計床グループ」に「0」が入力されている場合、前述のルールに従い、床グループIDのうち最大の数値となるグループに集計されます。

 例えば下図のような場合、1と2を繋ぐ部材は層せん断力集計床グループが2となります。層せん断力集計床グループIDは変更することができます。詳しくは「層せん断力集計指定」をご参照ください。重心および剛心はこの層せん断力集計床グループごとに計算されます。

グルーピング対象

節点のプロパティのうち、グルーピング対象となるパラメータおよびならないパラメータを以下に示します。

グルーピング対象グルーピング対象外
座標指定タイプ剛床解除指定
節点座標節点支持タイプ
床グループID支持ばね剛性

操作対象で「柱」を選択します。
伏図または軸組図をアクティブにし、キー「C」を押すことでも、柱に切り替わります。
伏図・軸組図上で柱が選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置する柱の基本情報が表示されており、符号・材端条件等が指定できます。
柱が選択されている場合は、選択柱の情報が表示されます。


新規柱詳細


選択柱詳細

プロパティ

基本情報

・柱符号

 断面リストで定義された柱符号、ダンパーリストで定義されたダンパー符号から選択できます。
 また、ダミー部材を設定する際は、『DUM』を選択します。

・層せん断力集計床グループ

・材端条件タイプ

 「剛」「ピン」「材端ばね」から選択できます。

・回転角度

 柱の回転角度を0~180°(反時計回り)で入力できます。

・ねじり剛性指定タイプ

 柱符号ごとにねじり剛性の考慮・非考慮を設定します。
 「建築全体の設定に従う」とした場合、剛性条件2の設定に従います。

・長期応力負担タイプ

 柱符号ごとに長期応力負担タイプを設定します。
 「建築全体の設定に従う」とした場合、応力条件1の柱の軸変形の設定に従います。

剛域長

剛域長を直接入力できます。正の値で入力します。
「0」の場合は自動計算された値が採用されます。
自動計算の結果が負となる場合は剛域を「0」とします。

剛性倍率

剛性倍率を直接入力できます。「0」の場合は自動計算された値が採用されます。
※荷重増分解析および振動解析において柱をファイバーモデルとした場合には入力した剛性倍率は適用されません。
 X方向剛性倍率 $φI$      :柱のX方向の曲げ剛性倍率
 X方向剛性倍率 $φAS$   :柱のX方向のせん断剛性倍率
 Y方向剛性倍率 $φI$      :柱のX方向の曲げ剛性倍率
 Y方向剛性倍率 $φAS$   :柱のY方向のせん断剛性倍率
 剛性倍率 $φAN$         :柱の軸剛性倍率

危険断面位置

危険断面位置を直接入力できます。正の値で入力します。
「0」の場合は自動設定された結果が採用されます。
危険断面位置よりも剛域長が長い場合には、剛域端を危険断面位置として採用します。

端部回転バネ

端部回転バネを直接入力できます。正の値で入力します。
※材端条件タイプを「材端ばね」とした場合にこの値により材端回転バネを設定します。

断面検定

終局検定

補強部材情報

施工時解析の個別指定

柱の配置

a) 伏図で柱を配置する場合

節点にカーソルを合わせた時に、仮想部材が表示されます。仮想部材が表示された状態で左クリックをすると、柱が配置されます。また、柱を削除する場合には、削除する柱を選択し「Delete」キーを押します。


配置する場所にカーソルを合わせる


柱を配置

b) 軸組図で柱を配置する場合

柱を配置する節点の一方を左クリックし、他方の節点までドラッグすることで、柱が配置されます。


節点を選択し、ドラッグする


配置される柱が表示される


柱を配置

間柱ダンパーの配置

」と同様に、伏図および軸組図より配置できます。
ダンパーの部材諸元と支持柱符号は「免震・制震ダンパー」にて定義します。

節点結合された節点に対する柱の配置

節点結合された節点に柱を配置する場合、伏図による入力では想定と異なる箇所に配置されることがあります。
正確に入力するためには軸組図で入力するようにしてください。

大梁

大梁

操作対象で「大梁」を選択します(キー「G」を押すことでも、大梁に切り替わります)。伏図・軸組図上で大梁が選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置する大梁の基本情報が表示されており、符号・材端条件等が指定できます。大梁が選択されている場合は、選択梁の詳細情報が表示されます。


新規大梁詳細


選択大梁詳細

プロパティ

基本情報

・大梁符号

 断面リストで定義された大梁符号から選択できます。
 また、ダミー部材を設定する際は、『DUM』を選択します。

・I/J端接続条件  「剛」「ピン」「材端ばね」から選択できます。

・終始端種類  始端および終端の断面について「外端」「内端」「中央」の指定を設定できます。
 **※外端・内端は自動認識ではありません。デフォルトでは始端=外端、終端=内端として設定されています。
  (デフォルトの場合は外端=左端、内端=右端と読み替えることができます)

・高さ方向移動長さ  高さ方向(Z方向)の移動長さ(mm)を入力できます。

・ねじり剛性指定  大梁符号ごとにねじり剛性の考慮・非考慮を設定します。
 「建築全体の設定に従う」とした場合、剛性条件2の設定に従います。

・ユーザー指定方向

・大梁自動分割・大梁自動分割数  上下動を入力した場合の応答性状を把握するために用いることがございます。
 詳しくは 【RESP-D 注目機能紹介】上下動用大梁分割機能をご参照ください。

・自動分割部材一本出力

・梁モデル化個別設定

剛域長

剛域長を直接入力できます。「0」の場合は自動計算された値が採用されます。

剛性倍率

剛性倍率を直接入力できます。「0」の場合は自動計算された値が採用されます。
$φI$      :大梁の強軸方向の曲げ剛性倍率
$φAN$  :大梁の強軸方向の軸剛性倍率
$φAS$   :大梁の強軸方向せん断剛性倍率
$WφI$   :大梁の弱軸方向の曲げ剛性倍率
$wφAS$ :大梁の弱軸方向の軸剛性倍率
$WφT$  : 大梁のねじり剛性倍率

横座屈長

横座屈長を直接入力できます。断面検定に用います。

危険断面位置

危険断面位置を直接入力できます。「0」の場合は自動設定されます。

断面検定

軸非線形特性

大梁の軸非線形を考慮できます。考慮する場合は「True」、考慮しない場合は「False」とします。主に剛床解除もしくは多剛床節点間に配置される大梁を評価するための機能です。

終局検定

免震層設計

$P-δ$付加曲げ無視 免震層上下大梁検定用付加曲げモーメント計算時、節点周りで計算されたモーメントを分配する大梁の対象から除外できます。大梁として配置している片持ち梁などの場合に指定することで $P-δ$付加曲げモーメントを適切に分配させることができます。

補強部材情報

施工時解析の個別指定

累積損傷度計算の個別設定

曲げせん断繰り返し座屈挙動

   

大梁の配置

a) 伏図で大梁を配置する場合

大梁を配置する節点の一方を左クリックし、他方の節点までドラッグすることで、大梁が配置されます。


節点を左クリックし、ドラッグする


配置される大梁が表示される


大梁を配置

b) 軸組図で大梁を配置する場合

伏図で配置する場合と同じ方法で配置します。


節点を左クリックし、ドラッグする


配置される大梁が表示される


大梁を配置

c) 節点結合された節点に対する大梁の配置

節点結合された節点に大梁を配置する場合、原則的には大梁を配置後、節点を結合するようにしてください。節点結合後に大梁を配置すると、意図するような軸に所属しない大梁になる可能性があります。

片持梁

片持梁

操作対象で「片持梁」を選択します(キー「K」を押すことでも、片持梁に切り替わります)。片持梁は伏図で配置します。画面右側の部材情報のウインドウの「片持梁長」、「基準方向」、「配置タイプ」、「角度(°)」を指定します。 先端の節点は既定では剛床内に含まれます。指定により、剛床解除できます。

基準方向を「上」、「下」、「右」、「左」から選択します。カーソルを合わせた節点から指定した方向に向けて片持梁が配置されます。

配置タイプは「通り軸に平行」または「大梁平行」を選択します。「通り軸から平行」とした場合には、さらに通り軸からの角度を指定することが出来ます。


配置する箇所にカーソルを合わせて左クリック


片持梁を配置

通り軸からの角度の方向は軸を基準とし、反時計回りです。


基準方向:上、角度: 30°とした場合

耐震壁・粘性壁

耐震壁・粘性壁

操作対象で「耐震壁・粘性壁」を選択します(キー「W」を押すことでも耐震壁・粘性壁に切り替わります)。伏図・軸組図上で耐震壁・粘性壁が選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置する壁の基本情報が表示されており、符号・スリットタイプ等が指定できます。壁が選択されている場合は、選択壁の詳細情報が表示されます。

左右を柱で挟まれ、上下に梁があり、四隅に節点がある位置に壁を配置することができます。多スパンにわたる壁は配置できますが、多層にわたる壁は配置できません。もし多層にわたる壁を配置する場合には、ダミー梁をもちいて各階に壁を配置する方法が考えられます。その場合でも、壁エレメント要素は各階で分割されることにご注意ください。


新規壁詳細


選択壁詳細

プロパティ

・壁符号

 壁リストおよびダンパーリストで定義された符号から選択できます。

・層せん断力集計床グループ

・スリットタイプ

 「なし」「三方」「左側」「右側」「両側」から選択できます。

・剛性低下率考慮スイッチ

 弾性剛性に対して剛性低下率を考慮する(True)・しない(False)の変更ができます。

・せん断剛性低下率
 弾性解析時におけるせん断剛性低下率を入力できます。
 主に弾性解析時にひび割れによる剛性低下率(β)を考慮する機能です。
 弾性解析時には初期剛性に対して設定した倍率を乗じた剛性を採用して計算を行います。
 非線形解析時には用いられません。
 剛性低下率考慮スイッチがTrueとなっている時に考慮されます。

・形状係数k

・長期応力負担タイプ

剛性倍率φAS

 弾性・弾塑性に限らずすべての解析において考慮されます。

壁モデル化設定

・壁モデル化個別指定
 壁符号ごとに要素種類を設定します。
 「建築全体の設定に従う」とした場合、応力条件2の柱の軸変形の設定に従います。

・メッシュ分割する

・メッシュ自動分割

・柱/梁分割数

補強部材情報

施工時解析の個別指定

耐震壁の配置

a) 伏図で耐震壁を配置する場合

耐震壁を配置出来る場所にカーソルを合わせると、仮想部材が表示されます。仮想部材が表示された状態で左クリックをすると、耐震壁が配置されます。また、耐震壁を削除する場合には、削除する耐震壁を選択し「Delete」キーを押します。


配置する場所にカーソルを合わせる


耐震壁を配置

b) 軸組図で耐震壁を配置する場合


配置する場所にカーソルを合わせる


耐震壁を配置

粘性壁の配置

配置の方法は耐震壁と同様になりますが、壁は柱間にしか配置できないため、スパン間に粘性壁を設ける場合、その両側にダミーの柱を作成する必要があります。

  1. 軸追加

ダミーの柱を配置する節点を作成するために、軸を追加します。


X2の右側にX2a,X2bの軸を追加し、スパンを調整します。

  1. ダミー柱配置

粘性壁配置用のダミー柱を配置します。

  1. 梁分割

ダミー柱が宙に浮いているので、梁を分割して接続します。


梁をいったん削除し、ダミー柱に接続する梁を再配置します。

  1. 粘性壁の配置

雑壁

雑壁

雑壁の配置は全て、「部材リスト」の「雑壁」で行います。操作対象で「雑壁」を選択し(キー「P」を押すことでも雑壁に切り替わります)、伏図にて配置を確認することができます。

壁仕上げ

壁仕上げ

操作対象で「壁仕上げ」を選択します(キー「F」を押すことでも壁仕上げに切り替わります)。伏図・軸組図上で壁仕上げが選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置する壁仕上げの情報が表示されており、符号が指定できます。壁仕上げが選択されている場合は、選択壁仕上げの詳細情報が表示されます。


新規壁仕上げ詳細


選択壁仕上げ詳細

仕上げ壁符号の配置

壁仕上げリストで定義した仕上げ壁符号より選択します。

壁仕上げを配置できる場所にカーソルを合わせると、仮想部材が表示されます。仮想部材が表示された状態で左クリックをすると、壁仕上げが配置されます。また、壁仕上げを削除する場合には、削除する壁仕上げを選択し「Delete」キーを押します。

a) 伏図で壁仕上げを配置する場合


配置する場所にカーソルを合わせる


壁仕上げを配置

b) 軸組図で壁仕上げを配置する場合


配置する場所にカーソルを合わせる


壁仕上げを配置

ブレース

ブレース

操作対象で「ブレース」を選択します(キー「B」を押すことでも、ブレースに切り替わります)。伏図・軸組図上でブレースが選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置するブレースの基本情報が表示されており、符号・配置タイプ等が指定できます。ブレースが選択されている場合は、選択ブレースの詳細情報が表示されます。

プロパティ

基本情報

・ブレース符号  ブレースリストまたは免震・制震ダンパーリスト(オイルダンパー・座屈拘束ブレース等)
 で定義した符号から選択できます。

・層せん断力集計床グループ

・層せん断力集計タイプ  定義通りに集計
 履歴ダンパ―として入力
 速度依存ダンパーとして入力

・配置タイプ  「×配置」、「/配置」、「\配置」、「K型(上部節点)配置」、「K型(下部節点)配置」
 から選択します。

・ 面外拘束  拘束する(True)・拘束しない(False)の変更ができます。
 シアリンク型ダンパーを設置する際などに、ブレースが取りつく節点が面外に不安定となる場合には
 この設定をTrueにすることで面内方向のみに移動するようにモデル化されます。

・剛接ブレースか

・偏心距離  偏心距離を入力できます。

剛性倍率

剛性倍率を入力できます。

ダンパー設計

補強部材情報

施工解析の個別指定

ブレースの配置

a) 軸組図でブレースを配置する場合

配置タイプを指定し、ブレースを配置する場所にカーソルを合わせ、配置する部材が表示された状態で左クリックをすることで、指定した配置タイプのブレースが配置されます。


配置する場所にカーソルを合わせ、左クリックする


ブレースを配置

b) 伏図でブレースを配置する場合

伏図でブレースを配置する場合には、ブレース種別は「ブレース」とします。配置タイプを指定し、ブレースを配置する場所にカーソルを合わせ、配置される部材が表示された状態で左クリックをすることで、指定した配置タイプのブレースが配置されます。


配置する場所にカーソルを合わせ、左クリックする


ブレースを配置

※ 配置タイプを「/配置」または「\配置」にした場合について

「/配置」または「\配置」は下図のような方向からモデルを見たときに配置される配置タイプです。

※「K型(上部節点)配置」、「K型(下部節点)配置」とした場合は、計算内部で自動的に梁中央に節点を設けます。ただし、中央点においてすでに大梁が分割されており、内部節点座標が大梁中央と許容誤差範囲内(オプションにより設定)の場合には、内部節点を設けずに存在する節点を用います。

節点間ブレース

節点間ブレース

操作対象で「節点間ブレース」を選択します(キー「A」を押すことでも、節点間ブレースに切り替わります)。層や部材をまたいでブレースを配置する際などにこの方法でブレースを配置します。なお、節点間ブレースは軸組図で配置します。

画面右側の部材詳細情報のウインドウの「ブレース符号」、「配置タイプ」、「偏心距離」を指定します。ブレース符号は、ブレースリストまたは免震・制震ダンパーリスト(オイルダンパー・座屈拘束ブレース等)で定義した符号から選択可能です。 プロパティの各項目については「ブレース」をご参照ください。

ブレースの配置

ブレースを配置する一方の節点を左クリックし、そのまま他方の節点までドラッグします。


節点を左クリックし、ドラッグする


配置される部材が表示される


ブレースを配置

※節点間ブレースで大梁の途中節点につないだ場合、大梁は自動分割されないため、大梁は手動で分割する必要があります。


軸の追加


節点間ブレース配置


大梁分割

水平ブレース

水平ブレース

操作対象で「水平ブレース」を選択します(キー「H」を押すことでも、水平ブレースに切り替わります)。水平ブレースは伏図で配置します。

画面右側の部材詳細情報のウインドウで「水平ブレース符号」を指定します。
水平ブレース符号は、ブレースリストまたは免震・制震ダンパーリスト(オイルダンパー等)で定義した符号から選択可能です。
プロパティの各項目については「ブレース」をご参照ください。

ブレースの配置

ブレースを配置する一方の節点を左クリックし、そのまま他方の節点までドラッグします。


節点を左クリックし、ドラッグする


配置される部材が表示される


ブレースを配置

開口

開口

操作対象で「開口」を選択します(キー「V」を押すことでも、開口に切り替わります)。開口は伏図または軸組図で配置します。

画面右側の部材詳細情報のウインドウで「開口符号」を指定します。開口符号は、RC造壁開口リストで定義した符号から選択可能です。

開口の配置

a) 伏図で開口を配置する場合

開口を配置できる場所(耐震壁が配置されていること)にカーソルを合わせると、仮想部材が表示されます。仮想部材が表示された状態で左クリックすると、開口が配置されます。また、開口を削除する場合には、削除する開口を選択し「Delete」キーを押します。


配置する場所にカーソルを合わせる


開口を配置

b) 軸組図で開口を配置する場合


配置する場所にカーソルを合わせる


開口を配置

操作対象で「床」を選択します(キー「L」を押すことでも、床に切り替わります)。床は伏図で配置します。

画面右側の部材詳細情報ウインドウの「床符号」、「吹き抜け」、「符号を個別か」、「荷重伝達方向」を指定します。
床符号は床荷重リストで定義した床符号より選択可能です。

床は必ず梁に囲まれているものとします。
梁に囲まれていれば三角形でも多角形でも入力できます。
床荷重は床組の多角形をメッシュ分割し、分割されたメッシュを最も近い大梁、小梁もしくは柱に荷重伝達するものとして計算します。

プロパティ

基本情報

・吹き抜け

吹き抜けは、「する」または「しない」を選択します。荷重伝達方向は、「X方向」、「Y方向」、「XY方向」から選択します。

※ 荷重伝達方向の表示については、「表示」を参照してください。

吹き抜け「しない」とした場合

床を配置する場所にカーソルを合わせ、配置する部材が表示された状態で左クリックをすることで、床が配置されます。


配置する場所にカーソルを合わせ、左クリックする


床を配置する

吹き抜け「する」とした場合

吹き抜けにしたい床を左クリックし、クリックした床がオレンジ色になった状態で、部材情報のウインドウの吹き抜けを「する」に指定することで、床が吹き抜けになります。


吹き抜けにする床を左クリックする


吹き抜け「する」を指定する


吹き抜けに変更される

・符号を個別か

「True」または「False」を選択します。

デフォルトは「False」ですが、「True」に変更した場合は「床符号」は空欄となります。 「True」から「False」に変更した場合は「スラブ符号」「FL符号」「LL符号」は空欄となります。

配置済みの床符号は「床荷重リスト」画面で自動分割を実行した場合は「True」に切り替わり、配置していた符号を分割した「スラブ符号」「FL符号」「LL符号」が設定されます。

床組分割

荷重

親床

補強部材情報

構造

平面応力要素を考慮したい床を左クリックし、クリックした床がオレンジ色になった状態で部材情報のウィンドウの「平面応力要素計算」を「する」とし、「平面応力要素名」を選択すると平面応力要素を考慮した解析が行えます。平面応力要素の符号は、「部材リスト」→「平面応力要素」で定義できます。

二重床

二重床

操作対象で「二重床」を選択します(キー「U」を押すことでも、二重床に切り替わります)。二重床は伏図で配置します。二重床は荷重として考慮されるのみで、剛性には寄与しません。

 ※ 床と同様な方法で配置します。「」を参照してください。

片持床

片持床

操作対象で「片持床」を選択します(キー「O」を押すことでも、片持床に切り替わります)。
片持床は伏図で配置します。

画面右側の部材詳細情報ウインドウの「片持床符号」、「配置サイド」、「スラブ端距離」、「スラブ幅」、「先端線荷重」を指定します。
片持床符号は床荷重リストで定義した符号から選択可能です。先端線荷重の単位は(kN/m)です。

片持床の配置

片持床を配置する場所にカーソルを合わせ、配置する部材が表示された状態で左クリックをすることで、片持床が配置されます。


配置する場所にカーソルを合わせ、左クリックする


片持床を配置

出隅

出隅

操作対象で「出隅」を選択します(キー「D」を押すことでも出隅に切り替わります)。出隅は伏図で配置します。
画面右側の部材詳細情報ウインドウの「出隅符号」、「X方向幅」、「Y方向幅」、「先端線荷重」を指定します。
先端線荷重の単位は(kN/m)です。

出隅の配置

出隅を配置する場所にカーソルを合わせ、配置する部材が表示された状態で左クリックをすることで、出隅が配置されます。


配置する場所にカーソルを合わせて左クリックする


出隅を配置

小梁

小梁

操作対象で「小梁」を選択します(キー「S」を押すことでも小梁に切り替わります)。小梁は伏図で配置します。
画面右側の小梁配置詳細指定ウインドウの「位置(mm)」、「符号」、「方向」を指定します。

配置した小梁選択時に表示される画面右側のプロパティで小梁符号の変更や特殊荷重の配置が可能です。

小梁の配置

本数・スパン配置

「位置」に小梁を配置するスパンを入力します。
正の値を入力した場合には、床の指定した端部からの距離として指定されます。
負の値を入力した場合には、選択した床に等間隔で配置される小梁の数として指定されます。
「符号」は小梁リストで定義した符号から選択可能です。
「方向」は、小梁をX軸とY軸、または指定した梁番号(小梁配置プレビューにて定義される)のどちらの方向に小梁を配置するかを指定します。

a) 「位置」に正値を入力した場合(距離指定)

 

※ 複数本、小梁を配置する場合は、リスト部分を右クリックして「ピッチ/比率の行追加」を選択するか、方向入力セルが選択された状態で「Enter」を押してください。

位置と符号、方向を小梁配置プレビューに従って指定する。


小梁を配置する床を選択すると、配置される小梁が表示される


左クリックすることで小梁が配置される

※ 配置される小梁が表示された状態でキー「X」または、「Y」を押すことでも、配置方向を指定することが出来ます。

b) 「位置」に負値を入力した場合(等間隔配置)


配置する小梁の数にマイナスを付けて入力し、方向を指定する
※等間隔配置の場合は、行の追加はできません。


小梁を配置する床を選択すると、配置される小梁が表示される


左クリックすることで小梁が配置される

指定梁鉛直方向本数・スパン配置

「本数・スパン配置」と同様の指定で、指定した大梁と直交する方向に大梁を配置します。
「位置」に小梁を配置するスパンを入力します。
正の値を入力した場合には、床の指定した端部からの距離として指定されます。
負の値を入力した場合には、選択した床に等間隔で配置される小梁の数として指定されます。
「符号」は小梁リストで定義した符号から選択可能です。
「方向」は、小梁をX軸とY軸、または指定した梁番号(小梁配置プレビューにて定義される)のどちらの方向に小梁を配置するかを指定します。


受梁(梁2本指定)本数配置

2本の大梁を指定して、指定した本数の小梁を等間隔で配置します。
「位置」に小梁を配置する本数を入力します。「方向」にはカンマ区切りで大梁の番号を指定します。
2本の大梁はプレビュー画面でShiftキーを押しながら複数選択することで指定する事も可能です。
配置は「本数・スパン配置」と同様でプレビュー画面で配置する小梁が表示された状態で、伏図画面の配置したい床を左クリックで配置します。


側梁(梁2本指定)本数配置

2本の大梁を指定して、その角度を指定した本数で等分する小梁を配置します。
「位置」に小梁を配置する本数を入力します。「方向」にはカンマ区切りで大梁の番号を指定します。
2本の大梁はプレビュー画面でShiftキーを押しながら複数選択することで指定する事も可能です。
配置は「本数・スパン配置」と同様でプレビュー画面で配置する小梁が表示された状態で、伏図画面の配置したい床を左クリックで配置します。


任意梁(梁2本指定)本数配置

2本の大梁の長さの割合を指定して、2点間を結ぶ小梁を配置します。
1、2行目の「位置」に1、2本目の大梁の長さの割合、「方向」には床周辺の大梁の内、左回りで何番目の大梁であるかを指定します。
長さの割合は左回りで見た時の始端からの割合となります。
2本の大梁はプレビュー画面でShiftキーを押しながら複数選択することで指定する事も可能です。
配置は「本数・スパン配置」と同様でプレビュー画面で配置する小梁が表示された状態で、伏図画面の配置したい床を左クリックで配置します。


隣接床組分割指定

大梁を1本指定して、その大梁側に隣接する床に配置されている小梁を延長するように小梁を配置します。



コピー元の床組みが変更される場合は、コピー先の小梁も自動追従します。


小梁配置のコピー・ペースト

入力した床組を他の床組にコピーすることが可能です。
床組を選択後、「Ctrl+C」でコピーし、「Ctrl+V」で貼り付けを行えます。
コピーペーストは同一データ内だけでなく、データをまたいで貼り付けを行うことも可能です。

二重床用小梁

二重床用小梁

操作対象で「二重床用小梁」を選択します。二重床用小梁は伏図で配置します。

※ 二重床用小梁の配置方法は小梁の配置方法と同じです。「小梁」を参照してください。

節点荷重

節点荷重

節点荷重の配置はすべて、メインメニュー「荷重・材料」の「節点補正荷重」で行ないます。
節点補正荷重」を参照してください。
操作対象で「節点荷重」を選択し(キー「M」を押すことでも節点荷重に切り替わります)、
ここで入力された節点荷重の配置確認を伏図・軸組図上で行うことができます。

特殊荷重

特殊荷重

操作対象で「特殊荷重」を選択します(キー「E」を押すことでも特殊荷重に切り替わります)。
特殊荷重は伏図で配置します。

画面右側の部材詳細情報ウインドウの「特殊荷重符号1」「特殊荷重符号2」を指定します。
特殊荷重符号1」「特殊荷重符号2」を両方入力することで、1つの梁に2つの特殊荷重を配置することが可能です。
各特殊荷重符号は特殊荷重リストで定義した符号より選択できます。

特殊荷重の配置

特殊荷重を配置する場所にカーソルを合わせ、配置する荷重が表示された状態で左クリックをすることで、特殊荷重が配置されます。


配置する位置にカーソルを合わせる


左クリックして特殊荷重を配置

支承材・履歴系減衰材

支承材・履歴系減衰材

最下層に免震層を設ける場合を例に配置操作を説明します。

免震支承材の配置

  1. メインメニューから「基本事項」→「階・軸の追加と削除」→「階の追加」を選択します。

  2. 「最下層に追加」を選択し、追加階の階高・名称を指定し、「免震層として追加」にチェックを入れてOKとします。

  1. 最下層にピン支持の節点が作成されますので、既存階の節点支持条件の修正や免震層の梁追加等を適宜行ってください。

※免震装置はデフォルトでは下記のような剛域付きせん断ばねでモデル化されます。
 大梁に接続しているもしくは節点支持条件が「固定」になっているなど、
 節点1および節点2が曲げに抵抗できる条件でないと免震装置はせん断力を負担できませんのでご注意ください。

  1. 操作対象で「支承材・履歴系減衰材」を選択します(キー「I」を押すことでも免震支承材に切り替わります)。

  2. 画面右側の部材情報ウインドウで、配置する免震装置を選びます。

6-a) 符号から選択する場合

「免震装置符号」を選択すると、「免震装置符号定義」で定義された符号が表示されますので、必要なものを選択します。


符号指定

6-b) 型番から選択する場合

「性能指定方法」「免震支承材タイプ」→「メーカータイプ」→「シリーズタイプ名」の順で選択すると、「装置名」のところに配置可能な免震装置の型番一覧が表示されますので、必要なものを選択します。


製品番号指定

7-a)伏図で配置する場合は、配置する節点位置にカーソルを合わせ、左クリックします。

 

7-b) 軸組図で配置する場合は、配置する2節点間をクリック&ドラッグすることで配置可能です。


節点を左クリックし、 ドラッグする



  1. 支承材・履歴系減衰材は下記項目を設定できます。

プロパティ

基本情報

・性能指定方法
・層せん断力集計床グループ
・支承材タイプ
・免震支承材タイプ
・メーカータイプ
・シリーズタイプ名
・装置名

個別情報

・回転角度 支承材・履歴系減衰材の軸回転角度
・引張非線形の考慮 引張非線形を考慮する場合にはTrueとします。
・引張折点用面圧(N/mm2)
 引張非線形を考慮する場合の、引張側折点耐力を計算するための面圧です。
 0とすれば、引張に入った直後に剛性低下します。

・引張剛性低下率 引張非線形を考慮した場合の剛性低下率を設定します。
・初期応力倍率
・Q-h付加曲げモーメント計算用高さを有効にするか
・Q-h付加曲げモーメント計算用高さ

すべり・転がり支承の共通設定

・長期軸力を直接指定するか?
 すべり・転がり支承折点荷重計算用長期軸力を直接指定するかどうか設定できます。

・すべり・転がり支承長期軸力
 上記項目true時の、すべり・転がり支承折点荷重計算用長期軸力直接入力の値

すべり支承の設定

・すべり面側
 すべり面が上側か下側かを設定できます。すべり面側の大梁にのみ、P-δ付加曲げモーメントが発生します。

・摩擦係数を直接指定するか
 摩擦係数を直接指定する場合にはTrueにします。
 メーカー製品によって指定可能なものと不可のものがあります。

・直接入力摩擦係数
 上記項目True時の、摩擦係数直接入力の値です。

・速度を直接指定するか?
 すべり支承滑り出し荷重設定用速度を個別指定する場合にはTrueにします。
 メーカー製品によって指定可能なものと不可のものがあります。

・すべり支承速度
 上記項目true時の、すべり出し荷重設定用速度直接入力の値
 上記項目True時の、滑り出し荷重設定用速度の値です。

・軸力一定で滑り出し荷重を計算

・支圧プレートの設定※BBMの支承材のみ設定可能
 建物全体の指定に従う
 支圧プレートあり
 支圧プレートなし

U型ダンパーの設定

・初期ギャップ(mm)

補強部材情報

補強部材かどうかの指定を行えます。

繰り返し依存性考慮

・初期温度
 繰り返し依存性を考慮する場合に適用される初期温度を設定します。
 (現在はブリヂストン高減衰ゴム系積層ゴム支承のみに有効となります。)
 別途、立体振動解析条件もしくは質点系振動解析条件にて繰り返し依存性の考慮を設定する必要があります。

特性変動の個別指定

・個別指定された特性変動を採用するか
 本設定をTrueにした場合、特性変動を考慮した計算において、この表で定義された特性変動の値が採用されます。
 (現在は高減衰ゴム系積層ゴム支承、鉛プラグ挿入型積層ゴム支承にのみ有効となります。)

筒状流体・粘性体ダンパー

筒状流体・粘性体ダンパー

操作対象で「筒状流体・粘性体ダンパー」を選択します(キー「R」を押すことでも筒状流体・粘性体ダンパーに切り替わります)。

筒状流体・粘弾性ダンパーの配置

画面右側の部材情報ウインドウで、配置する減衰材を選択します。
「性能指定方法」で「符号指定」を選択した場合、「ダンパー符号」を選択して配置を行うことが可能です。
「性能指定方法」で「製品番号指定」を選択した場合、「メーカータイプ」「シリーズタイプ名」を選択すると、
配置可能な装置の型番が「装置名」に一覧で表示されます。選択した装置は伏図にて配置します。


節点を左クリックし、 ドラッグする


配置される部材が表示される


免震減衰材が配置される

※免震層ダンパーは剛域付きせん断ばねでモデル化されます。大梁に接続しているもしくは節点支持条件が「固定」になっているなど、節点1および節点2が曲げに抵抗できる条件でないと免震装置はせん断力を負担できませんのでご注意ください。また、免震層ダンパーのプロパティで下側になる節点を変更することも可能です。

操作対象で「杭」を選択します。伏図・軸組図上で杭が選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置する杭の基本情報が表示されており、符号・配置タイプ等が指定できます。杭が選択されている場合は、選択杭の詳細情報が表示されます。

プロパティ

基本情報

・杭符号
・杭本数

個別情報

・基礎重量(kN)
・偏心距離Ex、Ey(mm)
・杭長(mm)
・杭頭位置(mm)
・支点ばねX、Y(kNm/rad)

地盤情報

・地盤バネ符号

トグル制震ブレース

トグル制震ブレース

操作対象で「トグル制震ブレース」を選択します(キー「T」を押すことでも、トグル制震ブレースに切り替わります)。伏図・軸組図上でブレースが選択されていない場合、画面右側の部材詳細ウインドウには新規で配置するトグル制震ブレースの基本情報が表示されており、符号・配置タイプ等が指定できます。トグル制震ブレースが選択されている場合は、選択ブレースの詳細情報が表示されます。

プロパティ

トグル制震ブレース符号

トグル制震ブレースリストで定義した符号から選択できます。

05. 計算条件のサブセクション

荷重計算条件

メインメニュー「計算条件」→「荷重計算条件」を選択します。

荷重条件1の入力項目

項目内容デフォルト
柱自重の取り扱い※現状では「階高の中央で上下階に分配する」設定のみとなります - 
耐震壁自重の取り扱い※現状では「柱が直接負担する」設定のみとなります - 
3方以外のスリット付き壁自重の取り扱い下記から選択します。
・上下の梁で負担する
・柱が直接負担する
上下の梁で負担する
壁仕上げ重量の取り扱い下記から選択します。
・上下の梁で負担する
・柱が直接負担する
・上階の梁で負担する
・下階の梁で負担する
上下の梁で負担する
壁仕上げ重量算定時の壁開口の取り扱い※現状では「壁仕上げ重量算定時に壁開口を考慮する」設定のみとなります
壁仕上げ重量計算の寸法下記から選択します。
・内法寸法で計算する
・芯々間寸法で計算する(芯々間の場合、開口は考慮しません)
内法寸法で計算する

荷重条件2の入力項目

項目内容デフォルト上限下限
鉄骨重量割増率鉄骨の重量について、各部材種別毎に割増率を設定できます。
※0以外で設定してください。0を入力した場合には1.0として計算されます。
1.0 -  - 
CMQ算定時剛域の考慮下記の3つから選択できます。
[1] 剛域を考慮する(剛域部荷重はCMQに加算する)
大梁を可とう部分と剛域部分に分けてモデル化し、可とう部分のCMQを計算します。剛域部分は片持ち梁とみなし、剛域先端に可とう部分のCとQを作用させて全体のCMQを計算します。
剛域内に作用する荷重はCMQとして計算します。
[2] 剛域を考慮する(剛域部荷重は柱に伝達する)
大梁を可とう部分と剛域部分に分けてモデル化し、可とう部分のCMQを計算します。剛域部分は片持ち梁とみなし、剛域先端に可とう部分のCとQを作用させて全体のCMQを計算します。
剛域内に作用する荷重は柱に直接伝達します。
[3] 剛域を考慮しない
剛域を考慮せず、材長に対してCMQを計算します。
剛域を考慮する(剛域部荷重はCMQに加算する) -  - 
支える床の数に応じた柱軸力算定時の積載荷重低減の考慮下記から選択します。
・低減を考慮する。
・低減を考慮しない。
低減を考慮する  -  - 
K型ブレースの重量配分下記から選択します。
・内部節点に重量を配分する。
・基準節点にのみ重量を配分する。
内部節点に重量を配分する -  - 
その他※現状では下記設定のみとなります。
部材が交差するラップ部分の荷重は常に削除されます。
関連するデータに変更がない場合でも、荷重計算は常に再計算されます。
 -  -  - 

剛性計算条件

メインメニュー「計算条件」→「剛性計算条件」を選択します。

剛性条件1の入力項目

項目内容選択肢デフォルト
スラブによる梁の断面二次モーメント(RC,SRC造)
・増大率で考慮する
・協力幅で考慮
協力幅で考慮
片側スラブの増大率「増大率で考慮する」を選択した場合のみ設定できます。-1.0
両側スラブの増大率「増大率で考慮する」を選択した場合のみ設定できます。-1.0
各層スラブ厚の設定各層スラブ厚を設定するフォームを開きます。
※床毎に構造スラブをしたいした場合はそのスラブ厚が優先されます。
※床荷重リストにおいてスラブ厚を0とした床については協力幅が考慮されません
--
β1、β2各計算式の係数を設定します。
β1、β2省略時は自動計算となります。
-省略
スラブによる梁の断面二次モーメント(S造)
・増大率で考慮する
・協力幅で考慮
協力幅で考慮
片側スラブの増大率「増大率で考慮する」を選択した場合のみ設定できます。-1.0
両側スラブの増大率「増大率で考慮する」を選択した場合のみ設定できます。-1.0
各層スラブ厚の設定各層スラブ厚を設定するフォームを開きます。
※床毎に構造スラブをしたいした場合はそのスラブ厚が優先されます。
※床荷重リストにおいてスラブ厚を0とした床については協力幅が考慮されません
--
デッキプレート高さデッキプレート高さを設定するフォームを開きます。-50
β1、β2各計算式の係数を設定します。
β1、β2省略時は自動計算となります。
-省略
協力幅の計算に片持ちスラブを含むRC造大梁の終局曲げ強度や曲げ降伏時剛性低下率に片持ち床のスラブ筋を考慮します。-オフ
大梁曲げ剛性倍率直接入力の指定大梁曲げ剛性倍率直接入力時、入力した倍率をどのように扱うかを指定します。原断面に対する倍率、その他の剛性倍率に対する加算倍率、その他の剛性倍率に対する乗算倍率から選択できます。-原断面に対する倍率



剛性条件2の入力項目

項目内容選択肢デフォルト
RC造, SRC造の柱・梁部材の剛性※現状では「鉄骨・鉄筋を考慮しない」設定は選択できません。・鉄骨・鉄筋を考慮する
・鉄骨のみ考慮する
鉄骨・鉄筋を考慮する
柱梁接合部のモデル化※現状では「モデル化しない」設定は選択できません・全て剛域で考慮
・全てパネルで考慮
・個別設定
個別設定
接合部の個別設定「個別設定」を選択した場合有効となります。
各層の接合部について、「剛域」「仕口パネル」を個別設定するフォームを開きます。
- 
RC剛域の入り長さa×Dの係数aRC剛域の入り長さa×Dの係数です。-0.25
S剛域の入り長さa×Dの係数aS剛域の入り長さa×Dの係数です。-0.0
梁のねじり剛性梁にねじり剛性を考慮するかどうかを設定します。-考慮しない
柱のねじり剛性柱にねじり剛性を考慮するかどうかを設定します。-考慮しない



剛性条件3の入力項目

項目内容選択肢デフォルト
腰壁・垂壁付梁の断面二次モーメントの計算方法-・壁は考慮しない
・形状通りに計算する
・断面積・梁せいが等しい矩形断面に置換する
・断面積・梁幅が等しい矩形断面に置換する
形状通りに計算する
弾性解析時の袖壁による柱の断面二次モーメントの計算方法-・壁は考慮しない
・形状通りに計算する
・断面積・梁せいが等しい矩形断面に置換する
・断面積・梁幅が等しい矩形断面に置換する
形状通りに計算する
袖壁、腰壁、垂壁による剛域の計算方法-・フェイスから剛域の入り長さ分内側
・フェイス位置
フェイスから剛域の入り長さ分内側
柱軸変形用の剛域の採用方法※現状では「軸変形の剛域は考慮しない」のみの
設定となります
--



剛性条件4の入力項目

項目内容選択肢デフォルト
耐震壁付梁の剛性増大率耐震壁が取り付く梁の剛性増大率-100
複数開口の取り扱い-・包絡開口とする
・等価開口とする
・包絡開口・等価開口自動判定
等価開口
耐震壁の判定-・ro≦0.4
・max(ro, Lo/L)≦0.4
・max(ro, Lo/L, Ho/H)≦0.4
ro≦0.4
腰壁・垂壁の無開口スリット付壁の剛性計算時壁長さの上限構造階高に対し、垂壁長さの上限として下図のαを設定します。
0.5とした場合、構造階高の半分までが垂壁とみなされます。
-0.5
袖壁の無開口スリット付壁の剛性計算時壁長さの上限スパン間距離に対し、袖壁長さの上限として下図のαを設定します。
0.5とした場合、スパン長の半分までが袖壁とみなされます。
-0.5



剛性条件5の入力項目

項目内容選択肢デフォルト
静的解析時の免震部材剛性静的解析時には免震部材を固定するかを選択します。-オン
積層ゴム支承の免震部材固定時の剛性倍率免震部材を固定とした場合有効になります。-10000
すべり・転がり支承の免震部材固定時の剛性倍率免震部材を固定とした場合有効になります。-0

応力計算条件

メインメニュー「計算条件」→「応力計算条件」を選択します。

応力条件1の入力項目

項目内容デフォルト上限下限
水平外力X方向外力の作用角度θ(度)を設定します。
水平外力の作用角度θは、全体座標系X軸とのなす角度(度)で表します。Y方向の作用角度は、X加力方向と直角になります。
0.0 -  - 
採用する水平荷重下記から選択できます。
・地震荷重
・風荷重
地震荷重 -  - 
許容応力度計算時の応力解析方法下記から選択できます。
・弾性解析応力結果
・弾塑性解析応力結果
弾性解析応力結果 -  - 
柱の軸変形

下記から選択できます。
A.鉛直・水平で考慮:
鉛直荷重時および水平荷重時に考慮します。
B.水平のみ考慮する:
水平荷重時にのみ考慮します。
C.水平のみ考慮する
(免震層のみ鉛直・水平共に考慮する)

※軸変形を考慮しない場合には、鉛直部材の軸剛性を10000倍してモデル化します。ただし、耐震壁の軸剛性に対してはいずれの場合でも倍率を乗じません。

鉛直荷重による軸変形
  免震装置
 A 
 B 
 C 
鉛直・水平で考慮 -  - 
長期応力の解析方法下記から選択できます。
・通常解析
・施工時解析
施工時解析を選択した場合、柱の軸変形の設定に関わらず、柱の軸変形は鉛直荷重時・水平荷重時共に考慮されます。
通常解析 -  - 

応力条件2の入力項目

項目内容デフォルト
ブレース長期軸力の考慮下記から選択できます。
・長期軸力を負担させる
・長期軸力を負担させない
長期軸力を負担させる
制振間柱長期軸力の考慮下記から選択できます。
・長期軸力を負担させる
・長期軸力を負担させない
長期軸力を負担さない
剛床代表節点高さ方向座標の設定方法下記から選択できます。
・ 各節点の平均座標から計算する
・ 階高をそのまま使用する
各節点の平均座標から計算する
免震部材(積層ゴム支承)のモデル化下記から選択できます。
・剛域付きせん断ばね
・せん断ばね
免震装置のモデル化で「剛域付きせん断ばね」とした場合には、免震装置に生じるせん断力によって上下の大梁にモーメントが発生します。「せん断ばね」とした場合、免震装置は単純なせん断ばねとしてモデル化されるため、上下大梁にはモーメントを伝達しません。(「免震支承材」をご参照ください。)
剛域付きせん断ばね
免震部材(すべり支承)のモデル化下記から選択できます。
・剛域付き摩擦ばね
・摩擦ばね
免震装置のモデル化で「剛域付き摩擦ばね」とした場合には、免震装置に生じるせん断力によって上下の大梁にモーメントが発生します。「摩擦ばね」とした場合、免震装置は単純なせん断ばねとしてモデル化されるため、上下大梁にはモーメントを伝達しません。(「免震支承材」をご参照ください。)
摩擦ばね
耐震壁のモデル化下記から選択できます。
・壁エレメントモデル  (「耐震壁(壁エレメントモデル)の剛性」をご参照ください。)
・平面応力要素
・板要素  (「耐震壁(平面応力要素、板要素)の断面性能」をご参照ください。)
壁エレメントモデル
鋼板壁の付帯柱下記から選択できます。
・鋼板壁の付帯柱をピンとする
・鋼板壁の付帯柱をピンとしない
鋼板壁の付帯柱をピンとしない
耐震壁のモデル化下記から選択できます。
・壁エレメントモデル
・平面応力要素
・板要素
壁エレメントモデル
支点浮き上がりの考慮※現状では「浮き上がりを考慮しない」設定のみとなります - 

応力条件3の入力項目

項目内容デフォルト
層間変形角計算時の変形※現状では「節点の最大変形」設定のみとなります - 
剛性率計算時の変形※現状では「重心位置の変形」設定のみとなります - 
剛心の計算方法※現状では「構造関係技術基準解説書」設定のみとなります - 
剛床解除節点の重心・剛心への考慮※現状では「剛床解除節点を考慮する」設定のみとなります - 
剛心算定時の負剛性部材の考慮※現状では「負剛性部材を考慮する」設定のみとなります - 

応力条件4の入力項目

項目内容デフォルト
ダンパーの取り付け剛性計算下記から選択できます。
・状態N解析、状態R解析、状態T解析を行う
・状態N解析、状態R解析、状態T解析を行わない
状態N、状態R解析はそれぞれ間柱ダンパーの剛性を0、∞とした場合の静的線形解析です。間柱型ダンパーを多質点系モデルに考慮する場合の付加剛性を計算するために行います。状態N,R解析を行った場合、計算された付加剛性は「弾性解析」⇒「<ファイル名>.studstiff.csv」に出力されます。

(詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。)

状態N解析、状態R解析を行わない
ダンパー反力による設計ダンパー反力を節点荷重として考慮する場合にはチェックを入れてください。
(詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。)
オフ
幾何剛性の考慮免震支承材について、幾何剛性を考慮するか否かを設定できます。※本機能は研究目的の機能です。通常の設計では使用しないでください。オフ
大梁自動分割下記から選択できます。
・個別的指定に従う
・無効にする
個別指定に従う
部分地下の水平力※現状では「最下層まで水平力を伝達させる」設定のみとなります - 

断面算定条件

メインメニュー「計算条件」→「断面算定計算条件」を選択します。

ここでは、断面算定条件をS造,RC造,SRC造でそれぞれ設定することができます。

共通条件

項目内容デフォルト
長期応力の採用位置下記から選択します。
・節点位置
・剛域端
・フェイス位置
節点位置
部材の水平荷重時の断面算定位置※現状では「フェイス位置」設定のみとなります - 
設計用せん断力算定時の内法寸法の計算※現状では「柱・梁・壁フェイス位置」設定のみとなります - 
柱の曲げ断面検定方法下記から選択します。
・一軸曲げ
・二軸曲げ
 - 
非剛床梁の曲げ断面検定方法大梁の検定時、軸力や床面内方向の曲げ応力度を考慮して検定を行うことができます。
※現状ではS造のみ指定に応じた検定となり、その他の構造種別では軸力は考慮せず検定を行います。
 - 
耐震壁周りの部材の算定下記から選択します。
・算定しない
・算定する
算定する

S造

S造の断面算定条件を設定します。

項目内容デフォルト
許容曲げ応力度計算時のLb許容曲げ応力度計算時に使用するLbの値を指定します。現在、支点間距離のみ選択できます。支点間距離
フランジの拘束条件fb低減計算時の拘束条件を指定します。完全拘束の場合、fb低減を行いません。横補剛材による拘束(小梁位置)
ジョイント位置の断面計算ジョイント位置の断面計算を行う際の採用断面を指定します。中央断面
ジョイント位置節点からのジョイント位置を指定します。
「ジョイント位置の個別指定」により、個別指定を行わない部位については本入力項目の値を採用します。
1.2
CFT柱のコンファインド効果CFT柱のコンファインド効果の考慮の有無を指定します。現状、コンファインド効果は考慮できません。考慮しない
柱梁許容曲げモーメント計算時のウェブ考慮柱部、梁端部、梁継手・中央についてX・Y方向ごとに許容曲げモーメントにウェブを考慮するか設定します。ただし、H鋼以外の断面には適用されません。 - 
曲げ・軸・せん断応力度組み合わせによる検定せん断検定時に曲げ・軸応力度との組み合わせによる検定も行うか、せん断応力度のみで検定を行うか選択します。ただし、断面がH鋼で「許容曲げモーメント計算時のウェブ考慮」が「考慮しない」になっている場合には、この指定によらず軸応力度は考慮せずせん断のみで検定を行います。 - 
鉄骨断面欠損の指定柱端部、梁端部のスカラップによる断面欠損を考慮する場合はチェックを入れ、欠損率もしくは欠損長さを入力します。欠損長さとして指定する数値は1か所分として考慮され、計算上は(入力値)×2が欠損するものとして計算されます。 - 

RC造条件1

RC造の断面算定条件1を設定します。

項目内容デフォルト
1/4位置での断面算定1/4位置における断面検定時採用断面を指定します。中央断面
設計用せん断力算定時の柱Myの耐力式設計用せん断力算定時のMy計算方法を指定します。at式
耐震壁設計用せん断力の計算方法RC耐震壁の設計用せん断力算定式を指定します。QD2=nQE
せん断耐力低減率の計算方法せん断耐力低減の計算方法を指定します。1.0 - max(ro,L/Lo,H/Ho)
梁・柱設計用せん断力および許容せん断力の評価方法せん断力の評価方法を指定します。安全性確保のための検討式
RC柱設計用せん断力決定方法RC柱の設計用せん断力算定式を選択してください。Min(QD1,QD2)
安全性確保の割増係数nを入力してください。1.5
損傷制御の割増係数nを入力してください。1.0
RC大梁設計用せん断力決定方法RC大梁の設計用せん断力算定式を選択してください。Min(QD1,QD2)
安全性確保の割増係数nを入力してください。1.5
損傷制御の割増係数nを入力してください。1.0

RC造条件2

RC造の断面算定条件2を設定します。

項目内容デフォルト
付着検討方法付着の検討方法を指定します。RC規準1999
(存在応力)
定着長さ端部・中央の定着長さを指定します。端部:15
中央:20
フックの有無末端のフックの有無を指定します。あり
接合部検討方法接合部の検討方法を指定します。許容応力度計算、終局時計算ともに検討する
高強度せん断補強筋の条件梁βcパワーリング685の梁βc計算方法を指定します。関数式
柱βcoパワーリング685の柱βc計算方法を指定します。関数式
水平接合面の検討検討する/検討しない水平接合面の検討可否を設定します。水平接合面の検討をするかしないかを選択します。「検討する」とした場合、PCa部材の水平接合面の検討を行い、検討結果を出力(csvと計算書)で確認できるようになります。検討しない
摩擦係数水平接合面の検討時の摩擦係数を設定します。水平接合面のせん断強度に用いる摩擦係数を入力します。1.0
荷重係数鉛直荷重に対する終局限界状態の設計用せん断応力度の算定に用いる、設計用曲げ応力の荷重係数を入力します。D.L.:1.7, L.L.:1.4

SRC造条件1

SRC造の断面算定条件1を設定します。

項目内容デフォルト
梁の曲げ耐力計算方法単純累加強度式、又は一般化累加強度式より設定します。
※現状は単純累加強度式のみ
 - 
柱の曲げ耐力計算方法単純累加強度式、又は一般化累加強度式より設定します。
※現状は単純累加強度式のみ
 - 
最下階柱脚の算定方法最下階の柱脚をSRC造として計算するかRC造として計算するか選択します。
※現状はSRCのみ
 - 
SRC造大梁の曲げ許容応力度の設定SRC造の大梁曲げ許容応力度に鉄筋を考慮するかどうか選択します。
※現状は考慮するのみ
 - 
梁の1/4位置での断面算定大梁の1/4位置での断面算定でどこの断面を採用するか選択します。
※現状は中央断面のみ
 - 
柱・梁の許容曲げモーメント計算時のウェブ考慮許容曲げモーメントの計算時にウェブを含むかどうかを選択します。
※現状は考慮するのみ
 - 

SRC造条件2

SRC造の断面算定条件2を設定します。

項目内容デフォルト
梁の短期設計用せん断力の計算方法SRC規準、又は構造規定(日本建築センター)より選択します。構造規定(日本建築センター)
柱の短期設計用せん断力の計算方法SRC規準、又は構造規定(日本建築センター)より選択します。構造規定(日本建築センター)
梁のRC負担せん断力決定方法梁においてRC部分が負担するせん断力の計算方法を選択できます。
rQL : 長期RC負担せん断力
sQD : 鉄骨負担分の設計用せん断力
※短期設計用せん断力計算方法で構造規定(日本建築センター)を選んだ場合に有効です。
Min(QD1,QD2)
柱のRC負担せん断力決定方法柱においてRC部分が負担するせん断力の計算方法を選択できます。
rQL : 長期RC負担せん断力
sQD : 鉄骨負担分の設計用せん断力
※短期設計用せん断力計算方法で構造規定(日本建築センター)を選んだ場合に有効です。
Min(QD1,QD2)
SRC造耐震壁の設計用せん断力の計算方法SRC造耐震壁の設計用せん断力計算方法を設定します。現在設定は行えません。 - 
耐震壁のせん断耐力低減率の計算方法SRC造耐震壁のせん断耐力低減方法を選択します。現在設定は行えません。 - 

上下動係数・OTM低減係数

上下動係数・OTM低減係数を設定します。

項目内容デフォルト
上下動による係数α上下動による係数の考慮可否を設定します。考慮しない
転倒モーメント比による係数β転倒モーメント比による係数の考慮可否を設定します。考慮しない
各階係数指定各階上下動係数、転倒モーメント比による係数を設定します。0.0
係数指定個別上下動係数、転倒モーメント比による係数を個別位置ごとに設定します。0.0

部材復元力特性計算条件

メインメニュー「計算条件」→「部材復元力特性計算条件」を選択します。ここでは、部材復元力特性の計算条件を設定します。

終局耐力条件1

項目内容デフォルト上限下限単位
柱のモデル化柱の曲げ・軸相関計算モデルを設定します。現状、ファイバーモデルのみ選択可能です。ファイバーモデル -  -  - 
耐震壁のモデル化耐震壁の曲げ・軸相関計算モデルを設定します。ファイバーモデル -  -  - 
コンクリート材料引張耐力の設定柱の引張コンクリート、耐震壁の引張コンクリートの引張耐力を設定します。0.0 - 0.0 - 
コンクリート材料非線形の設定コンクリートの履歴則を設定します。NewRC -  -  - 
ファイバーモデルの塑性率計算方法ファイバーモデルの塑性率計算方法を設定します。ファイバーモデルの塑性率の計算方法については確立された手法がなく、その都度適切に判断する必要があります。RESP-Dでは2つの計算方法を用意しています。\1)塑性率基点歪みを設定   
材料塑性率
基点の設定
塑性率計算のための基点を設定します。上記「ファイバーモデルの塑性率計算方法」で「塑性率基点歪みを設定」とした場合に設定できます。
分割断面の歪みが基点歪みに達した時点の歪み、曲率をそれぞれ軸力、モーメントの塑性率基点とします。
S柱圧縮:0.01
S柱引張:0.01
RC柱圧縮:0.005
RC柱引張:0.01
RC耐震壁圧縮:0.005
RC耐震壁引張:0.01
 -  -  - 

1) ファイバーモデルの塑性率計算方法

「塑性率基点歪みを設定」:

断面内の歪みにより塑性率の基点を設定します。例えばRCの終局曲げ耐力を計算する際には縁圧縮歪み0.3%で決められることが多いため、RCにおいて終局耐力を超えているか否かの判定には適します。しかしながら、塑性率の基点となる降伏耐力時の縁歪みは軸力により異なってくるため、適切な塑性率を算出することは難しいケースが多いです。また、この計算方法の場合、X/Y方向曲げヒンジと軸降伏は必ず同時に発生します。

「重み付平均塑性率」:

ファイバー断面における各分割断面の塑性率に対し、モーメントに対する寄与率によって重み付した値を用いて塑性率基点を設定します。縁歪みによる決定方法と下記の点で異なる傾向を示します。

・特に歪み等の指定をすることなく、実際の骨格曲線において剛性低下が大きくなる時点を塑性率基点に設定できます。

・X/Y方向曲げヒンジ、軸降伏はそれぞれ別のタイミングで生じます。

計算方法の詳細は、下記参考文献をご参照ください。

ファイバー要素断面の塑性率算定に関する考察 : その1 曲げ・軸塑性率の評価方法(2012年度大会(東海)学術講演会)

ファイバー要素断面の塑性率算定に関する考察 : その2 鉄骨造建物の荷重増分解析による検証(2012年度大会(東海)学術講演会)

ファイバー要素断面の塑性率算定に関する考察 : その3 RC部材への適用検討(2013年度日本建築学会大会(北海道)学術講演会)

ファイバー要素断面の塑性率算定に関する考察 : その4 RC造建物の荷重増分解析による検証(2013年度日本建築学会大会(北海道)学術講演会)

終局耐力条件2

項目内容デフォルト上限下限単位
RC造梁の曲げ耐力計算方法RC造梁曲げ降伏耐力計算方法として、略算式および平面保持を選択できます。略算式 -  -  - 
RC造梁ひび割れ計算時のスラブ考慮ひび割れモーメントの計算時にスラブを考慮するかどうかを設定します。考慮する -  -  - 
剛性低下率αy の計算αy の計算時にスラブを考慮するかどうかを設定します。考慮する -  -  - 
断面二次モーメント比によるαyの補正「補正する」とした場合、計算されたαyに下記の比率を乗じた値をαyとして採用します。
・上端引張の場合
※腰垂壁が存在しない場合、αy’=αy(Ie0/Ie)と等価
・下端引張の場合
※腰垂壁が存在しない場合、αy’=αyと等価
補正する -  -  - 
下端引張時の引張鉄筋比ptの計算方法pt=Σat/(b・D)および pt=Σat/(B・D)から選択します。
b:協力幅を含む梁幅
B:矩形断面の梁幅
pt=Σat/(b・D)   
直接入力剛性倍率の考慮配置された大梁毎に剛性倍率を直接入力している場合に、αyの計算にも入力した倍率を考慮するかを設定します。「考慮する」とした場合、計算されたαyを直接入力した剛性倍率で除したαyを採用します。考慮しない -  -  - 
S造梁曲げ耐力算定時の横座屈考慮S造梁の曲げ耐力算定時の横座屈を考慮するかどうかを設定します。考慮しない -  -  - 
S造梁曲げ耐力算定時のウェブ考慮S造梁の曲げ耐力算定時のウェブを考慮するかどうかを設定します。考慮する -  -  - 
剛床に含まれない梁のモデル化剛床に含まれない梁のモデル化方法を設定します。軸力は考慮しない -  -  - 
袖壁の耐力考慮袖壁を曲げ耐力及びせん断耐力に考慮するかどうかを設定します。考慮する -  -  - 
腰壁・垂壁の耐力考慮腰壁・垂れ壁を曲げ耐力及びせん断耐力に考慮するかどうかを設定します。考慮する -  -  - 

RC造梁の曲げ耐力計算方法は「略算式」および「平面保持」から選択できます。「略算式」とした場合、スラブ筋はスラブ厚の中央に存在するものとして計算されます。「平面保持」とした場合、上端筋、下端筋それぞれについて、鉄筋断面積とスラブ面からの距離を指定することが可能です。

終局耐力条件3

項目内容デフォルト上限下限単位
RC造柱のせん断耐力式RC造柱のせん断耐力式を設定します。
せん断非線形の指定を行った場合でも、終局強度型設計指針もしくは靱性保証型設計指針とした場合には、せん断非線形は考慮されません。
終局強度型設計指針 -  -  - 
RC造梁のせん断耐力式RC造梁のせん断耐力式を設定します。
せん断非線形の指定を行った場合でも、終局強度型設計指針もしくは靱性保証型設計指針とした場合には、せん断非線形は考慮されません。
終局強度型設計指針 -  -  - 
RC造耐震壁のせん断耐力式RC造耐震壁のせん断耐力式を設定します。荒川式0.068式 -  -  - 
RC造梁のせん断耐力算定時(荒川式)のスラブ有効幅RC造の荒川式によるせん断耐力算定時に考慮する片側スラブの協力幅を設定します。1.0 -  - m
高強度せん断補強筋のQu算定式高強度せん断補強筋のQu算定式を設定します。塑性理論式 -  -  - 
SRC造柱のせん断耐力式SRC造柱のせん断耐力式を設定します。構造関係技術基準解説書 -  -  - 
SRC造梁のせん断耐力式SRC造梁のせん断耐力式を設定します。構造関係技術基準解説書 -  -  - 
SRC造壁のせん断耐力式SRC造耐震壁のせん断耐力式を設定します。RC造耐震壁として計算する   

部材非線形条件1の入力項目

項目内容デフォルト上限下限単位
立体振動解析時の部材復元力特性の設定部材の復元力特性を設定します。柱:指定不可
大梁:
 RC造:武田型
 S造 :標準型
 SRC造:武田型
耐震壁:指定不可
ブレース:標準型
 -  -  - 
鉛プラグ挿入型積層ゴム支承の履歴則鉛プラグ挿入型積層ゴム支承材の履歴側です。ここで設定がないメーカーについては、LRB統一型バイリニアとしてモデル化されます。オイレス工業:
歪み依存 Tri-Linear
 -  -  - 
錫プラグ挿入型積層ゴム支承の履歴則錫プラグ挿入型積層ゴム支承材の履歴側です。歪み依存 Bi-Linear -  -  - 

部材非線形条件2の入力項目

項目内容デフォルト上限下限単位
せん断非線形各部材のせん断非線形の考慮を設定します。
「考慮しない」:部材のせん断力がせん断耐力に達した場合に剛性低下させません。終局検定によるせん断検定は行います。
「降伏後耐力一定として考慮する」:部材のせん断力がせん断耐力に達した場合に剛性低下させます。耐力低下は考慮しません。
「降伏後耐力低下するものとして考慮する」:部材のせん断力がせん断耐力に達した場合に剛性低下させます。劣化開始歪みに達した時点から、耐力喪失歪みに達するまでは直線的に耐力低下を考慮します。
RC,S・SRC部材で耐力劣化させるかどうかを指定することもできます。
柱:考慮しない
大梁:考慮しない
耐震壁:降伏後耐力一定として考慮する
 -  -  - 
ひび割れによる剛性低下の考慮柱・梁・耐震壁のひび割れによる剛性低下の考慮可否を設定します。
「考慮する」とした場合はトリリニアとして、「考慮しない」とした場合はバイリニアとしてモデル化します。
曲げ:
柱・大梁・耐震壁:考慮する
せん断:
柱・大梁:考慮しない
耐震壁:考慮する
 -  -  - 

部材非線形条件3の入力項目

項目内容デフォルト上限下限単位
部材の非線形の考慮各部材の非線形の考慮を設定します。柱曲げ軸:弾塑性
大梁曲げ:弾塑性
耐震壁曲げ軸:弾塑性
ブレース:弾塑性
水平ブレース:弾塑性
免震装置:弾塑性
 -  -  - 
階の種別による非線形の考慮階の種別による非線形の考慮を設定します。本指定は部材ごとの指定に優先されます。地下階:弾塑性
搭屋階:弾塑性
 -  -  - 

静的増分解析条件

メインメニュー「計算条件」→「静的増分解析条件」を選択します。ここでは、荷重増分解析を設定します。

「解析ケースの指定」の入力項目

項目内容デフォルト上限下限単位
外力作用
角度
増分用水平外力の加力方向を、全体座標系のX軸からの角度で直接入力してください。X方向正加力:0
X方向負加力:180
Y方向正加力:90
Y方向負加力:270
 -  - 
限界変形角柱の加力方向に対する最大層間変形角が入力値に達した時点で、増分解析を終了します。設定しない場合は(半角数字の)0を入力してください(定義した荷重倍率に達するまで解析を実行します)。50 -  - rad

「荷重増分コントロール」の入力項目

項目内容デフォルト上限下限単位
荷重倍率L.F.1加力方向ごとに増分倍率を入力してください。 -  -  -  - 
分割数1加力方向ごとに、各増分倍率間の分割数を入力してください。 -  -  -  - 
終局検定指定終局強度検定を行う際の採用ステップを指定します。どこにもチェックを入れなかった場合は解析の最終ステップを採用します。 -  -  -  - 
*1 荷重増分解析では、外力分布形は一定とし、入力した増分倍率となるまで増分値を順次加算します。

「外力分布形の指定」の入力項目

項目内容デフォルト上限下限単位
外力
分布形
荷重増分解析用の外力分布が一次設計時と異なる場合は、各方向のせん断力係数を層ごとに直接入力してください。地下階、PH階は水平深度(Ki)を入力してください。0を入力した場合、自動計算値が採用されます。したがって、外力を生じさせたくない場合は微小値を入力します。
また、「応力計算条件」により許容応力度計算時に弾塑性解析応力結果を用いる設定をした場合はこちらの 指定値を採用します。
0 -  -  - 

※「副剛床のCi直接入力」において荷重増分解析時のCi指定を行っている場合でも、「X方向(Y方向)外力分布形を直接入力する」としていなければ、副剛床についても地震荷重時と同様の外力分布形が採用されますので、ご注意ください。

