【論
文
1
UDC ：624
．
012．
45：624．
075．
23；624．
072日本 建 築 学 会 構造 系 論 文報 告集 第428号
・
1991年10月Journal
of Struct．
Censtr，
Engng，
AIJ，
No、
428，
0ct
．
，
1991鉄
筋
コ ン
ク
リ
ー
ト
柱
と
鉄 骨
梁
で
構
成
さ れ る
柱梁接 合部
パ
ネ
ル の
せ
ん
断
耐
力
SHEAR
CAPACITY
OF
BEAM
−
COLUMN
CONNECTION
BETWEEN
STEEL
BEAMS
AND
REINFORCED
CONCRETE
COLUMNS
：
坂
口
昇
＊Noboru
SAKAGU
（）
HI
Anew
type offrame
structure composed of steelbeams
and re正nforced concrete columnsis
prop
−
osed
．
The
concretein
thebeam
−
column connectionis
confinedby
thin steelplates
called“
coverplate
”．
Shear
capacity of connectionisinvestigated
experimentally．
Thirteen
specimens Qfin
−
terior column
・
beam
assemblage andfour
specimens of exterior column・
beam
、
assemblage were tested．
The
shearforces
actingin
the connection are resistedby
the
steel webpanel
andthe
concrete panel and the coverplates
．
The
effectivelength
of the steel web and the coverplates
weredeter−
mined
from
しest results．
An
equation of the effective width of the concretepanel
in
the connectionis
proposed．
Keywetxis
：mixed construction，
connectionpanel
，
shear strength混 合 構 造
，接 合 部
パネ
ル， せ ん断 耐 力
1．
は じ め に’
わ が
国
の中 高 層 建 築 物
はt鉄 筋
コ ンクリ
ー
ト （
RC
）
造
，
鉄 骨 （
S
） 造
，
鉄 骨 鉄 筋
コ ン ク リー
ト （
SRC
）造
の3
種 類
の構 造 形 式
を中 心
に発 達
し て き た。
そ れ ぞ れ の構
造 形 式
で は，
柱
，
梁 等
の主 要 構 造 部 材
は同
一
の材 料
・
形
式
で統
一
さ れる こと が原 則
であ、
り，
こ れを 前 提
に各
々 の 設 計 法 や 施 工 法 が ほ ぼ確 立
さ れて いる。しか し
最
近 で は、
異 種
の構
造部
材
を組
み合
わ せ，
適材
適 所
に配
し，
各 部 材
の力 学 的
長
所
や施
工上
の利 点 を
う ま く活 用
する混 合 構 造
が盛
んに用い られ る よ うに なっ て き た。 た と え ば，軸 力
に強
いRC
柱 と
，曲 げ
や せ ん断
に優
れ た抵 抗 力
を有 す
るS
梁
を組
み合
わせ る構 法 も
そ の一
つ で あ る。本 研 究
は，
RC
柱
とS
梁
で構 成
さ れ る接 合 部
パネ
ル（
図
一1
）
の せ ん断
耐
力 式 を
，
実 験 を
ベー
ス に し て見
いだ そ う とす
るも
の である。
こ こ で扱
う接 合 部
パネ
ル の特 徴
は，
H
形 鋼
の梁
がRC
柱 を貫 通 す る形 式
で，直 交
の梁
があ
り，
接 合 部
コ ンクリ
ー
ト
の周 囲 を薄
い鋼 板 （
ふ さ ぎ板 ）
で ぐ る りと巻
い て い る こ と である。
な お，
ふ さ ぎ板
はS
梁
に接 す
る すべ て の部 分
で溶 接
さ れて い る。
従
来
，RC
柱
とS
梁
の混 合 構 造
は，
接 合 部
の応 力伝 達
機 構
が 不 明 快で，
柱
や梁
は 所 定の 剛 性・
耐
力 を 発揮
す る こと がで き な いi ）との懸 念
が強
之
， ほ と ん ど設 計
される こと がな
か っ た。 し かし
，
ふ さ ぎ板
で補 強 す
ること
によ
り，RC
柱
とS
梁
の接
合
部
で も十 分
な剛 性
，
耐 力
が確 保
で き るこ と が 最 近の実
験で明
らかに さ れ2震 施 設 計
も行
わ れ る よ うになっ た3 ）。今 後
もこ の種
