JP2000240152A - 鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法 - Google Patents
鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法Info
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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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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。
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。
Description
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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（Ｐ１）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
（Ｐ２）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（Ｐ１）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
（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）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Ｐ１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。
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（Ｐ１）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
（Ｐ２）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（Ｐ１）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
（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）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Ｐ１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。
【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。
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。
【数９】 請求項５記載の発明の要旨は、前記Ｐ２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、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，
Ｘ４，Ｘ５は係数とするに存する。
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、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，
Ｘ４，Ｘ５は係数とするに存する。
【数１４】 、
【数１５】 、及び
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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）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。
「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。
【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、
部の耐力Ｐは両者の和、
【０００９】
【数１】
【００１０】耐力設計法に用いられる長期許容耐力ＰＡ
（長期）、短期許容耐力ＰＡ（短期）および最大耐力Ｐ
ｕは、それぞれ、
（長期）、短期許容耐力ＰＡ（短期）および最大耐力Ｐ
ｕは、それぞれ、
【００１１】
【数２】
【００１２】
【数３】
【００１３】
【数４】
【００１４】とする。
【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。
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。
【００１６】前面剪断力Ｐ１は、円筒シェル理論より求
められる。Ｐ１の算定式は、荷重状態によらず以下のよ
うに与えられる。
められる。Ｐ１の算定式は、荷重状態によらず以下のよ
うに与えられる。
【００１７】
【数５】
【００１８】ここで、
【００１９】
【数６】
【００２０】
【数７】
【００２１】
【数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。
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。
【００２３】
【数９】
【００２４】リング耐力Ｐ２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。
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。
【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。
（１０）または（１１）式のように設定した。
【数１０】
【００２６】ただし、リング一体タイプの有効幅αは、
【００２７】
【数１１】
【００２８】有効半径Ｒｅ は、
【００２９】
【数１２】
【００３０】ただし、ｇは、
【００３１】
【数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。
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。
【００３３】
【数１４】
【００３４】ただし、Ｂｆ−Ｈｓ≦Ｈｓ／２ の時は、
【００３５】
【数１５】
【００３６】リング耐力Ｐ２は、リング体の全塑性耐力
ＭＰ、ＮＰ、ＱＰ、ＭθＰ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ＴＲに塑性
条件式：
ＭＰ、ＮＰ、ＱＰ、ＭθＰ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ＴＲに塑性
条件式：
【００３７】
【数１６】
【００３８】を適用して求める。
【００３９】リング体の全塑性耐力ＭＰ、ＮＰ、ＱＰ、
ＭθＰおよびＴＲＰは、以下の算定式による：
ＭθＰおよびＴＲＰは、以下の算定式による：
【００４０】
【数１７】
【００４１】
【数１８】
【００４２】
【数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。
（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。
【００４４】
【数２０】
【００４５】
【数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Ｈｓ＝０，Ｔｓ＝ｔｆおよびｔｃ＝ｔｐ
を代入して求める。
１）式によって設定するとともに、（２１）式〜（２
７）式においてＨｓ＝０，Ｔｓ＝ｔｆおよびｔｃ＝ｔｐ
を代入して求める。
【００４７】Ｐ２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ＴＲ（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。
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ＴＲ（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。
【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
【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。
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。
【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 Ｒ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、
外曲げモーメントＭθおよびトルクＴ Ｒ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、
【００５１】
【数２２】
【００５２】
【数２３】
【００５３】鉛直偏心が存在しない場合を扱う本発明で
は、ｅｖ＝０なので、Ｍθ＝０，Ｔ Ｒ＝０である。
は、ｅｖ＝０なので、Ｍθ＝０，Ｔ Ｒ＝０である。
【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Ｐ２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。
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Ｐ２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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【００５８】
【数２４】
【００５９】ただし、
【００６０】
【数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、
Ｐ１は、Ｐ２に対して比較的に小さいので、Ｐ１を無視
することもできる（両図中における）。
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、
Ｐ１は、Ｐ２に対して比較的に小さいので、Ｐ１を無視
することもできる（両図中における）。
【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。
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。
【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。
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。
【００６４】（実施例１）（２０）式において分子の項
はすべてＰ２に比例する形になっているから係数Ｘ１〜
Ｘ５を、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｘ４＝Ｘ５＝２としたと
き、容易にＰ２を求めうる。すなわち、Ｐ２＝１（単位
荷重）としたときのＭ、Ｎ、Ｑ、Ｍθ、ＴＲをそれぞ
れ、ＭＡ，ＮＡ，ＱＡ，ＭθＡ，ＴＲＡとおけば、Ｐ２
の算定式は
はすべてＰ２に比例する形になっているから係数Ｘ１〜
Ｘ５を、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｘ４＝Ｘ５＝２としたと
