【論 文
I
UDG ：624．
078．
014．
5 ；624．
042．
7 ：620．
1 日本建築学 会 構 造 系 論 文報 告 集 第 361号・
昭 和 61 年 3 月軸
力
と
任 意 方
向水
平 力
を
受
け
る
H
形鋼柱
材
の
弾 塑 性 性
状
に
関
す る
実験 的 研
究
正 会 員 正 会 員 正 会 員＊ 料 ホ ネ ホ
秋
輔
吾
千
捷
恵
井
野
田松
森
津
§1．
序鋼構造物の耐 震 安 全 性
，
塑 性 設 計 法に関 連して，
数 多 くの研 究 が実 験・
解 析の両 面か ら な さ れて い る。 今日 で は，
荷重が構 面 内に作 用す る場 合につ い ては，
部 材およ び 骨 組の弾 塑 性 性 状が局 部 座 屈 現 象や曲げね じれ座屈 現 象 を伴う もの まで も含めて調べ られ， 最 大 耐 力・
変 形 能 力等に関して 多くの知 見 が 得ら れ ているIL2 ）。 し か し な が ら，
たとえ ば柱 材に は，
荷 重 状 態が常 時で は構造 物 が 立体 的に構 成さ れて い る こと か ら軸力と2主 軸回 りの曲げモー
メ ントが，．
地 震 時には常時の荷 重に加 え，
地 動の鉛直方 向成 分を無 視 する としても，
水平2方 向の成分に よ る任 意 方 向から の水 平 力が作用す るもの と 考え られ る。
一
方． 現在の 地震 時に対 する構 造 設 計で は，
建物の平面
が特殊な形になっ て い る場 合 以 外は，
水 平 力は縦 横2 方 向に別 々 に作 用す る もの とし て い るが， この仮 定は比 較 的 発 生ひ ん度の高い中 規 模の地 震に対して，
骨 組の各 部 を弾 性に とどめ る とい う現 行の 1次設計の方 針の下で は妥 当であ る。
しか し， き わ め て ま れ な大 地 震に対 するよう に，
骨組 が塑 性 域に入 るこ と を許 容する場 合に は，
弾性 時の よ う に重ね合わ せ の原理 が成立 せ ず，
断 面 力 間の相互作 用に より骨 組は複 雑な挙 動を示すもの と考え ら れ る。
し た がっ て，
大 地 震に対す る構造物の終 局 的な耐 震 安 全 性を 検討する ために は，
3次元 的 な 外 力に対す る構 造 物およ び その構 成 部 材の立体的な挙動が明ら かに される必 要が あ ろう。 ところで本 論 文が対 象と す る 軸 力 と2軸 曲げ を受ける 柱材に関 する研 究は国 内， 国外に わ た り理 論 的，
実 験 的 に数多く な さ れてい る。
し か し な がら これら の研 究は主 とし て塑 性設計法に関 連す るもの であ り， 最大耐力 およ び柱 材の設 計 式の検討に主 眼が置か れ，
し た がっ て対 象 概 要につ い ては文 献12）−
15）で発表。
拿 九 州 大 学 教 授・
工博 ＊ ＊ 三 重 大学 教授・
工博，Ph．
D ＊ ＊ ＊ 九 州 大学 助手・
工修 （昭 和60年7月10日原稿 受理 ｝ とす る材の支 持 条 件は両 材端が ピン支 持， 荷 重条件は材 の両 端に一
定 軸 力と2主軸回りの曲 げモー
メ ン トあ るい は2
軸 偏 心 圧 縮 力 が単調に作 用す る場 合の ものがほとん どで ある。
一
方，
耐 震 安 全 性に関 連し て は， 構面 内に関 するもの と同様に， 節点が横 移動 する骨組お よび部材の，
水 平 耐 力だけでな く耐 力後の挙 動，
さ らに繰 返 し荷 重の下で の 挙 動が 重要で ある。
こ のよ うな観 点か ら の研 究と しては
，
柱材に対 して は 藤本ら3 ），
鈴 木ら4），
高梨ら5L6 ｝に よ る 研究が挙 げら れ る。
藤本ら は，一
定 軸 力と繰返 し2軸 曲 げモー
メ ン トを受 け る部材に関し て簡 略化し た弾 塑 性 解 析 法を提示し，
厳 密 解と比 較 することによ り，
そ の妥 当 性を確かめ て い る。
鈴木らはH形 鋼 柱 材の繰 返し 2軸 曲 げ実験 を 行い， 載 荷 方 向に よるエ ネル ギー
吸 収 能 力の 相違 を検討 してい る。
ま た高 梨らは，一
定軸 力下で繰返 し 水平2方 向 変位 を柱 材に与える実 験を行い，
載 荷 方 向 ， 載 荷履 歴が弾 塑 性 挙 動に及 ぼ す 影 響 を検討し，
さらに電 算機一
試験 機 オンラ インシステム を利 用して，
水 平2方 向の地震 入力を受け るH
形鋼柱の応 答 性 状， 崩 壊過程を調べてい る。 しかし な が ら構 面 内 挙 動に関す る研 究に比 較す る と，
実 験 的に は技術 的 困 難さ，
理論 的には計算の煩 雑さ，
また両 者と もに考慮すべ きパ ラ メー
タの数の多さ の た め，
い ま だに その挙動が明らか に さ れて いる とは い え ない。し た がっ て
，
本 論 文の 目的は，
耐 震 設 計に関連 し て， 地 震 時の骨 組の挙 動に重要な影 響を与え る と考え ら れ る 構 成部材であ る柱 材が，一
定軸 力と任 意 方 向水平 力を受 けて横 移 動す る時の弾 塑 性 挙 動を明ら か にす ることであ る。
まず上 記の荷 重 条 件の下で の柱材の挙 動 を実 験的に調 べ るこ との で き る 装 置を開 発し
，
つ ぎ に その装 置 を用い て，
柱 材と して広 く使用さ れて い るH
形 鋼 柱 を対 象とし て載荷 実 験 を行い， 種々 の実験パ ラメー
タ が弾塑性 挙 動 に及ぼす影 響を検 討した。
さらに単 調 載荷を受け る柱 材の大変形 域で の挙動 は， 簡単な剛 塑 性 解 析で 大略 予 測で き ること を示 し
，
ま たTable l Actua藍Dimensions and Test Conditions of Specimen Table 2 Material Properties D （c皿） 8 （c皿） 隔 （cm ） tf （c
皿
） θ 302 兄ノix2 £11ymateri81materia1 （，1
と
。 ・ ） σu （t1Em2 ） εu α ） ε5 し α ） ε sに1εyEs 匸！E α ） nO．
1 r−
13010．
1810．
100．
570OJ66 35．
060．
1A 4．
274．
6726．
918．
42．
332．
5916．
914，
2L581．
71 1−
3001−
3151−
3301−
3601−
3go 10。
159．
8610．
1810．
1510．
17 10．
129．
9910．
1010．
1310．
11 0．
5820．
5660．
5820．
5800．
580 0．
7670．
7710．
7680．
7690．
774 0．
30．
⊃ 0．
30．
30．
3 015°
30°
60°
90°
35235．
535，
135．
235．
1 60．
161．
860．
360．
160．
3 ABAAA flangeB ueb3．
123．
414．
684．
7626。
221．
82．
522，
4917．
615．
4L621．
39 flangec web2．
923，
944．
364．
8727．
416．
62．
322．
5016．
713．
