JP2000240152A - A method for determining the strength of beam-column joints in steel tubular columns - Google Patents

A method for determining the strength of beam-column joints in steel tubular columns

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JP2000240152A
JP2000240152A JP11039391A JP3939199A JP2000240152A JP 2000240152 A JP2000240152 A JP 2000240152A JP 11039391 A JP11039391 A JP 11039391A JP 3939199 A JP3939199 A JP 3939199A JP 2000240152 A JP2000240152 A JP 2000240152A
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Hitoshi Ito
均 伊藤
Haruhito Okamoto
晴仁 岡本
Hiroshi Ishimura
博 石村
Nobuyuki Nakamura
信行 中村
Toshiaki Miyao
俊明 宮尾
Junichi Takagi
潤一 高木
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、鋼管柱の柱梁接合部耐力の一定の
精度を保ちつつ、簡易で汎用的な、鋼管柱における柱梁
接合部分の耐力を求める方法を提示する点にあり、かか
る耐力を求める方法を用いた鋼管柱における柱梁接合部
の設計方法を提示する。 【解決手段】 梁フランジ軸力の柱への流れを、図6
(a)及び図6(b)に示すような、二つの流れの成分に分解
されるものと想定し、それぞれの成分を解析的手法によ
る耐力評価式により算定して、その和を接合部の耐力と
して評価する。図7に示すように、成分1の流れ(以
下、「前面剪断力」という)P1は主として梁が取付い
ている近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達さ
れる力の流れであり、成分2の流れ(以下、「リング耐
力」という)P2はリングとリング近傍の鋼管板の曲げ
により、リング周方向に伝達される力の流れである。
PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a simple and versatile method for obtaining the proof strength of a beam-column joint in a steel pipe column while maintaining a constant accuracy of the strength of the beam-column joint of a steel pipe column. In this regard, a design method of a beam-column joint in a steel pipe column using such a method for obtaining the strength is presented. SOLUTION: The flow of beam flange axial force to a column is shown in FIG.
As shown in (a) and FIG. 6 (b), it is assumed that the two components are decomposed into two components. Evaluate as proof stress. As shown in FIG. 7, the flow of component 1 (hereinafter referred to as “front shearing force”) P1 is a flow of force transmitted mainly in the axial direction of the steel pipe by bending and deforming the wall surface of the steel pipe near where the beam is attached. The flow of component 2 (hereinafter referred to as "ring strength") P2 is the flow of force transmitted in the ring circumferential direction due to bending of the ring and the steel tube sheet near the ring.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、鋼管柱における柱
梁接合部分の耐力を求める方法に係り、特に図1に示す
リングダイアフラム付中空円形鋼管柱(以下、単に「中
空鋼管柱」という)や、図2(a)及び図3に示す梁と
の取合部分が増厚された中空鋼管柱(以下「リング一体
タイプ」という)又は、リング一体タイプの特別な場合
である図2(b)に示す増厚しない中空円形鋼管柱に、
梁フランジが取り付く場合の接合部の局部耐力を求める
方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for determining the strength of a column-beam joint in a steel pipe column, and more particularly to a hollow circular steel pipe column with a ring diaphragm (hereinafter simply referred to as "hollow steel pipe column") shown in FIG. 2 (a) and FIG. 2 (b), which is a special case of a hollow steel tube column (hereinafter, referred to as "integral ring type") in which a portion to be joined with the beam shown in FIG. The hollow circular steel pipe column not thickened as shown in
The present invention relates to a method for determining the local strength of a joint when a beam flange is attached.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、例えばリングダイアフラム付鋼管
柱の柱梁接合部耐力の評価は、図4に示すような引張試
験に基づく計算式(例えば、日本建築学会鋼管構造設計
施工指針同解説)を個々の梁フランジ毎に適用して求め
た。得られた値は、引張荷重時および圧縮荷重時の局部
耐力と見做され、梁フランジ相互の関係は無視されてき
た。
2. Description of the Related Art Conventionally, for example, a column-beam joint strength of a steel pipe column with a ring diaphragm is evaluated by a calculation formula based on a tensile test as shown in FIG. It was determined by applying to each beam flange. The obtained values are regarded as the local proof stresses under the tensile load and the compressive load, and the relationship between the beam flanges has been neglected.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この計
算式は、一連の引張試験結果をもとに導かれた実験式で
あり、適用範囲が限定されているほか、一般に地震地域
における耐力算定が想定する地震荷重時すなわち図5の
ように鋼管の両側に付く梁フランジに引張力と圧縮力が
作用する場合(以下、逆対称荷重時)を正しく評価する
ものとは言えない。また、実験式であるため、設計者は
その算定の根拠を認識することができず、実験で規定さ
れた適用範囲を外れる特別なケースへの応用が不可能で
ある。従来技術には以上に掲げる問題点があった。
However, this calculation formula is an empirical formula derived from a series of tensile test results, and has a limited application range, and is generally assumed to have a strength calculation in an earthquake region. However, it cannot be said that the case where a tensile force and a compressive force act on the beam flanges on both sides of the steel pipe as shown in FIG. In addition, since it is an empirical formula, the designer cannot recognize the basis of the calculation, and it is impossible to apply to a special case out of the application range specified by the experiment. The prior art has the above-mentioned problems.