き、容易にＰ２を求めうる。すなわち、Ｐ２＝１（単位
荷重）としたときのＭ、Ｎ、Ｑ、Ｍθ、ＴＲをそれぞ
れ、ＭＡ，ＮＡ，ＱＡ，ＭθＡ，ＴＲＡとおけば、Ｐ２
の算定式は
【００６５】
【数２６】
【００６６】のように書ける。
【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θＡ，θＢは（３５）式
と（３６）式で与えられる。
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θＡ，θＢは（３５）式
と（３６）式で与えられる。
【００６８】
【数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。
半径（通常ｒ＝１ｃｍとする）である。
【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
ｍ２）、σｙｔ＝３．３（ｔｆ／ｃｍ２）のとき、本発
明の評価式によると、Ｐ１＝１０．１０（ｔｆ）、Ｐ ２
＝２４．５３（ｔｆ）であり、Ｐ＝３４．６３（ｔ
ｆ）。従って、最大耐力Ｐ Ｕ＝４２．９６（ｔｆ）、短
期許容耐力ＰＡ（短期）＝３０．１１（ｔｆ）および長
期許容耐力ＰＡ（長期）＝２０．０８（ｔｆ）である。
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
ｍ２）、σｙｔ＝３．３（ｔｆ／ｃｍ２）のとき、本発
明の評価式によると、Ｐ１＝１０．１０（ｔｆ）、Ｐ ２
＝２４．５３（ｔｆ）であり、Ｐ＝３４．６３（ｔ
ｆ）。従って、最大耐力Ｐ Ｕ＝４２．９６（ｔｆ）、短
期許容耐力ＰＡ（短期）＝３０．１１（ｔｆ）および長
期許容耐力ＰＡ（長期）＝２０．０８（ｔｆ）である。
【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ＰＫ０／３＝２８．２０（ｔ
ｆ）、１／１０剛性時耐力ＰＫ０／１０＝３５．３０
（ｔｆ）である。
ンジで１／３剛性時耐力ＰＫ０／３＝２８．２０（ｔ
ｆ）、１／１０剛性時耐力ＰＫ０／１０＝３５．３０
（ｔｆ）である。
【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
Ｋ０／３＝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。
の実験結果は、圧縮側フランジで１／３剛性時耐力Ｐ
Ｋ０／３＝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。
【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。
側の評価を与えるものといえる。
【００７４】（実施例２）本評価式において係数Ｘ１〜
Ｘ５を、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｘ４＝Ｘ５＝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。
Ｘ５を、Ｘ１＝Ｘ２＝Ｘ３＝Ｘ４＝Ｘ５＝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。
【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。
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。
【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。
一符号を付している。
【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。
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。
【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。
柱の一部破断の斜視図である。
【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。
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。
【図３】図２に示す鋼管柱の取合部分の詳細断面図であ
る。
る。
【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。
す図である。
【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。
示す図である。
【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。
二成分への分解を示す図である。
【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。
解詳細を示す図である。
【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。
を示す図である。
【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。
幅αの定義を示す図である。
【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。
作用位置ψを示す図である。
【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。
箇所を示す図である。
【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ＴＲを示す図である。
ントＭθおよびトルクＴＲを示す図である。
【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。
用する場合を示す図である。
【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。
作用する半円弧アーチを示す図である。
【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。
作用する半円弧アーチを示す図である。
【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。
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。
【図１７】図１６に示すフローの続き示す流れ図であ
る。
る。
【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。
たはＦＥＭとの比較を示す図である。
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
───────────────────────────────────────────────────── 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
Claims (13)
- 【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（Ｐ１）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（Ｐ２）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。 - 【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（Ｐ１）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（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱
における柱梁接合部分の耐力を求める方法。 - 【請求項３】 前記Ｐ１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】 - 【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】 - 【請求項５】 前記Ｐ２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、Ｘ１，Ｘ２，Ｘ３，Ｘ４，Ｘ５は係数とす
る。 【数１４】 、 【数１５】 、及び 【数１６】 - 【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】 - 【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】 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03939199A JP3861961B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03939199A JP3861961B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法 |
Publications (3)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000240152A true JP2000240152A (ja) | 2000-09-05 |
| JP2000240152A5 JP2000240152A5 (ja) | 2005-09-08 |
| JP3861961B2 JP3861961B2 (ja) | 2006-12-27 |
Family
ID=12551714
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03939199A Expired - Fee Related JP3861961B2 (ja) | 1999-02-18 | 1999-02-18 | 鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3861961B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113982112A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 山东沪江智能装配有限公司 | 建筑建材使用的钢结构辅助支持底座 |
| CN117010283A (zh) * | 2023-10-07 | 2023-11-07 | 中国矿业大学(北京) | Pba车站钢管柱结构变形预测方法、系统 |
-
1999
- 1999-02-18 JP JP03939199A patent/JP3861961B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113982112A (zh) * | 2021-11-05 | 2022-01-28 | 山东沪江智能装配有限公司 | 建筑建材使用的钢结构辅助支持底座 |
| CN117010283A (zh) * | 2023-10-07 | 2023-11-07 | 中国矿业大学(北京) | Pba车站钢管柱结构变形预测方法、系统 |
| CN117010283B (zh) * | 2023-10-07 | 2023-12-29 | 中国矿业大学(北京) | Pba车站钢管柱结构变形预测方法、系统 |
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|---|---|
| JP3861961B2 (ja) | 2006-12-27 |
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