第 7 章 木質ラーメン構面内 に面材 耐力要素を設置した
-169- 7.1 概 要
第 7章で は 、第 6 章の 試 験の Full シリ ーズ に つい て 、荷 重 増分 の静 的 増分 解 析を 実施 す る。 さ らに 、合 板 壁の 配置 を パラ メー タと し た数 値 シミ ュレ ー ショ ンを 実施 す る。
7.2 耐 力要 素 の解 析
荷重 増分 の 静的 増分 解 析を 実 施し 、解 析 モデ ルを 構築 す る。 各弾 塑 バネ は 、 第 6 章の 試 験結 果を 用 いて 設 定す る。
7.2.1 解析 モ デル
試験 と解 析 の対 比表 を Table7-1 に 示 す。ラー メン 柱、は り部 材は 線 材要 素と した 。A.FWD@150+の 解 析モ デル を Fig.7-1 に示 す。A.FWD@150+は、ラー メ ン と合 板を く ぎで つな ぐ 立体 モ デル とし た 。く ぎピ ッチ ＠150は 、Fig.7-1 中 の表 の本 数を C、D、E 通 りに 配 置す る 。Table7-2 に部 材の 断 面と ヤン グ 係数 、せ ん 断係 数を 示 す。
ラー メン 柱 、はり 部 材か らく ぎ 位置 まで の 片 持ち ばり（CG1、CG2）を配 置 し、
片持 ちば り 先端 で くぎ から の 応力 を伝 達 した 。柱 はり 接 合部 と 柱脚 接合 部 につ いて 、接 合 部の 回 転角 は引 張 側と 圧縮 側 の軸 変位 に置 換 した 。 また 、接 合 部モ ーメ ント は 偶力 に 置換 した 。 ラー メン 柱 の引 張側 は、 試 験の ラ グス クリ ュ ーボ
ルト（LSB）の軸 方向 力 －軸 変 位関 係に 、圧 縮側 は、めり 込 みと LSBの 圧 縮力
の合 力－ 軸 変位 関係 に 置換 し 、弾 塑性 剛 性バ ネを 設定 し た。
合板 は、Table7-1 の断 面の 柱 部材 、は り 部材 をピ ン接 合 とし 、斜 材 でつ な ぐ ブレ ース 置 換と した 。合 板 を剛 体と す るた め、Table7-1で 任意 に 設定 し たWC1、
WC2、WB、WBR の断 面 積に 係数 を 乗じ て、軸剛 性を 割 り増 した 。割 増 係数 は、
100 倍 とし た 。ま た、 く ぎは 、 多方 向せ ん 断 バネ で置 換 した 。
Table7-1 試験 と解 析 の対 比表 （Comparison table of Test and Analysis）
Case Test (Full specimen) Analysis
No.1 T.FR+ A.FR+
No.2 T.W@150+ A.W@150+
No.3 T.FWD@150+ A.FWD@150+
No.4 T.FWD@150-
[email protected] T.FWC@150+ A.FWC@150+
-171-
760
260 2,660
Nail position
G
C
390 2,465
PP P
B CG1
CG2
665150450150450450300
C
A
SCt
Semi-rigid frame Plywood wall
130130
230 110 120
B C
380 380
D E F
2,950 SCc
SGc
SGt
165
300 120
SGt
SGc
380 380
3,820
E D C Analysis direction
WC1 WC2 WC1
WB
WB
WBR WBR
SCc SCt
30
SS
SS SS
SS
Symbol Number
● 3.2
▲ 3.2
■ 5
x y
y1 y2
Fig.7-1解析 の モデ ル図 （Analytical model）： A.FWD@150+
Table7-2 部 材断 面 と各 係 数（Dimension and modulus）
Symbol Element Section
(mm)
Young's modulus (kN/mm2)
Shear modulus (kN/mm2) C Column of semi-rigid frame 120 × 300
G Beam of semi-rigid frame 120 × 390
P Column 120 × 120
PP Stud 30 × 120
B Sill 120 × 120
CG1 Column of semi-rigid frame 120 × 200 CG2 Beam of semi-rigid frame 120 × 200
WC1 9 × 100
WC2 9 × 100
WB 9 × 200
WBR 9 × 105
0.7
0.4 Plywood (t=9)
10.5
0.5
7.2.2 弾塑 性 バネ の設 定
(1) 柱脚 と柱 は り接 合部 の 各弾 塑性 バ ネと 応 力中 心間 距 離の 設定
試験 から 、 柱脚 部及 び 柱は り 接合 部の 軸 力－ 軸変 位関 係 、柱 脚及 び 柱は り 接 合部 の応 力 中心 間距 離（jC, jG）を設 定 する 。採用 する 試 験は 、Halfシ リー ズ の T.HR-とし た。第 6章 のTable6-5(a)中のT.HR+とT.HR-を 比較 する と、P0はT.HR+
＜T.HR-で ある 。 しか し、K0は 、T.HR+＞T.HR-と なる 。 各弾 塑性 バ ネは 、 最大 耐力 以降 の 負勾 配を 考 慮し な いた め、初期 剛 性の 低い 方 を採 用す る こと と した。
Fig.7-2 と Fig.7-3 に設 定方 法 の概 念図 を 示す 。以 下に 柱 脚部 のバ ネ 設定 の 手 順を 示す 。
1). 柱両 端 に貼 付し た ひず みゲ ー ジか ら反 曲 点高 さ（h0） を 求め る。