の混 合 構 造 が ま
す ま す増
加
す る傾
向
にあ り，
柱
梁 接 合 部
パネ
ル の設 計 法
の 確立
が急 がれ る状 況にあ る。
2．
実 験 計 画
本 論
で は，RC
柱
とS
梁
の接 合 部
に，
図
一
2
に示
す よう
な逆 対 称
の曲
げモー
メ ン ト，
せん断 力
が作 用
す る と き， 図一
1RC 柱とS梁 接 合 部＊ 清 水 建 設 〔株 ）技 術 研 究 所 主 任研 究員
・
工修Senior
Research
Englneer
，
Institute
ofTechnology
Shimizu
Corperation
，
M ．
Eng
．
図
一
2
接 合 部パネルに作
用す る柱
，
梁
の応 力 図一3
接
合部
パネル の抵 抗要素
・・ （a ）接 合 部パネル上 〔下 ）面．
鶯
a
＿．
一
．
一
＿＿
r、
．
．
vt−，
…
髄
・・督笹
臟 の引肋 コ ンクリー
トの 圧 縮 力 丶ふさ ぎ板の せん断力i
艱
i
鍵 鏤鵜
るF」
」
一
．
一
」
画
一
．
一
一
一
．
一
匿
曽
●
鹽
■
■
9曾
」
’
■
，
辱
L畠
．
‘
（b）接 合部パ ネル左 （右 ） 面 図一4
ふ さ ぎ
板
，
表
面 部コ ンクリ
ー
トへ の 応 力 伝 達機 構 接合
部パ ネル に生
じ る せ ん断 力
は，
RC
柱 内
のS
梁
ウェブ （
鉄 骨
ウェブ ）
，
S
梁
に平 行
な ふ さ ぎ板
（
正 面
ふ さ ぎ板 ）
，
コ ン ク リ
ー
トパネ
ル，で負
担 さ れ る と考
え，接 合 部
パ ネルの せ ん断 耐 力
は こ れ らの抵 抗 要 素
の せん断
耐 力
の和
で与
え ら れ る と仮 定
す る（
図一
3
）
。
ところで，
RC
柱 と
S
梁
の接 合 部
は，一
般 的
なRC
造
やSRC
造
の柱 梁 接 合 部 と 比
べ て，
柱 幅
と梁 幅
が大
き く異
な ることが特 徴
であ
る。
鉄 骨
ウェ ブ やそ の近 傍
の コ ン ク リー
ト に は，RC
柱 と
S
梁
が直 接
ぶつ か り，
S
梁
がRC
柱
をこ じ る作 用
，
いわゆ
る“
て こ作 用
”
で応 力
が伝
達
さ れ る と考
え られ る。
こ れ に対
し，
表 面 部
コン ク リー
トや 正面
ふ さ ぎ板 と
S
梁
は同
一
面 内
にない ため
，
両 者
の間
に面
外方 向
の応 力伝 達 機 構
が必 要 と
な る。
本 論
で は，
接合 部
パネ
ル の上
（
下 ）面
で，図
一
4a
に示
す よう
に，S
梁
フラン ジに沿 っ た水 平 方 向
の作 用 力
が，
フ ラ ンジに溶 接
さ れ た側 面
ふ さぎ板
や直 交 梁
ウェブ
か ら支 圧 力 を介
し て接 合 部
コ ン クリー
トに伝 達
さ れ，
これ が外
に広
が る圧
縮
力
と な り（
この と き， フー
プ筋
や ふ さ ぎ板
の フー
プ
テ ンショ ンが反 力
と な る）
，
表 面 部
コ ンク リー
トや 正面
ふ さ ぎ板
に伝
達 さ れ る と考
える。
さ らに正
面
ふ さ ぎ板
に は，
直交
梁
フ ランジを介
し て も応 力
が伝 達
さ れ る で あろう
。
ま
た，
接 合 部
の側 面
で は，
フ ラン ジ幅 外
のRC
柱
の鉛 直 方 向
の力 は， 図一
4b
に示
す よ うに，
接 合 部
コ ン ク リー
トの内 向
きの圧 縮 力
とな り（
こ の と きフー
プ
筋 や ふ さ ぎ板
の フー
プ
テ ン ショ ンが 反 力 と な る ），
反対 側
の フ ランジ
に支 圧 力
と なっ て伝 達
され，
同
時
に， ふ さぎ板
に は付 着 力
を介
して伝 達
さ れ る と考
え る。
こ のよう
な，
応
力 伝 達 機 構
を仮 定
す れ ば，S
梁フ ランジの幅
や柱 断 面 形
状
が接 合 部
パネ
ルの せ ん断耐
力
に影
響 を及
ぼす
こと が予
想
さ れ る。 そこで，RC
柱
とS
梁
の断 面
の大
き さや 形
の違
いが，
接 合 部
パ ネル の せ ん 断耐 力
に与
え る影 響
を調
べ ることを主 眼
に実 験
を計
画
す る。
試 験 体
の設 計
にあ たっ て は，
実 際
に使
用
さ れ る柱
や梁
の断面
の組合
せを
でき る だ け網 羅
す る よ う に 配慮
す る。
実 際
の建 物
に使 用
が想 定
さ れ る柱
と梁
の組 合
せ を，柱
せ いの ∂
と梁
せい（
D
，）
の 比，
お よび 柱 幅 （
B
∂ と 梁 幅 （
フ ラ ン ジ幅
B
，）
の 比で整 理 す る と 図一
5
の よ うに な る。
これ よt） ，Dc
／
Db
はLO
−
L4
，Bc
／
Bb
は2
．
e
−
3
．
5
の範
