建築構造設計を行なう時に、うっかり間違えそうになったことを、記載しています。
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| キーワード | 内 容 |
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| 露出型柱脚 RC柱主筋の定着長の確認 (安定した塑性変形能力を期待するために定着長さを確保する) |
2022.11.17記載
N、Q、Mに対してRC柱を設計する。
 右図に示す主筋の定着長をRC造建物の靭性保証型耐震設計指針P.176で計算する Lt1,Lt2 ≧ (db・F)/(4・τbu) db:主筋径(mm) , F:主筋の降伏応力度(N/mm2) τbu = (0.085・bi + 0.10)・√Fc + kst τbu:付着信頼強度 主筋列に沿った破壊またはコーナー部の破壊に対する付着強 度の小さい方＋(kst)帯筋の効果 bi=min(bsi,bci) , bsi=(b-N1・db)/(N1・db) , bci=(√2・2・dcs-db)/db kst1=(56+47・Nw/N1)・(bsi+1)・pw (bci≧bsiの時) kst2=146・Aw/(db・s) (bci＜bsiの時) Fc:コンクリート強度(N/mm2) b:RC柱幅(mm) N1:一列の主筋本数 dcs:主筋中心から側面までのかぶり厚(mm) Nw:横補強筋の足の数(=2) pw:せん断補強筋比 Aw:帯筋一本の断面積(mm2) s:帯筋間隔(mm) (計算例) RC柱550x550 , 主筋5-5-D16 , 帯筋D13@100 , Fc21 , SD295 dcs=55mm , pw=0.462% bsi=(550-5x16)/(5x16)=5.88 , bci=(√2x2x55-16)/16=8.72 , ∴bi=5.88 kst1=(56+47x2/5)x(5.88+1)x0.00462=2.38 , kst2=(146x127)/(16x100)=11.59 bci≧bsiなのでkst=2.38 , τbu=(0.085x5.88+0.1)x√21+2.38=5.13N/mm2 Lt1,Lt2 ≧ (16x295x1.1)/(4x5.13)=253mm |
| 露出型柱脚 基礎コンクリートの破断防止等の確認 (形状と応力状態により必要・不要な検討項目をまとめた) |
2022.10.03記載 技術基準Q&A No.42による 1.立ち上げ部の高さが0の場合 (a) 縁辺の剥落 ☓不要 (b) 立ち上げ部の割裂 ○必要 (c) 端部のせん断力による剥落 ☓不要 2.e(ボルト縁端距離)は、全方向の最小値ではなく、圧縮側アンカーボルトからコンクリート縁までで良い。 3.ベースプレート下の摩擦力が大きい場合 「摩擦によるせん断力 > アンカーボルトのせん断耐力」の場合は (c) 端部のせん断力による剥落 ☓不要 なぜならアンカーボルトがせん断力を負担する可能性がないから 2020技基 P.641 のQfu(摩擦)とQbu(ボルトせん断耐力)の計算式による |
| SS7で基礎形状を一貫計算に入力した時の支点反力などへの反映についてまとめ。 (Q&Aが分散しているので、一覧にまとめた) |
2022.08.22記載 1.一次設計時の応力解析結果の長期支点反力に考慮する。 2.保有水平耐力計算時の浮き上がり抵抗として考慮する。 3.<15.2.14支点浮き上がり圧壊耐力>の浮き上り耐力には基礎自重は含めないで入力する。 4.<7.12.5基礎設計用軸力図>,<7.12.6基礎設計用軸力表>で、基礎設計用軸力＝支点反力＋⊿L＋⊿E＋⊿M ここで 支点反力:上部架構の応力解析結果による支点反力(但し基礎自重を除く) ⊿L:偏心による長期付加軸力 ⊿E:偏心による地震時付加軸力 ⊿M:杭頭モーメントによる付加軸力 5.下記の値では、鉛直荷重時の常時(G+P)の反力値に基礎自重が考慮されている。 