【0004】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、鋼管柱の柱梁接合
部耐力の一定の精度を保ちつつ、簡易で汎用的な、鋼管
柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法を提示する
点にあり、かかる耐力を求める方法を用いた鋼管柱にお
ける柱梁接合部の設計方法を提示する点にある。
The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a simple and versatile steel pipe column while maintaining a constant accuracy of the column-beam joint strength of the steel pipe column. The present invention is to present a method for obtaining the proof stress of the beam-to-column joint in the above, and to present a design method of the beam-to-column joint in the steel pipe column using the method for obtaining the proof stress.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
すべく以下に掲げる構成とした。請求項1記載の発明の
要旨は、梁がとりつく近傍の鋼管壁面が曲げ変形し伝達
される力の流れ成分(P)と、リングとリング近傍の
鋼管板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ成分
(P)との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐
力を求める方法に存する。請求項2記載の発明の要旨
は、梁がとりつく近傍の鋼管壁面が曲げ変形し伝達され
る力の流れ成分(P)と、リングとリング近傍の鋼管
板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ成分
(P)とに分解し、該成分(P)から、鋼管柱にお
ける柱梁接合部分の耐力を求める方法に存する。請求項
3記載の発明の要旨は、前記Pは、以下に掲げる式に
より求められることを特徴とする請求項1に記載の、鋼
管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法に存す
る。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has the following arrangement to solve the above-mentioned problems. The gist of the first aspect of the present invention is that a flow component (P 1 ) of a force transmitted by bending deformation of a wall surface of a steel pipe in the vicinity of a position where a beam is attached, and that the force is transmitted in a circumferential direction by bending of a ring and a steel pipe plate in the vicinity of the ring. There is a method for determining the proof stress of a beam-column joint in a steel pipe column from the sum with the force flow component (P 2 ). The gist of the invention according to claim 2 is that the flow component (P 1 ) of the force transmitted by bending deformation of the steel pipe wall surface near the beam and the circumferential direction is transmitted by bending of the ring and the steel pipe plate near the ring. It decomposes into a force flow component (P 2 ) and uses the component (P 2 ) to determine the proof stress of the beam-column joint of the steel pipe column. The gist of the invention according to claim 3 resides in the method for determining the strength of a beam-column joint in a steel pipe column according to claim 1 , wherein the P 1 is determined by the following formula.

【数5】 請求項4記載の発明の要旨は、前記Sは、以下に掲げる
式により求めることを特徴とする請求項3に記載の、鋼
管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法に存す
る。
(Equation 5) The gist of the invention according to claim 4 resides in the method according to claim 3, wherein the S is determined by the following equation:

【数9】 請求項5記載の発明の要旨は、前記Pは、以下に掲げ
る式により求められることを特徴とする請求項1乃至4
のいずれかに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐
力を求める方法に存する。ここで、X,X,X
,Xは係数とするに存する。
(Equation 9) Summary of the Invention in claim 5, wherein P 2 is claims 1 to 4, characterized in that determined by the formula listed below
The method according to any one of the above, wherein the strength of the beam-to-column joint of the steel pipe column is obtained. Here, X 1 , X 2 , X 3 ,
X 4 and X 5 are coefficients.

【数14】 [Equation 14] ,

【数15】 、及び(Equation 15) ,as well as

【数16】 請求項6記載の発明の要旨は、前記鋼管部分の前記有効
幅αは、以下に掲げる式により求められることを特徴と
する請求項5記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐
力を求める方法に存する。
(Equation 16) The gist of the invention according to claim 6 is that the effective width α of the steel pipe portion is obtained by the following formula, and the method for obtaining the proof strength of a beam-column joint portion in a steel pipe column is described. Exists.

【数10】 請求項7記載の発明の要旨は、前記鋼管部分の前記有効
幅αは、以下に掲げる式により求められることを特徴と
する請求項5に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の
耐力を求める方法に存する。
(Equation 10) The gist of the invention according to claim 7 is that the effective width α of the steel pipe portion is obtained by the following formula, and the proof strength of the column-beam joint portion of the steel pipe column according to claim 5 is obtained. Be in the way.