31．
431．
22 皿一
13010．
1810。
11O。
590o．
刀10．
13035．
260．
3C flangeD L460．
9フ ueb3，
053．
063．
723．
72 2．
452．
61 皿一
300 ∬一
ヨ301r−
360E−
390 10．
1310．
1510．
1210．
13 工0．
0910．
1010．
1210，
11 0．
5780．
5730，
5780．
573 0。
7640．
7710．
7700．
767 0，
30．
30．
30．
3 030 ° 60°
90°
35．
335．
235．
335．
3 60．
360．
160．
060．
1 AAAA 且angeE凵
eb3．
012．
973．
653，
6122．
92232．
501．
9017．
113．
40，
900．
92 1−
w9。
969．
930．
3170．
3200．
33035．
263．
6D 1−
M13，
559，
950．
3200．
3230．
33026．
467．
OE ma匸er正a1肥・
h o ［n●
5 A
，
B e しc c。r爬 SPDndS tO 由e し・
ria エin
【
he la3t coluor Table 1
．
σy y氏eid po 五nt 3【res5
・
σu 亡 eogU2 Streng ヒh
D
，
B，
tw and tf ：depth．
vtd しh．
v ・b tht ・kn・ss ・ ・d f1・
ng ∈ thlcknes8・
respectlvely ・f a H shape secti °n・
n 〔
串
P／Py）・ve・
ti・
a11 。 ・d ・at1°
P
；
conStan 匸 axial load of a speclmenPy ・axi ・1 yleld l・ ・d 。f a spec 加en
・
t ：speci皿
en length・
i． and iy ・radi … 正8y・ ・t1
。
・・
b・
… し… 呂 ・xis and week axis．
reSpec しively ・f a cr・ss sec しt°n・
種々提案さ れて い る軸 力と
2
軸曲 げ を受ける柱 材の 設計 式より得られ る耐 力と実験に よ り得 られ た最 大 耐力を比 較する ことに よ り，
柱 材の設 計 式の検討を行っ た。
§2．
実 験 2．
1 実 験計画一
定 鉛 直 荷 重の下で， 断 面の主 軸と角 度を持っ変 動 水 平力 を受 けるH
形 鋼柱の弾塑 性 挙 動を 調べ る た め に，
（1） 水 平 力の方 向θ（
Fig．
1参 照）：o
°
，lse
，30
°
，
60°
，
90°
（
2
） 軸 力 比 n （＝P
／Py， P ：一
定鉛直 荷 重，
Py ： 柱の降 伏軸力）：0．
1， 0．
3（3） 加 力 方 法 ：単 調 加 力と繰返 し加 力 を主な実 験変数と して， 実 験 計 画を た てて いる
。
2．
2 試験体試 験 体は
，
鉄 骨 骨組が水 平 力を受け るときの柱 材の反 曲 点と材 端の間を抽 象 化し た もの で，
2主 軸 回り の曲げ および ね じれ に対し て一
端 固定，
他端 自由の境 界 条 件と な る片持柱である。
試験体に 用いたH形 鋼は
，SS
41の圧 延H
形鋼 （公 称H −
100×100
×6
×8｝ を基 準と したが， SS 41の 鋼 板 よ り溶 接に よっ て製 作し たH
形鋼 （H −
100×100×3．
2× 3．
2，H −
135×100×3．
2×3．
2） を2体 加え，
計13
体の 実 験を行っ た。
全 試 験 体と も焼きなましは行っ ていない。
Fig．
1に試 験 体の形状・
寸 法 を 示す。 試 験 体の上端 部に は，
試 験 体を球 座に取り付け る たぬ 下端 部 には，
試 験 体 を加 力 装 置に固定する ために鋼板を溶 接し て い る。
試巌
体材長は固 定 端と球座の 中心 まで の距 離で 75cm で あ る。
各試 験 体の実験 条件な ら びに断面の実測 寸 法 を
Table
l，
鋼 材の機 械 的 性 質を Table2
に示す。
2，
3 加 力 装 置お よ び加 力 方 法加力装置の模 式 図をFig
．
2
（a）に示す。
本 装 置は，
片 持柱 形 式の試 験 体に対して，
（1）試 験 体 上 端で は断 面 呈ご； eSE：
Esr ：田
axLmum elen 臼ation，
S【 【己in aし Start of 8
し
τ
ain hard臼
nifi9．
田
odulus of e ！eStict 【y，
Sヒrain hsrdeqins modulUS7
Tvo
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Direeヒ10nal P PH1
Ψ
… θS
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眼 ：、
1
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Y（v）叢
ωFig
．
1Specirnen and
goordinates
P
一 ．
一
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脚
Te3t Spedmen1’
／ ・ ∫：：
H …｛
…
…
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．
．
−−1一
．
Fig．
2（a） Loading Apparatus饗
Fig
．
2（b） Detail of Two・
Directiona田 ingeの
2
主 軸に関す る曲 げお よ び ね じ れ に対し て自由で あ る．
（2 ）試 験体下端で は固 定である， （3
）水平 力の作 用 点 と方向は常に一
定で変 化し ない，
とい う条件の下に 設 計さ れている。実 験は， 鉛 直荷 重P を試 験 体 に
500t
アム ス ラー
型 試 験 機 で加え，一
定に保 持し たあ とにオ イル ジャ ッキ で準 静 的に水平力H を加え た。
試 験体の柱 脚 部は．
支 持 ビー
ム にPC
鋼 棒 を 用い て固 定さ れて いる が，
試 験 体 断 面の主 軸を支持ビー
ム の材 軸 と角 度を もっ て設 置す ることに より，
断 面 主 軸と任意の角 度を持つ水平ガ を載 荷す ることが で き る。 水平 力 を載 荷す ること に よっ て起こる水 平 2方 向の変位は，
試 験 機ベ ッ ドと支持ビー
ムの間に直角2方 向にロー
ラ，
を挿入 す ること に よ り，
支持ビー
ム全体が任意方 向に移 動す ることで生じ る（
Fig．2
〔a）に 白 矢印で支持ビー
ム の動きを 示して い る）。
水平 力 載 荷の オイル ジャ ッ キ 部 分にロー
ラ を設 置 して いることによ り， 支持ビー
ムの動きにか か わ らず 水 平 力の作 用点と方向は常に一
定であ る。 柱 頭では球 座 （Fig．
2（b
）参照）がベ アリング を介して加 力 盤 に組み込まれ て お り 2主軸 回り の曲げにつ い て ピンと なっ て い る。