項目内容デフォルト上限下限単位
架構設計変形時を計算する架構設計変形時の荷重倍率を計算するかどうか指定します。本指定を行うと構造計算書出力のQ-δ曲線上に架構設計変形時のプロットと荷重倍率が出力されます。架構設計変形時の応力で終局検定を行う場合には、別途「増分解析条件1」「荷重増分量コントロール」に設定する必要があります。しない -  -  - 
重心位置高さ架構設計変形計算用の重心高さを入力します。階の間を指定した場合、上階と下階の変位を線形補間して計算します。 -  -  - m
基準点変位、
基準点せん断力
基準となる点を重心変位もしくは1階層せん断力により指定します。 -  -  - m
kN
目標点架構設計変形時計算用の基準点に対する面積倍率を指定します。 -  -  -  - 
長期荷重の考慮「初期応力を考慮する」もしくは「初期応力は柱軸力のみ考慮する」を選択します。また、長期荷重に対する荷重倍率を設定することもできます。初期応力を考慮する -  -  - 
等価減衰定数の計算等価減衰定数を計算するかどうかを指定します。指定した場合、「荷重増分解析結果」フォルダに「○○_push_his△△_DampingFactor.csv」(○○:dzファイル名,△△:ケースNo., X正,X負,Y正,Y負の順で1~4)というファイル名で減衰定数履歴が出力されます。する -  -  - 
段階的耐力喪失解析の設定段階的耐力喪失解析をするかどうかを指定します。柱、大梁、壁の耐力喪失変形角の下限と上限を設定します。いずれかの部材が上限に達するまで増分解析を行い、下限と上限の範囲内の部材を耐力喪失部材とみなして、それらの部材を両端ピンとしてモデル化したのち再度増分解析を実施するという流れを増分解析終了条件に達するまで繰り返します。柱、大梁の耐力喪失を考慮する場合、柱および大梁のせん断破壊を「考慮する」にしておく必要があります。しない -  -  - 
Q-δ曲線の層間変位計算用節点位置Q-δ曲線における層間変位計算用節点位置を指定します。重心位置 -  -  - 
反復計算反復計算をするかどうかを指定します。する -  -  - 

また、画面上部の[履歴出力指定]ボタンから、履歴出力の指定が行えます。

ここで指定した後解析を行うと、荷重増分解析結果フォルダに”(解析モデル名)_hisXX_(部材タイプ名).csv”という名称で履歴出力結果ファイルが出力されます。

履歴出力指定

静的荷重増分解析の部材履歴を出力するには、左上の「履歴出力」ボタンをクリックします。


各部材を範囲として指定すると、指定部材について履歴出力が行われます。 ケースNoは1~4までX方向正、X方向負加力、Y方向正加力、Y方向負加力の順で対応します。

振動解析結果から外力分布を決める

振動解析結果を見ながら外力分布(各階の層せん断力係数Ci)を直接入力することができます。

地震力や静的増分解析条件を設定する画面から呼び出せます。

計算条件>静的載荷条件


荷重・材料>地震荷重


詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。

終局検定計算条件

部材の終局検定計算条件の設定を行います。

終局検定条件1

項目内容デフォルト
塑性ヒンジ判定のための応力割増率
(単位:無次元)
応力に対して指定した係数を乗じた値が部材の終局強度を上回った場合に降伏と判定します。
$Mu$(終局強度判定用曲げモーメント) $=α・M$(存在モーメント)
$Qu$(終局強度判定用せん断力) $=β・Q$(存在せん断力)
割増率 $α、β$$1.0$より大きくにすると、終局耐力未満の応力でもヒンジの判定がされます。部材復元力特性計算条件で「せん断破壊の考慮をしない」とした場合でもせん断耐力の余裕度からせん断ヒンジの判定を行います。
$1.0$

終局検定条件2

項目内容デフォルト
終局検定用RC大梁のせん断余裕度応力
(αの単位:無次元)
大梁せん断余裕度検定時の応力を「両端ヒンジの応力」または「存在応力」から選択してください。「存在応力」を選択した場合は下記のように計算されます。
$Q_D = Q_L + α・ Q_m$
$Q_D$ : せん断余裕_度応力
$Q_L$ : 長期せん断応力
$α$ : 割増係数(デフォルト: $1.2$
$Q_m$ : 存在応力
鉄筋にMK785を用いた場合、上記指定によらず下式による計算結果がせん断余裕度応力として使用されます。
$Q_D = Q_0 + 1.2/1.1・Q_m$
$Q_0$ : 単純梁の長期せん断力
両端ヒンジの応力
終局検定用RC柱のせん断余裕度応力
$α$の単位:無次元)
RC柱の終局検定用せん断余裕度応力 $Q_D$におけるαを入力します。
$Q_D$(終局検定用せん断余裕度応力)= $Q_L$(長期せん断応力) $+α×Q_{mu}$(存在応力)
鉄筋にMK785を用いた場合、上記指定によらず $α=1.25/1.1$として計算します。
$1$
柱梁接合部せん断終局強度検定ト形接合部の柱せい低減係数 $Dj$
(単位:無次元)
ト形接合部の有効せいの低減係数を直接入力します。柱梁接合部せん断終局強度の計算に使用されます。$0.75$
柱せん断力
(単位:-)
柱梁接合部せん断終局強度の計算に使用する柱せん断力の計算方法を選択します。存在応力
大梁モーメント
(単位:-)
柱梁接合部せん断終局強度の計算に使用する大梁モーメントの計算方法を選択します。大梁両端ヒンジ時の応力
柱軸力比検討用軸力採用軸力
(単位:-)
柱軸力比検討用軸力は下式より計算されます。
$N_D = (1±α)・N_L + β・N_U$
$α,β$ : 割り増し係数
$N_L$ : 長期軸力
$N_U$ : 水平荷重載荷時の終局時柱軸力
「柱終局曲げ耐力算出にもこの軸力を採用する」を選択するにチェックを入れた場合、柱終局曲げ耐力算出式内の軸力の値に、上式で計算した値が用いられます。
圧縮側の柱について、本式の意味をMN相関図上で示したものが下図になります。
 - 
上下動による係数 $α$
(単位:無次元)
採用軸力算出式に用いる $α$ を考慮するか指定します。考慮しない場合 $α=0$ として計算されます。考慮する場合、「柱軸力比検討用軸力の増減係数」にて「上下動による係数」を階ごとに設定します。考慮する
転倒モーメント比による係数β
(単位:無次元)
採用軸力算出式に用いるβを考慮するか指定します。考慮しない場合 $β=0$ として計算されます。考慮する場合、「柱軸力比検討用軸力の増減係数」にて「転倒モーメント比による係数」を階ごとに設定します。考慮する
柱軸力比検討用軸力の増減係数
(単位:無次元)
上下動による係数「柱軸力比検討用軸力」の「上下動による係数α」にて「考慮する」を選択した場合、本表にて階ごとに係数の設定を行います。  $0$  
転倒モーメント比による係数「柱軸力比検討用軸力」の「転倒モーメント比による係数β」にて「考慮する」を選択した場合、本表にて階ごとに係数の設定を行います。  $1$  

終局検定条件3

項目内容デフォルト
終局検定用の材料強度の定義
(単位:無次元)
信頼強度倍率
上限強度倍率
終局強度型設計指針、靱性保証型設計指針における信頼強度倍率および上限強度倍率を設定します。デフォルトでは設定されていませんので、右クリックにて新規行を追加してください。ここで設定される強度倍率は材料強度倍率に対してさらに乗じられます。
信頼強度は設計用付着応力度の算定に用いられます。
上限強度は「大梁せん断余裕度検定応力」を「両端ヒンジ」とした場合の両端曲げ耐力計算や接合部設計用応力に用いられます。
標準信頼強度倍率:1.00
標準上限強度倍率:1.30
材料ごとの強度倍率本表にて鉄筋材料ごとに信頼強度倍率、上限強度倍率の設定をします。 - 
終局強度型・靭性保証型設計指針による計算の設定終局限界状態でのヒンジ回転角
(単位:rad)
靱性保証型設計指針によるRpの値を入力します。単位はラジアンです。鉄筋にMK785を使用した場合は、上記指定を無視し常にRp=1/50として計算します。0.02
付着検討方法
(単位:-)
付着の検討方法を選択します。「付着を考慮したせん断」で検討とした場合には、せん断余裕率はせん断余裕率と付着せん断余裕率の小さい方を採用します。付着強度で検討
Fc60を超えるコンクリート有効圧縮強度計算式
(単位:-)
Fc60を超えるコンクリートを使用している場合、有効圧縮強度計算式を選択します。靭性保証型設計指針式
RC柱の2軸に関するべき乗係数2軸曲げ次の式の $αx, αy, α$を設定します。 $\frac{1}{((M_{mx}/M_{ux})^{\alpha_x}+(M_{my}/M_{uy})^{\alpha_y})^{1/\alpha}}$$2.0$
2軸せん断次の式の $αx, αy, α$を設定します。 $\frac{1}{((Q_{mx}/Q_{ux})^{\alpha_x}+(Q_{my}/Q_{uy})^{\alpha_y})^{1/\alpha}}$$2.0$
2軸せん断を考慮するか2軸せん断を考慮して検討するかどうか指定できます。考慮しない

立体系振動解析条件

メインメニュー「計算条件」→「立体系振動解析条件」を選択し、「立体系振動解析条件」ウインドウを開きます。 ここでは、立体振動解析に関する条件設定を行います。

大項目小項目内容
解析方法β値直接積分法のニューマーク法のβ値を指定します。
固有値解析出力固有モード固有値計算を何次まで行うか指定します。
固有モード図ベクトル立体の固有モード図を表示する際の視点を設定します。
有効質量自由度固有値解析時に有効にする自由度を指定します。上下のみの固有値を求めたい場合などに指定すると、少ない次数で固有値が求められます。
複素固有値解析複素固有値解析を実行する:減衰を考慮した固有値解析を行います。
免震上下分離固有値解析免震上下分離モデルの固有値解析を実行する:免震層がある場合の上下を分離した固有値解析を行います。中間層免震の場合に有用です。
(詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。)
特性変動の考慮特性変動を考慮した解析を行うかどうかを指定します。
考慮するとした場合は、部材復元力特性計算条件にて変位変動を入力してください。
繰り返し依存性の考慮免震支承材の繰り返し依存性を精算法により時々刻々考慮します。一部のメーカーのみ対応しています。
(詳しくは「こちらの記事」をご参照ください。)
減衰設定剛性比例減衰減衰手法の選択:採用する減衰設定方法を入力します。
減衰指定固有周期:
減衰を指定する固有周期を入力します。ゼロとした場合は1次固有周期が一時的に採用されます。
減衰定数:減衰定数を入力します。
瞬間剛性比例タイプ:初期剛性比例型、α1一定減衰力累積型、h1一定減衰力累積型、α1一定減衰力非累積型、h1一定減衰力非累積型の指定を行います。
レーリー減衰レーリー減衰の質量比例項、剛性比例項をそれぞれ設定します。
モード別減衰各モード次数に対する減衰定数を設定します。
地盤ばね鉛直方向、水平方向の地盤ばねおよびダッシュポットを考慮します。それぞれ、最下層を剛体、剛床と仮定して代表点に対してばねおよびダッシュポットを配置します。節点ごとの支点ばね、支点ダッシュポットが配置されている場合、そのままモデル化される点にご注意ください
鉄骨梁端部累積損傷度Dの計算累積損傷度Dを計算する鉄骨梁端部の累積損傷度計算を行うかどうか指定します。計算を行うと、振動解析構造計算書で累積損傷度の確認が行なえます。
係数C累積損傷度計算パラメータCを設定します。
係数β累積損傷度計算パラメータβを設定します。
レインフロー法累積損傷度の計算にレインフロー法を用います。分解能を塑性率で設定できます。
累積塑性変形倍(最大振幅)累積損傷度の計算に累積塑性変形倍率(最大振幅)を用います。
累積塑性変形倍(振幅頻度分布一様)累積損傷度の計算に累積塑性変形倍率(振幅頻度分布一様)を用います。
球面すべり支承球面すべり支承の滑り出し荷重計算時の長期軸力に地震時荷重を用いるかどうか設定できます。チェックしない場合、長期応力解析結果を用いるため、架構用荷重を用います。

質点系振動解析条件

メインメニュー「計算条件」→「質点系振動解析条件」を選択し、「質点系振動解析条件」ウインドウを開きます。 ここでは、「質点系振動解析条件」に関する条件設定を行います。

項目内容
解析方法β値:直接積分法のニューマーク法のβ値を指定します。
固有値解析出力固有モード:固有値計算を何次まで行うか指定します。
複素固有値解析については「こちらの記事」をご参照ください。
層の復元力特性
モデル化
層の復元力特性の値を直接入力するか、静的増分解析結果から設定したルールに従って更新するかを指定します。
弾性・弾塑性解析の指定弾性解析か弾塑性解析か指定を行います。
特性変動の考慮特性変動を考慮した解析を行うかどうかを指定します。
考慮するとした場合は、「特性変動指定」にて特性変動を入力してください。
曲げ剛性計算用部材の設定ブレースを質点系モデル曲げ剛性計算用の部材から除外するかどうかの設定を行います。
ブレースは水平力に対しても抵抗するため、せん断変形による負担軸力が大きい場合に曲げ剛性計算に含むと極端な曲げ剛性が算出されることがあります。必要に応じて設定を変更してください。
免震層の考慮・免震層の考慮を設定します。
・上部構造を質点系、免震層立体としてねじれ考慮するモデル化も可能です。
※その場合、上部構造のねじれが適切に評価されません。上部構造のねじれ影響が無視できる場合など、判断上ご使用ください。
速度依存ダンパーの考慮速度依存ダンパーの考慮の可否を設定します。
速度依存ダンパーの効果については「層復元力特性の設定 層復元力特性の設定」の「質点系モデル化」も合わせてご確認ください。
間柱型ダンパーのモデル化間柱型ダンパーに付加剛性を考慮してモデル化するか、質点間ばね、質点間ばね定義でダンパーのQ-δ関係からまとめてばねとしてモデル化するか選択します。
項目内容
減衰の設定・減衰手法の選択 :採用する減衰設定方法を入力します。
・減衰指定固有周期:減衰を指定する固有周期を入力します。ゼロとした場合は1次固有周期が自動的に採用されます。
・減衰定数:減衰定数を入力します。
スウェイ・ロッキングの考慮指定スウェイ・ロッキング重量およびばね値を入力します。
※基礎免震モデルの場合、基礎重量は立体モデルの重量を用います。直接入力した値は反映されませんのでご注意ください。
スウェイ・ロッキングの減衰マトリックスの設定スウェイ・ロッキング減衰計算条件を入力します。
※免震層のねじれを考慮する場合、ロッキングを同時に考慮することはできません。

※現状では質点系の上下動解析は未対応です。

項目内容
減衰の設定・減衰手法の選択 :採用する減衰設定方法を入力します。
・減衰指定固有周期:減衰を指定する固有周期を入力します。ゼロとした場合は1次固有周期が自動的に採用されます。
・減衰定数:減衰定数を入力します。
鉛直ばねの考慮設定鉛直ばね重量およびばね値を入力します。
鉛直ばねの減衰マトリックスの設定鉛直ばねの減衰マトリックス計算条件を入力します。

層復元力特性の設定

メインメニュー「計算条件」→「層復元力特性の設定」を選択し、「質点系解析復元力特性設定」ウインドウを開きます。 ここでは、質点系解析用の層の復元力特性の設定を行います。

項目内容
基本設定階高、重量、回転慣性重量を直接指定する場合に入力します。省略した場合、階高および重量については立体モデルによる計算値を採用します。ここで設定する回転慣性重量はねじれに関する慣性重量であり、免震層のねじれを考慮するモデル化の場合にのみに使用されます。
質点形モデル化タイプ等価せん断型、等価曲げせん断型、曲げせん断分離型を指定します。
曲げ剛性計算用軸力集計部材の設定曲げ剛性を計算する際に軸力を集計する部材を指定します。
質点間ばね定義質点間のばねを定義します。せん断力を集計する部材をチェックし、「設定」列のボタンをクリックすることで質点間ばねの復元力特性設定画面に移動できます。グリット上でクリックすることで、「行の追加」「行の削除」が行えます。

質点間ばね定義

質点間ばねを定義します。質点間ばねとしてモデル化する要素(組み合わせ)を選択可能です。また、質点間ばねは複数定義することができます。複数定義した場合は、それらが並列ばねとして質点間に配置され、質点振動解析後は.story.csvファイルにおいて質点間ばねごとに最大層せん断力を確認することも可能です(ZS○○_Lm_No△△の名称で出力されます)。層の時刻歴出力を指定した場合には層時刻歴も質点間ばねごとに出力可能です。

骨格曲線モデル化ルール

  1. ルールNo.1

第1点と第3点を指定して、第2点を面積等価になるように自動計算します。原点から第3点までの範囲が面積等価対象範囲となります。以下、各折れ点の定義を示します。

第1点・・・初期剛性に「指定1」で入力した値を乗じて求まる傾きの直線と骨格曲線との交点における変位を計算して、この変位に対する初期剛性上の点とします。

第2点・・・面積等価により求めます。

第3点・・・階高を「指定2」で入力した値で除して求まる変位に対応する骨格曲線上の点とします。

  1. ルールNo.2

第1点と第3点を指定して、第2点を面積等価になるように自動計算します。原点から第3点までの範囲が面積等価対象範囲となります。以下、各折れ点の定義を示します。

第1点・・・初降伏発生時変位に「指定1」で入力した値を乗じて求まる変位に対する初期剛性上の点とします。ここで、初降伏発生時とは、対象としている層に存在する部材のいずれかが降伏した時点のことを言います。

第2点・・・面積等価により求めます。

第3点・・・階高を「指定2」で入力した値で除して求まる変位に対応する骨格曲線上の点とします。

  1. ルールNo.3

第2点と第3点を指定して、第1点を面積等価になるように自動計算します。原点から第3点までの範囲が面積等価対象範囲となります。以下、各折れ点の定義を示します。

第1点・・・面積等価により求めます。

第2点・・・大梁降伏発生率を「指定1」で入力した値で定義して、このときの変位に対する、第3点を通る3次勾配(第3点における接線)上の点とします。

第3点・・・階高を「指定2」で入力した値で除して求まる変位に対応する骨格曲線上の点とします。

画面右上メッセージ

  • 第2点指定位置範囲外(赤文字)

第2点を面積等価による自動計算で求める場合に、モデル化設定タブ中の「指定2」で定め た第3点の層間変位より第2点の層間変位が大きい場合に表示されます。

  • 第3勾配異常(赤文字)

第3勾配が負勾配もしくは、第2勾配よりも大きい場合に表示されます。

  • OK(青文字)

上記2つのエラーがない、第2点が面積等価により求まる、といった場合に表示されます。

部分立体モデル

項目内容省略値上限下限単位
床グループID部分立体モデルとする床グループIDを指定します。 -  -  -  - 
節点重量を考慮しない節点重量を考慮するかどうかを指定します。 -  -  -  - 

振動解析ケース設定

メインメニュー「計算条件」→「振動ケースの設定」を選択し、「振動ケースの設定設定」ウインドウを開きます。 ここでは、振動解析ケースと結果出力の設定を行います。 振動解析ケースは各方向の地震波は立体振動解析においては同時加振として入力されます。
質点系振動解析ではX方向モデルにX方向波形が、Y方向モデルにY方向波形が入力されます。

波形定義

メニューの「波形定義」を選択します。ここでは入力波形ファイルを指定し、波形を定義します。

波形を新規追加する場合

操作メニューの「追加」をクリックしてください。追加の場合は最後尾に、挿入の場合は選択行より一つ上に新規波形の行が追加されます。

波形を新規挿入する場合

挿入する直後の波形の行にカーソルを合わせ、操作メニューの「挿入」をクリックしてください。カーソルを合わせた直前に新規波形の行が追加されます。

波形を削除する場合

削除する波形の行にカーソルを合わせ、メニューの「波形の削除」をクリックしてください。カーソルを合わせた波形の行が削除されます。

デフォルトの波形を追加する場合

サブメニューの「標準波形の設定」をクリックしてください。または、ウインドウ上で右クリックするとメニューが表示されますので、「標準波形の設定」を選択してください。最後尾にデフォルトの波形行が追加されます。

波形ファイル、波形タイトル、時間刻み、継続時間設定、フォーマット、書式、読み飛しの設定

「波形ファイル」は、「波形ファイル指定ボタン」をクリックし、任意の波形ファイルを選択して設定してください。
「波形タイトル」は、直接入力により設定してください。なお、半角スペースを用いることはできませんので注意してください。
「時間刻み(秒)」、「継続時間(秒)」、「書式」、「読み飛し(行数)」を直接入力により設定してください。「波形データのフォーマット」は、プルダウンメニューより選択してください。

基準化の指定

波形データを基準化する場合は、「基準化」の列のセルにチェックを入れてください。最大値による基準化を行います。

データ読み込み詳細設定

波形フォーマットの設定例

「固定」フォーマットの場合

波形定義の入力内容を以下に示します。
・「フォーマット」: 固定
波形ファイルのフォーマットは「固定」とします。
・「書式」:7F10.1
波形データは「1個のデータのフォーマットは10桁、小数点は第1位までとし、波形データ1行に7個のデータが並んでいる」という形式とします。
※波形表示機能では、一部の固定書式は表示できません。
・「読み飛し」:1
波形データの1行目を読み飛ばし、2行目から読込を開始します。
・「刻み(秒)」:0.02
波形データの時間刻み=0.02(秒)とします。
・「継続時間(秒)」:53.76
波形の継続時間=53.76(秒)とします。
ここで、
データ点数(全データ数)=(終了行385-読み飛し行1)×7個=2688(点)
データ点数2688(点)×刻み0.02(秒)=53.76(秒)

「csv」フォーマットの場合

波形定義の入力内容を以下に示します。
・「フォーマット」:CSV
波形ファイルのフォーマットは「CSV」とします。
・「書式」:2
ファイルの2列目のデータを読み込みます。
・「読み飛し」:1
波形データの1行目を読み飛ばし、2行目から読込を開始します。
・「刻み(秒)」:0.01
波形データの時間刻み=0.01(秒)とします。
・「継続時間(秒)」:39.32
波形の継続時間=39.32(秒)とします。
ここで、
データ点数(全データ数)=終了行3933-読み飛し行1=3932(点)
データ点数3932(点)×刻み0.01(秒)=39.32(秒)

解析ケースの設定

解析ケースの設定は、「振動解析ケース設定」ウインドウで行ないます。解析ケースの追加・削除は、リスト上で右クリックまたはメニューより行ないます。

項目内容省略値上限下限単位
実行振動解析を実行するケースにチェックを入れます----
ケース名振動解析ケース名を入力します----
入力波形設定X方向・Y方向・Z方向に入力する波形指定と、換算倍率を指定します。X加振方向が全体座行系X軸となす角度を指定することも可能です。複数方向に同時入力も可能です。----
計算設定計算の開始時間と終了時間、積分時間間隔を入力してください。----

波形は波形定義 で指定した波形より選択可能です。

45°方向加振をする場合には以下の2つの定義が設定できます。


A.X方向波形とY方向波形に同一の波形を定義し、それぞれの換算倍率を1/√2倍として設定する。
B.X方向波形のみ定義し、角度の項目に45°を設定する。


A,Bの方法はいずれも入力波形としては同様になります。ただし、以下の点で異なります。
Aの場合、出力結果の層間応答(変位、せん断力など)は全体座標系のX,Y方向に対して出力されます。
Bの場合、出力結果の層間応答(変位、せん断力など)は指定方向および指定直交方向に対して出力されます。

加振力波形定義


「振動解析ケース設定」ウインドウのメニュー「加振力波形定義」を選択し、「加振力波形定義」ウインドウを開きます。加振力ケースの追加・挿入・削除は画面上部のボタンににより行えます。

項目内容省略値上限下限単位
床グループID加振力を作用させる床グループIDを指定します。----
ケース名振動解析ケース名を入力します----
波形ファイル加振力波形を選択します。----
波形タイトルタイトルを設定します。----
加振力を作用させる層を設定します。----
方向加振力を作用させる方向を設定します。X,Y,ねじれから選択できます。----
刻み波形時間間隔を設定します。----
継続時間波形継続時間を設定します。----
データタイプ波形データタイプを選択できます。固定、CSVから選択できます。----

ステップ出力指定


「ステップ間隔」にて、「振動解析ケース設定」ウインドウで設定した各振動ケースのステップ間隔を設定できます。

履歴出力指定

「振動解析ケース設定」ウインドウのメニュー「履歴出力指定」を選択し、「履歴出力」ウインドウを開きます。
履歴出力指定ケースの追加・削除・コピー等の操作は、リスト上で右クリックして行います。また、本コマンドで出力を設定した履歴図は、「振動解析計算書」に出力します。

  1. 時刻歴出力
    「履歴出力」ウインドウの「時刻歴出力」のタブをクリックします。
    解析ケースの設定で設定した解析ケースごとに、出力項目にチェックを入れてください。解析を実行すると、質点振動解析、立体振動解析のフォルダに「_hisXX.csv」という末尾のファイルが作成され、チェックを入れたデータの内容が出力されます。
    振動解析アニメーションを作成する場合は、「アニメ」に必ずチェックを入れ、出力時間間隔を直接入力してください。解析を実行すると、拡張子「.anime」というアニメーション用のデータが作成されます。アニメーションの作成方法は「アニメーション作成」を参照してください。

  2. 節点時刻歴
    「履歴出力」ウインドウの「節点時刻歴」のタブをクリックします。
    ここでは、節点の時刻歴図の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」にて、 振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「図化指定」で時刻歴データの種類、「方向」にて加力方向を選択してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  3. 柱履歴
    「履歴出力履」ウインドウの「柱履歴」のタブをクリックします。
    ここでは、柱の時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」にて、振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。

  4. 大梁履歴
    「履歴出力履」ウインドウの「大梁履歴」のタブをクリックします。
    ここでは、大梁の時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」にて、振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。

  5. ブレース・ダンパー応力履歴
    「履歴出力」ウインドウの「ブレース・ダンパー応力履歴」のタブをクリックします。ここでは、ブレース、ダンパー応力の時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」で、 振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  6. 節点間ブレース・ダンパー応力履歴
    「履歴出力」ウインドウの「節点間ブレース・ダンパー応力履歴」のタブをクリックします。ここでは、節点間ブレース、ダンパー応力の時刻歴の出力設定を行います。
    「下階」と「軸」、「上階」と「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「下階」、「上階」、「軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」にて、振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を、「出力時間間隔」で出力する時刻歴データの時間間隔をそれぞれ直接入力してください。

  7. 免震支承材・履歴系減衰履歴
    「履歴出力」ウインドウの「免震支承材・履歴系減衰履歴」のタブをクリックします。ここでは、免震支承材の時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」、「方向」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」、「方向」を選択し、出力を指定する節点位置等を設定してください。 「ケースNo」で、 振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  8. 間柱型ダンパー履歴
    「履歴出力」ウインドウの「間柱型ダンパー履歴」のタブをクリックします。ここでは、間柱型ダンパーの時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」で、振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  9. 耐震壁・粘性制震壁履歴
    「履歴出力」ウインドウの「耐震壁・粘性制震壁履歴」のタブをクリックします。ここでは、耐震壁・粘性制震壁の時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」、「応力タイプ」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」、「応力タイプ」を選択し、出力を指定する節点位置等を設定してください。 「ケースNo」で、 振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  10. 水平ブレース・ダンパー履歴

    「履歴出力」ウインドウの「水平ブレース・ダンパー履歴」のタブをクリックします。ここでは、水平ブレース・ダンパーの時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「開始X軸」、「開始Y軸」、「終了X軸」、「終了Y軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「開始X軸」、「開始Y軸」、「終了X軸」、「終了Y軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」で、振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  11. 筒状流体・粘性体ダンパー履歴
    「履歴出力」ウインドウの「筒状流体・粘性体ダンパー履歴」のタブをクリックします。ここでは、筒状流体・粘性体ダンパーの時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「開始X軸」、「開始Y軸」、「終了X軸」、「終了Y軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「開始X軸」、「開始Y軸」、「終了X軸」、「終了Y軸」を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。
    「ケースNo」で、振動解析ケース設定 で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

  12. 支点ばね履歴
    「履歴出力」ウインドウの「支点ばね」のタブをクリックします。ここでは、支点ばねの時刻歴の出力設定を行います。
    「階」、「フレーム」、「軸」のセルをダブルクリックすると、プルダウンメニューが開きますので、「階」、「フレーム」、「軸」、を選択し、出力を指定する節点位置を設定してください。 「ケースNo」で、振動解析ケース設定で設定した解析ケースの番号を直接入力してください。
    「出力時間間隔」にて、出力する時刻歴データの時間間隔を直接入力してください。

特性変動指定

「振動解析ケース設定」ウインドウのメニュー「特性変動指定」を選択し、「特性変動(%)」ウインドウを開きます。免震支承材・減衰材の各特性の変動は、こちらで指定してください。ここでの入力を有効として解析を行うためには、振動解析ケース設定質点系振動解析条件 の特性変動考慮を「する」にしてください。

※積層ゴム一体型U型ダンパーのばらつきについては、天然ゴム部分とU型ダンパー部分がそれぞれ別々に考慮されます。
※ユニットゴムダンパーのばらつきは、簡易モデルについて適用されます。

特性変動の入力例 値の入力は標準を100%として変動分を%で入力します。たとえば特性変動+で+15%、特性変動-で10%であればそれぞれ15、-10と入力してください。

位相差入力条件

「振動解析ケース設定」ウインドウのメニュー「位相差入力解析条件」を選択し、「位相差入力解析条件」ウインドウを開きます。

位相差入力の考慮
チェックを入れた解析ケースにおいてねじれ加振による位相差の考慮を行います。

位相遅れ波形: 位相遅れが発生する方向をX方向またはY方向で指定します。
一般的には加振方向と直交方向に位相遅れが発生するものとして定義します。
X方向波形はY方向に、Y方向波形はX方向に位相遅れを生じます。
※位相差入力解析の際にはXY方向同時加振は考慮しないでください。

Vs (m/s):位相遅れ時間を計算するためのせん断波速度を入力します。
入射角度(°):位相遅れを計算するための入射角度を入力します。
矩形基礎X方向長さ(m):X方向の位相遅れを計算するための長さを入力します。
矩形基礎Y方向長さ(m):Y方向の位相遅れを計算するための長さを入力します。

図化処理指定

「振動解析ケース設定」ウインドウのメニュー「図化処理指定」を選択し、「図化指定」ウインドウを開きます。ここでは、振動解析結果の図化出力ケースや出力項目、図の向きを指定します。ここでの設定は、メインメニュー「計算・出力」→「質点系振動解析結果グラフ」、または「立体振動解析結果グラフ」(立体モデルによる結果)、およびメインメニュー「計算・出力」→「振動解析計算書」の出力に反映されます。

解析ケース指定 ケースを追加・削除する場合は、リスト内で右クリックしてください。
・実行:図化を行うケースにチェックを入れてください。
・タイトル:図化ケースのタイトルを入力してください。
・方向:図化を行う応答の方向を選択してください。
・解析No.1~9:振動解析ケースの設定で入力した振動解析ケースの番号より指定します。

出力項目
各図化ケースに対して、各層の重心位置の応答で出力するものにチェックを入れます。

杭基礎解析条件

メインメニュー「計算条件」→「杭基礎解析条件」を選択し、「杭解析条件」ウインドウを開きます。 ここでは、杭基礎の設計に関する設定を行います。

本設定項目は現在は杭応答変位法オプションで用いられる設定となります。 詳細は、杭応答変位法オプションのマニュアルをご参照ください。

免震層設計条件

メインメニュー「計算条件」→「免震層設計条件」を選択し、「免震層設計条件」ウインドウを開きます。 ここでは、免震層の設計に関する設定を行います。

  
項目内容省略値上限下限単位
免震層想定変形偏心率計算、固有値解析を行う際の免震層の想定変形を設定します。ここで設定された変形が免震層に生じたと仮定した場合の等価剛性により、免震層の偏心率や固有値解析を行います。 -  -  -  - 
振動解析結果を用いた検討固有値解析、面圧の検討において用いる解析結果を質点系にするか立体にするかを選択します。立体振動解析結果を用いる -  -  - 
P-δ,Q-h付加曲げ計算用層間変位免震部材のP-δ効果による付加曲げモーメントを計算するための層間変位を入力します。0 -  - mm
上下動係数面圧検討時の上下震度を入力します。
大梁設計用付加応力計算用および面圧検定に上下動を考慮することができます。
また、引張・圧縮のみ上下動係数を有効にすることも可能です。本機能は質点系振動解析結果を用いて面圧検定を行う場合に、支承材の引張非線形を考慮するために長期軸力をあらかじめ低減させておいて荷重増分解析を行うようなシナリオでの利用を想定しています。その場合、引張側では上下動係数を考慮しないこととし、圧縮側ではあらかじめ低減させた軸力分を含む上下動係数を設定することになります。
 0  -  -  - 
OTM低減係数質点系振動解析結果最大OTMと1次設計用OTMの比率を入力することにより、指定比率で水平荷重時軸力を低減します。上記の「振動解析結果を用いた検討」で「質点系振動解析結果を用いる」とした場合のみ有効です。1 -  -  - 
免震部面圧クライテリア免震部材の面圧チェック用のクライテリアを圧縮限界面圧に対する比率で設定します。No.1:0.50
No.2:0.66
 -  -  - 
解析ケースとクライテリアの設定各解析ケースに対してチェックするクライテリアを設定します。 -  -  -  - 

計算結果出力条件

メインメニュー「計算条件」→「計算結果出力条件」により、計算結果の出力に関する設定を行います。

層せん断力集計指定

「層せん断力集計設定」では、部材ごとに層せん断力を集計するための指定を行うことが可能です。指定を行った集計の結果については、「振動解析結果グラフ」で確認することが可能です。

「集計部材設定」タブでは、集計指定を行った集計グループ内で一部の範囲のみを対象とする場合に指定します。例としては、外付けフレーム補強の場合に全体のせん断力は外付けフレームの分担を含みますが、外付けフレームのみの集計もほしい場合などが挙げられます。下の例では、Y0通りを補強架構として外付け部分のダンパーのみを集計する指定としています。

「瞬間せん断力分担出力指定」タブでは、ある集計ケースでせん断力が最大となる時刻の他集計ケースのせん断力を出力します。指定を行った集計の結果については、「振動解析結果グラフ」で確認することが可能です。

層間変位計算指定

「層間変位計算指定」では、指定した位置において各階の最大層間変位を計算するための指定を行うことが可能です。計算結果は「.story.csv」に出力されます。(出力ファイル仕様参照) 1行分のデータが一つの集計ケースになります。複数の節点が範囲内に入る場合、平均の層間変位が計算されます。

層間変位計算座標指定

「層間変位計算座標指定」では、指定した座標位置において各階の最大層間変位を計算するための指定を行うことが可能です。計算結果は「.story.csv」に出力されます。(出力ファイル仕様参照) 1行分のデータが一つの集計ケースになります。

下図のように、重心位置に関わらず平面的に同一の座標位置について層間変位を算出したい場合に指定します。

06. 計算出力のサブセクション

一般事項

ここでは、構造計算書記載事項の入力、解析処理の実行、 解析結果グラフ、 構造計算書の出力を行います。

・応力図のモーメントは節点位置で記載します。
・終局時応力図は長期応力を含みます。
・終局時変位図は長期変位を含みません。

計算書記載事項

メインメニュー「計算・出力」→「構造計算書記載事項」を選択します。
ここでは、計算書に記載する項目を入力します。「項目一覧」および「計算書目次」の一覧から該当項目を選択、またはタブを選択して、必要に応じて入力してください。

解析処理の実行

メインメニュー「計算・出力」→「計算実行」を選択します。ここでは、実行する解析事項の選択を行います。


解析処理の実行

「解析処理」枠内の解析処理一覧から、解析を実行する項目にチェックを入れてください。
「実行」ボタンを押すと、解析処理を開始します。解析処理が終了すると、ダイアログおよび出力メッセージを表示します。
出力メッセージの詳細は「出力メッセージ一覧」を参照してください。

RESP-F3T、 F3、 F3D、 M/Ⅱ の入力データの生成

RESP-F3T、 F3、 F3D、 M/Ⅱ の入力データ形式に変換することが可能です。詳細は「出力指定」を参照してください。

出力メッセージ一覧

出力メッセージの一覧を下記に示します。
また、 出力メッセージ内容中の ”*” には、 部材の位置情報や配置情報等の詳細情報が表示されます。

エラー一覧

解析モデル作成

No内容
1[*, *]符号 * が定義されていません
2[*, *]RCは未対応です
3[*, *, *]部材配置エラー
4[*, *, *]部材配置エラー
5床組[*, *] 分割パラメータエラー
6床組[*, *] 床組内部に大梁が存在します
7床組[*, *] 複数の床組が存在します
8床組[*, *] 結合節点に問題があります
9床組[*, *] 床組構成多角形の内角がπを超えています
10床組[*, *] 梁が交差しています
11床組[*, *] 同一平面状に節点が存在しません
12片持ち床[*, *] 取り付く大梁が存在しません
13片持ち床[*, *] 梁端部からの距離の和が梁長さより長いです
14片持ち床[*, *] スラブ出幅はゼロより大きい数値を設定してください
15出隅・入隅[*, *] 幅指定がゼロ以下になっています
16出隅・入隅[*, *] 面積がゼロになっています
17小梁 [*, *]分割パラメータエラー
18小梁[*, *]I端節点接続部材が存在しません
19小梁[*, *]J端節点接続部材が存在しません
20片持ち梁[*, *] 大梁平行の基準となる大梁が存在しません
21耐震壁[*, *] 同一平面状に節点が存在しません
22耐震壁[*, *]上下とも梁が存在しません
23耐震壁[*, *] 大梁が直線状に配置されていません
24仕上げ壁[*, *]同一平面状に節点が存在しません
25仕上げ壁[*, *]上下とも梁が存在しません
26仕上げ壁[*, *]大梁が直線状に配置されていません
27開口[*, *] 耐震壁が配置されていません

架構認識

No内容
1架構認識エラー
2* [*, *]架構認識エラー。 *
3[*, *], * は未実装です
4波形ファイル * が存在しません
5*ケースの波形定義名 * が存在しません
6大梁[*, *]断面が存在しません
7片持ち梁[*, *]断面が存在しません
8柱[*, *]断面が存在しません
9大梁[*, *]断面位置 *の断面が存在しません
10片持ち梁[*, *]断面位置 *の断面が存在しません
11柱[*, *]断面位置 *の断面が存在しません
12大梁[*, *]断面に鉄筋が存在しません
13片持ち梁[*, *]断面に鉄筋が存在しません
14柱[*, *]断面に鉄筋が存在しません
15壁[*, *]断面に鉄筋が存在しません
16壁[*, *]内法形状計算が出来ません
17壁[*, *]内法形状計算が出来ていないため、縦横比の自動計算が出来ません
18大梁[*, *]断面形状が一致しません
19片持ち梁[*, *]断面形状が一致しません
20柱[*, *]断面形状が一致しません
21柱[*, *]X,Y方向ともに断面が定義されています
22[*, *]CFT柱断面として定義出来ない断面形状です。
23[*, *]円形柱に矩形鉄骨はSRC柱断面として定義出来ない断面形状です。
24柱[*, *]鉄骨断面形状指定エラー。 *
25柱[*, *]SRC断面で鉄骨断面形状がRC断面形状を超えています
26大梁[*, *]SRC断面で鉄骨断面形状がRC断面形状を超えています
27大梁[*, *]端部断面チェック。 *
28大梁[*, *]周辺配置部材チェック。 *
29柱[*, *]構造種別が定義出来ません
30大梁[*, *]構造種別が定義出来ません
31片持ち梁[*, *]構造種別が定義出来ません
32ブレース[*, *]断面が存在しません
33ブレース[*, *]直接指定断面積がゼロです
34ブレース[*, *]梁タイプで直接指定されています
35Kブレース[*, *] *側に大梁が存在しません
36Kブレース[*, *] *側に複数の大梁が存在します
37Kブレース[*, *]既に *が配置されているため配置出来ません
38X型のアンボンドブレース[*, *]は配置出来ません
39水平ブレース[*, *]断面が存在しません
40水平ブレース[*, *]直接指定断面積がゼロです
41水平ブレース[*, *]梁タイプで直接指定されています
42水平ブレース[*, *]の座屈拘束ブレース配置は未対応です
43壁[*, *] * 複数の部材が配置されています
44壁[*, *] * に部材が配置されていません
45仕上げ壁[*, *] * に部材が配置されていません
46仕上げ壁[*, *] 同一位置の壁との整合性が取れていません。
47開口[*, *] 同一位置の壁との整合性が取れていません。
48開口[*, *] 位置に耐震壁が存在しません。
49開口[*, *] No. * の開口面積がゼロです。
50開口[*, *] No. * が壁範囲外に配置されています。
51開口[*, *] No. * の開口配置が出来ません( * )
52開口[*, *] 開口面積合計が壁面積を超えています。
53大梁[*, *]長さがゼロ以下です
54大梁[*, *]内法長さがゼロ以下です
55大梁[*, *]可とう長さがゼロ以下です
56大梁[*, *] * の危険断面位置に直接入力で負の値が設定されています
57大梁[*, *] * の剛域に直接入力で負の値が設定されています
58柱[*, *]長さがゼロ以下です
59柱[*, *]内法長さ(構造階高から計算)がゼロ以下です
60柱[*, *, *, *]内法長さがゼロ以下です
61柱[, * ,, *]可とう長さがゼロ以下です
62柱[*, *] * * の危険断面位置に直接入力で負の値が設定されています
63柱[*, *] * * の剛域に直接入力で負の値が設定されています
64柱[*, *]間柱ダンパー長さがゼロ以下です
65柱[*, *]間柱ダンパーせん断剛性が指定されていないのに耐力が指定されています
66柱[*, *]間柱型ダンパー支持柱長さがゼロ以下です
67柱[*, *]間柱ユニットゴムダンパーの製品ユニット名が定義されていません
68柱[*, *]間柱ユニットゴムダンパーの支持柱符号が定義されていません
69雑壁[*, *] の長さがゼロです
70雑壁[*, *] の材料が定義されていません
71節点荷重[ * ] 荷重タイプが定義されていません
72免震支承[*, *]長さがゼロ以下です
73免震層ダンパー[ * ] 性能が定義されていません
74杭[*, *]長さが指定されていません
75杭[*, *]地盤バネグループ * が見つかりません
76杭[*, *]杭断面{}が存在していません
77杭[*, *]杭断面の途中に長さゼロの断面 * が存在します
78平面応力要素[*, *] の材料が定義されていません
79[ * ] 配置エラー。*
80大梁[*, *]の方向が不明です。大梁を配置後、節点結合を行ってください。

準備計算

No内容
1架構認識エラー
2大梁[*, *]荷重計算エラー。 *
3小梁[*, *]荷重計算エラー。 *
4柱[*, *]荷重計算エラー。 *
5床組[*, *]荷重計算エラー。 *
6壁[*, *]荷重計算エラー。 *
7壁仕上げ[*, *]荷重計算エラー。 *
8壁開口[*, *]荷重計算エラー。 *
9ブレース[*, *]荷重計算エラー。 *
10水平ブレース[*, *]荷重計算エラー。 *
11大梁[*, *]荷重計算エラー。部材特殊荷重の指定が不適切です。
12大梁[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
13小梁[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
14柱[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
15床組[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
16壁[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
17ブレース[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
18水平ブレース[*, *]剛性耐力計算エラー。 *
19[*, *]コンクリート材料定義エラー。
20[*, *]鉄筋材料定義エラー。 *
21[*, *] * が定義されていません。
22[*, *]鉄骨材料定義エラー。 *
23[*, *]CFT柱断面に方向を持つ断面( * )が指定されています。
24[*, *]CFT柱断面として定義されていません。
25[*, *]SRC柱断面性能計算エラー。 *
26[*, *]すべり支承直接軸力指定値がゼロです。
27[*, *, *]非充腹鉄骨大梁がRC断面が存在しない断面に指定されています。
28[*, *, *]非充腹鉄骨大梁がS断面が存在する断面に指定されています。
29[*, *, *]非充腹鉄骨柱がRC断面が存在しない断面に指定されています。
30[*, *, *]非充腹鉄骨柱がS断面が存在する断面に指定されています。
31[*, *]部材荷重、指定位置が部材上にありません。 *
32[*, *]部材荷重、小梁にCMQは配置できません。 *
33[*, *]部材荷重、未対応の荷重です。 *
34壁[*, *] * に鉄骨部材が配置されています
35多剛床での重量直接入力は現在未対応です。
36途中で複数の剛床に枝分かれするようなモデルは計算できません。*, *
37大梁耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
38大梁復元力特性タイプ直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
39ブレース耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
40ブレース復元力特性タイプ直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
41柱座屈長さ係数直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
42柱復元力特性直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
43壁復元力特性直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
44大梁コンクリート材料直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
45柱コンクリート材料直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
46壁コンクリート材料直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
47耐震壁耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
48層せん断力集計指定(No. * )の範囲指定 * が正しくありません
49節点時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
50ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
51任意節点間ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
52免震部材時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
53間柱部材時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
54壁時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
55水平ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
56免震層ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
57大梁時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
58大梁非充腹鉄骨(No. * )の位置指定 * が正しくありません
59柱非充腹鉄骨(No. * )の位置指定 * が正しくありません
60柱部材時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
61柱せん断耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
62支点ばねの非線形特性直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
63節点[*, *]節点支持タイプがばねではありません
64支点ばね時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
65大梁ジョイント位置直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
66大梁一本部材指定入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません

断面算定

No内容
1[*, *]断面算定時エラー *
2* 算定用応力結果が存在しません
3一本部材指定大梁( * )の一部が断面算定対象外となっています

応力解析

No内容
1応力解析時エラー *
2荷重増分解析結果から断面算定を行うため、荷重増分解析指定を行ってください
3断面算定を行うため、指定方向 * の荷重増分解析実行フラグをセットしてください
4断面算定を行うため、指定方向 * の荷重増分倍率 1.0 を指定してください
5杭解析結果から断面算定を行うため、杭解析指定を行ってください

終局検定

No内容
1終局検定時エラー *
2この鉄筋の終局検定は現在荒川式のみ選択できます。 *, *, *

杭解析

No内容
1杭計算エラー *

質点系振動解析

No内容
1すべり・転がり支承の長期軸力が設定されていません *
2免震層ねじれ考慮モデルではロッキングは設定できません
3免震層ねじれ考慮モデルではスウェイ・ロッキング重量は設定できません
4等価曲げせん断型で剛床内並列ばねを設定することはできません


警告一覧

架構認識

No内容
1壁[*, *] * に部材が配置されていません
2壁[*, *] * に鉄骨部材が配置されています
3壁[*, *] にの形状係数が計算できないため,κ=1.2とします
4大梁[*, *] * に複数の柱が配置されているため、正しい剛域、危険断面位置の計算が出来ません
5大梁[*, *] 大梁断面算定位置指定 * が正しくありません
6大梁[*, *] * が中央を上回るか負になっているため、1/4位置とします
7大梁[*, *] * の危険断面位置が剛域よりも内側に存在するため、剛域端を危険断面位置とします
8大梁[*, *] * の危険断面位置が負になっているため、節点位置とします
9大梁[*, *] * の剛域が負になっているため、節点位置とします
10柱[*, *] * * の危険断面位置が負になっているため、節点位置とします
11柱[*, *] * * の剛域が負になっているため、節点位置とします
12柱[*, *] * * の危険断面位置が剛域よりも内側に存在するため、剛域端を危険断面位置とします
13Kブレース[*, *] * 側の中間節点に基準節点を使用します
14開口[*, *] No. * 位置 * が柱梁フェイス面を超えています。
15開口[*, *] No. * - * が重なっています。
16免震支承[*, *]柱頭が拘束されています
17免震支承[*, *]柱脚が拘束されていません

準備計算

No内容
1材料定義が上書きされています
2大梁[*, *]鉄骨断面形状が定義されていません
3大梁[*, *]鉄骨材料が定義されていません
4大梁[*, *]RC断面形状が定義されていません
5大梁[*, *]コンクリート材料が定義されていません
6大梁[*, *]せん断耐力直接入力項目が不足しているため、自動計算値を採用します。
7大梁[*, * パワーリング]SPR785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
8大梁[*, * エムケーフープ]MK785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
9小梁[*, *]鉄骨断面形状が定義されていません
10小梁[*, *]RC断面形状が定義されていません
11小梁[*, *]鉄骨材料が定義されていません
12小梁[*, *]コンクリート材料が定義されていません
13片持ち梁[*, *]鉄骨断面形状が定義されていません
14片持ち梁[*, *]鉄骨材料が定義されていません
15片持ち梁[*, *]RC断面形状が定義されていません
16片持ち梁[*, *]コンクリート材料が定義されていません
17柱[*, *]鉄骨断面形状が定義されていません
18柱[*, *]鉄骨材料が定義されていません
19柱[*, *]RC断面形状が定義されていません
20柱[*, *]RC材料が定義されていません
21柱[*, *]間柱ダンパーの長さ指定が材長を超えています
22柱[*, * パワーリング]SPR785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
23柱[*, * エムケーフープ]MK785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
24ブレース[*, *]鉄骨断面形状が定義されていません
25ブレース[*, *]鉄骨材料が定義されていません
26ブレース[*, *]座屈を無視します( * )
27水平ブレース[*, *]鉄骨断面形状が定義されていません
28水平ブレース[*, *]鉄骨材料が定義されていません
29水平ブレース[*, *]座屈を無視します( * )
30壁[*, *]断面形状が定義されていません
31壁[*, *]厚さが定義されていません
32壁[*, *]コンクリート材料が定義されていません
33壁仕上げ[*, *]形状が定義されていません
34壁開口[*, *]形状が定義されていません
35壁開口[*, *]開口率計算で負数となっている
36壁[*, *]壁に応力が発生していないため、せん断スパン比が計算できません。
37雑壁[*, *]最下層に自立型雑壁が配置されているため、荷重を無視します
38[*, *]鉄筋重心位置配置が異常です。 *
39[*, *] *ひび割れ耐力が降伏耐力を超えたため、降伏耐力をひび割れ耐力とします。
40[*, *]αyが正しく計算できないためバイリニアとします。 *
41[*, *]既成断面で、Web,Flangeの材料指定が異なります。 *
42[*, *]既成断面で、指定材料の定義された厚みを超えています。 *
43[*, *]X,Y方向断面で、材料指定が異なります。 *
44節点時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
45ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
46任意節点間ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
47免震部材時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
48間柱部材時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
49壁時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
50水平ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
51免震層ダンパー時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
52大梁時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
53柱部材時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
54支点ばね時刻歴出力指定(No. * )のケース指定( * )が正しくありません
55節点[ * ] 直接入力(No. * ) 節点荷重を負担する部材(柱、大梁、ブレース、壁、免震部材)が存在しないため、応力計算用節点荷重の直接入力を無視します
56大梁耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
57大梁復元力特性タイプ直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
58ブレース耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
59ブレース復元力特性タイプ直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
60柱座屈長さ係数直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
61柱復元力特性直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
62壁復元力特性直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
63大梁コンクリート材料直接入力No. * )の位置指定 * が正しくありません
64柱コンクリート材料直接入力No. * )の位置指定 * が正しくありません
65壁コンクリート材料直接入力No. * )の位置指定 * が正しくありません
66耐震壁耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません
67節点時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
68ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
69任意節点間ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
70免震部材時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
71間柱部材時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
72壁時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
73水平ブレース・ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
74免震層ダンパー時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
75大梁時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
76大梁非充腹鉄骨(No. * )の位置指定 * が正しくありません
77大梁非充腹鉄骨(No. * )の弦材強度が入力されていないため、鉄骨フランジ材料を使用します。
78大梁非充腹鉄骨(No. * )のウェブ強度が入力されていないため、鉄骨ウェブ材料を使用します。
79柱非充腹鉄骨(No. * )の位置指定*が正しくありません
80柱非充腹鉄骨(No. * )の弦材強度が入力されていないため、鉄骨フランジ材料を使用します。
81柱非充腹鉄骨(No. * )のウェブ強度が入力されていないため、鉄骨ウェブ材料を使用します。
82節点[*, *]節点支持タイプがばねではありません
83柱部材時刻歴出力指定(No. * )の位置指定 * が正しくありません
84柱せん断耐力直接入力(No. * )の位置指定 * が正しくありません

断面算定

No内容
1[*, *]柱の検定値が1.0を上回っています
2[*, *]大梁の検定値が1.0を上回っています
3[*, *]ブレースの検定値が1.0を上回っています
4[*, *]接合部の検定値が1.0を上回っています
5[*, *]壁の検定値が1.0を上回っています
6[*, *]杭の検定値が1.0を上回っています
7[*, * パワーリング]Fcが24未満です。メーカー設計資料を確認してください
8[*, * パワーリング]柱の長期軸力が引張の場合は損傷制御適用外、安全性確保で検定します
9[*, * パワーリング]基礎梁は損傷制御適用外、安全性確保で検定します
10[*, * パワーリング]梁せいが1000mmを超える場合は損傷制御適用外、安全性確保により検定します
11[*, * エムケーフープ]梁せいが1000mmを超える場合は損傷制御適用外、安全性確保により検定します
12[*, * エムケーフープ]柱の長期軸力が引張の場合は損傷制御適用外、安全性確保で検定します
13[*, *]判定用曲げモーメントが計算できていません
14[*, *]加力方向と直交方向の安全率が大きくなっています
15[*, *]大梁において *°方向、 *°方向の応力を採用しています
16[*, *]大梁付着のRC規準1991による検定でせん断応力度を満たしていません
17[*, *]大梁付着のRC規準1991による検定で必要延長長さを満たしていません
18[*, *]大梁付着のRC規準1999による検定で必要付着長さを満たしていません

応力解析

No内容
1応力解析時ワーニング *

終局検定

No内容
1終局検定時ワーニング *
2[*, *]大梁において *°方向、 *°方向の応力を採用しています
3柱[*, * パワーリング]SPR785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
4大梁[*, * パワーリング]SPR785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
5[*, * エムケーフープ] MK785では cotφはRpの指定によらず1.0を採用します
6柱[*, * エムケーフープ]MK785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します
7大梁[*, * エムケーフープ]MK785では荒川Mean式の計算は行えません。荒川Min式として計算します


情報一覧

準備計算

No内容
1大梁[*, *]耐力に直接入力(No. * )を採用します
2ブレース[*, *]耐力に直接入力(No. * )を採用します
3ブレース[*, *]復元力特性タイプに直接入力(No. * )を採用します
4柱[*, *]座屈長さ係数に直接入力(No. * )を採用します
5節点[ * ]風圧力に直接入力(No. * )を採用します
6大梁[*, *]に非充腹鉄骨(No. * )を採用します
7柱[*, *]に非充腹鉄骨(No. * )を採用します
8柱[*, *]にせん断耐力直接入力(No. * )を採用します
9柱[*, * ]に復元力特性タイプ直接入力(No. * )を採用します
10大梁[*, * ]復元力特性タイプに直接入力(No. * )を採用します
11壁[*, *]に復元力特性タイプ直接入力(No. * )を採用します
12節点[ * ]応力計算用節点荷重に直接入力(No. * )を採用します
13大梁[*, *]コンクリート材料に直接入力(No. * )を採用します
14柱[*, *]コンクリート材料に直接入力(No. * )を採用します
15壁[*, *]コンクリート材料に直接入力(No. * )を採用します
16耐震壁[*, *]せん断耐力に直接入力(No. * )を採用します
17支点ばね[ * ]に非線形特性直接入力(No. * )を採用します
18大梁[*, *]ジョイント位置に直接入力(No. * )を採用します

エラーの原因・改善方法

エラー:入力と消費エネルギー比が閾値を超えました(収束判定)

こちらのエラーが出た際、以下に記載されている6つのいずれかが原因だと考えられます。

原因1:滑り支承や引張非線形を考慮した支承材が使用されている

解析の際、支承材が引張の領域に入ってしまっていることが原因でエラーが起きてしまうことがございます。実際に引張剛性が0になっており発散している例がございました。
そのため支承材が引張の領域に入ってしまっていないかご確認お願いいたします。

原因2:粘性ダンパー・粘性壁が使われている

以下の記事が関係している可能性がございます。ご確認ください。
https://resp-blog.kke.co.jp/2018/08/27/vdamper/

原因3:RDTダンパーが使われている

上記と同じですが、支持剛性を省略して無限大の剛性としていてエラーとなるケースが多いです。
支持剛性に使用する値はダンパーの受け手となる部材の剛性を入力されることが一般的です。
支持剛性の詳細な値はRDTのメーカーにお問い合わせいただくと使用する装置ごとに 剛性の値を示して貰えるケースがございます。

原因4:モード別減衰を使用している

固有値解析を200次など高次まで行う際、モード減衰の高次まで設定がされていなければ高次の減衰が0となり、それが原因でエラーが発生している可能性がございます。

原因5:線形加速度法を採用している(β=1/6)

線形加速度法を使用すると発散しやすくなってしまいます。そのため線形加速度法を選択する理由が特にないようでしたら平均加速度法に変えて解析を行ってみてください。

原因6:その他

・解析の刻みが細かくない場合、細かくしていただくと改善される可能性がございます。
・部材非線形性能において二次勾配が零または負となっている可能性がございます。
・剛滑りのような初期剛性が高いもので第2勾配の剛性を0(完全バイリニア)としている可能性がございます。
・間柱ダンパーの支持柱の剛性が小さすぎる可能性がございます。


振動解析結果グラフ

メインメニュー「計算・出力」→「質点系振動解析結果グラフ」(質点系モデルによる結果)、または「立体振動解析結果グラフ」(立体モデルによる結果)を選択します。或いは、「計算実行」ウインドウの「図化処理実行」にチェックを入れ実行ボタンをクリックします。 グラフは下記が出力可能です。

質点系振動解析結果グラフ

  • 刺激関数図
  • 免震構造の刺激関数図(実効周期による刺激関数図)
  • 層の最大応答値グラフ

立体振動解析結果グラフ

  • 固有モード図
  • 三面三有モード図
  • 免震構造の固有モード図(実効周期によるモード図)
  • 免震構造の三面固有モード図(実効周期によるモード図)
  • 免震層上下分離モデルの固有モード図
  • 免震層上下分離モデルの三面固有モード図
  • 層の最大応答値グラフ

層の最大応答値は、「図化処理指定」にて指定した項目について、図化処理を行い表示します。

構造計算書の出力

メインメニュー「計算・出力」→「静的解析構造計算書」を選択、または「計算実行」ウインドウの「印刷」ボタンをクリックします。ここでは、構造計算書の出力設定および表示を行います。

構造計算書のプレビュー画面の表示

「印刷項目 設定」の一覧から計算書に出力する項目にチェックを入れ、「プレビュー」ボタンを押してください。

構造計算書のページ設定

「ページの設定」ボタンをクリックすると、「ページの設定」ウインドウが開きますので、必要に応じて設定を変更してください。

出力例

(1) 伏図出力例

構造計算書の伏図の出力例を以下に示します。剛床解除とした節点は、伏図にて出力します。

(2) 軸組形式応力図出力例

・応力図に出力する値は節点応力です。
・せん断応力の後には「Q」を表示します。

GML:梁左端曲げモーメント(kN・m)
GMG:梁中央曲げモーメント(kN・m)
GMR:梁右端曲げモーメント(kN・m)
GQL:梁左端せん断力(kN)
GQR:梁右端せん断力(kN)
GN:梁軸力(kN)C:圧縮,T:引張

CMT:柱頭曲げモーメント(kN・m)
CMB:柱脚曲げモーメント(kN・m)
CQ:柱せん断力(kN)
CN:柱軸力(kN)C:圧縮,T:引張

スパン長の単位(mm)
階高の単位(mm)


(3) 軸組形式検定値図出力例



(4) 軸組形式ヒンジ図出力例

(5) 断面検定表出力例

[鉄筋コンクリート造大梁の断面検定表]
符号一覧を以下に示します。
   $b$:長方形梁の幅( $mm$
   $D$:梁せい( $mm$
   $d _{t上}$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離(上端引張)( $mm$
   $d _{t下}$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離(下端引張)( $mm$
   $a _{t上}$:引張鉄筋の断面積(上端引張)( $mm^2$
   $a _{t下}$:引張鉄筋の断面積(下端引張)( $mm^2$
   $P _w$:あばら筋比(%)
  部材長、内法( $mm$
   $\alpha _L$:長期のせん断スパン比 $M/(Q \cdot d)$による割増係数
   $\alpha _{s1}$:短期正加力時のせん断スパン比 $M/(Q \cdot d)$による割増係数
   $\alpha _{s2}$:短期負加力時のせん断スパン比 $M/(Q \cdot d)$による割増係数

[梁の曲げに対する断面算定]
   $M _L$:長期曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{sn}$:積雪荷重曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{E1}$:正加力時の地震荷重による曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{E2}$:負加力時の地震荷重による曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{w1}$:正加力時の風圧力による曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{w2}$:負加力時の風圧力による曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{s上}$:短期設計用曲げモーメント(上端引張)( $kN \cdot m$
   $M _{s下}$:短期設計用曲げモーメント(下端引張)( $kN \cdot m$
   $M _{AL}$:長期許容曲げモーメント( $kN \cdot m$
   $M _{AS上}$:短期許容曲げモーメント(上端引張)( $kN \cdot m$
   $M _{AS下}$:短期許容曲げモーメント(下端引張)( $kN \cdot m$
   $M _{y上}$:終局曲げ強度(上端引張)( $kN \cdot m$
   $M _{y下}$:終局曲げ強度(下端引張)( $kN \cdot m$
   $M _{L}/M _{AL}$:長期曲げモーメントに対する検定値
   $M _S/M _{As上}$:短期曲げモーメントに対する検定値(上端引張)
   $M _S/M _{As下}$:短期曲げモーメントに対する検定値(下端引張)

[梁のせん断に対する断面算定]
   $Q _L$:長期せん断力( $kN$
   $Q _{sn}$:積雪荷重によるせん断力( $kN$
   $Q _{E}$:地震荷重によるせん断力( $kN$
   $Q _{W}$:風圧力によるせん断力( $kN$
   $Q _{D}$:短期設計用せん断力( $kN$
   $Q _{AL}$:長期許容せん断力( $kN$
   $Q _{As}$:短期許容せん断力( $kN$
   $Q _L/Q _{AL}$:長期せん断力に対する検定値
   $Q _D/Q _{AS}$:短期せん断力に対する検定値

(6) 終局検定表出力例

[鉄筋コンクリート造大梁の主局検定表]

符号一覧を以下に示します

$B$:梁幅 ( $mm$
$D$:梁せい( $mm$
$dt$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離( $mm$
部材長、内法( $mm$
$at$:引張鉄筋の断面積( $mm$
$jt$:主筋の重心間距離( $mm$
$pt$:引張鉄筋比( $%$
$pw$:せん断補強筋比( $%$
$Mu$:終局曲げ強度 ( $kN \cdot m$
$Qmu$:両端ヒンジを仮定した場合の終局せん断応力( $kN$)( $=Mu 上+Mu下$)/内法
$QL$:長期せん断応力( $kN$
$QD$:両端ヒンジ仮定時の終局せん断応力( $=\alpha \cdot Qmu+QL$)( $kN$
$Qsu$:せん断破壊によって決定するせん断耐力( $kN$
$\alpha su$:せん断に対する検定値( $=Qsu/QD$
$Qbu$:付着割裂破壊によって決定するせん断耐力 ( $N$
$\alpha bu$:付着に対する検定値 ( $=Qbu/QD$
$\tau bu$:1 段目主筋の付着信頼強度( $N/mm^2$
$\tau f$:設計用付着応力度( $N/mm^2$
$\alpha t$:梁の上端筋に対する付着強度低減係数
$bsi2$:2 段目の割裂長さ比
$kst2$:2 段目主筋に対する横補強筋効果
$\tau b2$:2段目主筋の付着信頼強度( $N/mm^2$
$Ld$:必要付着長さ( $mm$


符号一覧を以下に示します

$B$:柱幅( $mm$
$D$:柱せい( $mm$
$dt$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離( $mm$
$at$:引張鉄筋の断面積( $mm^2$
部材長、内法( $mm$
$pt$:引張鉄筋比( $%$
$pw$:せん断補強筋比( $%$
$pg$:主筋全断面積のコンクリート全断面積に対する比( $%$
$Mm1$:正加力時の終局曲げ応力( $kN \cdot m$
$Mm2$:負加力時の終局曲げ応力( $kN \cdot m$
$Mu1$:正加力時の終局曲げ強度( $kN \cdot m$
$Mu2$:負加力時の終局曲げ強度( $kN \cdot m$
$Qm1$:正加力時の終局せん断応力( $kN$
$Qm2$:負加力時の終局せん断応力( $kN$
$Qsu$:せん断破壊によって決定するせん断耐力( $kN$
$Qbu$:付着割裂破壊によって決定するせん断耐力( $kN$
$NL$:長期柱軸力( $kN$
$Nm1$:正加力時の終局時柱軸力( $kN$
$Nm2$:負加力時の終局時柱軸力( $kN$
$Nut$:軸圧縮強度( $kN$
$Nuc$:軸引張強度( $kN$
$OTM$低減:応答転倒モーメントの低減係数

振動解析計算書

メインメニュー「計算・出力」→「振動解析計算書」を選択します。ここでは、振動解析結果の出力設定および表示を行います。なお、No.11からNo.21の図化出力については「履歴出力指定」を設定しておく必要があります。なお、質点系振動解析計算書では以下の5つのみ出力可能です。

・計算条件
・重心最大応答値図
・層せん断力分担図
・平面応答値図(免震層のみ)
・時刻歴図

出力を指定する図について、「図化出力」の該当項目にチェックを入れてください。また、「用紙サイズ」と「用紙方向」を選択してください。 なお、質点系振動解析計算書の場合、「計算条件」の出力でQ-δ曲線と骨格曲線の重ね書きグラフが出力できます。




1) 最大応答図出力指定 「最大応答値図の出力指定」ウインドウの「最大応答図出力指定」のタブをクリックします。

振動解析ケース設定」 で設定した解析ケースの番号ごとに、出力を指定する図の項目にチェックを入れてください。 また、「特性変動指定」の枠内の該当項目にチェックを入れてください。