4.7.2.1 地震用重量 5.3.1 節点重量<固定＋積載荷重> 5.3.3 節点重量<地震用重量> 6.2.1 応力図<固定＋積載荷重> 6.4 支点反力図(1) 鉛直荷重時 11.3.2 Ds算定時の応力図 11.4.2 保有水平耐力時の応力図 11.4.3 保有水平耐力時の支点反力図 12.2 基礎反力図<鉛直荷重時> 6.<7.13.2杭設計用軸力図> <7.13.3杭設計用軸力表>は、杭設計用軸力＝支点反力＋⊿L＋⊿E＋Wf＋⊿M ここで 支点反力:上部架構の応力解析結果による支点反力(但し基礎自重を除く) ⊿L:偏心による長期付加軸力 ⊿E:偏心による地震時付加軸力 Wf:基礎自重 ⊿M:杭頭モーメントによる付加軸力 7.<13.1基礎の計算条件>で、基礎の考慮しない(基礎は一貫計算しない)とした時 <13.7基礎自重の直接入力>の値は、浮き上りの検討に考慮される、一次設計、二次設計ともに考慮される。 ・基礎の考慮しない → 基礎自重の直接入力があれば考慮する。 ・基礎の考慮する → 基礎自重の扱いを自動計算しないと指定する → 配置した基礎は考慮しない。但し基礎自重の直接入力があれば考慮する。 ・基礎の考慮する → 基礎自重の扱いを自動計算すると指定する → 配置した基礎を考慮する。但し基礎自重を直接入力すると、そちらが優先される。 |
| ロングスパン梁の長期たわみについて、計算条件を変えることで計算結果がどう変わるかを検証した。 (剛床、非剛床でたわみは変わらないが、梁軸力が違う) |
2022.06.27記載 屋根勾配のあるフレームで、「①剛床」「②剛床を解除」「③剛床を解除して水平ブレース配置」の3パターンを一貫計算ソフトで計算した。 鉄骨造平屋、7mスパンx21mスパンで、屋根は折板、LLは0、鉄骨部材は設計を満足できる程度の部材とした。下図が全体フレーム図。 ロングスパン梁の中間に節点がある場合を検証するために、小梁の通りもフレームとして節点を作った。   ①梁の最大δ=43mm ②梁の最大δ=44mm ③梁の最大δ=45mm  ①梁の最大曲げM=266kNm ②梁の最大曲げM=276kNm ③梁の最大曲げM=279kNm  ①梁の最大軸力N=+211kN(C) ②梁の最大軸力N=+71(C) ③梁の最大軸力N=+72(C) -211kN(T) ブレースの最大軸力N=-1kN(T) 考察 ①②③で梁のたわみ、曲げモーメント、せん断力は、ほぼ変わらない。 但し、梁の軸力は約3倍になり大きく違う。 |
| 屋根面に勾配があるフレームの剛床の設定について (検討初期段階で剛床解除など色々なケースを検証したほうが良い) |
2022.06.07記載 屋根面勾配がある建物を一貫計算で計算する場合に、剛床と剛床解除でたわみを計算した。下図が全体フレーム図。  剛床解除した場合、先端のたわみは、<91mm> 任意形フレーム解析すると、これが正解。  剛床の場合、先端のたわみは、<15mm> 約1/6になってしまうので注意する。  屋根面が水平の場合は、剛床、剛床解除の計算結果は同じ。どちらも<90mm>  剛床仮定の計算で全体座標と部材座標がずれるに為、実現象に合わない結果になると思う。 屋根面が微妙な勾配であるなら、水平で計算してみて応力、たわみを確認して比較すると良い。 また、初期段階で剛床仮定は多くのパターン検証し現実的な応力たわみであるか確認すると良い。 |
| 飛行機梁のあるフレーム (受梁の応力と変形は、テコの原理による力の流れを考える) |
2022.06.06記載 飛行機梁のあるフレームで軸梁の応力とたわみが、いわゆるテコの原理の反力による影響をどれくらい受けるのかを検証した。  フレームは下図の通りで梁の中間にバルコニーがある。S造で床は合成デッキ、LLは居室とする。7mx7mスパン、バリコニーの幅4mx出2m。  ①形状通りにモデル化した場合 (片持梁、小梁にも軸を作り全てフレーム内の梁とした)  ②バルコニーをモデル化しない場合--バルコニー重量を単純に梁特殊荷重として入力した場合  ③バルコニーをモデル化しない場合--力の流れとテコの反力を考慮して片持ち先端半分部分の重量を2倍するなどして梁特殊荷重を入力した場合 (片持部の梁自重も忘れずに)  大梁G1のモーメント、たわみを比較する ① ② ③ M = 66kNm M = 56kNm (0.85倍) M = 67kNm (1.02倍) δ = 7.2mm δ = 5.9mm (0.82倍) δ = 7.3mm (1.01倍) <考察> 重量だけを入力した場合は約0.8倍になり危険側となる。力の流れを考慮して2倍するなどして入力するとほぼ同じになる (これは当然) |