【数11】 請求項8記載の発明の要旨は、前記鋼管柱は、リングダ
イアフラム付鋼管柱であることを特徴とする請求項1乃
至7のいずれかに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分
の耐力を求める方法に存する。請求項9記載の発明の要
旨は、前記鋼管柱は、前記梁との取合部分が増厚された
鋼管柱であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれ
かに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求め
る方法に存する。請求項10記載の発明の要旨は、請求
項1乃至9記載の耐力を求める方法を用いた、鋼管柱に
おける柱梁接合部分の設計方法に存する。請求項11記
載の発明の要旨は、請求項1乃至9のいずれかに記載
の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法を
実行可能なプログラムが記録された記録媒体に存する。
請求項12記載の発明の要旨は、請求項10に記載の、
鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法を実行可能なプ
ログラムが記録された記録媒体に存する。請求項13記
載の発明の要旨は、請求項10に記載の、鋼管柱におけ
る柱梁接合部分の設計方法により築造された構造物に存
する。
[Equation 11] The gist of the invention according to claim 8 is that the steel pipe column is a steel pipe column with a ring diaphragm, and finds the proof strength of the column-beam joint portion in the steel pipe column according to any one of claims 1 to 7. Be in the way. The gist of the invention according to claim 9 is that, in the steel pipe column, the steel pipe column is a steel tube column having a thickened joint portion with the beam. The method is to determine the proof stress of the beam-column joint at The gist of the invention described in claim 10 resides in a method of designing a beam-column joint portion in a steel pipe column using the method for obtaining proof stress according to claims 1 to 9. The gist of the invention described in claim 11 resides in a recording medium storing a program capable of executing the method for determining the strength of a beam-column joint in a steel pipe column according to any one of claims 1 to 9.
The gist of the invention according to claim 12 is as set forth in claim 10,
The present invention resides in a recording medium on which a program capable of executing a method of designing a beam-column joint in a steel pipe column is recorded. The gist of the invention described in claim 13 resides in a structure constructed by the method for designing a beam-column joint of a steel pipe column according to claim 10.

【0006】[0006]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。梁フランジ軸力の柱への流
れを、図6(a)及び図6(b)に示すような、二つの
流れの成分に分解されるものと想定し、それぞれの成分
を解析的手法による耐力評価式により算定して、その和
を接合部の耐力として評価する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. Assuming that the flow of the axial force of the beam flange to the column is decomposed into two flow components as shown in FIGS. 6 (a) and 6 (b), each component is subjected to analytical strength by an analytical method. It is calculated by an evaluation formula, and the sum is evaluated as the proof stress of the joint.

【0007】図7に示すように、成分1の流れ(以下、
「前面剪断力」という)Pは主として梁が取付いてい
る近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される
力の流れであり、成分2の流れ(以下、「リング耐力」
という)Pはリングとリング近傍の鋼管板の曲げによ
り、リング周方向に伝達される力の流れである。
[0007] As shown in FIG.
A force flow predominantly beam) P 1 as "front shear force" is transmitted to the steel pipe wall bending deformation axial direction of the steel pipe in the vicinity that have attached, the flow of the components 2 (hereinafter, "Ring Strength"
) P 2 that by bending of a steel pipe plate ring and the ring near the flow of force transmitted to the ring circumferential direction.

【0008】従って、梁フランジにより伝達される接合
部の耐力Pは両者の和、
Accordingly, the proof stress P of the joint transmitted by the beam flange is the sum of the two,

【0009】[0009]

【数1】 (Equation 1)

【0010】耐力設計法に用いられる長期許容耐力P
(長期)、短期許容耐力P(短期)および最大耐力P
uは、それぞれ、
The long-term allowable strength P A used in the strength design method
(Long term), short term allowable strength P A (short term) and maximum strength P
u is

【0011】[0011]

【数2】 (Equation 2)

【0012】[0012]

【数3】 (Equation 3)

【0013】[0013]

【数4】 (Equation 4)

【0014】とする。It is assumed that

【0015】設計においては、構造解析から得られるフ
ランジ軸力がそれぞれの荷重時に対応する長期許容耐
力、短期許容耐力または最大耐力を上回らないようにす
ればよい。
In the design, it is sufficient that the flange axial force obtained from the structural analysis does not exceed the long-term allowable strength, short-term allowable strength or maximum strength corresponding to each load.

【0016】前面剪断力Pは、円筒シェル理論より求
められる。Pの算定式は、荷重状態によらず以下のよ
うに与えられる。
The front shearing force P 1 is obtained from the cylindrical shell theory. Calculation formula of P 1 is given as follows regardless of the load state.

【0017】[0017]

【数5】 (Equation 5)

【0018】ここで、Here,

【0019】[0019]

【数6】 (Equation 6)

【0020】[0020]

【数7】 (Equation 7)

【0021】[0021]

【数8】 (Equation 8)

【0022】有効周長S(図8参照)は、実験および有
限要素解析(以下、FEMという)結果から(9)式の
ように設定した。
The effective circumference S (see FIG. 8) was set as shown in equation (9) from the results of experiments and finite element analysis (hereinafter referred to as FEM).