2) フレーム・階の指定
「最大応答値図の出力指定」ウインドウの「フレーム・階の指定」のタブをクリックします。
「階」「フレーム」ごとに、出力する項目にチェックを入れてください。

免震設計計算書

メインメニュー「計算・出力」→「免震設計計算書」を選択します。ここでは、免震設計について出力設定および表示を行います。

免震設計計算書では下記の出力が行えます。
∮ 1. 免震層の偏心
1.1 偏心率
1.2 重心・剛心図
∮ 2. 免震層上下大梁の設計
2.1 P-δ付加曲げモーメント一覧
2.2 P-δ付加曲げモーメント 検定値一覧
2.3 免震層上下大梁の断面算定
∮ 3. 固有値解析結果
∮ 4. 免震部材面圧
4.1 免震部材軸力検定値図
4.2 免震部材軸力検定詳細

次ページより免震設計計算書の例を示します。

偏心率

偏心率の計算結果を出力します。偏心率は「免震層設計条件」の「免震層想定変形」で設定した各変形状態における免震部材の等価剛性から剛心を算定し、偏心率を計算します。

重心・剛心図

偏心率計算時の重心および剛心図を出力します。

P-δ付加曲げモーメント一覧


P-δ効果による付加曲げモーメントおよび支承材せん断力による付加曲げモーメント(Q-h)を大梁ごとに表示します。想定する変形は「免震層設計条件」により設定できます。Q-hについては、「応力解析条件」→「応力条件2」→「せん断力によって発生するモーメントを考慮する」としていた場合には解析結果にQ-h付加曲げモーメントがすでに含まれているため、Q-h付加曲げモーメントは0となります。

[凡例]


P-δ付加曲げモーメント検定値一覧

P-δ効果による付加曲げモーメントを考慮した免震層上下大梁の曲げ検定値を表示します。

・断面検定比図においては、検定値により線色を以下のとおりに変更して表示します。

免震層上下大梁の断面算定

P-δ効果による付加曲げモーメントを考慮した免震層上下大梁の断面検定表を表示します。

符号一覧を以下に示します。
$b$ :長方形梁の幅(mm)
$D$ :梁せい(mm)
$d_t$ 上 :引張縁から引張鉄筋重心までの距離(上端引張)(mm)
$d_t$ 下 :引張縁から引張鉄筋重心ま での距離(下端引張)(mm)
$a_t$ 上 :引張鉄筋の断面積(上端引張)(mm2)
$a_t$ 下 :引張鉄筋の断面積(下端引張)(mm2)
$p_w$ :あばら筋比(%)
部材長、内法、位置(mm)
$α_L$ :長期のせん断スパン比 M/(Qd)による割増係数

[梁の曲げに対する断面算定]
$M_L$ :長期曲げモーメント(kN・m)
$M_{sn}$ :積雪荷重曲げモーメント(kN・m)
$M_{E1}$ :正加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)
$M_{E2}$ :負加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)
$M_{w1}$ :正加力時の風圧力による曲げモーメント(kN・m)
$M_{w2}$ :負加力時の風圧力による曲げモーメント(kN・m)
$M_s$ 上 :短期設計用曲げモーメント(上端引張)(kN・m)
$M_s$ 下 :短期設計用曲げモーメント(下端引張)(kN・m)
$M_{AL}$ :長期許容曲げモーメント(kN・m)
$M_{As}$ 上 :短期許容曲げモーメント(上端引張)(kN・m)
$M_{As}$ 下 :短期許容曲げモーメント(下端引張)(kN・m)
$_My$ 上 :終局曲げ強度(上端引張)(kN・m)
$M_y$ 下 :終局曲げ強度(下端引張)(kN・m)
$M_L/M_{AL}$ :長期曲げモーメントに対する検定値
$M_s/M_{As}$ 上:短期曲げモーメントに対する検定値(上端引張)
$M_s/M_{As}$ 下:短期曲げモーメントに対する検定値(下端引張)
$MP⊿1$, $MP⊿2$: P-⊿効果による付加曲げモーメント

[梁のせん断に対する断面算定]
$Q_L$ :長期せん断力(kN)
$Q_{sn}$ :積雪荷重によるせん断力(kN)
$Q_E$ :地震荷重によるせん断力(kN)
$Q_w$ :風圧力によるせん断力(kN)
$Q_D$ :短期設計用せん断力(kN)
$Q_{AL}$ :長期許容せん断力(kN)
$Q_{As}$ :短期許容せん断力(kN)
$Q_L/Q_{AL}$:長期せん断力に対する検定値
$Q_D/Q_{AS}$:短期せん断力に対する検定値

固有値解析結果

「免震層設計条件」の「免震層想定変形」で設定した各変形状態における固有値を計算します。ここでは、上記の設定に加えて基礎固定時(免震層固定時)の固有値も併せて出力されます。

免震部材軸力検定値図

免震部材軸力に対する軸検定比を表示します。
[凡例]

$α_{C1}$: クライテリア No.1 の圧縮軸力検定値(1:[検定値]C)
$α_{C2}$: クライテリア No.2 の圧縮軸力検定値(2:[検定値]C)
$α_{C3}$: クライテリア No.3 の圧縮軸力検定値(3:[検定値]C)
$α_{T1}$: クライテリア No.1 の引張軸力検定値(1:[検定値]T)
$α_{T2}$: クライテリア No.2 の引張軸力検定値(2:[検定値]T)
$α_{T3}$: クライテリア No.3 の引張軸力検定値(3:[検定値]T)
※当該ケースにおいて検定が不要な検定値は表示しません。
※引張軸力が発生しない場合、 $α_{T1}$$α_{T3}$

免震部材軸力検定詳細

免震部材の免圧検定結果を表示します。

CSV出力項目一覧

  • 断面情報出力
    • RC大梁断面
    • S大梁断面
    • SRC大梁断面
    • RC柱断面
    • S柱断面
    • SRC柱断面
    • 壁断面
    • ブレース断面
    • 水平ブレース断面
    • 免震装置諸元
    • S大梁幅厚比
    • S柱幅厚比
  • 断面性能出力
    • 大梁断面性能
    • 柱断面性能
    • 壁断面性能
    • ブレース断面性能
    • 水平ブレース断面性能
    • 免震装置断面性能
  • 非線形性能出力
    • 大梁非線形性能
    • 柱非線形性能
    • 壁非線形性能
    • ブレース非線形性能
    • 水平ブレース非線形性能
    • 免震装置非線形性能
  • 配置情報出力
    • 大梁配置
    • 柱配置
    • 壁配置
    • ブレース配置
    • 水平ブレース配置
    • 免震装置配置
  • 準備計算
    • 節点ごとの重量内訳
    • 柱量・壁量
    • CM0Q
  • 解析結果
    • 各階重量・回転慣性重量
    • 長期荷重解析結果
      • 節点変位
      • 支点反力
      • 大梁
      • ブレース
      • 水平ブレース
      • 免震装置
    • 水平荷重解析結果
      • 節点変位
      • 支点反力
      • 大梁
      • ブレース
      • 水平ブレース
      • 免震装置
      • 層間変形角
      • 各通りの層せん断力
    • 荷重増分解析結果
      • 節点変位
      • 支点反力
      • 大梁
      • ブレース
      • 水平ブレース
      • 免震装置
      • Q-δ曲線
      • Q-R曲線
      • 指定節点の層間変位
      • 各通りの層せん断力
      • 建物重心位置のQ-δ曲線
      • Sa-Sd曲線
      • heq-Sd曲線
      • 告示スペクトル
      • 告示スペクトル(Fh考慮)
      • 部材別層せん断力
      • 部材せん断破壊発生ステップ
        • 大梁
    • 振動解析結果
      • 節点変位
      • 支点反力
      • 大梁
      • ブレース
      • 水平ブレース
      • 免震装置
      • トグル制震ブレース
      • 固有値解析結果(方向成分ごと)
      • 要求スペクトル
      • 要求スペクトルとキャパシティスペクトルの交点
      • 層エネルギー出力
      • 指定節点の層間変位
      • 指定座標の層間変位
      • 部材の全ケース最大応力
        • 大梁
      • 最大応力/長期応力
        • 大梁
      • 符号ごとの最大応力/長期応力
        • 大梁
      • 免震部材面圧・歪み
      • 免震部材の繰り返し依存性係数
    • 断面検定応力
      • 大梁
    • 断面検定耐力
    • 断面検定結果
      • 大梁
    • 断面検定結果(符号ごと)
      • 大梁
    • 断面検定表
      • 大梁
        • RC
        • SRC
        • RC
      • 柱梁接合部
        • SRC
    • 部材固有の断面検定情報
        • CFT軸力比と部材ランク
        • CFT軸力比と部材ランク(通り・符号ごと)
    • その他の検定結果
      • 免震部材上下節点付加曲げ
      • 免震部材上下大梁のP-δ付加応力(水平荷重時)
      • 免震部材上下大梁のP-δ付加応力(短期)
      • 免震部材二次応力(軸力)
  • 終局検定情報
    • 終局時応力
      • 大梁
    • 終局耐力
      • 大梁
      • 接合部
    • 終局検定結果
      • 大梁
      • 接合部
    • 終局検定結果(符号ごと)
      • 大梁
    • 終局検定表
      • 大梁
        • RC
        • RC
        • CFT
      • 接合部
        • RC
    • 柱梁耐力比
      • 全箇所
      • 通り・符号ごと
    • 部材固有の終局情報
        • MN耐力曲線
  • 質点系モデル化情報
    • 層復元力特性
      • 層せん断力-変位曲線
      • 初降伏発生層間変位
  • 免震装置情報
    • 長期面圧検定結果
    • 長期面圧検定結果(符号ごと)
    • 短期面圧検定結果(質点系)
    • 短期面圧検定結果(質点系_符号ごと)

解析結果出力ファイル

解析を実行すると、各フォルダに解析結果が出力されます。 ソルバーが出力するファイルのため、可読性がよくないものもありますが、RESP-Dからの出力が未対応の項目についても出力されているものがあります。

storyファイル

.story.csvの拡張子のファイルです。各階の層間変形角や、層せん断力分担の数値が出力されています。

各せん断力の集計は各集計名ごとに表記されます。 集計名は階名称 ZS** (**は、地下階も含む階を下階から順に1,2,… と連番で振った物が入ります)のあとに、以下の命名で分類されています。

  • ZS**_SumW:壁・ブレース材
  • ZS**_SumElemWithoutDamper:ダンパーを除いた全部材
  • ZS**_SumElemVelDamper:速度依存ダンパー
  • ZS**_SumElem_Column:S:S造柱
  • ZS**_SumElem_Column:CFT:CFT造柱
  • ZS**_SumElem_Column:RC:RC造柱
  • ZS**_SumElem_Column:SRC:SRC造柱
  • ZS**_Wall:BearingWall:耐震壁
  • ZS**_SumElem_Brace:S:S造ブレース
  • ZS**_SumElem_Brace:Damper:ブレース型の速度依存ダンパー
  • ZS**_SumElem_Isolator:免震材
  • ZS**_SumForLm_0及び1:設定した質点系モデルの軸力重心(「計算条件」→「層復元力特性の設定」の質点間ばね定義において指定したグループごとに集計出力します。)
  • ZS**_UserDefineDrift_UserDirftCalc:001~008:「計算条件」→「層間変位計算設定」において指定した場合に出力

本ファイルには、層に関する最大値が出力されます。

下表のように層に関する固有値解析結果が出力されます

下表のように層に関する動的解析結果(最大値)が出力されます。

下表のように層に関する静的解析結果が出力されます。

stepファイル

.step.csvの拡張子のファイルです。解析結果の各ステップ結果が出力されています。 弾性解析結果は Step=1 に結果が出力されます。
荷重増分解析結果は、荷重増分コントロールで荷重倍率を指定したステップおよび変形角制限に達したステップの結果が出力されます。
立体振動解析結果は、出力ステップ指定を行った間隔における結果が出力されます。指定がない場合、結果は出力されません。

本ファイル出力では、節点名および部材名が解析モデル用記号で出力されます。 実際の節点、部材との対応は、expmodel.csvファイルをご参照ください

lastファイル

.last.csvの拡張子のファイルです。解析結果の最大値が出力されています。
弾性解析結果はstep.csvと同様の内容になるため出力されません。

本ファイル出力では、節点名および部材名が解析モデル用記号で出力されます。 実際の節点、部材との対応は、expmodel.csvファイルをご参照ください

expmodelファイル

解析モデル用の節点、部材名称と実際の位置の対応関係を出力しています。



解析結果のテーブル形式表示

ツールバーから以下のアイコンをクリックすると、各解析結果の数値データを直接確認できます。出力の形式は、CSV出力と同様の書式となります。


コンボボックスにより表示するケースを指定します。
荷重増分解析、振動解析の場合には2つ目のコンボボックスでさらにケースを絞り込みます。



表示内容は操作対象としている部材について表示します。
また、表示される部材は現在アクティブになっている伏図または軸組図に表示されている部材を対象とします。

部材選択を行っている場合は、選択されている部材についての情報のみ表示します。

07. アニメーションのサブセクション

アニメーション作成

ここでは、振動解析結果からアニメーションを作成します。アニメーションの作成は「RESP-D」に付属する「RESP-D Animation」を用いて行います。

振動解析アニメーションを作成するためには、「履歴出力指定」において「アニメ」の項目にチェックをいれてからRESP-Dの解析を実行しておいてください。

RESP-D アニメ作成の起動

RESP-D Animationの起動には、次の2通りの方法があります。

  1. アイコンからの起動

デスクトップ上のアイコンをダブルクリックします。

  1. スタートメニューからの起動

「スタート」→「すべてのプログラム」→「RESPアプリケーション」→「RESP-D Animation」を選択します。

操作画面と基本操作

画面中央に1) アニメーション図ウインドウ、右に2) 操作パネル、下に3) メッセージウインドウが配置されています。


  1. アニメーション図ウインドウ

読み込んだ建物モデルの表示と、アニメーションの再生が行われます。

・ズーム方法:マウスのホイールボタン

・パン方法:CTRLキーとマウスの中ボタンを押しながらマウスを移動

・回転方法:マウスの中ボタンを押しながらマウスを移動

  1. 操作パネル

モデル表示やアニメーションの詳細設定、アニメーションの実行・停止、AVIファイル出力を行います。

  1. メッセージウインドウ

ワーニングやエラー情報などの出力メッセージを表示します。

アニメーションデータの読込

モデルデータの読込

メインメニュー「ファイル」→「一棟目モデルデータを開く」をクリックします。アニメーションを作成するモデルのRESP-D圧縮ファイル「.dz」を開くと、アニメーション図ウインドウに架構が表示されます。

解析モデルファイルを保存したディレクトリに諸元データファイル(DataTable001.dat、DataTable002.dat)が配置されている場合は、下記メッセージボックスを表示し、配置した諸元データファイルで性能を上書きするか確認を行います。RESP-Dで諸元データを上書きして解析モデルを作成した場合は、RESP-D Animationを使用する際も諸元データを上書きしてください。

変位データの読込

メインメニュー「ファイル」→「一棟目モデル変位データの読込」をクリックします。モデルデータと同じフォルダに作成されたAnimationファイル「.anime」を指定します。(RESP-Dにてアニメ履歴出力を指定した上で、振動解析を実行しておく必要があります。)

2棟目モデル読み込み

2棟並べての応答比較アニメーションを作成する場合は、続けて2棟目のモデルデータと変位データの読込を行います。メインメニュー「ファイル」→「二棟目モデルの読込」および「二棟目モデル変位データ読込」をクリックし、一棟目と同様にファイルを開きます。

読み込んだ二棟目モデルデータを削除したい場合は、「ファイル」→「二棟目モデルの削除」を選択してください。

アニメーション詳細設定

アニメーションの表示・動作制御は、画面右側の操作パネルにて行います。

モデルの部材色変更

 操作パネルの「部材表示色編集」ボタンをクリックします。構造材・板部材・その他・全体のタブから項目を選び、表示の可否、色、透明化の可否、透明度を変更することができます。

 指定した変更をアニメーション図に更新する場合、「3D図更新」ボタンをクリックしてください。また、色の設定を初期設定に戻す場合は、「初期設定に戻す」ボタンをクリックしてください。



表示制御

 操作パネルの「表示制御」からは、以下の項目について設定ができます。

1) 座標軸の表示: する・しない

2) 軸階の表示: する・しない

3) 部材辺縁の表示: する・しない

4) 地面の表示: すり・しない

5) 平行投影で表示: する・しない

6) H型断面の簡略描画: する・しない

7) 丸型柱の簡略描画フラグ: する・しない

8) レンダリング: する・しない

9) 部材塑性状態表示: する・しない

操作制御

 操作パネルの「操作制御」からは、以下の項目について設定ができます。

1) 自動回転スピードの倍率: 数値(デフォルト=1)

2) 自動回転の方向は時計順: はい・いいえ

アニメーション動作制御

 操作パネルの「アニメ制御」からは、以下の項目について設定ができます。

1) 変位倍率: 数値(デフォルト=25)

2) 表示速度(倍): 数値(デフォルト=1)

3) 絶対変位で表示するか: する・しない

二棟目モデル制御(二棟目モデルを読み込んだ場合のみ表示)

 操作パネルの「二棟目モデル制御」からは、以下の項目について設定ができます。一棟目モデルに対する相対位置を自由に指定できます。

1) 二棟目モデル偏移量(X): 数値(デフォルト=モデル規模より自動設定)

2) 二棟目モデル偏移量(Y): 数値(デフォルト=0)

3) 二棟目モデル偏移量(Z): 数値(デフォルト=0)

アニメーションの再生

アニメーションの「再生」は、操作パネルの「アニメーションプレイヤー」から行ってください。「一時停止」「停止」もこちらから行なえます。

動画ファイル出力

RESP-D Animationでは、アニメーション画像を動画ファイルに出力することが可能です。Windows Media Playerなどで再生できるため、RESP-DがインストールされていないPCでも再生可能です。動画のフォーマットには、MP4、MPEG-1、AVI形式が指定可能です。

 動画ファイル出力は、操作パネルの「動画ファイル出力」より行ってください。出力ファイル名ボタンから、出力先フォルダの指定と出力ファイル名を指定し、実行ボタンを押してください。

 出力設定は、操作パネルの「動画ファイル出力」より行ないます。

Windows Media Player再生例

RESP-D アニメ作成の終了

RESP-D アニメ作成の終了

メインメニュー「ファイル」→「アプリケーションの終了」を選択すると、プログラムが終了します。

計算編のサブセクション

01. 荷重計算のサブセクション

柱梁自重

柱梁自重の計算

RC梁・SRC梁

(1) 単位長さ当りの重量

鉄筋コンクリート(RC)・鉄骨鉄筋コンクリート(SRC)造の大梁、小梁、片持ち梁の単位長さ当りの重量は、スラブの取付きにかかわらず下式により算定します。式中のコンクリートの単位体積重量( $γ$)は鉄筋、鉄骨重量を含みます。位置ごとに断面が異なる場合は中央断面を採用します。

仕上げ荷重は、部材・階ごとに指定できます注1)。 仕上げ形式は、 下図に示す四面仕上げとします。

$$ w_c = γ \cdot b(D-t)+w_f(b+2D) $$

$γ$:コンクリートの単位体積重量(鉄筋・鉄骨重量を含む)(kN/m3

$b$:梁幅(m)

$w_f$:仕上げ重量(kN/m2

$D$:梁せい(m)

$t$:スラブ厚

上図の $t$はスラブ厚を指します。

種類設計基準強度の範囲(N/mm2γC(kN/m3γRC(kN/m3γSRC(kN/m3
普通コンクリートFc≦3623.024.025.0
36<Fc≦4823.524.525.5
48<Fc≦6024.025.026.0
60<Fc≦8024.025.026.0
80<Fc≦10024.025.026.0
100<Fc≦12024.025.026.0
120<Fc≦15024.525.526.5
軽量コンクリート1種Fc≦ 2719.020.021.0
27<Fc≦ 3620.022.023.0
軽量コンクリート2種Fc≦ 2717.018.019.0

$γ_{C}$:コンクリートの気乾単位体積重量

$γ_{RC}$:鉄筋コンクリートの単位体積重量

$γ_{SRC}$:鉄骨鉄筋コンクリートの単位体積重量

注1) メインメニュー「荷重・材料」→「柱・大梁仕上げ」→「RC造(仕上重量)」参照。

異種強度においても同種強度梁と同様の方法(使用材料で指定する「床スラブ・梁のFc」を用いて比重を計算する)で計算します。

梁重量の算定に用いる梁の長さは以下のように計算します。

(2) 梁の長さ

大梁

・両端が柱の場合は柱面間距離とします。(大梁-1)

・片側が大梁の場合は梁面から柱面までの距離とします。(大梁-2)

・梁が斜めの場合は節点距離-両側の柱幅の合計/2とします。(大梁-3)

小梁

・両端の大梁面間距離とします。ただし、大梁と小梁が直交していない場合でも大梁と小梁の重複部分の長さは大梁幅の半分として計算します。

・小梁位置で大梁が分割されていて節点と小梁が接続している場合は、節点に接続する大梁の平均幅から重複部分を計算します。

片持ち梁

・柱面から片持ち梁先端までの距離とします。

RC・SRC柱

(1) 単位長さ当りの重量

RC・SRC造の柱の単位長さ当りの重量は、下式によります。式中のコンクリートの単位体積重量( $γ$)には鉄筋、鉄骨重量を含みます。

仕上げ荷重は部材・階ごとに指定できます(“RC梁・SRC梁”)。仕上げ形式は、下図に示す四面仕上げとします。柱頭・柱脚で断面が異なる場合は、柱脚の断面を採用します。

$w_c = \gamma \cdot A_c+w_f \cdot \phi$

$γ$:コンクリートの単位体積重量(鉄筋・鉄骨重量を含む)(kN/m3

$A_c$:柱断面積(m2

$w_f$:仕上げ重量(kN/m2

$φ$:仕上げ周長(m)

(2) 柱の長さ

柱重量算定に用いる柱長さは床上面から床上面までとし、柱重量は階の中央で上下階に振り分けます。RC・SRC造の柱において、下階に柱がない場合は、柱脚に取付く梁の最大せいの長さ(下図のハッチ部分)を柱長さに付加します。

  

鉄骨梁

(1) 単位長さ当りの重量

S造の梁の単位長さ当りの重量は、下式により算定します。仕上げ荷重は部材・階ごとに指定、耐火被覆重量および被覆厚は階ごとに指定できます注1)。仕上げ形式は下図に示す四面形式とし、耐火被覆形式は部材ごとに指定が可能です注1)。位置ごとに断面が異なる場合は中央断面を採用します。

$ w_s = \alpha \cdot \gamma_s \cdot A_s+\gamma_f \cdot \phi+\gamma_c \cdot A_c$

$α$:鉄骨重量割増率

$γ_s$:鉄骨の単位体積重量( $γ_s$=77kN/m3

$A_s$:鉄骨の断面積(m2

$φ$:仕上げ周長(m)

$γ_f$:仕上げ重量(kN/m2

$γ_c$:耐火被覆重量(kN/m3

$A_c$:被覆材の断面積(m2

  

(2) 梁の長さ

梁重量の算定に用いる梁の長さは以下のように計算します。

大梁

・節点間距離とします。(大梁1,2,3)

小梁

・節点間距離とします。

片持ち梁

・柱節点から片持ち梁先端までの距離とします。

注1) メインメニュー「荷重・材料」→「柱・大梁仕上げ」参照。

  

鉄骨柱

(1) 単位長さ当りの重量

S造の柱の単位長さ当りの重量は、下式により算定します。仕上げ重量、仕上げ形式、および耐火被覆形式の指定については、鉄骨梁と同様です。柱頭・柱脚で断面が異なる場合は、柱脚の断面を採用します。

$ w_s = \alpha \cdot \gamma_s \cdot A_s+\gamma_f \cdot \phi+\gamma_c \cdot A_c$

$α$:鉄骨重量割増率

$γ_s$:鉄骨の単位体積重量( $γ_s$=77kN/m3

$A_s$:鉄骨の断面積(m2

$φ$:仕上げ周長(m)

$γ_f$:仕上げ重量(kN/m2

$γ_c$:耐火被覆重量(kN/m2

$A_c$:被覆材の断面積(m2

  

(2) 柱の長さ

柱重量の算定に用いる柱長さは、RC柱と同様です。(“RC・SRC柱 柱の長さ”)

間柱型ダンパー

間柱型ダンパーの重量は上下節点に分配されます。ただし、画像右のダンパー(JFEシビル間柱型粘弾性ダンパー)は解析モデル上の中間節点にも重量が分配されます。

  

スラブ、片持ちスラブの荷重伝達

床荷重の伝達方向は、両方向、X方向、Y方向とします。荷重の伝達方向の指定は、床を配置する際に床ごとに行います。

〔XY〕 :両方向に伝達する。

〔X〕 :X方向に伝達する。

〔Y〕 :Y方向に伝達する。

    

  • 床の重量は構造芯間の面積について計算します。小梁で構成された床組の重量は、小梁芯により区分された床面積について求めます。
  • 大梁のCM0Q0は、床の荷重伝達方向と小梁による分割を考慮して算定します。
  • 小梁負担分の荷重については、小梁のQ0がその小梁を支持する小梁または大梁に作用するものとして計算します。小梁自重も同様に扱います。

スラブ

(1) 両方向伝達の床割り

四辺を梁で囲まれたスラブについては、荷重の伝達方向が両方向の場合、床スラブから梁に加わる鉛直荷重は、1999年版RC規準10条により下図のようになります。具体的には、スラブに取付く梁は、梁の交点から描いた2等分線および梁に平行な直線から作られる台形、または三角形の部分の荷重を受けるものと見なします。

  

(2) 多角形の床組の適応

本プログラムは、以下に示す多角形の床組に適用しています。

  

            〔五角形〕         〔三角形〕         〔台形〕          

片持ちスラブ

(1) 片持ちスラブ

片持ちスラブの重量は、構造芯から片持ち床先端までの面積について計算します。

   

片持ちスラブの荷重は、片持ち梁の取り付きおよび先端リブ小梁の取り付きによって以下のように伝達されます。

・片持ち梁がない場合 : 全て大梁に伝達されます。

 

 

・片持ち梁がある場合 : 片持ちスラブが接続する大梁、片持ち梁に対してスラブと同様のルールにより分割して荷重伝達されます。

 

 

・片持ち梁と先端リブ小梁がある場合 : 片持ちスラブが接続する大梁、片持ち梁先端リブ小梁に対して スラブと同様のルールにより分割して荷重伝達されます。

                   先端リブ小梁がある場合はスラブ幅は片持ち梁の先端までと見なされます。

   

(2) 出隅の片持ちスラブ

スラブ荷重及び先端の線荷重の梁、柱への荷重伝達は以下のようになります。出隅の重量は、構造芯から出隅先端までの長方形について計算します。

                                                                               

出隅の片持ちスラブの荷重は、荷重伝達方向および片持ち梁の取付きに関わらず、節点荷重としてすべて柱に伝達します。

  

(3) 入隅の片持ちスラブ

本プログラムは、現状では入隅の片持ちスラブには対応しておりません。

壁自重

壁の固定荷重

共通事項

(1) 柱軸力算定時

鉛直荷重における柱軸力を算定する場合、地震用重量における節点重量を算定する場合には、壁の重量を階高の中央で上下階の節点に分配するものとします。

(2) 大梁 $CMoQo$算定時

壁の重量は階高の中央で上下階の節点に分配し、梁の $CMoQo$には考慮しません。 

壁に三方スリットが指定されている場合、壁荷重は全て上部の大梁に伝達され、大梁の $CMoQo$に考慮されます。

  

(1) 耐震壁

  • 耐震壁の重量は周辺の柱梁の内法寸法で計算します。梁にハンチがある場合や、セットバック等で柱梁が斜めの場合は、それらを考慮して算定します。荷重は、階高の中央で上下階の節点に分配するものとします

  • 開口がある場合には形状・位置及び開口重量を考慮して計算します。

  • 壁の仕上げ荷重は、片面仕上げとして計算します。

  

(2) 連スパン壁

  • 壁寸法、開口の扱い、仕上げについては一般壁と同様に計算します。

  • 壁重量は壁の上下左右の4節点に振り分けられ、連スパン壁における途中スパンの重量には考慮されません。

  

(3) 非耐震壁

非耐震壁の重量の計算方法は、以下の指定によります。仕上げ壁のみの場合は、非耐震壁の自重伝達方法によります。

  

ダンパー自重

ダンパーの自重

座屈拘束ブレース(直接入力)

単位長さ当りの装置重量の入力に対して、節点間距離を乗じて自重とします。

オイルダンパー

ダンパー部の装置重量(入力値)と、支持部断面積×(節点間距離 - 装置長さ)×鋼材単位体積重量の合計値を自重として計算します。

自重を考慮しない部材

ダンパー部分の自重を考慮しない部材

以下の部材はダンパー部分の自重を考慮しません。 (間柱ダンパーについては支持部の重量は考慮されます。)

  • 日鉄住金関西工業 SUB
  • 免制震ディバイス RDTダンパー
  • 免制震ディバイス iRDTダンパー
  • オイレス工業 粘性制振壁
  • 免制震ディバイス 粘性制振壁
  • 日鉄エンジニアリング ユニットゴムダンパー
  • 住友理工TRCダンパー
  • JFEシビル 間柱型粘弾性ダンパー
  • 各社 免震支承材
  • 各社 免震減衰材

CMoQの計算

CMoQの計算

柱のCMoQ

土圧・水圧等による柱のCMoQについては考慮されません。

大梁のCMoQ

大梁のCMoQには以下の①から④を考慮します。なお、ダミー梁を介して伝達される荷重はダミー梁が接続する節点に節点荷重として伝達します。

①小梁、片持ち床などを含む床荷重によるCMoQo

②壁荷重によるCMoQ

③梁自重によるCMoQ

④パラペットや手すり等、特殊荷重によるCMoQ

  

剛域の考慮

「荷重条件」の設定により、剛域部分を考慮して大梁のCMoQを計算することができます。剛域を考慮する場合には、まず可撓部分で固定端モーメントとせん断力を計算します。次に、可撓部分で計算された端部応力を外力として片持ち梁として仮定した剛域部分の先端に作用させます。結果として計算される剛域部片持ち梁の元端モーメントおよびせん断力を大梁全体の固定端モーメントおよびせん断力として考慮します。

  

また、剛域部分の荷重計算方法は下記から選択できます。

「剛域を考慮する(剛域部外力はCMoQに加算する)」

  

「剛域を考慮する(剛域部外力は柱に伝達する)」

  

地震荷重の計算

地震荷重

地震用節点重量

地震用節点重量は、下記の値を節点毎に集計して求めます。

・大梁のCMoQoの計算で求めた梁せん断力

床の積載荷重は地震用の値とします。

・直接入力による節点荷重

層せん断力

全剛床の設計用せん断力

地震用節点重量を層毎に集計し、建築基準法に基づき層せん断力を求めます。

(1) 一般階

$Q_i =C_i \sum_{j=i+1}^{n+1} W_j$

   $Q_i$ :i階の層せん断力

   $W_j$ :j層の層重量

   $n$ :階数

   $C_i$ :層せん断力係数

   $C_i=Z・R_t・A_i・C_o$

ただし、

$C_i$ :層せん断力係数

$Z$ :地震地域係数

$R_t$ :振動特性係数

$R_t=1$ ( $T<T_c$の場合)

$R_t= 1-0.2(T/T_c-1)^2$   ( $T_c≦T<2・T_c$の場合)

$R_t=1.6 T_c/T$   ( $2・T_c≦T$の場合)

$T$ :建築物の設計用1次固有周期

〔略算法〕

$T=h・(0.02+0.01・α)$

$h$ :建築物の高さ

$α$:当該建築物のうち柱及び梁の大部分が鉄骨造である階の高さの合計hに対する比

「階・軸の設定」の階高設定部分における構造種別がS造になっている階

〔精算法〕

直接入力

$T_c$ :地盤種別から決まる下表の係数

第1種地盤0.4
第2種地盤0.6
第3種地盤0.8

$A_i$ :層せん断力係数の分布係数

$C_o$ :標準せん断力係数

(2) PH階

$ Q_i =k \sum_{j=i+1}^{n+1} Wj$

$k$ :震度(1.0~0.5を直接指定する。)

(3) 地下階

     $Q_i=Q_{i+1}+K_i・W_i$    $K_i=0.1・(1-H_i/40)・Z$

$H_i$ :各部分の地盤面からの深さ(m)(20mを超える場合は20mとする。)

$Z$ :地震地域係数

多剛床の設計用せん断力

多剛床の場合地震層せん断力は以下の方法により計算されます。

  • 副剛床の $C_i$を直接入力しない場合 : 階全体の総重量から層せん断力を算出し、それによって求まる水平力を剛床ごとの重量比で分配します。

  • 副剛床の $C_i$を直接入力した場合 : 主剛床は上記の全剛床の場合の $C_i$に従って層せん断力を計算します。副剛床は指定した $C_i$を用いて層せん断力を計算します。

水平力

(1) 建物設計用水平力

水平力は各節点に作用させます。各層の等価震度を下の式で求め、それを各節点の地震用節点重量に乗じて、地震時水平力を求めます。

$K_i=(Q_i-Q_{i+1})/W_i$

$K_i$$i$層の等価震度

$Q_i$$i$階の層せん断力

$W_i$$i$層の層重量

(2) 床面積

床面積は芯々で計算し、片持ちスラブ部分の床面積も算入します。また、床スラブを配置していない場合でも、小梁を入力している場合は吹き抜け部分の床面積を算入します。

風荷重の計算

風圧力

風用節点重量

風圧力は、建築物の側面に対してX方向、Y方向についてそれぞれ別に働くものとし、風圧力をうける側面に存在している各節点に、節点荷重として作用させ応力解析を行います。

(1) 風圧力

速度圧と風力係数から、風圧力を計算します。

$W = Cf・q・A$

ここで    $W$ :風圧力(N)

       $Cf$ :風力係数

       $Cf = C_{pe}-C_{pi}$

風圧力係数は各階ごとで直接入力することもできます。作用方向が、左→右加力では左側を風上壁面Cf、右側を風下壁面Cfとし、右→左加力では左側を風下壁面Cf、右側を風上壁面Cfを用います。

$C_{pe}$ :建築物の外圧係数

部位風上壁面風下壁面
Cpe0.8kz-0.4

※係数"0.8"および"-0.4"は指定した数値を用います。

$C_{pi}$ :建築物の内圧係数(指定による)

$k_z$ :以下の表により、計算した数値

HがZb以下の場合1.0
HがZbを超える場合ZがZb以下の場合$\left( \frac{Zb}{H} \right)^{2\alpha}$
ZがZbを超える場合$\frac{\int_{Zi}^{Zi+1}(\frac{Z}{H}) ^{2\alpha}dz}{Z_{i+1}-Z_i}$

図中2階のように2つの式にまたがる場合も平均のKzを求めます。

  

$Z$ :地盤面から各層床位置までの高さ(m)

$q$ :速度圧(N/m2

$q$ = 0.6・E・V02

$V_0$ :基準風速(m/s)(指定による。)

$E$ :建築物の屋根の高さ及び周辺の地域に存する建築物その他の工

作物、樹木その他の風速に影響を与えるものの状況に応じた係数

で、以下の方法により算出します。

$E$ = $Er^2・Gf$

$Er$ :平均風速の高さ方向の分布を表す係数

$H$$Z_b$以下の場合: $Er$ = $1.7(Z_b/Z_G)^α$

$H$$Z_b$を超える場合: $Er$ = $1.7(H/Z_G)^α$

$H$ :建築物の高さと軒の高さとの平均(m)

GLからPH階を除く最上階の床高さ+パラペット高さの半分

$A$ :見付け面積(m2

$Z_b$, $Z_G$, $α$ :地表面粗度区分から求まる係数で、以下の表によります。

表) 地表面粗度区分

地表面粗度区分Zb[m]ZG[m]α
都市計画区域外にあって、極めて平坦で障害物が無いものとして特定行政庁が規則で定める区域52500.10
都市計画区域外にあって地表面粗度区分Ⅰの区域以外の区域(建築物の高さが13m以下の場合を除く。)
又は都市計画区域内にあって地表面粗度区分Ⅳの区域以外の区域のうち、海岸線又は湖岸線(対岸までの距離が1,500m以上のものに限る。以下同じ。)までの距離が500m以内の地域(ただし、建築物の高さが13m以下である場合又は当該海岸線若しくは湖岸線からの距離が200mを超え、かつ、建築物の高さが31m以下である場合を除く。)
53500.15
地表面粗度区分Ⅰ、Ⅱ又はⅣ以外の区域54500.20
都市計画区域内にあって、都市化が極めて著しいものとして特定行政庁が規則で定める区域105500.27

$Gf$ :ガスト影響係数

地表面粗度区分および $H$に応じて、次の表に掲げる数値とします。

表) 構造骨組用ガスト影響係数

H(1)(2)(3)
地表面粗度区分10m以下の場合10mを超え、40m未満の場合40m以上の場合
2.0(1)と(3)とに掲げる数値を
直線的に補間した数値
1.8
2.22.0
2.52.1
3.12.3

(2) 風圧力を受ける面と見付面積

  • 風圧力を受ける面は、壁面(垂直面)とします。 屋根面および、地下階の壁、および外部袖壁、パラペットは考慮しません。

  • 見付面積は、建物外周の通り芯間と梁天端間とからなる無開口壁が存在するものと仮定し、絶対座標系のX方向、Y方向それぞれについて、セットバックや軸振れなどの節点移動を無視した垂直面とします。

02. 剛性計算のサブセクション

RC大梁

RC大梁の剛性

剛性増大率

軸断面積

梁の断面積は腰壁・垂壁を考慮します。腰壁・垂壁のヤング係数は母材と同じと仮定します。

断面二次モーメント

梁の断面2次モーメントは、柱と同じ算定方法により計算します 注1)。 $A~C$を選択した場合は、腰壁・垂壁を評価して断面2次モーメント $I$を求めます。上記の $A$または $B$の評価は腰壁・垂壁のみについて等価断面として考慮し、床は別途計算し加算します。 $C$の評価の場合、腰壁・垂壁および床をすべて形状通り評価します。中立軸はいずれの場合も床スラブを考慮した中立軸を採用します。床の厚さは、建物全体で一律に設定できます 注1)。
床については、 $A$.協力幅による自動計算、または $B$.剛性増大率の直接入力により剛性の評価方法を設定できます 注1)。二重スラブとして配置した床は、荷重のみを評価して剛性は考慮しません。また、片持ちスラブを剛性として考慮するかどうかについては「剛性条件」により設定できます。
※「鉄筋・鉄骨の剛性を考慮する」とした場合には剛性増大率は変化せず、剛性増大率を乗じる元となる断面2次モーメントを増大させます。

  

注1) メインメニュー「設計・計算条件」→「剛性条件」参照。

協力幅の計算

a) 協力幅による自動計算

協力幅はRC規準8条「構造解析の基本事項」により算定します。床の厚さは建物全体で一律に設定します注1)。

  

床組みを構成する大梁のうち以下のすべての条件を満たす大梁群は連続梁と見なしてλを算出します。

・方向が同じ大梁

・直線上に配置されている大梁

・中間に柱が存在しない

  

  • λ算出の例

吹抜けがある場合は、床の長さの比を倍率としてbaにかけて算定します。

  

$ba' = \frac{l_1+l_3}{l_1+l_2+l_3} \cdot ba$

※床荷重リストで床厚を0[mm]とした床は吹抜けと同様に扱います  

協力幅の計算例を以下に示します。

下図のような平面において、

(大梁1-2の場合)

$ba = \left( 0.5-0.6\times\frac{2.5}{6.0} \right) \times2.05\times \frac{3.0}{3.0+3.0}=0.313$

$B = 0.5+0.313 = 0.813$

(大梁2-3の場合)

$ba = 0.1\times5.0\times \frac{2.5}{2.5+2.5}=0.250$

$B = 0.5+0.250 = 0.750$

(大梁5-8の場合)   $ba1 = 0.1\times6.0\times \frac{3.0+1.0}{3.0+2.0+1.0}=0.4000$

$ba2 = 0.1\times6.0=0.6000$

$B = 0.5+0.400+0.6000=1.500$

(大梁8-9の場合)

$ba = 0.1\times5.0\times \frac{2.5}{2.5+2.5}=0.250$

$B = 0.5+0.250=0.750$   

b) 剛性増大率の直接入力

片側スラブ、両側スラブごとに剛性増大率を用いて算定します。

構造スラブ符号指定

床に対して構造スラブ符号を指定した場合、梁上部のコンクリートは梁に指定したコンクリート材料によるヤング係数を採用し、梁の片側もしくは両側に取り付くスラブについては設定した構造スラブのコンクリート材料によるFcを採用します。

RC大梁の断面性能

鉄筋コンクリート造梁の断面性能の計算は以下によります。

軸断面積( $A_n$

梁の軸断面積( $A_n$)は、鉄筋を考慮して次式により算定します。

$A_n=({B \cdot (D-t)+B \cdot t+(n-1) \sum \alpha_i}) \cdot \frac{l_0}{l}$

$n$:ヤング係数比

$l_0$:可撓長さ(剛域を考慮した長さ)(mm)

$l$:節点間長(mm)

異種強度梁の場合、補正したヤング係数 $E_{ce}$に、軸断面積 $A_n$を乗じて算定します。 補正ヤング係数は以下のように算出します。

$E_{ce}=E_{cu} \cdot T/D + E_{cd} \cdot (D-T)/D$

ここで、
$E_{cu}=3.35 \cdot 10^4 \cdot (\gamma_u/24)^2 \cdot (F_{cu}/60)^{1/3}$ (単位:N/mm2)
$E_{cd}=3.35 \cdot 10^4 \cdot (\gamma_d/24)^2 \cdot (F_{cd}/60)^{1/3}$ (単位:N/mm2)
$\gamma_u$, $\gamma_d$:それぞれ梁上部, 梁下部コンクリートの単位体積重量
$F_{cu}$, $F_{cd}$:それぞれ梁上部, 梁下部コンクリート強度

せん断変形用断面積( $A_S$

$A_s=\frac{B \cdot D}{\kappa}$

$κ$:形状係数(=1.2)

異種強度梁の場合、補正したせん断弾性係数 $G_{ce}$に、せん断断面積 $A_s$(RESP-D計算編マニュアルに従います)を乗じて算定します。

 異種強度梁のせん断弾性係数 $G_{ce}$は、補正したヤング係数 $E_{ce}$より下式により算定します。

$G_{ce}=E_{ce}/\{2(1+\nu)\}$

断面2次モーメント( $I_e$

鉄筋コンクリート造梁の断面2次モーメント( $I_e$)は鉄筋を考慮して次式により算定します。

$I_e = \frac{B \cdot D^3}{12}+ \frac{(b-B)t^3}{12}+B \cdot D \cdot (g-D/2)^2+(b-B) \cdot t \cdot (D-t/2-g)^2+(n_r-1) \sum \alpha_i(g-y_i)^2$ $g = \frac{1/2b \cdot D^2+(b-B) \cdot t \cdot (D-t/2)+(n_r-1) \sum \alpha_i \cdot y_i}{B \cdot D+(b-B) \cdot t+(n_r-1) \sum \alpha_i}$

$g$:梁下端から図心位置までの距離(mm)


大梁で構造スラブにより異なるFcを指定した場合、以下の計算となります。

$I_e = \frac{B \cdot D^3}{12}+ \frac{(b-B)t^3}{12} \cdot \frac{E_s}{E_g} +B \cdot D \cdot (g-D/2)^2+(b-B) \cdot t \cdot (D-t/2-g)^2 \cdot \frac{E_s}{E_g} +(n_r-1) \sum \alpha_i(g-y_i)^2$

$E_g$ : 大梁コンクリートヤング係数
$E_s$: スラブコンクリートヤング係数

異種強度梁の場合、補正したヤング係数 $E_{ce}$を用いて算定します。

ねじり断面2次モーメント( $J$

指定により、ねじり剛性を考慮することが可能です。壁、床が取付かない元断面に対してねじり剛性を次式で算定します。

矩形 :

$J = \frac{B^3 \cdot D}{16} \cdot \left[ \frac{16}{3}-3.36 \cdot \frac{B}{D} \cdot \left( 1-\frac{1}{12} \cdot \left( \frac{B}{D} \right)^4 \right) \right]$

円形 :
$J = \frac{\pi r^4}{2}$

RC柱

RC柱の剛性

剛性増大率

軸断面積

柱の軸断面積は袖壁および直交袖壁を考慮し、せん断断面積には直交袖壁は無視し袖壁のみ考慮します。袖壁のヤング係数は母材と同じと仮定します。

  

断面2次モーメント

柱の断面2次モーメントの算定方法は、下記のいずれかの選択により設定できます 注1)。 $A~C$を選択した場合は、直交壁は無視し、袖壁のみを評価して断面2次モーメントを求めます。求めた断面2次モーメントと元の断面の断面2次モーメントの比率を剛性増大率として設定します。

※「鉄筋・鉄骨の剛性を考慮する」とした場合には剛性増大率は変化せず、剛性増大率を乗じる元となる断面2次モーメントを増大させます。

RC柱の断面性能

鉄筋コンクリート造柱の断面性能の計算は以下によります。

軸断面積( $A_n$

柱の軸断面積(An)は、鉄筋を考慮して次式により算定します。

$A_n = ({B \cdot (D-t)+B \cdot t+(n-1) \sum \alpha_i}) \cdot \frac{l_0}{l}$

$n$:ヤング係数比

$l_0$:可撓長さ(剛域を考慮した長さ)(mm)

$l$:節点間長(mm)

せん断変形用断面積( $A_S$

$A_s = \frac{B \cdot D}{\kappa}$

$κ$:形状係数(=1.2)

断面2次モーメント( $I_e$

鉄筋コンクリート造柱の断面2次モーメント( $I_e$)は鉄筋を考慮して次式により算定します。

$I_e = \frac{B \cdot D^3}{12}+ \frac{(b-B)t^3}{12}+B \cdot D \cdot (g-D/2)^2+(b-B) \cdot t \cdot (D-t/2-g)^2+(n_r-1) \sum \alpha_i(g-y_i)^2$ $g = \frac{1/2b \cdot D^2+(b-B) \cdot t \cdot (D-t/2)+(n_r-1) \sum \alpha_i \cdot y_i}{B \cdot D+(b-B) \cdot t+(n_r-1) \sum \alpha_i}$

$g$:梁下端から図心位置までの距離(mm)


ねじり断面2次モーメント( $J$

指定により、ねじり剛性を考慮することが可能です。壁、床が取付かない元断面に対してねじり剛性を次式で算定します。

矩形 :

$J = \frac{B^3 \cdot D}{16} \cdot \left[ \frac{16}{3}-3.36 \cdot \frac{B}{D} \cdot \left( 1-\frac{1}{12} \cdot \left( \frac{B}{D} \right)^4 \right) \right]$

円形 :
$J = \frac{\pi r^4}{2}$

S大梁

S梁の剛性

断面積

梁の断面積は、角形鋼管のコーナー部分、H形鋼のフィレット部分などを考慮した実断面積とします。

  

合成梁の断面性能

梁が合成梁の場合の断面性能を自動計算します。合成梁の剛性は、下式で求められるスラブを考慮した剛性と鉄骨梁のみの剛性の平均とします。

$g = \frac{_cE \cdot B \cdot t \cdot (t/2)+_sE \cdot _sA \cdot (t+Hd+_sH/2)}{_cE \cdot B \cdot t+_sE \cdot _sA}$ $I = \left( \frac{_cE}{_sE} \right) \cdot \left( \frac{B \cdot t^3}{12} +B \cdot t \cdot (g-t/2)^2 \right) +_sI+_sA \cdot (g-t-Hd-_sH/2)^2$

  

ここで、

$_cE$ :コンクリートのヤング係数
$_sE$ :鋼材のヤング係数
$_sA$ :鋼材の断面積
$_sI$ :鋼材の断面2次モーメント
$t$ :スラブの厚さ(計算条件の剛性で入力した値)
$Hd$ :デッキ高さ(計算条件の剛性で入力した値)

断面欠損の考慮

(フランジ)

 継手部の断面欠損を考慮する場合、ユーザー指定の低減値によりフランジ幅を低減します。

(ウェブ)

 継手部およびスカラップによる断面欠損を考慮する場合には、ユーザー指定の低減値によりウェブ板厚を一律に低減します。

S大梁の断面性能

軸断面積( $A_n$

柱・梁の軸断面積( $A_n$)は、次式により算定します。

$A_n=A$

$A$:鉄骨全断面積( $mm^2$

せん断変形用断面積( $A_S$

$A_s=\frac{A_w}{\kappa}$

$κ$:形状係数(=1.0)

断面2次モーメント( $I$

H形 : $I = \frac{BH^3-(B-t_w)(H-2t_f)^3}{12}$

角型鋼管 : $I = \frac{BH^3-(B-2t_w)(H-2t_f)^3}{12}$

円形鋼管 : $I = \frac{\pi (D^4-d^4)}{64}$

$H$ :鉄骨梁せい (mm)

$B$ :フランジ幅 (mm)

$t_f$ :フランジ厚 (mm)

$t_w$ :ウェブ厚 (mm)

ねじり断面2次モーメント( $J$

指定により、ねじり剛性を考慮することが可能です。

H形 : $J = \frac{1}{3} \left( 2 \cdot B \cdot t_f^3+(H-2 \cdot t_f) \cdot t_w^3 \right)$

S柱

S柱の剛性

断面積の考え方

柱の断面積は、角形鋼管のコーナー部分、H形鋼のフィレット部分などを考慮した実断面積とします。

  

断面欠損の考慮

(フランジ)

 継手部の断面欠損を考慮する場合、ユーザー指定の低減値によりフランジ幅を低減します。

(ウェブ)

 継手部およびスカラップによる断面欠損を考慮する場合には、ユーザー指定の低減値によりウェブ板厚を一律に低減します。

S柱の断面性能

軸断面積( $A_n$

柱の軸断面積(An)は、次式により算定します。

$A_n = A$

$A$:鉄骨全断面積(mm2

せん断変形用断面積( $A_s$

$A_s = \frac{A_w}{\kappa}$

$κ$:形状係数(=1.0)

断面2次モーメント( $I$

H形 : $I = \frac{BH^3-(B-t_w)(H-2t_f)^3}{12}$

角型鋼管 : $I = \frac{BH^3-(B-2t_w)(H-2t_f)^3}{12}$

円形鋼管 : $I = \frac{\pi (D^4-d^4)}{64}$

$H$ :鉄骨梁せい (mm)

$B$ :フランジ幅 (mm)

$t_f$ :フランジ厚 (mm)

$t_w$ :ウェブ厚 (mm)

ねじり断面2次モーメント( $J$

指定により、ねじり剛性を考慮することが可能です。

H形 : $J = \frac{1}{3} \left( 2 \cdot B \cdot t_f^3+(H-2 \cdot t_f) \cdot t_w^3 \right)$

角型鋼管 : $J = \frac{2t_ft_w(B-t_f)^2(H-t_w)^2}{Bt_w+Ht_f-t_f^2-t_w^2}$

円形鋼管 : $J = \frac{ \pi (D^4-d^4)}{32}$    ( $D$ : 外径、 $d$ : 内径 )

CFT : $J = \frac{_sG}{_cG} {_s}J+_cJ$    (※コンクリートのせん断弾性係数を乗じて剛性とする)

SRC大梁

SRC造梁の剛性

断面性能はRC造梁の剛性とS梁の剛性に対し、下記計算式によりヤング係数比およびせん断弾性係数比を考慮して累加した値を用います。

SRC梁の断面性能

軸断面積( $A_n$

梁の軸断面積( $A_n$)は次式により算定します。

$A_n = _{rc}A_n+_sA_n(n_s-1)$

    $_{rc}A_n$ :RC部分の軸断面積

    $_sA_n$ :S部分の軸断面積

    $n_s$ :鉄骨のヤング係数比

せん断変形用断面積( $A_S$

$A_s$ = ( $_{rc}A_s$ + $_sA_s(n _{gs}-1$))

    $_{rc}A_s$ :RC部分のせん断断面積

    $_sA_s$ :S部分のせん断断面積

    $_ng_s$ :鉄骨のせん断弾性係数比

断面2次モーメント( $I_e$

梁の断面2次モーメント( $I_e$)は次式により算定します。

$I_n$ = ( $_{rc}I_e$ + $_sI_e(n_s-1$))

    $_{rc}I_e$ :RC部分の軸断面積

    $_sI_e$ :S部分の軸断面積

    $n_s$ :鉄骨のヤング係数比

ねじり断面2次モーメント( $J$

指定により、ねじり剛性を考慮することが可能です。

SRC : $J = \frac{_sG}{_cG} {_s}J+_cJ$ (※コンクリートのせん断弾性係数を乗じて剛性とする)

SRC柱

SRC柱の剛性

断面性能はRC造柱の剛性とS柱の剛性に対し、下記計算式によりヤング係数比およびせん断弾性係数比を考慮して累加した値を用います。CFTもこれに準じます。

SRC梁の断面性能

軸断面積( $An$

柱の軸断面積( $An$)は次式により算定します。

$A_n = _{rc}A_n+_sA_n(n_s-1)$

    $_{rc}A_n$ :RC部分の軸断面積

    $_sA_n$ :S部分の軸断面積

    $n_s$ :鉄骨のヤング係数比

せん断変形用断面積( $A_S$

$A_s$ = ( $_{rc}A_s$ + $_sA_s(n _ {gs}-1$))

    $_{rc}A_s$ :RC部分のせん断断面積

    $_sA_s$ :S部分のせん断断面積

    $_ng_s$ :鉄骨のせん断弾性係数比

断面2次モーメント( $I_e$

柱の断面2次モーメント(Ie)は次式により算定します。

$I_n = _{rc}I_e+_sI_e(n_s-1)$

    $_{rc}I_e$ :RC部分の軸断面積

    $_sI_e$ :S部分の軸断面積

    $n_s$ :鉄骨のヤング係数比

ねじり断面2次モーメント( $J$

指定により、ねじり剛性を考慮することが可能です。

SRC : $J = \frac{_sG}{_cG} {_s}J+_cJ$ (※コンクリートのせん断弾性係数を乗じて剛性とする)

非充複SRC大梁・柱

非充腹SRC造柱・梁の剛性

断面性能はRC造柱・梁の剛性と非充腹鉄骨弦材の剛性に対し、下記計算式によりヤング係数比を考慮して累加した値を用います。

$A = _rA+(n-1)×_sA$ $A_s = _rA_s$ $I = _rI+(n-1)×_sI$

$A$ :非充腹SRC断面積
$A_s$ :非充腹SRCせん断断面積
$I$ :非充腹SRC断面2次モーメント
$_rA$ :RC断面積
$_rA_s$ :RCせん断断面積
$_rI$ :RC断面2次モーメント
$_sA$ :非充腹鉄骨弦材断面積
$_sI$ :非充腹鉄骨弦材断面2次モーメント
$n$ :ヤング係数比

間柱ダンパーの剛性

間柱ダンパーは支持部とダンパー部からなる3分割要素としてモデル化されます。支持部、ダンパー部それぞれ異なる剛性として評価します。ダンパー部は製品の特性により、履歴型の非線形特性を有するものとしてモデル化します。支持部の長さは下図のように算出されます。ダンパーの種類により、静的剛性を持つもの、静的剛性を持たないもの、指定により静的剛性を考慮することが可能なものがあります。

  

  

種別種類静的剛性
履歴型間柱型鋼材ダンパーあり
JFEシビル制振間柱あり
粘性・粘弾性オイレス工業粘性制震壁指定により考慮可
免制振ディバイス粘性制震壁なし
日鉄エンジニアリングあり
ユニットゴムダンパー
住友理工 TRCダンパーあり
AFTダンパーシステムなし
JFEシビル間柱型粘弾性ダンパー指定により考慮可
コンステック CSTダンパーなし
流体オイルダンパーなし

  

日鉄エンジニアリングユニットゴムダンパーの静的弾性剛性

静的弾性解析時の剛性は、以下の式に対しγ=0.1、β=20.0を代入して算出したkuを用います。

a) 等価剛性 keq(kN/mm)

$k_{eq} = G_{eq}\times\frac{s}{d}$

$G_{eq}$:等価せん断弾性係数( $kN/mm^2$

$G_{eq}$$0.84×γ^{-0.5}$    ( $0.1≦γ≦3.0$

$γ$:歪み $s$:せん断面積( $mm^2$$d$:厚さ( $mm$

b) 一次剛性 ku(kN/mm)

$k_u = \beta \times k_{eq}$

   

住友理工 TRCダンパーの静的剛性

静的弾性解析時の剛性は、以下の式により計算します。

$_0K_2 = 1.57\times\frac{As}{d}\times\beta$

$β$: 温度補正係数 (= $e^{-0.017(T-20)}$)

耐震壁(壁エレメントモデル)の剛性

耐震壁(壁エレメントモデル)の断面性能

耐震壁は壁エレメントモデルでモデル化されます(指定により、平面応力要素、板要素でモデル化することも可能です)。全体としての断面性能は、壁柱の断面性能、側柱の断面性能および上下大梁の断面性能により表現されます。

壁エレメントモデルは、鉛直の梁要素(間柱)を両端ピンの剛梁ではさみ込んでモデル化し、剛梁と間柱は剛接合、剛梁の両端はピン接合となっています。このため、四隅の節点の水平・上下の変形が間柱に伝達されます。なお、剛梁は実際に梁要素が存在するわけではなく、剛域変換によって剛梁の両端の節点の変位が間柱に伝達されます。

壁柱の断面性能

 軸剛性 :壁板部分の断面積から計算します(鉄筋剛性を考慮します)

 曲げ剛性 :壁板部分の断面にもモーメントから計算します(鉄筋剛性を考慮します)

側柱部分のローカル断面2次モーメントは考慮しません。

 せん断剛性 :壁板部分の断面および側柱部分の断面から計算します。

その際、下式による形状係数および開口による低減率rを考慮します。

$\kappa = \frac{3(1+\xi)}{5(1-\xi^3(1-\eta))^2} \left[\eta+\xi(1-\eta) \left( \frac{15}{8}(1-\xi^2)^2-\xi^4\eta \right) \right]$ $r = 1-1.25 \sqrt{ \frac{h_0 \cdot l_0}{h \cdot l}}$

側柱の断面性能

 軸剛性 :通常の柱と同様に計算します。

 曲げ剛性 :通常の柱と同様に計算します。

       ただし、耐震壁面内方向は両端ピンのためモーメントを負担しません。

 せん断剛性 :通常の柱と同様に計算します。

       ただし、耐震壁面内方向は両端ピンのためせん断力を負担しません。

上下大梁の断面性能

通常の大梁に対し、倍率を乗じた剛性を採用します。倍率は剛性計算条件で設定できます。既定値は100倍となります。

耐震壁の判定

耐震壁の条件は下記を満たすものとして取り扱います。ただし、下記によらず強制的に耐震壁とみなして壁エレメントモデルとしてモデル化する指定も可能です。

  • スリットがないこと。
  • 壁厚が120mm以上であること。
  • 開口周比r0≦0.4を満たすこと。

(指定によりL0/L、H0/Hも条件に含めることが可能です)

複数開口の取り扱い

複数の開口部については、「等価開口とする」「包絡する」「包絡開口・等価開口自動判定」の3つから選択できます。それぞれ下記のように開口を評価します。なお、3つ以上の開口があり「包絡開口・等価開口自動判定」とした場合、各開口間で包絡開口が作れなくなるまで繰り返し包絡開口を作成し、包絡できなくなった時点の開口状況で「等価開口とする」と同様の判定を行います。

$l_w$:壁内法幅

$h_w$:壁内法高さ

また、等価開口とする場合の開口寸法は以下のように計算します。

$l'_0\times h'_0=l_1\times h_1+l_2\times h_2$ $l'_0:h'_0=l_w:h_w$

$h_1,h_2$ :開口部の高さ

$l_1,l_2$ :開口部の長さ

$h_w$ :壁の内法高さ

$l_w$ :壁の内法長さ

$h'_0$ :置換した開口部の高さ

$l'_0$ :置換した開口部の長さ

フレーム内雑壁のモデル化

壁が開口により耐震壁にならなかった場合、周辺のRC部材およびSRC部材の断面性能に壁が考慮されます。複数開口が存在する場合は、包絡開口により壁の長さを考慮します。剛性に用いる壁の長さは構造階高および軸間距離の1/2の位置における包絡開口までの距離を採用します。また、柱の回転により壁が傾斜して部材に取り付いている場合には傾斜を無視し軸上に壁断面があるものとして計算します。

開口の位置は意匠階高を基準として算出します。 上下の梁が鉛直方向に傾き、下層節点または上層節点においてZ座標が異なる場合は、以下のように認識します。

  • 上層節点は、Z座標の小さい方を基準にします。
  • 下層節点は、Z座標の大きい方を基準にします。

耐震壁(平面応力要素、板要素)の断面性能

指定により、耐震壁を平面応力要素および板要素としてモデル化することが可能です。 面要素は節点位置に対して配置されます。
面要素でモデル化した場合、付帯柱はピンとなりません。 また、指定により周辺の柱梁および面要素をメッシュ分割することが可能です。

ブレースの剛性

一般ブレースの剛性

一般ブレースの剛性計算は、下式によって求めます。 引張専用ブレースとした場合、引張となるブレースと圧縮となるブレースが対になって存在すると考え、弾性解析では剛性を1/2としてモデル化します。弾塑性解析の場合は初期剛性は1倍としてモデル化されます。

  $K_B = \frac{EA}{L}$

 

ここで、

     $L$:芯々間の長さ

     $A$:降伏部の断面積

日鉄エンジニアリングアンボンドブレースの剛性

アンボンドブレースの1次剛性は下式により計算します。

    $K_1 = \phi_A\times \frac{EA_c}{L}$

     $φ_A$:等価剛性倍率

     $L$:芯芯間の長さ

     $A_c$:塑性化部断面積

等価剛性倍率の計算例を以下に示します。

$\phi_A = \frac{1}{\alpha+2\beta \frac{A_c}{A_e}+(1-\alpha-2\beta ) \frac{A_c}{A_p}}$

 ここで、

$α$  :塑性化部長さの柱・梁芯間長さに対する比(= $L_c/L$)

$β$  :弾性部長さの柱・梁芯間長さに対する比(= $L_e/L$)

$A_c/A_e$ : 塑性化部断面積の弾性部断面積に対する比

$A_c/A$p$ : 塑性化部断面積のパネルゾーン断面積に対する比

 

JFEシビル KTブレースの剛性

JFEシビルKTブレースの剛性計算は下式によって求めます。

$K_B = \frac{EA}{L}$   ここで、

     $L$:構造心間長さ

     $A$:軸力管の断面積

JFEシビル 二重鋼管座屈補剛ブレースの剛性

JFEシビル二重鋼管座屈補剛ブレースの剛性計算は以下によって求めます。

剛性計算を「自動」とした場合、JFEシビル二重鋼管座屈補剛ブレースの剛性計算は下式によって求めます。

$\frac{1}{K_e} = \frac{1}{K_d}+\frac{1}{K_b}+\frac{1}{K_r}, \quad K_d = \frac{E \cdot A_d}{L_d}, \quad K_b = \frac{b \cdot E \cdot A_d}{L_b}, \quad K_r = \frac{E \cdot A_r}{L_r} = \infty$

$K_e$ : ブレース剛性

$K_d$ : ダンパー部剛性

$K_b$ : 取付け部剛性

$K_r$ : 剛域部剛性

$b : 取付け部断面積比(=$A_b/A_d$)

$L_d$ : ダンパー部長さ

$L_b$ : 取付け部長さ

$L_r$ : 剛域部長さ

$A_d$ : ダンパー部

$A_b$ : 取付け部断面積

$A_r$ : 剛域部断面積(=∞)

ダンパー部長さ、取付け部長さを以下のように計算します。

$L_d = d \cdot L, \quad L_b = (1-d-r) \cdot L, \quad L_r = L-L_d-L_r$

$d$ : ダンパー部長さ

$r$ : 剛域部長さ

$L$ :構造芯間長さ

ダンパー部長さ比、剛域長さ比は以下のように計算します。

$d = 1-\frac{\max (L_{x1},L_{y1})+\max (L_{x2},L_{y2}) +2 \cdot G_L}{L}$ $L_{x1} = S_{x1}/ \cos \theta+0.5 \cdot G_w \cdot \tan \theta$ $L_{y1} = S_{y1}/ \sin \theta+0.5 \cdot G_w/ \tan \theta$ $S_{x1} = 0.5 \cdot D_{C1}+x1$ $S_{y1} = 0.5 \cdot D_{G1}+y1$ $L_{x2} = S_{x2}/ \cos \theta+0.5 \cdot G_w \cdot \tan \theta$ $L_{y2} = S_{y2}/ \sin \theta+0.5 \cdot G_w/ \tan \theta$ $S_{x2} = 0.5 \cdot D_{C1}+x2$ $S_{y2} = 0.5 \cdot D_{G1}+y2$ $r = \frac{\max (R_{x1},R_{y1})+\max (R_{x2},R_{y2})}{L}$ $R_{x1} = 0.5 \cdot D_{C1}/ \cos \theta$ $R_{y1} = 0.5 \cdot D_{G1}/ \sin \theta$ $R_{x2} = 0.5 \cdot D_{C2}/ \cos \theta$ $R_{y2} = 0.5 \cdot D_{G2}/ \sin \theta$

剛性計算を「倍率指定」とした場合、JFEシビル二重鋼管座屈補剛ブレースの剛性計算は下式によって求めます。

$K_e = \alpha \cdot K_d, \quad K_d = \frac{E \cdot A_d}{L}$

$L$ : 構造芯間長さ

$K_e$ : ブレース剛性

$K_d$ : ダンパー部合成

$α$ : 指定倍率

免震支承材の剛性

静的・動的解析モデルの剛性

免震部材の剛性は各メーカーカタログスペックによります。

モデル化は「応力計算条件」の「免震部材のモデル化」によって変わります。

「せん断力によって生じるモーメントを伝達する」とした場合、免震部材は下図に示す「剛域付きせん断ばね」でモデル化されます。このモデル化とした場合、免震部材上下の節点は回転に対する抵抗力を有しないと不安定となります。

「せん断ばねによって生じるモーメントを伝達しない」とした場合、免震部材は「せん断ばね」としてモデル化され、免震部材の上下の階にモーメントを伝達しません。

なお、免震部材の静的解析時剛性は、「剛性条件」「静的解析時の免震部材剛性」の設定により変わります。「静的解析時には免震部材を固定する」とした場合、せん断剛性を剛としてモデル化し、振動解析の時のみ本来のせん断剛性を採用して計算します。

また、ばねの部分は積層ゴム支承や履歴系減衰材の場合はマルチ・シア・スプリングでモデル化します。すべり支承の場合は動的解析においては方向ごとではなくベクトルによる合力で滑り状態を評価する摩擦ばねでモデル化されますが、静的解析時にはマルチ・シア・スプリングでモデル化します。

静的解析時の剛性については、デフォルトでは十分に硬い剛性となるような剛性倍率を乗じてモデル化されます。倍率については「剛性計算条件」で指定可能です。

免震層偏心率計算・固有値解析モデルの剛性

免震構造では、免震層の変形を仮定した割線剛性によるせん断剛性から偏心率計算および固有値解析を行うことができます。仮定する変形は、「免震層設計条件」により設定します。なお、免震構造として認識させるためには「基本事項」→「階・軸の追加・削除」→「階名称の変更・免震層指定」により免震層を設定する必要があります。

鉛プラグ挿入型積層ゴム、錫プラグ挿入型積層ゴム、

U型ダンパー e.t.c.