| 偏心があるときの基礎計算 (基礎指針2019に偏心基礎の支持力計算、2方向偏心の解説がある) (3項目は以前のα割増と同じだけど、1と2項目は注意) |
2022.05.16記載 支持力について : 荷重に偏心がある場合は、e(偏心距離)に応じて有効接地面積に低減して計算する。さらに2方向偏心の場合の実用的な有効接地面積の計算も解説している。学会基礎指針2019 P129  転倒の検討について : 長期、短期ともに原則として基礎端部に浮き上がりが生じないものとし、e(偏心距離)はL/6以下とする。学会基礎指針2019 P160  フーチングの応力について : 偏心によるξを考慮してσ=ξx(N/A)として応力を計算する。学会RC規準2018 P350  |
| 地震波の分解 (今回の地震は短周期だったなどというときの理解のために) f:周波数(Hz)=1/周期(sec) D:変位(mm)--片振幅 V:速度(mm/sec)=2πfD A:加速度(mm/sec2)=(2πf)^2・D π=三角関数のパイ |
2022.04.07記載 下図の青い波が地震波だと想定します  この青い波は下図の緑と紫の波を合成して作図したものです  一枚に合わせるとこうなります  波を分解して(緑と紫の波にして)、どの波がより大きかったなどと分析する、というイメージだと思います |
| 基礎梁の無い基礎の回転剛性 (支点固定度の目安) |
2022.03.28記載
(1)梁に依る回転剛性と基礎地盤に依る回転剛性の比較 
左端の仮想せん断力=wL/3=ML/3EI 〃の回転角=ML/3EIrad、E=21,000N/mm2、I=(450x700^3)/12=1.286x10^10mm4 1kNm載荷時の回転角=(1.0x10^6x6000)/(3x21000x1.286x10^10)=7.406x10^-6rad 梁に依る回転剛性 K1=M/θ=1.0/(7.406x10^-6)=135.0x10^3kNm/rad RC規準2018 P547より基礎の回転剛性を計算する C1=(2000+1000)/(2x2000)=0.75、C2=(3x1200+1000)/(2x1200+1000)=1.35 E=30+25=45N/mm2 (砂質土N=30とする) ks=0.75x1.35x55/1000=0.056N/mm2 k=3xKs=3x0.056=0.168N/mm2 I=(1000x2000^3)/12=6.67x10^11mm4 K=8/πxkxI=8/πx0.168x6.67x10^11=2.853x10^11Nmm/rad RC規準、基礎地盤の回転剛性 K2=285.3x10^3kNm/rad 道路橋示方書より基礎の回転剛性を計算する I=(1.0x2.0^3)/12=0.6667m4、Av=DB=1.0x2.0=2.0m2 Eo=2800xN=2800x30=84000kN/m2 (砂質土N=30とする) kvo=1/0.3xαxEo=1/0.3x2x84000=560x10^3kN/m3 Bv'=√Av=√2=1.414m kv=kvox(Bv'/0.3)^-3/4=560x10^3x(1.414/0.3)^-3/4=175.06x10^3kN/m3 道路橋示方書、基礎地盤の回転剛性 K3=kvxI=175.06x10^3x0.6667=116.7x10^3kNm/rad (長期荷重による基礎の回転を扱っているのでRC規準よりは剛性が 小さく計算される) ∴例題の基礎寸法と支持地盤であれば基礎梁付きと同程度の回転剛性となる (2)露出弾性固定柱脚の回転剛性との比較 柱H-340x250、4-M30の回転剛性は59.2x10^3kNm/rad （HIBASE参考) 梁無し基礎の回転剛性を考慮すると (1/285)+(1/59)=1/49 → 49x10^3kNm/rad 支点を固定とした場合の回転剛性(59x10^3kNm/rad)よりも▲17%剛性が下がる この違いを考慮した上で、どのようにモデル化するかにより、安全率の余裕などを工学的に判断すると良いと思われる |