囲 に 分布
す ること が分
か る。
し たがっ て，
試 験 体
の柱
，
梁
の 寸法
比 をこの範
囲に設 定
する。
ま た，
接合部
の コ ン クリー
トパネ
ルを破 壊
さ せ，
その一 70 一
o
柱
せい と梁せい の比 柱 幅 と 梁 幅 の 比Dc
／Db
1
．
O
1
，
1
L2
1
．
3
1
．
4
Bc／Bb2
，
0
2．
53
．
0
3
．
5
雌
◎
齲
適
齢
轟
薗
didl
’
跏鬪
U
◎
印 は試 験 体の位置付 け を示 す
。
出
難
幽
雌
蘭
図一
5RC
柱とS
梁の想 定 され
る 組 み 合 わ せ耐 力
が得
ら れ る よ うに，
柱
の曲
げ耐
力 が梁
の耐 力
よ り も小
さ く な る よう
に試 験 体
を設 計
す る。 これ は，柱
の破
壊
が接 合部
コ ンク リー
トの破 壊
に結 び
つ き や すい こと，柱
破壊
の 方 が梁
破 壊 よ り架
構の復
元力 特 性
が不 安 定
になる ことが想
定
され ，’
耐 震性能
に関
して安 全 側
の評 価
がで き る と判断
し たこ と に よ る。
3．
実 験 方
法
試
験
体
は，
実
設
計
の約
1
／
2
縮
尺
モ デ ル で，
中柱
と梁
の十 字 形 架 構
が13
体
，
外 柱
と梁
の ト形 架 構
が4
体
であ る。
主 要
な実 験 変 数
は，
柱
と梁
の断 面 寸 法
比（
D
。／
D
，，Bc
／
Bb
）
お よ び，
ふ さ ぎ板
の有
無
で あ る。
試 験 体
一
覧 を
表
一
1
に 示 す。
試
験体
名の英 文 字
は柱
の断 面 形 状 （図
一
6 ）
を 示 す。
標
準 試 験 体
の柱 断 面
は450
×450
mm（
S
）
で，
こ れを規 準
に して，柱 幅 を
300
mm（
A
）
，
500
mm（
B
）
と変 化
させ，
また。
柱
せ いを400mm
（
C
）
，
500
mm（
D
）
，
550mm
（
E
）
と変 化
さ せ る。
梁
は 十字
形 試 験 体でH
−
400
×150
×9
×19
，
ト形 試 験 体
でH −
400
×150
×6
×19
で あ る。
し た がっ て試 験 体
のDc ／D
，，
Bc
／
B
，は，
図一
5
の◎
で示
す よ うに，
使 用
が 想定
さ れ る柱
と 梁の組 合
せ をほ ぼ網 羅
し て いる。試 験 体 名
の数 字
1
は，
接 合
部
パネ
ルが ふ さ ぎ板
で覆
われ てい る こ と（
ふ さぎ板
あ り〉
を示
し，
数 字
の2
はふ さ ぎ板
が無
い こと を示
す。
ふ さ ぎ板
には縞
付 鋼 板
CH
−PL −3．2
を用
い，
縞 模 様 を 内 側
にす
るこ と 4506045o マ雛
αoO o o ●r
● の・
一
δ1
「冒
「ボ ‘8
（A ） 4506045の
噂 ■ ● ● ●一
〇2
−＿
亠 ゜ oo，
曹
n7
「一
． 野 go
●
●
45D6045・
ゆ 曽 ■●
●
● つ一
● ●＿
」
一
o，
頃 頃 「早
丁
一
・
■ ●hl
●・
4006045
言 （S
），
m （B
プ 專1
釜
i
雪
・50060
●● 1 ● ● ∴ユ
−−
●・
45
「
專
一
〇 り 皀 噂，
一
●
一
1・・
1
．
．
●
oo 550 n （D ｝ 110
7
●
ol l●
●羔
45
写oo 自 Ψ 図
f6
試 験 体のRC
柱 断面 ＄（E
） に よ りコ ン ク リー
ト との付 着 性 能
の向 上 を 期 待
して い る。
また，
ふ さぎ板
はS
梁
に接
す る すべての部 分
で溶 接
され てい る。
S −3〜S −
5
試 験 体
は特
殊
な仕様
に なっ てい る。S −
3
で一
71
一
は
，
ふ さ ぎ板
に平 滑
な鋼 板
（
PL −
3）
を使
用
し，
縞 付 鋼
板
との違
いを調
べ る。S −
4
で は直
交 梁
の フ ランジ を切
り取
り（図
一
7a
）
，
直 交 梁
フランジの効
果 を 調べ る。
ま たS
−
5
で は，接 合 部 中 央
の フラン ジ間
に発 砲
ウレ タンで覆
った合 板 を埋
め込
み，接 合 部
コ ンク リー
トの中央
部
に応 力 的
な空
洞 を設
け る（図
一
7b
）
。 これは，
フ ラ ンジ幅
表一
1 試験 体一
覧お よ び実験 結 果 最 大 耐力 （柱 せん 断ton） 試 験 体 名 架 構 の 形 伏 せいの 比 Dc／Db 幅の比 8c／Bb ふ さ ぎ 板 軸 力 （tω 計算 値 実 験 値 柱 雫1 梁 梍A
−
1 2．
00 10930．
137 」31
．
1 B一
且 Ll33．
67 20040．
949．
433．
4C
−
1 星．
00 有 14630．
748，
725．
3D
