GMQa
1) Motoi YASUMURA, Evaluation of Seismic Performance of Timber Structures, International Wood Engineering Conference, 1996
13.7 中低層木造ラーメン接合部の必要耐力（剛性）の検討
13.7.1. 検討の方法 1 検討の目的
13.7.1.4 設計荷重 各荷重を以下に示す。
13.7.1.4.1 固定荷重
建築用途を事務所とし、一般的な固定荷重を設定する。
厚み mm 重量 N/mm2 屋根 (フラット) 防水シート 2 40 均しモルタル 30 600 屋根下地 75 240 小屋組 750 500 グラスウール 100 50 天井下地 85 460
計 1890 ⇒1890
厚み mm 重量 N/mm2
床 タイルカーペット - 60
床パネル - 170
支持材 - 10
ALCパネル 50 325 床下地 70 580 床組 750 500 グラスウール 100 50 天井下地 85 460
計 2155 ⇒2160
厚み mm 重量 N/mm2 外壁 窯業系サイディング 15 170 ALCパネル 35 228
胴縁 18 20
構造用合板 12 72
軸組み 150 200 断熱材 100 20 強化石膏ボード 21(2枚) 400
計 1110 ⇒1110
厚み mm 重量 N/mm2 内壁 強化石膏ボード 21(2枚) 400 軸組み 150 200 強化石膏ボード 21(2枚) 400
計 1000 ⇒1000
固定荷重一覧
荷重種類 荷重細目 荷重
固定荷重
屋根 (フラット) 1890 N/m2
床 2160 N/m2
外壁 1110 N/m2
内壁 1000 N/m2
13.7.1.4.2
積載荷重事務所を対象とした、積載荷重の値を示す。
積載荷重一覧
荷重種類
フレーム
地震力計算用 [N/m2] 応力計算用
[N/m2
たわみ量計算用 [N/m
] 2]
積載荷重 1,800 800 800
13.7.1.4.3
積雪荷重一般地域では、常時荷重による応力、変形が大きくなるため、本検討では積雪荷重の検討を省略する。
13.7.1.4.4 設計用荷重
設計用荷重の一覧表を示す。なお、床面に対して内壁荷重を考慮し、均し荷重として単位床面積当た
り
60%として算出した。
また、外壁荷重は、1,110N/m2
設計用荷重一覧 とする。
荷重箇所 荷重種類
フレーム
地震力計算用 [N/m2] 長期応力計算用
[N/m2
たわみ量計算用 [N/m
] 2]
屋根荷重 (フラット)
w
D.L.
R
1,890 1,890 1,890
L.L. 0 0 0
W.L. 0 0 300
T.L. 1,890 1,890 2,190
床荷重 w
D.L.
F
2,160 2,160 2,160
L.L. 1,800 800 800
W.L. 600 600 600
T.L. 4,560 3,560 3,560
凡例
D.L.:
固定荷重、L.L.:
積載荷重、W.L.:
壁荷重、T.L.:
総荷重13.7.1.4.5
風圧力地震時の外力が大きくなるため、本検討では省略する。
13.7.1.4.6 地震力
地震力は、下図に示すように、無限に同じ構面が連なると仮定して、
1
構面の負担荷重を地震力算定用 の荷重とする。地震力の算出方法及び検討モデルを以下に示す。各階地震用荷重の算出
Q
i= Σ W
i×C
記号
i
Q
iW
:
地震層せん断力 [kN]i
C
;
当該層の地震算定用荷重[kN]i
C
:
地震層せん断力係数i
= Z×R
t×A
i×C
記号
Z :
その地方における地震の記録に基づく震害の程度及び地震活動の状 況その他地震の正常に応じて1.0~0.7
までの範囲内において国土交通 大臣が定める数値 (=1.0)0
R
tA
:
建築物の振動特性を表すものとして、建築物の弾性域における固有 周期及び地盤の種類に応じて国土交通大臣が定める方法により算出 した数値i
C
:
建築物の振動特性に応じて地震層せん断力係数の建築物の高さ方向 の分布を表すもとして国土交通大臣が定める方法により算出した数 値0
:
標準せん断力係数 (=0.2)T T
i i
A
i + × ×
−
+
= 1 3
2
1 1 α
α
抽出 負担長さW
3W
2W
1HHH/ 2
負担幅Ly
2~6m 2~6m
2~6m
梁間
L
x5~9m 5~9m
梁間
L
x5~9m 5~9m
H H H
/ 2α
i:
建築物のAi
を算出しようとする高さの部分が支える部分の固定荷重 と積載荷重の和を当該建築物の地上部分の固定荷重と積載荷重との 和で除した数値T = 0.03×h