| 木材の基準強度、ヤング係数等の数値の出典 凡例 2020技基--2020建築物の構造関係技術基準 木規--木質構造設計規準 |
2022.03.17記載 数字がいろいろな所に分散しているので、まとめました。 Fc 圧縮 2020技基 P.506〜 木規 P.395〜 どちらも同じ Ft 引張 2020技基 P.506〜 木規 P.395〜 どちらも同じ Fb 曲げ 2020技基 P.506〜 木規 P.395〜 どちらも同じ Fs せん断 2020技基 P.506〜 木規 P.399〜 区分が違う Fcv めり込み 2020技基 P.517〜 木規 P.400〜 区分が違う 圧縮材の座屈 2020技基 P.517〜 木規 P.16 どちらも同じ Fe 支圧 木規 P.31〜 比重 木規 P.31〜 無等級材の諸数値 2020技基 P.511〜 木規 P.399〜(普通構造材) 区分が違う ヤング係数、せん断剛性 木規 P.395〜 Eo:平均値(一般的な用途の計算に使う) Eo.oo5:下から5/100番目の値 (変形制限が厳しい部材の計算に使う) 嵌合接合部のための面圧剛性 中大規模木造建築物の構造設計の手引き(彰国社) P.58 繊維方向と角度があるときの算定式(ハンキンソン式) 応力にも、剛性にも使える 木規 P.27 |
| 木造耐力壁周辺柱の軸力 (参考) ・木造軸組工法住宅の許容応力度設計(2008) P.70 ・木造軸組工法 中大規模木造建築物の構造設計の手引き P.第Ⅰ部-182 ・中大規模木造建築物の構造設計の手引き P.65 |
2022.03.02記載 壁倍率5の耐力壁周辺柱の軸力(係数0.5の力学的解釈) 0.5は周辺部材の曲げ戻し効果を表す係数。N値計算法においては中柱0.5、出隅柱0.8と定められている。この値は過去の実大実験等の接合部計測結果などに基づいて決められている。  Q = 5 x 1.96kN/m x 0.91m = 8.92kN N (-T) = (Q x h) / 0.91m x 0.5 = (8.92kN x 2.90m) / 0.91 x 0.5 = 14.21kN ＜柱脚は圧縮、柱頭は引張＞ |
| S造3階以上の柱防火被覆 | 2022.02.23記載 S造3階以上は、柱の防火被覆(令70条)が必要。特に、耐火・準耐火建築物でない場合に忘れないように注意する。条文が構造規定の中にあるので意匠の法チェックに抜けていないか注意する。 |
| 木造の計算ルート | 2022.02.23記載 ・下記以下は壁量計算(令46条) ・3階以上or500m2超え-→ルート1の許容応力度計算 ・高さ13mor軒高9m超え-→ルート2の許容応力度等計算(層間変形角、剛性率、偏心率、靭性確保) ・31m超え-→ルート3 ※壁量規定を除外するために46条2項ルート(許容応力度計算)を行なう場合は使用材料が法的に規定されるのでJAS材が必須となる。 |
| 転倒モーメント | 2022.02.14記載 建物の転倒モーメントの計算にあたり、(1)地震力で行なう方法と(2)層せん断力で行なう方法がある。高さのとり方を間違えないように。 以下に示すように片持梁の曲げモーメントで考えるとわかりやすい。 (1)のほうが力の流れはイメージしやすい。  Pは荷重、Qはせん断力(1) M=20×5＋10×3=130kNm (2) M=20×2＋30×3=130kNm  Pは地震力、Qは層せん断力(1) M=120×7＋100×4=1240kNm (2) M=120×3＋220×4=1240kNm |