一
工 L253．
00 旧244．
350
，
134．
4E
−
1
十 字 形 1．
3820D5
α150．
840
．
4A
−
2 2．
00 10929．
837
，
12i．
7 B−
21．
133．
67 無 40．
949．
425．
9 E−
21．
38 20051．
750．
83L9S −
1
36
．
849
．
43 且．
o
S
−
236
．
849．
423 』 S−
3L133．
00
有 無 有 16435．
549．
430．
9S
−
435
．
849
，
429、
9S
−
5 13535．
249．
426，
5C
’
−
1 し00 0−一
且46L 乳523．
319．
7 D’
−
1 ト 形 L25 0−−
18223．
023．
92i．
8 S’
−
1 3．
00 有 無 20．
223．
62 工．
3S
’
−
2L13 0−−
16420223．
620，
3 ＊ 丘：e関数法による最大 曲げモー
メ ントより算定。
‡2 ：フランジが 引張 り強度、
ウェ
ブが降 伏 点にあ る伏態 を想 定 して最 大 曲 げ耐 力 を算 定。
矗
十et ，。 ，）
Mu一
〇t 応力分布 450 σy：降 伏 点 強度 σ t：引張強 さMu
：最 大 曲 げ モー
メン ト内
の コ ンク リー
トを 取
り除
くことに よ り， フランジ幅
の外
にあ
る表 面 部
コ ンクリ
ー
ト
パネ
ル の せ ん断耐
力 を
調
べ よう
と す る もの であ る。 表一2
材 料 試 験
結
果 鯛 材 ＊ 且 コ ン ク リー
ト ＊2 呼び名、
使用 箇 所 厚さ、
径 降伏点 ／ 2 使用 箇 所 鵬 皷 ／ 2 強 度時 ひずみ 10−
5 PL−
19 万 万 1＆7．
3980A−
1 柱、
接 合 部301
ゐ10 PL−
9 ウェ
ブa69
鋤 B−
1，
B−
2 鰤 301 ゐ10 PL−
6 ウェブ 5．
4L4100 柱 躑1
田0
P
し一
3
．
2
謎 ぎ板 3．
22C
−
1，
D−
1．
E−
2，
S−
5，
D’
’
−
1．
S’
lS−
2 柱、
接合 部 脳 2470 Pレ3 謎ぎ板 3．
06 鎖］m 接合 部291
D
旧 主 筋 19 E−
1 柱 2981870 D6 フー
プ 6 欟A
−
2 注、
接 合部 閤1 S−
1．
S−
2．
S
−
3．
S
−
4 鰤 脳 2470 ＊1
フランジの引張 強度は、
5．
認ton〆α02 ＊2 柱コ ンク リー
トは、
上 下 柱 のうち、
強度が小さい方 示す。
柱 鋤1 ゐ ！0CLl
獅 躅 罰 柱 躪 2110 1鹽
o ooill．
O O oo■
畠
巳
9”‘
冨‘
回
露 畠守 oo o評
oo o 二四
450
ウレタン＋ ¢ 図一
7 （a ）S
−
4 試 験 体（
直
交 梁フ ランジ無 し） ウ レタ 7t板 〔b）
S
−
5 試 験 体（
中央
部コンク リー
ト無し） 特 殊 仕 様 試 験 体 （a ） 十 字 形 試 験 体（
b
） ト
形試 験 体
45
專郵
轟
板 図一
8
試 験 体 形 状，
寸法一
72
一
試
験 体
の全 体 形 状
を図
一8
に示
す。柱 主 筋
は12
−D19
で あ る。
柱
幅
の小
さいA −
1
，A −
2
で は，
内
側
の主
筋
は梁
フランジ を貫
通 して い る が，
フ ランジには 固定
しない。他
の試 験 体
で は すべて の主 筋
がフランジ と交 差
し ない 。 ふ さ ぎ板
が無
い試 験
体
で は接 合 部内
の フー
プ
筋 （
D6 ，
＠50 ）
を 配 し，
ふ さ ぎ板
が あ る 試 験体
ではこれ を省 略
す る。卜形
試
験 体
で は，
梁
が付
か ない側
には ふ さ ぎ板
が無
く1
その代
わりコ形
フー
プ筋
が配
さ れて い る。加 力 方 法 は
，
柱
の 反 曲 点位 置
を ピン・
ロー
ラ で支 持
し，
左右 梁
の変
形
が 逆対 称 形
と な る よう
に載 荷
す る（図
一
8
の ▽位
置
）
。架構
の層 間
変
形
角 R （
柱
の反
曲点
を結
ぶ直
線 と 梁の反 曲 点 を 結 ぶ直
線 が 成 す 角 度）
が，R
；1
／
100
で正
負
3
回ず
つ繰
返 し載 荷
を行
う。
今 回
の実 験
で は，
柱 軸 力
の影 響 を検 討
す るに は至
ら な いが，実 施 設 計 を想 定
して， 十字
形試 験 体
で は一
定 軸 力
O
．
3
／AcFc
（
Ac
：柱 断 面 積
，Fc
：コ ンク リー
トの設 計 基
準 強 度
270
kg
／
cm2＞ を載 荷 す
る。
またト形 試 験 体
で は，
柱
せん断 力
が0
の とき に0
．
15
A
。
Fc
の軸 力 を載 荷
し，
こ れを 中 心
に，梁
の曲 げ 降 伏 （
