Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
【研 究 論 文
1
UDC ：624．
0】4．
2：624．
042 ：624．
044 目本 建築 学 会 構 造 系 論 文 報告 集 第 34S 号・
昭和 60 年2月せ ん
断 降
伏
型
H
形 断 面 部 材
の
荷
重
一
変
形 関
係
正 会 員 正 会 員井
秋
上山
哲
郎
＊宏
＊＊ §1
序本論 文で対 象 とする せん断 降 伏型H形断面 部 材とは
，
フランジの曲げ降伏よ リ ウェ ブの せ ん 断 降 伏の方が先 行 す る よ う な寸 法 形 状をもつ短いH
形断面
部 材である。 こ のよ うな 部 材の変形性 状が非常に優 れ た もの で あ る事は すで に明ら か に さ れてお り1 ）2）4 ）5）E ，7 ）B ）9 〕，
梁 部 材にっ い て は 藤 原らに よっ て5）6耐 力と変 形 能 力を求め る実験式が導 び か れ ている。
こ の ようなエ ネル ギー
吸収能 力に優れ た 特 性を もつ 柱 部 材 を骨 組に組 込む事によっ て，
耐 震 性に 優れ た構 造物を設 計する事が可 能であ る3） e この よ う な柱 部 材 を耐 震 要 素と して活用 す る た めに は，
その荷 重一
変形 関係 を知る必 要が あ る。
荷 重一
変 形 関 係 を弾 性域，
歪硬化域お よび劣 化 域の3
本の 直 線 で近 似 する手 法は文献 （10 ）で用いら れて い る。 本 論文は実 験 結 果に基づ き， 同様の手 法でH
形 断 面 鋼 短 柱の荷 重一
変 形 関 係を単 純な実 験 式とし て求め た もの で ある。
得ら れ た実験 式は軸 力の無い場 合につ いて， 藤 原ら が文 献 （5） で梁部 材につ い て求め た実 験 式と比 較さ れ る。 §2 実 験 概 要 実 験は単 純 梁 実 験お よび短柱実 験の 2種 類である。
H形 断 面 部材の曲 げモー
メ ン トー
せん断 力 全塑性 相 関 図は軸 力が存在し ない場 合Fig．−
1 （実 線）の よ う に な る。
同 図 中 縦 軸 m は部材 断面に働 くモー
メ ン トM
をフ ラ ン ジの み が曲げ降伏 し た時の 全 塑 性モー
メ ン トノM
。 （＝
ん （d
＋ 切 ∫σので除し た値である。
mLOO
．
5
m ・
M
為Mp
q
；Q
／
Qp
千Mp
・Af
（d
・tf
）而
Qp
’
レCt5Av
w （ry
0
1．
O
Fig
．
−
1 m−
qlnteraction curve’ 筑 波 大学 講 師
・
工博 ＊ ＊ 東 京大 学 助 教 授・
工博 〔昭 和59年 3 月 9 日原稿受理 日，
昭和59年9 月 19 日 改 訂 原塙 受理 日，
討論 期 限 昭 和 60 年 5 月 末 日 ） こ こ にA
．＝
2b
む＝
フラン ジ断 面 積2b ＝
フランジ幅 t∫＝
フ ラ ンジ板厚d ＝
ウェ ブ背xσy＝ フランジの降 伏応力度
で あ る
横 軸 q は部 材 断 面に働く せ ん 断力
Q
をウェ ブ がせ ん 断 降 伏 し た 時の 降伏せ ん断 力Q
ρ（＝
1／v写 Aωω σシ）で除 し た値である。 こ こ に Aω＝d
軸＝
ウェ ブの断 面積 tω＝
ウェ ブ板 厚t
、
ay＝
ウェ ブの降 伏応 力度で あ る
同 図中
A
点は断 面 全 体が曲げ モー
メ ン トに伴う垂 直 応 力の み に よっ て全塑性状態にな る事 を 意 味し，B
点 は フランジ全 体が曲げ応 力によ り，
ウェ ブ全 体がせん断 応 力に より全 塑 性状態に な る事を意 味す る。
BC 問では ウェ ブ全体が せ ん断 応 力によ り全 塑 性 状 態に はなっ てい る が，
フランジは全 塑 性 状 態に な っ て い な い。 単 純 梁 実 験の結 果は既に発 表し たもの］）か ら，Fig，
−
1 中 加 力 経 路 （破 線 矢 印 ）が BC の中間を 通 る もの を 選 んだ。
BC 間を通る とい う 事 は，