| 質量と重量 | 2022.02.14記載 以下すべて地球上での前提。 重力加速度は9.8m/sec2。簡便のため10m/sec2とした場合を( )書きで示す。 質量=物の持つ量大きさそのもので単位は「kg」 地球上でも月でも質量は変わらない。 重量=質量×重力（重力加速度）、単位は「kg重」（工学単位）又は「N」（SI単位） ・地球上で、質量1kgのものは重量1kg重、又は9.8N （10N）（1kg×9.8m/sec2） ・1kg重=9.8N （10N） ・建物の質量を使い地震時層せん断力を計算するのが物理法則に則った方法であるが、一般的に行なっている構造計算では重量を使っている。 これはCoという係数が9.8m/sec2を含めて設定されているからであり、地震層せん断力の計算は実質は質量を使っているが表面上は重量を使う。限界耐力計算法などでは表面上も質量を使う。 |
| RC梁付着、カットオフ筋の必要延長長さ RC規準 P.205 |
2022.02.09記載 RC梁付着(許容応力度)の検討では、τa（曲げ付着応力度）の検定又はｌd(付着長さ)の検定のどちらかを満足すれば良い。但しRC規準(2018)の付着に関する構造規定(仕様規定)で、「カットオフ鉄筋は、計算上不要となる断面を超えて部材有効せいd以上延長する」となっているので注意する。これは学会ホームページのQ&A、No.1によると、せん断ひび割れが発生しない梁についても適用される。一貫計算で注意喚起が出るので無視しないこと。 |
| H形鋼のねじれに注意する。 原則として鉄骨部材はねじりを受けないように計画する。 |
2022.02.03記載 梁G1、片持梁CG1(L=1000)の先端にP1=1.0kNの鉛直荷重 G1:H-294x200x8x12 (SS400)、G1の両端は柱に剛接合 G1のサンブナンねじり定数Jt=1/3x(200x12^3x2+270x8^3)=27.65x10^4mm4 ねじりモーメントMt=1.0x1.0=1.0kNm、せん断弾性係数G=0.79x10^5N/mm2 ねじり角θ ={M/(JtxG)}xL={1.0x10^6x(4/6)/(27.65x10^5x0.79x10^4}x2000=0.06rad G1のねじれによるCG1先端のδ=0.06x1000=60mm、δ/L=60/1000=1/17 ∴G1とCG1の強軸曲げたわみを加えると60mmよりさらに大きくなりNG ねじりによるG1ウェブのせん断応力度 τ=(Mt/Jt)xt=(1.0x10^6/27.65x10^4)x8=28.9N/mm2 ∴G1ウェブの通常のせん断応力度+28.9 ⇔ fa=90N/mm2で検定する。 |
| 鉄骨造で、基礎梁のヒンジと柱脚の非保有耐力接合時におけるDs値 2020技術基準 P642 |
2022.02.02記載 鉄骨造で基礎梁ヒンジを確認するのは、保有水平耐力時ではなく崩壊形を確認するDs算定時とする。基礎梁ヒンジが発生する場合には「上部構造の部材(鉄骨)」及び「柱脚が取り付く部材(RC梁)」の大きい方でDs値を決定する。 柱脚が保有耐力接合でない場合は、柱脚の塑性変形に伴う履歴特性のスリップ化を考慮して露出柱脚計算ルートに従いDs値を0.05割り増す。「S造+0.05」と「RC造」（基礎梁ヒンジありの場合）の大きい方を採用する。 |
| 水平ブレースの断面算定 | 2022.02.01記載 水平ブレース（アングル使用）の設計で接合部を保有耐力接合にするとボルト本数が過大となるので、保有水平耐力時も含めた存在応力で設計する、という方針にする場合。 鋼構造接合部設計指針P273を参照して計算するが、注意は、(1)降伏引張耐力（Fy=235等とボルトすべり耐力M22=185を使用)と(2)最大引張耐力(Fu=400等とボルトの最大せん断耐力M22=456)の計算方法が載っているが、保有水平耐力時の存在応力と比較するのは(2)ではない。 「(1)x1.1」とする。但しHTBは1.1倍しない。 |
| 一貫計算、応力計算用特殊荷重 | 2022.01.18記載 一貫計算で「応力計算用特殊荷重」を使った場合には、地震力計算用建物重量が正しくなっているか注意する。杭の水平力検討用の地震力、Qun計算用の建物重量に加算しているか。 |