【0023】[0023]

【数9】 (Equation 9)

【0024】リング耐力Pは、図9に示す鋼管部分の
有効幅αを含めたT型断面(以下、「リング体」とい
う)からなる有効半径Reのアーチ/リングに、アーチ
/リング骨組理論を適用して求められる。ここで、フラ
ンジ軸力は、図10に示すように作用位置ψに作用する
二点集中荷重と見做す。
The ring strength P 2 is, T-section, including effective width α of the steel pipe portion shown in FIG. 9 (hereinafter, referred to as "ring form") arch / ring effective radius Re consisting Arch / ring skeleton Theory Is determined by applying Here, the flange axial force is regarded as a two-point concentrated load acting on the acting position ψ as shown in FIG.

【0025】有効幅αは、実験およびFEM結果から
(10)または(11)式のように設定した。
The effective width α was set as shown in equation (10) or (11) based on the results of experiments and FEM.

【数10】 (Equation 10)

【0026】ただし、リング一体タイプの有効幅αは、However, the effective width α of the ring integrated type is

【0027】[0027]

【数11】 [Equation 11]

【0028】有効半径Re は、The effective radius Re is

【0029】[0029]

【数12】 (Equation 12)

【0030】ただし、gは、Where g is

【0031】[0031]

【数13】 (Equation 13)

【0032】逆対称加重で水平偏心がない場合、梁フラ
ンジ軸力を二点集中荷重と見なしたとき、その作用位置
ψは、実験およびFEM結果から(18)式のように設
定した。
When there is no horizontal eccentricity due to the inverse symmetric load, when the axial force of the beam flange is regarded as a two-point concentrated load, the acting position ψ is set as shown in equation (18) from the results of experiments and FEM.

【0033】[0033]

【数14】 [Equation 14]

【0034】ただし、B−H≦H/2 の時は、[0034] However, when the B f -H s ≦ H s / 2 is,

【0035】[0035]

【数15】 (Equation 15)

【0036】リング耐力Pは、リング体の全塑性耐力
、N、Q、MθおよびT RPに対して、後述
の検討箇所における曲げモーメントM、軸力N、せん断
力Q、面外曲げモーメントMθおよびトルクTに塑性
条件式:
Ring strength P2Is the total plastic strength of the ring
MP, NP, QP, MθPAnd T RPFor
Moment M, axial force N, shear
Force Q, out-of-plane bending moment Mθ and torque TRPlastic
Conditional expression:

【0037】[0037]

【数16】 (Equation 16)

【0038】を適用して求める。Calculate by applying

【0039】リング体の全塑性耐力M、N、Q
MθおよびTRPは、以下の算定式による:
The total plastic strength M P , N P , Q P ,
P and T RP are calculated according to the following formulas:

【0040】[0040]

【数17】 [Equation 17]

【0041】[0041]

【数18】 (Equation 18)

【0042】[0042]

【数19】 [Equation 19]

【0043】、は、リング部分のみを有効と見做して
(鋼管部分を無視して)、それぞれ(25)式並びに
(26)および(27)式で求める。
Is determined assuming that only the ring portion is effective (ignoring the steel pipe portion) and using equations (25) and (26) and (27), respectively.

【0044】[0044]

【数20】 (Equation 20)

【0045】[0045]

【数21】 (Equation 21)

【0046】リング一体タイプでは、有効幅αを(1
1)式によって設定するとともに、(21)式〜(2
7)式においてH=0,T=tおよびt=t
を代入して求める。
In the ring integrated type, the effective width α is (1
In addition to setting by equation (1), equations (21) to (2)
H s = 0 in 7), T s = t f and t c = t p
Is obtained by substituting

【0047】Pの算定に必要なリング体の曲げモーメ
ントM、軸力N、せん断力Q、面外曲げモーメントMθ
およびトルクT(以下、「リング体の断面力」とい
う)は、荷重状態、コンクリート充填の有無、偏心の有
無、リングの形状等によりそれぞれ計算方法が異なり、
次のケースに分類される。
The bending moment M necessary ring body in the calculation of P 2, the axial force N, shear force Q, plane bending moment Mθ
And the torque T R (hereinafter referred to as “cross-section force of the ring body”) have different calculation methods depending on the load state, the presence or absence of concrete filling, the presence or absence of eccentricity, the shape of the ring, and the like.
It is classified into the following cases.

【0048】(1) 対称荷重時中空鋼管柱 (2) 逆対称荷重時中空鋼管柱 (3) 単方向荷重時中空鋼管柱 (4) CFT(1) Hollow steel tube column under symmetric load (2) Hollow steel tube column under anti-symmetric load (3) Hollow steel tube column under unidirectional load (4) CFT

【0049】これらのうち、本発明は(2)逆対称荷重
時中空鋼管柱で鉛直偏心および水平偏心が存在しない場
合に係るものである。
Among them, the present invention relates to (2) a case where a vertical eccentricity and a horizontal eccentricity do not exist in a hollow steel tubular column under an antisymmetric load.