フ ランジの曲 げ 降 伏よ りウェ ブのせ ん断 降伏の方が先 行す る事 を意 味す る。 短 柱 実 験はすべ て加力経路がBC
間 を 通るよ うに計 画さ れて い る。 （A） 梁 実 験 試 験 体は溶 接 組立材で あ り，
そ の寸 法 諸 元はFig．−2，
Table−
1に示さ れ る。
同 表 中の 記 号の定 義は以 下に示さ れ る。
1
＝片 持 梁と して の材 長 1：
＝
弾 性 変 形に占め る せ ん断 変形の割 合 β＝
GAw
露 1十 3EIE ＝
ヤン グ率 ・一
、（1年
の一
せん断 弾 性 繖 尸 ポァソ ン比＝0．3
1＝
断 面二 次モー
メン ト フ ラ ンジ お よ び ウェ ブの幅厚 比はすべて 日本 建 築 学 会 「鋼 構 造 設計基 準」の幅 厚 比制限を満たす。
材 質は SS一
52
一
N工 工一
Eleotronio Library2QV
700
700100 10 1
∞6b
、。、9
。ge
6
6
童
1
園
Q
゜Fig
，
−
3 Correction of DeformationP ↓
Q
700
Fig
，
−
2 Beam Type SpecimensTable
−
1 Dimensio皿s of Beam Typ巳Specimens
C6
Codef6y 【吹 雨臨
d （mm ｝ 2b 【m 叫 tw （mm 】 tf （mm ）％
％
r 夊 （m旧
〕％
β X−
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 3．
602．
61 12814517712914317611921261431771511501511711711711712592262523．
33，
43．
6323．
63．
63．
73．
53，
63．
3 10．
110．
010．
29．
610．
110．
010．
010．
310．
69．
9 38．
842．
749．
240．
339．
748．
951．
935．
639，
753．
6 ス487，
507408．
918．
478．
558，
552570．
662．
73 700 5．
474．
833．
955．
434．
903．
983．
655．
474．
go3．
95 O．
360，
380．
420．
390．
40 α440．
460．
490．
470．
55 V−
12 13 143．
603，
16248270270 1801eo2254．
44．
54．
6 9．
410．
710．
8 5a460．
058．
7 9．
5784110．
427002 β22．
592，
59 0．
470．
520．
53Table
−
2 Dimesio 皿s of Column Type SpecimensCode 響6y 髄／cm 置 w6y 【電〆∈m2 】 dmm2b （mm 電wmmtlmm
％
．％
父 mm％
β P 電o 2．
772．
85 2ρ 2D−
3 40 50 60 7−
4 62D−
40−
o．
2 0．
4 0．
6 2．
813．
01 135180225270315180270171168204176208224285 4．
5 9．
012．
012，
016．
016．
016 ρ ！9．
0 304050607040609．
5 ス08．
55，
56，
57，
07．
5 2703604505406307201060O．
750．
750，
730．
730．
570，
560．
75 o．
o 4，
0 2．
64 2．
85 180168 12ρ 407．
03602 ρ 0．
7527、
955．
783．
6 41であり，
引 張 素 材 試 験に よ り得ら れ た降 伏 応 力 度 も 同表中に示さ れ る。
加 力 形 式は単 純梁形 式と し，
梁 中 央 に繰り返し集 中荷重を加え た。
加 力は原 則と し て撓み に よ り制御し，1
サイクルでは δ〆降 伏 撓み ）の振 幅で正・
負 荷 重 を 加え，
以 後 振 幅 庖2δ。
，
3δ。
と漸 増さ せて加力 し た。
しか し実 験の状 況に より適 当に変 更し た もの も あ る。
な お最 大 荷 重 を経 験 し劣 化 域に入