h :
当該建築物高さ[m]※本検討では、基礎立ち上がり高さ
500mm
として、h=0.5+
階数×階高とする。地震力算定用の重量は以下の式による。
ここで、内壁荷重は、屋根及び床荷重に均し荷重(単位床面積当たり
60%)として加算し算出した。
W
3=
｛(Lx×L
y×w
R) +( H /2×2L
y×w
OW)｝
W
2,1=
｛(Lx×L
y×w
F.)+( H×2L
y×w
OW記号
L
)｝
x
L
:
梁間方向長さ[m]y
H :
階高[m]:
負担幅方向長さ[m]w
R:
屋根の固定荷重[kN/m2w
]
F
:
床の固定荷重[kN/m2w
]
OW
:
外壁の固定荷重[kN/m2Wi :
当該層の地震算定用荷重[kN]]
小屋面荷重 外壁荷重
床荷重 外壁荷重
13.7.1.5
検討モデル1.5.1
全体のモデル梁間スパンを
1
スパンと２スパンとし、梁間幅Lxは5m~9m、負担幅 L
y既往の研究より、層間変形角
1/150rad
になるときの柱-梁接合部の回転角は1/200rad
程度と小さく、弾 性域に収まることが多いことが分かった。柱梁接合部は、既往の研究結果(下図)より1/100rad
まで弾性で あるため、本検討では、接合部を弾性バネとして解析を行う。なお、接合部の許容変形角は安全率を見込んで
1/150rad
とする。は
2~6mとする。中間部の柱梁フ
レームを抽出し、1構面の平面フレームとして検討する。
既往の研究より抽出した接合部性能
30kNm 1/100rad
地震力計算用
w
Rw
Rw
Lw
Lw
Lw
L負担幅
L
y2~6m
梁間
L
x1,2スパン 5~8m 5~8m
H H H
/ 2長期応力・たわみ計算用 梁間
L
x1,2スパン 5~9m 5~9m 負担幅
L
y2~6m
w
Rw
Rw
Lw
Lw
Lw
L13.7.1.5.2 接合部モデル
接合部モデルを以下に示す。既往の文献より、柱-梁接合部の回転剛性は
30×10
3kNm/rad程度であり、5×10
3~100×10
3柱梁-柱脚接合部剛性の組合せ一覧
kNm/radの間
で検討を行うこととした。また、母材のめり込み性能の違いから、柱脚接合部の柱梁接合部に対する回 転剛性の比率は、1.0, 1.5, 2.0倍として検討を行うこととした。柱梁接合部剛性に対する 柱脚接合部剛性の倍率
1.0 1.5 2.0
柱梁接合 部 KθG
×104
5
[kNm/rad]
5 7.5 10
6 6 9 12
・・
・
・・
・
・・
・
・・
・
29 29 43.5 58
30 30 45 60
31 31 46.5 62
・・
・
・・
・
・・
・
・・
・
49 49 73.5 98
50 50 75 100
55 55 82.5 110
・・
・
・・
・
・・
・
・・
・
90 90 135 180
95 95 142.5 190
100 100 150 200
13.7.1.5.3
柱梁断面柱梁断面は、同一幅とし、梁の材せいは、柱の材せいの
1.2
倍とする。柱梁断面の組合せを示す。柱梁断面組合せ一覧
柱 [mm]×[mm]
梁 [mm]×[mm]
1 200×400 200×480 2 200×500 200×600 3 200×600 200×720 4 200×700 200×840 5 200×800 200×960 柱脚接合部
柱梁接合部
13.7.1.6
検定項目①梁のたわみ
地震用積載荷重で計算し、居室階のたわみを検定する。たわみの基準は、1/600rad以下、かつ
1cm
以 下とする。②層間変形角
1/150rad
以下とする。③応力検定
母材はZ×fb、柱脚・柱梁接合部はk
θ ×150(1/rad)で許容曲げモーメントを算定する。
資料 設計パラメータ一覧表
パラメータ種類判断今回の検討パラメータ数備考 事務所 4m程度 住宅 3m程度事務所を扱う。事務所 4m計1種 事務所 3~5階 住宅 3~5階事務所のみとする。事務所 3,4,5階計3種 事務所 6~8m程度 住宅 4~6m程度 構面は1,2,‥‥,nスパン事務所に限定事務所 5~9m@1.0m 1スパン，2スパン
5×2= 計10種 1,2,~n (m) @1.0m中大規模のスパンは6~8m程 度。2~6m @1.0m計5種 構造用集成材一般的な材を用いる。スギ(E95-F270) オウシュウアカマツ(E105-F300) ベイマツ(E120-F330)計3種 打合せ中に例示された断面梁のせい寸法は、柱の1.2倍 程度とする。打合せ中に例示された断面計10種 曲線接合部で異なるM-θ持つ。 柱脚、柱梁それぞれで2種ずつ(「①靱性 型」、「②剛性型」)に纏めている。