計 算 ）時
に0
（
正 載 荷 ｝
，あ
るい は0
．
3A
、Fc
（
負 載 荷 ）
になるよ う
に変 化
させ る。
4．
実 験 結 果
各 試 験 体
の最 大 耐 力 を
，
柱
せ ん断 力
に換 算
し て表
一
1
に示
す。
同表
に は，
柱
，
梁の曲
げ終
局耐 力
も柱
の せ ん断
柱 30 せ ん 断 力20Qc （t） 10
−
lo 最大 耐 力 ふさ ぎ板 全 面降 伏 ウェ ブ 全面 降 伏S
−
1 1D 20 3G 40 50ρ
一
loQc
層 間 変 形角R
（1rり■
晋
一
R、
一
20．
＿．
＿・
＿「
＿r−．
：一
Qc最大耐力 柱 30 せ ん 断
20 力
Qc
lo （t）
−
10 ウェブ全面 降伏 接合 部フー
プ筋 降伏 S−
2 10 20 3D 40 501
」
図一
9
荷 重
一
変
形 関係 S−
t S−
2 図一
10
ひ び割れ発生 状況 力 に換算
し て示
す。
柱
の耐 力
は， コ ン ク リー
トの応 力
ひず
み関
係
を
e関
数
4｝ でモデ
ル化
し，平
面 保 持 仮 定
に基
づ く最
大 曲
げモー
メン トよ り算
定
す る。
ま た，
梁
の耐 力
は，
フ ラン ジ が 降 伏点
を超 え引
張 り強
さに達
し， ウェ ブ が平
均 的
に降 伏
点 強度
に あ る状
態
を想 定
し て算
定
す る5）・
6） 。柱 主 筋
が フ ラ ンジを貫 通
す るA −1，A −2
で は，
貫
通 孔
によ る断
面 欠 損 を 考 慮 する。
十
字
形 試 験
体
で は，実 験
の最 大 耐 力
が，柱
，梁
の計算
耐 力
に達
して お らず
，
接 合 部 破 壊
であ
ると想 像
さ れ る。
一
方
，
ト形 試 験 体
で は，
柱
の破 壊
で耐 力
が決
まっ た可 能
性
が あ る。’
架
構
の荷 重
一
変
形関
係
の例
を 図一
9
に示 す。
縦
軸
は柱
せ ん 断力
（Q
。）を表
し，
横軸
は 層 間変
形 角（
R
）
を表
す。
いず
れの試
験体
で も，R ＝1
／
100
で の繰
返
し載荷
に よ る耐 力低 下
は わず
かであ る。
ま た，
鉄
骨 ウェブ
，
正 面
ふ さ ぎ板
がほぼ 全 面にわ たっ て降 伏 し，
フー
プ
筋 が 降 伏 し た後
もR
≒1
／
20
まで耐力
が ほ と ん ど低
下
せず
，
優
れた
じ ん性
を有
して い ること が分
か る。接 合 部 周 辺の コ ンク リ
ー
トの ひび割
れ（
最
終）
の例
を 図一10
に示
す。
ふ さ ぎ板
が ひ び割
れの増
加
，
進展
の抑
制
に効 果
があ
ること が分
か る。
’
5．
接 合 部
パネ
ル に作 用 す
るせ ん断 力
こ こ で
接 合 部
パネ
ルに作 用 す
るせ ん断 力
を定 義 す
る。接 合 部 内
に，
梁
の応 力 中
心間 距 離
vh（
v ：係 数
，
h
：階
高 ）
と，
柱
の応 力 中
心間 距 離
ut（
u ：係 数
，1
： ス パ ン）
で定
義
さ れ る領 域
を考
え る（
図
一ll
）
。 この領
域
の柱 側
の面
上
に作
用
す る せ ん断力
Q
ρを次式
で定義
す る。Qp
＝
（
M
， ，十Mb
．｝
／
vh−
Q
．一
〔
仁
獄
）
（
M
・ ，・M
・D
・
一 …・
一 一 ・
（
・）
一 73 一
図
一
11
接合 部パ ネル に作用 す る せ ん 断力 こ こ で，
Qc
は柱
の せん断 力
，Mbl，
M
，r は左 右 梁
の曲
げ モー
メ ン トで，柱
の応 力 中心 位 置
に おける値
である。
柱
の応 力 中 心 間 距 離
ul は，
左 右 外 側
の主 筋 間 距 離 と
する。
また，
梁
の応 力 中 心 間 距 離
vh は，
ウェブ を含
め た断 面
の弾性 曲
げ状
態にお け る 圧縮
お よ び引張 応 力
の合
力 中心 間 距 離
とす
る。 これ はS
梁 ウ
ェ ブに溶 接 さ
れた側
面
ふ さぎ板
を介
し て ウェブ
の応 力 も接 合 部
パネ
ル に伝 達
され る ことを考 慮
し たも
の で ある。
接 合 部
パネ
ル の せん 断 力
Qp
は，鉄 骨
ウェブ
のせ ん断
力
Qw
，
ふ さ ぎ板
の せ ん断 力
Q
∫，
コ ン クリー
トパ ネル の せ ん断 力
Q
。p の和
に等
し いと仮 定
する（
図
一
3
）
。
Qp
＝
・
Qw
＋2Q
ノ＋Qc
ρ・
・
・
・
・
…………・
…・
・
……・
（
2
）
6．
接 合部
パ ネル の変
形接 合 部
パネ
ルの せ ん断 終
局耐 力
を実験
か ら求
め るに は，
接 合 部 を構 成
している すべ ての抵 抗
要 素
が最
大
耐力
に達
し て い る こ とを確 認