【0050】リング体の断面力のうち、図12に示す面
外曲げモーメントMθおよびトルクT は、上記のケー
ス(1)乃至(4)に共通であり、鉛直偏心のある場合
に生ずるので、
Of the sectional forces of the ring body, the surface shown in FIG.
Outer bending moment Mθ and torque T RIs the
(1) to (4), with vertical eccentricity
Because

【0051】[0051]

【数22】 (Equation 22)

【0052】[0052]

【数23】 (Equation 23)

【0053】鉛直偏心が存在しない場合を扱う本発明で
は、e=0なので、Mθ=0,T =0である。
In the present invention which deals with the case where there is no vertical eccentricity,
Is ev= 0, Mθ = 0, T R= 0.

【0054】一方、リング体の断面力のうち曲げモーメ
ントM、軸力N、せん断力Qは、それぞれのケースに対
応する境界条件を適宜仮定することにより、アーチ/リ
ングの骨組理論により導き出される。以下に、梁フラン
ジに荷重Pが作用したときの曲げモーメントM、軸力
N、せん断力Qの算定方法を、本発明に係る(2)逆対
称荷重時中空鋼管柱に関して述べる。
On the other hand, the bending moment M, the axial force N, and the shear force Q among the sectional forces of the ring body are derived from the arch / ring framework theory by appropriately assuming boundary conditions corresponding to each case. Hereinafter, the bending moment M when the load P 2 acts on the beam flange, the axial force N, the method for calculating shear force Q, according to the present invention (2) described with respect to anti-symmetric loads when hollow steel column.

【0055】(2)逆対称荷重時中空鋼管柱 中空鋼管柱に図13に示す逆対称荷重が作用する場合
は、図14に示すようなピン支持半円弧アーチに二点集
中荷重が作用する問題として考える。
(2) Hollow steel pipe column at the time of inverse symmetric load When the antisymmetric load shown in FIG. 13 is applied to the hollow steel pipe column, a problem that a two-point concentrated load acts on the pin supporting semicircular arch as shown in FIG. Think as.

【0056】図14において、アーチ対称軸となす角度
をθ(図中B点をゼロとする)とおいたときの、アーチ
上の角度θの点における曲げモーメントM、軸力Nおよ
びせん断力Qを考える。この問題は図15に示す有効半
径Reの半円弧アーチに一点集中荷重が作用する場合に
おけるM、N、Qの重ね合わせによって解が得られる。
In FIG. 14, the bending moment M, the axial force N, and the shear force Q at the angle θ on the arch when the angle between the arch and the axis of symmetry is θ (point B in the figure is zero) are set. Think. This problem can be solved by superimposing M, N, and Q when a one-point concentrated load acts on a semicircular arch having an effective radius Re shown in FIG.

【0057】半円弧アーチに一点集中荷重が作用する場
合のアーチ上の角度θの点における曲げモーメントM、
軸力Nおよびせん断力Qは、(30)式〜(32)式の
ように与えられる。ただし、θはB点において零とし、
C点においてπ/2、BD間についても、B点を起点と
してD点時にπ/2とする。
When a one-point concentrated load acts on the semicircular arch, the bending moment M at the point of the angle θ on the arch,
The axial force N and the shear force Q are given as in equations (30) to (32). Where θ is zero at point B,
Π / 2 at point C and π / 2 at point D with the point B as the starting point between BDs.

【0058】[0058]

【数24】 (Equation 24)

【0059】ただし、However,

【0060】[0060]

【数25】 (Equation 25)

【0061】最後に、上記の、耐力を求める方法を用い
たリングダイアフラム付鋼管柱の柱梁接合部分の設計方
法についてのフローを図16及び図17に示す。なお、
は、Pに対して比較的に小さいので、Pを無視
することもできる(両図中における)。
Finally, FIGS. 16 and 17 show a flow of a method of designing a beam-to-column joint portion of a steel pipe column with a ring diaphragm using the above-described method for obtaining a proof strength. In addition,
P 1, since the relatively small with respect to P 2, can also be ignored P 1 (in the both figures).

【0062】本実施の形態に係るリングダイアフラム付
鋼管柱の柱梁接合部分の耐力を求める方法は、リングダ
イアフラム付鋼管柱の柱梁接合部耐力評価が、網羅的
に、精度良く比較的容易に可能になった。
The method for obtaining the proof stress of the beam-column joint portion of the steel pipe column with the ring diaphragm according to the present embodiment is that the evaluation of the proof stress of the beam-column joint portion of the steel pipe column with the ring diaphragm is performed comprehensively, accurately and relatively easily. It is now possible.

【0063】また、実験式ではなく解析的耐力式に基づ
いているので、設計者はある程度力の流れを認識するこ
とができ、特殊なケースにも応用することができる。
Further, since it is based not on the empirical formula but on the analytical stress formula, the designer can recognize the flow of the force to some extent, and can be applied to special cases.