っ て後は その方向 で の繰り返 し載 荷は行わずに，
引き続く反 対 方 向へ の載Fig
，
−
4 Celumn Type Specimens元は
Fig．
−
4 ， 体に加え ら れ た一
定 軸 力である。 フ ランジ お よ び ウェ ブ の幅 厚 比は日本 建 築 学 会 「鋼 構造 塑 性 設 計 指 針」の幅 厚 比 制 限を満た す。 材質はSS
41 であ り，．
引 張 素 材 試 験 に よ り得ら れ た降 伏 応 力 度も同 表 中に示 され る。加 力 形式 は 単 調載 荷と繰 り返し載 荷で あり
，
単 調 載荷 試 験 体は10 体か ら成る。
試 験 体の 名称は 例 え ばZD−
40の よ う に表され る が，
2D はウェ ブの形 状比t
／d
＝2
， 荷で崩 壊に至ら し め た。
変形 は ダ イアル ゲー
ジにより梁 中 央の撓み を測 定し，
図示 の片持梁とし て の撓み δ。を求め た。
荷 重 が最大 値に達 す る までは 試 験 体の左 右は ほ ぼ同一
の変 形を示し，
中央点の撓み δ。は 片 持梁とし て の撓み δc に等しいと み な せ る。 最 大 荷 重 点を 過 ぎ る と試 験 体の左右い ず れ か片 方が劣 化 域に 達 す る。
求め る もの は劣化 する側の 片 持 梁と して の 変 形で あ る。
そこで最 大荷 重 点を過ぎ て後の片 持 梁 と し ての変形は， 文 献 （11）に示さ れ てい る方 法で求めた。
すな わ ちFig，
−
3に示さ れ る荷 重一
変 形 曲 線に お い て M 点を最大荷 重 点，
B 点が計 測さ れ た変 位 δ。と す る と 正 しい変 形 δ。は次の よ う に し て求め ら れ る。
その方 法はM
点か らの弾 性 除 荷 線をMA
と し，B
点を通る横 軸に平 行な線を引 き， 弾 性 除荷 線との交 点 をA とする。 こ の時この線上にAB
； BC と な る ように C 点を と れ ば，
その座 標が δc とな る。
試験機は アム ス ラー
試 験 機である。
（B
） 短 柱 実 験 試験体は溶接 組 立 材で あ り，
そ の寸法諸Table−
2に示さ れる。
同表 中P は試 験一
53
一
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Fig
．
−
5 Test Se卜up ま た40
はd
／t
．・
＝
40 を意味す る 。 材長の短 い試 験体 2D−
30，2D −
40，
2D−
50はFig．−
5の よ うに床板の上に 治 具をのせ，
その上に試 験 体を固定して加 力を行っ た。 材長の長い も の は，
床板の上に直接固定して加 力 を行っ た。一
定 軸 力を加え た 試験 体は2D −
40 のみであ り，
同一
試 験体を4体 制 作し， 軸 力 比 p（p＝P
／Py
，P ＝
軸力，P
。；
降 伏軸力＝
＝
2A〃 ay ＋Aww
σs）を0．
0，
0．
2，
0．
4，
0．
6 の 4種 類と し たe 軸 力 比 に応 じて試 験体 名 称を2D−
40一
ρ と表 現するe 軸 力比0．
0
の ものは単に 2D−
40と表 現 される。
繰 り返 し載 荷が行わ れ た の は 4D
−
40，
2D−
60，
4D −60
の3
体で あり，
これ ら は各々 2体 ずつ製作さ れ， 単調載荷と繰り返し載 荷の 二通りの加 力が行わ れ，
両 者 の結果の比較が な さ れた。
変 形の測定に はダイア ルゲー
ジを用い た。一
定軸 力が 加え ら れ た試 験 体2D−
40一
ρ の三体はFig．
−6
に示さ れ る 12ケ所を測 定し た。
軸 力の無い もの は同 図の ダイア ルゲー
ジで を除く9ヶ所を測 定し た。
これ らの ダ イアルゲー
ジによっ て片 持 梁とし て の変 形 δ（Fig．
−6
Q
8
↓
P
止Fig
．
−6
Measurement of Deformatio皿in Column Tests一
54
一
参 照 〉 が 次の ように求 まる。
＋一
一
＋一
一
1 δ＝