2). 荷重 を 柱の 負担 す るせ ん断 力 （Qc） と す る。
3). 柱両 端 の変 位計 を 用い て、 柱 の回 転中 心 を求 める 。
4). 柱脚 の めり 込み は 、文献 7-1) の 三角 形 め り込 みと す る。した が って 、め り 込み 力は 、柱端 から 回 転中 心の 1/3 の 位置 に 発生 する 。そし て、LSB 位 置 との 距離 を 柱の 応力 中 心間 距 離(jC)とす る。
5). 柱脚 モ ーメ ント（Mcd=Qc･h0）を jC で 除 す 。さ らに 、柱 の付 加軸 力（Nc）
を考 慮し て 、LSB の引 張力 と めり 込 み力 とす る。Nc は 、釣 合 いか ら算 出 し た は り 端 部 の モ ー メ ン ト を ラ ー メ ン 柱 と 溝 形 鋼 間 の 距 離 で 除 し て 算 出 した はり せ ん断 力（QG）と 同 値と した 。そ し て、Mcd／jC に Nc／2 を 付加 した 。
6). 軸方 向 変位 は、 変 位計 から 求 める 。
7). スケ ル トン カー ブ の第 1 折 れ 点、第 2 折 れ点 は最 大 軸力（Pmax）に そ れぞ れ 0.6、0.9 を乗 じた 値 とす る 。柱脚 部の 軸 力 －軸 方向 変 位と スケ ル トン カ ーブ を示 す（SCt、SCc）。同 様に 、柱 はり 接 合部 端の バ ネ（SGt、SGc）を 設 定す る 。Fig.7-4(a),(b)に軸 力 － 軸方 向 変 位 、 スケ ル ト ンカ ー ブ を示 す 。 また 、別途 の 柱－ はり 接 合部 試 験か らせ ん 断 力－ 変形 関 係の スケ ル トン カ ーブ （SS） を求 め る。SS バ ネ は、 柱脚 及 び 柱は り接 合 部に 同値 で 設定 す る。
-173- 3,005 3902,465150
LSB LSB
Column
Beam
T.HR-665450450450
Strain gauge position
450
SCt
2,660
jc SCc
SGt
SGc
Mcd Mcu MGL
h0
JG
G
C
Direction
QG
Nc (=QG)
x y
Fig.7-2 弾塑 性 バネ の設 定 の概 念図
（Method setting elasto-plasticity stiffness）
100 150 200 250 300
0 10 20 30 40
Distance between of tension and compression resultants (mm)
γ(×10-3rad.) jC=230 jG=260
jC(Test) jG(Test) δ1
δ2
Column end D
A
Column center
SCt γc
Direction
Tension side
120 Compression
side SCc
LSB position 110
Xp Xp/3
B C
G
SGt
SGc
Tension side
C
Compression side
0 10 20 30 40 50 60
0 5 10 15 20
Shear(kN)
Displacement(mm) Test
Skelton curve
SS Skelton curve (SS)
jC, jG jC=230
jG=260
δL δR
SS SS
Fig.7-3 軸方 向 力と 軸変 位 の解 析モ デ ルの 概念 図
（Analytical model of axial force and displacement）
0 50 100 150 200
0 1 2 3 4 5
Axial force(kN)
Displacement(mm) Test
Skelton curve 3mm 0
50 100 150 200
0 1 2 3 4 5
Axial force(kN)
Displacement(mm) Test
Skelton curve
(a) SCc (b) SCt
1). 柱脚
0 50 100 150
0 1 2 3 4 5
Axial force(kN)
Displacement(mm)) Test Skelton curve
0 50 100 150
0 1 2 3 4 5
Axial force(kN)
Displacement(mm) Test
Skelton curve
(c) SGc (d) SGt
2). 柱－ は り接 合部
Fig.7-4 各バ ネ のス ケル ト ンカ ーブ （Skelton curve）
(2) くぎ の弾 塑 性剛 性バ ネ の設 定
くぎ の 弾塑 性 バネ は 、多 方 向か ら せん 断力 を 受け る 剛 性 で 置換 す る。Fig.7-5 中に モデ ル 図を 示 す。 この 剛 性は 、等 角 に配 置し た複 数 バネ で 構成 され 、6 方 向と した 。(n=6)
くぎ の剛 性を K と する と 、iバ ネの 剛性 ksiは、 以下 と する 。 ksi=K／n／2
また 、x, y軸 方 向く ぎバ ネ のせ ん 断剛性 Ksx, Ksyは 、 以下 とな る 。 Ksx=Σksi･cos2θi, Ksy=Σksi･sin2θi
-175-
ここ で、 く ぎの 弾塑 性 バネ は 、6 体の く ぎの せん 断力 － すべ り変 位 関係 の 平 均値 から 求 める 。ス ケ ルト ン カー ブは 、 トリ リニ ア型 と する 。第 1 折れ 点 は最 大せ ん断 力 （Qmax）の 0.6 倍、 第 2 折 れ点 は Qmax の 0.9 倍 とす る 。試 験 結果 とス ケル ト ンカ ーブ を Fig.7-5 に 示 す。