する必 要
がある。
こ こでは，
接合 部
の変 形 状 況
か ら接 合 部
が最 大 耐 力
に達
し ている か どう
かを 考 察 す
る。
RC
柱
とS
梁
の接 合 部
で は，柱 幅
と梁 幅 大
き く異
な る た め，RC
柱
の表面 部
分
と，S
梁
部
分
とで は異
なっ た変
形 性 状 を示
す。
こ こ で，
鉄
骨 ウェブ
で測
定
し た せ ん断 変
形 角
（
単
に変 形
と呼
ぶ）
を γ．接 合 部 表 面 （
ふ さぎ板
が あ る場
合
は ふ さ ぎ板
の表
面
）
で測
定
し た変 形 を
7r と す る。
ん は図一
12
に示
す よ うに，
接 合
部
パネ
ルから33
mm外
に出
たS
梁
ウェ ブの4
点
の水
平，
鉛直 変
位 を 直 交梁
に取
りつ け た剛
な測 定
フ レー
ム か ら測 定
し，各
辺 の傾
き を求
め，
そ れ ら を平 均
して算 定 す
る。7t
は接 合 部 表
面
の4
隅
の水 平
，
鉛直変位
か ら同
様
の方 法
で算 定
する。
ん は，
図
一
3
に示
す よ うに，
鉄 骨
ウェ ブ およ
びそ の近 傍
の コ ンク リー
トパネ
ル の せ ん断変
形
を表
し，
ル は正 面
ふ さ ぎ板
お よ びそ の近 傍
の コ ン クリー
ト
パネ
ル の変 形 を
表
して いる と見
なす
。代 表 的
な試 験 体
につ い て ん，
ル の推 移
を図
一
13
に示
す。
いず
れの試 験 体
でも
， γ．
，
γrが0
．
3
〜
O
．
5
％ を超
え る と変形
が急
増
し ている。
既 住
の実
験 研
究
η・
9】 で も，「
柱
一 74 一
2
％
8
ヂ
％
％
θ
’
％
掃§
嵩§
曾 θ2 1 θ 33es
33奐
．
6
駘 緬 （ふ さぎ板 ・ 1鉄 骨ウェ ブ
95
「
卜 1 ーと
θ71 θ3 接 合 部 パ ネ ル の せ ん 断 力200
150
100
50
齪 フ レー
ムθ 、 θ4
rw
・
（θ1＋θ2＋θ3＋θ4）／2
7f
零
（θ5＋θB畳θ1＋θ8）／
2
図一
12
接 合 部パネル の変 形 測 定 方 法 ， ’ 8，一
一一
’’
’
’ ’ 7w ’7f
S
−
1 ふさ ぎ板 有り，’
’’
’’
’ ’ ’ ’S
−
2 ふさぎ板 無し0
2168
02468
200
150
Qp
（の100
50
， ’’，
喝噛
’
’ ’S
−
3
平滑ふさ ぎ板t
’
’ ’S
−
4 直 交 梁フラン ジ無 し0
246802468
150
10050
， ’ρ
，一一一一
卩
’
’ ’ ’ ’ S−
5 中央 部コンク リー
ト無し ， ’ノ
SLI
卜形 ふ さぎ板あ り0
2468
02468
150
100
50
t ’ ’
S
’
−
2
ト形 ふ さぎ板な し0
γw ：鉄骨 ウェ ブのせ ん
断変形
2
4
6
8
γ叮 、 γ f （IO
−
3） 図一13
抵 抗 要 素の変 形の推 移7f
：接 合部 表面 （ふさ ぎ板 ） のせ ん 断変 形梁 接 合 部
のコ ンク リー
トパネ
ル は，
せ ん断
変
形
がO，
3−
0
．
5
％でせ ん断終
局
耐
力
に達
す る」
こと が報告
さ れてお り，
0
．
4
％前 後
が せ ん断 耐
力に達 してい る か ど う かの目
安
と言
え よ う。十 字 形 試 験 体
で は ふ さ ぎ板
の有 無
に か か わ らず
．
鉄
骨 ウェブ
，
ふ さ ぎ板
，
コ ンク リー
トパネ
ル が 最大 耐 力
に達 してい る と 判 断で き る。
ま た，
ふ さ ぎ板
に平 滑
な鋼
板
を
用
い た場
合 （
S−3
）
，直交 梁
フ ランジ が無
い場 合 （
S−
4
）
，中 央 部
に コ ンクリー
トが無
い場 合 （
S −
5
）
，
いずれ の場 合
もル は γ”
より遅れ て増 加
する が，
最 終 的
に はす
べ て の抵 抗 要 素 が 最 大 耐 力
に達
し てい ること が分
か る。ト
形 接 合 部
で は，
ふ さ ぎ板
が な いS ’
−
2
で，
接 合 部
パネ
ル は最 大 耐 力
に達
して いると判 断
で き るが
，他
の試 験
体
では，
表 面 部
の変形 が 進 ま ず
，
最 大 耐 力
に至
っ てい な い と考
え られ る。
7
，
鉄 骨 ウ
ェブ
，
ふさ ぎ板
の有 効 断 面
鉄 骨
ウェブ
，
ふ さぎ板
の せ ん断 応 力 分 布 を 図
一
14
に示 す
。 こ れら
は，
梁 芯
に平 行 な 中 央
ライ
ン上
で，
端 部
か ら30mm
の とこ ろ よ り合 計
8
点
につ い て測 定
し たも
の であ る。
これ らの 応 力
は，
梁軸
に平行
な面
上
のせ ん断
応
力
で あ る が，