2 2 恥 こ こに （i
＝1
，2……
）＝
ダ イアルゲー
ジ に よ る変位の測定 値 で は矢 印 方 向，
〜
は矢 印と反 対の方 向を 正 と す る。1
。＝
ダ イア ル ゲー
ジ間 距 離 （Fig．
−
6参 照 ） 繰り返し載荷試 験体の加 力は原則と して撓み によ り制 御し，
∬ サイクルではあ る程 度 塑性 変形が認め ら れ た変 形 δ。
の振 幅で正・
負 荷 重を加え， 以後2
δa ，3
δa…
と漸 増さ せ て加 力し た。
δa は単 調 載 荷 試 験で の最 大 荷 重 時 の変形 δm を もっ て，4D −
40で は δ。・
’
1／3 am，
2D−
60で は δ。
＝
1／2δ皿
，
4D−
60で は δa＝ 2／3δπ と し た。 繰 り返 し載 荷は最 大 荷 重 点 を過ぎ た劣化域におい て も行わ れ た。 実 験に用いた試 験機は ア ク チュ エー
タ3基であ る。 こ れ等は鉛 直 加 力用1
基，
水平加 力 用1基，
試 験 体の横倒 れ防止用の 1 基か ら成る。 横倒れ防 止 用のア クチュ エー
タ はFig．−5
に示さ れ る2
基の ア ク チュ エー
タ に直 交 す る配 置と なっ ている。
§3
実験結果 梁実験は すべ て繰り返し荷重を加え たもの である が，
最 大 荷 重 点を過ぎ た劣 化域におい て は繰り返し載 荷は 行っ てい ない。
こ の よ う な場 合の繰り返し荷 重 下の荷 重一
変 形 曲 線 と一
方 向 荷 重 下の荷 重一
変形 曲線と の関 係は文 献 1）で対 応づ け ら れて い る。
す な わ ち繰り 返 し荷 重下 の 荷 重一
変 形 曲 線か ら一
方 向荷 重 下の荷 重一
変 形 曲線に相 当す る曲線を求め るには，
Fig．
−
7（a）に示され る繰 り返 し荷重 下の曲線か ら，一
方 向の荷重のみに着 目して各 繰 返 し サ イ クル の荷 重一
変 形 曲線を 逐時 加えて作 図を行 う。 こう し て得ら れ たのが （b
）図であ る。 （b） 図で実 線は 正 荷 重に対 応し破 線は負荷重に対 応す る。
さ らに （b
） 図 か ら除荷部 分お よ び引 続く負 荷 重 分で，
前 回の 除 荷 時 の 荷 重 以 下の 部 分 （図 中の AB 間 お よび CD 間）を 除 い て，
荷重一
変形曲線をつ な ぎ合わせ たもの が （c） 図で ある。こ の ように して得ら れ る実 線と破線は ほ ぼ一
致し，
Q
6
Q
QAC
（b
） 〔o） 〈c）Fig
．
−7
Reduction ofQ ＿
δCttrves%y
1.0qs
o%y
1.0
O.5
o 10 10 2o1.5
1.0
O.5
oFig.
-B
(c)
'
20
1.5
1,O
O.5
%y
1.0 O.5 o%y
1.0 Oi5 o' Fig.-8
(a)
10 20 1020
TestResults
(Beam)
'
%y1.0
O.5 o%y1.0
O.5
o,10
1020
10Test
ResultsO
10
20
Fig.-8
(b}
Test Results20
30
40
(Celumn
without axial load)30
40
50
･
(Column
without axial load)1.5
1.0
O.5
o
60
20
10
20
30
40
50
60
Fig-8
(d)
TestResults{Colfimn
with axial load)
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こ れ を もっ て
一
方 向荷重下の 荷 重一
変形 曲線と み な し た。
梁実験の結果は せ ん断 変形角θ（＝ δ ，〃 ）で整 理 さ れ，
さ らに無 次 元 化してFig．−8
（a）に代 表的な結果が示さ れ る。
同 図中細い実 線が正 荷重，
破 線は負 荷 重に対 応 す る。
無 次元化に は実 験 結 果か ら定め た降 伏せ ん断 力Qy
および そ れに対 応 する降 伏せ ん 断 変 形 磁 を 用いた。
Qy