また加 力 盤に組み込 まれ ているベ ア リング と加力 盤の上に設 置し たベ ア リング に よ り ね じ れ につ い て は自由である。
さ らに球座 が組み込ま れ た盤が試 験 体の縮みに追 随で き るよ う ま た回 転 を起こさず，
常に柱 脚と平 行に なるよ うに4
本の伸 縮 可 能なユ ニ バー
サル ジョ イン ト を設け てい る。水 平力の 加 力 方 法は 2つ の シリ
ー
ズ よ り なっ て お り，
単調載荷の実 験 （シ リー
ズ1
）は，
単 調挙動に主 眼 をお いた大 変 形 域で の挙 動を調べ る ための もの であ り，
加 力 装置の能 力の範 囲 内 あるい は試 験 体に載 荷し た軸 力が維 持で き る範囲 内で，
処 女 載荷 時にできる限り大きい水 平 変 位 を 与え た。
処 女 載 荷 以 後も，
で き る だけ大きい変位 振 幅で 1サ イ クル の繰 返し加 力を行っ た。
繰 返し載荷の実 験 （シリ
ー
ズID
は，
比 較的小さい変 形 域での繰 返 し挙 動を調べ る た めの もの であり，
加 力 方 向 変 位 （瓦 Fig．
1参 照）と材長 （の の比が， a／l＝
± 0．
01
の一
定振幅で水 平 力 を4
サイクル加えた。
そ の後，
変 位 振 幅 を4サイク ル ごとに0．
Ol
ずつ 増 加さ せ た 。 2．
4 測 定方 法鉛 直荷 重は試験 機の計 測 部
，
水平 力はジャ ッキ先端 部 にと りつ け た5 トン容 量の ロー
ドセ ル で測 定 し た。 加 力 方向 変 位は， 支 持 ビー
ム と加 力 盤の相対 変 位 を支持ビー
ム上に設 置した変 位計で計 測し た。
同時に支 持ビー
ム の 加 力 方向変位，
そ れに直角方 向変位 を試験 機ベ ッ ドに設 置し た変 位 計で計測し た。
2．
5 実 験結果（1） 荷 重
一
変 形 関係a） 単 調 挙 動
Fig
．
3，
Fig．
4 に シ リー
ズ1
の荷 重一
変形関 係を示す。
横軸に示す変 位 u， v は． それ ぞ れH
形 断 面 主 軸の x お よび y方向変 位であり （Fig．1
参照），
変 位 計で計 測し た水 平加 力方 向 変 位万，
そ れに直 交 する方向の変位丁を 座 標 変 換 す る こ とによ り求め た。Fig．
3
に は （H −100
×loox6x8 ）の断 面を持つ 試験 体の 荷 重変形関 係を示して い る。
最 大 耐力は軸 力 比 n あるい は水平 力の方 向 θが大き く な る につ れて，
小さ くな る。
変 位 u は軸力 比，
水 平 力の方 向にかか わらず 最 大 耐 力あ た り よ り 急増 し，
H と u の関係は ほ ぼ直線 的で ある。
変 位 v は軸力 比の影 響 を大き く受け， 軸 力 31 昌吋 2 1ト
TEST 3− ・
一一
HeCEANrSH・
CURV叩 ， 〔1
。
，
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一
一
一
一
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330 ／L
0 1 2 （i ）3 4凵
Ccm｝ 0 2（k） 4q 〔cmlFig
．
3 H−
u and H−
v ReLations undel Monotonic LoadingH 〔ton ） 1
’
丶．
．
〆
v 1−
wu一
2−
1 0 1 2 3 く丶 り m，
CU 〔一
1 〔a ｝ H 〔tDの・『
＼，
1＼ ＼ ノ u1
−
M V『
＼一
2・
1 123u｝
Ψ （cm）一
1 ｛b） Fig，
4 H−
u a皿d H−
v Relations比が0
．
1の場 合は増加するが，
軸 力 比がO．
3
で2
軸 曲 げ を受ける場 合は あ る 限度 以 上ふ えない。Fig，
4に試験体1−W
，・
1−
M の荷 重 変 形 関係を示し て いる。
これ ら はフ ラン ジ，
ウエ ブの幅厚比が 16 ， 27お よ び 16， 38であ り， そ れ ぞ れ，
フ ラ ンジ だけt あるい は フ ラ ンジ，
ウエブ 両 方 と も許 容応力度設 計の幅 厚 比制 限 値に近い値を持つ 試 験 体で あ る。 試 験 体1−
W は図中 の点 線の位 置で軸力が維持で き なかっ た。
そ の後逆 方 向 載 荷で ウエ ブ，
フランジ が局部座 屈し た後，
軸 力を維 持 で きず 崩 壊 した。 試験 体1−M
は最大 耐 力 以 前に フ ラン ジ が局 部 座 屈 を起こ し抵抗力が低 下した。
b
） 繰 返し挙 動Fig
．
5に シ リー
ズll
の実 験 結果 を シ リー
ズ1
の ものと同時に示す。
図 中， 横 軸は加 力方 向変 位a
お よ び加 力方 向と直角 方 向の変 位1 で あ る。 繰 返 し挙 動は， 軸 力 比と角 度の影 響を多 大に受け る。
水 平力 の方 向θが 30° の2
軸曲 げ を受け軸 力比が0．1
の試 験 体 の H−
丁 関係は実験の 間 安 定 してお り，
同じ変位振 幅 CM｝ cu） 〔M｝ 〔の窒
影
＼ 1−
300 1−
130 CH｝齷
、 ｝ ！ U 1−
360t輩
CM）翼
冂」
』
＼ ・ “°ll
【−
330 、111
＿・
一・
−
Nevtral Axi5 （H ｝； State of Ha乂i旧um Loading （U ）… State of UnloadlngFig
．
5H
−
U alld H−
I Rela巨ons under Cyclic Loading【
−
390Fig
．
6 Strain Distribution（a ／
1
）の も とで は各サイク ル ほ ぼ同一
の履 歴を示す。一
方，
軸力 比が O．
3の場 合に は，H −
丁 関 係は変位振 幅 が ±0．
01
の と きは，
軸 力比が O．
1の と き と同様各サ イ クル で同一
の履 歴を示し安 定して い る が，
±0．
02
に な る と， 変 位 丁 は 1方 向に偏り始め，
さ ら に変位振 幅 が ±0．
03
と なる と最初のサ イク ル で変 位1 が 急 増 し，
試 験 体は軸 力が維持で きず 崩 壊した。 同様の傾向 が θ；
60°
の場 合に も 認 め ら れる が，
30°の 場合ほど顕 著で は ない。
強 軸 曲げ を受ける θ＝
OQの試 験 体は 局部 座 屈が生 じ た後，
変位U
が急増し た。
一
方， H−
− 関 係は，
変 位丁 が多 少1方向に 偏り始め て も それ ほど大き な影響を受けず，
原 点に対して点 対 称 と なる紡 錘 形の履歴 を示す。
し か し，
軸力比 n＝O．
3， θ＝
0°
， 30°
の試験体に観 察さ れ るよ うに，H
一
万関 係で 変 位1 の 偏り が大き く な る に し た がい， 復元力の低 下 がみ ら れ る。
水平力の方 向θ がgoe
の試 験 体は実 験 終 了 時までH 一
豆関 係は安 定し てお り水平力の角 度 θが大き いほ ど最大耐力は低 下す る が，
安 定 性は高いといえ る。
（2 ） ひずみ度 分布
Fig．