【0064】(実施例1)(20)式において分子の項
はすべてPに比例する形になっているから係数X
を、X=X=X=X=X=2としたと
き、容易にPを求めうる。すなわち、P=1(単位
荷重)としたときのM、N、Q、Mθ、Tをそれぞ
れ、M,N,Q,Mθ,TRAとおけば、P
の算定式は
[0064] (Example 1) (20) Molecular terms, all coefficients X 1 because is in the form which is proportional to P 2 ~ In Equation
The X 5, when the X 1 = X 2 = X 3 = X 4 = X 5 = 2, can easily seek P 2. That, M when the P 2 = 1 (unit load), N, Q, Mθ, respectively T R, M A, N A , Q A, Mθ A, if put as T RA, P 2
The calculation formula of

【0065】[0065]

【数26】 (Equation 26)

【0066】のように書ける。Can be written as follows.

【0067】(20)式によると、円周上の任意の位置
を検討箇所とすることが可能であるが、実験およびFE
M結果から最もクリティカルな検討箇所は、フランジ縁
入り隅部加工部端であることが分かっている。すなわ
ち、、梁フランジ縁の入り隅部であるA点およびB点
(図11)を、本発明の検討箇所とする。A点およびB
点とフランジ中心軸とがなす角θ,θは(35)式
と(36)式で与えられる。
According to the equation (20), it is possible to set an arbitrary position on the circumference as a study point.
From the M results, it is known that the most critical study point is the end of the corner processed portion with the flange edge. That is, the points A and B (FIG. 11), which are the entry corners of the edge of the beam flange, are considered as the study points of the present invention. Point A and B
The angles θ A and θ B formed between the point and the flange center axis are given by the equations (35) and (36).

【0068】[0068]

【数27】 [Equation 27]

【0069】ここで、rは梁フランジ溶接部入り隅加工
半径(通常r=1cmとする)である。
Here, r is the radius of the corner formed at the welded portion of the beam flange (usually r = 1 cm).

【0070】リングダイアフラム付円形鋼管柱φ−31
8.5x10.3、Hs=16、Ts=16に梁フラン
ジPL−100x16が逆対称に付く場合で鋼管、リン
グの降伏応力度がそれぞれ、σys=3.3(tf/c
)、σyt=3.3(tf/cm)のとき、本発
明の評価式によると、P=10.10(tf)、P
=24.53(tf)であり、P=34.63(t
f)。従って、最大耐力P =42.96(tf)、短
期許容耐力P(短期)=30.11(tf)および長
期許容耐力P(長期)=20.08(tf)である。
Circular steel pipe column φ-31 with ring diaphragm
8.5x10.3, Hs = 16, Ts = 16, beam franc
When the PL-100x16 is attached in antisymmetric,
The yield stress of theys= 3.3 (tf / c
m2), Σyt= 3.3 (tf / cm2)
According to Ming's evaluation formula, P1= 10.10 (tf), P 2
= 24.53 (tf), and P = 34.63 (t
f). Therefore, the maximum proof stress P U= 42.96 (tf), short
Initial allowable strength PA(Short term) = 30.11 (tf) and long
Initial allowable strength PA(Long term) = 20.08 (tf).

【0071】同条件のFEMによる評価は、圧縮側フラ
ンジで1/3剛性時耐力PK0=28.20(t
f)、1/10剛性時耐力PK010=35.30
(tf)である。
[0071] evaluation by FEM under the same conditions, at the time of 1/3 rigidity in compression-side flange strength P K0 / 3 = 28.20 (t
f), 1/10 rigidity when the strength P K0 / 10 = 35.30
(Tf).

【0072】また、同条件の押引実験(5−1試験体)
の実験結果は、圧縮側フランジで1/3剛性時耐力P
K0=34.90(tf)、1/10剛性時耐力P
K0 10=47.00(tf)最大耐力PMAX=5
2.10(tf)である。
Further, a push-pull experiment under the same conditions (5-1 specimen)
The experimental result of the test shows that the compression flange has a proof stress of 1/3 rigidity P
K0/3= 34.90 (tf), strength P at 1/10 rigidity
K0/ 10= 47.00 (tf) maximum proof stress PMAX= 5
2.10 (tf).

【0073】よって、本発明の評価式は、精度良く安全
側の評価を与えるものといえる。
Therefore, it can be said that the evaluation formula of the present invention gives a safe evaluation with high accuracy.

【0074】(実施例2)本評価式において係数X
を、X=X=X=X=X=2としたとき
の計算結果と、実験結果またはFEM解析結果との比較
を図18に示す。
(Embodiment 2) In the present evaluation equation, the coefficients X 1 to X 1
FIG. 18 shows a comparison between a calculation result when X 5 is set to X 1 = X 2 = X 3 = X 4 = X 5 = 2 and an experimental result or FEM analysis result.

【0075】なお、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。例えば、梁
のフランジにアールを付けることもできる。斯かる場合
には、アールの縁で検定することが好ましい。
The number, position, shape, and the like of the above-mentioned constituent members are not limited to the above-described embodiment, but can be set to a number, position, shape, and the like suitable for carrying out the present invention. For example, the radius of the flange of the beam can be provided. In such a case, it is preferable to perform the test at the edge of R.