は弾 性こう配と実 験 結 果の歪 硬 化による荷 重の増 大 を表 す 直 線との 交 点の荷 重をもっ て定め，
θ．はそれ に対 応 す る弾 性せ ん断変形 角で あ る。 弾 性こ う配は ウェ ブのせ ん断変形 を考 慮し た下記の 計算式と良く一
致し た。・−
Q
（
lz
1 3EI 十A
．G
）
単調載 荷の短柱 実 験の結果は無 次元 化 してFig．
−8
（b），
（c），
（d）に示 さ れ る。 無 次元化は梁の場 合と同 様 な方 法によっ た。 軸力の加え ら れ た試験 体の加力 形態はFig．−
9に示さ れる。 軸 力の向き を柱 頭と柱 脚の断 面 中心 を結ぶ 方向に 選び，
水 平 力をQ
。 と す る。 加力機 構 全 体を模 式 的に表 す とFig．
−10
の よ うにな る。
同図中AB
間は鉛 直 加 力 用 ア ク チュ エー
タであ り，A
点およ びB
点はユ ニ バー
サル ジョ イン トに よ りピンとな っ て い る。 また C 点は 柱 頭の高さ位 置，
D 点は水 平 加 力 高さの位 置で あり，
CB
間は剛 体とし て変位する。
同 図中の 記 号は次の諸量 を 示 す。
P
。＃ ア ク チュ エー
タに よ る軸 力 （ton＞Q
≡ ア ク チュ エー
タ による せん断 力 （ton）M
。＝ 水 平ア ク チュ エー
タ自重に よ り柱 頭に加わ る曲 げモー
メン トで一
定値＝62．
5
tcmFig
−
9 Loading form2
．
5t 0“
＋e レ）只2十49Q−
MD〔tcm ） ＋R
レe叺αQn ）＝
P ・〔b の （1）一
56
一
P・
雪
か
乙
，Fig
．
−
10 LoadLng foTm
M ，
＝ 柱 頭 に 働 く曲 げモー
メ ン ト＝ P（θ。
＋ θ，）1，−
4．
9Q− Mo
（tcm）1
，＝
柱 頭か らア クチュ エー
タの ピンまで の距 離 （cm ） θ。＝
鉛 直 加 力 用ア ク チ ュ エー
タ の傾き （ラジア ン） θ，＝ 剛 体 部CB 間の傾き （ラ ジ アン ｝ 柱 頭に働く力はFig．−10
（1
）に示さ れ る加 力機 構か らFig．
−
10（2）に示され る等 価な力に置き換え られる。
実 験か ら得ら れ た荷 重一
変 形 関 係の弾 性こ う 配は必 ず しも計 算に よる値 と一
致せず，
前 者の 方が後 者と比し大 の もの もあ れ ば小の もの も あっ た。 これ に ぱ 測定 上の 諸々 の誤 差が含ま れる もの と考え，
Fig．
−
11 に示 さ れ るよ うに，
弾 性 変 形量に つ い て の計算値と実験値との相 違 分だ け の補正 を行っ てt 弾懺こう 配 は計算値が正しい もの とみ な し た。 同 図 中実 線が実験結 果と実験 によ る 弾 性こう配，
破 線が計 算に よ る弾 性こ う配，
点線が補正後 の荷 重一
変形 関 係で あ る。
補正 の方法はFig，−11
に おい て，
実 験 結 果を示す実 線上の点 A を通る水 平 線を引き，
実 験 結 果と計 算の両 方に よ る弾 性こ う配 （実 線と破 線 ） と交る点の変形 を求め，
その両者の 変形の差をA
点か ら，
実験結果に よ る弾 性こう 配の方が計 算に よる弾 性こ う配よ り小である場 合は差し引き大である場 合は加え て 補 正 後のA ’
点 を求める もの であり，
荷 重一
変 形 関 係の 全 領 域に お い て こ の補正 を行っ た。
軸 力を加えた試験 体の曲 げモー
メ ン トー
せ ん断力 全 塑 性 相 関 図と加 力 経 路がFig．−12
に示さ れ る。 同図中太 い実 線で表される加力経路 は軸力＝
Oの 場合であり，
破 線で示さ れ る加力経路 は軸力 を 加 え た 場 合の加 力 経 路で ある。 同 図に は軸力の あ る場合の相関 図が無軸力の場合 と比 較し て低 下し てゆ く よ う す が示さ れ る。 同 図中の数 字は軸 力 比を意 味する。 同 図 中 加 力 経路の開 始点 を 示 す QOFig
．
−
11 Correction of Load−