6に処 女載 荷時の最 大 耐 力 点お よ び除荷 開 始点での ひずみ度 分布を示す。
ひずみ度 の測 定 位 置は柱 脚よ り2．
5cm 上の断 面であ り， ひずみ 度分 布は て ん付し た8
枚のワイヤス トレインゲー
ジによ る もの である。 図中に 2枚の フランジ の ひずみ度 が0に なる点 を一
点 鎖 線でむ す んで お り，
こ れ を中 立 軸と考え ると， ウエ ブの ひずみ度が0にな る点と中立軸 が ウエ ブ と交わ る点が ほ ぼ同じ点で あ るこ と，
フ ランジ，
ウエ ブ 各 板 要 素で ひずみ が線 形に変化してお り， かつ 2枚の フ ラ ンジ の ひずみこう配が等しい こ とより， 除 荷時 まで大 略，
平面 保 持の仮 定が成 立して い る のが観察され る。
2軸 曲げを受け る試 験 体の う ち
，
軸力 比 が0．
1の場 合 は， 最 大 耐 力時と除荷 時の間で中 立 軸の位 置は ほと ん ど 変 化し ていな いの に対 し，
軸 力比が 0．
3の場 合は中立 軸 は，
弱軸 曲げ成 分が 卓 越 する方 向に移 動，
回 転 し てい る こと が わ か る。
特に θ・
＝
60eの 試験 体は除 荷 時に は， お お むね弱軸 曲げ を受け る θ； 90°
の試 験体の ひ ずみ度 分 布と等し く なっ ている。
一
116
一
§
3。
解 析3．
1 剛 塑 性 解析一
般に軸力 と2
軸曲 げ を受け る材の挙動を規定す る支 配 方 程 式は， 幾 何 学 的 非 線 形 を考 慮す れば軸力，
曲 げお よびね じ れ に関し て連 成し た 4個のつ り合い微分方程 式 と境 界 条 件で表さ れ， 材 料 非 線 形 まで も含め る とこの解 を求 める事は極 めて煩 雑である。
し か し ながら，
単調 載 荷を受け る柱 材が崩 壊 機 構に達し た後の， 大変形域で の 荷 重一
変 形 関 係は ね じれ変 形 を無 視す れば， 比較的 簡 単 に計 算 すること がで きる。
こ こで は，
柱 材 が崩 壊 機 構 を 形 成し た と きの状 態を調べ る た め に， 柱 脚に塑性ヒ ンジ ができ た と し た時の崩 壊 曲 線 （1） を以 下の仮 定の下に 求め た。
1）軸 力と2
主 軸 回り の 曲げ をう けるH 形 断 面 の 全 塑性 条 件は牧 野 窺こより定 式 化さ れ た もの を 用い る。2 ）ね じ れ変形は無 視し，
塑 性ヒ ンジ は柱 脚に でき る。 以 上の仮 定の も と で，
問題 を一
定 軸力P ，
変動 水 平 力H
お よ び水 平力 が 断面のy
軸と な す角 度 θを与え た と きの， 柱 頭の水平2
方 向変位 u，
v，
柱 脚の モー
メ ン トM
』cx，
Mpes
を求め るこ と と設定す る。こ こ で，
P，
Mpax，
Mpay
は 断 面の 全 塑性 状態 で の 中立軸 の 位 置 を表すFig．
7に示し たパ ラメー
ター
a，
b
で表 現 すること がで き，
さ ら に，
変位ベ ク トル （u，
v）は中立 軸に直交す る条 件 （Fig．
7参照）， お よ びx 軸，
y軸 回りの曲げモー
メ ン トのつ り合い条 件を加えて， 計6
個の方 程 式が得ら れ る。 これ らの方 程 式の根 を得る に は，一
般に は高次の 代数 方 程 式 を解く こ と が必 要と な る。
し たがっ て解 析 解 を得 ることは で き ないた め， こ こで は数 値 的に6
個の未知 数 u，
v，
Mpc
＝，
Mpcy，
α，
b
を求め た。
2方 向 水 平 力 を受ける場 合の荷 重一
変形 関係は， 1方 向 水 平 力 を受け る場 合の よ うに直 線には な ら ないた め， 逐 次，
水 平 力H
の値 を減 少 させ，
対 応す る変 位u，
v を 計 算 する ことに より求め た。
3，
2 柱 材の設 計 式 実験に よ り得ら れ た最 大 耐 力を，
種々提 案さ れて いる 軸 力と2 軸曲げ を受け る柱 材の設計式を用い て得られ る 耐 力と比 較す るこ とによ り，
設 計 式の検 討および設 計式 ，一
、
＼
（u，v） uロ
Y
・ Ne 凵課
bFig
．
ア Relation between Nelltral Axis and Directめn of Displacements 相 互の比 較を行っ た。 現 在まで に耐 力 式と して提 案さ れて い る柱材の設計式 は， 両 端ピン支 持の境 界 条 件 を持 ち，
軸 力と2
軸 曲 げを 受ける個 材 を 対 象と して お り，
ま た最 大モー
メ ン トを受 け る部 分が材の中 央 付 近にあ ること を前 提と して い る。
し たがっ て，
荷 重 条 件・
境 界 条 件ともにこ こ で行っ た実 験 とは直 接に は対 応して はいないが，
設 計 式を そ の ま ま 適 用し て耐 力を計 算し た。 検 討 を行っ た式は，
（1）SSRC8 ｝，
（2 ）Chen
らs〕，
（3
）ECCS9
），
（4 ＞鋼構 造塑 性設計指針2〕，
の式であ る。 用 い た式を示す と，
SSRC の式
PIPu
十CmxMx
／Munc
（1− PIPex
）十
CmyMy
／M
憾1− P
／Pey
）＝ 1。
0 …・
…・
・
一
（1 ）Chen
らの式 （CmxMx
／M
“cx｝η十（CmyMs
／Mucy
）”＝1．
0 ……・
（2 ） こ こ に， ηニ0．
4
十P
／Ps
十b
ノノd
≧LO −・
・
一
一
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（3
）Mucx
＝Mux
（1− P
／P
．）（1− P
／P
． ）・
…・
・
・
・
・
…
（4
）Mucy
＝M
羸1− P
／P
鎚）（1− P
／Pey
）………・
…
（5
）ECCS
の式N
／Npi十［μx／（μ嵩一1
）］〔疎9xMx
十Nex
）／ル〔de
十［μu／（μs
−
1）］βsMs ／Mρte＝
1．
0…・
・
…・
・
・
…
（6） NINpi 十［μx／（μx
−
1）］aSxMx
／M．．
十［μノ（μy
− 1
）］V
βyMy 十ハ厂ey）／距「ρiv±＝
1．
0・
・
…
（7） 鋼 構 造 塑 性 設 計 指 針の式 N／Ncrn十C．
M1匹
／（1−
NIN ． ）Mc『
十CyMiS
／（1− N
／NEy
）M
．＝1．
0………・
…・
（8
） であ る。 式 中の記 号の意 味の詳 細は各 文 献に記さ れ てい るが，
それぞれの設 計 式で同じ意 味の記 号 をまと めると， 以 下の ようになる。
柱の作 用 軸 力［P
，N
］， 材 端に作 用 す る x 軸 （y軸）回 りの モー
メ ン トの う ち大 きい ほう ［Mx
（My
），
MiX
〔楓，）］，
曲げ座 屈 強 度 ［Pu，
Nc，m】，
降 伏 軸 力 ［Py
，Npt
］， 横座屈モー
メ ン ト［Mur，
M．．／θ，Mcr
］， 弱 軸 回 り全 塑性モー
メン ト［Muy，
Mptv，
Mpy
］，
作 用 軸 力とx 軸 （y 軸 ）回 り オ イラー
荷重の 比 ［PIP 。x（P／P。y），
1／μ苫（1