層間変形角1/150radであり、 その時接合部は1/200rad程度 になる。
許容変形角を弾性域で設定する。 (1/150rad)計1種 基準接合部を1.0とし、異なる接合種別を 評価。(6.柱梁寸法により決まることもあ る)
M-θ曲線から1/100rad時の値 を基準とし、基準に対する倍 率を設定する。備考の値とする。計\56種 柱脚接合部と柱梁接合部の強度比柱脚：柱梁は、一般的に 5:5,6:4,7:3程度柱梁接合バネに対して、1.0,1.5,2.0倍 とする。計3種 事務所,住宅中大規模を対象とする。用途を事務所として一般的な固定荷 重、積載荷重を設定する。計1種 一般地域、多雪地域、積雪量常時荷重による応力・変形は 積雪荷重と比較して大きくな る。省略する。計1種 耐震等級(等級1-1.0倍、等級2-1.25倍、等 を考慮するか。今回は、基準法をベースとし て考える。耐震等級1.0を用いる。計1種 耐風等級(等級1-1.0倍、等級2-1.2倍) 風圧力、風力係数地震時の外力が風荷重と比較 して大きくなると考える。省略する。計1種
・接合部は30×103kNm/rad(3000tfm/rad)程度と なると考えられる。 →5~50,50~100×103 kNm/radの計56種 (5~50(@1.0)×103 kNm/rad 50~100(@5.0)×103kNm/rad)
・断面により、接合部性能に影響を及ぼす。 →断面により接合部性能を決めることができる。 ・柱と梁の組み合わせは、同樹種とする。
13.7. 2.
検討結果一覧13.7.2.1
検討結果の見方必要な柱間隔から、どの程度の柱梁断面、柱梁・柱脚接合部の回転剛性を必要とするかを判断するた めの早見表を作成した。早見表の見方を以下に示す。早見表は、最低限必要な柱梁接合部の回転剛性(×
10
3kNm/rad)を示す。なお、柱梁接合部の回転剛性は、5~ 50 (@1), 50~100 (@5)×10
3kNm/radとし、柱脚の
接合部剛性は柱梁接合部剛性の
1.0, 1.5, 2.0
倍とした。回転剛性のパラメータ全てにおいてOKである場合 は、空欄としている。また、接合部剛性が100×10
3kNm/radを超えるものは作製が困難なことからNG(黒)
とし、高い剛性を必要とする40~100×10
3kNm/ra dでOKの場合は赤、30×10
3kNm/rad以下でOKの場合
は白として示した。階高(m) 4 ｍ 建物階数 3 階 スパン数 1 スパン 木材種別
柱脚倍率 1.0 倍
柱断面 200×400 柱断面 300×400
梁断面 200×480 梁断面 300×480
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 15_DA-2 NG NG NG NG 2 9_DA-2 12_DA-2 18_DA-2 30_DA-2 NG
3 NG NG NG NG NG 3 22_DA-2 NG NG NG NG
4 NG NG NG NG NG 4 NG NG NG NG NG
5 NG NG NG NG NG 5 NG NG NG NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 NG NG NG NG NG
柱断面 200×500 柱断面 300×500
梁断面 200×600 梁断面 300×600
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 8_DA-1 10_DA-2 13_DA-2 17_DA-2 NG 2 7_DA-1 8_DA-1 10_DA-1 11_DA-2 14_DA-2
3 15_DA-2 23_DA-2 NG NG NG 3 12_DA-1 14_DA-2 19_DA-2 25_DA-2 NG
4 NG NG NG NG NG 4 18_DA-2 25_DA-2 38_DA-2 NG NG
5 NG NG NG NG NG 5 29_DA-2 NG NG NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 NG NG NG NG NG
スギ
13.7.2.2
検討結果一覧次頁以降に検討結果を示す。
OK
となる最低限の接合部剛性値(×103kNm/rad)_決定要因-決定階数-短期(S)or
長期(L)黒(NG)-設定した接合部剛性(5~100×103
kNm/rad)では NG
な範囲 赤-
接合部剛性(40~100 × 10
3kNm/rad)
でOK
な範囲※ただし、決定要因がDAの場合はSの記載なし
白
-
接合部剛性(5~30 × 10
3kNm/rad)
でOK