(バイリニアもしくは歪み依存バイリニアとなる部材)

高減衰積層ゴム e.t.c.

(曲線的な挙動となる部材)

弾性すべり支承、転がり支承 e.t.c.

(完全バイリニアとなる部材)

剛域の計算

RC造・SRC造の剛域(自動計算)

柱・梁の剛域は、壁が取り合わない場合と取り合う場合、また壁が取り合わない場合については梁にハンチがある場合とない場合を考慮します。耐震壁周辺の柱・梁の剛域は考慮しません。剛域長さは柱・梁毎に個別に指定することができます。

1. 壁が取り合わない場合(梁ハンチなし)

柱・梁フェイスからそれぞれの部材せいの1/4だけ内側に入った位置(指定により変更可)を剛域とします。

2. 壁が取り合わない場合(梁ハンチあり)

材が軸に対し25°以上の傾斜をするハンチを持つ場合には、材のせいが1.5倍の点を持って剛域を 定めます。ただし、ハンチの傾斜が60°以上のときは、ハンチの基点より材せいの1/4入った点 (指定により変更可)で 定めます。左右のハンチの差異、その他によって 上に定めた点が2点以上同時に存在する場合には 剛とみなせる部分が大きい方によります。

3. 腰壁・垂壁・袖壁が取りつく場合(梁ハンチなし)

腰壁・垂壁・袖壁が取りつく場合、下記のように剛域を設定します。入り長さ計算用のせいはフレーム内雑壁を含んだせいとします。

4. 腰壁・垂壁・袖壁が取りつく場合(梁ハンチあり)

2、3による剛域のいずれか大きい方を取ります。

S造の剛域(自動計算)

  • 剛域長さは0とします(指定により入り長さを設定することも可能)。

  • 危険断面位置はフェイスとします。

混合構造の剛域(自動計算)

混合構造の場合の剛域は下記のルールで設定します。

RC・SRC柱の場合

  • 仕口部に接続する大梁にRC・SRC大梁が存在する場合、RC・SRC大梁のうち最大せいの梁フェイスからD/4内側(指定によります)までの長さを剛域長さとします。

  • 仕口部に接続する大梁がすべてS大梁の場合、剛域長さは0とします(入り長さで剛域を指定した場合には指定した入り長さから計算されます)。

S柱の場合

  • 仕口部に接続する大梁にRC・SRC大梁が存在する場合、RC・SRC大梁のうち最大せいの梁フェイスまでの長さを剛域長さとします。

  • 仕口部に接続する大梁がすべてS大梁の場合、剛域長さは0とします(入り長さで剛域を指定した場合には指定した入り長さから計算されます)。

RC・SRC大梁の場合

  • 仕口部に接続する柱にRC柱が存在する場合、RC・SRC柱のうち最大せいの柱フェイスからD/4内側(指定によります)までの長さを剛域長さとします。

  • 仕口部に接続する柱がすべてS柱の場合、剛域長さは0とします(入り長さで剛域を指定した場合には指定した入り長さから計算されます)。

S大梁の場合

  • 仕口部に接続する柱にRC・SRC柱が存在する場合、RC・SRC造柱のうち最大せいの柱フェイスまでの長さを剛域長さとします。

  • 仕口部に接続する大梁がすべてS柱の場合、剛域長さは0とします(入り長さで剛域を指定した場合には指定した入り長さから計算されます)。

仕口パネルの計算

剛域・材端ばねとの関連性

仕口パネルと剛域を同時に設定した場合には、パネルからはみ出した部分を剛域として計算します。RCおよびSRCの場合には剛性条件で仕口パネルを指定した場合、仕口パネルと剛域が自動的に設けられます。また、Sで仕口パネルを指定した場合でも、剛域を直接入力した場合には仕口パネルと剛域が設けられます。

また、材端ばね、材端ピンを設定した場合、ピン位置は仕口パネルまたは剛域の長い方の端部に接続します。

RC造・SRC造の仕口パネル

RCあるいはSRCパネルゾーン(接合部)の大きさは下記のように設定されます。

 幅 :下層階柱の最大端主筋間距離

せい :取りつく最大せい梁の最外端主筋間距離

 

S造の仕口パネル

Sパネルゾーン(接合部)の大きさは下記のように設定されます。

 幅 :下層階柱の鉄骨形状幅

せい :取りつく最大せい梁の鉄骨形状せい

   

また、パネルゾーンの厚さは柱のウェブ厚とします。ただし、BOX柱の場合にはウェブ厚の2倍とします。CFTの場合、コンクリート断面と鉄骨断面を等価なせん断剛性を持つコンクリート断面として置換して用います。

混合接合部

柱RC,大梁Sのような混合接合部の場合、仕口パネルは考慮せず剛域が考慮されます。

仕口パネルのサイズと諸元

仕口パネルのサイズは以下のように計算されます。

RCSRCCFT
せん断パネル幅B-2×dtB-2×dtウェブ厚さRC断面とした場合の等価幅
せん断パネル長さD-2×dtD-2×dtウェブ長さウェブ長さ
材料定数RCRCRC

その他

雑壁の剛性

フレーム内雑壁の剛性は柱の剛性として考慮します。フレーム外雑壁の剛性は、長期、水平荷重時、荷重増分解析時および立体振動解析時には考慮しません。ただし、偏心率の計算において剛性を考慮した結果も算出します。

03. 応力解析のサブセクション

応力解析モデル

応力解析モデル

解析モデルの概要

応力及び変位は、各荷重ケースについて、3次元立体解析モデルによる応力解析を行うことにより算出します。なお、長期応力解析においては、計算条件の指定により以下の部材について長期軸力を負担させないことも可能です。

  • ブレース
  • 柱、制振間柱

応力解析の変形の考慮

各部材の変形は、下表に示す成分について考慮します。

部材の変形と自由度

曲げ変形せん断
部位・部材θXθYθZγYγZδX
*1
*1
ブレース
節点バネ
仕口パネル
*1 指定による。

部材の変形と自由度

層間変形角、剛性率

層間変形角、剛性率

立体として応力解析を行うため、層間変形角は位置ごとに異なります。層間変形角は、その階の柱の層間変形角の最大値を用いて確認します。ただし、斜め柱の変形角は除外します。

$$\frac{1}{_i r_s} = \frac{ \max (_i \delta 1, \quad _i \delta 2, \cdots _i \delta n)}{_i H} < \frac{1}{120}$$

$δ$ :柱頭の変位-柱脚の変位(地震力の方向の水平変位)

$n$ :柱本数

$H$ :階高

$r_s$ :層間変形角の逆数

$i$ :階を示す添字

剛性率 $R_s$の計算式を以下に示します。ただし、剛性率算出時の層間変形角 $_i r_s$は、下式で行います。

$$\frac{1}{_i r_s} = \frac{i \delta g}{_i H}$$ $_i R_s = \frac{_i r_s}{r_s} \verb|≧| 0.6$

$_i δ_g$:重心位置の層間変位

$r_s$$_i r_s$の相加平均( $\frac{\Sigma _i r_s}{N}$) 

$N$:階数

層間変形角・剛性率(階数分計算)

偏心率

偏心率

偏心率 $R_e$の計算式を以下に示します。

$$ R_e = \frac{e}{r_e} \leqq 0.15$$

$e$ :偏心距離(mm)

$r_e$:弾力半径(mm)

偏心率を計算するために、階ごとに重心、剛心を求めます。

(1) 重心

各階の重心は、鉛直荷重を支持する柱の長期荷重による軸力Nおよびその部材の平面座標から計算します。

$$g_x = \frac{\sum(N_i \cdot x_i)}{\sum N_i}$$ $$g_y = \frac{\sum(N_i \cdot y_i)}{\sum N_i}$$

(i:柱番号)

(2) 剛心

剛心は、その階の柱の水平方向剛性の中心として求めます。各柱の水平剛性は、地震時応力解析結果のせん断力と層間変位により計算します。

水平方向に対する剛性は、水平荷重時の応力と変位を用いて計算します。

$$k_i = \frac{Q_i}{\delta _i}$$ $$l_x = \frac{\sum(k_{Y_i} \cdot x_i)}{\sum k_{Y_i}}$$ $$l_y = \frac{\sum(k_{X_i} \cdot y_i)}{\sum k_{X_i}}$$

(i:柱番号)

(3) 偏心距離 $e$

偏心距離は、重心及び剛心の座標から次式のように計算されます。

$$e_x = |l_x-g_x| , e_y = |l_y-g_y|$$

(4) ねじり剛性

剛心周りのねじり剛性を各階毎に1つ求めます。剛心周りに計算を行うので、座標の平行移動により剛心を座標原点とします。新しい座標系を $\overline{X_i}-\overline{Y_i}$ とすれば、各柱の座標は、

$$\overline{X_i} = X_i-l_x , \overline{Y_i} = Y_i-l_y$$

となります。各柱の剛性は、座標変換による変更はしません。剛心周りのねじり剛性Kは、

$$K_R= \Sigma (K_{X_i} \cdot \overline{Y_i}^2)+ \Sigma (K_{Y_i} \cdot \overline{X_i}^2)$$

により求めます。Σは、X方向及びY方向それぞれについての耐震要素の和をとります。

(5) 弾力半径 $r_e$

$r_e$は弾力半径です。X,Y方向検討時のものをそれぞれ $r_{e_x}$$r_{e_y}$とすると、

$$r_{e_x} =\frac{ \sqrt{K_R}} {\sum K_{X_i}},r_{e_y} =\frac{ \sqrt{K_R}}{ \sum K_{Y_i} }$$

となります。

(6) Reの計算

X,Y各方向に対する偏心率をそれぞれ $R_{e_x}$$R_{e_y}$とすると、

$$R_{e_x} = \frac{e_y}{r_{e_x}}, R_{e_y} = \frac{e_x}{r_{e_y}}$$

となります。

(7) 雑壁の剛性評価

剛性率・偏心率を求める際、雑壁の剛性 $K_w$は、n倍法にて計算されます。 次式により雑壁の剛性を $K_w$’求めます。

$$K_w' = n \cdot A_w' \cdot \frac{\Sigma K_c}{\Sigma A_c}$$

ここで  $A_w'$:雑壁の断面積

$\Sigma A_C$:当該階の柱の断面積の和

$\Sigma K_C$:当該階の柱の剛性の和

$n$  :雑壁の剛性を柱の剛性から求める場合の係数で、入力した値

ただし、 $\Sigma A_C$が0の場合は、 $\Sigma K_w'$を0とします。

 偏心率の計算は常に弾性解析結果から計算されます。応力解析条件で「許容応力度計算時の応力解析方法」を「弾塑性解析結果」とした場合にも弾性解析の結果を採用します

主軸の計算

主軸の計算

指定された荷重条件で弾性応力解析を行う。

$P$:各節点へ作用する水平力のベクトル

$u_x(u_y)$:X(Y)方向加力時のX方向節点移動量のベクトル

$v_x(v_y)$:X(Y)方向加力時のY方向節点移動量のベクトル

と定義すると、水平力がX軸と角度Θで系に作用する場合、水平力がなす仕事Wは次式で表わされる。

$W$ = $\frac{1}{2}P^t(u_xcos^2Θ+(u_y+v_x)sinΘcosΘ+v_ysin^2Θ)$

$W$が極値を取る場合のΘを求める。

$W$ = $\frac{1}{2}P^t(u_x \frac{1+cos2Θ}{2}+(u_x+v_y) \frac{1}{2}sinΘ+v_y \frac{1-cos2Θ}{2}$

$ \frac{dW}{dΘ}$ = $\frac{1}{2}P^t((v_y-u_x)sin2Θ+(u_y+v_x)cos2Θ)$

$ \frac{dW}{dΘ}$ = 0 より

$tan2Θ$ = $- \frac{P^t(u_y+v_x)}{P^t(v_y-u_x)}$

施工時解析

施工時解析

指定により、長期応力解析を施工段階解析とすることが可能です。 施工時解析は以下のような解析を行います。

  • 下層から順に1層ずつ部材を生成します。
  • 1層部材を生成するごとに、上層の固定荷重を載荷します。
  • 部材生成時には、これから生成される層の節点は初期座標に存在するものとして部材生成します。したがって、部材生成時には節点変位が0の状態から解析が開始し、下階の鉛直変位は累積されない変位となります。
  • すべての部材生成および固定荷重を載荷した後、積載荷重を載荷します。

段階的耐力喪失解析

段階的耐力喪失解析

荷重漸増解析において、擬似的に耐力劣化を考慮する解析です。 通常の荷重漸増解析では、荷重が減少するような層として耐力劣化を生じる計算を行うことはできません。

段階的耐力喪失解析では、以下のように擬似的に耐力劣化を考慮します。

  • 耐力喪失変形角を設定します。
  • せん断降伏後耐力喪失変形角に達する部材が発生するまで荷重漸増を行います。
  • 耐力喪失変形角に達した部材が発生した場合、当該部材を両端ピンとしてせん断力を負担しない部材に変更したのち荷重を0から再載荷します。
  • これを繰り返し、得られた荷重変形関係を包絡することで耐力劣化を考慮した曲線を得ます。

耐力喪失変形角直接指定の場合

耐力喪失開始変形角と終了変形角を指定します。

せん断降伏後、終了変形角を超えた部材が発生した際に、開始変形角を超える部材はまとめて両端ピンとして再載荷を行います。

FEMAによる非線形特性設定の場合

大梁

FEMAを用いた段階的耐力喪失解析を行う場合、以下のように計算されます。

各範囲内における塑性回転角は線形補間により算出します。

$b$: 梁幅
$D$: 梁せい $\rho$ : 引張側鉄筋比
$\rho'$ : 圧縮側鉄筋比
$\rho_{bal}'$ : 釣り合い鉄筋比
$s$: せん断補強筋間隔
$V_s$: せん断耐力
$V$: 両端降伏時せん断力
$f_c'$: コンクリート強度(N/mm2)

“C”, “NC” は以下のように判定します。 “C” : $s <= D / 3 $ かつ $ Vs >= 0.75 * V $

塑性回転角は以下のように算出されます。 塑性回転角に達した梁は耐力喪失部材として除去されます。

$\frac{\rho-\rho'}{\rho_{bal}} $$C/NC$$\frac{V}{bd\sqrt{f_c'}}$塑性変形角 $a(rad)$
≦0.0C≦0.250.025
≦0.0C≧0.50.02
≧0.5C≦0.250.02
≧0.5C≧0.50.015
≦0.0NC≦0.250.02
≦0.0NC≧0.50.01
≧0.5NC≦0.250.01
≧0.5NC≧0.50.005

柱については現状未対応となります。

04. 断面検定(許容応力度検定)

04. 断面検定(許容応力度検定)のサブセクション

準拠する基準など

準拠する基準等は以下の通りです。

  • 建築基準法・同施行令・告示等
  • 建築物の構造規定(日本建築センター編)(1997年版)
  • 鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説(1999年,2010年版)
  • 鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説(1987年版)
  • 鋼構造設計規準(1973年版)
  • 建築耐震設計における保有耐力と変形性能(1990年版)
  • 鋼構造塑性設計指針(1975年版)

荷重の組合せ

断面検討は、2007年版建築物の構造関係技術基準解説書(以下、構造規定と記します)により、以下の荷重組合せについて行います。

力の種類想定する荷重状態一般の場合多雪区域
長期常時G+PG+P
積雪時G+P+δ1・S
短期積雪時G+P+SG+P+S
暴風時G+P+WG+P+W
G+P+δ2・S+W
地震時G+P+EG+P+δ3・S+E

$G$ :固定荷重によって生じる応力

$P$ :積載荷重によって生じる応力

$S$ :雪荷重によって生じる応力

$W$:風圧力によって生じる応力

$E$:地震力によって生じる応力

$δ1$:多雪区域における長期積雪荷重の低減係数で、直接入力することも可能です注1)。デフォルトは0.7とします。

$δ2,δ3$:多雪区域における暴風時および地震時の短期積雪荷重の低減係数で、直接入力できます注1)。デフォルトは0.35とします。

注1) メインメニュー「荷重・材料」→「積雪荷重」参照。

採用応力

■モーメント分布

曲げモーメントの分布は2次曲線と仮定して以下の式で計算します。

$M = M_1+ \frac{(-M_1-M_2+4M_0) \cdot x}{L}- \frac{4M_0x^2}{L^2}$

$M_{1},M_{2}$ :端部モーメント

$M_{0}$ :単純梁の中央モーメント

$x$ :応力採用位置

$L$ :材長

■一本部材指定時の採用応力

大梁において一本部材指定を行った場合のM0は、端部のせん断力と釣り合う荷重が等分布として単純梁に作用したものと仮定した場合のA式もしくは,一本部材とした場合の中央位置におけるモーメントを中央に位置する分割部材の端部モーメントおよびM0から算出した場合のB式のうち、大きい数値を採用します。

A.    $ M_0 = \frac{(Q_1+Q_2) \cdot L}{8} $

$Q_1,Q_2$ :端部せん断力

$L$ :材長

B.    $ M_c = M_{c1}+\frac{(-M_{c1}-M_{c2}+4M_{c0}) \cdot x}{L} -\frac{4M_{c0} \cdot x^2}{L^2}$

$M_1,M_2$ :一本部材の端部モーメント

$M_0$ :一本部材の単純梁中央モーメント

$M_{c1},M_{c2}$ :中央部分割部材の端部モーメント

$M_{c0}$ :中央部分割部材の単純梁中央モーメント

$x$ :中央部分割部材の応力採用位置

$L$ :中央部分割部材の材長

$M_c$ :一本部材の中央モーメント

■大梁直交方向加力時採用応力

 大梁の採用応力は、各水平荷重加力ケースにおいて最大せん断力が発生するケースを採用応力とします。したがって、加力方向を0°方向・90°方向としていない場合もしくは大梁がX軸、Y軸に平行でない場合には、大梁の方向と異なる加力ケースの応力が採用される場合があります。その場合、計算書出力の断面検定表においてその旨が出力されます。

 

材料強度・許容応力度

コンクリート

コンクリートの使用材料は、各階で柱・壁、梁・床ごとに指定できます。コンクリートの材料定数および許容応力度は2010年版RC規準によります。

種類長期短期
圧縮引張せん断圧縮引張せん断
普通コンクリート1/3・Fc1/30・Fcかつ
(0.49+1/100・Fc)以下
長期に対する
値の2倍
長期に対する値の1.5倍
軽量コンクリート
1種・2種
普通コンクリートに
対する値の0.9倍

コンクリートの付着許容応力度 (N/mm2

種類長期短期
上端筋その他の鉄筋-
異形鉄筋1/15・Fcかつ
(0.9+2/75・Fc)以下
1/10・Fcかつ
(1.35+1/25・Fc)以下
長期に対する値の1.5倍
丸鋼4/100・Fcかつ
0.9以下
6/100・Fcかつ
1.35以下

RC規準1999付着検討時のコンクリートの付着許容応力度 (N/mm2

種類長期短期
上端筋その他の鉄筋-
異形鉄筋0.8×(1/60・Fc+0.6)1/60・Fc+0.6長期に対する値の1.5倍
丸鋼

・コンクリートの引張応力は無視します。

・コンクリートのヤング係数(Ec)、せん断弾性係数(G)は下式によります。

$$E_c = 3.35 \cdot10^4 \cdot \left( \frac{\gamma}{24} \right) ^2 \cdot \left( \frac{F_c}{60} \right) ^\frac{1}{3}$$ $$G = \frac{E_c}{2(1+v)}$$

$E_c$:コンクリートの設計基準強度(N/mm2

$G$:コンクリートのせん断弾性係数(N/mm2

$γ$:コンクリートの気乾単位体積重量で、鉄筋コンクリートの単位体積重量の数値から1.0を減じた値とする(kN/m3

$ν$:ポアソン比(=0.2)

・断面算定においてコンクリートに対する鉄筋のヤング係数比(n)は下表の値とします。なお、非線形解析に用いるnについては各材料の実際のヤング係数から計算されます。

Fc(N/mm2)ヤング係数比n
Fc≦2715
27<Fc≦3613
36<Fc≦4811
48<Fc≦609
60<Fc≦1207

鉄筋

鉄筋の使用材料は階と部位による指定、または鉄筋径ごとの指定が可能です。各指定の優先順位は、鉄筋径ごとの指定が優先となります。したがって、鉄筋径の範囲に定義されていない径についてのみ階と部位による指定が適用されます。

鉄筋の許容応力度は構造規定によります。高強度せん断補強筋の許容応力度については、メーカーの公称値とします。

鉄筋の許容応力度 (N/mm2

長期短期
引張・圧縮せん断引張・圧縮せん断
SR235155155235235
SR295155195295295
SD295A,B195195295295
SD345215(195*1)195345345
SD390215(195*1)195390390
SD490215(195*1)195490390(キョウエイリングは適用範囲内であれば490)
USD685215195685590

*1:D29以上の太さの鉄筋に対しては( )内の数値とします。

高強度せん断補強筋の許容せん断応力度 (N/mm2

製品長期短期終局
ウルボン1275【SBPD1275/1420】1955851275(785*1
ウルボン785【UB785】195590785
リバーボン785【KW785】195590785
スミフープ,ストロングフープ,デーフープ【KSS785】195590785
UHYフープ【SHD685】195590685
エヌエスハイデック685H【HDC685】195590685
スーパーフープ【KH785】195590785

*1:()内は柱のせん断補強筋として単独で外周フープに135°フック閉鎖形を使用する場合の数値です。

高強度せん断補強筋の呼び名の公称直径、最外径、公称断面積、公称周長の対応一覧

製品名呼び名公称直径(mm)最外径(mm)公称断面積(cm2)公称周長(cm)
スミフープ、ストロングフープ、デーフープ【KSS785】
エヌエスハイデック685H【HDC685】
UHYフープ【SHD685】
6660.31672.000
8880.49512.500
109.539.530.71333.000
1312.712.71.2674.000
1615.915.91.9865.000
ウルボン1275【SBPD】
ウルボン785【UB785】
77.17.30.4-
99.09.150.64-
1010.711.100.90-
1110.711.100.90-
1212.613.101.25-
1312.613.101.25-
1514.714.71.697-
1616.516.51.697-
1716.516.52.138-
リバーボン1275【SBPDN】
リバーボン785【KW785】
77.17.10.402.28
99.09.00.642.87
1010.710.70.903.49
1212.612.61.254.12
1312.612.61.254.12
1615.915.91.9865.0
スーパーフープ【KH785】109.539.530.71333.000
1312.712.71.2674.000
1615.915.91.9865.000
パワーリング785【SPR785】109.539.530.71333.000
1312.712.71.2674.000
1615.915.91.9865.000

鉄骨

鉄骨の使用材料は、階と部位により設定します。柱・梁については、フランジ・ウェブごとの指定が可能です。また、梁については左端・中央・右端、柱については柱頭・柱脚に分けて設定できます。なお、鋼材の許容応力度は構造規定に基づきます。

鋼材の許容応力度 (N/mm2

種別長期短期
圧縮引張曲げせん断圧縮引張曲げせん断
一般構造用圧延鋼材$ \frac{F}{1.5} $$ \frac{F}{1.5 \sqrt 3} $長期に対する値の1.5倍
溶接構造用圧延鋼材
建築構造用圧延鋼材

鋼材の基準強度 (N/mm2

一般構造用溶接構造用
SS400SS490SM400SM490SM520
F厚さ40mm以下235275235325355
厚さ40mmを超え100mm以下215255215295335*1
厚さ75mmを超え100mm以下325

*1:SM520については、厚さ40mmを超え75mm以下のF値を示します。

建築構造用建築構造用高性能590[N/mm2]
SN400SN490SA440
F厚さ40mm以下235325440
厚さ40mmを超え100mm以下215295
一般構造用角形鋼冷間成形角形鋼管
STKR400STKR490BCR295BCP235BCP325
F厚さ40mm以下235325295235325
厚さ40mmを超え100mm以下215295

注)冷間成形角形鋼管を使用する場合、「冷間成形角形鋼管設計・施工マニュアル」(財団法人日本建築センター)に基づく計算は行っておりませんので予めご了承ください。

圧縮材の座屈の許容応力度

圧縮材の座屈の長期許容応力度(fcL)は次式で算定します。なお、圧縮材の座屈の短期許容応力度(fcS)は長期許容応力度(fcL)の1.5倍とします。

$$ f_{cL} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle \frac{F}{v} \left( 1-0.4 \cdot \left( \frac{\lambda}{\Lambda} \right) ^2 \right) & \displaystyle \left( \lambda \leq \Lambda \right) \\ \displaystyle \frac{ \frac{18}{65} \cdot F}{ \left( \frac{\lambda}{\Lambda} \right) ^2 }& \displaystyle \left( \Lambda < \lambda \right) \end{array} \right. \end{align} $$

$f_{cL}$:圧縮材の座屈の長期許容応力度

$F$:鋼材の規準強度(N/mm2

$λ$:有効細長比(= $l_k$/i)

$i$:座屈軸についての断面2次半径(mm)

$l_k$:有効座屈長さ(mm)

$Λ$:限界細長比

$ν$:安全率

${\Lambda} = \frac{1500}{ \sqrt{ \frac{F}{1.5}} }$ $v = \frac{3}{2}+\frac{2}{3} \left( \frac{\lambda}{\Lambda} \right) ^2 $

曲げ材の座屈の許容応力度

曲げ材の座屈の長期許容応力度( $f_{bL}$)は下式で求めます。なお、曲げ材の座屈の短期許容応力度( $f_{bS}$)は長期許容応力度( $f_{bL}$)の1.5倍とします。

$$f_{bL} = \max (f_{b1}, \quad f_{b2})$$ $$ \begin{eqnarray} f_{b1} &=& F \cdot \left( \frac{2}{3}- \frac{4}{15} \cdot \frac{\left( \frac{l_b}{i} \right) ^2}{C \cdot \Lambda^2} \right) \\ f_{b2} &=& \frac{89000}{ \left( \frac{l_b \cdot h}{A_f} \right)} \end{eqnarray} $$

$f_{bL}$:曲げ材の座屈の長期許容応力度

$l_b$:圧縮フランジの支点間距離(mm)

$i$:圧縮フランジと曲げ材のせいの6分の1とからなるT形断面のウェブ軸周りの断面2次半径(mm)

$h$:曲げ材のせい(mm)

$Λ$:限界細長比

$A_{f}$:圧縮フランジの断面積(mm2

$C $:修正係数

$C = 1.75+1.05 \cdot \left( \frac{M_2}{M_1} \right)+0.3 \cdot \left( \frac{M_2}{M_1} \right)^2$

$M_{1}$$M_{2}$については、座屈区間端部における強軸まわりの曲げモーメントの大きい方を $M_1$、小さいほうを $M_2$とします。 $M_2$$M_1$においては、当該曲げモーメントが複曲率となる場合は正、単曲率となる場合は負とします。また、座屈区間端部より中央部の曲げモーメントが大きい場合はC=1.0とします。

鉄筋コンクリート造梁の断面検定

記号説明

$B$ :T形断面部材の有効幅(mm)

$b$ :長方形梁の幅(mm)

$D$ :梁せい(mm)

$d_t$ :引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$d$ :圧縮縁から引張鉄筋重心までの距離(有効せい)(=D-dt)(mm)

$j$ :梁の応力中心間距離(=7/8・d)(mm)

$a_t$ :引張鉄筋の断面積(mm2

$a_c$ :圧縮鉄筋の断面積(mm2

$p_w$ :せん断補強筋比(%)

$α_L$ :長期のせん断スパン比M/(Qd)による割増係数

$α_{S1}$ :短期正加力時のせん断スパン比M/( $Q_d$)による割増係数

$α_{S2}$ :短期負加力時のせん断スパン比M/( $Q_d$)による割増係数

$l$ :梁の内法スパン長さ(mm)

$t$ :スラブ厚(mm)

[梁の曲げに対する断面算定]

$M_L$ :長期曲げモーメント

$M_{sn}$ :積雪荷重曲げモーメント

$M_{E1}$ :正加力時の地震荷重による曲げモーメント

$M_{E2}$ :負加力時の地震荷重による曲げモーメント

$M_{w1}$ :正加力時の風圧力による曲げモーメント

$M_{w2}$ :負加力時の風圧力による曲げモーメント

$M_S$ :短期設計用曲げモーメント注1)

$M_{AL}$ :長期許容曲げモーメント

$M_{AS}$ :短期許容曲げモーメント

$M_y$ :終局曲げ強度

$M_L/M_{AL}$ :長期曲げモーメントに対する検定値

$M_S/M_{AS}$ :短期曲げモーメントに対する検定値

[梁のせん断に対する断面算定]

$Q_L$ :長期せん断力

$Q_{sn}$ :積雪荷重によるせん断力

$Q_E$ :地震荷重によるせん断力

$Q_w$ :風圧力によるせん断力

$Q_D$ :短期設計用せん断力

$Q_{AL}$ :長期許容せん断力

$Q_{AS}$ :短期許容せん断力

$Q_L/Q_{AL}$ :長期せん断力に対する検定値

$Q_D/Q_{AS}$ :短期せん断力に対する検定値

曲げモーメントに対する検討

梁の長期および短期の許容曲げモーメントが設計用曲げモーメント以上であることを以下の検定式により確認します。

$ M_L/M_{AL} \verb|≦|1.0 $         長期曲げモーメントに対する検定

$ M_S/M_{AS} \verb|≦|1.0 $         短期曲げモーメントに対する検定

スラブ付き梁であるT形梁の有効幅(B)は、長方形梁の幅(b)に両側または片側の協力幅( $b_a$)を加えたものとします。協力幅(ba)の算定については、“断面性能の計算式"を参照してください

a) 梁の許容曲げモーメント( $M_A$

長方形梁の許容曲げモーメント( $M_A$)は、RC規準13条により次式で算定します。また、T形梁で上端引張になる場合においても、スラブを無視した長方形梁として次式で算定します。

$$M_A = C \cdot b \cdot d^2$$

$M_A$:許容曲げモーメント

Cは以下に求める $C_1,C_2$のうち小さいほうの数値とします。

$C_1 = \frac{p_t \cdot f_c}{3 \cdot x_n} (n \cdot (1-x_{n1})(3-x_{n1})-\gamma \cdot (n-1)(x_{n1}-d_{c1})(3 \cdot d_{c1}-x_{n1}) )$ $C_2 = \frac{p_t \cdot f_c}{3 \cdot n \cdot (1-x_{n1}} (n \cdot (1-x_{n1})(3-x_{n1})-\gamma \cdot (n-1)(x_{n1}-d_{c1})(3 \cdot d_{c1}-x_{n1}) )$

$d_c$:圧縮縁から圧縮鉄筋重心までの距離(=dt)(mm)

$d_{c1}$=dc/d

$f_c$:コンクリートの設計基準強度(N/mm2

$n$:ヤング係数比

$γ$:複筋比(=ac/at)

$p_t$:引張鉄筋比(=at/(b・d))

$x_n$:圧縮縁より中立軸までの距離(mm)

$x_{n1} = p_t \cdot \left[ \sqrt({ n \cdot (1+\gamma)-\gamma )^2+ \frac{2}{p_t} ( n \cdot (1+\gamma \cdot d_{c1})-\gamma \cdot d_{c1} ) } - ( n \cdot (1+\gamma)-\gamma ) \right]$

$p_{tb}$:釣合鉄筋比

$P_{tb} = \frac{1}{ 2 \cdot \left( 1+ \frac{f_t}{n \cdot f_c} \right) \cdot \left[ \frac{f_t}{n \cdot f_c} ( n+(n-1) \cdot \gamma \cdot d_{c1}-(n-1) \cdot \gamma \cdot(1-d_{c1}) \right]}$

引張鉄筋比( $p_t$)が釣合鉄筋比( $p_{tb}$)以下の場合は、許容曲げモーメント( $M_A$)を次式により算定します。T形梁で下端引張になる場合においても、一般に有効幅(B)が大きいためにほとんどが釣合鉄筋比以下となることから、次式により算定します。また、釣合鉄筋比が負の場合においても次式により算定します。

$$M_A = \alpha_t \cdot f_t \cdot j$$

$f_t$:引張鉄筋の許容引張応力度(N/mm2

b) 梁主筋の2段筋重心位置

梁主筋の2段筋重心位置は、ユーザーによる入力がない場合、鉄筋コンクリート造配筋指針・同解説(以下、RC配筋指針と記します)により次式で算定します。

$$k_2 = k_1+ \frac{D_1}{2}+k'+ \frac{D_2}{2}$$

$k_1$:1段筋重心位置(mm)

$k_2$:2段筋重心位置(mm)

$D_1$:1段筋最外径(mm)

$D_2$:2段筋最外径(mm)

$k'$:鉄筋のあき(mm)

$k' = \max (25, \quad 1.5 \cdot d')$ $d' = (d_1+d_2)/2$

$d_1$:1段筋径(呼び名の数値)

$d_2$:2段筋径(呼び名の数値)

■ 重心位置の入力について

1段筋重心位置( $k_1$)は、①と②の2通りの入力方法があります。両方を入力した場合は、②による入力値が優先されます。

2段筋重心位置( $k_2$)は②による個別入力のみに対応しています。未入力の場合は内部計算値を採用します。

①メインメニュー「使用材料」→「鉄筋」→「鉄筋重心位置」で、方向および階ごとに一括で入力できます。デフォルト値は75mmです。

②メインメニュー「RC大梁リスト」→「詳細」で、符号ごとに個別に入力できます。

c) 異種強度梁の場合

異種強度梁の曲げに対する許容応力度検定は、圧縮側のコンクリート強度(上端引張の場合 $F_{cd}$, 下端引張の場合 $F_{cu}$)を用いて既存の方法で行います。
なお、T形梁による耐力計算を選択した場合、長方形梁とT形梁で耐力が大きくなる方を採用します。

せん断力に対する検討

梁の長期および短期の許容せん断力が設計用せん断力以上であることを、以下の検定式により確認します。

$ Q_L/Q_{AL} \verb|≦| 1.0 $         長期せん断力に対する検定

$ Q_D/Q_{AS} \verb|≦| 1.0 $         短期せん断力に対する検定

a) 梁の許容せん断力( $Q_A$

■ 長期許容せん断力( $Q_{AL}$

梁の長期許容せん断力( $Q_{AL}$)は、長期荷重によるせん断ひび割れの発生を前提とした下式により算定します。

$$Q_{AL} = b \cdot j (\alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_s(p_w-0.002) )$$ $α = \frac{4}{\frac{M}{Q \cdot d}+1}$

かつ

$1.0 \verb|≦| \alpha \verb|≦| 2.0$

とする。

$Q_{AL}$:長期許容せん断力

$f_s$:コンクリートの長期許容せん断応力度(N/mm2

$_{w}f _{t}$:せん断補強筋の長期許容引張応力度(N/mm2

$p_w$:せん断補強筋比(= $a_w/(b・x)$)

$p_w$の値が0.6%を超える場合は0.6%とする。

$a_w$:1組のせん断補強筋の断面積(mm2

x:せん断補強筋の間隔(mm)

■ 短期許容せん断力( $Q_{AS}$

梁の短期許容せん断力( $Q_{AS}$)は下式により算定します。

$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b \cdot j (\frac{2}{3} \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_s(p_w-0.002) ) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j (\alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_s(p_w-0.002) ) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$ $\alpha = \frac{4}{\frac{M}{Q \cdot d}+1}$

かつ

$1.0 \verb|≦| \alpha \verb|≦| 2.0$

とする。

$Q_{AS}$:短期許容せん断力

$f_s$:コンクリートの短期許容せん断応力度(N/mm2

$_wf _s $:せん断補強筋の短期許容引張応力度(N/mm2

$p_w$:せん断補強筋比(= $a_w/(b・x)$)

1.2%を超える場合は1.2%とする。

$α$の算定に用いるせん断スパン比( $M/Q_d$)は、各検定位置のうちモーメントが最大となる位置の値を採用します。このとき、せん断力( $Q$)に水平荷重時割増係数( $n$)は考慮しません。

b) 梁の設計用せん断力( $Q_D$

梁の短期設計用せん断力( $Q_D$)は、ユーザー選択注2)により $Q_{D1}$と$Q_{D2}$のいずれか、または小さいほうとします。

$$Q_D = \min (Q_{D1}, Q_{D2})$$ $$ Q_{D1} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle Q_0+ \frac{\sum {_B}M_y}{l} & \displaystyle \left( \text{MK785の場合} \right) \\ \displaystyle Q_L+ \frac{\sum {_B}M_y}{l} & \displaystyle \left( \text{上記以外の鉄筋の場合} \right) \end{array} \right. \end{align} $$ $$Q_{D2} = Q_L+ n \cdot Q_E$$

$Q_D$:短期設計用せん断力

$Q_L$:長期設計用せん断力

$Q_0$:単純梁の長期せん断力

$Q_E$:地震荷重によるせん断力

$n$:水平荷重時せん断力の割増係数

$Σ_BM _y $:梁両端の降伏曲げモーメントの絶対値の和(= $ΣM_u $

梁の曲げ終局強度( $M_u$)は5.1.1(2)を参照してください。このとき、 $M_u$にスラブ筋は考慮しません。

※積雪時、暴風時の短期設計用せん断力は以下とします。

・積雪時: $Q_D=Q_L+Q_{sn}$

・暴風時: $Q_D=Q_L+Q_w$

c) 高強度せん断補強筋を使用する場合について

■せん断補強筋比( $p_w$

高強度せん断補強筋を使用する場合は、許容せん断力( $Q_A$)算定時に用いるせん断補強筋比( $p_w$)の制限値を以下とします。

製品名長期pw短期pw
ウルボン1275【SBPD1275】BCJ評定-RC0220-05 MSRB-90090.6%1.2%(損傷制御)
1.0%(安全性確保)
リバーボン1275【SBPDN1275/1420】0.6%0.8%
ウルボン785【UB785】0.6%1.2%(損傷制御)
1.0%(安全性確保)
リバーボン785【KW785】0.6%0.8%
スミフープ,ストロングフープ,デーフープ【KSS785】0.6%0.8%
UHYフープ【SHD685】0.6%1.2%
エヌエスハイデック685H【HDC685】0.6%0.8%
スーパーフープ【KH785】
GBRC評定 第10-10号改 平成23年9月27日 MSRB-0061
0.6%1.2% もしくは
1.0%×(Fc/27)の小さい方
スーパーフープ【KH685】
SABTEC評価 15-02 MSRB-0087
0.6%1.2% もしくは
1.2%×(Fc/27)の小さい方
パワーリング785【SPR785】
BCJ評定-RC0395-02 MSRB-0066
0.6%1.2%(損傷制御)
1.0%(安全性確保)
パワーリング685【SPR685】
SABTEC評価15-03 MSRB-0094
0.6%1.2% もしくは
1.2%×(Fc/27)の小さい方
エムケーフープ785【MK785】
BCJ評定-RC0419-03 MSRB-0067
0.6%1.2%
■許容せん断力( $Q_A$

高強度せん断補強筋を使用する場合の許容せん断力( $Q_A$)は下式で算定します。

【ウルボン1275の場合】
$$Q_{AS} = \phi \cdot b \cdot D \cdot \left( 850 \cdot \sqrt{\frac{W_0}{D} \cdot \frac{p_W}{_L\sigma_0+3} }\cdot \frac{M}{Q \cdot D}+1 \right) \cdot _L\tau_{SC}$$ $W_0 = \frac{W_a}{3 \cdot Q_L/(Q_L+Q_E)+1}$

$_L\tau_{SC}$ = $\sqrt{\sigma_T{^2}+\sigma_T \cdot {_L\sigma}_0}/\kappa$

(損傷制御のための検討)

$M/(Q・D)$が2.0を超える場合は2.0とします。

$_Lσ_0$が0以下の場合、 $_Lτ _{SC} $の算定では負として扱い、 $ Q _{AS} $算定では0として扱います。

$_Lσ_0$が18N/mm2を超える場合、 $_Lσ_0$が18N/mm2とします。

また、損傷制御のための検討を選択していた場合でも、基礎梁および軽量コンクリートは対象外のため、安全性確保として検討します。

(安全性確保のための検討)

$Q_{AS} = b \cdot j( \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001))$

$f_s$は軽量コンクリートの場合、0.75倍とします。

【スーパーフープKH785,KH685の場合】
$Q_{AL} = b \cdot j ( \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.002))$

$Q_{AS} = b \cdot j (\beta_c \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.002))$         (損傷制御のための検討)

$Q_{AS} = b \cdot j ( \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.002))$         (安全確保のための検討)

$β_c:1-(100pw-0.2)/3$

$Q_{AL}$:長期許容せん断力

$Q_{AS}$:短期許容せん断力

【パワーリング785の場合】

SPR785の損傷制御のための検討、安全性確保のための検討は下式で算定します。

$Q_{AS} = b \cdot j (2/3 \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$         (損傷制御のための検討)

$Q_{AS} = b \cdot j (\alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$         (安全確保のための検討)

また、損傷制御のための検討を選択していた場合でも、梁せいが1000mmを超える梁部材、基礎梁については安全性確保のための検討で算定します。

【パワーリング685の場合】

SPR685の損傷制御のための検討、安全性確保のための検討は下式で算定します。

$Q_{AS} = b \cdot j (\beta_c \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001))$         (損傷制御のための検討)

$ Q_{AS} = b \cdot j (\alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) ) $         (安全確保のための検討)

$β_c$は以下の式を用いるか、2/3とするか選択できます。ただし、梁内法スパン長比が3.0未満の場合、$β_c$=2/3とします。

$\beta_c = 1-(100p_w-0.2)/3$
【エムケーフープの場合】

MK785の損傷制御のための検討、安全性確保のための検討は下式で算定します。

$Q_{AS} = b \cdot j (2/3 \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$         (損傷制御のための検討)

$Q_{AS} = b \cdot j (\alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$         (安全確保のための検討)

また、損傷制御のための検討を選択していた場合でも、梁せいが1000mmを超える梁部材については安全性確保のための検討で算定します。

【上記以外の高強度せん断補強筋の場合】

$Q_{AS} = b \cdot j (2/3 \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$         (損傷制御のための検討)

$Q_{AS} = b \cdot j (\alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$         (安全確保のための検討)

※上式は暫定対応による計算となっています。メーカーの設計指針と計算内容が異なる場合があります。

注2) メインメニュー「設計・計算条件」→「断面算定条件」→「RC造」参照。

d) 異種強度梁の場合

異種強度梁のせん断に対する許容応力度検定は、等価平均強度 $F_{ce}$による許容せん断応力度を用います。
等価平均強度は以下のように計算されます。 ただし、等価平均強度は梁下部のコンクリート強度を上限とします。

$$F_{ce} = \frac{F_{cd} ・ A_d + F_{cu} * A_u}{A_d + A_u}$$

$A_u$ : 梁上部の断面積(スラブの協力幅含む) $A_d$ : 梁下部の断面積 $F_{cu}$ : 梁上部のFc $F_{cd}$ : 梁下部のFc

鉄筋コンクリート造柱の断面検定

記号説明

$b$ :柱幅(mm)

$D$ :柱せい(mm)

$d_t$ :引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$d$ :圧縮縁から引張鉄筋重心までの距離(有効せい)(= $D-d_t$)(mm)

$j$ :柱の応力中心間距離(=7/8・d)(mm)

$a_t$ :引張鉄筋の断面積(mm2

$a_c$ :圧縮鉄筋の断面積(mm2

$p_w$ :せん断補強筋比(%)

$p_g$ :主筋全断面積のコンクリート全断面積に対する比

$α$ :せん断スパン比 $M/(Q_d)$による割増係数

[柱の軸方向と曲げに対する断面算定]

$N_L$ :長期軸力

$N_{sn}$ :積雪荷重による軸力

$N_{E1}$ :正加加力時の地震荷重による軸力

$N_{E2}$ :負加加力時の地震荷重による軸力

$N_{w1}$ :正加加力時の風圧力による軸力

$N_{w2}$ :負加加力時の風圧力による軸力

$N_{S1}$ :短期設計用軸力(柱脚モーメント負側最大時)

$N_{S2}$ :短期設計用軸力(柱脚モーメント正側最大時)

$M_L$ :長期曲げモーメント

$M_{sn}$ :積雪荷重曲げモーメント

$M_{E1}$ :正加力時の地震荷重による曲げモーメント

$M_{E2}$ :負加力時の地震荷重による曲げモーメント

$M_{w1}$ :正加力時の風圧力による曲げモーメント

$M_{w2}$ :負加力時の風圧力による曲げモーメント

$M_{S1}$ :短期設計用曲げモーメント(負側)注1)

$M_{S2}$ :短期設計用曲げモーメント(正側)注1)

$_cM_y$ :柱の終局曲げモーメント

$M_{AL}$ :長期許容曲げモーメント

$M_{AS1}$ :短期許容曲げモーメント(負側)

$M_{AS2}$ :短期許容曲げモーメント(正側)

$M_L/M_{AL}$ :長期曲げモーメントに対する検定値

$M_{S1}/M_{AS1}$ :短期曲げモーメントに対する検定値

$M_{S2}/M_{AS2}$ :短期曲げモーメントに対する検定値

[柱のせん断に対する断面算定]

$Q_L$ :長期せん断力

$Q_{sn}$ :積雪荷重によるせん断力

$Q_E$ :地震荷重によるせん断力

$Q_w$ :風圧力によるせん断力

$Q_D$ :短期設計用せん断力

$Q_{AL}$ :長期許容せん断力

$Q_{AS}$ :短期許容せん断力

注1) 長期は節点位置、水平荷重時はフェイス位置の応力を採用します。

軸方向力と曲げに対する検討

柱の長期および短期許容軸力(モーメント0を仮定した場合)は以下で計算されます。

$$N_A = min( f_c・A_e, _rf_c・A_e / n )$$

$A_e$ : 等価断面積(= $A+(n-1)・A_s$)

$A $ : 柱の断面積

$E_s$ : 鉄筋のヤング係数

$E_c$ : コンクリートのヤング係数

$f_c$ : コンクリート許容応力度

$_rf_c$ : 鉄筋許容応力度

$n$ : ヤング係数比 (RC基準による)

柱の長期および短期の許容曲げモーメントが設計用曲げモーメント以上であることを以下の検定式により確認します。

$M_L/M_{AL} \verb|≦| 1.0$         長期曲げモーメントに対する検定

$M_S/M_{AS} \verb|≦| 1.0$         短期曲げモーメントに対する検定

指定により2軸曲げを考慮した場合以下のように計算します。

・矩形断面の場合

$M_{SX}/M_{ASX}+M_{SY}/M_{ASY} \verb|≦| 1.0$

 ・円形断面の場合

$(M_{SX}/M_{ASX})^2+(M_{SY}/M_{ASY})^2 \verb|≦| 1.0$

許容曲げモーメント( $M_A$

RC規準14条により、軸力( $N$)と曲げモーメントを同時に受ける柱において、軸力( $N$)を受ける状態で以下の1~3に対して求めたそれぞれの曲げモーメントのうち最小値を許容曲げモーメント( $M_A$)とします。

  1. 圧縮縁がコンクリートの許容圧縮応力度( $f_c$)に達したとき

  2. 圧縮側鉄筋が鉄筋の許容圧縮応力度( $_rf_c$)に達したとき

  3. 引張側鉄筋が鉄筋の許容引張応力度( $f_t$)に達したとき

・寄筋が存在する場合、寄筋も許容曲げモーメント算定に考慮されます。寄筋の位置は、隅角部の鉄筋とのあきを25mmもしくは主筋最外径の1.5倍の大きい方の間隔として計算します。

直交鉄筋は断面中央に集約して考慮されます。

せん断力に対する検討

柱の長期および短期の許容せん断力が設計用せん断力以上であることを、以下により確認します。

$Q_{AL} \verb|≧| Q_L$        長期せん断力に対する検定

$Q_{AS} \verb|≧| Q_D$        短期せん断力に対する検定

a) 柱の許容せん断力( $Q_A$

■長期許容せん断力( $Q_{AL}$

柱の長期許容せん断力( $Q_{AL}$)は下式により算定します。

$$Q_{AL} =b \cdot j \cdot \alpha \cdot f_s$$ $\alpha = \frac{4}{\frac{M}{Q \cdot d}+1}$

かつ

$1.0 \verb|≦| \alpha \verb|≦| 1.5$

とする。

$Q_{AL}$:長期許容せん断力(N)

$f_s$:コンクリートの長期許容せん断応力度(N/mm2

■短期許容せん断力( $Q_{As}$

柱の短期許容せん断力( $Q_{AS}$)は下式により算定します。

$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b \cdot j \left( \frac{2}{3} \cdot \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.002) \right) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j ( f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.002) ) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$ $\alpha = \frac{4}{\frac{M}{Q \cdot d}+1}$

かつ

$1.0 \verb|≦| \alpha \verb|≦| 1.5$

とする。

$Q_{AS}$:短期許容せん断力

$f_s$:コンクリートの短期許容せん断応力度(N/mm2

$_wf_t$:せん断補強筋の短期許容引張応力度(N/mm2

$p_w$:せん断補強筋比(= $p_w/(b・x)$

1.2%を超える場合は1.2%とする。

$a_w$:1組のせん断補強筋の断面積(mm2

$x$:せん断補強筋の間隔(mm)

円形柱の場合、各寸法は以下のように扱います。

$D$ : 円形柱直径

$b$ = $D/2×√π$

せん断補強筋比 $p_w = a_w / (b・x)$

引張主筋本数 $n_t = n_g / 4 + 1 n_g$ : 全主筋本数

b) 柱の短期設計用せん断力( $Q_D$

柱の短期設計用せん断力( $Q_D$)は、ユーザー選択注2)により $Q_{D1}$および $Q_{D2}$のいずれか、または小さいほうとします。 $$Q_{D} = \min (Q_{D1},Q_{D2})$$ $$Q_{D1} = \frac{\sum {_c}M_y}{h}$$ $$Q_{D2} = Q_L+n \cdot Q_E$$

$Q_D$:短期設計用せん断力

$Q_L$:長期設計用せん断力

$Q_E$:地震荷重によるせん断力

$n$:水平荷重時せん断力の割増係数で、1.5以上とする。

Σ $_cM_y$:柱頭・柱脚の降伏曲げモーメントの絶対値の和(= Σ$M_u$

柱の曲げ終局強度( $M_u$)は"「鉄筋コンクリート造梁の終局耐力」“を参照してください。

$h$:柱の内法高さ

※積雪時、暴風時の短期設計用せん断力は以下とします。

・積雪時: $Q_D=Q_L+Q_{sn}$

・暴風時: $Q_D=Q_L+Q_w$

c) 高強度せん断補強筋を使用する場合について

■せん断補強筋比( $p_w$

高強度せん断補強筋を使用する場合の、柱の許容せん断力( $Q_A$)算定に用いるせん断補強筋比( $p_w$)の制限値は梁と同じとします。

■許容せん断力( $Q_A$

高強度せん断補強筋を使用する場合の許容せん断力( $Q_A$)は下式により算定します。

$$Q_{AL} =\alpha \cdot f_s \cdot b \cdot j$$ $$Q_{AS} = b \cdot j ( \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) )$$

                   

$Q_{AL}$:長期許容せん断力

$Q_{AS}$:短期許容せん断力

【ウルボン1275の場合】
$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle \phi \cdot b \cdot D \cdot \left( 850 \cdot \sqrt{\frac{W_0}{D} \cdot \frac{p_W}{_L\sigma_0+3} }\cdot \frac{M}{Q \cdot D}+1 \right) \cdot _L\tau_{SC} & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j ( \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001)) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$ $W_0 = \frac{W_a}{3 \cdot Q_L/(Q_L+Q_E)+1}$

$_L\tau_{SC}$ = $\sqrt{\sigma_T^2+\sigma_T \cdot {_L\sigma}_0}/\kappa$

・大梁の場合、 $Lσ_0=0$とします。

$M/(Q・D)$が2.0を超える場合は2.0とします。

$_Lσ_0$が0以下の場合、 $_Lτ_{SC}$ の算定では負として扱い、 $Q_{AS}$算定では0として扱います。

$_Lσ_0$が18N/mm2を超える場合、 $_Lσ_0$が18N/mm2とします。

また、損傷制御のための検討を選択していた場合でも、軽量コンクリートは対象外のため、安全性確保のための検討とします。

$f_s$は軽量コンクリートの場合、0.75倍とします。

【スーパーフープKH785,KH685の場合】
$$Q_{AL}=b・j(a・f_s+0.5・_wf_t(p_w-0.002))$$ $$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b・j(β_c・a・f_s+0.5・_wf_t(p_w-0.002)) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b・j(a・f_s+0.5・_wf_t(p_w-0.002)) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$ $β_c:1-(100p_w-0.2)/3$

$Q_{AL}$長期許容せん断力

$Q_{AS}$:短期許容せん断力

【パワーリング785の場合】

SPR785の損傷制御のための検討、安全性確保のための検討は下式で算定します。

$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b \cdot j \left( \frac{2}{3} \cdot \alpha_{s1} \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) \right) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j ( f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001)) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$

また、損傷制御のための検討を選択していた場合でも、長期荷重時に引張軸力が作用する柱部材については安全性確保のための検討で算定します。

【パワーリング685の場合】

SPR685の"損傷制御のための検討”、“安全性確保のための検討"は下式で算定します。

$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b \cdot j ( \beta_{co} \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001)) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j ( f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001)) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$

$β_{co}$は以下の式を用いるか、2/3αとするか選択できます。ただし、柱内法高さ比が2.5未満の場合、 $β_{co}=2/3α$とします。

$\beta_{co} = 1- ( 1-(2/3)\alpha ) (100p_w-0.2)$
【エムケーフープの場合】

MK785の"損傷制御のための検討”、“安全性確保のための検討"は下式で算定します。

$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b \cdot j \left(\frac{2}{3} \cdot \alpha_{s1} \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) \right) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j ( f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) ) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$

また、損傷制御のための検討を選択していた場合でも、長期荷重時に引張軸力が作用する柱部材については"安全性確保のための検討"で算定します。

【上記以外の高強度せん断補強筋の場合】

$$ Q_{AS} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle b \cdot j \left( \frac{2}{3} \cdot \alpha_{s1} \cdot f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) \right) & \displaystyle \left( \text{損傷制御のための検討} \right) \\ \displaystyle b \cdot j ( f_s+0.5 \cdot {_w}f_t(p_w-0.001) ) & \displaystyle \left( \text{安全確保のための検討} \right) \end{array} \right. \end{align} $$  

※上式は暫定対応による計算となっています。メーカーの設計指針と計算内容が異なる場合があります。

注2) メインメニュー「設計・計算条件」→「断面算定条件」→「RC造」参照。

鉄筋コンクリート造耐震壁の断面検定

記号説明

$t$ :壁板の厚さ

$l$ :柱を含む壁部材の全せい

$h$ :壁板周辺の梁中心間距離

$l_0$ :開口部の長さ

$h_0$ :開口部の高さ

$l'$ :壁板の内法長さ

$l_e$ :壁の有効長さ
両側に柱がある場合、 $l_e$ = l’
片側に柱がある場合、 $l_e$ = 0.9 * l’
柱がない場合、 $l_e$ = 0.8 * l'

$h'$ :壁板の内法高さ

$p_s$ :壁板の直交する各方向のせん断補強筋比のうち小さい方の値

$f_s$ :コンクリートの短期許容せん断応力度

$p_w$ :帯筋比

$_wf_t$ :壁筋のせん断補強用短期許容引張応力度

$b$:柱幅

$d$ :柱の有効せい

$j$ :柱の応力中心間距離(=7/8dとする)

[壁のせん断に対する断面算定]

$Q_w$ :無開口壁板の壁筋が負担できる許容水平せん断力

$Q_c$ :壁板周辺の柱(1本)が負担できる許容水平せん断力

$r$ :開口低減率

$Q_E$ :地震荷重によるせん断力

$Q_{DW}$ :風荷重によるせん断力

$Q_D$ :短期設計用せん断力

$Q_D/Q_a$ :短期水平せん断力に対する検定値

せん断力に対する検討

壁の許容せん断力が設計せん断力以上であることを、以下により確認します。

$$Q_D/Q_a ≦ 1.0$$

a) 壁の許容せん断力

長期許容せん断力は $Q_1$、短期許容せん断力は $Q_1$$Q_2$ の大きい方とします。

$$Q_a=Max(Q_1,Q_2)$$ $$ \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle Q_1=r・t・l・f_s \\ \displaystyle Q_2=r(Q_w+ΣQ_c) \end{array} \right. \end{align} $$

無開口壁板の壁筋が負担できる許容水平せん断力 $Q_W$は次式によります

$$Q_w=p_s・t・l_e・_wf_t$$

壁板周辺の柱1本が負担できる許容水平せん断力 $Q_C$は次式によります。

$$Q_c=b・j・(1.5f_s+0.5_wf_t(p_w-0.002))$$

開口低減率 $\gamma$は次式によります。

$$r=Min(\gamma_1,\gamma_2,\gamma_3)$$ $$ \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle \gamma_1 = 1-l_0/l \\ \displaystyle \gamma_2 = 1- \sqrt{h_0 \cdot l_0/h \cdot l}  \\ \displaystyle \gamma_3 = 1-h_0/h \end{array} \right. \end{align} $$

b) 壁の設計用せん断力

壁の設計用せん断力は地震荷重によるせん断力と、風荷重によるせん断力の大きい方とします。

$$Q_D=Max(Q_E,Q_{DW})$$

鉄筋コンクリート造柱梁接合部の断面検定

記号説明

$κ_A$ :形状係数

$f_s$ :コンクリートの短期許容せん断応力度(N/mm2)

$_cD$ :柱せい (mm)

$_gB$ :梁幅 (mm)

$b_{a1},b_{a2}$:幅方向柱フェイスから梁フェイスまでの距離 (mm)

$b_j$ :大梁幅と有効幅の和 (mm)

$Q_{Aj}$ :許容せん断力(kN)

$g_{j1}$ :左側大梁の応力中心間距離 (mm)

$g_{j2}$ :右側大梁の応力中心間距離 (mm)

$_gL$ :大梁の平均スパン間距離 (mm)

$_cH$ :柱の平均階高 (mm)

$ξ$ :架構の形状に関する係数

$Q_{dj1}$ :大梁の降伏モーメントから算出されるせん断力(kN)

$Q_{dj2}$ :柱の設計用せん断力から算出されるせん断力(kN)

$Q_{dj} :min(Q_{dj1}, Q_{dj2})$ (kN)

せん断力に対する検討

柱梁接合部の許容せん断力は以下の式により計算します。

$Q_{Aj} = κ_A・(f_s - 0.5)・b_j・D$

$κ_A$は柱梁接合部の形状による係数で以下とします。

$κ_A$ = $10$ (十字形接合部)

$κ_A$ = $7$(T字形接合部)

$κ_A$ = $5$ (ト字形接合部)

$κ_A$ = $3$ (L字形接合部)

$b_j$は柱梁接合部の有効幅で次式によります。

$b_j = b_b + b_{a1} + b_{a2}$

$b_b$ :梁幅

$b_{ai}$$b_i / 2$ または $D / 4$の大きい方

$b_i$ :梁両側面から平行する柱側面までの長さ

$D$ :柱せい

設計用せん断力は下記のうち小さい方を採用します。

$Q_{dj1} = ΣM_y/j・(1 - ξ)$ $Q_{dj2} = Q_D・(1 - ξ) /ξ$

ξは架構の形状に関する係数で下記によります。

$ξ= j / ( c_H・(1 - D / L_b) )$

鉄筋コンクリート造梁付着の断面検定

記号説明 

<鉄筋コンクリート構造計算規準・解説 1991>

$b$ :長方形梁の幅(mm)

$D$ :梁せい(mm)

$d_t$上 :鉄筋重心位置(上端引張)(mm)

$d_t$下 :鉄筋重心位置(下端引張)(mm)

$j$上 :応力中心間距離(上端引張)(mm)

$j$下 :応力中心間距離(下端引張)(mm)

$f_aL$ :長期許容付着応力度(N/mm2)

$f_aS$ :長期許容付着応力度(N/mm2)

$τ_a$ :設計用せん断応力度(N/mm2)

$σ_t$ :引張鉄筋継手部分の応力度(フックを設ける場合には2/3倍した値、N/mm2)

$l_d$ :付着検定断面からの付着長さ(mm)

必要長 :必要延長長さ

<鉄筋コンクリート構造計算規準・解説 1999>

$b$ :長方形梁の幅(mm)

$D$ :梁せい(mm)

d上 :有効せい(上端引張)(mm)

d下 :有効せい(下端引張)(mm)

$σ_t$ :引張鉄筋継手部分の応力度(フックを設ける場合には2/3倍した値、N/mm2)

$l_d$ :付着検定断面からの付着長さ(mm)

$l_{db}$ :必要付着長さ

検討方法(鉄筋コンクリート構造計算規準・解説 1991)

・検定断面位置は左端、左端カットオフ位置、右端カットオフ位置、右端とします。

・カットオフ位置は柱面間距離の1/4から15d(指定により変更可能)中央側の位置とします。

・付着応力度の検定は以下の式により行います。

  $τ_a=Q/φ_j≦f_a$

$Q$ :長期、短期荷重時の設計用せん断力

$j$ :曲げ材の応力中心間距離

$d$ :梁の有効せい

$φ$ :引張鉄筋の周長の総和

$f_a$ :許容付着応力度

・スパン途中の鉄筋端までの距離の検定は以下の式により行います。

$l_d≧σ_t・a/(0.8f_a・φ)+j$

$l_d$ :算定位置から鉄筋端までの長さ(通し筋では反対側の柱面までの長さ)

$a$ :鉄筋断面積

$φ$ :鉄筋周長

$f_a$ :許容付着応力度

$j$ :曲げ材の応力中心間距離

検討方法(鉄筋コンクリート構造計算規準・解説 1999)

・検定断面位置は左端、左端カットオフ位置、中央、右端カットオフ位置、右端とします。

・カットオフ位置は以下のように設定します。

1.端部鉄筋が中央鉄筋より多い場合、柱面間距離の1/4から15d中央側の位置とします。

2.中央鉄筋が端部鉄筋より多い場合、柱面間距離の1/4から20d端部側の位置とします。

・付着長さldは以下のように設定します。

左端1/4位置中央3/4位置右端
カットオフ無し(通し筋長さ+d)/2算定しない通し筋長さ/2算定しない(通し筋長さ+d)/2
カットオフ有り
(端部が多い場合)
CL残りが通し筋: (Lo-CL+d)/2
それ以外:Lo-CL-CR+d
算定しない残りが通し筋:(Lo-CR+d)/2
それ以外:Lo-CL-CR+d
CR
カットオフ有り
(中央が多い場合)
算定しないCL+d
(Cは中央断面からの距離)
(Lo/2-CL),(Lo/2-CR)
の小さい方
CR+d
(Cは中央断面からの距離)
算定しない

$L_o$ :柱面間距離

$C$ :カットオフ位置(添え字L,Rはそれぞれ左端・右端)

$d$ :有効せい

・必要付着長さldbは以下のように計算します。

   $l_{db}=σ_t・A_s/(K・f_b・φ)$

$σ_t$ :付着検定断面位置における鉄筋引張応力度

フックを設ける場合には2/3倍とする

$A_s$ :当該鉄筋の断面積

$φ$ :当該鉄筋の周長

$f_b$ :許容付着応力度(1段筋以外は0.6を乗じる)