／μy〕，NIIVE
．（IVIIv
．。）］， x 軸 （y軸 ） 回りの等 価 曲 げモー
メ ン ト係 数 ［Cmx
（Cmy
）， 焼（βy），C
エ（Cy
）］，
ま たECCS
式 中の， e＝，
es は そ れ ぞ れx 軸，
y 軸に関す る 仮 想の偏心で あり， 文 献 9）に算 定式が与え ら れて いる。 こ れ らの式の適 用に際し て， 横座 屈モー
メ ン ト はx 軸 回りの全 塑 性モー
メ ン トに等しい と し た。SSRC
の 式 （1）に対し て は，
対 象と する柱 材は節 点移動が あ る の でAISC
の推 奨 して いるCmx ＝Cme ＝
0，
85 とし た。 またChen
ら，ECCS
の式で は，
節点 移 動が あ る場 合 に は等 価 曲 げモー
メ ン ト係 数Cnv，
Cmy，
＆，
βs は規 定 さ れて いないが， SSRC の式と比較するた めに 0．
85と し た。
鋼 構 造塑性 設 計 指 針の式 （8 ）につ い て は，
同 指針 中に規 定さ れて い る節点移 動が あ る場 合と して
Cx ＝
Cv；
1．
0と し た。 な おSSRC の式と指 針の式は等 価 曲げモー
メ ン ト係 数を同じに と れ ば，
同一
の耐 力を あ た え る。ECCS
は 式 （6L （7）の ほかに，
材 端に塑性 ヒ ンジ が 形成さ れ る場 合に対 する規 定 を示して いる が，
こ こ で は，式 （6 ）， （7）だ け を考え，
両 式か ら算 定さ れ る耐力の う ち小さ い方を最 大 耐 力とした。
こ こ では，
すべ て式 （7 ＞によ り耐 力は決 定さ れ た。 上記の式 （1
），
（2 ）， （7 ）， （8 ） に次 式を代入 す ること に よ り耐 力H
を求め た。
M
．＝
Hl
COS θ…………・
…・
…
…………・
・
…
（9） 砥＝Hl
sin・e…・
…一 ・
・
…・
…・
…・
・
…………
（10） 以 上は，
設計式につ いて であるが．
柱 脚に塑 性ヒ ンジ が 生 じ る事を考 慮して，
最 大耐力時の x 軸方向変 位 Umax，
y軸 方 向変位 Vmm［ を仮定する ことに よ り最 大耐 力を も と め た。 計算に 必要な断面の全 塑性に対す る軸カー
2主軸回 りの モー
メ ン ト相関 関係と しては，Chen
らs｝ の提 案し ている次式を用い た。 （Mx
／Mp
。x） ζ 十（My
／Mecy
）＃＝1．
0 ………
（11） ζ＝ L6−
〔P
／Py
）／21n
（P
／P
。）……・
…………
（12） こ こ にMx
，My
は ヒ ンジ発 生 点で の x 軸， y軸 回り の モー
メン トであり，Mpcx，
Mnc
＃は軸 力の影 響 を考え たx 軸，
y軸 回 りの全塑性モー
メ ン ト，P
，Py
は そ れ ぞ れ柱 軸 力と柱の 降伏軸力で ある。
最大 耐 力 時の変 位 Umb 、，
Vma、の仮 定は，
鋼 構 造 塑 性 設 計 指 針に仮 定 する 層 間変位と 層高の比と し て （1／67−
1／50）が与え ら れ てい るの で， こ こ で は， 耐力 時の 柱部 材角 δ〃−
Umax2＋Vma． 2 〃 を1／50と し， Uma）、と η の 関 係は 次の 2種 類を考えた。
1） 変位方向は加 力 方 向と同じと仮 定し てUmax／ Vmax
＝
sillθ／cos θ’
’
’
”t’
・
噛
・
・
………・
・
（13）2）変 位 方 向は材が弾 性で軸 力が作 用し な い場 合の変位
方 向と同じと仮 定して
Uan ，／Vm。 、
＝
（sin θ／1
。）／（cos θ／ts
）……・
…・
（14
） こ こに，
k
，
Iy
は そ れ ぞ れ x 軸回り，
y 軸回り の断面2
次モ
ー
メ ン トで あ る。 式 （11 ）に次式を代入 す るこ と に よ り耐 力H
を もと め た。
Mx ＝Hl
cos θ十PVmax−………・
…・
・
………
（15
）My
＝
Hl・sin ・e＋Puri。x
…・
…・
………
（16 ＞ §4．
考 察 4，
1 弾 塑 性 挙 動 実験結果の項で示し た よ う に，
単調加力を受け る試 験 体のH −
u 関 係は どの 試 験体も最大 耐 力 以後ほ ぼ直線 的 であ り， 荷重の低下と ともに x 軸方 向の 変位u が増 加 し て い る の に対し，
H−
v 関 係は軸 力比の影 響を大き く 受け る。
す な わ ち2
軸曲げ を う け， 軸力 比 n が0．
3
の 試 験 体は，
n＝
O．
1の場 合と異なっ て y軸 方 向 変 位 v は あ る限 度 以上 ふ え ない。 ま た断 面に対して は，
Fig．
6に一118一
示さ れ る よ うに，
n＝
・
O．
3，
θ＝
30°
，
60°
の試 験 体は，
最 大 耐 力 時と除 荷 開 始 時の間で中 立 軸が弱 軸 曲 げの方 向に 移 動，
回 転して い る。 これ らの 挙 動 は，3．
1に 示 し た剛 塑 性 解 析に よる Fig．
3に 1点鎖 線で示し た崩 壊 曲 線 （1）に よ り大 略 説 明がつ く 。 すな わ ち，
柱 脚 断 面が全 塑 性 状 態になり崩 壊 機構を形 成し た状態で，
塑 性 条 件とつ り合い条件 を満 足 さ せ る た めに は，
変 位 u を一
定 増 分で増 加さ せ て も荷 重の低 下に対す る変位 v の 増 加 率は小さ く な る （Fig．
3 （d
），
（f
），
（h
），
（」）参照）。 さ ら に は変位v が減 少し な け ればな ら ない領域が あ る等，
実験挙動 と 差異が あ る も の の 2 軸曲 げ を受ける場合の大変形域の挙 動は， こ こ で 行っ た剛 塑 性 解 析に よ り1
軸 曲 げの場 合と同じ程 度の精 度で予 測で き るこ と が わ か る。 ま た，
Fig．
3の う ち2軸曲 げ を受け る 試 験体に対 し ては，
柱脚での2
主 軸 回りの モー
メ ン トM
。ur，
Mn
，y が 前 記崩壊 曲線 （1 ）の u・
＝
v＝
0で の値を一
定に保持す る と 仮 定 し た と きのH −
u お よ びH −
v 直 線を破 線 （崩 壊 曲線 （2D
で示して い る。
この直線と， 実験 値あ る いは剛 塑性 崩 壊 曲線 （1 ）を比 較す ることにより，
断面 力 （Mx
，My
）間の相互作用 が挙 動に及 ぼ す影 響は， 軸 力 比が大き く， 水平 力の方向θ が小さい場合に顕著と な ること がわ か る。
繰 返 し挙 動につ い て も軸 力 比と水 平 力の方 向が荷 重一
変形関係の安定性に及ぼ す影響につ いて は， 単調挙動 と 同じ傾 向が あ る。
す な わ ち， 変 位の制 御 をH −V
関係が 原 点に対して点 対 称と なる載 荷プロ グ ラムで加 力を行っ た にもか か わ らず， 変 位 振 幅 侮 ／t
）が大き く な れば， 角 度 θが小さ く， 軸 力 比 n が大きい ほど，H −1
関 係は 原 点に対し て点 対 称に な らず，
一
方 向に偏る傾 向が ある。
Fig．