Deformation Curvem1
，
0
O．
5
0
0．
0O．
2
P； 0．
4P＝
（α6
），
’
’
，
．
’
讐
，
タ’
；
彡
ノ
0・
6P
、（q2
ジ…
〆
！
（0．
O） q α5
1，
0
t5Fig
．
−
12 Loading pathm の値が負の値か ら始 まっ て い る の は
Fig．−
10（1）中 のM
。に よる ためであ る。
軸 力＝
0の場 合と軸 力の ある 場合との相 違 分はFig，−10
（2 ）に示さ れ る柱頭に働く曲 げモー
メ ン トM1 の中の軸力に よる項 （ニP
（θ。＋e
，）1
，） で あ る。
同 図か らこ の項に よる値は それ 程 大 き くはない が，
曲げ降 伏の 影響が よ り強く現れ る はずである か ら，
実 験式 は安全 側の評 価に な る。
p＝
0．
6の もの だ け はフ ランジの 曲げ降 伏が ウェ ブの せん断 降伏に先 行 する の で，
短柱と して は取り扱わずに実 験 結 果の中に参考と し h ゲ 剛 ｛ e5 ω b （ Q O 21 司
一
5Fig
．
−
13（a） Test Resu［し（2D−
60 Cyclic）Q〔torD20 1 6（×1σ2
一
5 o 5 10一
101
■
．
QtonFig
．
−
13 （b） Test Result（4D−
40 Cyclic）て掲 げら れる
。
繰
め
返 し載 荷の短柱実験の結果はFig．
−
13に示さ れ る。
繰り返しルー
プの 形 状は お お むね紡 錘 形を示す が，
何回目か か らの繰り返し過 程で荷 重が上昇 し て ゆ く途 中 で急激な劣 化が観察さ れた。 し か しこ の 劣 化 も程 なく回 復 し再び荷 重が増 大し た。 この劣 化は， ウェ ブに は せん 断応 力によ る局 部座屈が発 生す る と斜 張 力 状 態が形 成さ れ るが，
繰 り返 し過 程で この斜 張 力の向き が反 転す る事 に帰 因す る。繰 り返 し載 荷による短 柱 実 験の結 果は同
一
条件で製 作 さ れ た試 験 体 を用い た単 調 載 荷によ る実験結果と比 較 さ れ る。
梁 実 験による繰り返し載荷と短柱実 験による繰 り 返 し載 荷の相 違 点は，
前者 が 劣 化 域に入っ て後の繰 り返 し載 荷 を 行っ て いない の に対し，
後者は劣 化 域に入っ て 後も繰り返 し載 荷が行われて いる点にある。
繰り返し載 荷に より得られた荷重一
変形 曲線は 次の よ うな作図法に よっ て集 約する事に よっ て単 調載荷に よ る荷 重一
変 形 曲 線と比 較さ れ る。
そ の方法の一
例はFig．
−
13（a）に示さ れ る繰り返し荷 重 下の曲線か ら一
方 向の荷 重の み に着目 して荷 重一
変 形 曲 線を 逐 次加え て作図を 行う。 こ うして 得ら れ た のがFig．
−
14 （a＞である。
同 図 中 実 線は 正荷重 に対応 し，
破 線は負 荷 重に対 応する。
同 図で ウェ ブの座 屈 波の向き が反 転す る事に よっ て荷 重が急 激に劣 化する 部分 （例えば同 図 中MN 間 ）を無 視 し て曲 線 を 結ぎ合 わせてFig．−
14（b
）を得る。
こ の荷 重が急 激に劣 化 する 部分 は程なく耐 力 を 回 復 する た めに無視する事に よっ て，
エ ネル ギー
吸 収 能 力は安 全 側で評 価さ れる事に なる。 （b
）図か ら さ ら に最大荷重を経 験するまで は，
梁 実験 の場 合と同じ方 法に よっ て曲 線を結ぎ合わ せ， 劣 化 域に 入っ て 後は バ ウシンが一
効 果を示す あ る一
定の部 分を と り除い て曲 線 を評 価する。 こ の一
定の部 分は部 材の もっ てい るエ ネルギー
吸 収 能 力が等 価と な る よ うに選ぶ。
例ノ
「
コ ・・！
砺
冠
剣
眠
／
1
1°孵
｝
／
vl2D
−
6・ ＿ 0 20 Q 5 10 15 Fig．
−
14（a｝ Exteロded Curveso
F EB C
槻
e
Fig
．
−
13（c） Test Result（4D−
60 Cyclic）AD