【0076】また、各図において、同一構成要素には同
一符号を付している。
In the respective drawings, the same components are denoted by the same reference numerals.

【0077】[0077]

【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。実験式ではなく解析的
耐力式を用いて算出するので、鋼管柱の柱梁接合部耐力
の一定の精度を保ちつつ、簡易で汎用的な、鋼管柱の耐
力を求める方法を提示することができる。
Since the present invention is configured as described above, the following effects can be obtained. Since the calculation is made using the analytical strength formula instead of the empirical formula, it is possible to present a simple and general-purpose method for obtaining the strength of the steel pipe column while maintaining a certain accuracy of the beam-column joint strength of the steel pipe column. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用されるリングダイアフラム付鋼管
柱の一部破断の斜視図である。
FIG. 1 is a partially broken perspective view of a steel pipe column with a ring diaphragm to which the present invention is applied.

【図2】(a)は本発明が適用される増厚された鋼管柱
の一部破断の斜視図、(b)は特殊なリングダイアフラ
ム付鋼管柱の一部破断の斜視図である。
2 (a) is a partially cutaway perspective view of a thickened steel pipe column to which the present invention is applied, and FIG. 2 (b) is a partially cutaway perspective view of a special steel pipe column with a ring diaphragm.

【図3】図2に示す鋼管柱の取合部分の詳細断面図であ
る。
FIG. 3 is a detailed sectional view of a fitting portion of the steel pipe column shown in FIG. 2;

【図4】従来技術に係る長期荷重(対称荷重)状態を示
す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a state of a long-term load (symmetric load) according to a conventional technique.

【図5】従来技術に係る地震荷重(逆対称荷重)状態を
示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing an earthquake load (reverse symmetric load) state according to the related art.

【図6】本発明の実施の形態に係る、梁フランジ軸力の
二成分への分解を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing decomposition of a beam flange axial force into two components according to the embodiment of the present invention.

【図7】図6に示される梁フランジ軸力の二成分への分
解詳細を示す図である。
7 is a diagram showing details of disassembly of the beam flange axial force shown in FIG. 6 into two components.

【図8】本発明の実施の形態に係る、有効周長Sの定義
を示す図である。
FIG. 8 is a diagram showing a definition of an effective circumference S according to the embodiment of the present invention.

【図9】本発明の実施の形態に係る、NTリングの有効
幅αの定義を示す図である。
FIG. 9 is a diagram showing a definition of an effective width α of an NT ring according to the embodiment of the present invention.

【図10】本発明の実施の形態に係る、二点集中荷重の
作用位置ψを示す図である。
FIG. 10 is a diagram showing an operation position の of a two-point concentrated load according to the embodiment of the present invention.

【図11】本発明の実施の形態に係る、リング体の検討
箇所を示す図である。
FIG. 11 is a diagram showing a study point of a ring body according to the embodiment of the present invention.

【図12】本発明の実施の形態に係る、面外曲げモーメ
ントMθおよびトルクTを示す図である。
[12] according to an embodiment of the present invention, showing a plane bending moment Mθ and torque T R.

【図13】本発明の実施の形態に係る、逆対称荷重が作
用する場合を示す図である。
FIG. 13 is a diagram showing a case where an antisymmetric load acts according to the embodiment of the present invention.

【図14】本発明の実施の形態に係る、二点集中荷重が
作用する半円弧アーチを示す図である。
FIG. 14 is a diagram showing a semicircular arch to which a two-point concentrated load acts according to the embodiment of the present invention.

【図15】本発明の実施の形態に係る、一点集中荷重が
作用する半円弧アーチを示す図である。
FIG. 15 is a diagram showing a semicircular arch on which a one-point concentrated load acts according to the embodiment of the present invention.

【図16】本発明の実施の形態に係る、リングダイアフ
ラム付鋼管柱の柱梁接合部設計法のフローを示す流れ図
である。
FIG. 16 is a flowchart showing a flow of a method of designing a beam-to-column joint of a steel pipe column with a ring diaphragm according to an embodiment of the present invention.

【図17】図16に示すフローの続き示す流れ図であ
る。
FIG. 17 is a flowchart showing a continuation of the flow shown in FIG. 16;

【図18】本実施の形態による計算結果と、実験結果ま
たはFEMとの比較を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing a comparison between a calculation result according to the present embodiment and an experimental result or FEM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

α:有効幅 S:有効周長 ψ:荷重の作用位置 D :鋼管の直径 tc :鋼管の板厚 tp :仕口増厚部の板厚 lp :仕口増厚部の予長 Hs:リングの出 Ts:リングの厚さ Bf:梁フランジ幅 tf :梁フランジ厚さ σyt:鋼管の降伏耐力 σys:リングの降伏耐力 α: Effective width S: Effective circumference ψ: Load acting position D: Diameter of steel pipe tc: Plate thickness of steel pipe tp: Plate thickness of connection thickening portion lp: Pre-length of connection thickening portion Hs: Ring length Out Ts: Ring thickness Bf: Beam flange width tf: Beam flange thickness σyt: Yield strength of steel pipe σys: Yield strength of ring