8に変 位 反 転 点の断 面 重 心の ひずみ度と荷 重 サ イク ル の 関係を示して いる。 断 面重心の ひずみ度は柱 脚 より．
2．
5cm 上の ウェ ブ 中 央に表 裏 2枚て ん付 し たひずみ ゲー
ジに より求め た値の 平 均 値を用い た。 Fig．
8をFig．5
と見比べ ること に よ り ，H 一
万関係が一
方向に偏 り始め る点よ り，
断面重心の ひずみ度が急激に増加して E〔x） 2 1．
1 O、
5 le O 4 8 12Fig
．
8 Relations between Strain and Nu皿ber QfTable
3Test
Results
and Comparison with theMaximum
Loads
of St匸eng しh Fom 皿lae （Unit ：ton ） NAHEneTest （T） SSRCEq．
（1） （1） ChenEq．
（2） （2） ECCSEq．
（η （3） GuideEq，
（8） （4） （T） （1） （T｝ （2） （T） （3） 皿 （4） 1−
1300．
130°
2．
281．
712．
151．
741．
461．
33LO6L311．
56 1−
3001−
3151−
3301−
3601−
390 0．
30．
30．
30．
30．
3 0° 15°
30° 60 ° 90°
3．
042．
612．
091．
43L23 2．
351．
4ア 1．
100．
880。
94 2．
35L921．
461．
040．
94 2．
46L541，
160．
930．
99 2，
001。
250．
940。
750．
80 L291 」 71．
891．
621，
30 L291．
351．
43L371．
30 1．
241．
691．
801．
54L24 1。
522．
082．
221．
9ユ 1。
54 五一
1300．
130°
2．
921．
762．
211．
79L501．
66L321．
63L95 耳一
300 ∬−
330 五一
360 五一
390 0．
303030．
3 0° 30°
60°
90°
3。
342．
161．
481．
67 2．
341．
120．
890．
94 2．
341．
471．
040．
94 2．
441。
160．
930．
98 1．
990．
950．
750．
80 1．
43L941．
671．
77 L43L471．
421．
77 1。
37L861．
601．
70 1．
682．
281．
962。
08 工一
w0．
330°
0．
790．
460．
600．
490．
39L71L321．
632．
03 1−
M0．
330°
0．
710．
500．
640．
550．
43L42Lll1．
301．
65 3Hrnax 〔ton［ Test 13SOe畠
・
刀 nreS 2、
斌
＼
L・
、
Che， 8｝
、
簸
・ccli
，，8 ＞ 1、
、
−
N．
．
．
ロ
J−f
3、
諮
厂
’
”一
一
一
一
0 °°
30°
60°
θ 90°
Fig
．
g Relationsbetween
Maximum StrengtHand Direction of the Horizontal
LQad
い ること
，
ま た変位1
が偏り始め た後の重心 軸ひずみ の増 加 の割合は，
水 平力の 方向 θ の小さい試 験 体ほ ど 大きい こと が わ か る。 以 上のこと か ら，
軸力比 が小さ く，
角 度 θが大きい ほ ど，
す な わ ち，
弱 軸 曲げに近い ほど荷 重一
変 形 関 係は 安 定して い る。 4．
2 最大 耐 力Table
3に実験 よ り得ら れ た耐力 と，
設 計 式により求 めた耐力の比較を示す。Fig．
9
には シ リー
ズ1
で軸 力 比 n が0．
3の 試 験体の耐力と水平力の 方 向θの 関 係を示 す。
実 験 を行っ た範囲内で は こ こ で検 討 し た設 計 式はす べ て安 全 側の耐 力 を与え て い る。
各設 計式と も1
軸 曲げ を受 ける場 合 よりも2
軸 曲 げ を受け る場 合の ほ う が，
ま た軸 力比の大きい ほう が， よ り安全 側の評 価を して いる が， 水 平 力の方 向， お よび軸力比の変化に対して安 全 率 （＝
実 験 最 大 耐 力 ／設 計 式 耐 力）の変動が少な く，
かつ 1に近い値を与える式はChen
ら の提 案し た式で あ る。
Chen
らの提 案 し た 式 と他の設 計 式の相違点は， 柱 材 の 耐 力 を規 定す る軸 力と2
軸 曲げモー
メ ン ト相 関 曲 面 が，
軸 力が一
定の場 合，
他の式で は， 2方 向の モー
矛ン ト（M．，
My ）の関 係が直 線に な る の に対し て，
Chen
ら の式は曲線にな るこ とである。 断 面の全 塑 性 状 態に対す る （Mx
／Mp
。x）一
（My
／Mp
。y）（M
。。＝，
Mxy
：そ れ ぞ れ軸 力 の影 響を考 慮 し たx 軸， y軸回 りの全 塑 性モー
メ ン ト） 相関曲線は， 直線という よ り楕円形に近い こと，
ま た軸 力 比が大きいほ ど外側に ふ く ら む傾 向の あること，
さら に柱 材の 耐 力に関す る相関曲線でも同様で ある こ とを考 慮す れ ば，
以上の事が式の中で表 現され て いるChen
ら の式が，1
軸 曲げ の場合を単純に拡 張した他の式 よりも 適 切で あ り，
実験値との 対応が良い。SSRC
とECCS
の式はほ と ん ど同じ耐 力 を 与える。
SSRC
とECCS
の式の違い は，
軸 力が耐 力におよぼす 影 響の考え方が異な り，SSRC
の場 合は軸 力だ け が作 用 し た場合は，その座屈 荷 重を基 準に，
ECCS の場 合は， 基 本 的に は不可 避の偏心 を考えて軸 力と曲 げで材が崩 壊 するときを基準に して いることで あり，
こ の違い により 算 定され た耐 力に差が生じ，
SSRC による値の ほ うが よ り安全側の値を示す。 鋼 構 造 塑性設計指針による耐 力は，
検 討し た 設計 式の 中で最も安全 側の 値を与え る。 坂 本ら 1°1 は文 献11 ＞に 示さ れ た設計式 （式 （8
）と同じ）による耐 力 と，
節 点 移 動のない試 験体に対す る実験に より得ら れ た耐 力 を比 較してい る。
本論で行っ た細 長 比，
軸 力比に完 全に対 応 す る試 験 体は ないが， 実験耐力と設 計 式に よる耐 力の比 は，Table
3に示す値よ り も小さい。 し たがっ て節 点の 横 移 動があ り材端に塑性 ヒ ンジ が形 成さ れ るよ うな 柱 材 に対して設 計 式 をその ま ま適 用す ること は，
節 点 移 動の ない場 合に比べ て， 細 長 比，
軸力 比が同じ であれば，
よ り安 全 側に な る こと が推察され， この こと はここ で検 討 し た式 すべてにつ いて成 り立つ も の と考え ら れ る。 検 討 し た設 計 式は節 点 移 動のない 柱 材の安定性を考 慮し た耐 力 式であ り最大モー
メ ン ト位 置が材 中 央 付近にあ るこ と を前 提と してい る。 この条 件が満 足さ れる時には柱 材の 耐 力は安 定 性 を考 慮し た耐 力 式に よ り規 定さ れ る場 合が 多い。 そ れ に対し て，