・
Fig
，
−
14（b＞ Method ef Reductio皿Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
Q
ゆ
20
10
0 5 10
Fig
．
−
15（a）Comparison
of Test Results betweenMonotonic and Cyclic Curves（2D
−
60）」
「
、
〜
』
さ ＝ メ．
／
ゐ κ ／〆
／
’
I
Q 20 0 e（xlO’
2） 5．
10 15 20Co皿parison of Test Resu【しs between Monotnic and
Cyclic Cロrves （4D
−
40）Table
−−
3 Test ResultoFig
．
−15
（b
） Q 20 10ノ
L
・
、
丶・
一 ．
＿ ．
！、
、
r−＿
x1
’殉一r−一
“
＝
・
、
e（×10−
2） 0 5 10Fig
．
−
15（c） Cemparison of Test Results betweenMonotonic and Cyclic Curves（4D
−
60）えば
Fig．−
14（b
｝に示さ れ る曲 線でB
点 を 通り前 回の 除 荷 時の直線 AF を平 行移動し，
D ，
E
点を定め る。
こ の時三角形ABD
と 三角形BCE
の面積が等し く な る よ うにB
点を定め る。
こ う して得ら れ た関 係DEC
で もっ て曲線ABC
を置き換え る。
EC
はF
点か らの荷 重一
変 形 関 係の劣 化特 性 を示 す。 こ の様な操作により図 示の斜 線 部 分のエ ネル ギー
吸 収 能 力が 無視さ れ たこ とになる が，
こ れ はエ ネル ギー
吸 収 能力の評価 上 安 全 側の誤 差で あ る。 最大荷重 点まで は梁の場 合と同じ方 法，
最 大 荷重 点以後は上 述の方 法で得られ る劣 化 特 性 を 示 す 直線を結 ぎ 合 せてFig．
−
15（a），
（b
），
（c）を得る。 同 図 中一
点鎖 線 は単調載 荷による もの， 実 線お よ び破 線は それ ぞ れ繰り 返し載 荷に お け る正 荷 重お よび負 荷 重によ る もの であ る。
こ う して得られ た繰り 返 し荷 重 下の荷 重一
変 形 曲 線 は単 調載荷に よ る荷重一
変形曲線とほぼ等しい事が わ か る。
降 伏耐 力 お よ び最大耐力の実験結果 はTable− 3
に 掲 げ られ るe ここ にQma
．
； 最 大せ ん断 力 §4
実 験 式の 誘 導 得られた実 験 結 果か ら部 材の塑 性 化 後の挙 動を表す実 CodeQp 竃onQyto【
％
隔 輪 Q X−
16，
46．
81．
069、
0L32 2 乳4781．
059．
8126 39．
69．
oo．
9410．
81．
19 46．
26、
91．
119．
11．
32 5737．
50969．
51．
27 69．
69，
50、
9911．
01．
16 710．
710．
O0．
9311，
01．
10 e6，
86．
91、
0可 9．
31．
35 97．
8Z50．
969．
81．
31 108 β 8，
81．
OO11．
01．
25 Y−
1219．
918．
5o．
9320．
01．
08 132221e，
8o β521．
o1．
1z 1422．
720 β 0．
9223．
01．
11一
310．
613 ．
21，
2520．
O1．
52 414．
1 ↑6．
61．
1B23．
31．
40 517。
619，
41．
1025．
01．
29 6021．
τ 23．
71．
122 巳01．
10 724．
626．
21．
0727。
51．
05 ｝414．
117，
6t2523．
5134 521．
125．
21。
1928．
01 」1一
4014．
11641．
1623．
O1．
40一
〇2o．
414 」 17．
01．
2123．
61．
39 o．
14」 15．
61．
1118 β 1．
21 験 式を導び く。 用い る方法 は文 献 （10）で扱 わ れ た 方法 と同 様の方 法で ある。 す な わ ちFig．