$K$ :鉄筋配置と横補強筋による以下の修正係数

(長期荷重時) $0.3・C/d_b+0.4$

(短期荷重時) $0.3・(C+W)/d_b+0.4$

$d_b$ :曲げ補強鉄筋径

ただし、2.5を超える場合2.5とする

$C$ :鉄筋間のあき、最小かぶり厚さの3倍、鉄筋径の5倍のいずれか小さい値

$W$ :付着割裂面を横切る横補強筋効果を表す換算長さ

鉄筋径の2.5倍を超える場合は鉄筋径の2.5倍

$A_{st}$ :当該鉄筋列の想定される付着割裂面を横切る1組の横補強筋全断面積

$N$ :当該鉄筋列の想定される付着割裂面における鉄筋本数

$s$ :1組の横補強筋( $A_{st}$)の間隔

鉄筋コンクリート造水平接合面の検討

計算条件>断面算定計算条件>RC造条件2>水平接合面の検討にて「検討する」を選択した場合、「PCa」を選択した部材のみ水平接合面の検討を行います。
材軸平行接合部のせん断強度が、設計用せん断応力度を上回ることを確認します。
水平接合面で検定対象とする位置は、鉛直荷重時:両端上端、地震荷重時:上端引張となる端部のみとします(通常の応力状態では上端引張で決まるため)。
T形梁のスラブは、以下の条件とします。

  • 鉛直荷重時使用限界状態検討における $S_y$算定時のスラブ幅は、異種強度梁の協力幅指定に従います(1-1.および1-2.参照)。
  • スラブ厚は、計算条件>剛性計算条件>剛性条件1>各層スラブ厚の設定の値に従います。ただし、構造スラブがある場合は、構造スラブの厚さが優先されます。
  • スラブ鉄筋は、計算条件>部材復元力特性計算条件>終局耐力条件2の「略算式スラブの設定」または「平面保持スラブの設定」にあるスラブ筋断面積を、T形梁の片側スラブ有効幅内にあるスラブ鉄筋とします。

使用限界状態における設計用せん断応力度

下式により求めます。

$\tau_{xy} = \frac{Q \cdot S_y}{b \cdot I}$

ここで、
$Q$:部材断面に作用するせん断力
$S_y$:水平接合面より外側(断面縁側)のコンクリートの、図心位置からの断面一次モーメント
$b$:接合面の幅(梁幅)
$I$:T型梁の図心まわりの断面二次モーメント(応力計算で用いる値と同じものとします。ファイル>データ変換出力>csv出力>断面性能出力>大梁断面性能で確認できます。)

終局限界状態における設計用せん断応力度

下式により求めます。

$\tau_{xy} = \frac{\Delta T}{b \cdot \Delta l}$

ここで、
$\Delta T$:区間長さにおいて、水平接合面より外側(断面縁側)に含まれる引張鉄筋(T形梁ではスラブ鉄筋も含む)の応力変化量
$\Delta l$:区間長さ

区間長さ $\Delta l$(現場打ち同等型プレキャスト鉄筋コンクリート構造設計指針(案)・同解説(2002)より)

$\Delta T$について、鉛直荷重に対する検討、地震時荷重に対する検討それぞれの算定方法を以下に示します。

  • 鉛直荷重に対する検討:終局限界状態の設計用曲げモーメントを $M_d$, 梁の有効せいを $d$とすると、略算式より $\Delta T=M_d/(0.9d)$として求めます。
  • 地震時荷重に対する検討:引張鉄筋の降伏耐力とします。ただし、上端引張の場合はスラブ鉄筋を含め、強度倍率(荷重・材料>材料強度>鉄筋の強度倍率と、計算条件>終局検定計算条件>終局検定条件3の標準上限強度倍率の重ね掛け)を考慮します。

ここで、
$M_d = \alpha \cdot M_{DL} + \beta \cdot M_{LL}$
$M_{DL}$:固定荷重に対する曲げモーメント
$M_{LL}$:積載荷重に対する曲げモーメント
$\alpha$, $\beta$:それぞれ $M_{DL}$, $M_{LL}$に対する荷重倍率

$\Delta l$の算定方法は、端部から下式の2次曲線の $M=0$となる位置(近い方)までの距離とします。

$M = M_1 + \frac{-M_1 - M_2+4 \cdot M_0}{L} \cdot x - \cfrac{4 \cdot M_0}{L^2} \cdot x^2$

ここで、
$M_1$, $M_2$:端部モーメント, $M_1$は下側引張を正, $M_2$は上側引張を正とします(鉛直荷重時は、荷重倍率 $\alpha$, $\beta=1.0$とした設計用モーメントとします。地震荷重時は、両端のヒンジ発生モーメントとします。)
$M_0$:単純梁の中央モーメント, 下側引張を正とします
$x$:採用応力位置
$L$:部材長

使用限界状態におけるせん断強度

下式により求めます。

$\tau_u = 0.5 \cdot \mu \cdot ( p_w \cdot \sigma_y + _{r}p_w \cdot _{r}\sigma_y ) = 0.5 \cdot \mu \cdot p_w' \cdot \sigma_y$

ここで、
$\mu$:水平接合面の摩擦係数
$ p_w$:あばら筋の体積比
$ _{r}p_w $:補強筋の体積比
$\sigma_y$:あばら筋の降伏強度
$ _{r}\sigma_y$:補強筋の降伏強度

終局限界状態におけるせん断強度

下式により求めます。

$\tau_u = \mu \cdot ( p_w \cdot \sigma_y + _{r}p_w \cdot _{r}\sigma_y ) = \mu \cdot p_w' \cdot \sigma_y$

鉄骨造梁の断面検定

記号説明

$A$ :全断面積

$A_w$ :ウェブ有効断面積

$Z$ :断面係数

$f_t$ :許容引張応力度

$f_b$ :許容曲げ応力度

$f_s$ :許容せん断応力度

$f_c$ :許容圧縮応力度

$σ_b$ :曲げ応力度

$σ_c$ :圧縮応力度

$τ$ :せん断応力度

$N$ :設計用軸力

$M$ :設計用曲げモーメント

$Q$ :設計用せん断力

曲げモーメント、せん断に対する検討

a) H形鋼全断面

端部

$σ_b=M/Z$ $τ=Q/(t_1・H)$

$σ_b/f_b≦1.0$ :曲げ応力度比

$\frac{\sqrt{\sigma_b'^2+3\tau^2}}{f_t} \leq 1$ :せん断検定比(1)  ここで、 $σ_{b'}=σ_{b×}(H - 2・t_2) / H$

$\frac{\tau}{f_s} \leq 1$ :せん断検定比(2)

max((1)式、(2)式) :せん断検定比

※指定により(2)のみとすることが可能です。

※許容曲げモーメント算定時にウェブを考慮しない場合には(2)で検定します。

中央

$σ_b=M/Z$

$σ_b/f_b≦1.0$ (長期)

$\frac{\sqrt{\sigma_b'^2+3\tau^2}}{f_t} \leq 1$ :せん断検定比(1)  ここで、 $σ_{b'}=σ_{b×}(H - 2・t_2) / H$

$\frac{\tau}{f_s} \leq 1$ :せん断検定比(2)

max((1)式、(2)式) :せん断検定比

※指定により(2)のみとすることが可能です。

※許容曲げモーメント算定時にウェブを考慮しない場合には(2)で検定します。

b) H形鋼(ウェブ非考慮)

曲げモーメント ・・・フランジ負担

せん断 ・・・ウェブ負担

端部

$σ_b=M/(h・B・t_2)$ $τ=Q/(t_1・H')$ $σ_b/f_b≦1.0$

$\frac{\tau}{f_s} \leq 1$ :せん断検定比

中央

端部に同じ

c) 大梁必要横補剛数の算定

$n=(170-λ_y)/20$ (SS400級)

$n=(130-λ_y)/20$ (SM490級)

   ただし、 $λ_y=L/i_y$ (梁の弱軸に関する細長比)

    $i_y=√(l_y/A)$ (梁の弱軸に関する回転半径)

d) たわみ量の検定

梁中央部のたわみを次の仮定にしたがって計算します。

  • 中央断面が部材全長にあると仮定します。

  • 応力状態は元の荷重パターンに拘わらず等分布荷重を想定し、下図のようであると仮定します。中央のたわみSは下式により求めます。

$S = \frac{5M_o \cdot l^2}{48EI}-\frac{(M_L+M_R)}{16EI}l^2$

e) 横座屈長さLbの計算方法

フランジの拘束条件を「横補剛材による拘束」としている場合、以下のように横座屈長さを計算します。

(1) 横座屈長さを直接入力した場合

  • 始端:「始端横座屈長(mm)」の値
  • 始端側ジョイント位置:「中央座屈長(mm)」の値
  • 中央:「中央座屈長(mm)」の値
  • 終端側ジョイント位置:「中央座屈長(mm)」の値
  • 終端:「終端横座屈長(mm)」の値

(2) 横座屈長さ自動計算の場合(直接入力していない場合)

  • 始端:始端からL/4位置までの横補剛間隔の内、最大のもの
  • 始端側ジョイント位置:始端からL/4位置の横補剛間隔
  • 中央:部材中心から両端にL/4位置までの補剛間隔の内、最大のもの
  • 終端側ジョイント位置:始端から3L/4位置の横補剛間隔
  • 終端:3L/4位置から終端までの横補剛間隔の内、最大のもの

始端の横座屈長さ計算の例

中央の横座屈長さ計算の例

終端の横座屈長さ計算の例

鉄骨造柱の断面検定

記号説明

$A$ :全断面積

$A_w$ :ウェブ有効断面積

$Z$ :断面係数

$f_t$ :許容引張応力度

$f_b$ :許容曲げ応力度

$f_s$ :許容せん断応力度

$f_c$ :許容圧縮応力度

$σ_b$ :曲げ応力度

$σ_c$ :圧縮応力度

$τ$ :せん断応力度

$N$ :設計用軸力

$M$ :設計用曲げモーメント

$Q$ :設計用せん断力

軸力と曲げモーメントに対する検討

a) H形鋼

$σ_c=N/A$ :圧縮応力度

$σ_{bX}=M_X/Z_y$ :曲げ応力度

$σ_{bY}=M_Y/Z_x$

$τ=Q/(t_1・H)≦f_s$ :せん断応力度

$σ_c/f _c+σ _{bX}/f _b+σ _{bY}/f _b≦1.0$

強軸まわりは、必ず横座屈( $l_b$)を考慮したfb、弱軸まわりは $f_b=f_t$

$l_b$は階高とします

b) 角形鋼管

$σ_c=N/A$ $σ_{bX}=M_X/Z_y$ $σ_{bY}=M_Y/Z_x$ $τ=2Q/A$ $σ_c/f_c+σ_{bX}/f_b+σ_{bY}/f_b≦1.0$

$f_b=f_t$とします。

c) 鋼管

$σ_c=N/A$ $cσ_b = (M_{X}^2 + M_{Y}^2)^{1/2} /Z_c$

$tσ_b $ = $(M_{X}^2 + M_{Y}^2)^{1/2} /Z_t$

$τ=2(Q_{X^2}+Q_{Y^2})^{1/2}/A$ $σ_c/f_c+σ_b/f_b≦1.0$

せん断に対する検討

$\frac{\sqrt{\sigma^2+3\tau^2}}{f_t} \leq 1$ …(1)

$\frac{\tau}{f_s} \leq 1$ …(2)

a) H形断面の場合

 ・曲げ許容応力度にウェブを考慮する場合

   検定値は(1)または(2)の大きい方とします。

   その際、 $σ=σ_c+σ_{b'}、σ_{b'}=σ_{b×}(H -- 2・t2) / H$とします。

 ・曲げ許容応力度にウェブを考慮しない場合

  検定値は(2)とします。

b) それ以外の断面の場合

検定値は(1)または(2)の大きい方とします。

 その際、 $σ=σ_c+σ_{bx}+σ_{by}$とします。

柱の座屈長さ係数は、「鋼構造塑性設計指針」(6.65)~(6.67)式により、水平移動が拘束されない場合の座屈長さ係数Kを求めます。

座屈長さ係数は、以下の式より求めます。

$\frac{G_AG_B(\pi /K)^2-36}{6(G_A+G_B)} = \frac{\pi /K}{\tan (\pi /K)}$

G:節点に集まる柱と梁の剛度の比

$G = \frac{\sum (l_c/l_c)}{\sum (l_g/l_g)}$

添え字のA,Bは、柱の両端の節点を示します。

  • 柱端がピン接合の場合は、G=10とします。

  • 節点に接する梁が無い場合は、G=10とします。

  • 混合構造の場合、節点に接する部材の構造種別がRC造またはSRC造のときは、その部材の剛性をヤング係数比により補正して計算します。

  • 節点に接する部材の角度は考慮していません。

  • 一本部材の指定は考慮していません。

  • 梁の結合状態および支点の状態は考慮していません。

$I$:断面2次モーメント 添え字cは柱、gは梁

$l$:部材の長さ 添え字cは柱、gは梁

特殊形状による材長を考慮します。

$∑$:節点に集まる部材についての和

幅厚比の検討

a) 部材ランクの検討 ※部材ランク検討機能は現状では一部対応となります。

構造規定の幅厚比により、部材ランクを検討します。

部材断面部位鋼種FAFBFCFD
H型鋼フランジ400N/mm2
490N/mm2
9.5
8
12
10
15.5
13.2
左記以外
ウェブ400N/mm2
490N/mm2
43
37
45
39
48
41
円形鋼管-400N/mm2
490N/mm2
50
36
70
50
100
73
角形鋼管-STKR400333748
-STKE490273241
-BCR295303443
-BCP235333748
-BCP325273241
H型鋼フランジ400N/mm2
490N/mm2
9
7.5
11
9.5
15.5
13.2
ウェブ400N/mm2
490N/mm2
60
51
65
55
71
61
b) 幅厚比

幅厚比の検討式、およびb、dの取り方を以下に示します。

断面部位検討式
H形鋼フランジ$\frac{b}{t_2}$$b=\frac{B}{2}$
ウェブ$\frac{d}{t_1}$$d=H-2t_2$
角形鋼管-$\frac{d}{t}$$d=H$
鋼管-$\frac{d}{t}$$d=D$

鉄骨造パネルゾーンの断面検定

鉄骨造の柱梁接合部は「鋼構造接合部設計指針」を参考に接合部パネルの検討を行います。

※ 検討結果はCSV出力のみ対応しています。メニュー「ファイル」→「データ変換出力」→「CSV出力」→「断面検定情報/断面検定表/柱梁接合部/S」から出力できます。

設計用パネルモーメント

接合部パネルモーメントは接合部に取り付く梁せいの差によって以下のように計算方法を切り替えます。

・梁せい差が150mm未満のときは標準形式として計算

・梁せい差が150mm以上のときは梁段違い形式として計算

[標準形式]

$_pM$ = ${_b}M_L+{_b}M_R-({_c}Q_U+{_c}Q_L) \cdot \frac{d_b}{2}$

$_bM_L$ : 接合部パネルの左側大梁のフェイスモーメント

$_bM_R$ : 接合部パネルの右側大梁のフェイスモーメント

$_cQ_U$ : 接合部パネルの上側柱のせん断力

$_cQ_L$ : 接合部パネルの下側柱のせん断力

$d_b$ : 梁フランジの板厚中心間距離

[梁段違い形式]

$ _pM $ = $ _ bM_H \cdot \left( \frac{d_{bL}}{d_{bH}} \right) +{_b}M_L-({_c}Q_U+{_c}Q_L) \cdot \frac{d_{bL}}{2} $

$_bM_H$ : 接合部パネルの梁せいが低い側の大梁のフェイスモーメント

$_bM_L$ : 接合部パネルの梁せいが高い側のフェイスモーメント

$_cQ_U$ : 接合部パネルの上側柱のせん断力

$_cQ_L$ : 接合部パネルの下側柱のせん断力

$d_{bH}$ : 梁せいが高い側の梁フランジの板厚中心間距離

$d_{bL}$ : 梁せいが低い側の梁フランジの板厚中心間距離

接合部パネル降伏モーメント

$_pM_y = \frac{V_e}{\kappa} \sqrt{(1-n^2)}\frac{Fy}{\sqrt{3}}$

$F_y$ : 接合部パネルの降伏強さ

上下に柱が存在する場合は下側柱、存在しない場合は存在する柱の降伏強さを採用します。

$n$ : 軸力比 $n = N / (F_y・A)$

$N$ : 上下階の柱軸力の平均値+ブレース軸力の鉛直方向成分

$V_e$ : 接合部パネルの有効体積

$κ$ : 形状係数

$A$ : 接合部パネルの断面積

ここで、 $V_{e,κ}$は以下の数式により算出します。

Veκ
H$V_e=d_c \cdot d_b \cdot t_p$$\kappa =\frac{1}{\frac{2}{3}+\frac{4b_c \cdot t_f}{d_c \cdot t_p}}+\frac{1}{1+\frac{d_c \cdot t_p}{6b_c \cdot t_f}}$
角型鋼管$V_e=2d_c \cdot d_b \cdot t_p$$\kappa =\frac{1}{\frac{2}{3}+\frac{2b_c}{d_c}}+\frac{1}{1+\frac{d_c}{3b_c}}$
円形鋼管$V_e=2d_c \cdot d_b \cdot t_p$$\kappa =\frac{4}{\pi}$

冷間成形角型鋼管の断面検定

冷間成形角型鋼管を用いた場合、「2008年版冷間成形角型鋼管設計・施工マニュアル」に基づき、柱梁耐力比および柱パネル耐力比のチェックを行います。チェックでNGとなった場合でも耐力の低減は行いません。なお、2次設計時の軸力比の計算における存在軸力は,地震時軸力 $N_E$$D_s/C_o=1.5$ を乗じて長期軸力 $N_L$ に加算した値とします。

■耐力比のチェック

$\sum M_{pc} \verb|≧| \sum \min ( 1.5M_{pb},1.3M_{pp} )$ $\sum M_{pc} = M_{pcu}+M_{pcl} $ $\sum M_{pb} = M_{pbl}+M_{pbr}$ $\sum M_{pcu} = \nu_u \cdot F_{yu}+Z_{pcu} $ $\sum M_{pcl} = \nu_l \cdot F_{yl}+Z_{pcl} $ $\nu_u,\nu_l = (1-4n^2/3) \quad (n \leq 0.5)$ $\nu_u,\nu_l = 4(1-n)/3 \quad (n 0.5)$

$n$ :軸力比

$F_{yu},F_{yl}$ :上側、下側柱の材料基準強度

$Z_{yu},Z_{yl}$ :上側、下側柱の塑性断面係数

■大梁耐力

$\sum M_{pbl} = F_{ybl} \cdot Z_{pbl}$ $\sum M_{pbu} = F_{ybu} \cdot Z_{pbu} $

$F_{ybu}, F_{ybl}$ :左側、右側大梁の材料基準強度

$Z_{pbu}, Z_{pbl}$ :左側、右側大梁の塑性断面係数

■パネル耐力

$M_{pp} = V_e \frac{F}{\sqrt{3}} \quad (n \leq 0.5)$ $M_{pp} = V_e \frac{F}{\sqrt{3}} 2 \sqrt{n(1-n)} \quad (n0.5)$ $Ve = 2 \cdot d_c \cdot d_b \cdot t_p$

$F$:パネル材の材料基準強度

$d_c$:パネル部フランジ板厚中心間距離

$d_b$:梁フランジ板厚中心間距離

$t_p$:パネル板厚

$n$:パネル軸力比(上柱、下柱軸力の平均から計算する)

CFT柱の断面検定

(1) 記号説明

      $L_k$ :柱の座屈長さ(mm)

      $K$ :柱の座屈長さ係数

      $λ$ :鉄骨の細長比(=i/Lk)   $i$:断面二次半径

      $_sZ$ :鉄骨の断面係数(cm3)

      $_SA$ :鉄骨部分の断面積(cm2)

      $_SA_W$ :鉄骨部分のせん断有効断面積(cm2)

      $_CA$ :コンクリート部分の断面積(cm2)

      $x_{n1}, x_{n2}$ :曲げ材の圧縮縁から中立軸までの距離(mm)

      $_CA$ :コンクリート部分の断面積(cm2)

      $F_C(_CF_C)$:コンクリートの設計基準強度(N/mm2) 

相互拘束効果を考慮する場合は、拘束効果を考慮したコンクリートの設計基準強度( $_CF_C$)を示します。

      $_Sf_C$ :鉄骨の短期許容圧縮応力度(N/mm2)

      $_Sf_C'$ :軸力制限検討時の鉄骨の短期許容圧縮応力度(N/mm2)

柱頭と柱脚の $_Sf_C$のうちで小さい方を採用します。

     内法/ $D$ :内法長さに対する柱せい( $D$)の比

      $L_k/D$ :柱の座屈長さ( $L_k$)に対する柱せい(D)の比

[曲げに対する断面算定]

      $_CN$ :コンクリート部分の短期許容圧縮力(kN)

      $_SN$ :鉄骨部分の短期許容圧縮力(kN)

      $_CM_1,_CM_2$:コンクリート部分の短期許容曲げモーメント(kN・m)

      $_SM$ :鉄骨部分の短期許容曲げモーメント(kN・m)

      $M_{aL}$ :全体の長期許容曲げモーメント(kN・m)

      $M_{aS1},M_{aS2}$ :全体の短期許容曲げモーメント(kN・m)

      $_SM/M$ :鉄骨部分の曲げ負担率(=SM/max(MaS1,MaS2) )

      $M_L/M_{aL}$ :長期曲げ検定値*1

      $M_{s1}/M_{aS1}, M_{S2}/M_{aS2}$ :短期曲げ検定値*1

[せん断力に対する断面算定]

      $Q_D$ :設計用せん断力(kN)

      $_SQ _{aL}$ :鉄骨部分の長期許容せん断力(kN)

      $_SQ _{aS}$ :鉄骨部分の短期許容せん断力(kN)

      $Q_L/_SQ _{aL}$ :長期せん断検定値*1

      $Q_D/_SQ _{aS}$ :短期曲げ検定値*1

*1:検定値は許容応力に対する設計用応力の比とします。

(2) CFT柱の断面検討

  1. CFT柱の $f_c$低減は行いません(相互拘束効果を考慮しません)。

  2. 曲げモーメント $M_a$は単純累加強度式とします。

a) 軸力および曲げモーメントに対する検討

設計用軸力、曲げモーメントが許容耐力を下回ることを確認します。許容耐力は、SRC規準に基づいてコンクリート部分と鉄骨部分の累加(累加強度式)により算定します1)

検定値は、二軸曲げを考慮して以下のように計算します。

$|_xM / _xM_a| + |_yM / _yM_a| ≦ 1.0$

$_xM$ : X方向曲げモーメント
$_yM$ : Y方向曲げモーメント
$_xM_a$ : X方向曲げ許容モーメント
$_yM_a$ : Y方向曲げ許容モーメント

$0≦N≦_CN_C$または $M≧_SM_0$のとき

   $N=_CN$

   $M≦_SM+_CM$

$N>_CN$または $M<_SM_0$のとき

   $N=_CN+_SN$

   $M=_SM$

■N<0のとき

   $N≧_sN$

   $M=_SM$

ここで、

    $N$:設計用圧縮力

    $_CN_C$:コンクリート部分が圧縮力のみを受けたときの許容圧縮力

    $_CN_C=_CA×f_c'$

    $f_c'$:コンクリートの許容圧縮応力度(相互拘束効果は考慮しません。)

    $_CN$:コンクリート部分の許容圧縮力

    $_SN$:鉄骨部分の許容圧縮力

    $M$:設計用曲げモーメント

    $_sM_0$:鉄骨部分が曲げモーメントのみ受けたときの許容曲げモーメント

    $_SM_0=_SZ×_Sf_t$

    $_Sf_t$:鉄骨の短期許容引張応力度

    $_CM$:コンクリート部分の許容曲げモーメント

    $_SN$:鉄骨部分の許容曲げモーメント

■充填コンクリートの許容曲げモーメント

① 円形断面の場合

・中立軸が断面内の場合

$ \frac{_cN}{_cD^2 \times f_c} = \frac{1}{8X_n} \left(\frac{1}{3} \sin \theta(2+ \cos ^2\theta)-\theta \cos \theta \right)$ $ \frac{_cM}{_cD^3 \times f_c} = \frac{1}{64X_n} \left(\theta+ \frac{1}{3} \sin 2\theta \left( \cos ^2\theta-\frac{5}{2} \right) \right)$ $ \theta = \cos ^{-1}(1-2X_n)$

・中立軸が断面外の場合( $e=_CM/_CN,e≦D/8$の場合)

$ \frac{_cN}{_cD^2 \times f_c} = \frac{\pi}{4} \left(1-\frac{1}{2X_n} \right)$ $ \frac{_cM}{_cD^3 \times f_c} = \frac{\pi}{64} \times \frac{1}{X_n} $

② 矩形断面の場合

・中立軸が断面内の場合

$ \frac{_cN}{_cB \times _cD \times f_c} = \frac{1}{2}X_n$ $ \frac{_cM}{_cB \times _cD^2 \times f_c} = \frac{X_n}{12}(3-2X_n)$

・中立軸が断面外の場合(e=CM/CN,e≦D/6の場合)

$ \frac{_cN}{_cB \times _cD \times f_c} = 1- \frac{1}{2X_n}$ $ \frac{_cM}{_cB \times _cD^2 \times f_c} = 1- \frac{1}{12X_n}$

ここで、

    $_CB$:コンクリート部分の柱幅

    $_CD$:コンクリート部分の柱せい

    $X_n$:柱のコンクリート部分の中立軸比(=xn/CD)

    $x_n$:曲げ材の圧縮縁から中立軸までの距離

    $f_c$:コンクリートの許容圧縮応力度(相互拘束効果を考慮しない値)

■鋼管部分の許容曲げモーメント

$_SN$が圧縮力の場合

$ \frac{_sN}{_sA}+ \frac{_sM}{_sZ} = {_s}f_c $

$_SN$が引張力の場合

$ \frac{_sN}{_sA}- \frac{_sM}{_sZ} = {_s}f_t $

ここで、

    $_Sf_C$:鉄骨の許容圧縮応力度

    $_Sf_t$:鉄骨の許容引張応力度

b) せん断力に対する検討

設計用せん断力が許容耐力を下回ることを確認します。

■許容せん断力

$_sQ_a = {_s}A_w \times _sF_s$

$_SA_W$:せん断有効断面積

$_Sf_S$:鉄骨の許容せん断応力度

鉄骨鉄筋コンクリート造梁の断面検定

記号説明

$b$ :コンクリート梁幅(mm)

$D$  :コンクリート梁せい(mm)

$d_t$ :引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$l$ :部材長、内法(mm)

$M_L$ :長期設計用曲げモーメント(kN・m)

$M_{sn}$ :積雪荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{E1}$ :正加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{E2}$ :負加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_s$ :短期設計用曲げモーメント(kN・m)

$_sZ$ :鉄骨の断面係数(mm3

$M_{E1}$:正加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{E2}$ :負加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)

$_sM_A$ $_L$ :鉄骨部分の長期許容曲げモーメント(kN・m)

$sM_A$ $_S$ :鉄骨部分の短期許容曲げモーメント(kN・m)

$_ra_t$ :引張鉄筋の断面積(mm2

$rM_A$ $_L$ :鉄筋コンクリート部分の長期許容曲げモーメント(kN・m)

$rM_A$ $_S$ :鉄筋コンクリート部分の短期許容曲げモーメント(kN・m)

$M_A$ $_L$ :長期許容曲げモーメント(=sMAL+rMAL)(kN・m)

$M_A$ $_S$ :短期許容曲げモーメント(=sMAS+rMAS)(kN・m)

$M_L/M_A$ $_L$ :長期曲げモーメントの検定値

$M_S/M_A$ $_S$ :短期曲げモーメントの検定値

$Q_L$ :長期荷重によるせん断力(kN)

$Q_{sn}$ :積雪荷重によるせん断力(kN)

$Q_E$ :地震荷重によるせん断力(kN)

$Q_W$ :風荷重によるせん断力(kN)

$p_w$ :せん断補強筋比(%)

$α_L$ :長期のせん断スパン比による割り増し係数

$α_{S1}$ :短期正加力時のせん断スパン比による割り増し係数

$α_{S2}$ :短期正加力時のせん断スパン比による割り増し係数

$_rM_u$ :鉄筋コンクリート部分の終局曲げ強度(kN・m)

$_sZ_p$ :鉄骨の塑性断面係数(mm3

$_sM/M$ :鉄骨部分の曲げ負担率

$_sM$:鉄骨部分の許容曲げモーメント

(= $_sM _{AL}$ または $_sM _{AS}$)(kN・m)

$M$:設計用曲げモーメント(kN・m)

$_sQ_L$ :鉄骨部分の長期設計用せん断力(kN)

$_sQ_D$ :鉄骨部分の短期設計用せん断力(kN)

$_rQ_L$ :鉄筋コンクリート部分の長期設計用せん断力(kN)

$_rQ_D$ :鉄筋コンクリート部分の短期設計用せん断力(kN)

$_sQ _{AL}$ :鉄骨部分の長期許容せん断力(kN)

$_sQ _{AD}$ :鉄骨部分の短期許容せん断力(kN)

$_rQ _{AL}$ :鉄筋コンクリート部分の長期許容せん断力(kN)

$_rQ _{AD}$ :鉄筋コンクリート部分の短期許容せん断力(kN)

曲げモーメントに対する検討

設計用曲げモーメントが許容曲げモーメントを下回ることを、以下の検定式による確認します。

$ M_L/M_{AL} \verb|≦| 1.0 $  (長期曲げモーメントの検定)

$ M_S/M_{AS} \verb|≦| 1.0 $  (短期曲げモーメントの検定)

a) 許容曲げモーメント(単純累加式)

許容曲げモーメントは、鉄筋コンクリート部分と鉄骨部分の累加(単純累加式)により算定します。

$M_A = {_s}M_o+{_r}M_A$

$M_A$:許容曲げモーメント(N・mm)

$_sM_0$:鉄骨部分の許容曲げモーメント(N・mm)

     ${_s}M_o = {_s}Z \cdot {_s}f_t$

     $_sf_t$:鉄骨の許容引張応力度(N/mm2

$_rM_A$:鉄筋コンクリート部分の許容曲げモーメント(N・mm)

     ${_r}M_A = a_t \cdot f_t \cdot j$

     $f_t$:主筋の許容引張応力度(N/mm2

    j:応力中心間距離(=7/8・d)(mm)

    d:有効せい(= $D-d_t$)(mm)

せん断力に対する検討

設計用せん断力が許容せん断力を下回ることを、次式により確認します。

$_sQ_L$ $\verb|≦|$ $_sQ _{AL} $ および  $_rQ_L \verb|≦| _rQ _{AL} $  (長期せん断力の検定)

$_sQ_D$ $\verb|≦|$ $_sQ _{AD} $ および  $_rQ_D$ $\verb|≦|$ $_rQ _{AD} $  (短期せん断力の検定)

a) 許容せん断力【SRC規準】

鉄骨および鉄筋コンクリート部分の許容せん断力はSRC規準により算定します1)

鉄骨部分の許容せん断力( $_sQ_A$)は下式により求めます。

${_s}Q_A = t_w \cdot d_w \cdot {_s}f_s$

  $t_w$:鉄骨のウェブ厚さ(mm)

  $d_w$:鉄骨ウェブのせい( $=H-2・t_f$)(mm)

  $_sf_s$:鉄骨の許容せん断応力度(N/mm2

鉄筋コンクリート部分の許容せん断力( $_rQ_A$)は下式によります。

$_rQ_A$ = $min$ ( $_rQ _{A1} $, $_rQ _{A2} $)

$_rQ _{A1} $ = $b \cdot {_r}j \cdot ({_r}a \cdot f_s+0.5 \cdot p_w \cdot {_w}f_t)$

$_{r}Q _{A2}$ = $b \cdot _rj \cdot \left( 2 \cdot \frac{b'}{b} \cdot f_s+p_w \cdot _wf_t \right)$

$_rj$:鉄筋コンクリート部分の圧縮側と引張側の応力中心間距離(=7/8・ $_rd$)(mm)

$_rd$:有効せい(圧縮縁から引張主筋重心までの距離)(mm)

$_ra$: せん断スパン比による割増係数

$α_L$, $α_{S1}$, $α_{S2}$

     $ _ra = \frac{4}{_rM/(_rQ \cdot _rd)+1} $ かつ  $ 1 \verb|≦| _ra \verb|≦| 2 $

  $_rM$:鉄筋コンクリート部分の設計用曲げモーメント(N・mm)

左端、中央、右端の設計用曲げモーメントのうちの最大値とする。

  $_rQ$:鉄筋コンクリート部分の設計用せん断力(N)

左端、右端の設計用せん断力のうちの大きいほうとする。

  $f_s$:コンクリートの許容せん断応力度(N/mm2

  $p_w$:あばら筋比( $=a_w/(b・x)$)(小数)

$p_w$が0.6%を超える場合は0.6%として算定する。

  $a_w$:1組のあばら筋の断面積(mm2

  $x$:あばら筋の間隔(mm)

  $_wf_t$:あばら筋のせん断補強用許容引張応力度(N/mm2

  $b'$:鉄骨フランジ位置でのコンクリートの有効幅(mm)

    $b'$=コンクリート梁幅(b)-鉄骨フランジ幅(B)

b) 設計用せん断力

【構造規定】

SRC大梁設計用せん断力決定方法を「構造規定」とした場合、鉄骨部分および鉄筋コンクリート部分の設計用せん断力は以下により算定します2)

■長期設計用せん断力

鉄骨部分の長期設計用せん断力( $_sQ_L$)、鉄筋コンクリート部分の長期設計用せん断力( $rQ_L$)は次式により算定します。

$ _sQ_L = \frac{_sZ}{_sZ+_ra_t \cdot _r j} \cdot Q_L $  (鉄骨部分)

$ _rQ_L = \frac{_ra_t \cdot _r j}{_sZ+_ra_t \cdot _r j} \cdot Q_L $  (鉄筋コンクリート部分)

■短期設計用せん断力

鉄骨部分の短期設計用せん断力( $_sQ_D$)、鉄筋コンクリート部分の短期設計用せん断力( $rQ_D$)は次式により算定します。

$_sQ_D$ = ${_s}Q_L$ + $\frac{_sM_1+_sM_2}{l'}$ (鉄骨部分)

$_rQ_D$= $min$ ( $_rQ _{D1}$, $_rQ _{D2}$)   (鉄筋コンクリート部分)

$_rQ _{D1}$ = $_rQ_L$ + $ \frac{_rM_1+_rM_2}{l'}$

$ _rQ _{D2}$ = $n \cdot (Q_L+Q_E-{_s}Q_D) $     

$_sM_1$:鉄骨部分の一端の短期許容曲げモーメント(N・mm)

$_sM_2$:鉄骨部分の他端の短期許容曲げモーメント(N・mm)

$l'$:梁の内法スパン(mm)

$_rM_1$:鉄筋コンクリート部分の一端の終局曲げモーメント(N・mm)

$_rM_2$:鉄筋コンクリート部分の他端の終局曲げモーメント(N・mm)

$n$:割増係数

積雪時、暴風時においては、長期および短期設計用せん断力算定式の $Q_L$$Q_L+QSn、Q_L+Q_W$に置き換えて求めます。

【SRC規準】

SRC大梁設計用せん断力決定方法を「SRC規準」とした場合、鉄骨部分および鉄筋コンクリート部分の設計用せん断力は以下により算定します2)

■長期設計用せん断力

鉄骨部分の長期設計用せん断力( $_sQ_L$)、鉄筋コンクリート部分の長期設計用せん断力( $_rQ_L$)は次式により算定します。

$_sQ_L = \frac{_sM_d}{M_L} \cdot Q_L$ (鉄骨部分)

$_rQ_L = \frac{_rM_d}{M_L} \cdot Q_L$ (鉄筋コンクリート部分)

ここで、 $ _sM_d = {_s}M_o $$ _rM_d = M_L-{_s}M_d $

■短期設計用せん断力

鉄骨部分の短期設計用せん断力( $_sQ_D$)、鉄筋コンクリート部分の短期設計用せん断力( $_rQ_D$)は次式により算定します。

$ _sQ_D = \frac{_sM_d}{M_S} \cdot (Q_L+Q_E) $ (鉄骨部分)

 (鉄筋コンクリート部分)

ここで、 $ _sM_d = {_s}M_o $$ _rM_d = M_S-{_s}M_d $

1) 日本建築学会:鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説;P.14-16,1987.6

2) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.664-665,2007.8

鉄骨鉄筋コンクリート造柱の断面検定

記号説明

$b$ :柱の幅(mm)

$D$ :柱のせい(mm)

$d_t$ :引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$l$ :部材長、内法(mm)

位置 :断面算定位置(mm)

$_ra_t$ :引張鉄筋の断面積(mm2

$β$ :鉄骨ウェブ材の形式と寸法による係数

$α'$$α、b'/b$によって決まる係数

$M_L$ :長期設計用曲げモーメント(kN・m)

$M_{sn}$ :積雪荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{E1}$ :正加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{E2}$ :負加力時の地震荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{W1}$ :正加力時の風荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{W2}$ :負加力時の風荷重による曲げモーメント(kN・m)

$M_{s1}$ :正加力時の短期設計用曲げモーメント(kN・m)

$M_{s2}$ :負加力時の短期設計用曲げモーメント(kN・m)

$_rM_A$ $_L$ :鉄筋コンクリート部分の長期許容曲げモーメント(kN・m)

$_sM_A$ $_L$ :鉄骨部分の長期許容曲げモーメント(kN・m)

$M_{AL}$ :長期許容曲げモーメント(= $_{s}M_{AL}$+ $_rM _{AL}$)(kN・m)

$_rM _{AS}$ :鉄筋コンクリート部分の短期許容曲げモーメント(kN・m)

$_sM _{AS}$ :鉄骨部分の短期許容曲げモーメント(kN・m)

$M_{AS}$ :短期許容曲げモーメント(= $_sM_{AS}$+ $_rM_{AS}$)(kN・m)

$_rM_u$ :鉄筋コンクリート部分の終局曲げモーメント(kN・m)

$M_L/M_{AL}$ :長期曲げモーメントの検定値

$M_S/M_{AS}$ :短期曲げモーメントの検定値

$N_L$ :長期設計用圧縮力(kN)

$N_{sn}$ :積雪荷重による圧縮力(kN)

$N_{E1}$ :正加力時の地震荷重による圧縮力(kN)

$N_{E2}$ :負加力時の地震荷重による圧縮力(kN)

$N_{w1}$ :正加力時の風荷重による圧縮力(kN)

$N_{w2}$ :負加力時の風荷重による圧縮力(kN)

$N_{s1}$ :正加力時の短期設計用圧縮力(kN)

$N_{s2}$ :負加力時の短期設計用圧縮力(kN)

$_rN_L$ :鉄筋コンクリート部分の長期許容圧縮力(kN)

$_sN_L$ :鉄骨部分の長期許容圧縮力(kN)

$_rN_s$ :鉄筋コンクリート部分の短期許容圧縮力(kN)

$_sN_s$ :鉄骨部分の短期許容圧縮力(kN)

$Q_L$ :長期荷重によるせん断力(kN)

$Q_{sn}$ :積雪荷重によるせん断力(kN)

$Q_E$ :地震荷重によるせん断力(kN)

$Q_W$ :風荷重によるせん断力(kN)

$Q_s$ :短期設計用せん断力(kN)

$_sQ_D$ :鉄骨部分の短期設計用せん断力(kN)

$_rQ_D$ :鉄筋コンクリート部分の短期設計用せん断力(kN)

$Q_{AL}$ :長期許容せん断力(kN)

$_sQ _{AD}$ :鉄骨部分の短期許容せん断力(kN)

$_rQ _{AD}$ :鉄筋コンクリート部分の短期許容せん断力(kN)

軸力および曲げモーメントに対する検討

a) 軸力および曲げモーメントに対する検討

設計用軸力および曲げモーメントが許容耐力を下回ることを、以下の検定式により確認します1)。許容耐力については、鉄筋コンクリート部分と鉄骨部分の累加(累加強度式)により算定します。

$_rN_t≦N≦_rN_c$または $M≧_sM_0$のとき

   $N=_rN$

   $M≦_sM_0+_rM$

$N>_rN_cまたはM<_sM_0$のとき

   $N=_rN_c+_sN$

   $M=_sM$

$N<_rN_c$または軸方向力が引張で $M<_sM_0$のとき

   $N≧_rN_t+_sN$

   $M≦_sM$

    $N$:設計用圧縮力

    $_rN_t$:鉄筋コンクリート部分が引張力のみを受ける場合の許容引張力

    $_rN_c$:鉄筋コンクリート部分が圧縮力のみを受ける場合の許容圧縮力

    $_rN$:鉄筋コンクリート部分の許容圧縮力

    $M$:設計用曲げモーメント

    $_rM$:鉄筋コンクリート部分の許容曲げモーメント

    $_sM_0$:鉄骨部分が曲げモーメントのみ受ける場合の許容曲げモーメント

    $_sM$:鉄骨部分の許容曲げモーメント

$_sN_c,_sN_t,_sM_0,_sN,_sM$は下式により算定します。

$_sN_c = {_s}A \cdot {_s}f_c$ $_sN_t = {_s}A_e \cdot {_s}f_t$ $_sM_o = {_s}Z \cdot {_s}f_t$

$_sN$が圧縮力の場合

$\frac{_sN}{_sA} + \frac{_sM}{_sZ} = {_s}f_c$

   

$_sN$が引張力の場合

$\frac{_sN}{_sA} + \frac{_sM}{_sZ} = {_s}f_t$

   

    $_sA$:鉄骨部分の断面積

    $_sA_e$:ボルト穴を控除した鉄骨部分の有効断面積(現在未考慮:sAe=sA)

    $_sf_c$:鉄骨の許容圧縮応力度

    $_sf_t$:鉄骨の許容引張応力度

    $_sZ$:鉄骨の断面係数

1) 日本建築学会:鉄骨鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説;P.11-14,86-97 1987.6

rNc,rNtは下式により算定します。

$_rN_c$ = min ( $_rN_{c1}$, $_rN_{c2}$)

   $_rN_c$ $_1$ = $A_e \cdot f_c'$

   $_rN_c$ $_2$ = $\frac{A_e \cdot {_m}f_c'}{n}$

   $_rN_t = - {_m}A \cdot {_m}f_t$

     $A_e$:コンクリートの等価断面積

     $_mA$:柱の全主筋断面積

     $_mf_c$:主筋の許容圧縮応力度

     $n$:ヤング係数比

     $f_c$’:柱の鉄筋コンクリート部分の算定に用いるコンクリート許容圧縮応力度

       $f_c' = f_c \cdot (1-15 \cdot {_s}p_c)$

         $f_c$:コンクリートの許容圧縮応力度

         $_sp_c$:圧縮側鉄骨比(= $_sa_c/(b・D)$

         $_sa_c$:圧縮側鉄骨フランジの断面積

ここで、 $f_{c'}$算定用の圧縮側鉄骨フランジ断面積( $_sa_c$)のとり方の例を以下に示します。圧縮側鉄骨フランジとして、下図の太線で示す部分をとります。

$f_{c'}$算定用の圧縮側鉄骨フランジ断面積( $_sa_c$)のとり方

$_rN,_rM$は以下により求めます。

■コンクリートで決まる場合

$0 < x_{n1} \verb|≦| 1$のとき

$_rn$ = $\frac{_rN}{b \cdot D \cdot f_c'}$ = $\frac{x_n1}{2} + n \cdot _mp_t \cdot \left( 2- \frac{1}{x_n1} \right)$

$_rm = \frac{_rM}{b \cdot D^2 \cdot f_c'} = \frac{x_n1}{12} \cdot (3-2 \cdot x_n1) + \frac{n \cdot {_m}p_t}{2 \cdot x_n1} \cdot (1-2 \cdot _{r}d_t1)^2$

$0 < x_{n1} \verb|≦| 1$のとき

$_rn = \frac{_rN}{b \cdot D \cdot f_c'} = (1+2 \cdot n \cdot {_m}p_t) \cdot \left( 1- \frac{1}{2 \cdot x_n1} \right)$ $_rm = \frac{_rM}{b \cdot D^2 \cdot f_c'} = \frac{1}{2 \cdot x_n1} \cdot \left( \frac{1}{6} + n \cdot {_m}p_t \cdot (1-2 \cdot _{r}d_t1)^2 \right)$

■圧縮鉄筋で決まる場合

$\frac{_rN}{b \cdot D \cdot _mf_t} = \frac{x_n1}{ n \cdot (x_n1 - _rd_c1)} \cdot _rn$ $\frac{_rM}{b \cdot D^2 \cdot _mf_t} = \frac{x_n1}{ n \cdot (1-_rd_t1-x_n1)} \cdot _rm$

■引張鉄筋で決まる場合

$0 < x_{n1} \verb|≦| 1$のとき

$\frac{_rN}{b \cdot D \cdot _mf_t} = \frac{x_n1}{ n \cdot (1-_rd_t1-x_n1)} \cdot _rn$ $\frac{_rM}{b \cdot D^2 \cdot _mf_t} = \frac{x_n1}{ n \cdot (1-_rd_t1-x_n1)} \cdot _rm$

$x_{n1} < 0$のとき

$\frac{_rN}{b \cdot D \cdot _mf_t} = \frac{_mp_t \cdot (2 \cdot x_n1-1)}{1-_rd_t1-x_n1}$ $\frac{_rM}{b \cdot D^2 \cdot _mf_t} = \frac{_mp_t \cdot (1-2 \cdot _rd_t1)^2}{1-_rd_t1-x_n1}$

$x_{n1}$:柱の鉄筋コンクリート部分の中立軸比(= $x_n/D$

$x_n$:曲げ材の圧縮縁から中立軸までの距離

$_rd_t$ $_1$:rdtの全せいに対する比(= $_rd_t/D$

$_rd_t$:引張縁から引張主筋重心までの距離

$_rd_c$ $_1$$_rd_c$の全せいに対する比(= $_rd_c/D$

$_rd_c$:圧縮縁から圧縮主筋重心までの距離

$r_n$:鉄筋コンクリート部分の許容軸方向力の無次元化量

$r_m$:鉄筋コンクリート部分の許容曲げモーメントの無次元化量

$n$:ヤング係数比

$_mp_t$:引張鉄筋比

$_mf_t$:主筋の許容引張応力度

$f_c'$:柱の鉄筋コンクリート部分の算定に用いるコンクリートの許容圧縮応力度

せん断力に対する検討

設計用せん断力が許容せん断力を下回ることを、次式により確認します。

  $Q \verb|≦| Q_A$                (長期せん断力の検定)

  $_sQ_D$ $\verb|≦|$ $_sQ _{AD}$ および  $_rQ_D$ $\verb|≦|$ $_rQ _{AD}$  (短期せん断力の検定)

a) 許容せん断力【SRC規準】

鉄骨および鉄筋コンクリート部分の許容せん断力はSRC規準により算定します1)。長期許容せん断力( $_sQ_A$)は下式により求めます。

$Q_A$ = $(1+\beta) \cdot _rQ _{AL}$

$_rQ _{AL}$ = $b \cdot _rj \cdot a' \cdot f_s$

$a' = \left( \begin{array}{rr} _ra : \frac{b'}{b} \verb|≧| \frac{_ra}{3} \\ 3 \frac{b'}{b} : \frac{b'}{b} < \frac{_ra}{3} \\ \end{array} \right)$

1) 日本建築学会:鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説;96-97, 1987.6

$b$:柱幅

$_rj$:鉄筋コンクリート部分の圧縮側と引張側の応力中心間距離(= $7/8・_rd$

$f_s$:コンクリートの許容せん断応力度

$ r_α $ : せん断スパン比による割増係数

$_ra $ = $ \frac{4}{_rM/({_r}Q \cdot {_r}d)+1}$ かつ  $1 \verb|≦| _{r}a \verb|≦| 2$

$_rM$:鉄筋コンクリート部分の設計用曲げモーメント

   柱頭、柱脚の設計用曲げモーメントのうち大きい方とする。

$_rQ$:鉄筋コンクリート部分の設計用せん断力

   柱頭、柱脚の設計用せん断力のうち大きい方とする。

$b'$:鉄骨フランジ位置でのコンクリート有効幅

β:鉄骨ウェブの形式と寸法による係数

  $β = \left( \begin{array}{rr} \frac{n \cdot t_w \cdot {_s}d }{b \cdot {_r}j} \\ \frac{1.33n \cdot b_f \cdot t_f }{b \cdot {_r}j} \\ \end{array} \right)$

n:ヤング係数比

$t_w$:鉄骨のウェブ厚さ

$_sd$:鉄骨のフランジ重心間距離

$b_f$:鉄骨のフランジ幅

$t_f$:鉄骨のフランジ厚さ

鉄骨部分の短期許容せん断力は下式によります。

$_sQ_A = \left( \begin{array}{rr} d_w \cdot t_w \cdot {_s}f_s \\ \frac{4}{3} \cdot b_f \cdot t_f \cdot {_s}f_s \\ \end{array} \right)$

$d_w$:鉄骨ウェブ長さ(=H-2t2)

$_sd$:鉄骨のフランジ重心間距離

$_sf_s$:鉄骨の許容せん断応力度

鉄筋コンクリート部分の短期許容せん断力は下式によります。

$_rQ _{AS}$ = min ( $_rQ _{A1}$, $_rQ _{A2}$)

$_rQ _{AS1}$ = $b \cdot _rj \cdot$ $(f_s+0.5 \cdot p_w \cdot _wf_t)$

$_rQ _{AS2}$ = $b \cdot {_r}j \cdot \left(2 \frac{b'}{b} \cdot f_s+p_w \cdot _wf_t \right)$

$p_w$: 帯筋比

$_wf_t$:主筋の許容圧縮応力度

b) 設計用せん断力

【構造規定】

SRC柱設計用せん断力決定方法を「構造規定」とした場合、鉄骨および鉄筋コンクリート部分の設計用せん断力は、構造規定により算定します2)

■短期設計用せん断力

鉄骨部分の短期設計用せん断力( $_sQ_D$)、鉄筋コンクリート部分の短期設計用せん断力( $_rQ_D$)は次式により算定します。

$_sQ_D = \frac{_sZ}{_sZ+_ra_t \cdot _rj } \cdot Q_L+ \frac{_sM_1+_sM_2}{h'}$   (鉄骨部分)

$_rQ_D$= min ( $_rQ _{D1}$, $_rQ _{D2}$)       (鉄筋コンクリート部分)

     $_sQ _{D1}$ = $\frac{_ra_t \cdot _rj}{_sZ+_ra_t \cdot _rj }Q_L+ \cdot Q_L+ \frac{_sM_1+_sM_2}{h'}$

     $_sQ _{D2}$ = $n \cdot (Q_L+Q_E-_sQ_D)$

     $_sM_1$:鉄骨部分の一端の短期許容曲げモーメント(N・mm)

     $_sM_2$:鉄骨部分の他端の短期許容曲げモーメント(N・mm)

    h’:柱の内法高さ(mm)

     $_rM_1$:鉄筋コンクリート部分の一端の終局曲げモーメント(N・mm)

     $rM_2$:鉄筋コンクリート部分の他端の終局曲げモーメント(N・mm)

    n:割増係数

積雪時、暴風時においては、短期設計用せん断力算定式の $Q_L$$Q_L+Q_S$ $_n$$Q_L+Q_W$に置き換えて求めます。

【SRC規準】

SRC柱設計用せん断力決定方法を「SRC規準」とした場合、鉄骨部分および鉄筋コンクリート部分の設計用せん断力は以下により算定します2)

■短期設計用せん断力

鉄骨部分の短期設計用せん断力( $_sQ_D$)、鉄筋コンクリート部分の短期設計用せん断力( $_rQ_D$)は次式により算定します。

  $_sQ_D = \frac{_sM_d}{M_s } (Q_L+Q_E)$ (鉄骨部分)

 (鉄筋コンクリート部分)

ここで、 $_sM_d = {_s}M_o$$_rM_d = M_s-{_s}M_d$

2) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.664-665,2007.8

鉄骨鉄筋コンクリート造 耐震壁の断面検定

記号説明

鉄筋コンクリート造 耐震壁に準じます。

加えて以下の記号を用います。

$_rf_s$ : コンクリートのせん断許容応力度
$_sf_s$ : 鉄骨のせん断許容応力度
$A_s$ : 鉄骨のせん断断面積

せん断力に対する検討

長期許容せん断力は $Q_1$、短期許容せん断力は $Q_1$$Q_2$ の大きい方とします。

$Q_w=p_s・t・l_e・_wf_t$ $Q_c=b・j・(1.5_rf_s+0.5_wf_t・p_w) + (_sf_s・A_s)$ $r=Min(r_1,r_2,r_3)$ $Q_D=Max(Q_E,Q_{DW})$ $Q_1=r・t・l・_rf_s$ $Q_2=r(Q_w+ΣQ_c)$ $Q_a=Max(Q_1,Q_2)$

$Q_D$$Q_a$≦1.0

鉄骨鉄筋コンクリート造パネルゾーンの断面検定

鉄骨鉄筋コンクリート造接合部の検定は以下の式により行います。

※ 検討結果はCSV出力のみ対応しています。メニュー「ファイル」→「データ変換出力」→「CSV出力」→「断面検定情報/断面検定表/柱梁接合部/SRC」から出力できます。

長期荷重時:

$_cV・3f_s・(1+ \beta)$$ \frac{h'}{h}(_BM_1 + _BM_2)$

短期荷重時:

$_cV・3f_s・(1+ \beta)$$ \frac{h'}{h}(_BM_1 + _BM_2)$

ここで、各諸元は以下とします。

cVcVesVβ
梁SRC,RC$_Cb \cdot _{mB}d \cdot _{mC}d$$\frac{_Cb+_Bb}{2} \cdot _{mB}d \cdot _{mC}d$$_Jt_w \cdot _{sB}d \cdot _{sC}d$$\frac{n \cdot _Jt_w \cdot _{sC}d}{_Cb \cdot _{mC}d}$
梁S$_Cb \cdot _{sB}d \cdot _{mC}d$$\frac{_Cb}{2} \cdot _{sB}d \cdot _{mC}d$
接合部の形状
十字型3
ト字形、T字形2
L字形1

$_cV$:柱梁接合部コンクリート部分の体積

$_cV_e$:柱梁接合部コンクリート部分の有効体積

$_sV$:柱梁接合部の鉄骨ウェブの体積

β:鉄骨ウェブ材の形式と寸法による係数

$C_b$:柱の幅

$B_b$:梁の幅

$_mB_d$:梁の上下の主筋間距離

$_mC_d$:柱の左右の主筋間距離

$_sB_d$:梁の鉄骨部分の上下弦材またはフランジの重心間距離

$_jt_w$:柱梁接合部の鉄骨のウェブの厚さ

$n$:ヤング係数比

接合部に集まる柱および梁における鉄骨部分と鉄筋コンクリート部分のそれぞれの曲げ耐力の和が、次式のいずれかを満たしている場合には、両部材間の鉄筋部分の応力伝達に対する安全性の検討を省略できます。

$0.4 \geq \frac{{_s}_CM_A}{{_s}_BM_A} \geq 2.5$ $0.4 \geq \frac{{_r}_CM_A}{{_r}_BM_A}$

JFEシビル二重鋼管座屈補剛ブレースの断面検定

軸力に対する検討

短期許容軸力に対し、設計用軸力が下回っているか確認します。

座屈長さに対する検討

座屈長さが限界座屈長に対し、下回っているかを確認します。

座屈長さの計算方法は「2.3.4JFEシビル 二重鋼管座屈補剛ブレースの剛性」によります。

日鉄エンジニアリングアンボンドブレースの断面検定

軸力に対する検討

短期許容軸力に対し、設計用軸力が下回っているか確認します。

座屈長さに対する検討

座屈長さが限界座屈長に対し、下回っているかを確認します。

座屈長さは(L-2×L1)とします。

     $L$:芯芯間長さ

     $L1$:座屈長さ低減距離( L1 = ( L1(上) + L1(下) )/ 2 )

座屈長さが限界座屈長さを超えた場合は、鋼管サイズ(板厚、径)を上げるか、座屈長さを低減してください。

鉄骨の断面検定における断面性能

鉄骨部材の断面性能は、ユーザー設定により断面欠損を考慮して算定します注1)。組立品として寸法を直接入力した場合は、ロールHのr部分は無視して算定します。規格品の鋼材を選択した場合は、メーカーの公称値を採用します。

H形鋼材

断面係数(Z)

組立品(BH)として入力した場合の断面係数(Z)の算定は以下によります。なお、下式では断面欠損を考慮しておりません。また、組立品(BH)のS造柱部材において、フランジとウェブの材料強度が異なる場合は、ウェブの規準強度(F値)により置換して算定します。

■強軸側の断面係数

$Z = \frac{I}{H/2}$

$Z$:強軸側の断面係数(cm3

$I$:断面2次モーメント(cm4

・曲げ設計でウェブを考慮しない場合

$I = I_f$

・曲げ設計でウェブを考慮する場合

$I = I_f+I_w$ $I_f = \frac{B \cdot H^3-B \cdot (H-2 \cdot t_f)^3}{12}$ $I_w = \frac{t_w \cdot (H-2 \cdot t_f)^3}{12} \times (F_w/F_f)$

$H$:鉄骨はりせい(cm)

$B$:フランジ幅(cm)

$t_w$:ウェブ厚(cm)

$t_f$:フランジ厚(cm)

$F_w$:ウェブの規準強度(N/mm2

$F_f$:フランジの規準強度(N/mm2

■弱軸側の断面係数

$Z = \frac{I}{B/2}$

$Z$:弱軸側の断面係数(cm3

$I$:断面2次モーメント(cm4

$I = I_f+I_w$ $I_f = 2 \cdot \frac{t_f \cdot B^3}{12}$ $I_w = \frac{(H-2 \cdot t_f) \cdot {t_w}^3}{12} \times (F_w/F_f)$

注1) メインメニュー「設計・計算条件」→「断面算定条件」→「S造」参照。

継手部の断面欠損の考慮

鉄骨造梁の断面性能において、ボルト穴による継手部の断面欠損を欠損率(%)としてフランジ・ウェブの各断面に対して評価します。

$I{_f}' = \frac{B \cdot H^3-B \cdot (H-2 \cdot t_f)^3}{12} \cdot (1-\beta_f/100)$ $I{_w}' = \frac{t_w \cdot (H-2 \cdot t_f)^3}{12} \cdot (1-\beta_f/100)$

$I_{f'}$:継手部の欠損を考慮したフランジの断面2次モーメント

$β_f$:継手部のフランジの欠損率(%)

$I_{w'}$:継手部の欠損を考慮したウェブの断面2次モーメント

$β_w$:継手部のウェブの欠損率(%)

c) スカラップによる断面欠損の考慮

端部の断面性能において、スカラップによる欠損をウェブ断面に対する欠損率(%)として評価します。

$I{_w''} = \frac{t_w \cdot ( (H-2 \cdot t_f)(1-\alpha_w/100) ) ^3}{12}$

$I_{w''}$:スカラップの欠損を考慮したウェブの断面2次モーメント

$α_w$:スカラップによる欠損率(%)

角形鋼管

断面係数(Z)

組立品として入力した場合、断面係数(Z)の断面係数の算定は以下によります。

$Z = \frac{I}{H/2}$ $I_f = \frac{B \cdot H^3-(B-2 \cdot t_1)(H-2 \cdot t_2)^3}{12}$

せん断変形用断面積(AS)

$A_s = 2 \cdot t_1 \cdot (H-2 \cdot t_2)$

※上図の着色部分がせん断変形用断面積にあたります。

鋼管

断面係数(Z)

$Z = \frac{I}{D/2}$ $I = \frac{\pi}{64} \cdot ( D^4-(D-2 \cdot t)^4 )$

※上図の着色部分がせん断変形用断面積にあたります。

せん断変形用断面積( $A_S$

鋼管のせん断変形用断面積( $A_S$)は全断面積の1/2とします。

$A_s = \frac{\pi \cdot t \cdot (D-t)}{2}$

鉄骨ブレースの断面検定

記号説明

$A$ :全断面積

$f_t$ :許容引張応力度

$f_c$ :許容圧縮応力度

$σ_c$ :圧縮応力度

$N$ :設計用軸力

軸力に対する検討

$σ_c=N/A$ :圧縮応力度

$σ_c/f_c≦1.0$

$σ_t=N/A$ :引張応力度

$σ_t/f_t≦1.0$

05. 非線形モデルのサブセクション

各部材モデルの非線形特性

各部材モデルの非線形特性

各部材の非線形特性を部材、構造種別ごとに下表に示します。

部材自由度RC造・SRC造・CFT造S造
曲げトリリニアバイリニア
軸方向弾性剛性*弾性剛性*
せん断弾性剛性*弾性剛性*
曲げファイバーモデルファイバーモデル
軸方向ファイバーモデルファイバーモデル
せん断弾性剛性*弾性剛性*
耐震壁曲げファイバーモデル
軸方向ファイバーモデル
せん断トリリニア
ブレース曲げ
軸方向バイリニア
せん断

 * 指定により弾塑性考慮可能

梁部材は、同一階の2つの節点を端点として定義し、両端に剛塑性回転バネを有する線材としてモデル化します。モデルの仮定条件は以下のとおりです。

■曲げ剛性、せん断剛性(弾性)、軸剛性(弾性)を持ち、指定によりねじれ剛性を考慮することが可能です。

■鉄筋コンクリート、鉄骨鉄筋コンクリート造梁の場合は、曲げひび割れを考慮します。

■梁の断面性能は中央の断面形状から算定します。鉄筋コンクリート造、鉄骨鉄筋コンクリート造梁の場合は、スラブを含めたコンクリート形状と鉄筋あるいは鉄骨の影響を考慮します。

■梁の曲げ・せん断耐力は、端部の断面より求めます。曲げ耐力には、下図に示す部材の両端で計算した正負応力を採用し、せん断耐力は両端の正負応力状態について求めた絶対値の最小値を用います。

■せん断スパン( $M/Q$)およびモーメント反曲点長さ( $a$)は可撓長さ( $l_0$)の $1/2$とし、他端ピンの場合はせん断スパン( $M/Q$)が可撓長さ( $l_0$)に一致するものとします。

                       

$a_i$, $a_j$:i端、j端のモーメント反曲点高さ( $ = 1/2 \cdot l_0 $

$l_0$:内法スパン

共通

梁の曲げ非線形特性のモデル化

梁の曲げ非線形特性は、部材の両端に取付く剛塑性回転バネにより評価します。なお、塑性率の計算はバイリニアの場合は第1折れ点、トリリニアの場合は第2折れ点を起点とします。

部材の曲げ非線形特性( $M-θ$関係)は、曲げ降伏時剛性低下率( $α_y$)を用いて、トリリニア型のスケルトンカーブにモデル化します。

ここで、反曲点位置をaとしたとき、長さ2aとなるような逆対称モーメント分布を持つ仮想部材を考えます。

この部材の降伏変形角を $θ_y$とすると、せん断変形を考慮して下式で表されます。

$$\theta_y = \left( \frac{M_y \cdot a^2}{3 \cdot E \cdot I_e}+ \frac{M_y}{G \cdot A_s} \right) \cdot \frac{1}{a} \cdot \frac{1}{\alpha_y}$$

この弾塑性の復元力特性から弾性変形分を差引いて、剛塑性回転バネの特性を求めます。降伏変形角( $θ_y$)は、
曲げ降伏時変形角(yθe)と塑性変形角(yθp)の和により下式となります。

$$\theta_y = {_y}\theta_e+{_y}\theta_p = \left( \frac{M_y \cdot a^2}{3 \cdot E \cdot I_e}+ \frac{M_y}{G \cdot A_s} \right) \cdot \frac{1}{a} \cdot {_y}\theta_p$$

以上より、塑性変形(yθp)は下式となります。

$${_y}\theta_p = \left( \frac{1}{\alpha_y}-1 \right) \cdot \left( \frac{M_y \cdot a^2}{3 \cdot E \cdot I_e}+ \frac{M_y}{G \cdot A_s} \right) \cdot \frac{1}{a}$$

したがって、曲げひび割れ後の材端回転バネのバネ定数( $_2 K_\theta$)は下式となります。

$$_2 K_\theta = \frac{M_y-M_c}{{_y}\theta_p}$$

    $M_y$:曲げ降伏モーメント
    $α_y$:曲げ降伏時剛性低下率
    $a$:反曲点高さ
    $E$:ヤング係数
    $G$:せん断弾性係数
    $I_e$:断面2次モーメント
    $A_S$:せん断変形用断面積

鉄筋コンクリート造

鉄筋コンクリート造梁の曲げ復元力特性

鉄筋コンクリート造梁の曲げ復元力特性の諸元値を以下に示します。なお、耐震壁付梁の場合は弾性とします。

各耐力式に用いる主な記号は以下のとおりとします。

    $y_i$ :梁下端からの各鉄筋重心までの距離
    $a_i$:各鉄筋断面積
     $i=1$ :下端1段筋
     $i=2$ :下端2段筋
     $i=3$ :上端1段筋
     $i=4$:上端2段筋
     $i=5$ :スラブ筋
    $a_t$:引張鉄筋断面積
    $a_s$:スラブ筋の断面積
    $b$:T型梁の有効幅
    $B$:梁幅
    $D$:梁せい
    $t$:スラブ厚