節 点 移 動す る柱に対す る設 計で材 端モー
メ ン トを算 定す る と き， 精 確に転倒モー
メ ン ト （P
δモー
メ ン ト）の効 果を考 慮 すれ ば，
横 移 動が拘 束Table 4
Cemparison
of Maximum Loads （Unit 乙ton ） NAMEn θ Test （T） Eq．
（13） （1） Eq。
（14） （2） （T） （1） （T） （2｝ δ／兄 1−
1300．
13002．
282 ユ 32．
101。
071．
091 ！36 1−
3001−
3151−
3301−
3601−
390 0．
30．
30．
30．
30．
3 0°
15°
30° 60° 90°
3．
042．
612．
091．
43L2 ， 2．
362．
131．
7112 フ 1．
1フ 2．
362．
071．
641．
25L17 1291．
23L221．
121．
05 1．
291．
26L271．
14LO5 1 7411481 ！441 ！511 ／54 ∬−
1300．
130°
2。
922。
192．
151．
331。
361 ／21 矼一
300 皿一
330 皿一
360 五一
390 0．
3030．
30．
3 0° 30° 60° 90°
3．
342．
161．
481．
67 2．
341．
71L271．
16 2．
341．
641。
251．
16 1．
431．
261．
161。
44 1．
43L32L181．
44 115511351 ／511174 1−
w0330°
0．
790．
740．
701．
071．
131159 1一
歴 0．
330 ° 0．
710．
860．
770．
820．
921151 3HmaxCton ｝ 2 1 0 0°
30°
60°
e90°
Fig
．
10 Hmaズ θRelationsされた柱 と して取り扱 うこと ができる
。
し たがっ て設 計 式の適 用に際して， 座 屈 長さは材長がとれ ること， 等価 曲 げモー
メ ン ト係 数は節 点が移 動し ない場 合の式が使え ることにな る。
結 果 とし て，一
般に，
こ こで検 討し た安 定性を考慮し た設 計式よ りもむ し ろ断面強度式で材の耐 力 が規 定され る場 合 が 多く なっ て くる か ら である。Table
4に最 大 耐 力 時の変 位 を 仮 定 することにより求 め た耐 力 を，Fig．
10に耐 力と水 平 力の方 向の関 係 を 示 す。
表中に最大 耐 力 時の柱 部 材 角 δ／1
も示し てい るが， 計 算に用い たδ／t
・＝1／50はお おむね妥当な値 となっ て い る。Table
4の値はTable
3に示 し た設 計 式による値 に比べ て ， 実 験 値により近い値 を評 価し て お り， 早 期に 局部座屈を 生V
て抵 抗 力 を 失っ た試 験 体 （1−M
）に対し て は， 危険側の評価 をし て い るもの の， 他の試 験体に対 し て は お よ そ 30％ 以 内の精 度で安 全 側に最 大 耐 力 を評 価し ている。
変 位 Umax と Vma．
の関 係の仮 定は，
式 （14） の ほうが式 （13）よ り理論 的根拠 が あ る と 思 わ れ る。
し か し，
x 方 向とy
方 向の 曲げ剛 性の 差が大きい 断 面 （H −
135×100
×3．
2
×3．2
）以 外で はこ こで．
実 験 を 行っ た軸 力 比，
細 長比の範 囲 内で は，
計算さ れ る耐 力の差は 小さい。 以上の こと よ り，一
定軸 力と任意 方向水平力 を 受け， 節 点が横 移 動す る柱 材の最大耐力 を 比較的 簡 単に算 定す る ために は，
現在提
案
さ れ ている設 計式を直接適用する よりも，
式 （ll ）を用い て耐力を求め る ほ う が良い近似 を 与 え ること が わか る。
その際，
耐 力 時の変 位を推 定あ る い は仮 定する必 要が あるが，
本 論 文で行っ た実 験で は 耐 力 時の柱 部 材 角 δ〃 を1／50と す るこ とで， 実 験値と 比較的良い 対応が と れ た。
§5．
結 び 片持柱に一
定 鉛直荷重の下で， 任 意 方 向水 平 力 を載 荷 す る ことの で きる加力装 置を製 作し，H
形 断 面 柱 を 対象 と して載荷実験 を行っ た。
また， 大 変 形 域での挙 動 を予 測する ための剛 塑 性 解析お よ び種々提 案さ れて いる柱材 の設 計式の 検討 を 行 うこ とに よ り， 実 験を行っ た範 囲 内 で以 下の事が明 らかになっ た。
1） 本研究の載荷条件の もと で単調 載 荷 を受ける試 験 体は， 弱 軸 曲 げに対 応する強 軸 （x 軸 ）方 向 変 位 u は 最 大 耐 力 以 後 急 増 し，
荷 重 （H
）一
変 形 （u｝ 関係は ほ ぼ 直線的で ある。一
方， 軸 力 比が大きい場 合に は変 位 v は ある限 度 以 上ふ えない。 また断 面 力 間の相互作 用が挙 動に及ぼ す影 響は，
軸 力 比が大き く，
水平力の方 向θ が小さい場 合に顕 著と な る。 2＞ 1）に記 し た挙 動を含めて，
単 調 載 荷を受け る試 験 体の大 変 形 域で の挙 動は，
こ こ で示し た剛 塑 性 解 析に よ り， 1軸 曲 げの場 合と同じ程 度の精 度で，
お お む ね説 明できる。 3） 繰 返し挙 動は，
荷 重 方 向の変 位 振 幅 を一
定に とっ て も， 荷 重 （H ）と荷 重 直 交 方 向の変 位 （1）の関 係が 原 点に対して点 対 称と な ら ず，
一
方 向に偏る場 合が あ る。 これ は軸 力 比 n が大き く，
水 平 力の方 向θ が小さい ほ ど顕 著である。 4＞ 1），
3＞より，
最 大 耐 力は角 度 θが小さい程 大き く な る が，
荷重一
変形 関 係の安 定性とい う観点か ら は， 水 平 力の方 向 θが大きい ほ ど，
す な わ ち弱軸曲げに近 い ほど，
安定 して いる と 言 え る。
5） 最大耐 力に関して種々提案さ れ ている柱材の設計 式を，
節点の横移動が あ り材端に塑性ヒンジ が形 成さ れ る柱 材に直接
適用す る と節 点移 動の ない場 合に比べ よ り 安 全 側に な る。 ま た実験値と設計式に よ る値の比は，
軸 力 比 が大き く，
』
2軸 曲げ を受け る場 合に大き く な る。
こ こ で検 討し た設 計 式の中で はChen
ら に より提 案されて い る式が最 も実 験 値に近い値を与え た。 6）最大耐力時の柱部 材角 を1
／50
と仮 定 し， 断 面の 全 塑 性に関 する P−
Mx−My
相 関 曲 線に式 （11） を， 2方 向の変位に関す る関係に式 （13）また は （14）を用い る ことに よ りダ お お むね， 最大 耐 力 を 予 測で き る。
謝 辞 本研究の 実験装 置は昭 和 52 年度 文部 省 科 学 研 究費試 験 研 究2 「H形 鋼 柱 材の立 体 的 弾 塑 性 性 状に関する実 験一
120
一
的 研 究 亅 （研 究 代 表 者
，
松井千秋 ）により製 作 し た。