な範囲 決定要因凡例DA D0
JC 柱脚接合部 JG 柱梁接合部 MC 柱母材 MG 梁母材 変形 層間変形角
梁たわみ 接合部
母材
階高(m) 4 ｍ 建物階数 3 階 スパン数 1 スパン 木材種別
柱脚倍率 1.0 倍
柱断面 200×400 柱断面 300×400
梁断面 200×480 梁断面 300×480
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 15_DA-2 NG NG NG NG 2 9_DA-2 12_DA-2 18_DA-2 30_DA-2 NG
3 NG NG NG NG NG 3 22_DA-2 NG NG NG NG
4 NG NG NG NG NG 4 NG NG NG NG NG
5 NG NG NG NG NG 5 NG NG NG NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 NG NG NG NG NG
柱断面 200×500 柱断面 300×500
梁断面 200×600 梁断面 300×600
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 8_DA-1 10_DA-2 13_DA-2 17_DA-2 NG 2 7_DA-1 8_DA-1 10_DA-1 11_DA-2 14_DA-2
3 15_DA-2 NG NG NG NG 3 12_DA-1 14_DA-2 19_DA-2 25_DA-2 NG
4 NG NG NG NG NG 4 18_DA-2 25_DA-2 NG NG NG
5 NG NG NG NG NG 5 29_DA-2 NG NG NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 NG NG NG NG NG
柱断面 200×600 柱断面 300×600
梁断面 200×720 梁断面 300×720
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 7_DA-1 8_DA-1 9_DA-1 11_DA-1 13_DA-2 2 6_DA-1 7_DA-1 8_DA-1 9_JG-1 11_JG-1 3 11_DA-1 13_DA-1 17_DA-2 21_DA-2 NG 3 10_DA-1 11_DA-1 13_DA-1 16_DA-1 19_DA-2
4 17_DA-2 22_DA-2 NG NG NG 4 14_DA-1 17_DA-1 20_DA-2 25_DA-2 32_DA-2
5 25_DA-2 NG NG NG NG 5 19_DA-1 23_DA-2 30_DA-2 NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 25_DA-2 33_DA-2 NG NG NG
柱断面 200×700 柱断面 300×700
梁断面 200×840 梁断面 300×840
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 6_DA-1 7_DA-1 8_DA-1 9_JG-1 11_JG-1 2 6_DA-1 7_DA-1 7_DA-1 9_JG-1 10_JG-1 3 10_DA-1 11_DA-1 13_DA-1 15_DA-1 18_DA-2 3 9_DA-1 10_DA-1 12_DA-1 14_JG-1 16_JG-1 4 14_DA-1 16_DA-1 20_DA-2 24_DA-2 NG 4 12_DA-1 14_DA-1 17_DA-1 19_DA-1 22_DA-1 5 18_DA-1 23_DA-2 29_DA-2 NG NG 5 16_DA-1 19_DA-1 23_DA-1 26_DA-1 32_DA-2
6 24_DA-1 NG NG NG NG 6 20_DA-1 24_DA-1 29_DA-1 36_DA-2 NG
柱断面 200×800 柱断面 300×800
梁断面 200×960 梁断面 300×960
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
スギ
決定要因凡例
DA D0
JC 柱脚接合部 JG 柱梁接合部 MC 柱母材 MG 梁母材 変形 層間変形角
梁たわみ 接合部
母材
階高(m) 4 ｍ 建物階数 3 階 スパン数 1 スパン 木材種別
柱脚倍率 1.5 倍
柱断面 200×400 柱断面 300×400
梁断面 200×480 梁断面 300×480