主軸
が梁
軸
に対
してほ ぼ 45°
の傾
きに あ り，
最 大
せ ん断 応 力 度
にほ ぼ等
しい。
vonMises
の降 伏 条
件
に達
した後
は τr； ay／
ts
（
τv ：せ ん断 降伏 強 度
， σv ：降
伏 点 強 度 ）
で一
定
と仮 定
す る。
鉄
骨 ウェ ブ， ふ さ ぎ板
の せん断 応 力
は，中央 部 （
柱
芯
）
で最
大
の曲
線
分
布
と成
り， せん断 降 伏
は中 央 部
か ら始
ま る。
降 伏 範
囲 は除
々 に外 側
に広
が り，最終 的
に は鉄 骨
ウェブ
， ふ さ ぎ板
のほ ぼ全
域
が降 伏
す る。
そこで，
最 大 耐 力 時
に お け る降伏範
囲 を求
め ることによ り，
鉄 骨
ウェブ
，
ふ さ ぎ板
の せ ん断 耐 力
の算 定 式
を導
く。
鉄 骨
ウェ ブの せ ん断 力
Qw
は，
図
一
15
に示
す よ うに， せ ん断 応 力
を近 似 積 分 す
ることによ
り算 定
できる。
ま た，
ふ さ ぎ板
のせ ん断 力
Q
！ も同 様
の方 法
で算 定
できる。最
蕪
i
｛
i
［
ta （kgf／ うii
！
瓏
三し
コIl
I1二＝：
r＝
些コヒ ＝rQc
ω 4000＿
31．
016 」7 200014．
1 07．
5一
2000 （a）ウェ ブのせ ん 断 応 力 分 布Qc
缶
輝
…
齧
鹽
1＿
211412
7i
目
i
ト
； 轟 侃 L・ 蒜一
二7 二 応 力 分 布灘
匚ll〒
瓢
「
1 ユ ー日
U
講
（b
）ふさ ぎ板の せ ん断応 力分布 図一
14
鉄 骨 ウェ ブ
，
ふ さ ぎ板のせん断 応 力 分布 D414岫
2一
711大 耐 力 時
にお け る鉄 骨
ウェブ
，
お よ び ふ さ ぎ板
の せ ん断
力
（
Qw
）
m，
（
Q
！）
m を同 図
の方 法
で求
め，
さら に素 材
の せ ん断 強 度
を σγん 百
と仮 定
して，
次 式
で鉄 骨
ウェブ
，
ふ さ ぎ板
の有 効 断 面
を算 定
す る。’
（
Qw
）
m…一…………・
・
…．
…一 …
（
．
3
）
hiDwtw
≡
σwv／
褥
h
・・…
一
黔
一 ・
………・
……・
…………
（
・・
こ こ で，k
，は鉄 骨
ウェ ブのせ ん 断 耐 力に 寄 与 す る 断 面 の割 合
を示 す 係 数
，
す な わ ち有
効
断
面
の係 数
で あ る。
ま た，h
，は同
様
に，
ふ さ ぎ板
の有
効
断面
を示
す係 数
であ
る。
Dw
，tw
，
σ副 は，
そ れ ぞ れ 鉄 骨 ウェブ
の接 合 部パ ネル内
にお ける長
さ，
厚
さ，
降 伏 点 強 度
で あ る。 ま たDf，
tt，
arv は，
ふ さぎ板
の長
さ，
厚
さ，
降
伏
点
強度
であ る。
十
字 形 試 験 体
で は，
Dw
＝
D
！＝Dc
（
柱
せい）
であ る。
h
，，
h
，の算 定 結 果 を 図
一
16
一
図
一
18
に示
す。k
，，
k2
はいず
れ も，
柱 梁
の寸 法 比
D
。／
D
，，
B
。／
B
，にあ まり影 響
を受
け ない よう
で あ る。十 字 形 接 合 部
に お け る ん1 の平 均 値
は，
ふ さ ぎ板
が あ る場
合
で0．
89
， ふ さぎ板 が
ない場 合
で0
．
83
で あっ た。
ま たh
，の平 均 値
は0
．
92
であ
っ た。
∴ rir
−
！門
r
協
レ
ー
・・ 1 歐 → つ尸
・斗
・ ・ 識幽
・ ・斗
三
r
ll
・ ・ τ1’1蝉
応轡
l I l l 鹽．
−
1tr1
Xo Xi
x1
＋LX
l
iI
Idと
： 二 ＝ri＝ ： 詈 ＝r⊆⇒
＝二 箒 r ＝ ＝ ゴl
Qw
：
L
，
一
一
一
・
一’
9’一
‘
丶
丶1
Xヤ
ー − 鹽 巳 ，「
一
ー 」°
』°
ー
ー l ll ー ーL
＿＿
。。一
．
一．
一一．
1
・・ …捻
（
・ … ＋・・）
（
・ ・＋1．
・7
・ ・）
図一
15
鉄骨 ウェ ブ，
ふさ ぎ板の負 担せ ん断 力の算 定 方 法 LO 90 8070
60
ウェ
ブ の 有 効 断 面 の 係 数 』O
，
5
ふさぎ板有り、
平均 O．
S9−
●一
一’
皿’
一
一
゜「K
’
…
i−…
一
゜一
一
ふさ ぎ板無 し、
平均0
．
83 ＜Bc
／Bb
＝
3．
o＞ 1．
01．
11．
2L3Dc ／Db1
．
4 図一
16
鉄 骨ウェ ブの有効 断 面の係 数 〔十 字 形〉一 75 一
LO 90 30 70 ウ ェ ブ の 有 効 断 面 の 係
klO
．
60
．
5
1．
0 ！．
11
，
2 1．
3 1．
4 DcfDb 図一
17
鉄 骨ウェ ブの有 効 断 面の係 数 （ト形 ）1
．
0 3 3 7 噂 00
0
0