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石村 博 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 中村 信行 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 宮尾 俊明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 (72)発明者 高木 潤一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日 本鋼管株式会社内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Hiroshi Ishimura 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nihon Kokan Co., Ltd. (72) Inventor Nobuyuki Nakamura 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo, Japan (72) Inventor Toshiaki Miyao 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan 1-2.Inventor Junichi Takagi 1-1-2 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Japan Steel Pipe Inside the corporation

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 梁がとりつく近傍の鋼管壁面が曲げ変形
し伝達される力の流れ成分(P)と、リングとリング
近傍の鋼管板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ
成分(P)との和から、鋼管柱における柱梁接合部分
の耐力を求める方法。
1. A flow component (P 1 ) of a force transmitted by bending deformation of a steel pipe wall near a beam and a flow component (P 1 ) of a force transmitted in a circumferential direction by bending of a ring and a steel pipe plate near a ring. A method of determining the proof stress of a column-beam joint part in a steel pipe column from the sum of P 2 ).
【請求項2】 梁がとりつく近傍の鋼管壁面が曲げ変形
し伝達される力の流れ成分(P)と、リングとリング
近傍の鋼管板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ
成分(P)とに分解し、該成分(P)から、鋼管柱
における柱梁接合部分の耐力を求める方法。
2. A flow component (P 1 ) of the force transmitted by bending deformation of the steel pipe wall near the beam and a flow component (P 1 ) of the force transmitted in the circumferential direction by bending of the ring and the steel pipe sheet near the ring. P 2 ), and from the component (P 2 ), the strength of the beam-column joint of the steel pipe column is determined.
【請求項3】 前記Pは、以下に掲げる式により求め
られることを特徴とする請求項1に記載の、鋼管柱にお
ける柱梁接合部分の耐力を求める方法。 【数5】
3. The method according to claim 1, wherein said P 1 is obtained by the following equation. (Equation 5)
【請求項4】 前記Sは、以下に掲げる式により求める
ことを特徴とする請求項3に記載の、鋼管柱における柱
梁接合部分の耐力を求める方法。 【数9】
4. The method according to claim 3, wherein said S is determined by the following equation. (Equation 9)
【請求項5】 前記Pは、以下に掲げる式により求め
られることを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記
載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方
法。ここで、X,X,X,X,Xは係数とす
る。 【数14】 、 【数15】 、及び 【数16】
5. The method according to claim 1, wherein said P 2 is obtained by the following equation. Here, X 1 , X 2 , X 3 , X 4 , and X 5 are coefficients. [Equation 14] , , And
【請求項6】 前記鋼管部分の前記有効幅αは、以下に
掲げる式により求められることを特徴とする請求項5記
載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方
法。 【数10】
6. The method according to claim 5, wherein the effective width α of the steel pipe portion is obtained by the following equation. (Equation 10)
【請求項7】 前記鋼管部分の前記有効幅αは、以下に
掲げる式により求められることを特徴とする請求項5に
記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方
法。 【数11】
7. The method according to claim 5, wherein the effective width α of the steel pipe portion is obtained by the following equation. [Equation 11]
【請求項8】 前記鋼管柱は、リングダイアフラム付鋼
管柱であることを特徴とする請求項1乃至7のいずれか
に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める
方法。
8. The method according to claim 1, wherein the steel pipe column is a steel pipe column with a ring diaphragm.
【請求項9】 前記鋼管柱は、前記梁との取合部分が増
厚された鋼管柱であることを特徴とする請求項1乃至8
のいずれかに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐
力を求める方法。
9. The steel pipe column according to claim 1, wherein said steel tube column is a steel tube column having a thickened connection portion with said beam.
The method for determining the proof strength of a beam-column joint of a steel pipe column according to any one of the above.
【請求項10】 請求項1乃至9記載の耐力を求める方
法を用いた、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法。
10. A method of designing a beam-column joint in a steel pipe column using the method for obtaining proof stress according to claim 1.
【請求項11】 請求項1乃至9のいずれかに記載の、
鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法を実行
可能なプログラムが記録された記録媒体。
11. The method according to claim 1, wherein
A recording medium on which is recorded a program capable of executing a method for determining the strength of a beam-column joint in a steel pipe column.
【請求項12】 請求項10に記載の、鋼管柱における
柱梁接合部分の設計方法を実行可能なプログラムが記録
された記録媒体。
12. A recording medium on which is recorded a program capable of executing the method of designing a beam-column joint of a steel pipe column according to claim 10.
【請求項13】 請求項10に記載の、鋼管柱における
柱梁接合部分の設計方法により築造された構造物。
13. A structure constructed by the method for designing a beam-column joint of a steel pipe column according to claim 10.
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