実 験な ら びに資料整理 に際して，
本 研 究の一
部を卒業論文 と して ま と め ら れ た大 宅一
浩 氏 （現三菱 重工），
藤崎裕 三氏 （現熊谷 組 ），
岩 崎 昭 則 氏 （現 間 組）を始め と する 多くの人々 の ご 協 力 を得まし た。
こ こ に深 く感謝の意を 表しま す。
参 考 文 献 1｝ 日本建築学会；地 震 荷 重 と建築 構造の耐震 性 （1976），
1977 2｝ 日本 建 築 学 会 ：鋼 構 造 塑性 設計指針，
1982 3） 藤 本盛久，
岡 田 久 志，
原田 昭穂 ；定軸 力 と繰 返し2軸 曲 げモー
メン トを受け るH 形 断 面 部 材の弾塑性 解 析 法に関 す る 研 究， 日本建築 学 会大会学 術 講 演 梗 概 集，
pp，
1355−
1356，
19784）
鈴
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玉松 健一
郎，
久 保 寺勲
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後閑章吾 ：繰 返し 2軸 曲げ を受け るH形 鋼柱 材のエ ネル ギー
吸収能 力に関 す る研 究，
日本 建 築学 会 大 会学 術 講 演 梗 概 集，
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ll81−
1182． 1980 5） 高 梨 晃一，
谷口英 武，
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2方 向 水 平 地 震 動 を 受け るH形鋼 柱の弾 塑 性 応 答性状 第1報一，
日本 建 築 学会 論 文 報 告 集，
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pp．
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1983 6） 谷口英武．
高 梨 晃一，
田中 尚 ：2方 向 水 平 地 動 を 受け る構 造物の電 算機一
試 験 機 オンライン応答解析一
2方 向 水 平 地 震 動 を受け るH形 鋼柱の弾 塑 性 応 答性状 ［皿］，
日本 建 築 学 会 論 文 報 告集，
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1983 7｝牧 野 稔 ：軸 力 と2方向の主軸に曲げ をう けるH形 鋼の 全 塑 性モー
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European
Recom皿endations for Steel Construc−
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1970 12） 松井千秋，
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1362，1978 13） 松 井 干 秋，
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197915）C
，
Matsui，
S．
Morino
and K．
Tsuda：Inelastic Be．
havior of Wide
−
flangeBeam−
colurnns under Constan量Vertical and Two
−
dimensional Altemating HorizDntalLoads
，
Proc．
7th WCEE，
Istanbul，
Vel．
7， pp
．
39−
46，
SYNOPSIS
UDC:624.07B.Ol4.5:624.042.7:620.1
AN
EXPERIMENTAL
STUDY
ON
INELASTIC
BEHAVIOR
OF
WIDE-FLANGE
STEEL
BEAM-COLUMNS
UNDER
CONSTANT
VERTICAL
AND
TWO-DIMENSIONAL
HORIZONTAL
LOADS
by Dr.CHIAKI MATSVI, Professorof Kyushu Uniy.,Dr. SHOSUKE MORI}(O,Professorof Mie Univ., and KEIGO
TSUDA, ResearchAssistantof KyushttUniv.
,
Mernbersof A.I.J.Wide-flange steel
beam-columns
are tested under constant vertical and two-dimensional monotonic or cyclichorizontalIoad'sinorder to rnake clear the three-dimensionaiinelasticbehavior, and to
grasp
new problemswhich
do
not appear inthe planeframes.
As
the experimental parameters,thedirection
of thehorizontal
load
andvertical loadratio are selected.
Experimental
behavior
isinvestigatedand experimental results of maximum horizontalloadsare compared withtheresults computed
by
strengthformulae.
Rigid
plasticanalysisis
performed toinvestigatethe state of collapse mechnism,The summaries are as
follows
;1)
For
beam-columns
subjected to monotonicbiaxial
bending,
it
seems thatdisplacement
v islimited
to acertain value, different
from
incase of uniaxialbending,
2) Mechanism curves estimate the
general
tendency after the maximumload
attained.3)
As
to the cyclicbehavior,
H-T
loops
start todrift
awayfrom
original pointin
onedirection
when thedisplacementamplitude
becomes
large.
4) Load-deflectionrelations
become
more stable as the anglee
becomes
large.
5)
Strength
formulae
usedin
theplasticdesign
of steelstructure are conservative.6) Maximum
Strenth
ofbeam-columus
subjected tobiaxial
bending
canbe
predictedby
using eqs,(11),
(13)
and