※ 鉄筋の剛性を考慮しない場合は、「剛性条件」→「RC造」で"各断面の剛性計算時,鉄筋の剛性を考慮しない"にチェックを入れる必要があります。

※ スラブ筋を考慮する場合は、「終局耐力条件」でスラブ筋の断面積を直接入力する必要があります。

※ スラブ筋の重心位置はスラブ厚(t)の1/2とします。

※ 初期設定では片持ち床のスラブ筋は考慮しません。考慮する場合は、「剛性計算条件」→「剛性条件1」で"協力幅の計算に片持ちスラブを含む"にチェックを入れる必要があります。

※ 片持ち床のスラブ筋を考慮した場合、曲げ終局強度を計算する際の圧縮縁から引張鉄筋重心までの距離はスラブ筋を考慮したうえで計算したものになります。

※ 引張鉄筋比( $p_t$)へのスラブ筋の考慮は以下のとおりとします。

■スラブ筋を考慮する場合
 上端引張: $p_t$ = $(a_s + a_{t{上}})/(B \cdot D)$
 下端引張: $p_t$ = $a_{t{下}}/(b \cdot D)$

■スラブ筋を考慮しない場合
 上端引張: $p_t$ = $a_{t{上}}/(B \cdot D)$
 下端引張: $p_t$ = $a_{t{下}}/(B \cdot D)$

・上端引張(スラブ引張)時は、梁幅Bと梁せいDからなる長方形梁を想定

・下端引張(スラブ圧縮)時は、T型梁の有効幅bと梁せいDからなる仮想の長方形梁を想定

※ 非線形解析においては、鉄筋およびコンクリートのヤング係数は下式によります1)

$$E_c = 3.35 \cdot 10^4 \cdot \left( \frac{\gamma}{24} \right)^2 \cdot \left( \frac{F_c}{60} \right) ^\frac{1}{3}$$ $$E_s = 2.05 \cdot 10^5$$

    $E_c$:コンクリートのヤング係数(N/mm2
    $γ$:コンクリートの気乾単位体積重量(kN/m3
    $F_c$:コンクリートの設計基準強度(N/mm2
    $E_s$:鉄筋のヤング係数(N/mm2

1) 日本建築学会:鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説;P.50-51,2010.2

(1) 曲げひび割れ強度( $M_c$

鉄筋コンクリート造梁の曲げひび割れ強度(Mc)は構造規定(略算式)により計算します2)

$$M_c = \kappa \cdot \sqrt{F_c} \cdot Z_e$$

$κ$:ひび割れモーメント算定用係数(=0.56)

$Z_e$:鉄筋を考慮した断面係数(mm3

 上端引張の場合  $I_e/(D-g)$

 下端引張の場合  $I_e/g$

$I_e$:断面2次モーメント(mm4

異種強度梁の場合、引張側のコンクリート強度(上端引張の場合 $F_{cu}$, 下端引張の場合 $F_{cd}$)を用います。

2) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.621-623,2007.8

(2) 曲げ降伏時剛性低下率( $α_y$

鉄筋コンクリート造梁の曲げ降伏時剛性低下率( $α_y$)は下式で算定します2)

$$ \alpha_y = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle \left( 0.043+1.635 n \cdot p_t+0.043 \frac{a}{D} \right) \left( \frac{d}{D}\right)^2 & \displaystyle \left( 2.0 \leq \frac{a}{D} \leq 5.0\right) \\ \displaystyle \left(-0.0836+0.159 \frac{a}{D}\right) \left( \frac{d}{D}\right)^2 & \displaystyle \left( 1.0 \leq \frac{a}{D} < 2.0\right) \end{array} \right. \end{align}$$

$ \frac{a}{D}<1.0$または $5.0 < \frac{a}{D}$の場合、 $\frac{a}{D}$はそれぞれ $1.0 , 5.0$とします。

$p_t$:引張鉄筋比(小数)

$a/D$:シアスパン比

$a$:せん断スパン(= $l_0/2$)(mm)

$l_0$:可撓長さ(mm)

$d$:有効せい(圧縮縁から引張鉄筋重心までの距離)(mm)

$n$:ヤング係数比(= $Es/Ec$

・上端引張の場合        

$p_t = \frac{\sum a_i}{B \cdot D} \quad d = \frac{\sum a_i \cdot y_i}{\sum a_i}$

・下端引張の場合(指定によりb=Bとすることも可能です)

$p_t = \frac{\sum a_i}{b \cdot D} \quad d = \frac{\sum a_i \cdot (D-y_i)}{\sum a_i}$

$a_i$:各鉄筋断面積(mm2

$y_i$:梁下端からの各鉄筋重心位置(mm)

※ スラブ筋断面積が入力されている場合は、上端引張側の $p_t$にスラブ筋の断面積を含めて算定します。

※ T型梁または腰壁、垂壁付梁の場合は、求まった $α_y$を下式により補正します3)。指定により、補正しないこともできます。

・上端引張の場合

$α_y'=α_y \frac{I_{e0}+I_{wl}}{I_e+I_{wu}+I_{wl}}$

※腰壁、垂壁が存在しない場合、 $α_y'=α_y \frac{I_{e0}}{I_e}$と等価

・下端引張の場合

$α_y'=α_y \frac{I_{e0}+I_{wl}}{I_e-I_{wu}+I_{wl}}$

※腰壁、垂壁が存在しない場合、 $α_y'=α_y$と等価

$I_{e0}$:矩形断面の断面2次モーメント(mm4
$I_e$:T型断面の断面2次モーメント(mm4
$I_{wu}$:腰壁断面の断面2次モーメント(mm4
$I_{wl}$:垂壁断面の断面2次モーメント(mm4

異種強度梁の場合、ヤング係数比の算定において、引張側のコンクリート強度(上端引張の場合 $F_{cu}$, 下端引張の場合 $F_{cd}$)を用います。

3) 梅村魁;鉄筋コンクリート建物の動的耐震設計法;技報堂;P.106-108,1973.8

(3) 曲げ終局強度( $M_u$

a) 大梁の曲げ終局強度

鉄筋コンクリート造梁の曲げ終局強度( $M_u$)は構造規定による略算式もしくはACI規準に基づく平面保持仮定により算定します4)

略算式

$$M_u = 0.9 \cdot (\sum \sigma_{yi} \cdot a_i) \cdot d$$ $$ d = \frac{\sum \sigma_{yi} \cdot a_i \cdot d_i}{\sum \sigma_{yi} \cdot a_i} $$

$σ_{yi}$:各引張鉄筋の降伏強度(N/mm2

$a_i$:各引張鉄筋の断面積(mm2

$d$:梁有効せい(圧縮縁から引張鉄筋重心位置までの距離)(mm)

$d_i$:圧縮縁から各引張鉄筋重心位置までの距離(mm)

4) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.623,2007.8

平面保持

鉄筋コンクリート造柱の終局耐力」をご確認ください。

b) 腰(垂)壁付き大梁の曲げ終局強度

腰(垂)壁付き鉄筋コンクリート造梁の曲げ終局強度( $M_u$)は構造規定により算定します4)

$$M_u=a_{te} \cdot σ_y \cdot (d_e-0.5x_n)$$

ただし、 $a_{te}=a_t+Σa_{t'}\left(\frac{σ_{y'}}{σ_y}\right)$ かつ  $a_{te}\le(0.85F_c \cdot t \cdot x_{nb}/σ_y)-Σa_{t'}\left(\frac{σ_{}y'}{σ_y}\right)$

$x_n=a_{te} \cdot σ_{y}/(0.85F_c \cdot t)$

$x_{nb}=\left(\frac{_cε_B}{_cε_B+_sε_y}\right)$

$F_c$:コンクリート圧縮強度

$t$:圧縮側の壁厚(壁がない場合、 $t=b$)

$_cε_B$:コンクリートの圧縮強度歪み( $0.002$)

$_sε_y$:梁主筋降伏点時の歪み( $σ_y/_sE$)

c) 異種強度梁の曲げ終局強度

略算式
異種強度梁特有の変更はありません。

平面保持
終局曲げ耐力の算定における留意点は以下となります。

  • $F_c$を圧縮側のコンクリート強度(上端引張の場合 $F_{cd}$, 下端引張の場合 $F_{cu}$)と置き換えて既存の式で算定します。
  • 計算条件>部材復元力特性計算条件>終局耐力条件2>平面保持スラブの設定の片側スラブ幅の値を採用します。
  • 中立軸位置と水平接合面位置が異なる場合でも、中立軸位置より上は $F_{cu}$, 中立軸位置より下は $F_{cu}$とします(下図参照)。

平面保持を選択した場合の終局曲げ耐力の算定における留意点

鉄筋コンクリート造梁のせん断復元力特性

せん断復元力特性は指定により考慮できます。鉄筋コンクリート造梁のせん断復元力特性の諸元値を以下に示します。なお、壁付梁の場合は指定によらず弾性とします。

せん断終局耐力は上端引張、下端引張の耐力の平均値を採用します。

(1) 大梁のせん断終局強度(RC)

RC大梁のせん断終局強度は下記に式により計算されます。スラブについては $b_e≦1.2b$ の範囲で考慮されます。

$$Q_{su} = \left( \frac{k \cdot p_t^{0.23} (18+F_c)}{ \displaystyle \frac{M}{(Q \cdot d)}+0.12}+0.85 \sqrt{p_w \cdot \sigma_{wy}} \right) \cdot b_e \cdot j_e$$ $\kappa : 0.053 または 0.068$

$p_{te}$ : $a_t/(b・d)$

$d$ : 大梁の引張鉄筋の中心から圧縮縁までの距離

$p_w・σ_wy$ : 大梁の帯筋比とその降伏強度の積

$σ_0$ : $N/(b・j)$

$j : 7d/8$

$M/Q・d$ : せん断スパン比  ( $1.0≦M/Q・d≦3.0$)

$κ$$σ_{wy}$
ウルボン1275$0.053$特になし
パワーリング785$0.053$$σ_{wy}=25・Fc (Fc<32)$
パワーリング685$0.068$特になし
エムケーフープ$0.053$$σ_{wy}=25・Fc (Fc < 31.4)$

(2) 腰(垂)壁付き大梁のせん断終局強度(RC)

腰(垂)壁付きRC大梁のせん断終局強度は下記に式により計算されます。

$$Q_{su} = \left( \frac{k \cdot p_t^{0.23} (18+F_c)}{\displaystyle \frac{M}{(Q \cdot d)}+0.12}+0.85 \sqrt{p_we \cdot \sigma_{wy}} \right) \cdot b_e \cdot j_e$$

$k$$0.053$ または $0.068$

$p_{te}:a_{t}/(b_{e} \cdot d_{e})$

$d_{e}$ : 大梁の引張鉄筋の中心から圧縮側壁の最外縁までの距離

$p_{we} \cdot \sigma_{wy}$ : $p_w \cdot \sigma_{wy}(b/b_e)+p{_sh} \cdot \sigma_{sy}(t/b_e)$

$p_{w} \cdot \sigma_{wy}$ : 大梁の帯筋比とその降伏強度の積

$p_{sh} \cdot \sigma_{sy}$ : 腰(垂)壁の横筋比とその降伏強度の積

$\sigma_{0e}$ : $N/(b_e \cdot j_e)$

$j_{e}$ : $7d_{e}/8$

$b_{e} = \Sigma A/L'$ : 断面積とせいを同じにしたときの等価幅

$M/Q \cdot d_{e} = \frac{h_{CW0}}{L'} \quad (0.5 \leq M/Q \cdot d \leq 2.0)$

$h_{CW0}$:反曲点の高さ 

$L'$:腰(垂)壁を含む全せい

高強度せん断補強筋を用いた場合は以下が適用されます。

$κ$$σ_{wy}$
ウルボン1275$0.053$特になし
パワーリング785$0.053$$σ_{wy}=25・Fc (Fc<32)$:
パワーリング685$0.068$特になし
エムケーフープ$0.053$$σ_{wy}=25・Fc (Fc< 31.4)$

(3) 大梁のせん断ひび割れ強度(RC)

指定により、ひび割れを考慮したトリリニアとしてモデル化します。ひび割れ耐力は以下のように計算します。せん断降伏時歪みは1/250としてトリリニアモデルを作成します。

    $$Q_c = \left( \frac{0.061 \cdot (Fc+49)}{\left( \frac{M}{Q \cdot d} \right)+1.7} \right) \cdot b \cdot j$$

鉄筋コンクリート造梁の軸復元力特性

指定により、軸復元力特性を考慮する場合には以下の式により復元力特性を設定します。

(1) 引張ひび割れ軸力

$$N_{ct} = \kappa \sqrt{F_c} \cdot A_c$$

$κ$:ひび割れ軸力算定用係数(=0.56)

$Ac$:コンクリート断面積(mm2

$Fc$:コンクリート強度(N/ mm2

(2) 引張降伏軸力

$$N_{ut} = at \cdot \sigma_y$$

$a_t$:鉄筋断面積(mm2

$σ_y$:鉄筋材料強度(N/mm2

(3) 圧縮降伏軸力

$$N_{uc} = at \cdot \sigma_y+F_c \cdot (A_c-at)$$

鉄骨造

鉄骨梁の曲げ復元力特性

指定により、曲げ復元力特性を考慮する場合には以下の式により復元力特性を設定します。

(1) 全塑性モーメント $M_p$

$$M_p=Z_p・σ_y$$

$Z_p$:塑性断面係数(mm3)

$σ_y$:鉄骨降伏強度(N/mm2)

(2) 横座屈モーメント $M_{cr}$

横座屈を考慮する場合、鋼構造塑性設計指針に基づき以下の式により計算します。鉄骨材料はフランジ部の材料を採用し、横座屈を考慮する断面形状はH形鋼のみとします。

a) SN400, SS400,SM400材( $σ_y$=235N/mm2
$$ \frac{M_{cγ}}{M_P} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle 1.0 & \left( 0 \leq \frac{l_b・H}{A_f} \leq 300 \right) \\ \displaystyle 1-0.00075 \cdot \left( \tfrac{l_b・H }{A_f}-300\right) & \left( 300 < \frac{l_b・H}{A_f} \leq 835 \right)\\ \displaystyle \frac{500}{\frac{l_b \cdot H}{A_f}} & \left( 835 < \frac{l_b・H}{A_f} \right) \end{array} \right. \end{align}$$
b) SN490, SM490, SM490T材( $σ_y$=325N/mm2
$$ \frac{M_{cγ}}{M_P} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle 1.0 & \left( 0 \leq \frac{l_b・H}{A_f} \leq 220 \right) \\ \displaystyle 1-0.0010 \cdot \left( \tfrac{l_b・H }{A_f}-220 \right) & \left( 220 < \frac{l_b・H}{A_f} \leq 605 \right)\\ \displaystyle \frac{363}{\frac{l_b \cdot H}{A_f}} & \left( 605 < \frac{l_b・H}{A_f} \right) \end{array} \right. \end{align}$$
c) その他
$$ \frac{M_{cγ}}{M_P} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle 1.0 & \left( 0 \leq \frac{l_b・H}{A_f} \leq \frac{70500}{α} \right) \\ \displaystyle 1- \frac{0.4}{ \frac{117000}{0.6σ_y} - \frac{70500}{σ_y}} \cdot \left( \tfrac{l_b・H}{A_f}- \tfrac{70500}{σ_y} \right) & \left( \frac{70500}{α} < \frac{l_b・H}{A_f} \leq \frac{117000}{0.6σ_y} \right)\\ \displaystyle \frac{ \frac{117000}{σ_y}}{{l_b}{A_f}} & \left( \frac{117000}{0.6σ_y} < \frac{l_b・H}{A_f} \right) \end{array} \right. \end{align}$$

   $l_b$:横方向補剛材の間隔(mm)

$H$:梁のせい(mm)

$A_f$:圧縮フランジの断面積(mm2)

鉄骨梁の軸復元力特性

指定により、軸復元力特性を考慮する場合には以下の式により復元力特性を設定します。

(1) 引張降伏軸力・圧縮降伏軸力

$$N_u = A_f \cdot \sigma_{fy}+A_w \cdot \sigma_{wy}$$

$A_f$:フランジ断面積(mm2

$A_w$:ウェブ断面積(mm2

$σ_{fy}$:鉄筋材料強度(N/mm2

$σ_{wy}$:鉄骨材料強度(N/mm2

鉄骨鉄筋コンクリート造

鉄骨鉄筋コンクリート造梁の曲げ復元力特性

鉄骨鉄筋コンクリート造梁の曲げ復元力特性は、RC部分をトリリニア、S部分をバイリニアとして累加し、エネルギー吸収能力において等価なトリリニア型スケルトンカーブを求めます。

鉄骨鉄筋コンクリート造梁のせん断復元力特性

(1) 大梁のせん断終局強度(SRC)

SRC大梁のせん断終局強度は下記の3式からの選択により計算されます。

a) SRC規準
$$Q_u = ({_r}Q_u+{_s}Q_u)$$ $$_rQ_u= min(_rQ_{u1}, _rQ_{u2})$$ $$_sQ_u= min(_sQ_{u1},_sQ_{u2})$$ $$_rQ_{u1}=b \cdot {_r}j(0.5 \times \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot {_r}p_w \cdot _{rw}\sigma_y)$$ $$_rQ_{u2}=b \cdot {_r}j(b'/bf_s+{_r}p_w \cdot _{rw}\sigma_y)$$ $$_{s}Q_{u1}={_s}A_w \cdot {_s}\sigma_y/ \sqrt{3}$$ $$_{s}Q_{u2}=\Sigma{_s}M_u/l'$$ $$f_s = \min (0.15 \times Fc,22.5+ \frac{4.5 \times Fc}{100})$$ $$ a = 4/ (M/(Q \cdot rd)+1 ) かつ 1 \leq a \leq 2 $$

$b$:梁幅

$b'$:鉄筋フランジ位置のコンクリート有効幅

$_rj$:鉄筋コンクリート部分の応力中心間距離

$_rd$:梁の有効せい

$_rp_w$:せん断補強筋比

$_{rw}\sigma_y$:せん断補強筋の材料強度

$_sA_w$:せん断力が作用する方向の鉄骨ウェブ断面積

$_s\sigma_y$:鉄骨ウェブの材料強度

$F_c$:コンクリートの設計基準強度

$_sM_u$:鉄骨部分の一端あるいは他端における全塑性モーメント

$l'$:内法スパン

b) SRC診断式

スラブについては $b_e≦1.2b$の範囲で考慮されています。

$$Q_{su} = \left( \frac{k \cdot p_t^{0.23} \cdot k_{cs}(18+F_c)}{M/(Q \cdot d)+0.12}+0.85 \sqrt{p_w \cdot \sigma_{wy}} \right) \cdot b_e \cdot j_e+{_s}Q_u$$ $$ _sQ_u = min \displaystyle \left( \frac{2 \cdot _sM_0}{h_0}   ,   t_w \cdot h_w \cdot _s \sigma_{wy} \sqrt{3} \right)$$

$k$: $0.053$または $0.068$

$p_{w}:a_{t}/(b \cdot d)$

$k_{cs}:(0.5+b`/b)$かつ1.0以下

$d$:大梁の引張鉄筋の中心から圧縮縁までの距離

$p_{w} \cdot \sigma_{wy}$:大梁の帯筋比とその降伏強度の積

$\sigma_{0}:N/(b \cdot j)$

$j$: $7d/8$

$M/Q \cdot d$:せん断スパン比 $(1.0≤M/Q \cdot d≤3.0)$

c) 構造関係技術基準解説書

$$Q_u = (_{r}Q_u+{_s}Q_u)$$ $$_rQ_u= min(_rQ_{u1}, _rQ_{u2})$$ $$_sQ_u=min(_sQ_{u1}, _sQ_{u2})$$ $$_rQ_{u1}=b \cdot _rj ( \alpha \cdot f_s+0.5 \cdot_rp_w \cdot _{rw} \sigma_y)$$ $$_rQ_{u2}= b \cdot _rj ( 2b'/bf_s+_rp_w \cdot _{rw} \sigma_y)$$ $$_sQ_{u1} = _sA_w \cdot _s\sigma _y/\sqrt{3}$$ $$_sQ_{u2} = \Sigma _sM_u/l'$$ $$f_s = \min ( Fc/20,(5+Fc/100) \cdot 1.5 )$$ $$α = 4/ (M/(Q \cdot rd)+1 )$$

$b$:梁幅

$b'$:鉄骨フランジ位置のコンクリート有効幅

$_{r}j$:鉄骨コンクリート部分の応力中心間距離

$_{r}d$:梁の有効せい

$_rP_w$:せん断補強筋比

$_{rw}\sigma_y$:せん断補強筋の材料強度

$_rA_w$:せん断力が作用する方向の鉄骨ウェブ断面積

$_s\sigma_y$:鉄骨ウェブの材料強度

$F_{c}$:コンクリートの設計基準強度

$_sM_u$:鉄骨部分の一端あるいは他端における全塑性モーメント

$l'$:内法スパン

(2) 大梁のせん断終局強度(非充腹SRC)

a) 格子材

  非充腹SRC(格子材)のせん断耐力式は以下によります。

$$Q_{su} = \left( \frac{k \cdot p_t^{0.23} \cdot k_{cs}(18+F_c)}{M/(Q \cdot d)+0.12}+0.85 \sqrt{{_r}p_w \cdot {_r}\sigma_{wy}+ \frac{1}{2}{_s}p_w \cdot {_s}\sigma_{wy}} \right) \cdot b_e \cdot j$$

$κ$: $0.053$または $0.068$

$b$:梁の断面幅

$be$:梁の有効幅で以下の式による

$be=ΣAg/D$

$Ag$:スラブの断面積を加算した梁の全断面積

$d$:梁の有効せい

$j$:応力中心間距離( $=0.8D$

$p_t$:引張鋼材比( $_rp_t+_sp_t$)(%)

$_rp_t$:引張鉄筋比(%)

$_sp_t$:引張鉄骨比(%)

$_rp_w$:せん断補強筋比(= ${_r}a_w/(b\cdot {_r}s)$

$_sp_w$:帯板比(= $_sa_w/(b・_ss)$

$_ra_w$:1組のせん断補強筋断面積

$_sa_w$:1組の帯板の断面積

$_rs$, $_ss$:それぞれせん断補強筋および帯板の間隔

$_rσ_{wy}$, $_sσ_{wy}$:それぞれせん断補強筋および帯板の降伏点強度

$M/Q$:せん断スパン、弾性水平荷重解析結果より計算

$M/Q・d$:せん断スパン比( $1.0≦M/Q・d ≦3.0$

b) ラチス材

非充腹SRC(ラチス材)のせん断耐力式は以下によります。

$$Q_{su} = \left( \frac{k \cdot {_r}p_t^{0.23} \cdot k_{cs}(18+F_c)}{M/(Q \cdot d)+0.12}+0.85 \sqrt{{_r}p_w \cdot {_r}\sigma_{wy}} \right) \cdot b_e \cdot {_r}j+{_s}Q_u$$ $${_s}Q_u=min\left(\frac{2\cdot{_s}M_0}{h_0}, {_D}A_s\cdot \sigma _y \cdot sin\theta\right) $$

$κ$$0.053$または $0.068$

$b$ :梁の断面幅

$be$ :梁の有効幅で以下の式による

$be=ΣAg/D$

$Ag$ :スラブの断面積を加算した梁の全断面積

$d$ :梁の有効せい

$j$ :応力中心間距離( $=0.8D$

$p_t$ :引張鋼材比( $_rp_t+_sp_t$)(%)

$_rp_t$ :引張鉄筋比(%)

$_sp_t$ :引張鉄骨比(%)

$_rp_w$ :せん断補強筋比(= $_ra_w/(b・_rs$))

$_sp_w$ :帯板比(= $_sa_w/(b・_ss$))

$_ra_w$ :1組のせん断補強筋断面積

$_sa_w$ :1組の帯板の断面積

$_rs$, $_ss$ :それぞれせん断補強筋および帯板の間隔

$ _rσ _{wy} $ , $ _sσ _{wy} $ :それぞれせん断補強筋および帯板の降伏点強度

$M/Q$ :せん断スパン、弾性水平荷重解析結果より計算

$M/Q・d$  :せん断スパン比( $1.0≦M/Q・d ≦3.0$

$h_o$ :内法長さ

${_D}A$ :ラチス材の断面積

$θ$ :ラチス材と材軸のなす角

(3) 腰(垂)壁付き大梁のせん断終局強度(SRC)

腰(垂)壁付きSRC大梁のせん断終局強度は下記に式により計算されます。

$$Q_{su} = \left( \frac{k \cdot p_t^{0.23} \cdot k_{cs}(18+F_c)}{M/(Q \cdot d)+0.12}+0.85 \sqrt{p_{we} \cdot \sigma_{wy}} \right) \cdot b_e \cdot j_e$$

$k$ :  $0.053$または $0.068$
$k_cs$ :梁材の鉄骨フランジ側面のせん断破壊による低減係数  $0.5+b'/b$ で1以下の値
$p_{te}$ : $a_t/(b_e\cdot d_e)$
$d_e$ :大梁の引張鉄筋の中心から圧縮側壁の最外縁までの距離
$p_{we}\cdot \sigma_{wy}$ : $p_w\cdot \sigma_{wy}(b/b_e)+p_{sh}\cdot\sigma_{sy}(t/b_e)$
$p_w\cdot \sigma_{wy}$ :大梁の帯筋比とその降伏強度の積
$p_sh{sh}\cdot \sigma_{sy}$ :腰(垂)壁の横筋比とその降伏強度の積
$p_{te}$ : $N/(b_e\cdot j_e)$
$p_{te}$ : $7d_e/8$
$b_e=\Sigma A/L'$
$M/Q\cdot d_e = \frac{h_{cw0}}{L'}$
$h_{cw0}$ : 半曲点高さ
$L'$ : 腰(垂)壁を含む全せい

鉄骨鉄筋コンクリート造梁の軸復元力特性

指定により、軸復元力特性を考慮する場合には以下の式により復元力特性を設定します。

(1) 引張ひび割れ軸力

$$N_{ct} = \kappa \sqrt{F_c} \cdot A_c$$

$κ$:ひび割れ軸力算定用係数(=0.56)

$Ac$:コンクリート断面積(mm2

$Fc$:コンクリート強度(N/ mm2

(2) 引張降伏軸力

$$N_{ut} = at \cdot \sigma_{yr}+A_{st} \cdot \sigma_{ys}$$

$at$:鉄筋断面積(mm2

$σ_{yr}$:鉄筋材料強度(N/mm2

$σ_{ys}$:鉄骨材料強度(N/mm2

(3) 圧縮降伏軸力

$$N_{uc} = at \cdot \sigma_{yr}+A_{st} \cdot \sigma_{ys}+F_c \cdot (A_c-A_{st}-at)$$

ファイバーモデル

柱部材は両端ファイバー梁要素にモデル化します。モデルの仮定条件を以下に示します。

■部材は複数の微小断面(以降、セグメントと称します)の集合とし、平面保持の仮定が成立するものとします。

■各セグメントは一軸の構成則(応力-ひずみ関係)を持ち、セグメント間に相互作用はないものとします。

■せん断剛性は通常の部材要素と同様に決定し、モーメント・軸力との相関は考慮しません。

■部材フェイスを危険断面位置(塑性ヒンジ発生位置)として応力を評価します。

■指定により弾性解析を行うことが可能です注1)

ファイバーモデル計算方法(軸、曲げ)

断面内のひずみは軸方向ひずみ、y軸周り曲率、z軸周り曲率の3次元(3成分)で表されます。説明を簡略化するために、2次元(2成分)で図示すると下図のようになります。各セグメント位置でのひずみは、平面保持の仮定に従って軸ひずみ(ε)と曲率(φ)から求められます。

$N$:危険断面位置の軸力

$M$:危険断面位置の曲げモーメント

$ε$:軸ひずみ

$φ$:曲率

$ε_s$:鉄筋ひずみ

$ε_c$:コンクリートひずみ

各セグメント位置のひずみが決定されれば、上図のように各セグメントの構成則からひずみに対応するヤング係数が求められます。各セグメントのヤング係数と断面積を、下式のように積分して断面性能を求めます。

$EA$:断面全体に関するヤング係数×断面積

$ES$:断面全体に関するヤング係数×断面1次モーメント

$EI$:断面全体に関するヤング係数×断面2次モーメント

$_sE$:各セグメントのヤング係数

$_sA$:各セグメントの断面積

$_sL$:各セグメントの断面内原点位置(図心)からの距離

上式によって求めた危険断面位置での断面性能を用いて、部材全体の剛性を求めます。

部材は、塑性化領域の指定をしない場合は軸方向に2つのファイバー領域に分割、塑性化領域の指定をした場合は中央に弾性要素を含んだ3つのファイバー領域に分割してモデル化します。両端の非線形のファイバー領域では、危険断面位置で求めた断面性能が均等に分布すると仮定します。各ファイバーの領域中の剛性は一定とし、材全体の剛性は各領域の剛性が直列に連結したものとして求めます。

両端の塑性化領域の1領域分の剛性マトリクスを下式のように作成します。説明の簡略化のため、2次元要素としてのマトリクスを示します。<>括弧は、領域端回転角と軸力の相関性を表す項を示しています。

$_xF$:軸力

$_zF$:せん断力

$_yM$:曲げモーメント

$l$:部材長

$_xδ$:軸方向変位

$_zδ$:せん断方向変位

$_yθ$:回転角

上記のマトリクスを2領域分求め、弾性領域がある場合はさらに弾性領域を結合した要素内全体剛性マトリクスから、うち点2点に関する自由度を方程式から消去(マトリクスの縮約)し、両端変形を未知数とする梁要素としての剛性マトリクスを求めます。この後、通常の梁要素と同様に剛域変換・材端ばね変換を行い、最終的な要素剛性とします。各ファイバー断面の例を以下に示します。

ファイバー断面の設定

ファイバー断面における分割数は、以下のように設定されます。

RC断面

歪が大きくなる縁に対して分割を細かくする対数分割により、9分割します。

対数分割は以下のようなロジックとなります。

* 基準となる位置から、log(2), log(3), log(4), … と対数の引数を+1ずつした距離離れた位置を分割位置とする。
* 基準となる位置は、偶数分割の場合は断面中心(座標0)、奇数分割の場合は断面中心 ± log(2) / 2 が基準となる。

【偶数分割の場合】

断面分割位置は、0, log(2), log(3), log(4), …

【奇数分割の場合】

+方向の断面分割位置は、- log(2) / 2, - log(2) / 2 + log(3), -log(2) / 2 + log(4), …
-方向の断面分割位置は、 log(2) / 2, log(2) / 2 - log(3), log(2) / 2 - log(4), … 

矩形断面

円形断面

鉄骨断面

パイプ型は等分割で16分割します。パイプ型以外は等分割で7分割します。

H型断面

CFT 角型断面

CFT 円形断面

分割要素の復元力特性については、鉄筋および鉄骨はバイリニアモデル、コンクリートはNewRcモデルとして評価します(ただし、NewRCの適用範囲であるFc60を超える強度、もしくはユーザー定義コンクリートの場合はBilinearの骨格曲線に対となります。適用範囲外のため、関数の形状が異常となるためです)。非充腹SRC柱については鉄骨弦材を分割断面としてモデル化し、ウェブ材はモデル化しません。第1折点においては、鉄筋および鉄骨の場合は圧縮・引張側ともに材料強度を1.1倍して断面積を乗じた値、コンクリートの場合は圧縮側で設計基準強度(Fc)に断面積を乗じた値を採用します。また、剛性低下率(α)はいずれも1/1000とします。

コンクリートの応力-ひずみ関係にはNewRCモデルを用います。
なお、コンクリート強度の計算にはコンファインド効果は考慮せず、以下の計算によりAおよびDを求めます。以下の数式において、応力度、ヤング係数の単位系は $kg/cm^2$ を用いています。

コンクリートの応力-ひずみ関係 :
$ \frac{σ_c}{_ cσ _{cB}} = \frac{AX+(D-1)X^2}{1+(A-2)X+DX^2} $

   $_c \sigma _{cB}= \sigma _p$

   $ \sigma _p = 1.0 _c \sigma _B$

   $X = \frac{ε_c}{ε_c0} 、 A = \frac{E_cε{co}}{_ cσ _{cB}} 、 K = \frac{_ cσ _{cB}}{σ_p}$

$ \epsilon _{co} = \epsilon _o$

   $ \epsilon _o = 0.5243(_c \sigma _B)^{1/4} × 10^{-3}$

$E_c = 4k(_c \sigma _B/1000)^{1/3} × 10^5 × (γ/2.4)^2$

   $ k = 1.0$

$D = α + β_cσ_B$

   $α = 1.50$

   $β = 1.68 × 10^{-3}$

$σ_c,ε_c$:コンクリートの軸方向応力およびひずみ

$_cσ_B$:コンクリートのシリンダー強度

$σ_p$:プレーンコンクリートの強度

$ _cσ _{cB}$:コンファインドコンクリートの強度(= $_cσ_B$)

$ε_{co}$:コンファインドコンクリートの強度時のひずみ

鉄筋・鉄骨の要素の復元力特性(バイリニアモデル)

コンクリートの要素の復元力特性(NewRcモデル、静的)

静的解析時には各分割断面の履歴は逆行型とし、動的解析時には鋼材は標準型、コンクリートは原点指向型としてモデル化します。

鉄筋・鉄骨分割断面の除荷剛性

コンクリート分割断面の除荷剛性

M-N相関耐力曲線を以下に例示します。本例は下図のファイバーモデルの断面解析結果を図化したもので、引張側を正、圧縮側を負として表示しています。

部材断面図 ファイバーモデル図

M-N相関耐力曲線の例

ファイバーモデルの塑性率について

本プログラムでは、塑性率の計算方法を以下の3つから選択できます。

(1) 塑性率基点歪みにより計算する方法

本手法ではセグメント(分割断面)の最大ひずみが塑性率基点ひずみを超えた時点を部材としての塑性率基点と見なします。いずれかのセグメントのひずみが塑性率基点ひずみを超えた時点の曲率を、断面全体の塑性率基点曲率として設定します。塑性率基点ひずみのデフォルト値は、RC部材の場合では引張0.01、圧縮0.005、鉄骨部材の場合では引張・圧縮ともに0.01としています。また、図心位置(初期剛性において、1点を加力した場合に断面に曲率が発生せず、軸ひずみのみが発生する点)に軸力が作用するものとして計算します。

塑性率は、最大応答曲率/塑性率基点曲率で計算されます。 この計算方法の場合、曲げ塑性率と軸塑性率は同じ値になります。 また、塑性率が1を下回る場合は評価されません。

この方法は、十分大きな縁歪みを設定することで、塑性率基点1の時点を最大耐力として定義したい場合に有用です

一方、塑性化を許容し、塑性率をクライテリアとして評価する場合には、一律の縁歪みであらゆる軸力状態の降伏点を共通に設定することは難しいため不向きです。その場合は、(2)または(3)を選択するほうが適切です。

(2) 重み付け平均塑性率による計算方法

ファイバー断面における各分割断面の塑性率に対し、モーメントに対する寄与率によって重み付した値を用いて塑性率基点を設定します。下式によるJmが1.0以上となった時点の回転角を塑性率基点として塑性率を計算します。

この方法では、中立軸から遠い断面ほど歪が増加したときの全体のモーメント上昇に与える寄与が大きいことから、寄与が大きい断面の多くが塑性化する状況に至ったタイミングを部材が塑性化したタイミングとみなす、ということを意図しています。 本計算法法では、二軸曲げであったとしても縁のある一定領域が塑性化したタイミングが塑性率基点になり説明性の高い評価方法となること、曲げ塑性率と軸塑性率が別々の値として算出されることが利点として挙げられます。

曲げ剛性に与える寄与により重みづけしていることで、あらゆる軸力状態で顕著に剛性低下が生じた時点が塑性率基点となることから、1より大きな塑性率をクライテリアとする場合に向いています

また、この方法の場合、塑性率基点となるステップの曲率に対する最大応答曲率を用いるか、塑性率基点たわみ角に対する最大応答たわみ角を用いるか選択することが可能です。
一般に、曲率は変位の2階微分、たわみ角は変位の1階微分のような関係になるため、曲率のほうが局所的に大きな応答が生じやすく、塑性率が大きくなりやすい傾向にあります。一方たわみ角は、層間変形角と比較的近いオーダーとなるため、曲率に比べて極端な塑性率が発生しにくくなります。

$Jm = \frac{\Sigma\sigma_y \cdot A \cdot \varepsilon_x \cdot \mu_i}{\Sigma\sigma_y \cdot A \cdot \varepsilon_x}, \frac{\Sigma\sigma_y \cdot A \cdot \varepsilon_y \cdot \mu_i}{\Sigma\sigma_y \cdot A \cdot \varepsilon_y}$

$J_m$:曲げ塑性率基点評価式

$A$:分割断面断面積

$x$:分割断面断面内座標

$x_n$:中立軸位置

$σ_y$:分割断面降伏応力度

$ε_x,ε_y$:分割断面歪み

$μ$:分割断面の塑性率

軸力の違いによる塑性率基点時断面塑性化状況の例

(3) 降伏発生時を塑性率基点にする方法

いずれかの分割断面が塑性率1を超えた時点を塑性率基点として塑性率を計算します。 鉄筋降伏やコンクリート圧壊、鉄骨の縁降伏発生時が塑性率1となるため、弾性限耐力をクライテリアとする場合に向いています

塑性率は、最大応答曲率/塑性率基点曲率で計算されます。 この計算方法の場合、曲げ塑性率と軸塑性率は同じ値になります。 また、塑性率が1を下回る場合は評価されません。

間柱ダンパー

間柱ダンパー

間柱ダンパーは支持部とダンパー部からなる3分割要素としてモデル化されます。ダンパー部は制震部材の特性により、履歴型の非線形ばねや速度依存型のダッシュポットとしてモデル化されます。支持部については部材非線形性が考慮されます。その際、軸力は0と仮定して算出します。

耐震壁

耐震壁

耐震壁は、壁エレメントモデルの間柱部分にファイバー梁要素を適用した、ファイバー型壁エレメントモデルにより行います。軸・曲げについてはファイバー断面により非線形特性を評価し、せん断については各せん断耐力式に基づいた非線形性を採用します。

鉄筋コンクリート造耐震壁

鉄筋コンクリート造耐震壁の非線形特性(軸、曲げ)

壁柱部分は両端ファイバー梁要素とし、求めた断面性能は梁要素全体に均等に分布していると仮定します。両端ファイバー要素の非線形特性については、柱の項(ファイバーモデル)を参照してください。

鉄筋コンクリート造耐震壁の非線形特性(せん断)

鉄筋コンクリート造耐震壁のせん断非線形特性は、下図に示すトリリニアモデルで評価します。

(1)せん断ひび割れ強度( $Q_c$

鉄筋コンクリート造耐震壁のせん断ひび割れ強度( $Q_c$)は下式で算定します1)

$$Q_c = (0.043 \cdot p_g+0.051) \cdot F_c \cdot A_w$$

$A_w$:壁体断面積(cm2

$p_g$:引張側最端の柱1本の主筋量(cm2)/ $A_w$(%)

$F_c$:コンクリートの設計基準強度(kg/cm2

(2)せん断降伏時剛性低下率( $β_u$

鉄筋コンクリート造耐震壁のせん断降伏時剛性低下率( $β_u$)は下式により求めます1)

$$\beta_u = 0.46 \cdot p_w \cdot \sigma_y/F_c+0.14$$

$p_w$:壁の縦筋比

$σ_y$:壁筋の降伏強度(kg/cm2

$F_c$:コンクリートの設計基準強度(kg/cm2

(3)終局せん断強度( $Q_u$

RC造耐震壁の終局せん断降伏強度( $Q_u$)は、付帯柱の主筋を考慮して次のいずれかの式で算定します2)。開口に対してはせん断耐力の低減率( $r$)を考慮します。

$$Q_u = \left( \frac{0.053 p_{te}^{0.23}(F_c+18)}{M/(Q \cdot D)+0.12}+0.85 \sqrt{\sigma_{wh} \cdot p_{wh}} +0.1\sigma_0 \right) t_e \cdot j \cdot r$$ $$Q_u = \left( \frac{0.068 p_{te}^{0.23}(F_c+18)}{ \sqrt{M/(Q \cdot D)+0.12}}+0.85 \sqrt{\sigma_{wh} \cdot p_{wh}} +0.1\sigma_0 \right) t_e \cdot j \cdot r$$

1) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.635-637,2007.8
2) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.281-282,638-639,2007.8

$t_e$:耐震壁のI形断面を長さと断面積とが等しい等価断面に置き換えたときの幅( $t_e$)で、壁厚(t)の1.5倍以下とする。

$M/(Q・D)$:シアスパン比

$M/(Q・D)$<1の場合は1、 $M/(Q・D)>3$の場合は3とする。

$D$:付帯柱を含めた耐震壁の全長(mm)

$j$:応力中心間距離(= $7/8・d$)(mm)

$p_{te}$:等価引張鉄筋比(= $a_t/(t_e・d)・100$)(%)

$a_t$:引張側柱の主筋断面積(mm2

$d$$D-Dc/2$$Dc$:圧縮側柱のせい)(mm)

$σ_{wh}$:水平せん断補強筋の材料強度(N/mm2

$p_{wh}:t_e$を厚さと考えた場合の水平せん断補強筋比

(小数、1.2%を超える場合は1.2%とする)

$p_{wh} = P_{wh} \cdot t/t_e/100$

$P_{wh}$:横筋比

$t$:壁厚(mm)

$r$:せん断耐力の低減率

$r = 1- \max \left( r_0, \frac{l_0}{l_w}, \frac{h_0}{h} \right)$

$h_0$:開口部の高さ(m)

$l_0$:開口部の幅(m)

$l_w$:付帯柱の中心間距離(m)

$h$:壁の上下梁の中心間距離(m)

$r_0$:開口周比

$r_0 = \sqrt{ \frac{h_0 \cdot l_0}{h \cdot l_w}}$

$σ_0$:全断面積に対する平均軸方向応力度(=N/A)(N/mm2

$N$:軸力(N)

$A$:側柱および壁板の軸断面積(mm2

3) 日本建築学会;鉄筋コンクリート終局強度設計に関する資料;P.132,1987.9

耐震壁がスパン方向で連続する場合、それらを一枚としてせん断耐力の計算を行います。ただし、耐震壁は同一直線状に並んでいることを条件とします。

連スパンの壁は以下のように取り扱います。

  • 連スパンの壁が一体とみなして耐力を計算し、せん断断面積の比率で耐力を分配します。
  • 横筋比は、各壁の横筋比×横筋強度をせん断断面積で重み付け平均して用います。
  • 開口がある場合、各壁の開口率を各壁のせん断断面積で重み付け平均した開口率を連スパンの開口率とみなします。

鉄骨鉄筋コンクリート造耐震壁

鉄骨鉄筋コンクリート造耐震壁の非線形特性(せん断)

SRC造耐震壁の終局せん断降伏強度( $Q_c$)は以下の3式のいずれかまたは鉄骨部分を無視してRC造耐震壁として計算します。SRC造耐震壁として計算する場合には、耐震壁が連続する場合でもそれぞれ単独の耐震壁として計算されます。

(1) せん断ひび割れ強度( $Q_c$

鉄筋コンクリート造耐震壁と同様に計算します。

(2) せん断降伏時剛性低下率( $β_u$

鉄筋コンクリート造耐震壁と同様に計算します。

(3) 終局せん断強度( $Q_u$

a) SRC規準

各スパンの耐震壁を内部耐震壁、外部耐震壁に大別します。

内部耐震壁の判定は下記のルールで行い、下記のいずれにも該当しない場合は外部耐震壁とします。

・上下左右を耐震壁で囲まれている。

・上及び左右を耐震壁で囲まれており、下側節点のいずれかの節点がフリー以外の状態となっている。

せん断耐力は下記により計算します。

$_wQ_u$ = max ( $_wQ_u$ $_1$, $_wQ_u$ $_2$)

$_wQ_u$ $_1$ = $r \cdot t \cdot l \cdot _wf_s$

$_wf_s = \min (0.067Fc,1.0+Fc/50)$

$_wQ_u$ $_2$ = $r \cdot _wp \cdot _w\sigma_y \cdot t \cdot l'$

$_wQ_u$ $_2$ = $r \cdot _wf \cdot s' \cdot t \cdot l'$

$_wf \cdot s' = \min (0.25Fc,1.13 \sqrt{Fc})$
b) SRC診断規準式

せん断耐力は下記により計算します。

$$Q_u = \left( \frac{0.053 p_{ge}^{0.23}(F_c+18)}{\frac{hw}{2l}+0.12}+0.85 \sqrt{\sigma_{wh} \cdot _{r}p_{se}} +0.1\sigma_{0e} \right) b_e \cdot l_w \cdot r$$

ただし、

$1 \leq \frac{hw}{2l} \leq 3$

$p_{ge}$:引張側柱の等価引張鋼材比(%)。ただし、0.1%以下の場合0.1%とする。

$_rp _{se}$ = $a _w/(b _e・s)$ + $Σ{a _ {tg}/(b_e・h')・(_rbσ _y/_wσ _y)}$ ただし、 $_rp _{se}$$2a_w/(be・s)$

$a_{w,s}$ :1組の横筋の断面積および間隔

$a_{tg}$:計算している壁の床位置から高さが $l_{w0}$以内にある梁断面の鉄骨及び主筋の全断面積

$h_w$:検討階より連層耐震壁最上階までの高さ。検討階が最上階なら2倍とする。

$σ_{0e}$$N/(b_e・l)$

$l_w$ :柱芯間距離

$h_w$計算時の連層耐震壁は下階から上階に耐震壁配置基準節点番号が連続する場合に連層とみなします。連スパン耐震壁の場合は連スパン耐震壁を一体とみなし、基準節点番号が連続するかどうかで判定します。

c) 構造関係技術基準解説書

せん断耐力は下記により計算します。

$$_wQ_u = _wQ+\Sigma{_c}Q_u$$ $_wQ = \min (_wp \cdot _w\sigma_y,Fc/4 ) \cdot t \cdot l'$

$_cQ_u = b \cdot _rj (1.5fs+0.5_rp_w \cdot _r\sigma_w$ $_y$) + $_sA_w \cdot _s\sigma_y/ \sqrt{3}$

$f_s = \min ( Fc/20,(0.5+Fc/100) \cdot 1.5 ) $

耐震壁の中間に柱が存在する場合、 $_cQ_u/2$としてそれぞれの壁耐力に加算します。

鋼板耐震壁

鋼板耐震壁は弾性としてモデル化されます。 付帯柱をピンとするか剛接とするか、計算条件で指定できます。

ブレース

ブレース

ブレースは、隣接する階の異なる2つの節点を端点として定義し、軸バネにモデル化します。ブレースに関する基本事項を以下に示します。

■ブレース断面は一様として断面性能および耐力を算定します。

■端部はピン接合とし、軸力のみを負担するものとします。ただし、「面内に拘束する」とした場合には面外方向には剛接合となります。

鉄骨ブレース

鉄骨造ブレースの軸非線形特性

鉄骨造ブレースの軸非線形特性は、下図に示すバイリニアモデルで評価します。

引張耐力および圧縮耐力は指定により下記から選択可能です。

終局耐力(Nu
$$N_u = \sigma_y \cdot A_n$$

$σ_y$:降伏点強度(N/mm2

$A_n$:全断面積(mm2

許容応力度( $N_a$

鉄骨ブレースの許容応力度は、鋼構造設計指針により次式で算定します2)

引張
$$N_a = \sigma_{as} \cdot A_n$$

$σ_{as}$:短期許容応力度(N/mm2

$A_n$:全断面積(mm2

圧縮
$$N_a = f_{cS} \cdot A_n$$

 

圧縮材の座屈の長期許容応力度( $fc_L$)は次式で算定します。なお、圧縮材の座屈の短期許容応力度( $fc_S$)は長期許容応力度( $fc_L$)の1.5倍とします。

$$ fc_L = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle \frac{F}{\nu} \left( 1-0.4 \cdot \left( \frac{\lambda}{\Lambda} \right)^2 \right) & \displaystyle \left( \lambda \leq \Lambda \right) \\ \displaystyle \frac{\frac{18}{65} \cdot F}{ \left( \frac{\lambda}{\Lambda} \right)^2} & \displaystyle \left( \Lambda < \lambda \right) \end{array} \right. \end{align}$$              

$fc_L$:圧縮材の座屈の長期許容応力度

$F$:鋼材の規準強度(N/mm2

$λ$:有効細長比(= $l_k/i$

$i$:座屈軸についての断面2次半径(mm)

$l_k$:有効座屈長さ(mm)

$Λ$:限界細長比

$ν$:安全率

$\Lambda = \frac{1500}{\sqrt{\frac{F}{1.5}}}$ $\nu = \frac{3}{2}+\frac{2}{3} \left( \frac{\lambda}{\Lambda} \right)^2$
安定座屈耐力 $N_{sb}$

鉄骨ブレースの安定座屈耐力は次式で算定します。

$$ N_{sb} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle \sigma_y \cdot A_n & \displaystyle \left( \lambda_B \leq 0.15 \right) \\ \displaystyle \frac{\sigma_y \cdot A_n}{11\lambda_B-0.65} & \displaystyle \left( 0.15 < \lambda_B \leq 0.3 \right)\\ \displaystyle \frac{\sigma_y \cdot A_n}{6\lambda_B-0.85} & \displaystyle \left( 0.35<\lambda_B \right) \end{array} \right. \end{align}$$

$K_b$ : $0.75$

$\lambda_B = \frac{K_b \cdot L}{i} \cdot \sqrt{\frac{\sigma_y}{\pi^2E}}$  

座屈拘束ブレース(直接入力)の軸非線形特性

座屈拘束ブレース(直接入力)の軸非線形特性は、下図に示すバイリニアモデルで評価します。

座屈拘束ブレースの場合、引張および圧縮耐力は次式によります。

$$N_{y} = A_{n} \cdot \sigma_{y}$$

メーカー製品ダンパーブレースの軸非線形特性

“制振要素"をご参照ください。

制振要素

1) 日本建築学会:鋼構造限界状態設計指針・同解説;P.20, 2010.2

2) 日本建築学会:鋼構造設計基準;1999.4

免震支承材

免震支承材

マルチシアスプリング要素

弾性すべり支承を除いた免震部材はマルチシアスプリング要素でモデル化します。(ただし、静的解析時は弾性すべり支承もマルチシアスプリングでモデル化されます。)

「剛性条件」「免震部材のモデル化」で「せん断力によって発生するモーメントを考慮する」とした場合には剛域付きせん断ばねとしてモデル化し、「せん断力によって発生するモーメントを考慮しない」とした場合には剛域なしのせん断ばねとしてモデル化します。

剛梁付きせん断ばね マルチシアスプリング要素

マルチシアスプリングは各方向の特性を同一にするためのモデル化であり、バネ本数を増やすとその分各ばねの剛性および耐力の低減率が変化します。RESP-Dにおけるマルチシアスプリングは常に8本としてモデル化されます(ただし、弾性でばねを分散させる必要がない天然ゴム系積層ゴムは2本としてモデル化されます。)

剛性低減率: $\frac{2}{n}$

耐力低減率: $\frac{1}{ \sum_{i=1}^{n/2} \left( \cos \left( \frac{\pi}{n} \cdot (i-1) \right)+ \sin \left( \frac{\pi}{n} \cdot (i-1) \right) \right)}$

参考までに各ばね本数と低減率を示します。

本数246816
剛性低減率1.000000.500000.333330.250000.12500
耐力低減率1.000000.414210.267950.198910.09849

摩擦ばね要素

弾性すべり支承は摩擦ばねによりモデル化します。摩擦ばねはバイリニアばねでモデル化された擬似的な摩擦要素です。摩擦によって変位が固定されたり、滑ったりする状況を擬似的に表現します。マルチシアスプリングとの違いは、以下になります。

・剛性低下(滑り出し)の判定がベクトルとしての合力で評価されます。

・発生するせん断力による曲げを伝達しません。

例えば、マルチシアスプリングで摩擦を表現した場合、純粋なX方向加力で滑り出したとしてもY方向に対してはまだ剛性を有した状態になります。一方で摩擦ばねではベクトルの合力により滑りを判定するため、滑り状態に達していればどの方向に対しても剛性低下した状態として評価できます。

発生する水平力は下記のようになります。

$$ Q = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle K_1 \times \delta & \displaystyle \left( Q < Q_{max} \right) \\ \displaystyle Q_{max} & \displaystyle \left( Q_{max} \leq Q \right) \end{array} \right. \end{align}$$

$Q_{max}$:最大摩擦力 $( = μ×N )$

$μ$ :摩擦係数

$N$ :長期軸力

指定により、変動軸力を考慮可能です。 考慮した場合、計算安定性が損なわれる場合があります。

$K1$ :弾性剛性

$δ$ :水平変位

06. 終局検定のサブセクション

採用応力

採用応力

採用応力は"断面算定-採用応力"に準じます。

柱の曲げ余裕度は2軸曲げとして、以下の様に計算しています。

$$ \frac{1}{\left( \left( \frac{M_{m_x}}{M_{u_x}} \right)^{\alpha_x}+ \left( \frac{M_{m_y}}{M_{u_y}} \right)^{\alpha_y}\right)^{ \frac{1}{\alpha}}}$$
断面αxαyα備考
RC2.0 ※2.0 ※2.0 ※
SRC2.02.02.0
CFT2.02.02.0
S(H型)2.01.02.0強軸をXとする
S(H型以外)2.02.02.0

※ RCのαは終局検定条件で変更可能。

柱のせん断余裕度は、RCのみ指定により2軸せん断として、以下の様に計算しています。

$$ \frac{1}{\left( \left( \frac{Q_{m_x}}{Q_{u_x}} \right)^{\alpha_x}+ \left( \frac{Q_{m_y}}{Q_{u_y}} \right)^{\alpha_y}\right)^{ \frac{1}{\alpha}}}$$
断面αxαyα備考
RC2.0 ※2.0 ※2.0 ※
SRC---
CFT---
S(H型)---
S(H型以外)---

※ RCのαは終局検定条件で変更可能。

共通事項

軽量コンクリート使用時のせん断耐力低減

軽量コンクリートを使用している部材のせん断終局耐力は、以降の式による計算で求められた耐力に対して0.9を乗じた数値を採用します。

鉄筋コンクリート梁の終局耐力

鉄筋コンクリート造梁の終局耐力

大梁検定表の符号一覧

鉄筋コンクリート造の大梁終局検定表の符号一覧を以下に示します。

 [塑性理論式]

$B$:梁幅(mm)

$D$:梁せい(mm)

$_t$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$L$ : 部材長,内法長さ(mm)

$a_t$:引張鉄筋の断面積(mm2

$j_t$ : 応力中心間距離

$p_t$:引張鉄筋比(%)

$p_w$:せん断補強筋比(%)

$M_u$:終局曲げ強度(kN・m)

$Q_{mu}$:両端ヒンジを仮定した場合の終局せん断応力(kN)

$= \frac{\left( M_{u \textup{上}}+M_{u \textup{下}} \right) × \textup{上限強度倍率}}{ \textup{部材長(内法)}}$

$Q_L$:長期せん断応力(kN)

$Q_E$:水平荷重時せん断応力(kN)

$α$:せん断力割増率、ユーザー指定によります注1)

$Q_{su}$:せん断破壊によって決定するせん断耐力(kN)

$α_{su}$:せん断に対する検定値(= $Q_{su}/Q_D$

$Q_{bu}$:付着割裂破壊によって決定するせん断耐力(N)

$α_{bu}$:付着に対する検定値(= $Q_{bu}/Q_D$

$τ_{bu}$:1段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

$τ_f$:設計用付着応力度(N/mm2

$α_t$:梁の上端筋に対する付着強度低減係数

$b_{si2}$:2段目の割裂長さ比

$k_{st2}$:2段目主筋に対する横補強筋効果

$τ_{bu2}$:2段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

$L_d$:必要付着長さ(mm)

 注1) 「設計・計算条件」→「増分解析条件」→「部材耐力式・終局検定設定」参照。


 [靭性指針式]

$B$:梁幅(mm)

$D$:梁せい(mm)

$d_t$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$L$ : 部材長,内法(mm)

$σ_y$:主筋の信頼強度算定用強度(N/mm2), 鉄筋材料強度×信頼強度倍率

$σ_{yu}$:主筋の上限強度算定用強度(N/mm2), 鉄筋材料強度×上限強度倍率

$j_e$:トラス機構に関与する断面の有効せい(mm)

$b_e$:トラス機構に関与する断面の有効幅(mm)

$μ$:トラス機構の角度を表す係数( $=2-20R_p$

$R_p$:終局限界状態でのヒンジ領域の回転角(rad)

$ν$:コンクリート圧縮強度の有効係数( $=(1-20R_p)ν_0$

$ν_0$:降伏ヒンジ・潜在ヒンジを計画しない時の有効係数 $\left( =0.7-\frac{σ_B}{200}\right)$

$σ_B$:コンクリートの圧縮強度(N/mm2

$p_{we}$:有効横補強筋比(%)( $=a_w/b_{es}$

   $a_w$:1組の横補強筋の断面積(mm2

   $s$:横補強筋の間隔(mm)

$tanθ$:アーチ機構の圧縮束の角度のタンジェント

$Q_L$:長期せん断応力(kN)

$Q$:両端ヒンジ時せん断力もしくは長期を除いた設計用せん断力

$V_{u1}$:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針 (6.4.1)の値(kN)

$V_{u2}$:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針 (6.4.2)の値(kN)

$V_{u3}$:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針 (6.4.3)の値(kN)

$Vu$:せん断信頼強度( $=min(V_{u1}, V_{u2}, V_{u3})$

$V_{bu}$:付着破壊の影響を考慮したせん断信頼強度(kN)

$k_{st}$:1段目主筋に対する横補強筋効果

$k_{st2}$:2段目主筋に対する横補強筋効果

$Δσ$:1段目主筋の終局限界状態における部材両端部の応力度の差(N/mm2

$Δσ2$:2段目主筋の終局限界状態における部材両端部の応力度の差(N/mm2

$τ_{bu}$:1段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

$τ_f$:1段目主筋の設計用付着応力度(N/mm2

$τ_{bu2}$:2段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

$τ_{f2}$:2段目主筋の設計用付着応力度(N/mm2

鉄筋コンクリート造梁の終局耐力

終局検定においては、非線形解析モデルによる荷重増分解析結果に対し、以降に示す終局耐力を用いて検定を行います。

a) 梁の曲げひび割れ強度( $M_c$)、曲げ終局強度( $M_u$

鉄筋コンクリート造梁の曲げひび割れ強度( $M_c$)および曲げ終局強度( $M_u$)については、非線形解析モデル(「曲げひび割れ強度」、「曲げ終局強度」)を参照してください。

b) 梁の塑性理論式による終局せん断強度( $Q_u$

「終局耐力条件」で「終局強度型設計指針」を選択した場合、鉄筋コンクリート造梁の終局せん断強度( $Q_u$)は、塑性理論式により算定します。

付着に対する設計では、付着強度の確保(付着信頼強度( $τ_{bu}$)>設計用付着応力度 ( $τ_f$)が原則ですが、部材の耐力、変形性能が損なわれない範囲であれば付着ひび割れの発生、付着すべりの増大あるいは付着応力度の低下は許容することができるとされています1)

本プログラムでは、終局時のせん断力に対してせん断強度、変形性能が損なわれないことの確認として以下の検定を行い、付着に関する数値( $τ_{bu},τ_f$)は参考として表示します。

$(Q_{su}-Q_L)/a \cdot Q_E \geq 1.0 \quad or \quad (Q_{su}-Q_L)/Q_{mu} \geq 1.0 $ せん断に対する余裕率

$(Q_{bu}-Q_L)/a \cdot Q_E \geq 1.0 \quad or \quad (Q_{bu}-Q_L)/Q_{mu} \geq 1.0 $ 付着に対する余裕率

     ※MK785, SPR785, SPR685を使用した場合、 $Q_L=Q_0$と読み替えて計算します。

$$Q_{su} = b \cdot j_t \cdot p_w \cdot \sigma_{wy} \cdot \cot \phi+k_1 \cdot (1-k_2) \cdot b \cdot D \cdot \nu \cdot F_c$$

$k_1 = \frac{\sqrt{(L/D)^2+1}-(L/D)}{2}$

$k_2 = \frac{2 \cdot p_w \cdot \sigma_{wy}}{\nu \cdot F_c}$

$ \nu = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle (1.0-15 \cdot R_p) \cdot \nu_0 & \left(0 < Rp \leq 0.05 \right) \\ \displaystyle 0.25 \cdot \nu_0 & \left( 0.05 < Rp \right) \end{array} \right. \end{align}$

$ν_0 = 0.7- \frac{F_c}{200}$

$ \cot \phi = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle 2.0-50 \cdot Rp & \left(0 < Rp \leq 0.02 \right) \\ \displaystyle 1.0 & \left( 0.02 < Rp \right) \end{array} \right. \end{align}$

$Q_{su}$:せん断破壊によって決定するせん断耐力(N)

$b$:部材幅(mm)

$j_t$:主筋の重心間距離(mm)

$p_w$:せん断補強筋比(小数)

$σ_{wy}$:せん断補強筋の降伏強度算定用強度(N/mm2

$L$:内法長さ(mm)

$D$:部材せい(mm)

$F_c$:コンクリートの設計基準強度(N/mm2

 ※  $k_2≦1.0$とします。

 ※  $p_w・σ_{wy}≦ν・F_c/2$とします。

 ※  $ν,p_w,σ_{wy}$は次項の表によります。 $p_w$で上限を超える場合は上限値とします。

1 ) (社)日本建築学会:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針・同解説;P.177,1997.7

製品名 σwy(N/mm2) Pwν
ウルボン【SBPD1275/1420】$min(25・Fc,1275)$$~1.2%$
$(~0.8\%^{*1})$
$0.7(1.0-F_c/140)$
リバーボン1275【SBPDN1275/1420】$~1.2\%$
ウルボン785【UB785】$min(25・Fc,785)$$0.7(0.7-F_c/200)$
リバーボン785【KW785】
スミフープ、ストロングフープ、
デーフープ【KSS785】
UHYフープ【SHD685】$min(25・Fc,685)$
エヌエスハイデック685H【HDC685】$685$
スーパーフープ【KH785】$25・F_c ・・・(F_c<27.4)$
$ 785 ・・・(27.4≦F_c)$
パワーリング785【SPR785】$25・F_c$ $・・・(F_c<32.0)$
$785 ・・・(32.0≦F_c)$
パワーリング685【SPR685】$min(25・Fc,685)$
エムケーフープ785【MK785】$25・F_c$ $・・・(F_c<31.4)$
$785 ・・・(31.4≦F_c)$

*1:柱において $F_c 27(N/mm^2)$未満の場合。

$Q_{bu}$:付着割裂破壊によって決定するせん断耐力(N)

$Q_{bu} = j_t \cdot \tau_{bu} \cdot \sum \phi+k_1 \cdot (1-k_3) \cdot b \cdot D \cdot \nu \cdot F_c$

$k_3 = \frac{2 \cdot \tau_b \cdot \sum \phi}{b \cdot \nu \cdot F_c}$

$τ_{bu}$:1段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

商品名計算式
リバーボン785【KW785】$τ_{bu} = k_0 \cdot 0.313 \left( 0.307b_1+0.427+ \frac{24.9a_w \cdot h}{x \cdot N \cdot d_b} \right) \cdot \sqrt{F_c}$
スミフープ、ストロングフープ、
デーフープ【KSS785】
UHYフープ【SHD685】
エヌエスハイデック685H【HDC685】
ウルボン【SBPD1275/1420】$τ_{bu} = k_0 \cdot \left( 0.0961b_1+0.134+ \frac{7.8a_w \cdot h}{x \cdot N \cdot d_b} \right) \cdot \sqrt{F_c}$
リバーボン1275【SBPDN1275/1420】
ウルボン785【UB785】
スーパーフープ【KH785】
パワーリング785【SPR785】
パワーリング685【SPR685】
エムケーフープ785【MK785】
異径鉄筋$τ_{bu} = a_t \cdot \left( (0.085b_1+0.10) \cdot \sqrt{F_c}+k_{st} \right)$

$a_t =\begin{align}\left\lbrace\begin{array}{ll}\displaystyle 0.75 - \frac{F_c}{400} & (梁の上端主筋) \\\displaystyle 1.0 & ( 上記以外)\end{array}\right.\end{align}$ 
  
$ k_{st} =\begin{align}\left\lbrace\begin{array}{ll}\displaystyle (54+45N_w/N_1)(b_{si}+1)p_w & \left(b_{ci} \geq b_{si} \right) \\ \displaystyle 140A_w/(d_bs) & \left( b_{ci} < b_{si}\right) \end{array} \right. \end{align} $

$Σφ$:引張鉄筋の周長和(2段筋,寄筋を含める)(mm)

$k_0$$1.0$(梁)、 $1.22$(柱)

$a_w$:せん断補強筋の断面積(mm2

$b_i$:割裂線長さ比 $(= \min (b_{vi},b_{ci},b_{si})$

   $b_{vi} = \sqrt{3} \cdot \left( \frac{2 \cdot C_{\min}}{d_{b1}}+1 \right)$

   $b_{ci} = \sqrt{2} \cdot \left( \frac{C_S+C_b}{d_{b1}}-1 \right)$

   $b_{si} = \frac{b}{N \cdot d_{b1}}-1$

$C_{min}$:主筋のかぶり厚 $(=min(C_s,C_b))$(mm)

   $C_s$:主筋の側面から側面までのかぶり厚さ(mm)

   $C_b$:主筋の側面から底面までのかぶり厚さ(mm)

   $d_{b1}$:1段目の主筋径(呼び名)(mm)