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 14_DA-2 NG NG NG NG 2 9_DA-2 12_DA-2 17_DA-2 29_DA-2 NG
3 NG NG NG NG NG 3 21_DA-2 NG NG NG NG
4 NG NG NG NG NG 4 NG NG NG NG NG
5 NG NG NG NG NG 5 NG NG NG NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 NG NG NG NG NG
柱断面 200×500 柱断面 300×500
梁断面 200×600 梁断面 300×600
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 7_DA-2 9_DA-2 12_DA-2 16_DA-2 NG 2 6_DA-2 7_DA-2 9_DA-2 11_DA-2 13_DA-2
3 15_DA-2 NG NG NG NG 3 11_DA-2 14_DA-2 18_DA-2 24_DA-2 NG
4 NG NG NG NG NG 4 17_DA-2 24_DA-2 NG NG NG
5 NG NG NG NG NG 5 28_DA-2 NG NG NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 NG NG NG NG NG
柱断面 200×600 柱断面 300×600
梁断面 200×720 梁断面 300×720
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 6_DA-2 7_DA-2 8_DA-2 10_DA-2 12_DA-2 2 6_DA-2 7_DA-2 8_DA-2 9_DA-2
3 10_DA-2 12_DA-2 16_DA-2 20_DA-2 NG 3 9_DA-2 10_DA-2 12_DA-2 14_DA-2 17_DA-2
4 16_DA-2 21_DA-2 NG NG NG 4 12_DA-2 15_DA-2 19_DA-2 24_DA-2 30_DA-2
5 24_DA-2 NG NG NG NG 5 17_DA-2 22_DA-2 28_DA-2 NG NG
6 NG NG NG NG NG 6 23_DA-2 31_DA-2 NG NG NG
柱断面 200×700 柱断面 300×700
梁断面 200×840 梁断面 300×840
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 6_DA-2 7_DA-2 8_DA-2 9_DA-2 2 6_DA-2 6_DA-2 7_DA-2 8_DA-2
3 8_DA-2 10_DA-2 12_DA-2 14_DA-2 17_DA-2 3 8_DA-2 9_DA-2 10_DA-2 12_DA-2 14_DA-2 4 12_DA-2 15_DA-2 18_DA-2 23_DA-2 NG 4 11_DA-2 13_DA-2 15_DA-2 17_DA-2 20_DA-2 5 17_DA-2 21_DA-2 27_DA-2 NG NG 5 14_DA-2 17_DA-2 20_DA-2 25_DA-2 30_DA-2
6 23_DA-2 30_DA-2 NG NG NG 6 18_DA-2 22_DA-2 27_DA-2 34_DA-2 NG
柱断面 200×800 柱断面 300×800
梁断面 200×960 梁断面 300×960
LY / LX 5 6 7 8 9 LY / LX 5 6 7 8 9
2 6_DA-2 6_DA-2 7_DA-2 8_DA-2 2 6_DA-2 7_DA-2 8_DA-2
3 8_DA-2 9_DA-2 10_DA-2 12_DA-2 14_DA-2 3 7_DA-2 8_DA-2 9_DA-2 11_DA-2 12_DA-2 4 11_DA-2 13_DA-2 15_DA-2 18_DA-2 21_DA-2 4 10_DA-2 11_DA-2 13_DA-2 15_DA-2 17_DA-2 5 14_DA-2 17_DA-2 21_DA-2 25_DA-2 NG 5 13_DA-2 15_DA-2 17_DA-2 20_DA-2 23_DA-2 6 18_DA-2 22_DA-2 27_DA-2 NG NG 6 16_DA-2 19_DA-2 22_DA-2 26_DA-2 31_DA-2
スギ
決定要因凡例
DA D0
JC 柱脚接合部 JG 柱梁接合部 MC 柱母材 MG 梁母材 変形 層間変形角
梁たわみ 接合部
母材