ふ さ ぎ 板 の 有 効 断 面 の 係 数 0．
5 1．
01．
11．
2L3
1．
4
Dc／Db 図一
18
ふ さ ぎ 板の有効断 面の係 数 （十字 形 ） 01 50 コ ン ク リ ー ト パ ネ ル の 有 効 幅 の 係 数
k30
図一
19
1 500
き コ ン ク リ ー ト パ ネ ル の 有 効 幅 の 係 数k
図一
20
1
．
O
I
．
1
1
，
2
1
，
3
1
．
4
柱せい と梁せいの比Dc／Db コ ン クリー
トパネル の有 効 幅と D。
〆Db
の関 係 2．
0 2．
5 3斷
0 3．
5 4．
O 柱幅 と梁フ ラ ン ジ の比Bc
／Bb
コ ンク リー
トパ ネルの有 効 幅とBc
／Bb
の関 係 ト形接 合 部
に お け るk，
の平
均値
は0．
81
で あっ た。 卜形
試 験 体
の ふさ ぎ板
につ い て は，最終
に おけるせ ん断変
形
や応 力
が小
さい ことか ら，
最 大 耐 力
に達
し て お らず
，
か な り の余 力
を残
し て い る と考
え ら れ る ため，
有 効
断 面 を求
め ること がで き な かっ た。8．
コン ク リー
トパネ
ル の有 効幅
コ ン ク リ
ー
トパ ネル の負
担 せ ん 断 力 は，
接 合 部
パネ
ル に作用
す る せ ん断
力
Qp
か ら，鉄
骨
ウェブ
の負担
力
Qw
，
ふ さ ぎ板
の負 担 力
Q
∫を差
し引
いて求
め る。（
Qep
）m＝ （Qp
｝m−
（Q
四）m− 2
（Qx
）m…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（
5
）
こ こ で，
（
Q
。p）
m は，
最
大 耐力 時
にコ ンク リー
ト
パネ
ルが負 担
し て い るせ ん断 力
である。
また，
（
Qp
）
m は最 大 耐 力
時
にお け る接 合 部
パネ
ル に作 用
す る柱 側
せ ん断 力
で，（
1
）式
で算 定
さ れる。〔
Qw
）
ta，
（
Q
ノ）
m は，
それ ぞれ最 大
耐
力
時
にお け る鉄 骨
ウェブ
，
ふ さ ぎ板
の負 担
せ ん断 力
で，
前 章の方 法で算 定 さ れ る。
（
Q
。p）
m をコ ン ク リー
トのせ ん断
強
度
で除
すこ とによ
り，
コ ンクリ
ー
ト
パネ
ルの有 効 幅 を 算 定
す る。
す な わ ち，
h3DcBc＝
（
（〜
cp）
皿
／（
0
．
3
σB）
・
一・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（6
＞
こ こで，Dc
は柱
せ い，Bc
は柱 幅
であ
る。
ま た秘
はコ ンク リー
トパネ
ルの有 効 幅
を示
す係
数であ る。ここ で は，
コ ンク リー
トの せ ん断
強
度
を
0
．
3
σ6（
σB ：コ ン ク リー
ト の圧 縮 強 度 ）
と仮 定
した。
接 合 部
コ ン ク リー
トの せ ん断
強 度
に関
し て は，
種
々 の式
が提 案
され ている が， コ ンク リー
トパネ
ル の有
効断 面
の採
り方 も規 準
，
論 文
によっ て若 干
の違
いが あ る1°）・
11］ 。 す な わ ち せ ん断 強 度 と有 効 断 面
の両 方
に定 説
が ない。
し か し，
いず
れ か を仮 定
し な い と他 方
が決 定
で き ない 関 係に あ る。
そこで本 論
で は，
コ ン ク リー
トの せ ん断強 度
を
，SRC
規
re1
） や鉄 筋
コ ン クリ
ー
ト造 建
物
の終
局 強 度
型耐
震 設
計指
針
（
案
）
IZ ）を参 考
に し て0．
3
σ。
と 仮 定 し，
さ らに柱の全 せいが有
効 と仮 定
す る こと に よ り，
コ ンク リー
トパネ
ル の有 効 幅 を 算 定 す
る。
B
。／
Bb
＝
3
．
0
の試 験 体
につ い てh
，と
D 。
／
Db
の 関係
を図
一
19
に示
す。両 者
に強
い相 関 性
が認
め られ る。直線
回 帰
の結 果
，
B
。／
B
。＝
3
，
0
で ふ さぎ板
が あ る 場合
にっ い て次 式
が得
られた。．
kSD＝
0
．
11
一
ト0
．
32
De
／
D
，・
・
・
・
・
・
・
・
・
…一
・
・
・
・
・
・
・
・
…一
（7 ＞
ま たD
。／
1
），≡1．13
の試 験
体
につ い て，h
，とBc
／
Bb
の関 係 を 図
一
20
に示
す．
B
。／
B
， が3
以 上
の範 囲
でiCs
は ほ ぼ一
定
の よ うに見え る。
こ の範
囲にある試 験 体
の平 均 は煽
＝0．
50
であ
っ た。
これ
らの試 験 体
は（7 ）
式 も
満
た一
76
一
すこ と か ら