$h:b_i=b_{vi}$のとき   $h = 0$

   $b_i=b_{ci}$のとき   $h = \sqrt{2}$

   $b_i=b_{si}$のとき   $h = 1.0+0.85 \cdot (n-2)/N$

    $n$:1組のせん断補強筋の本数で、n>4の場合は4とします。

$x$:せん断補強筋ピッチ(mm)

$N$:外側一列の引張鉄筋の本数

2) (社)日本建築学会:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針・同解説;P.175-181,1997.7

設計用付着応力度 $τ_f$、および2段目主筋の信頼強度 $τ_{bu2}$は、靭性指針2)に基づき算定します。

$\tau_f = d_b \cdot \Delta \sigma/(4 \cdot (L-d))$

   $τ_f$:設計用付着応力度(N/mm2

   $⊿σ$:部材両端部の主筋の応力度の差。以下の計算により算出する。

    $⊿σ= 2・σ_{yu}$ (両端ヒンジが発生している場合)

    $⊿σ= σ_{yu}+σ_y$ (片端ヒンジが発生している場合)

    $⊿σ= 2・σ_y$ (ヒンジが発生していない場合)

   $d$:部材有効せい(圧縮縁から引張鉄筋重心位置までの距離)(mm)

$\tau_{bu2} = a_2 \cdot a_1 \cdot \left( (0.085 \cdot b_{si2}+0.10) \cdot \sqrt{F_c}+k_{st2} \right)$

$τ_{bu2}$:2段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

   $α_2$:2段目主筋に対する強度低減係数(=0.6)

   $α_t$:梁の上端筋に対する付着強度低減係数

    $0.75+F_c/400$ (梁の上端主筋の場合)

    $01$ (上記以外の場合)

   $b_{si2}$:2段目主筋の割裂長さ比

   $b_{si2} = (b-N_2 \cdot d_{b2})/(N_2 \cdot d_{b2})$

    $N_2$:2段目の主筋本数

    $b_2$:2段目の主筋径(呼び名)(mm)

   $k_{st2}$:2段目主筋に対する横補強筋効果

   $k_{st2} = 99 \cdot (b_{si2}+1) \cdot p_w$

付着設計における2段目主筋は、断面最外縁から部材せい $D$$1/4$の範囲に配筋された主筋で、1段目主筋以外の主筋と定義します。

2段筋の必要付着長さ $L_d$は、RC規準による平均付着応力度の算定式を用いて求めます3)。下図に示すように、設計用付着応力度 $τ_f$は、検定断面の鉄筋の応力度 $σ_y$が検定断面から部材の有効せい $d$だけ離れた断面まで一定と見なし、B断面より一様な付着作用によって定着されるものと仮定します。よって、必要付着長さ $L_d$は検定断面を起点とする付着長さ $l_d$となります。

$L_d = \frac{\sigma_y \cdot a}{\tau_f \cdot \phi}+d$

$L_d$:必要付着長さ(mm)

$σ_y$:鉄筋の降伏強度(N/mm2

$a$:鉄筋の断面積(mm2

$τ_f$:設計用付着応力度(N/mm2

$φ$:鉄筋の周長(mm)

3) 社)日本建築学会:鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説;P.212-213,2010.2

c) 梁の靭性指針式による終局せん断信頼強度

「終局耐力条件」で「靭性保証型設計指針」を選択した場合、鉄筋コンクリート造梁の終局せん断信頼強度 $V_u$、付着破壊の影響を考慮したせん断信頼強度 $τ_{bu}$については、靭性指針4)により算定します。

また、設計用付着応力度 $τ_f$および2段目主筋の信頼強度 $τ_{bu2}$は、b)で前述した付着に対する設計と同様とします。

$V_u$:せん断信頼強度(N/mm2

$V_u$$min \left( V_{u1}, V_{u2}, V_{u3} \right)$

   $V_{u1} = \mu p_{we}\sigma_{wy}b_ej_e+ \left( \nu \sigma_B- \frac{5p_{we}\sigma_{wy}}{\lambda} \right) \frac{bD}{2} \tan \theta$   (6.4.1)

   $V_{u2} = \frac{\lambda \nu \sigma_B+p_{we}\sigma_{wy}}{3}b_ej_e$   (6.4.2)

   $V_{u3} = \frac{\lambda \nu \sigma_B}{2}b_ej_e$   (6.4.3)

   $μ$:トラス機構の角度を表す係数( $=2-20R_p$

    $R_p$:終局限界状態でのヒンジ領域の回転角(rad)

$p_w$:有効横補強筋比(%)( $=a_w/b_e$

   $a_w$:1組の横補強筋の断面積(mm2

   $s$:横補強筋の間隔(mm)

   $σ_{wy}$:横補強筋の信頼強度(N/mm2

   $b_e$:トラス機構に関与する断面の有効幅(mm)

   $j_e$:トラス機構に関与する断面の有効せい(mm)

   $ν$:コンクリート圧縮強度の有効係数 $\left( =(1-20R_p)ν0 \right) $

   $ν_0$:降伏ヒンジ・潜在ヒンジを計画しない時の有効係数 $\left( =0.7- \frac{σ_B}{200}\right)$

   $σ_B$:コンクリートの圧縮強度(N/mm2

   $λ$:トラス機構の有効係数

   $b$:梁幅(mm)

   $D$:梁せい(mm)

   $θ$:アーチ機構の圧縮束の角度

4) (社)日本建築学会:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針・同解説;P.142-162,1997.7

$b_e$は下記によります。

柱およびスラブ付きでない梁の場合は、図6.4.1(a)(b)(c)に示すように、外側の横補強筋のせん断力直交方向への芯々間隔とします。

両側スラブ付きの梁の場合は、図6.4.1(d)に示すように、 $b_e=b$とします。

片側スラブ付きの梁の場合は、図6.4.1(e)に示すように、スラブのない側の横補強筋からスラブのある側のコンクリート表面までを $b_e$とします。

※λは下記(6.4.8)によります。

$\lambda = 1- \frac{s}{2j_e}- \frac{b_s}{4j_e}$   (6.4.8)

ここで、bsは次式で算定します。

$b_s = \frac{b_e}{N_s+1}$   (6.4.9)

$N_s$:中子筋の本数(本)

※θは下記によります。

引張軸力を受ける柱では $tanθ=0$とします。

それ以外の柱・梁で、 $L/D \geqq 1.5$ の部材では、次式で算定します。

$\tan \theta =0.9 \times \frac{D}{2L}$   (6.4.10)

$L$:クリアスパン長さ(mm)(図6.4.2参照)

$L/D<1.5$の部材では次式で算定します。

$\tan \theta =\frac{\sqrt{L^2-D^2}-L}{D}$   (6.4.11)

図6.4.2 柱のクリアスパン長さ

$V_{bu}$: 付着破壊の影響を考慮したせん断信頼強度(N/mm2

$Vb_u = min(V_{bu1}, V_{bu2} )$

   $V_{bu1} = T_xj_e+ \left( \nu \sigma_B- \frac{2.5T_x}{\lambda b_e} \right) \frac{bD}{2} \tan \theta$   (6.8.14)

   $V_{bu2} = \frac{\lambda \nu \sigma_B}{2}b_ej_e$   (6.8.15)

   $T_x$:部材単位長さあたりに負担できる付着力

  降伏ヒンジを計画しない部材: $T_x = \tau _{bu} \sum \phi _1+\tau _{bu2} \sum \phi_2$   (6.8.16a)

  降伏ヒンジを計画する部材: $T_x = (1-10R_p)(\tau _{bu} \sum \phi_1+\tau _{bu2} \sum \phi_2)$   (6.8.16b)

    $\sum \phi_1$:1段目主筋の周長の合計

    $\sum \phi_2$:2段目主筋の周長の合計

    $ν$:コンクリートの有効圧縮強度 係数終局せん断信頼強度によります

鉄筋コンクリート柱の終局耐力

鉄筋コンクリート造柱の終局耐力

柱検定表の符号一覧

鉄筋コンクリート造柱の終局検定表の符号一覧を以下に示します。

 [塑性理論式]

$B$:柱幅(mm)

$D$:柱せい(mm)

$d_t$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$a_t$:引張鉄筋の断面積(mm2

$L$ : 部材長、内法(mm)

$p_t$:引張鉄筋比(%)

$p_w$:せん断補強筋比(%)

$p_g$:主筋全断面積のコンクリート全断面積に対する比(%)

$M_{m1}$:正加力時の終局曲げ応力(kN・m)

$M_{m2}$:負加力時の終局曲げ応力(kN・m)

$M_{u1}$:正加力時の終局曲げ強度(kN・m)

$M_{u2}$:負加力時の終局曲げ強度(kN・m)

$Q_{m1}$:正加力時の終局せん断応力(kN)

$Q_{m2}$:負加力時の終局せん断応力(kN)

$Q_{su}$:せん断破壊によって決定するせん断耐力(kN)

$Q_{bu}$:付着割裂破壊によって決定するせん断耐力(kN)

$N_L$:長期柱軸力(kN)

$N_{m1}$:正加力時の終局時柱軸力(kN)

$N_{m2}$:負加力時の終局時柱軸力(kN)

$N_{ut}$:軸圧縮強度(kN)

$N_{uc}$:軸引張強度(kN)

 [靭性指針式]

$B$:柱幅(mm)

$D$:柱せい(mm)

$d_t$:引張縁から引張鉄筋重心までの距離(mm)

$a_t$:引張鉄筋の断面積(mm2

$p_t$:引張鉄筋比(%)

$p_g$:主筋全断面積のコンクリート全断面積に対する比(%)

 内法(mm)

$j_e$:トラス機構に関与する断面の有効せい(mm)

$b_e$:トラス機構に関与する断面の有効幅(mm)

$μ$:トラス機構の角度を表す係数( $=2-20R_p$

$R_p$:終局限界状態でのヒンジ領域の回転角(rad)

$ν$:コンクリート圧縮強度の有効係数 $\left( =(1-20R_p)ν0 \right) $

$ν_0$:降伏ヒンジ・潜在ヒンジを計画しない時の有効係数 $\left( =0.7- \frac{σ_B}{200}\right)$

$σ_B$:コンクリートの圧縮強度(N/mm2

$p_{we}$:有効横補強筋比(%)( $=a_w/b_{es}$

$a_w$:1組の横補強筋の断面積(mm2

$s$:横補強筋の間隔(mm)

$M_{m1}$:正加力時の終局曲げ応力(kN・m)

$M_{m2}$:負加力時の終局曲げ応力(kN・m)

$M_{u1}$:正加力時の終局曲げ強度(kN・m)

$M_{u2}$:負加力時の終局曲げ強度(kN・m)

$Q_L$:長期せん断応力(kN)

$Q$:両端ヒンジ時せん断力もしくは長期を除いた設計用せん断力

$V_{u1}$:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針 (6.4.1)の値(kN)

$V_{u2}$:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針 (6.4.2)の値(kN)

$V_{u3}$:鉄筋コンクリート造建物の靭性保証型耐震設計指針 (6.4.3)の値(kN)

$V_{u}$せん断信頼強度( $=min(V_{u1}, V_{u2}, V_{u3})$) (kN)

$τ_{bu}$:1段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

$τ_f$:1段目主筋の設計用付着応力度(N/mm2

$τ_{bu}$:2段目主筋の付着信頼強度(N/mm2

$τ_{f2}$:2段目主筋の設計用付着応力度(N/mm2

$V_{bu}$:付着破壊の影響を考慮したせん断信頼強度(kN)

$N_L$:長期柱軸力(kN)

$N_{m1}$:正加力時の終局時柱軸力(kN)

$N_{m2}$:負加力時の終局時柱軸力(kN)

$N_{ut}$:軸圧縮強度(kN)

$N_{uc}$:軸引張強度(kN)

 OTM低減:応答転倒モーメントの低減係数

 上下動係数:上下動を考慮した軸力の割増係数

鉄筋コンクリート造柱の終局検定においては、5章の非線形解析モデルによる荷重増分解析結果に対し、以降に示す終局耐力を用いて検定を行います。実際の解析時における曲げ復元力特性は5章の非線形解析モデルによるモデル化が採用され、下記の終局曲げ強度と必ずしも一致しないことにご注意ください。

a) 終局曲げ強度( $M_u$

鉄筋コンクリート造柱の終局曲げ強度( $M_u$)は、引張側と圧縮側に各1段の主筋を配筋した略算式である、構造規定式(at式)1)またはACI規準による平面保持解析にて算定します。寄筋がある場合、寄筋も $at$に含んで計算します。

・構造規定式(at式)

$M_u = 0.8 \cdot a_t \cdot \sigma_y \cdot D+0.4 \cdot N \cdot D$

$M_u = 0.8 \cdot a_t \cdot \sigma_y \cdot D+0.5 \cdot N \cdot D \left( 1-\frac{N}{b \cdot D \cdot F_c} \right)$

$M_u = (0.8 \cdot a_t \cdot \sigma_y \cdot D+0.12 \cdot b \cdot D^2 \cdot F_c) \cdot \left( \frac{N_{\max}-N}{N_{\max}-0.4 \cdot b \cdot D \cdot F_c} \right)$

$N_{max}$:中心圧縮時終局強度( $-b・D・F_c+a_g・σ_y$)(N)

$N_{min}$:中心引張時終局強度( $-a_g・σ_y$)(N)

$a_g$:主筋全断面積(mm2

$N$:軸方向力(N)

$a_t$:引張主筋断面積(mm2

$b$:柱幅(mm)

$D$:柱せい(mm)

$σ_y$:主筋降伏強度(N/mm2

$F_c$:コンクリートの設計基準強度(N/mm2

・ACI規準(平面保持仮定)

降伏曲げモーメントは、圧縮側コンクリートの応力分布を「ACI318-95規準」による等価応力度ブロック法を用いて、下記の①~⑥の仮定に基づいて算出します。

① 降伏曲げモーメントは圧縮縁のコンクリートのひずみ度が終局ひずみ $ε_u=0.3%$に達するときの曲げモーメントとする。

② 断面内各点のひずみ度は、中立軸からの距離に比例する。(平面保持の仮定)

③ 鉄筋の応力-ひずみ度関係は、降伏ひずみ度以下では弾性とする。降伏ひずみ度以上では材料強度とする。

④ コンクリートは引張応力度を負担しない。

⑤ コンクリートの圧縮応力度とひずみ度の関係は下図による。

⑥ 各係数は以下による

$ β_1 = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} 0.85 & \displaystyle \left( F_c \leq 4000 \psi \right) \\ 0.85-0.05・(Fc-4000)/1000 & \displaystyle \left( 4000 \psi < F_c < 8000 \psi \right) \\ 0.65 & \displaystyle \left( 8000 \psi \leq F_c \right)  \end{array} \right. \end{align} $

$β_2=β1/2$

$β_3=0.85$

$ ※1 (N/mm^2) \rightarrow 145.04 psi$

矩形柱の主筋の配置は次のように認識します。

$x_i, y_i$:図心からの各鉄筋重心位置

$a_{xi}, a_{yi}$:各鉄筋断面積

$i=1$ :1段引張主筋

$i=2$ :2段引張主筋

1) 国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.626-627, 2007.8

■隅部の鉄筋本数( $_{ck}N_i$

$_{ck}N_i = \frac{2 \cdot (_{xk}n_i+ _{yk}n_i) - _{gk}N_i}{4}$

■引張鉄筋断面積( $_{jk}A$

$_{jk}A = _{jk}a_1 \cdot _{jk}n_1 + _{jk}a_2 \cdot _{jk}n_2$

■鉄筋強度( $_{jk}Y$

$_{jk}Y = ( _{jk} \sigma_{y1} \cdot _{jk}a_1 \cdot _{jk}n_1+_{jk}\sigma_{y2} \cdot _{jk}a_2 \cdot _{jk}n_2 )/_{jk}A$

$_{gk}N_i$:全鉄筋本数

$_{jk}a_i$:1本あたりの鉄筋断面積(mm2

$_{jk}n_i$:鉄筋本数

$_{jk}σ_y$:鉄筋の降伏強度(N/mm2

$i$:鉄筋径種類(i=1,2)

$j$:配置方向(j=X,Y)

$k$:1段筋または2段筋

b) 終局せん断強度( $Q_u$

鉄筋コンクリート造柱の終局せん断強度( $Q_u$)は、鉄筋コンクリート造梁と同様に算定します(“採用応力"参照)。

鉄筋コンクリート造柱の余裕度は以下の様に計算しています。

$Q_{su}/Q_{mu} = \min (Q_{su}/Q_{mu1},Q_{su}/Q_{mu2})$

$Q_{bu}/Q_{mu} = \min (Q_{bu}/Q_{mu1},Q_{bu}/Q_{mu2})$

また、 $Q_D$$Q_{mu}$については下記の違いがあります。

$Q_D = Q_L+a \times Q_E$

両端ヒンジを選択している場合: $Q_{mu}=(上限強度倍率)×(M_{iu}+M_{ju})/L$

存在応力を選択している場合: $Q_{mu}=Q_{L}+α×Q_{E}$

$M_{iu}$: 始端終局モーメント

$M_{ju}$: 終端終局モーメント

$Q_{mu}$: 両端ヒンジのせん断力

$L$: 危険断面位置間距離

c) 軸引張強度( $N_{ut}$),軸圧縮強度( $N_{uc}$

鉄筋コンクリート造柱の軸圧縮強度( $N_{uc}$)、軸引張強度( $N_{ut}$)は構造規定2)に準じて算定します。本プログラムでは、圧縮軸力を正、引張軸力を負と表します。

$N_{uc} = b \cdot D \cdot F_c$

$N_{ut} = -a_g \cdot \sigma_y$

$N_{uc}$:軸圧縮強度(kN)

$N_{ut}$:軸引張強度(kN)

軸力に対する検定値は、以下のとおり算定します。OTM低減係数、上下動係数はユーザー指定によります。

スラブ筋断面積は「設計・計算条件」→「部材復元力特性条件」→「RC造大梁曲げ耐力計算方法」の設定を採用し、材料は「使用材料」→「その他」→「スラブ筋」の情報を採用します。

■長期軸力に対する検定

$N_L = N_{uc}$

■終局時軸力に対する検定

$min(N_{m1}$$N_{m2})<0$または $max(N_{m1}$$N_{m2})<0$の場合

$N_m / N_{ut}$

$N_m$:設計用柱軸力( $=min(N_{m1}, N_{m2})$または $max(N_{m1},N_{m2})$)(kN)

$min(N_{m1}, N_{m2})≧0$または $max(N_{m1},N_{m2})≧0$の場合

$N_m / N_{uc}$

$N_m$:設計用柱軸力( $=min(N_{m1}, N_{m2})$または $max(N_{m1}, N_{m2})$)(kN)

$N_m = N_L+|N_E| \cdot OTM \mbox{低減}+N_L \cdot \mbox{上下動係数}$

$N_L$:長期柱軸力(kN)

$N_{m1}$:正加力時の設計用柱軸力(kN)

$N_{m2}$:負加力時の設計用柱軸力(kN)

$N_E$:終局時柱軸力(kN)

国土交通省:2007年版建築物の構造関係技術基準解説書;P.626-627,629-630, 2007.8

注1) 「設計・計算条件」→「増分解析条件」→「部材耐力式・終局検定設定」参照。

鉄筋コンクリート接合部の終局耐力

鉄筋コンクリート造接合部の終局耐力

接合部検定表の符号一覧

鉄筋コンクリート造接合部の終局検定表の符号一覧を以下に示します。

$κ$ :接合部の形状による係数

   $κ=1.0$ 十字形接合部

   $κ=0.7$ ト形およびT形接合部

   $κ=0.4$ L形接合部

$φ$ :直交梁の有無による補正係数

   $φ=1.0$ 両側直交梁付き接合部

   $φ=0.85$ 上記外の場合

$b_b$ :梁幅(大きい方)

$b_1$ :梁面から平行する柱側までの距離(左)

$b_2$ :梁面から平行する柱側までの距離(右)

$b_{a1}$$\frac{b_1}{2}$または $\frac{D}{4}$の小さい方

$b_{a2}$$\frac{b_2}{2}$または $\frac{D}{4}$の小さい方

$D_j$ :下側柱せい

$h_c$ :上階階高

$h_c$’ :下階階高

$T$ :上端鉄筋引張力(スラブ筋注1)含む)

$T'$ :下端鉄筋引張力

$M_{b}$:上端引張降伏モーメント

$M_{b'}$ :下端引張降伏モーメント

$Q_{cu}$ :上下柱の存在せん断力の平均

$Q_{du}$:梁降伏時の鉄筋引張降伏力 - 柱せん断力

$α$ :接合部せん断力の割増率( $=1.0$

$V_{ju}$ :形状から計算される終局せん断耐力

鉄筋コンクリート造接合部の終局耐力

終局検定においては、5章の非線形解析モデルによる荷重増分解析結果に対し、以降に示す終局耐力を用いて検定を行います。ここで、TおよびT’は計算条件の指定により、両端ヒンジ時応力もしくは存在応力から選択できます。

$V_{ju} = \kappa \cdot \phi \cdot F_j \cdot b_j \cdot D_j$

$Q_{du} = a \cdot (T+T'-Q_{cu})$(柱せん断力:存在応力の場合)

$Q_{cu} = \frac{Q_{c1}+Q_{c2}}{2}$(柱せん断力:存在応力の場合)

$Q_{c1}$:上側柱せん断力

$Q_{c2}$:下側柱せん断力

$Q_{cu} = 2 \frac{M_b+M_b'}{h_c+h_c'}$(柱せん断力:大梁両端ヒンジの場合)

 余裕率 :  $V_{ju}/Q_{du}$

コンクリート充填鋼管(CFT)柱の終局耐力

CFT柱の終局検定用耐力は「コンクリート充填鋼管構造設計指針(以下、CFT指針)」に基づき算定します。なお、CFT指針において角型鋼管CFTは正方形のみを対象としていますが、本プログラムにおいては計算式を準用して長方形断面に対しても適用します。

(1) 共通事項

 終局耐力を計算する際、各柱の寸法により柱を以下のように分類します。

 A. 座屈長さが断面せいの4倍以下の場合        : 短柱

 B. 座屈長さが断面せいの12倍を超える場合      : 長柱

 C. 座屈長さが断面せいの4倍を超え、12倍以下の場合 : 中柱

 

(2) 軸方向力を受ける部材の終局耐力

A.短柱

座屈長さが断面せいの4倍以下の終局耐力 $N_{cu1}$は以下の式より算定します。

$N_{cu1} = {_c}N_c+(1+\xi){_s}N_c$

$\xi=0.27$:円形断面

$\xi=0$:角型断面

${_c}N_c = {_c}A \cdot F_c$

${_s}N_c = {_s}A \cdot F_y$

$_cA$:コンクリートの断面積

$_sA$:鋼管の断面積

$F_c$:コンクリートの設計基準強度

$F_y$:鋼管の降伏強度強さ

B.長柱

座屈長さが断面せいの12倍を超える柱の終局圧縮耐力 $N_{cu3}$は以下の式より算定します。

$N_{cu3} = _{c}N_{cr}+_{s}N_{cr}$

$_cN_{cr}$はコンクリート柱の座屈耐力で、以下の式により算定します。すなわち、座屈応力度 $_cσ_{cr}$にコンクリート部分の断面積 $_cA$を乗ずることにより算定します。

$_cN_{cr}=_c\sigma_{cr} \cdot _cA$

座屈応力度 $_cσ_{cr}$は以下のように算定します。

$$ \frac{_c\sigma_{cr}}{F_c} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \frac{2}{1+ \sqrt{_c\lambda_1^4+1}} & \displaystyle \left( {_c}\lambda_1 \leq 1.0 \right) \\ 2 (\sqrt{2}-1) \exp ( C_c(1-_c\lambda_1 ) ) & \displaystyle \left( {_c}\lambda_1 \geq 1.0 \right)  \end{array} \right. \end{align} $$

$F_c$:コンクリートの設計基準強度

$_cλ_1$:規準化細長比で、以下の式より算定します。

   ${_c}\lambda_1 = \frac{{_c}\lambda}{\pi} \sqrt{\varepsilon_u}$

   $_cλ$:コンクリート柱の細長比

   $C_c$$0.568+0.00612F_c$

   $ε_u$:圧縮強度時ひずみで、以下の式より算定します。

   $\varepsilon_u = 0.93 \cdot (Fc)^{\frac{1}{4}} \cdot 10^{-3}$

$_sN _{cr}$は鋼管柱の座屈耐力で、「鋼構造塑性設計指針」の以下の式に算定します。

$$ _sN_{cr} = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} _sN_y & \displaystyle \left( _c\lambda_1 < 0.3 \right) \\ ( 1-0.545(_s\lambda_1-0.3) ) _sN_y & \displaystyle \left( 0.3 \leq _c\lambda_1 < 1.3 \right) \\ _sN_E/1.3 & \displaystyle \left( _c\lambda_1 \geq 1.3 \right)  \end{array} \right. \end{align} $$

ここに、

$_sN _{cr}$:降伏軸力(= $_sA・F_y$)

$_sλ_1$:規準化細長比で、以下の式より算定します。

${_s}\lambda_1 = \frac{{_s}\lambda}{\pi} \sqrt{\frac{F_y}{{_s}E}}$

$_sN _{cr}$:オイラー荷重で、以下の式より算定します。

   ${_s}N_E = \pi^2 \cdot {_s}E \cdot {_s}I/l_k^2$

   $_sE$:鋼管のヤング係数

   $l_k$ :座屈長さ

   $_sI$ :鋼管の断面2次モーメント

   $_sλ$:鋼管柱の細長比

C.中柱

座屈長さが断面せいの4倍を超え、12倍以下の柱の終局耐力 $N_{cu2}$はA.短柱で算定した $N_{cu1}$及び、B.長柱において $l_{k}/D=12$として算定した $N_{cu3}$を用い、以下の式より算定します。

$N_{cu2} = N_{cu1}-0.125(N_{cu1}-N_{cu3}) \cdot (l_k/D-4)$

また、軸方向引張力を受ける柱の終局軸耐力 $N_{cu2}$は、短柱、中柱、長柱を問わず、以下の式より算定します。

$N_{tu} = {_s}N_t$

ここで、
${_s}N_t = {_s}A \cdot \beta_2 \cdot F_y$

(3) 軸方向力および曲げモーメントを受ける部材の終局耐力

A.短柱の終局曲げ耐力

軸方向力と曲げモーメントを受ける座屈長さが断面せいの4倍以下の柱の終局耐力は、以下の式によって算定します。

$N_u = {_c}N_u+{_s}N_u$

$M_u = {_c}M_u+{_s}M_u$

(円形断面の場合)

$_cN_u = r_1^2(\theta- \sin \theta \cos \theta)_c\sigma_{cB}$

$_cM_u = \frac{2}{3}r_1^3 \sin^3\theta \cdot _c\sigma_{cB}$

$_sN_u = 2r_2t ( \beta_1\theta-\beta_2(\theta-\pi) ) F_y$

$_sM_u = 2r_2^2t(\beta_1-\beta_2) \sin \theta \cdot F_y$

$_c\sigma_{cB}=F_c+0.78 \cdot \frac{2t}{D-2t} \cdot F_y$

$r_1 = \frac{_cD}{2}$$r_2 = \frac{D-t}{2}$$\theta = \cos^{-1} (1-2x_n/_cD)$

$\beta_1 = 0.89$$\beta_2 = -1.08$

   $D$:鋼管のせい

   $_cD$:コンクリートのせい

   $F_c$:コンクリートの設計基準強度

   $F_y$:鋼管の降伏強さ

   $t$ :鋼管の板厚

   $x_n$:コンクリートの圧縮縁から中立軸までの距離

(角形断面の場合)

$_cN_u = x_n \cdot _cD \cdot F_c$

$_cM_u = \frac{1}{2}(_cD-x_n)_cD \cdot x_n \cdot F_c$

$_sN_u = 2t(2x_n-_cD)F_y$

$_sM_u = Dt(D-t)F_y+2t(_cD-x_n) x_n \cdot F_c$

なお、中立軸がコンクリート断面外の場合の終局曲げ耐力は、上記の方法で得られる軸方向力と曲げモーメントの耐力曲線と、(2)「軸方向力を受ける部材の終局耐力」の終局軸圧縮耐力 $N_{cu1}$および終局軸引張耐力 $N_{tu}$を直線で補間することで算定します。

B.長柱の終局曲げ耐力

軸方向力と曲げモーメントを同時に受ける座屈長さが断面せいの12倍を超える柱を超える柱の終局耐力は以下の式より算定します。

 ・ $N_u \leq _cN_{cu}$ または、 $M_u \geq _sM_{u0} \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M}$ のとき、

   $N_u = _cN_u$

   $M_u = \left( _cM_u+_sM_{u0} \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M} \right)$           (1)       

 ・ $N_u > _cN_{cu}$ または、 $M_u < _sM_{u0} \left( 1- \frac{_cN_cu}{N_k} \right) \frac{1}{C_M}$ のとき、

   $N_u = _cN_{cu}+_sN_u$

   $M_u = _sM_u \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M}$                (2)     

ここに、

$_sM _{u0}$:鋼管部分が曲げモーメントのみを受ける場合の終局曲げ耐力

$_sN_u,_sM_u$ :鋼管長柱の終局耐力で以下によります。

$_sN_u = 2r_2t(2\theta- \pi)F_y$

$_sM_u = 4r_2^2t \sin \theta \cdot F_y$

上記式中の $_cN _{cu}$ は(2)「軸方向力を受ける部材の終局耐力」の $_cN _{cr}$あるいは $0.9_cN _{cr}$により、以下の式で算定します。 $_cM _u$が負になる場合には0として扱います。

$_cM_u = \frac{4_cN_u}{0.9_cN_{cr}} \left( 1 - \frac{_cN_u}{0.9_cN_{cr}} \right) _cM_{max}$

$_cM _{max}$:細長比 $_cλ_1$の 充填コンクリート長柱の最大曲げ耐力で、以下の式より算出します。

$_cM_{max} = \frac{C_b}{C_b+_c\lambda_1^2}_cM_{max0}$

$C_b=0.923-0.0045F_c$

$_cM _{max0}$は以下の式より算出します。

角型断面の場合: $_cM_{max} = \frac{F_c \cdot D^3}{8}$

円形断面の場合: $_cM_{max} = \frac{F_c \cdot D^3}{12}$

$N_k$は以下の式より算定します。

$N_k = \frac{\pi^2 \left( \frac{_cE' \cdot _cI}{5} +_sE \cdot _sI \right)}{l_k^2}$

ここに、 $_cE'$はコンクリートのヤング係数で以下の式を適用します。

$_cE' = (3.32 \sqrt{F_c}+6.90) \times 10^3$

$C_M$は節点移動がある場合の計算式として1.0とします。

C.中柱の終局曲げ耐力

軸方向力と曲げモーメントを同時に受ける座屈長さが断面せいの4倍を超え、12倍以下の柱の終局耐力は以下の式より算定します。

 ・ $N_u \leq _cN_{cu}$ または、 $M_u \geq _sM_{u0} \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M}$ のとき、

   $N_u = _cN_{cu}$

   $M_u = \left( _cM_u+_sM_{u0} \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M} \right)$

 ・ $N_u > _cN_{cu}$ または、 $M_u < _sM_{u0} \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M}$ のとき、

   $M_u = _sM_{u0} \left( 1- \frac{N_u-_cN_{cu}}{N_{cu2}-_cN_{cu}} \right) \left( 1- \frac{_cN_{cu}}{N_k} \right) \frac{1}{C_M}$

(4) せん断を受ける部材の終局耐力

通常のせん断スパン比を有するCFT柱は材端に塑性ヒンジを形成する破壊状況を示すため、せん断の検定は行いません。

07. 非線形解析(動的解析)のサブセクション

立体解析モデルの非線形特性

立体解析モデルの非線形特性

立体解析モデルの動的解析のための既定の非線形特性を部材、構造種別ごとに下表に示します。

部材種別成分RC造・SRC造・CFT造S造
曲げ武田型(トリリニア)標準型(バイリニア)
軸方向弾性弾性
せん断弾性弾性
曲げファイバーモデル*1ファイバーモデル*1
軸方向ファイバーモデル*1ファイバーモデル*1
せん断弾性弾性
耐震壁曲げファイバーモデル
軸方向ファイバーモデル
せん断原点指向型(トリリニア)
ブレース曲げ
軸方向標準型(バイリニア)*2
せん断

*1:ファイバーモデルでは、鉄筋・鉄骨:標準型バイリニア、コンクリート:NewRCモデル(原点指向型)としてモデル化しています(ただし、NewRCの適用範囲であるFc60を超える強度、もしくはユーザー定義コンクリートの場合はBilinearの骨格曲線に対する原点指向型となります。適用範囲外のため、関数の形状が異常となるためです。)。また、指定により弾性とすることが可能です。

*2:指定により、非線形特性を個別に設定することが可能です。

鉄骨大梁の座屈を考慮した履歴

指定により、鉄骨大梁の座屈を考慮した履歴則を採用する事ができます。
座屈形式に応じて、以下の履歴則を採用します。

局部座屈

文献「加藤・秋山・帯: 局部座屈を伴うH形断面部材の変形, 日本建築学会論文報告集 第257号・昭和52年7月」を元に履歴則を設定します。

除荷特性は文献「孟・大井・高梨: 鉄骨骨組地震応答解析のための耐力劣化を伴う簡易部材モデル, 日本建築学会構造系論文報告集 第437号・1992年7月」によるROモデルを用います。
ROモデルの諸元は、γ=5, Φ=0.5とします。

横座屈

文献「井戸田・中田・吉田・小野: 横座屈で耐力が決まるH形鋼梁の繰返し履歴モデル,?日本建築学会構造系論文集?第80巻?第711号 819-829 2015年5月」を元に履歴則を設定します。

最大曲げ耐力 $M_u$ は以下のように計算します。

$$ \frac{\mu_{Mu}}{M_p}=\frac{2h_0}{1+c_{def}\lambda_b+(1+c_{res})\lambda_b^2+\sqrt{(1+c_{def}\lambda_b+(1+c_{res})\lambda_b^2)^2-4\lambda_b^2(1+c_{res}\lambda_b^2)}} $$

ここで、

$c_{res}$ : 残留応力度の大きさを考慮する係数(=0.0)
$c_{def}$ : 初期たわみ量の大きさを考慮する係数(= $q_{\kappa}k_{def}^r$)
$h_0$ : 塑性化後の歪み硬化による耐力上昇率
$f$ : 形状係数(=1.0)
$k_{res}$ : 降伏応力度に対する最大残留応力度の大きさの比率(=0.3)
$k_{def}$ : 部材初期たわみ量の正弦波成分の最大振幅を $k_{def}・l_b/1000$ で表したときの係数(=1.0)
$\Lambda_c'$ : 基準化幅厚比と弾性限界細長比を用いて定義される変形性能指標(= $( \lambda_b / _e\lambda_b + WF^3)^{1/3}$)

$h_0=\alpha_{\Lambda_c'}(\Lambda_c'-1.25)+1.0$$(\Lambda_c'\leq1.25)$
$h_0=1.0$$(\Lambda_c'\gt1.25)$

$q_{\kappa}=-0.1\kappa+0.065$$(-1.0\leq\kappa\leq0.0)$
$q_{\kappa}=0.065$$(0.0<\kappa)$

$r=0.5\kappa+1.0$$(-1.0\leq\kappa\leq0.0)$
$r=1.0$$(0.0<\kappa)$

$\alpha_{\Lambda}=-0.2\kappa-0.25$

連成座屈

文献「大谷・井戸田: 局部座屈と横座屈を考慮したH形鋼梁の繰返し履歴モデル, 日本建築学会構造系論文集 第84巻 第765号 1475-1484 2019年11月」を元に履歴則を設定します。
最大耐力 $M_u$ は、横座屈と同様に算出します。
耐力劣化の開始点は、論文中の $\theta_{static}$ を採用します。

質点系解析モデルの非線形特性

質点系解析モデルの非線形特性

復元力特性のモデル化(上部構造)

初期剛性

本プログラムでは、増分解析の最初のポイント(第1ステップ)の荷重-変形関係から初期剛性(K1)を計算します。従って、荷重増分解析の第1ステップの状態で非線形領域に入ってしまう解析結果からは、初期剛性を正しく計算できません。特に、初期応力が過大なことによって発生する第1ステップでの剛性変更などには注意してください。

接線勾配

指定した位置(荷重ステップ間は線形補間)とその直前のポイント(荷重ステップ)を結ぶ勾配とします。

等価せん断型モデル・等価曲げせん断型モデル

地震時の構造物の変形は、せん断的な変形(下左図)と曲げ的な変形(下右図)の組み合わさったものであると考えることができます。本プログラムでは、「等価せん断型モデル(全て非線形のせん断型成分であると仮定するモデル)」と、「等価曲げせん断型モデル(弾性の曲げ成分と非線形のせん断成分の組み合わせであると仮定するモデル)」の2つの考え方によるモデル化を行うことができます。

節点の鉛直変位から曲げ剛性を計算(曲げ剛性の直接入力では入力値を使用)し、曲げ変形成分を計算し、これを全体の層間変位から差し引いた残りをせん断変形成分とします。

ここで、

$K_1$:初期剛性

$α_2$$K_1$:第2剛性

$α_3$$K_1$:第3剛性

$Q_1,δ_1$:第1折点のせん断力,変位

$Q_2$, $δ_2$:第2折点のせん断力,変位

$Q_3$, $δ_3$:第3折点のせん断力,変位

本プログラムでは、第1折点および第3折点を指定し、第2折点を自動計算する方法(ルール1、2)と、第2折点および第3折点を指定し第1点を自動計算する方法(ルール3)があります。

ルール1、2による自動計算では、第3折点までの包絡面積がスケルトンカーブの包絡面積と等しくなるように、第2折点を設定します。また、第3勾配は第3折点の接線勾配とします。

ルール1では、第1折点はQ-δ曲線において割線剛性が初期剛性に対して指定値以下となった時点の変位により第1折点を決定します。

ルール2では、各階において最初に降伏部材が発生した時点の変位に対する比率を指定します。指定値に相当する変位を超えた時点の変位により第1折点を決定します。

ルール3による自動計算では、第2折点までの包絡面積がスケルトンカーブの包絡面積と等しくなるように、第1折点を設定します。また、第3勾配は第3折点の接線勾配とします。降伏ヒンジが発生した大梁端部の比率が指定値を超えた時点の変位により第2折点を決定します。

等価曲げ剛性の計算方法

第1ステップに関する柱の鉛直方向変位と柱軸力からひずみエネルギーの和が等しくなるような平面保持型の $_eθ_i$を求め、これに対応する等価曲げ剛性 $_eEI_i$を計算します。

i階での増分回転角を $_eθ_i$とすると、下式が成立するものとします。

$$ \sum_{j=1}^{n} \left( {}_{j}N_i・{}_j \Delta V_{i} \right) = \sum_{j=1}^n \left( {}_jN_i\left({}_e \Delta \theta_i・{}_jL_i \right) \right) $$

したがって、

$$ e\Delta \theta_i = \frac{\sum_{j=1}^{n} N_i (_{j}N_i \cdot _j\Delta V_i )}{\sum_{j=1}^{n} (_{j}N_i \cdot _jL_{i} )} $$

ここで、

$_jN_i$ : i階j軸の鉛直部材(柱、ブレース、壁、支持バネ)軸力  ※ブレースは指定により除外可。

$_jΔV_i$ : i層j軸の柱の鉛直方向変形

$_jL_i$ : i階j軸の柱の中立軸位置からの距離

等価曲げ剛性 $_eEI_i$は、モールの定理より

${}_e \Delta \theta _i = \int _{xi}^{xi+1} \frac{M_x}{EI_x} dx$

したがって、等価曲げ剛性 $_eEI_i$は次式で求められます。

$e EI_i = h_i \frac{M_{i+1}+M_i}{2・{}_e \Delta \theta _i}$

曲げ変形成分 $_bδ_i$は、下式で求められます。

$b \delta_i = {h_i}^2 \frac{2 \cdot M_i+M_{i+1}}{6 \cdot {}_e EI_i}$

せん断変形成分 $_Sδ_i$は、下式で求められます( $δ_i$はi層の全体変形)。

${}_S \delta _i = \delta _i - {}_b \delta _i - \sum _{j=1}^{i-1} h_i・{}_e \Delta \theta _j$

よって等価せん断剛性は次式で求められます。

${}_eGA_i = Q_i・\frac{h_i}{{}_s \delta _i}$

中立軸位置の自動計算方法

下図に示した各層軸力jNiを用いて、軸力分布回帰直線の回転角と中立軸位置を求めています。

下式が最小となる直線を最小二乗法によって求め、軸力分布回帰直線としています。

$$ \sum _{j=1}^n \left({}_jN_i-{}_jL_i \cdot _{en}\theta _i \right)^2 $$

ここで、

$_jN_i$ : i層j軸の鉛直部材(柱、ブレース、壁、支持バネ)軸力

$_jL_i$ : i層j軸の柱の中立軸位置からの距離

P-δ効果の評価方法(免震支承材)

鉛直支持材(柱・ブレース・壁など)の瞬間鉛直支持軸力と、各位置での瞬間層間変位を乗じて、P-δ効果による瞬間付加モーメント( $⊿M$)を算出します。指定されたフレームに含まれる全ての鉛直支持材についての瞬間付加モーメントの総和( $Σ⊿M$)を求め、Σ⊿Mを階高( $h$)で除して求めた層せん断力( $⊿Q$)をP-δ効果による層せん断力の低下とします。 $⊿Q$の計算は、Q-δ曲線の全ステップ分を逐次計算します。下図に示した各層軸力 $_jN_i$を用いて、軸力分布回帰直線の回転角と中立軸位置を求めています。免震支承材の場合、三山モデルを採用します。

$⊿M=P×δ$
$⊿Q=(Σ⊿M)/h$

質点系解析モデル

共通条件

  • X,Y方向別々のモデルとしてモデル化されます。

  • 上下方向の自由度は拘束します。

剛性マトリクス

スウェイ・ロッキングを考慮した剛性マトリクスは、以下のように表されます。

ここで、

$[S]$:剛性マトリクス 

$k_{ji}$:上部構造の剛性マトリクスの要素

$k_s$:スウェイのバネ定数

$k_R$:ロッキングのバネ定数

質量マトリクス

スウェイ・ロッキングを考慮した質量マトリクスは、以下のように表されます。

ここで、 $[M]$:質量マトリクス

$m_i$:i層の質量

$m_s$:基礎の質量

$m_r$:ロッキング質量慣性モーメント

$h_i$:i層の基礎からの高さ

モデル化タイプ

 モデル化タイプは下記の3つから選択可能です。

等価せん断型
  • 曲げ剛性を剛とします。(曲げ変形0)

  • 剛床内並列ばねが設定できます。

  • 一般的に塔状比の小さい建物で適用します。塔状比が大きい建物に適用した場合、立体モデルと高次モードの性状に差が生じてきます。

等価曲げせん断型
  • 曲げ剛性を梁要素として考慮します。

  • 剛床内並列ばねが設定できます。(Ver.2.8.0.4~)

  • 一般的に塔状比の大きい建物で適用します。

  • 速度依存ダンパーは曲げ変形を含んだ変形に対して作用します。

曲げせん断分離型
  • 曲げ剛性を回転ばねとして考慮します。

  • 剛床内並列ばねが設定できます。

  • 一般的に塔状比の大きい建物で適用します。

  • モデル化が異なるため、等価曲げせん断型と固有周期に若干差が生じます。(概ね1%程度)

  • 速度依存ダンパーをせん断変形のみに作用させることができます。

ダンパーのモデル化

ダンパーは履歴型、速度依存型によってそれぞれ下記のように選択できます。

履歴型ダンパーの場合

1.ダンパーを個別にモデル化する場合(付加ばねを介して質点間に接続)

各層ごとの保有付加剛性を設定するか、状態N,R,T解析から算出される保有付加剛性をダンパーごとに接続する方法があります。計算方法は保有付加剛性の計算方法をご参照ください。

2.Q-δ曲線上で分離する場合(直接質点間に接続)

静的荷重増分解析結果を元に、各ステップにおいて 各階ダンパー負担せん断力-各階層間変位関係を取得します。
この層せん断力-変形関係を元に、ダンパー部の骨格曲線をトリリニアとしてモデル化します。

  

速度依存型ダンパーの場合

1.保有付加剛性を考慮する場合(付加ばねを介して質点間に接続)

履歴型ダンパーと同様です。

   ※付加ばねに曲げ変形分が考慮されていると考え、減衰要素は付加ばねを介して質点間に配置します。

2.保有付加剛性を考慮しない場合(直接質点間に接続)

   ※曲げせん断分離型の場合、減衰要素はせん断変形にのみ作用します。

保有付加剛性の計算方法

各階ごとの保有付加剛性を算出する場合

各層保有付加剛性は以下の計算により算出します。

$K'_i = Q_i * (1 / \delta_R - 1 / \delta_N)$
ダンパーごとの保有付加剛性を算出する場合

状態RまたはT解析によるダンパーの有効剛性に対し、状態Nによる実効変形比を考慮して付加剛性を算出します。

スウェイ・ロッキングモデル

質点系解析モデルは、層・階で認識される上部構造と、その下の基礎構造により構成されます。解析モデルは、層ごとに水平方向の振動自由度をもち、基礎はロッキング(基礎回転)とスウェイ(基礎移動)の2自由度を考慮できます。

上部構造の非線形特性は、増分解析結果からモデル化した復元力特性により評価します。基礎構造については、ロッキング・スウェイを入力値(ロッキング用重量慣性モーメント・ロッキングのバネ定数・ロッキングの減衰定数、スウェイ用重量・スウェイのバネ定数・スウェイの減衰係数)により評価します。

免震考慮モデル(免震層ねじれ考慮無し)の場合

免震考慮モデル(免震層ねじれ考慮無し)の場合は免震層については上部構造と同一のXY座標に対して集中配置されます(Ver.2.8.0.0よりモデル化を変更しました)。免震層の曲げ剛性は、上部構造の曲げせん断型の曲げ剛性と同様の方法で計算して考慮されます。上部構造については耐震モデルと同様にモデル化されます。免震層上下節点の自由度は並進方向、X軸回りおよびY軸回り回転をフリーとし、鉛直および回転自由度は拘束します。本モデルの場合は、スウェイ・ロッキングを考慮することができます。

免震考慮モデル(免震層ねじれ考慮、上部ねじれ非考慮)の場合

免震考慮モデル(免震層ねじれ考慮、上部ねじれ非考慮)の場合は免震層については立体的に配置され、上部構造については串団子モデルとしてモデル化されます。免震層上下節点の自由度は並進方向およびねじれ方向をフリーとし、X軸回りおよびY軸回りの回転自由度は拘束します。上部構造の各質点には並進質量の他に回転慣性質量が考慮されます。上部構造のねじれ剛性は剛としてモデル化します。本モデルで免震層のねじれの検討を行う際には以下の点に注意が必要です。

・質点系モデルを配置する座標を適切に設定する必要があります。免震層の一つ上の階のせん断力重心(軸力重心)に配置するのが望ましいです。

・本モデルでは免震層のねじれは精度よくモデル化できる可能性がありますが、上部構造の応答評価には適切でない場合があります。串団子モデルは原則的にねじれが生じない建物に対して行うモデル化であり、上部構造にねじれが生じる場合にはそのままでは精度よくモデル化できないことがあります。

・本モデルの場合は、スウェイ・ロッキングを考慮することができません。

固有値解析

固有値解析

固有値解析の解法

非減衰自由振動方程式

$$ [M]\{\ddot{x}\} + [S]\{x\} = 0 $$

ここで、
$[M]$:質量マトリクス

$[S]$:剛性マトリクス

$\{x\}$:変位ベクトル

$\{\ddot{x}\}$:加速度ベクトル

は次式のような固有周期問題となります。

$$ \lambda\{V\} = [M]^{-1} [S]\{V\} $$

このとき、 $[M]^{-1} [S]$は一般に対称行列ではなく、ロッキングを考慮した場合、 $[M]$

も対角行列とならないことから、以下に示すような対称行列の固有値問題に置換えて解きます。

まず、 $[M]$をコレスキーの平方根により、2つの三角行列の積で表します。

$$ [M] = [T] \times [T]^T $$

ここで、 $[T]$は下半分の三角行列です。式(3)を式(2)に代入し、左から $[T]^T$を乗ずると、

$$ \lambda [T]^T \{V\} = \left( [T]^{-1} [S] \left[T^{-1}\right]^T \right) [T]^T \{V\} $$

となります。従って、 $([T]^{-1}[S][T^{-1}]^T)$ の固有値、固有ベクトルを求めれば、式(4)の固有値、固有ベクトルおよび固有周期Tは次のように求まります。

$\lambda = \lambda^* \\ \{V\} = \left[T^{-1}\right]^T\{V^*\} \\ T = 2\pi/\sqrt{\lambda}$

なお、 $([T]^{-1}[S][T^{-1}]^T)$ の固有値解析は、振動自由度がに300以下の場合はヤコビ法により、300を超える場合はサブスペース法により計算されます。

刺激係数

式(1)に外乱として地震力を考慮すると

$[M]\ddot{x}+[S]x = -[M]\ddot{z}$   (6)

ここで、 $\ddot{z}$:地震加速度

$\{x\} = [V]\{q\}$とおき、左から $[V]$を乗ずれば、式(7)のようにモード分解することができます。

$\{\ddot{q}\} + [A]\{q\} = \{p\}$   (7)

ここで、

$[A] = ([V]^T[M][V])^{-1}[V]^T[S][V]$

$\{p\}$ = $-([V]^T[M][V])^{-1} \times [V]^T[M]\{\ddot{z}\}$ = $-\{\ddot{z}\} \times \{ \beta \}$

$\{\beta\}$を刺激係数と呼び、ロッキング・スウェイを考慮した場合の式で表せば次のようになります。

$\{ \beta \} = -([V]^T[M][V])^{-1}[V]^T[M]\{I\}$   (8)

ここで、

減衰マトリクス

減衰マトリクス

減衰タイプ

本プログラムでは減衰タイプを剛性比例型もしくはレーリー減衰およびモード別減衰から選択できます。剛性比例型とした場合、入力値された「 $T_i$(減衰指定固有周期)」、「 $h_i$(減衰定数)」から、下式により各部の減衰係数を計算します。

$C_i = \frac{T_i \times h_i}{\pi} \times S_i$

減衰マトリクス $[C]$の作成は、剛性マトリクス $[S]$に準じます。また、剛性変更に伴う減衰項の変更を指定することができます。

剛性変更に伴う減衰項の変更

剛性変更に伴う減衰項の変更を指定できます(操作編マニュアル参照)。

  1. 初期剛性比例減衰

初期剛性に対する減衰マトリクス $[C]$を用います。

  1. α1一定

初期剛性に対する $\alpha_1$、瞬間剛性マトリクス $[S]$より、以下とします。

$[C] = \alpha _1 [S]$
  1. h1一定

瞬間剛性に対する1次の固有円振動数 $\omega_1$を以下と仮定します。

$\omega _1 = \omega _{1e} \times \sqrt {\frac{\{u\}^T[S]\{u\}}{\{u\}^T[S_e]\{u\}}}$

指定された $h_1$より、瞬間減衰マトリクス $[C]$を定義します。

$[C] = \frac{2h_1}{\omega _1} [S]$

ここで、 $[C]$:瞬間減衰マトリクス

     $[S]$:瞬間剛性マトリクス

     $[S_e]$:初期剛性マトリクス

     $h_1$:(1次の)減衰定数(入力値)

     $\omega _{1e}$:初期剛性による1次の固有円振動数(減衰指定固有周期の入力がある場合は、入力値の固有周期から求まる1次の固有円振動数)

     $\{u\}$:初期剛性による1次の固有ベクトル

累積型・非累積型

累積型は、増分減衰力を積分することにより減衰を評価します。 非累積型は、減衰力を瞬間減衰マトリクス×速度 として求めます。

ここで、
$[C]$ :瞬間減衰マトリクス
$\{ \Delta \dot x\}$:増分速度
$\{ \dot x\}$:速度

振動解析の解法

振動解析の解法

振動方程式は直接積分法により、次式で解きます。

$[M]\{\ddot{x}_n\} + \{C_n\} +\{F_n\} = \{f_n\}$

時刻ステップnでの変位、復元力、減衰力を以下の式で表します。

$\{x_n\} = \{x_{n-1}\} + \{ \Delta x_n\}$ $\{F_n\} = \{F_{n-1}\} + [S_n]\{ \Delta x_n\}$ $\{C_n\} = \{C_{n-1}\} + [C_n]\{ \Delta \dot x_n\}$

ここで、

$[S_n]$:時刻ステップnでの瞬間剛性マトリクス

$[C_n]$:時刻ステップnでの瞬間減衰マトリクス

弾塑性振動方程式は、以下となります。

$[M]\{\ddot x_n\} + [C_n]\{ \Delta \dot x_n\} + [S_n]\{ \Delta x_n\} + \{C_{n-1}\} + \{F_{n-1}\} = \{f_n\}$

加速度を増分形で表すと、下式になります。

$\{ \ddot x_n\} = \{ \ddot x_{n-1}\} + \{ \Delta \ddot x_{n}\}$

これを振動方程式に代入して、以下の式を得ます。

$[M]\{ \Delta \ddot x_{n}\} + [C_n]\{ \Delta \dot x_{n}\} +[S_n]\{ \Delta x_{n}\} + [M]\{ \ddot x_{n-1}\} + \{C_{n-1}\} + \{F_{n-1}\} = \{f\}$

上式を、ニューマークβ法により直接解きます。すなわち、時刻ステップnの変位、速度は次式により表されます。

$x_n = x_{n-1} + \Delta t \Delta \dot x_{n-1} + \frac{ \Delta t^2}{2}x_{n-1} + \beta \Delta t ^2(\ddot x_n - \ddot x_{n-1})$ $\dot x_n = \dot x_{n-1} + \Delta t \Delta \ddot x_{n-1} + \frac{\Delta t}{2}(\ddot x_n - \ddot x_{n-1})$

ここで、 $\Delta t$:時間刻み

これを増分形で表すと、以下のようになります。

$\{ \Delta x_n\} = \{x_n\} -\{x_{n-1}\} = \Delta t \{ \dot x_{n-1}\} + \frac{\{\Delta t\}^2}{2}\{\ddot x_{n-1}\} + \beta\{\Delta t\}^2\{\Delta \ddot x_n\}$ ${ \Delta \ddot x_n} = { \dot x_n} - { \dot x_{n-1}} = \Delta t {\ddot x_{n-1}} + \frac{\Delta t}{2}{\ddot x_n}$

これらを用いて、 ${\Delta t}$について整理すると、次式が得られます。

${ \Delta \ddot x_n} = \{ [M] + \frac{\Delta t}{2}[C_n] + \beta{\Delta t}^2[S_n] \}^{-1} ・ [{ f_n - {[M] + \Delta t[C_n] + \frac{{\Delta t}^2}{2}[S_n] } {\ddot x_{n-1}} - \Delta t[S_n]{ \dot x_{n-1}} -{C_{n-1}} - {F_{n-1}} }]$

免震支承材

免震支承材

免震支承材の履歴特性

鉛プラグ挿入型積層ゴム

a) LRB統一型

複数メーカーの統一仕様による「歪依存型バイリニア特性」です。

鉛プラグ入り積層ゴム概略図

(1) 二次剛性 $K_d(γ)$(kN/cm)

$K_d (\gamma) = C_{Kd}・K_d$ $K_d = ( K_r + K_p )$

$K_r$ :積層ゴムの水平ばね定数

$K_r = G_r \frac{A_r}{H}$

$G_r$:ゴムのせん断弾性率

$A_r$ :積層ゴムの断面積

$H$:ゴム総厚

$K_p$ :鉛プラグによる水平剛性増加分

$K_p = α_p \frac{A_p}{H}$

$α_p$:鉛の見掛けのせん断弾性係数

$A_p$:鉛プラグ断面積

$C_{Kd}$:降伏後剛性のひずみ依存による修正係数

$$ C_{Kd} = \begin{cases} 0.779γ^{0.41} &(γ<0.25) \\\\\\ γ^{-0.25} &(0.25≤γ<1.0) \\\\\\ γ^{-0.12} &(1.0≤γ<2.5) \end{cases} $$

$γ$:歪

(注)  $G_r,α_p$については次項の付表-1 を参照してください。

(2) 切片荷重 $Q_d(γ)$

$Q_d(\gamma) = C_{Qd}・Q_d$ $Q_d = \sigma _{pb}・A_p$

$σ_{pb}$:鉛の降伏せん断応力度(kN/cm2)

$C_{Qd}$:降伏荷重のひずみ依存による修正係数

$$C_{Qd} = \begin{cases} 2.036γ^{0.41} & (γ≤0.1) \\\\\\ 1.106γ^{0.145} & (0.1<γ<0.5) \\\\\\ 1 & (0.5≤γ) \end{cases}$$

γ:歪

(注)  $σ_{pb}$については次項の付表-1 を参照してください。

(3) 初期剛性 $K_u$

$K_u = \beta・K_d$

β:初期剛性の二次剛性に対する倍率

β=10~15とし、G4はβ=13、G6はβ=10を推奨

(4) 等価水平剛性 keq

$k_{eq} = \frac{Q_d}{γ・H} + K_d$

(5) 等価粘性減衰定数 $H_{eq}$

$H_{eq}=\frac{2}{π} \cdot \frac{{Q} _{d} \lbrace \gamma \cdot H-\frac{{Q} _{d}}{{(β-1)K} _{d}} \rbrace }{{k} _{eq} \cdot (γ \cdot H)^2}$

(6) 補正後の降伏後剛性 $K'_d$および降伏荷重 $Q'_d$

$K'_d = {\alpha} _{Kd}・{K} _{d}$ $Q'_d = {\alpha} _{Qd}・{Q} _{d}$

$α_{Kd}:K_d$の補正係数

$α_{Qd}:Q_d$の補正係数

ここで、温度依存性について、温度 $t_0$への換算式は次式とします。

$K_d(t_o) = K_d(20)・exp(-0.00271(t_o-20)$ $Q_d(t_o) = Q_d(20)・exp(-0.00879(t_o-20)$

b) オイレス工業歪み依存Tri-Linear型

オイレス工業鉛プラグ挿入型積層ゴム支承の「歪み依存トリリニア特性」です。

ここで、

$K_d$ :降伏剛性(kN/m)

$K_d = 0.779・\gamma^{-0.43} ・K_{d100}$[γ<0.25]
$K_d = \gamma^{-0.25}・K_{d100}$[0.25≦γ<1.0]
$K_d = \gamma^{-0.12}・K_{d100}$[1.0≦γ<2.5]

$K_{d100}$:せん断ひずみγ=100%時の降伏後剛性

$K_1$ :第1剛性

$K_1 = \beta _1・K_d$

$\beta _1 = K_1/K_d$(推奨値:45)

$K_2$ :第2剛性

$K_2 = \beta _2・K_d$

$\beta _2 = K_2/K_d$(推奨値:2.5)

$Q_d$ :降伏荷重

$Q_d = 2.036・ \gamma ^{0.41}・Q_{d100}$[γ≦0.1]
$Q_d = 1.106・ \gamma ^{0.145}・Q_{d100}$[0.1<γ<0.5]
$Q_d = Q_{d100}$[0.5≦γ]

$Q_{d100}$:せん断ひずみ $γ=100%$時の降伏荷重

$Q_{y1}$ :第1折れ点荷重

$α_1$$Q_{y1}/Q_d$(推奨値:0.7)

復元力特性タイプ(=135)を指定されたバネについては、応答計算に入る時に初期剛性を再計算します。

初期剛性は歪が0.05 における $K_1$とし、以降下記の規則に従って弾塑性の判定が行われます。

① |γ|≦0.05 の範囲においては、γ=0.05 として式1、式4、式5により求まるトリリニアルールに従って動きます。

② |γ|>0.05 の範囲におけるスケルトン上の動きは式1、式2または式3で求まる $K_d$を瞬間剛性とします。

③ スケルトンからの除荷時において、式1~3、式4および式5~7によりトリリニアルールを設定します。

④ トリリニアループから最大変形をこえると、スケルトン上に戻ります。

以降、②、③を繰り返します。

c) オイレス工業修正H-D型

オイレス工業鉛プラグ挿入型積層ゴム支承の「歪み依存修正H-D特性」です。

弾性すべり支承

すべり支承履歴特性は摩擦ばね要素による標準型バイリニアとします。

滑っている状態ではばね剛性は作用しないため、完全バイリニア型になります。

ブリヂストン製の装置の場合、ユーザー指定により速度を直接指定して摩擦係数を変更することが可能です。速度を指定した場合、下記の計算により摩擦係数を設定します。

(SPシリーズ) $\mu = 0.0424 \sigma^{-0.510} V^{0.0894}$      (σ=18N/mm2、V:速度mm/s)

(SLシリーズ) $\mu = (0.112-0.00276 \sigma) V^{0.0863}$    (σ=10N/mm2、V:速度mm/s)

(SKシリーズ) $\mu = (\sigma/18)^{-0.51} \times (0.0073V^{0.0894})$   (σ=18N/mm2、V:速度mm/s)

高減衰ゴム系積層ゴム

ブリヂストン

ブリヂストン高減衰積層ゴムです。各タイプの係数は以下の通りです。

・E6タイプ

$Geq$$2.309 - 4.327 \gamma + 4.456 \gamma ^2 - 2.379 \gamma ^3 + 0.630 \gamma ^4 - 0.0649 \gamma ^5$

$Heq$$0.1894 + 0.0664 \gamma - 0.0353 \gamma ^2 + 0.0041 \gamma ^3$

$U$$0.3726 + 0.0956 \gamma - 0.0741 \gamma ^2 + 0.0113 \gamma ^3$

・E4タイプ

$Geq$$1.308 - 2.438 \gamma + 2.640 \gamma ^2 - 1.483 \gamma ^3 + 0.4086 \gamma ^4 - 0.043 \gamma ^5$

$Heq$$0.227 + 0.0120 \gamma - 0.0088 \gamma ^2 + 0.0037 \gamma ^3$

$U$$0.379 + 0.0069 \gamma - 0.0046 \gamma ^2 + 0.0026 \gamma ^3$

・X6Rタイプ

$Geq$$G_0 \times (2.855 - 3.878 \gamma + 2.903 \gamma ^2 - 1.016 \gamma ^3 + 0.1364 \gamma ^4)$

$Heq$$H_{eq0} \times (0.9150 + 0.2364 \gamma - 0.1804 \gamma ^2 + 0.02902 \gamma ^3)$

$U$$u_0 \times (0.9028 + 0.2711 \gamma - 0.2083 \gamma ^2 + 0.03421 \gamma ^3)$

$G_0$ = $0.620$$H_{eq0}=0.240、u_0=0.408$

・X4Rタイプ

$Geq$$1.145 - 1.583 \gamma + 1.192 \gamma ^2 - 0.416 \gamma ^3 + 0.054 \gamma ^4$

$Heq$$0.216 - 0.008 \gamma + 0.018 \gamma ^2 - 0.006 \gamma ^3$

$U$$0.3617 - 0.0132 \gamma + 0.0325 \gamma ^2 - 0.0110 \gamma ^3$

・X3Rタイプ

$Geq$$0.8703 - 1.1028 \gamma + 0.7283 \gamma ^2 - 0.2213 \gamma ^3 + 0.0255 \gamma ^4$

$Heq$$0.166 - 0.006 \gamma + 0.015 \gamma ^2 - 0.005 \gamma ^3$

$U$$0.2720 - 0.0105 \gamma + 0.0262 \gamma ^2 - 0.0087 \gamma ^3$

・X4Sタイプ

$Geq$$1.145 - 1.583 \gamma + 1.192 \gamma ^2 - 0.416 \gamma ^3 + 0.054 \gamma ^4$

$Heq$$0.236 - 0.009 \gamma + 0.020 \gamma ^2 - 0.007 \gamma ^3$

$U$$0.4001 - 0.0190 \gamma + 0.0401 \gamma ^2 - 0.0132 \gamma ^3$

東洋ゴム

東洋ゴム高減衰積層ゴムです。

HRBおよびSHRBが選択可能です。

SHRB-E4タイプおよびSHRB-E6タイプはブリヂストン高減衰ゴムと同様の計算を行います。

鉄粉・ゴム混合材プラグ挿入型積層ゴム(ブリヂストン)

鉄粉・ゴム混合材プラグ挿入型積層ゴム(eRB)は歪依存バイリニア型です。各係数は以下の通りです。

・G0.4タイプ

$Ckd$$1.481 - 0.6781 \gamma + 0.2166 \gamma ^2 - 0.01958 \gamma ^3$

$Cqd$$0.2036 + 0.8047 \gamma + 0.1172 \gamma ^2 - 0.1505 \gamma ^3 - 0.02502 \gamma ^4$

鉄粉・ゴム混合材プラグ挿入型積層ゴムは下記が選択できます。

・旧認定(ゴム径・プラグ径による低減無し)

・現認定MVBR-0508(プラグ径の関数による低減を考慮)

現認定 MVBR-0508を選択した場合は下記式で二次剛性、切片荷重の低減を考慮します。

No.項目基準値
1.二次剛性$K_d=D_{Kd}(D_p)×(G_r×A_r/H_r+α_p/H_r)$
$D_{Kd}(D_p)$:下式にて与えられるプラグ径 $D_p$に対する $K_d$の依存式
$D_{Kd}$ = $1 (D_p≦180)$
$-2.161×10-^3(D_p-180)+1(180<D_p)$
$α_p$:ひずみ100%時におけるプラグの見かけのせん断弾性率(4.7N/mm2)
2.切片荷重$Q_d$ = $D_{Qd}(D_p)×τ_p×A_p$
$D_{Qd}(Dp)$:下式にて与えられるプラグ径 $D_p$に対する $Q_d$の依存式
$D_{Qd} = 1 (D_p≦200)$
$-4.279×10-^3(D_p-200)+1 (200<D_p)$
$τ_p$:ひずみ100%時のプラグの降伏応力(6.446N/mm2)

$A_r$: ゴム部分の断面積(mm2)

$H_r$: ゴム総厚(mm)

$A_p$: プラグ面積(mm2)

$G_r$: ひずみ100%時におけるゴムのせん断弾性率(0.385N/mm2)

U型ダンパー

標準バイリニア型でモデル化します。

積層ゴム一体型U型ダンパーとして配置した場合、並列して天然ゴム系積層ゴムが配置されます。

錫プラグ挿入型積層ゴム

錫プラグ挿入型積層ゴム免震部材のモデル化です。

a) 歪み依存Bi-Linear

錫プラグ入積層ゴム 復元力特性モデル(歪依存型バイリニアモデル)

(1) 二次剛性 $K_2$

$K_2 = \frac{G \cdot A_r}{n \cdot t_r}$

$G$ :ゴム材料のせん断弾性率

$A_r$ :ゴムの受圧面積

$n$ :ゴム層数

$t_r$ :ゴム1 層厚さ

$K_2(\gamma) = (0.997 \times \gamma^{-0.403})K_2( \gamma _{100})$(γ<1.0)

$K_2(\gamma) = (1.0 + (-0.313)In(\gamma)) K_2( \gamma _{100})$ (γ≧1.0)

$γ$ :ひずみ

$γ_{100}$ :ひずみ100%

(2) 切片荷重 $Q_d$

$Q_d = A_p・\tau _d$(kN)

$A_p$ :錫プラグ断面積 (cm2)

$τ_d$ :錫プラグ降伏応力度 (kN/cm2)

$Q_d(\gamma) = (1.0 + 0.013In(\gamma))Q_d(\gamma _{100})$(γ<1.0)

$Q_d(\gamma) = (1.0 + (-0.079)In(\gamma))Q_d(\gamma _{100})$(γ≧1.0)

b) 歪み依存Tri-Linear

(1) せん断歪み100%時降伏後剛性 $K_{p100}$

$K_{p100} = \frac{G \cdot A_r}{n \cdot t_r}$

$G$ :ゴム材料のせん断弾性率

$A_r$ :ゴムの受圧面積

$n$ :ゴム層数

$t_r$ :ゴム1 層厚さ

$K_p(\gamma) = (0.997 \times \gamma^{-0.403})・K_{p100})$(γ<1.0)

$K_p(\gamma) = (1.0 + (-0.313)In(\gamma))・K_{p100}$(γ≧1.0)

$γ$ :ひずみ

$γ_{100}$ :ひずみ100%

(2) せん断歪100%時の切片荷重 $Q_{d100}$

$Q_{d100} = A_p・\sigma _d$(kN)

$A_p$ :錫プラグ断面積 (cm2)

$σ_d$ :せん断歪み100%時錫プラグ降伏応力度 (kN/cm2)

$Q(\gamma) = (1.0 + 0.013In(\gamma))Q_{d100}$(γ<1.0)

$Q(\gamma) = (1.0 + (-0.079)In(\gamma))Q_{d100}$(γ≧1.0)

転がり支承

履歴特性は標準型バイリニアとします。

折れ点耐力は軸力一定を仮定し、長期軸力と摩擦係数から計算します。第2剛性倍率は1/10000とします。また、摩擦係数μは下記により計算します。

$Q1 = \mu・P_V$ $\mu = (1.2+7.8 \times P_V/ P_o)/1000$

$Pv$ :長期軸力

$Po$ :静定格圧縮荷重

また、初期剛性は変形が0.2mmに達するまで維持するものと仮定して復元力特性を設定します。

鉛ダンパー

標準バイリニア型でモデル化します。

球面すべり支承

球面すべり支承の計算モデルでは時々刻々の支承材に生じる速度によって以下の式により摩擦係数が計算されます。

$\mu = \mu _0・(1.0 - 0.55・e^{-0.019・|V|})$(MNタイプ)

$\mu = \mu _0・(1.03 - 0.55・1.5^{-0.018・|V|})$(LNタイプ)

$μ$:すべり摩擦係数 $μ_0$:標準摩擦係数 $V$:層間速度(mm/s)

標準摩擦係数 $μ_0$の面圧依存性は以下の計算式により算出して考慮します。

(MNタイプ)

$μ_0$ = (基準摩擦係数 0.043)×(面圧補正係数)

(面圧補正係数) = 2.03×σ-0.19+0.068

(LNタイプ)

$μ_0$ = (基準摩擦係数 0.013)×(面圧補正係数)

(面圧補正係数) $= 20×σ-0.9+0.5$

σ :長期支持荷重

◇補正係数の算出例(MNタイプの場合)

補正係数=(製造ばらつきの補正係数)×(気温の補正係数)×(繰り返しの補正係数)

ここで、

・製造ばらつきの補正係数

製造による摩擦係数のばらつきの絶対値は、基準摩擦係数0.043(基準温度、基準面圧)に対して±0.01としています*注1。したがって、

製造ばらつきの補正係数+側最大: $(0.043+0.01)/0.043=1.233$

製造ばらつきの補正係数-側最大: $(0.043-0.01)/0.043=0.767$

となります。

・気温の補正係数

摩擦係数の気温に対する依存性は、基準温度20℃の時の標準摩擦係数に対する比として以下のような依存式として表されます。

気温の補正係数:温度依存式 $y=1.258 × exp(-0.011 × T)$

T :想定する環境温度(℃)

ここで、気温の補正係数が+側になるのは低温時、-側になるのは高温時です。

例えば、

0℃ (温度が低い側)の場合の気温の補正係数:1.258

30℃(温度が高い側)の場合の気温の補正係数:0.904

となります。

・繰り返しの補正係数

繰り返し変形によって生じるすべり面の温度上昇による摩擦係数への影響は、基準温度20℃の時の標準摩擦係数に対する比として以下のように考えています。

繰り返しの補正係数:

補正係数の+側、-側とも、繰り返しによる温度上昇により0.8

以上のことから、補正係数の+側は、

(製造ばらつきの補正係数+側最大)×(温度が低い場合の気温の補正係数)×(繰り返しによる補正係数0.8)

補正係数の-側は、

(製造ばらつきの補正係数-側最大)×(温度が高い場合の気温の補正係数)×(繰り返しによる補正係数0.8)

となります。

例えば、補正係数の+側は、低温側の環境温度を10℃と想定する場合、製造のばらつき1.213、気温の補正係数1.258、繰り返しによる補正係数0.8 を掛け合わせ、1.221 となります。

同様に、補正係数の-側は、高温側の環境温度を30℃と想定する場合、製造のばらつき0.787、気温の補正係数0.904、繰り返しによる補正係数0.8 を掛け合わせ、0.569 となります。

*注:直近の摩擦係数のばらつきについては、メーカーにお問い合わせ下さい。

筒状流体・粘性体ダンパーの部材モデル

筒状流体・粘性体ダンパーの部材モデル

筒状流体・粘性体ダンパーは剛域付きのダンパー要素でモデル化されます。ダンパーに発生する減衰力に対し上部および下部節点が回転するモデル化となるため、上部節点および下部節点は回転に対して抵抗できる条件となっている必要があります。

 

   下側節点が左端の場合            下側節点が右端の場合

例えば下記の配置では回転に対して抵抗できず、ダンパーは減衰力を負担できませんのでモデル化を変更する必要があります。

長周期地震動に対する繰り返し依存性

長周期地震動に対する繰り返し依存性

オイレス工業鉛プラグ挿入型積層ゴム

オイレス工業の鉛プラグ挿入型積層ゴムにおいて繰り返し依存性を考慮する場合、以下の計算により繰り返し依存性が評価されます。性能更新のタイミングは除荷時になります。
切片荷重 $$Qd = Qd \cdot _{LRB}k_{min}$$

(1) 繰り返し低下率 $_{LRB}k_{min}$

$$ _{LRB} k _{min} = \frac{8.33}{7.97} × (-0.06 + 1.25 × exp(-\frac{f(D _{pb}}{360} × \frac {W _{pb}}{V _{pb}}))$$

$f(D_{pb})$:鉛直径補正値(=1/6×Dpb0.3

$W_p$:LRB総履歴吸収エネルギー

$V_{pb}$:鉛プラグ体積

(2) 鉛プラグ体積平均温度Tの算出

$$ _{LRB} k _{min} = \frac{327.5}{1.1T} × (1.16 - 1.25 × exp(-\frac{f(D _{pb}^{0.3})}{2160} × \frac {W _{pb}}{V _{pb}}))$$

【ブリヂストン鉛プラグ挿入型積層ゴム】

ブリヂストンの鉛プラグ挿入型積層ゴムにおいて繰り返し依存性を考慮する場合、以下の計算により繰り返し依存性が評価されます。性能更新のタイミングは除荷時になります。計算方法は評定書「BCJ評定-IB0012-01」(長周期地震動に対する免震材料の性能変化(ブリヂストン鉛プラグ入り積層型ゴム支承))に従います。

切片荷重: $$Q'_d = Q_d \cdot k$$

kは次式により計算されます。

$$k = \frac{8.33}{7.967} × (-0.06 - 1.25 \cdot exp(-\frac{E'}{360V_p}))$$

:鉛プラグ単位面積当たりの代表累積吸収エネルギー量(MPa)

鉛プラグ単位面積当たりの代表累積吸収エネルギー量は以下の式で計算されます。

$\frac{E'}{V_p} = γ \cdot \frac{E}{V_p}$

またrは以下のように定義されます。

シングルプラグの場合

$$ \gamma = \begin{align} \left\lbrace \begin{array}{ll} \displaystyle {0.001214D_p + 0.5698} & \left( D_p \leq 354 \right) \\ \displaystyle {1} & \left( 354 < D_p \right) \end{array} \right. \end{align}$$

マルチプラグの場合

$$\gamma = 0.9277$$

ここで

$D_p$:鉛プラグ径(mm)

ブリヂストン高減衰ゴム系積層ゴム支承

ブリヂストンの高減衰ゴム系積層ゴムにおいて繰り返し依存性を考慮する場合、以下の計算により繰り返し依存性が評価されます。性能更新のタイミングは除荷時になります。計算方法は評定書「BCJ評定-IB0010-01」(長周期地震動に対する免震材料の性能変化(ブリヂストン高減衰積層ゴム支承))に従います。

内部ゴムの代表温度Tと水平性能の関係式は支承材タイプごとに異なります。繰り返し変形による影響を補正する前の等価剛性( $K_{eq}$)、等価粘性減衰定数( $H_{eq}$)、降伏荷重特性値(u)と、繰り返し変形による影響を補正した後の等価剛性( $K'_{eq}$)、等価粘性減衰定数( $H'_{eq}$)、降伏荷重特性値(u’)の関係は以下の通りです。

a) X0.6Rタイプ

(1) 等価剛性:

$$K_{eq}' = C_k ・K_{eq}$$ $$C_k = \begin{cases} {1.288-0.0144T} (T≤20℃)\\\\\\ {1.668-0.548log(T-3.45)} (T>20℃) \end{cases}$$

ここでlogは常用対数。

(2) 等価粘性減衰定数

$$H_{eq}' = C_h \cdot H_{eq}$$ $$C_h = -0.0065 + 1.130$$

(3) 降伏荷重特性値

$$u' = C_u \cdot u$$ $$C_u = -0.0065T + 1.130$$

b) X0.4S/X0.4Rタイプ

(1) 等価剛性:

$K_{eq}' = C_k ・K_{eq}$ $$C_k = \begin{cases} {1.735-0.0368T} (T≤20℃)\\\\\\ {1.272-0.402log(T-15.30)} (T>20℃) \end{cases}$$

ここでlogは常用対数。

(2) 等価粘性減衰定数

$$H_{eq}' = C_h \cdot H_{eq}$$ $$C_h = -0.0010T + 1.020$$

(3) 降伏荷重特性値

$$u' = C_u \cdot u$$ $$C_u = -0.0010T + 1.020$$

c) X0.3Rタイプ

(1) 等価剛性:

$$K_{eq}' = C_k ・K_{eq}$$ $$C_k = \begin{cases} {1.523-0.0262T} (T≤20℃)\\\\\\ {1.228-0.317log(T-14.75)} (T>20℃) \end{cases}$$

ここでlogは常用対数。

(2) 等価粘性減衰定数

$$H_{eq}' = C_h \cdot H_{eq}$$ $$C_h = -0.0013T + 1.026$$

(3) 降伏荷重特性値

$$u' = C_u \cdot u$$ $$C_u = -0.0013T + 1.026$$

内部ゴムの代表温度Tは以下の式により計算されます。

$$T = \begin{cases} {T_0 + \frac{E}{V_Rρ_Rc_R}} (E/V_R ≤ 10MPa)\\\\\\ {T_0 + \frac{10}{ρ_Rc_R} + \frac{E-10V_R}{V_Rρ_Rc_R + V_sρ_sc_s}} (T>20℃) \end{cases}$$

T0:初期温度(℃)

$T_0$:内部ゴムの密度 (kg/mm^3)

$P_s$:内部鋼板の密度 (kg/mm^3)

$C_R$:内部ゴムの比熱 (ml/kg・K)

$C_S$:内部鋼板の比熱 (ml/kg・K)

$V_S$:内部鋼板の体積 (mm^3)

$V_s = \frac{π(D_o^2 - D_i^2)}{4} \times T_s(n-1)$

$V_R$:内部ゴムの体積 (mm^3)

$E$:累積吸収エネルギー(mJ)

内部ゴム、内部鋼板の比熱、密度については下表に従うこととします。

対象密度 $ρ_R$, $ρ_S$ (kg/mm3)比熱 $C_R$, $C_S$(mJ/kg・K)
内部ゴム 1.15 × 10-61.45 × 106
内部鋼板 7.85 × 10-65.02 × 105

制振要素

制振要素

減衰要素(非線形要素、マクスウェル要素)については求められた要素力を節点力として運動方程式に与えて解きます。したがって、運動方程式には減衰要素を構成するダンパーまたはバネは、減衰あるいは剛性マトリクスには加算されません。

マクスウェル要素

連結点でのバネとダンパーの力の釣合い条件と、連結点の変位と速度の関係を陽的に仮定します。求められた要素力を節点力として運動方程式に与えて解くものとします。

  1. 運動方程式

時刻 $t+\Delta t$での運動方程式を表すと、次式となります。ここで、マクスウェル要素の節点力を $M {}_F$とします。

$M ^{t+\Delta t}\ddot{U}$ + $C {} ^{t+\Delta t} \dot{U}$ + $K {} ^{t+\Delta t}U$ + ${} ^{t+\Delta t}{_mF}$ = ${} ^{t+\Delta t}R$

これを増分形で表すと、下式になります。

$M ^{t+\Delta t} \ddot{U}$ + $ ^tC \Delta \dot{U}$ + ${} ^tK{\Delta U}$ = ${} ^{t+\Delta t}R$ - $ _s^tF$ - $ _d^tF $ - $ ^{t+ \Delta t}F _m$ + $^{t+ \Delta t}R _{umb}$

上式の ${}^{t+\Delta t}R _{umb}$は不平衡力です。

  1. マクスウェル要素の計算

マクスウェル要素の相対変位と相対速度の関係は次式となります。

$U_{ij} = U_{i0} + U_{0j}$ $\dot{U_{ij}} = \dot{U_{i0}} + \dot{U_{j}}$

ここで、
$U_{ij}$$i-j$の相対変位

$U_{i0}$$i-0$の相対変位

$U_{0j}$$0-j$の相対変位

$\dot{U_{ij}}$$i-j$の相対速度

$\dot{U_{i0}}$$i-0$の相対速度

$\dot{U_{0j}}$$0-j$の相対速度

連結点0の力の釣合いは次式となります。バネ力を $F_k$、ダンパー力を $F_c$、マクスウェル要素力を $F_{ij}$とします。

$F_k = F_c = F_{ij}$

バネ力は線形を仮定し、次式で定めます。ここで、バネの初期剛性を $K_d$とします。

$F_k = K_d (U_{ij} - U_{0j})$

ダンパー力は非線形なので次式となります。 $C^{'}$は接線減衰係数となります。

ここで、 $Q_c$は以下とします。

$\dot{U_{0j}} > 0$は正側の切片の値

$\dot{U_{0j}} < 0$は負側の切片の値

よって、連結点の釣り合い条件は式7.6.1.5に式7.6.1.6、式7.6.1.7を代入し、次のようになります。

$K_d (U_{ij} - U_{0j}) = C^{'} \dot{U_{0j}} + Q_c$

時間刻みが十分小さい場合、時刻の速度を-からまでの平均速度で近似すれば、時刻び速度は次式で表されます。

${}^t \dot{U_{0j}} = \frac{\Delta ^tU_{0j}}{\Delta t}$

ここで、 ${}^t \dot{U_{0j}}$:時刻の0-jの相対速度

${}^t \dot{U_{0j}}$:時刻の0-jの相対変位の増分

$\Delta ^t \dot{U_{0j}}$:時刻刻み

代入すれば、次式のとなります。

$K_d(U_{ij} - U_{0j}) = C^{'} \frac{\Delta ^tU_{0j}}{\Delta t} + Q_c$

また、時刻の相対変位を時刻-と増分の和で表すと、次式となります。

${}^tU_{0j} = {}^{t-\Delta t}U_{0j} + \Delta^tU_{0j}$

上式を $\Delta \dot{U_{0j}}$についてまとめると、次式となります。

$K_d {}^tU_{ij} - K_d {}^tU_{0j} = C^{'} \frac{\Delta^tU_{0j}}{\Delta t} + Q_c$ $K_d {}^tU_{ij} - K_d ({}^{t-\Delta t}U_{0j} + \Delta^tU_{0j}) = C^{'} \frac{\Delta^tU_{0j}}{\Delta t} + Q_c$ $K_d ({}^{t-\Delta t}U_{0j} - \Delta^tU_{0j}) - K_d \Delta^tU_{0j} = C^{'} \frac{\Delta^tU_{0j}}{\Delta t} + Q_c$ $(\frac{C^{'}}{\Delta t} + K_d) \Delta^tU_{0j} = K_d ({}^t \Delta U_{ij} - {}^{t-\Delta t}U_{0j}) - Q_c$ $\therefore \Delta^tU_{0j} = \frac{K_d({}^tU_{ij} - {}^{t-\Delta t}U_{0j}) - Q_c}{C^{'}/\Delta t + K_d}$

代入すれば ${}^tU_{0j}$が求まります。時刻 $t$$0‐j$の相対速度についてまとめると、次式となります。

${}^tU_{0j} = \frac{K_d({}^tU_{ij} - {}^tU_{0j}) - Q_c}{C^{'}}$

したがって、連結点0の変位 ${}^tU_0$と速度 ${}^t \dot{U_0}$は次式で求まります。

${}^tU_0 = {}^tU_j + {}^tU_{0j}$ ${}^t \dot{U_0} = {}^t \dot{U_j} + {}^t \dot{U_{0j}}$

日鉄住金関西工業(株)SUB(Steel-Unbuckling-Brace/鋼製座屈拘束ブレース)

 SUBの履歴特性は標準型とします。

 各項目の詳細につきましては、日鉄住金関西工業(株)の技術資料をご参照ください。

a) SLY100

(1) 完全弾塑性モデル

$P$:第1折れ点耐力

$P = P_y・\phi$

$P_y$:ブレースの降伏軸力

$P_y = Ab・\sigma _y$

$A_b$:ブレース芯材の軸部断面積

$σ_y$:ブレース芯材の降伏応力度

$φ$:ブレースの耐力上昇率

$\phi = P / P_y$

$P$:耐力上昇を起こした時の軸力(軸耐力)

$K1$:ブレースの弾性剛性より求めた等価剛性

(2) トリリニアモデル

入力省略時の各パラメータ

α1α2K2/K1K3/K1
2.002.500.060.02

※トリリニアモデルの適用範囲は2.5・Pyまでです。

b) SLY225・SN400B・SN490B

(1) バイリニアモデル

$P$:第1折れ点耐力(= $Py・φ$

$K_1$:ブレースの弾性剛性より求めた等価剛性

$K_2$$0.03・K_1$

日鉄エンジニアリング株式会社 アンボンドブレース

 アンボンドブレースの履歴特性は標準型バイリニアとします。

 詳細につきましては、日鉄エンジニアリングの技術資料をご参照ください。

$P_1$:折れ点耐力(デフォルト = $Ac×F×1.1$

$Ac$:アンボンドブレースの塑性化部断面積

$K1$:ブレースの1次剛性(等価剛性)

$\phi_A = \frac{E \times Ac}{L}$

$φ_A$:パネルゾーン・ブレース弾性部などを考慮した等価剛性倍率

$K2$:ブレースの2次剛性

= K1×剛性低下率 (デフォルト 0.0)

○アンボンドブレース(耐震タイプ)は下表の通りです。

アンボンドブレース(耐震タイプ)一覧

メーカー資料より

○アンボンドブレース(制振タイプ)は下表の通りです。

アンボンドブレース(制振タイプ)一覧

メーカー資料より

日鉄エンジニアリング株式会社 ユニットゴムダンパー

a) 簡易モデル

本粘性ダンパーを、修正HDモデルによりモデル化します。

修正HDモデルは、土の非線形特性を表す履歴モデルとしてよく用いられているHardin-Drnevich(HD)モデルを基に、付加線形バネKaを考慮したものです。

    HDモデル              修正HDモデル

(1) 等価剛性 keq(kN/mm)

$$k_{eq} = G_{eq} \times \frac{s}{d}$$

$G_{eq}$:等価せん断弾性係数(kN/mm2

$$G_{eq} = 0.84 \times \gamma^{-0.5}$$         (0.1≦γ≦3.0)

$γ$:歪み

$s$:せん断面積(mm2

$d$:厚さ(mm)

(2) 等価粘性減衰定数 $h_{eq}$

$$h_{eq} = -0.018 \times \gamma^2 + 0.079 \times \gamma + 0.21$$   (0.1≦γ≦3.0)

(3) 一次剛性 $k_u$(kN/mm)

$$k_u = \beta \times k_{eq}$$

(4) (1)~(3)より、降伏荷重特性Qy、初期戻り剛性 $K_0$、付加線形バネ係数 $K_a$を求めます。履歴ループから求まる最大点(Xm,Qm)から最小点(-Xm,-Qm)へ向かう下降曲線と逆の上昇曲線を貸し気で求めます。

$$Q = 2F(X/2-X_m / 2) + Q_m$$     :下降曲線

$$Q = 2F(X/2-X_m / 2) - Q_m$$     :上昇曲線

$$F(X) = X/(1/X_0 + X/Q_y) + K_a \times X$$

(5) 以降、その時点での歪に応じて、①~④により履歴ループを逐次算出します。

b) 高精度モデル

(1) 振動モデル

取付バネを考慮し、下図に示すモデルとします。

(2) 静的・動的応力要素の変形( ${}_t \delta _e$

$${}_t \delta _e = {}_t \delta - \frac{{} _{t-1}Q}{k _g}$$

${}_t \delta$:時刻tの要素間変形

${}_{t-1}Q$:時刻t-1の要素力

${k_g}$:取付バネの剛性

(3) 静的応力要素

静的応力要素の履歴特性は、下図に示すように、鋼材と類似する紡鍾型であり、鋼材の履歴の再現に用いられるMenegotto-Pintoモデルを採用します。

(4) 動的応力要素

歪・温度・振動数依存性を再現するため、動的応力要素は、下図に示す粘弾性要素と、非線形粘性要素の並列体で表現します。

          粘弾性要素                 非線形粘性要素

参考文献:笠井和彦,西澤恵二,大木洋司,田中克往、田中和宏,西本晃治,山崎久雄, 「制振用高硬度ゴムの静的・動的積載実験と時刻歴解析法」, 日本建築学会構造系論文集 Vol.76 No.662

(株)免制震ディバイス RDTダンパー

(1) 軸方向に関する抵抗力

RDTの軸方向に発生する全抵抗力 $P_n$は、RDTの逆効率および正効率を考慮した等価摩擦係数λを介して次式で与えられる。

$$P_n = λ(αQ_v + Q_i + Q_f)$$  ・・・(1)

$P_n$ :RDT の軸方向に発生する全抵抗力(kN)

$λ$ :逆効率および正効率を考慮した等価摩擦係数

$Q_v$ :粘性抵抗力による軸方向力(kN)

$α$ :粘性抵抗力の繰り返しによる低下率

$Q_i$ :回転慣性による軸方向力(kN)

$Q_f$ :静止摩擦による軸方向力(kN)

(2) 粘性抵抗力による軸方向力

粘性抵抗力による軸方向力 $Q_v$は次式で与えられる。

$$Q_v = S・η(V_n,t)・V_s・A$$  ・・・(2)

S :内筒の増幅幅

$η(V_n,t)$:見かけの粘度

$Vs$ :せん断歪速度(1/s)

$t$ :粘性体温度(℃)

$A$ :せん断有効断面積(cm2)

ここに、

$$ V_s = \frac{(S・ \dot{x_n})}{dy} \times 10$$  ・・・(3)

$$η(V_n,t)=\frac{η_t}{(1 + b|V_s|^{\beta})} \times 10^{-10}$$  ・・・(4)

$\dot{x_n}$:軸速度(cm/s)

$d_y$ :せん断隙間(mm)

$η_t$:粘性体温度t℃時の粘度(cSt)

$b,β$ :見かけの粘度を計算する係数

粘性抵抗力の繰り返しによる低下率αは次式で与えられる(初期値:α=1)。

ただし0.7≦α≦1.0

$$\alpha = \frac{1}{(1 + a_1 \frac{E_V}{V_V})^{a2}}$$  ・・・(5)

$E_v$ :粘性抵抗力による累積吸収エネルギー量(j)

$V_v$ :粘性体の充填されている容積(cm3,cc)

$a_1$, $a_2$ :補正係数

ここに、

$$E_v = \frac{1}{2} \Sigma$$

$$(α \cdot \Delta Q_v)(\Delta X_n)$$  ・・・(6)

$x_n$ :軸変位(cm)

$i$ :ステップ番号

(3) 回転慣性による軸方向力

回転体の慣性力による軸方向力 $Q_i$は次式で与えられる。

$$Q_i=I \cdot (\frac {2π}{L_d})・\ddot{x_n} × 10^2$$ ・・・(7)

$I$ :回転慣性モーメント(kN・cm・ s2)

$Ld$ :リード長(mm)

$\ddot{x}_n$:軸加速度(cm/s2)

(4) 静止摩擦による軸方向力

静止摩擦による軸方向力Qfは次式で与えられる。

$$Q_f = Q_{si} + Q_{RB}$$ ・・・(8)

$Q_{si}$ :シール材の摩擦による軸方向力(kN)

$Q_{RB}$ :ラジアルベアリングの摩擦による軸方向力(kN)

ここに、

$$Q_{si} = S \cdot (2・2π・r_v・μ_{si})$$  ただし $Q_{si}$は粘性抵抗力 $α_v$と同符号 ・・・(9)

$$Q_{RB} = S_{RB}・\mu_{RB}・W$$  ただし $Q_{RB}$粘性抵抗力 $αQ_v$と同符号 ・・・(10)

$r$:内筒外半径(mm)

$μ_{si}$:内筒外半径(mm):シール材の単位長さ当たりの摩擦力(kN/mm)

$S_{RB}$:ラジアルベアリングの増幅率

$μ_{RB}$:ラジアルベアリングの摩擦係数

$W$ :ラジアルベアリングが支える重量(kN)

(株)免制震ディバイス 粘性制震壁

住友理工 TRCダンパー

振動解析時のモデルは下記の4要素モデルで計算します。静的解析モデルの場合、K2のばねのみ考慮し、非線形を考慮した場合にはK2のBi-linearばねとしてモデル化します。

参考文献:夏堀・千田ほか

「スチレンオレフィン糸粘弾性体を用いた壁型ダンパーの開発、その1~3」

日本建築学会大会学術講演梗概集(2005 年9 月)、21460~21462

JFEシビル株式会社 二重鋼管座屈補剛ブレース

二重鋼管座屈補剛ブレースの履歴特性は標準型バイリニアもしくは辻・山田モデルとします。辻・山田モデルの詳細は「7.8.6辻・山田モデル」に示します。

JFEシビル株式会社 制振間柱

制震間柱の履歴特性はJFE LY トリリニアとします。JFE LY トリリニアの詳細は「7.8.7JFE LYトリリニア」に示します。

JFEシビル株式会社 間柱型粘弾性ダンパー

JFEシビル間柱型粘弾性ダンパーの構成則を以下に示します。第1項は過去に経験した最大せん断ひずみによって剛性が低下するダメージ効果を考慮した非線形ばねを、第2、3 項は塑性項を、第 4 項は Maxwell の粘弾性項を表します。第 2、3 項も過去に経験した最大せん断ひずみによって剛性や減衰が低下するダメージの効果を考慮しています。 $γ_{max}$は過去に経験した最大のせん断ひずみを、Γ はせん断ひずみの変化の絶対値|Δγ|の累積値を表します。

$$\tau(\gamma)= \left(\theta _e + (1 - \theta _e)e^{-\gamma _{max}/\alpha _e} \right) g_e \gamma + \left(\theta _p + (1 - \theta _p)e^{-\gamma _{max}/\alpha _p} \right) g_{p1} \int _\theta^f e^{-(\Gamma-\Gamma^{'})/l_1} \frac{d \gamma^{'}}{d \Gamma^{'}}d \Gamma^{'}$$

表2.1 パラメータの同定結果(温度20℃)

ダンパーモデルの概念図

ばらつきは以下のように考慮します。

$$X = x[1-0.026784(y^{2.2481}-1)(y-1.3666)]、Y = y[1-0.026784(y^{2.2481}-1)(y-1.3666)]$$

また、温度によるばらつきは、以下のように計算して、上記ばらつきx,yに考慮します。

$$\alpha _T = -9.029 \times 10^{-5}T^2 - 1.668 \times 10^{-2}T + 1.3697$$ $$\beta _T = -2.108 \times 10^{-4}T^2 + 5.958 \times 10^{-3}T + 0.9652$$

参考文献:櫻井祐ほか:高減衰ゴムを用いた間柱型粘弾性ダンパー ~その5 性能変動を考慮できる履歴モデル~, 日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)2018.9

コンステック CSTダンパー

弾塑性要素、弾性要素、粘性要素から成る三要素モデルとしてモデル化されます。ダンパー部は住友ゴム工業株式会社製粘弾性ダンパー(GR100)でモデル化します

住友ゴム工業 GRASTダンパー

弾塑性要素、弾性要素、粘性要素から成る三要素モデルとしてモデル化されます。

(1)弾塑性要素

静的の加振実験結果から、弾塑性要素の履歴特性を下図のように設定します。

骨格曲線:

$\tau _1 = G_r・\gamma^{\varphi}$(N/mm2

$τ$ =せん断応力度(τ=F/S)

$γ$ =高減衰ゴムのせん断歪み(γ=δ/t)

$F$ =せん断力

$S$ =高減衰ゴムの断面積

$t$ =高減衰ゴムの厚さ

$δ$ =せん断変形

骨格曲線の勾配も歪み依存であり、 $ks = G_r \cdot \varphi \cdot \gamma^{\varphi-1}$ となります。原点付近ではその勾配が無限大となって定義できないため、極微小の歪み0.001までは線形とします。

除荷後の再降伏曲線は、骨格曲線と比例するように設定します。

再降伏曲線:

$${\tau _1}^{'} = \mu・\tau _1 = \mu・G_r・\gamma^{\varphi}$$

過去の最大せん断歪みγmaxを超えない除荷と再載荷は、下図に示すノーマルバイリニア復元力特性を描きます。 骨格曲線から除荷した点は、最大せん断応力度と最大せん断歪み(τmax、γmax) となります。再降伏曲線まで除荷すると、反対側の最大点(-τmax、-γmax)を指向して直線上を再載荷します。除荷勾配ku および第二勾配kp を決めるために、下図に示す除荷カーブの折れ点(τm0、γm0)、つまり、最降伏曲線と第二勾配直線の交差点でせん断歪みγm0は次のように仮定します。

$$\gamma _{m0} = \varepsilon・\gamma _{max}$$

ここで、εを次式のように定義します。

$$\varepsilon = \frac{0.94}{1+0.01・\gamma _{max}^{-0.73}}$$

交差点(τm0、γm0)は、再降伏曲線上なのでせん断応力度τm0は次のように計算できます。

$$\tau _{m0} = \mu・G_r・\varepsilon^{\varphi} \gamma _{max}^{\varphi} = \mu・\varepsilon^{\varphi} \gamma _{max}$$

したがって、除荷カーブの勾配 kuおよび第二勾配 kpは次のように決まります。

$$k_u = \frac{\tau _{max} - \tau _{m0}}{\gamma _{max} - \gamma _{m0}} = \frac{1 - \mu・\varepsilon^{\varphi}}{1 - \varepsilon}・\frac{\tau _{max}}{\gamma _{max}}$$ $$k_p = \frac{\tau _{max} + \tau _{m0}}{\gamma _{max} + \gamma _{m0}} = \frac{1 + \mu・\varepsilon^{\varphi}}{1 + \varepsilon}・\frac{\tau _{max}}{\gamma _{max}}$$

正側交差点(τm0、γm0)から負側の最大点(-τmax、-γmax)に向く第二勾配直線:

$$\tau = -\tau _{max} + k_p(\gamma + \gamma _{max}) = \tau _{max}・\left[ \frac{1+\mu・\varepsilon^{\varphi}}{(1+\varepsilon)・\gamma _{max}}・\gamma-1 + \frac{\mu・\varepsilon^{\varphi}}{1+\varepsilon)} \right]$$

負側交差点(τ’m0、γ’m0)から正側の最大点(τmax、γmax)に向く第二勾配直線:

$$\tau = \tau _{max} + k_p(\gamma - \gamma _{max}) = \tau _{max}・\left[ \frac{1+\mu・\varepsilon^{\varphi}}{(1+\varepsilon)・\gamma _{max}}・\gamma+1 - \frac{\mu・\varepsilon^{\varphi}}{1+\varepsilon)} \right]$$

また、大変形を経験した後の小振幅に対しては下図に示すように、経験最大歪みより得られる菱形ループの対角線(等価剛性)が同じとなる相似形の菱形ループ上を通ります。また、その小振幅の菱形ループから経験最大歪みの菱形ループまで変形が大きくなるときは、等価剛性上をたどります。さらに経験最大歪みを更新するときは、骨格曲線上をたどります。

(2)弾性要素

振動数依存性を考慮した加振実験結果との割線剛性の差を、振動数の増加による付加される剛性として弾性要素で表現します。弾性要素は、実験結果より振動数に依存するこが確認されているため、ダンパー設置前の建物の固有振動数をパラメータとした係数α1 を定めて付加される剛性を表現します。また、弾性要素は経験した最大歪みγ max の依存性を表現し、経験最大歪み以下の小振幅の場合は、その最大歪み時の剛性を保持するように弾性剛性を設定します。

$$\gamma _{max} \leq \gamma _2 \tau _2 = \xi \cdot \gamma$$ $$\gamma _{max} \geq \gamma _2 \tau _2 = \varsigma・\gamma / \gamma^{\psi} _{max}$$

γ2は剛性が歪みに依存しない最大歪みの境界値、γ2=0.005 とします。

(3)粘性要素

静的加振以外の加振実験結果より切片応力を求め、その差を加振振動数の増加により付加される応力として粘性要素で表現します。粘性要素の振動数依存性と歪み依存性を歪み速度νで下式のように表現します。

また、粘弾性ダンパーに用いた粘弾性体は、大変形を経験した後、反転時の歪みが同じであっても応力の減少が確認されています。先に算出した弾塑性要素、弾性要素は、経験最大歪みから得られる特性でその応力の減少を表現しています。一方、粘性要素は 歪み速度に用いて表現しているため、経験最大歪みと漸減時振幅の比の関数となる大変形経験後の係数α2 を求める近似式として下式を定義し、その係数をかけて粘性要素の応力の調整をします。

$$\tau _3 = \omega・\nu^{\theta}$$ $$\alpha _ 2 = A・|\gamma _u / \gamma _{max}|^B + C$$

(4)初期および未経験領域加振時の応力の増大に対する対応

初期剛性を除去した製品においても初期および未経験領域加振時の応力の増大が確認されています。その応力の増大(付加応力)を速度べき乗型の粘性ダッシュポットとして表現します。

初期および未経験領域加振時 :

$$\tau _4 = \omega _4・\nu^{\theta _4}$$

経験領域加振時 :

$$\tau _4 = 0$$

なお、この付加応力は歪みを新たに更新するときに生じますが、経験最大歪みγmax を超えてときに突然応力がそのときの歪み速度により増大するのではなく、最大歪みγmax から(1+φ1) γmaxまでの区間は、正弦波の形で付加応力を増大させます。

AFTダンパーシステム

ダンパー、曲げバネ、軸力伝達要素、支持柱から構成されます。ダンパー部は住友ゴム工業株式会社製粘弾性ダンパー(GR100、GR400)でモデル化します。

参考文献:

軸力伝達機構を有する粘弾性ダンパーシステムを用いた工法開発に関する研究

その1.粘弾性ダンパーシステムに対する二軸載荷試験の結果

その2.粘弾性ダンパーシステムを柱に内蔵した実大フレームの静的載荷実験の結果

GBRCの建築技術性能証明評価概要報告書 GBRC 性能証明 第11-20号

Built-in Damper(BiD)フレーム工法-ダンパーを柱に内蔵するアウトフレーム型制振補強工法-

トグル制震ブレース(E&CS*1

本プログラムでは、トグル制震ブレースの適用に関して、装置の適用範囲の判断は行いません。したがって設計者は、解析から得られた応答値と装置の限界値を別途比較し、装置の適用範囲内であることを確認することが最低限必要です。

ここでトグル制震ブレースには幾何学的非線形性などの特有の条件があり、微小変形解析による本プログラムから得られた応答値をそのまま装置の限界値と比較することができません。装置の適用範囲の確認においては、解析から得られた応答値を、幾何学的非線形性の考慮を含む特殊な割り増し計算を行った後に装置の限界値と比較する必要があります。

この特殊な割り増し計算を含めた装置の適用範囲の確認方法については、(株)E&CS*1が提供する「トグル制震構法 技術情報シート」(http://www.kk-ecs.co.jp/engineering_sheets/)を参照してください*2。また同技術情報シートには装置の適用範囲の他にも技術的な情報が示されています。

*1 (株)E&CSは、「トグル」および「トグル制震ブレース」について、知的財産権を所有する飛島建設(株)より許諾を受けて使用しています。

*2 「トグル制震構法 技術情報シート」の適用範囲を超える設計を行った場合、(株)E&CSから装置の提供ができない場合があります。

【腕軸剛性】

腕軸剛性K1 :以下の計算により算出する。

        1/K1=1/(A・Es/Lu)+1/Kcf+1/Kcm+1/Kg

$A$  :腕鋼管断面積

$Es$ :鋼材のヤング係数

$Lu$ :腕鋼管の長さ  $Lu=L1$-(腕両端クレビス長さの和)

クレビス長さ :腕鋼管端とクレビスピン穴芯間長さ

$L1$ :剛性計算用腕長さ  $L1=Lm-Lr$

$Lm$ :トグルモデル腕長さ(構造芯節点とトグル中央交点ピン穴芯間長さ)

$e0$ :柱面または梁面とピン穴芯間の最小長さで以下による

トグル種類e0値
850KNダンパー用165mm
500KNダンパー用135mm
300KNダンパー用100mm

$Lr$ :e0寸法で決まるピン穴芯と構造芯節点間の最小長さ

$dc$ :柱面と構造芯間長さで以下とする  $dc$=(左右の柱成寸法の平均)/2

$dg$ :梁面と構造芯間長さで以下とする  $dg$=(上下の梁成寸法の平均)/2

$Kcf$ :建物架構側クレビスの軸剛性

$Kcm$:トグル中央節点側クレビスの軸剛性

$Kg$ :ガセットプレートの軸剛性

【腕構面内曲げ剛性】

腕構面内曲げ剛性I1 : 以下の計算により算出する

$I1$ = $(Lm/L1)_3・I$

$I$ : 腕鋼管の断面二次モーメント

【腕構面内せん断剛性】

腕構面内せん断剛性As1 : 以下の計算により算出する

$As1$ = $(Lm/L1)・As$

【腕軸非線形特性】

腕軸の非線形特性は以下のように設定します。履歴則は逆行型とします。

【ダンパー非線形特性】

ダンパーの非線形特性はリリーフ荷重によるバイリニアとして設定します。

履歴特性

履歴特性

逆行型

常にスケルトンカーブ上を進みます。

標準型

除荷履歴はMasing則(相似則)により決定されます。除荷開始時の剛性は初期剛性となり、除荷後の第2剛性、第3剛性は骨格曲線の剛性低下率と同様になります。

原点指向型

初期履歴ではスケルトンカーブ上を進み、その直線上から戻って反対方向に進むときは原点を通る直線上を進みます。

最大点指向型

(1) $|max|<δ_{y1}$の場合は、原点を通る勾配 $K_1$の直線上を動きます。

(2) $δ$がはじめて $±δ_{y1}$または $±δ_{y2}$を超えた時点、あるいはこれまでの最大変形 $δ_{max}$を超えた時点で、スケルトンカーブ上の第2勾配 $K_2$または第3勾配 $K_3$の直線上を進みます。この直線上を戻って反対方向に進む場合は、戻り点から(この $δ$が新しく $δ_{max}$となる)反対側の、今までの最大変形点を目指します。

武田型

(1) $|max|<δ_{y1}$の場合は、原点を通る勾配 $K_1$の直線上を動きます。

(2)
ⅰ) $δ$$δ_{y1}$をこえた場合、スケルトンカーブ上の第2勾配 $K_2$の直線上を進みます。

ⅱ)この直線から戻って反対方向に進む場合は、戻り点(この $δ$が新しい $δ_{max}$となる)から反対側の第1折点を目指します。

$${K_d}^+ = K_0 \times \left| \frac{{\delta^+}_{max}}{\delta _{y2}} \right|^{-\nu}$$

ⅲ)反対側の最大変形が弾性域の場合は、この剛性域の範囲は反対側の第1折点までとします。

ⅳ)反対側の最大変形が $δ_{y1}$をこえている場合は、この剛性域の範囲は復元力が0となる点までとします。そして、この0点をこえた場合は、反対側の最大変形点を目指します。更に、この最大変形点を目指す直線から戻る場合以降の規則は、図を参照して下さい。

ⅴ)最大変形点をこえた場合は、スケルトンカーブ上の第2勾配 $K_2$の直線上を進みます。

(3)

ⅰ) $δ$$δ_{y2}$をこえた場合、スケルトンカーブ上の第3勾配 $K_3$の直線上を進みます。

ⅱ)この直線上を戻って反対方向に進む場合は、戻り点(この $δ$が新しい $δ_{max}$となる)から、下式で求まる勾配 $K_d$の直線上を進みます。

ⅲ) 反対側の最大変形が $δ_{y1}$をこえていない場合は、勾配 $K_d$の範囲は反対側の $Q_c$までとします。更にこの $Q_c$をこえた場合は、第2折点を目指します。

ⅳ) 反対側の最大変形が $δ_{y1}$をこえている場合は、勾配 $K_d$の範囲は復元力0の点までとします。更にこの0の点をこえた場合は、最大変形点を目指します。ただし、反対側の最大変形が $δ_{y2}$をこえていない場合は第2折点を目指します。また、この場合は $δ_{max}=δ_{y2}$となります。

ⅴ) ⅲ)において、第2折点を目指す直線上から戻る(この $δ$が新しい $δ_{max}$となる)場合は、勾配 $K_0$の直線上を進みます。更に復元力0の点をこえると、最大変形点を目指します。この最大変形点を目指す直線上から戻る場合は、上式で求まる勾配 $K_d$上を進み、復元力0をこえると、反対側の最大変形点を目指します。

ⅵ) ⅳ)において、最大変形点を目指す直線上から戻る(この $δ$が内部ループの最大変形 $_iδ_{max}$となる)場合は、勾配 $K_d$上を進み、復元力0の点をこえると、最大変形点を目指します。この最大変形点を目指す直線上から戻る(内部ループの反対側の最大変形 $_iδ_{max}$とする)場合も、勾配 $K_d$上を進み、復元力0の点をこえると内部ループの最大変形点を目指します。

ⅶ) ⅳ)において、内部ループの最大変形点をこえてスケルトンカーブ上の最大変形点に向かって動いている途中で、反対方向に進む場合は勾配 $K_d$上を進み、復元力0の点をこえると、反対側のスケルトンカーブ上の最大変形点を目指します。

【参考文献】

Takeda, Sozen and Nielsen : Reinforced Concrete Response to Simulated

Earthquakes, Journal, Structural Division, ASCE, Vol.96,No.ST12,1970

ⅶ)の説明図

A→B→…→Kと進みます。

辻・山田モデル

辻・山田モデルのスケルトンは、バイリニアです。スケルトン情報以外に、辻・山田モデル用β値の設定を行う必要があります。辻・山田モデルは、以下に示す法則に従って動きます。

(1) $δ_n ≤ δ ≤ δ_p$の場合、原点を通る勾配 $K_1$の直線上を動きます。

(2) i) $δ$$δ_n$および $δ_p$を越えた場合、勾配 $K_2$の直線上を進みます。

ii) この直線上の点( $δ_1$, $Q_1$)から戻って反対方向に進む場合は、勾配 $K_1$で以下の点( $δ_2$, $Q_2$)を目指します。( $δ_2$, $Q_2$)は点 $A_1$を通る勾配 $K_2$の直線との交点です。

ここに $ΔQ_1$ :等方硬化開始点と除荷点との耐力差

正側で初降伏の場合: $ΔQ_1=Q_1-Q_p$

負側で初降伏の場合: $ΔQ_1=Q_1-Q_n$

$β$ :辻・山田モデル用 $β$$(0.0≦β≦1.0)$
$d$ :変形
$d_p$ , $d_n$:降伏変形

iii) ( $δ_2$, $Q_2$)を目指している途中で反対方向に進む場合は、勾配 $K_1$で( $δ_1$, $Q_1$)を目指し、( $δ_1$, $Q_1$)に到達した場合、勾配 $K_2$の_直線上を進みます。

iv) ( $δ_2$, $Q_2$)に到達した場合、勾配 $K_2$の直線上を進みます。

(3)

i) 勾配 $K_2$を進行中、( $δ_3$, $Q_3$)より反対方向に進む場合は、勾配 $K_1$で以下の点( $δ_4$, $Q_4$)を目指します。( $δ_4$, $Q_4$)は点 $A_2$通る勾配 $K_2$の直線との交点です。

ii)( $δ_4$, $Q_4$)に達した後は、勾配 $K_2$で進みます。

【β値】

辻・山田モデル用 $β$値とは、移動硬化と等方硬化の割合を決定するパラメータです。

$\Delta \bar{\sigma} = \beta \left| \Delta \sigma \right|$ $\Delta \bar{ \alpha } = (1 - \beta) \left|\Delta \sigma \right|$

ここに、

$\Delta \sigma$:剛性変更点からの増分応力

$\Delta \bar{\sigma}$:等方硬化が負担した増分応力(降伏幅の膨張)

$\Delta \bar{\alpha}$:移動硬化が負担した増分応力(降伏幅中心の移動)

$β=1.0$の場合、剛性変更点から塑性化した応力分だけ降伏幅が膨張します。つまり、塑性化した符号の反対側の剛性変更点も同様の値となります。逆に、 $β=0.0$の場合、降伏幅の変更は起こらず、中心のみが移動するループを描く(耐力が正負同じ場合は、「標準型」と同様のループ)ようになります。

JFE LYトリリニア

履歴則を以下に示します。

(1) 基本ルール

1) $|δmax|<δ_y$の場合、原点を通る勾配 $K_1$の直線上を動きます。

2) $δ$が初めて $±δ_y$を越えた場合は、第2勾配 $K_2$(= $β・K_1$)の直線上を進みます。

3) 2)の直線上を戻って反対側に進む場合は、戻り点から勾配 $K_1$にて進み、反対側の第2勾配を規定する直線( $-Q_d$を通る勾配 $P_3・K_1$の直線)の交点まで進みます。折れ点以降は、第2勾配 $K_2$(= $β・K_1$)の直線上を進みます。

4) 3)の直線上を戻って、反対側に進む場合は、3)の規則を繰り返します。

注)現在プログラム内部において、 $P_2=0$としている。

(2) 履歴ループが第3勾配の直線と交差した場合は、以下の基本ルールに従うものとします。

1) 第2勾配で進み、第3勾配の直線(図の一点波線内)を越えた場合、その直線上第3勾配 $K_3$(= $P_2・K_1$)の直線上を進みます。

2) 1)の直線上を戻って反対側に進む場合は、戻り点から勾配 $K_1$にて進み、反対側の第2勾配を規定する直線( $-Q_d$を通る勾配 $P_2・K_1$の直線)の交点まで進みます。折れ点以降は、第2勾配 $K_2$(= $β・K_1$)の直線上を進みます。

3) 2)の直線上を戻って反対側に進む場合は、2)の規則を繰り返します。

4) ただし、下図のように $K_1$で進む直線が、第2勾配を規定する直線と交差する前に第3勾配と交差する場合は、直接第3勾配で進みます。(次項図④の直線を参照)

注)現在プログラム内部において、 $P_2=0$としている。

その他の解析機能

その他の解析機能

位相差入力解析

下記の計算式により、位相遅れ時間を計算します。

$V_s$ :せん断波速度 $(m/s)$

$L$ :矩形基礎長さ $(m)$

$θ$ :入射角 $(°)$

$t$ :位相遅れ時間

$L$ = $L_x$ または $L_y$

位相遅れ方向 X方向 → $L_x$

位相遅れ方向 Y方向 → $L_y$

$t = ( L × sinθ) / V_s$

   

上記位相遅れによってねじれ加速度時刻歴波形を作成し、並進方向加速度時刻歴波形と同時加振することにより位相差を考慮します。

鉄骨梁端部の累積損傷度計算

指定により、鉄骨梁端部の累積損傷度を計算できます。 累積損傷度の計算は以下の方法から選択できます。

  • レインフロー法
  • 累積塑性変形倍率(最大振幅)
  • 累積塑性変形倍率(振幅頻度分布一様)

レインフロー法

梁端曲げ塑性率の振幅を用いて、レインフロー法によるサイクルカウントを行います。

塑性率の振幅は振れ幅としてカウントされるため、片振幅としてカウントされた振幅を $1/2$ した値を塑性率 $μ$ として、以下の計算を行います。

$N_{fi}$ : 振幅 $i$ による破断寿命
$N_{ei}$ : 振幅 $i$ による繰り返し回数
$D_{i}$ : 振幅 $i$ による累積損傷度

$N_{fi} = (\frac{\mu}{C})^{-\frac{1}{\beta}}$
$D_{i} = N_{ei} / N_{fi}$
$D = \sum(D_i)$

累積塑性変形倍率

梁端曲げ復元力特性の履歴から、累積塑性変形倍率を算出します。

累積塑性変形は、 $M-θ$ 履歴においてX軸を横切った変形分を累積することにより求めます。

算出された累積塑性変形倍率を用い、以下のように累積損傷度を計算します。

$D = \frac{\eta}{4(\mu_{max}-1)}(\frac{\mu_{max}}{C})^{\frac{1}{\beta}}$ (最大振幅の場合)
$D = \frac{\eta \mu_{max}}{2(1+\frac{1}{\beta})(\mu_{max}-1)^2}(\frac{\mu_{max}}{C})^{\frac{1}{\beta}}$ (振幅頻度分布一様の場合)

08. 免震層の設計のサブセクション

免震層偏心率の計算

免震層偏心率の計算

計算方法

剛心計算用の免震部材の剛性は、「免震層設計条件」で設定された「免震層想定変形」に基づいた等価剛性として計算します。剛性の計算方法は「免震層偏心率計算・固有値解析モデルの剛性」と同様です。

出力例

免震層上下大梁の検定

免震層上下大梁の検定

設計用応力

大梁の設計用応力は1次設計時の応力を用います。

免震部材のせん断力による付加曲げモーメント

「応力計算条件」-「免震装置のモデル化」において、「せん断力によって発生するモーメントを考慮する」としている場合には1次設計用のモーメントに免震部材のせん断力による付加曲げモーメントが含まれています。「せん断力によって発生するモーメントを考慮しない」としている場合には、免震上下大梁の断面検定時に応力として加算します(免震設計計算書)。このとき、採用する $Q-h$モーメントは、「 $P-δ$$Q-h$付加曲げ計算用層間変位」で入力された変位が発生した際に各支承材に発生するせん断力を用いて計算されます。

免震部材のP-δ効果による付加応力

「免震層設計条件」-「免震層上下大梁設計時の $P-δ$効果による付加曲げモーメント」の「 $P-δ$$Q-h$付加曲げ計算用層間変位」で入力した層間変位 $δ$から付加曲げモーメントを計算します。 $P-δ$効果による付加曲げモーメントは支承材タイプにより計算方法が異なります。 $P-δ$効果による付加曲げモーメントを計算する際に、上下動係数を考慮するか否かは計算条件により設定可能です。

・付加曲げモーメントは免震部材の軸力が引張のときには $0$とします。

・付加曲げモーメントは、左端・右端それぞれにおいて水平荷重時のモーメントと同じ符号としてモーメントを割り増す方向に作用させます。

・端部以外のモーメントは左端・右端から線形補間により計算します。

・支承材がない位置の付加曲げモーメントは $0$とします。 

・付加せん断力は ( $M_{pd}+M_pd/L$ により計算します。

( $_LM _{pd}$:左端付加曲げモーメント、 $_RM _{pd}$:右端付加曲げモーメント、 $L$:材長)

・大梁を分割して入力し、支承材が抜ける箇所がある場合には下記のように付加応力が計算されるため注意が必要です。その場合、一本部材指定を行うことで付加応力を適切に評価することが可能です。

大梁が分割されて支承材が配置されない箇所がある場合の仮定

$P-δ$効果による付加応力は支承材のタイプにより以下のように計算されます。

   積層ゴム支承(すべり、転がり支承以外)

   すべり支承(すべり面が下側の場合)

また、大梁ごとに「 $P-δ$付加曲げを無視する」の指定を行うことが可能です。これは配置形状から、 $P-δ$による付加曲げを負担すべきでないと判断される大梁がある場合のための機能になります。たとえば、大梁として配置されている片持ち梁などが該当します。この指定をした大梁が $P-δ$付加曲げ計算対象となる節点の周辺に存在する場合、指定された大梁以外の大梁で付加曲げを分配して計算されます。

固有値解析

固有値解析

計算方法

「免震層設計条件」で設定された「免震層想定変形」から計算した免震部材の剛性を考慮した固有値解析を行います。また、免震部材を十分に硬くした固有値解析も行います。

出力例

質点系固有値  

    

立体固有値  

  

免震部材の面圧検定

計算方法

各免震部材の許容面圧に応じて、振動解析結果の面圧が許容値を超えていないかどうかをチェックします。各部材の面圧・歪みは以下とします。指定による静的解析結果を採用することも可能です。

a) 立体振動解析結果

  • 面圧 :
        ・(静的解析結果を用いる場合)1次設計時軸力による免震部材の面圧
        ・(動的解析結果を用いる場合)振動解析結果による免震部材の面圧±上下震度による面圧
    ※水平上下同時入力を行った場合には、上下震度を設定しておくと重複して評価されることに注意が必要です。

  • 歪み :
        ・クライテリア変形時
        ・(動的解析結果を用いる場合)最大応答変形

b) 質点系振動解析結果

  • 面圧 :
        ・1次設計時軸力による免震部材の面圧±上下震度による面圧
    ※OTM低減係数を設定した場合、水平荷重時軸力にOTM低減係数を乗じた値を水平荷重軸力として採用します。

  • 歪み :
        ・クライテリア変形時
        ・(動的解析結果を用いる場合)免震層最大応答変形から計算される歪み

出力例

 ・検定比図 (発生面圧)/(各ひずみによる許容面圧)

  

 ・部材種類ごとの面圧詳細図

  

09. 数量積算のサブセクション

各部位共通事項

各部位共通事項

鉄筋コンクリート造

(1)鉄筋

鉄筋のフック、余長、重ね継手長さ及び溶接継手長さについては考慮していません。

鉄骨造

(1)鉄骨

鉄骨重量は次のように計算します。

・鉄骨鋼材の場合

$ W=L \times A \times 7.85$

ここで、 $W$:鉄骨重量、 $L$:鋼材長さ、 $A$:鋼材断面積、 $7.85t/m^3$:鉄骨単位重量(固定値)

鉄骨鉄筋コンクリート造

(1)コンクリ―ト

コンクリート体積は鉄骨体積を差し引かずに計算します。

基礎梁・基礎フーチング

基礎梁・基礎フーチング

(1)コンクリート

・ハンチなしの場合: $B×D×L$

・ハンチ付きの場合: $B×D×L+\frac{[(B+B_i)×(D+D_i)]×L_i}{A}+\frac{[(B+B_j)×(D+D_j)]×L_j}{A}$

※寸法のとり方は「大梁」の図を参照のこと。

(2)型枠

型枠面積: $D×L+\frac{(D_i-D×L_i)}{2}+\frac{(D_i-D×L_i)}{2}+B×L+(B_i-B)×L_i+(B_j-B)×L_j$

$D$, $D_i$, $D_j$については、上図のようにスラブ(2重スラブを指定した場合の耐圧版を含む)の有無により適宜スラブ厚さを控除します。また、片持ちスラブが取り付く場合も一般スラブが取り付く場合と同様に取り扱います。

(3)鉄筋

主筋、スターラップは大梁を参照。

(4)鉄筋継手

基礎梁ごとに0.5個所の継手があるものとみなし、基礎梁の長さ $L$が5.0m以上の場合は5.0mごとに0.5個所の継手を加えて計算します。 圧接の場合は、継手個所数を集計します。

(5)基礎フーチング

①コンクリート

コンクリート体積: $B×D×h$

②型枠

型枠面積: $2×(B+D)×h+B×D$

③鉄筋

下端筋を $D13@200$と仮定して算定します。鉄筋長さは $B(D)$とし、端部の定着は考慮しません。また、はかま筋(上端筋) $D13@400$で計算します。

(1)寸法のとり方

 柱長さは床上~床上を柱長さとして計算します。

(2)コンクリート

 コンクリート体積= $D_x \times D_y \times H$

  $H$:柱長さ

(3)型枠

 型枠面積= $2×(D_x+D_y)×H$

(4)鉄筋

X,Y方向で鉄筋径が異なる場合には、隅の重なり合う部分は差し引かずに計算します。

  • 主筋

 すべての柱はHで計算します。

  • フープ

 フープ筋の長さ = $n_x×D_x+n_y×D_y$

           $n_x$:X方向一組のフープ本数

           $n_y$:Y方向一組のフープ本数

 柱フープ本数 = 柱内法部分フープ本数

          柱内法部分フープ本数= $H/cP$

(5)鉄筋継手

柱頭・柱脚通しの主筋は階ごとに1個所継手があるものとみなし、階高が7.0m以上の場合は7.0m毎にさらに1個所の継手を加えます。

※柱頭・柱脚通しの主筋の本数=min(柱頭の本数、柱脚の本数)とします。

(6)鉄骨

各節毎、または各階毎に種類別の長さと重量を算出します。柱頭と柱脚で鋼材サイズが変わる場合は、継手位置を考慮します。

大梁

大梁

(1)寸法のとり方

端部にハンチがある場合にはこれを考慮して計算します。

(2)コンクリート

 ・ハンチなしの場合: $B×D×L$

 ・ハンチ付きの場合:上記にハンチ部分の体積を加算します。

(3)型枠

型枠面積: $(D×L+\frac{D_i-D}{2}×L_i+\frac{D_j-D}{2}×L_j)×2+B×L+\frac{B_i-B}{2}×L_i+\frac{B_i-B}{2}×L_j$

※上記の式は両側スラブ厚が等しい場合のものです。

$D,D_i,D_j$については、上図のようにスラブ(2重スラブを指定した場合の耐圧版を含む)の有無により適宜スラブ厚さを控除します。また、片持ちスラブが取り付く場合も一般スラブが取り付く場合と同様に取り扱います。

※ハンチ部分の型枠は傾斜を無視し、大梁底面または側面に対する投影面積で計算します。

(4)鉄筋

  • 主筋

主筋の長さは大梁の断面数に応じて次のように算定します。

1断面(全断面)     :大梁の全長について算定

2断面(両端・中央)   :端部と中央部に分けて算定

3断面(外端・中央・内端):外端・内端及び中央部に分けて算定

計算式は下図によります。

  • スターラップ

 スターラップ長さ= $2×B+n×D$

           $n$:一組のスターラップ本数

(5)腹筋

 段数は入力値、腹筋長さ= $L$として計算します。

(6)幅止筋

 幅止筋長さ= $B$

(7)鉄筋継手

梁毎に0.5個所の継手があるものとみなし、梁の長さ $L$が5.0m以上の場合は5.0m毎に0.5個所の継手を加えて計算します。

小梁

小梁

(1)寸法のとり方

 注)2次小梁の長さは大梁(小梁)芯間の距離とします。

(2)コンクリート

 コンクリート体積= $B×D×L$(床荷重表で入力した値)

 *デッキスラブの場合デッキ高さ分のコンクリートは拾いません。

(3)型枠

 型枠面積= $(B+2×D)×L$

(4)鉄筋

  • 主筋

 主筋重量    :小梁コンクリート体積×0.8(%)

  • スターラップ

 スターラップ重量:小梁コンクリート体積×0.1(%)

(1)寸法のとり方

床面積は大梁内法で囲まれた範囲のうちで、小梁で区切られた部分ごとに計算し、床が配置されていない部分については計算しません(下図参照)。床と小梁の重なり部分は床に含めて計算します。

(2)コンクリート

 コンクリート体積=面積×床厚(床荷重で入力した値)

 *デッキスラブの場合、デッキ高さ部のコンクリートは拾いません。

(3)型枠

 型枠面積=面積

(4)鉄筋

 鉄筋重量:床コンクリート体積×1.0(%)

片持ち床、出隅、入隅

片持ち床、出隅、入隅

(1)寸法のとり方

 片持ち床・出隅は、長方形として計算します。

 入隅は長方形×2として計算し、面積は、大梁、片持ち梁、小梁、リブ間の内法とし、柱による欠除は考慮しません。

(2)コンクリート

 コンクリート体積=面積×床厚

(3)型枠

 型枠面積=面積

 片持ち梁については、先端リブ、片持ち床等が何も取り付いていない側面の型枠も計上しています。

(4)鉄筋

 鉄筋重量:床コンクリート体積×1.0(%)

耐震壁及びフレーム内雑壁

(1)寸法のとり方

 壁の幅は柱内法距離、壁高さは梁内法高さとし、柱及び大梁による欠除を考慮します。

 また開口部分の面積を考慮します。

(2)コンクリート

 コンクリート体積=面積×壁厚

(3)壁枠

 壁枠面積=面積×2

(4)鉄筋

 横筋    : $(L+2S)・W$

 縦筋    : $(H+2S)・h$

 開口部補強筋:考慮していません。

  $S$     :定着長さ $(35d)$

ブレース

ブレース

各階ごと、部材符号毎に種類別の長さと重量を算出します。

(1)寸法のとり方

  ブレースの長さは節点間距離として計算します。

$L_B$ :ブレース長

$H$ :階高

$L$ :スパン長

(2)その他

  接合部のプレート、ボルト等は考慮しません。

10.その他計算機能のサブセクション

ドキュメント出力

ドキュメント出力

鉄骨ロングスパン大梁の検討

鉄骨ロングスパン大梁の検討を行います。

弾性、弾塑性が選択できます。

柱MN相関の検討

柱のMN相関の検討を行います。 検討は1軸曲げをベースにした検討となります。 そのため、2軸曲げを考慮している一覧表と整合しない場合があります。

柱2軸曲げの検討

柱の2軸曲げの検討を行います。

45°加力時の柱の評価を行う場合などの機能です。

2つの検討方法があります。

  • a) X,Y方向加力を組み合わせ、45°加力時の応力を作る
  • b) 解析された加力方向による応力をそのまま採用する

b) の場合は、解析時の加力方向を45°にした場合などに用いる検討になります。
その他、通常のX,Y方向加力でも直交方向応力の確認をしたい場合などに使用する事ができます。

なお、採用軸力は各方向加力の最大圧縮軸力、最大引張軸力を採用します
そのため、実際には加力方向による応力と対応しない軸力によって耐力を定め、安全側として評価することになります。

a) X,Y方向加力を組み合わせ、45°加力時の応力を作る

  • X,Y方向加力時の長期を除いた水平荷重によるモーメントに対して1/√2倍したモーメントを合算します。
  • 上下動係数を考慮した場合、上下動係数による増減倍率に応じて、長期モーメントも変動させます。

b) 解析された加力方向による応力をそのまま採用する

  • 上下動係数を考慮した場合、上下動係数による増減倍率に応じて、長期モーメントも変動は行いません。

検討集計

柱関係の検討集計

柱関係の検討集計を行います。

大梁関係の検討集計

大梁関係の検討集計を行います。

ブレース関係の検討集計

ブレース関係の検討集計を行います。

耐震壁関係の検討集計

耐震壁関係の検討集計を行います。