一
ユ6に示す よ うに 無 次 元 化さ れ た荷 重一
変 形 曲線を 3 本の直線で近 似する。
これ らの直線を定め る に必 要な もの は， 歪 硬 化 域の直線 の こ う配kp，
応 力 上 昇 率 砺 ， 崩 壊 曲 線の こう配k
。で あ る。kp，
島 は弾性こ う 配に対する比で表す。
降 伏せ ん断 力の値は おおむね計 算 値Qp
に比 し実 験 値Qy
の方が大であり，
両 者の比がFig．−
17に示さ れ る。
そ の値は不 規 則にば らつ い たがt 降 伏せ ん断 力は計 算 値 に等しい と見な す。
rm，
秘，
h
，を支配 する パ ラメー
タ と して 次の もの を 取 り上 げ るd
／t
． ， β， l／d， Pd
／tw
は ウェ ブの幅 厚 比で，
局 部 座 屈 を支 配する パ ラ メー
タで あ る。
l／d は ウェ ブの形 状比で，
m−
q関係を 支 配す る パ ラ メー
タであ る。
βは弾性 変 形に 占 め る せ ん 断 変 形の割 合で，
荷重一
変形 曲 線を無 次元 化 す る時の基 本量 θ》の大き さ を支配 す るパ ラメー
タで あ る。
無 次 元 化さ れ た実 験 結 果か ら 最適と 思 わ れ る実験 式がQ
／
eqm
の τ 1 二2 コkp 1 1 ミヨ
kd0
／ey
0
1．
oFig
．
−
16 SimpLification ofLead−
DeforrnationCurve
一
58
一
％
P1．
31
，
21
．
11．
00．
9 oFig
．
r17 Yie【d Load下 記の ように得られた
。
（実 験 式の適 用 範囲）・
材 質はSS 41 とす る。
・
フ ランジ お よ びウェ ブの幅厚 比は，
日本 建築学会 「鋼 構造 設 計 基準 」に示さ れ る幅 厚 比 制限 （次式 ）に し た が う。わ／tノ≦24／
Vil
，
〔
i
／tw
≦110
／Vi
．
…
’
”・
・
…
《
1
） ・軸 力をフ ランジのみで負担 し得る下 記の条件に し た が う
。
・＜ ，
為
。・
・
……・
…・
・
…・
・
・
・
・
…………・
・
…
（・） ・降 伏 荷重がQ
，を と り得 る 下 記の条 件に し た が う。
Q
。t
〈（ん＋ん／2Xl−
pXd ＋のσ。………一
（3
） （実 験 式） （a） 部 材の応 力 上 昇 率 τm＝
1．
78−
0．
Olld ／tw・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
t…
−t・
…
（4 ） （b
） 歪硬 化 域の こ う 配の弾 性こう配に対 する比k
ρ＝O．
03 ・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
t・
・
・
・
…
（5 ＞ （c） 崩 壊 曲 線の こう 配の弾 性こう配に対する比
k・
一一
… ・毒
1
十7．
26
（t
／d
＞1
（1一
ト25p2
十4
ρ）・
・
・
・
・
・
・
…
t−…
（6 ） 応 力 上 昇 率につ いて， ウェ ブの幅 厚 比 をパ ラメー
タと “ 6 1．
4 1．
3 1．
2 1．
1 1．
OFig
．
−
18 Stress Inc「easeして図 示し たのが Fig
．
−
18で あ る。
同 図中 実 線が （4
） 式で あ る。 実 験 式 （4） （5 ）（6 ）で表さ れ る荷 重一
変 形 関 係と実験 結 果 を代 表 的な もの につ いて比 較 し た もの が，
Fig．
−8
（a）（b）（c）（d）である。
同 図中太い実線が 実 験 式に よ るもの である。 §5 既 往の研 究 成 果との比 較 既 往の研 究 成 果 として藤 原らの実 験 式5〕 を比 較に用い る。 Tm につ い て藤 原 らの実 験 式 がFig
：−
18 中破線で示 さ れ る。 実 線が筆 者ら の実 験 式で ある が，
両者の相 違は 僅か で あ る。 妬 につ い て は藤 原らの結 果は 妬＝
0．
068 であ り，
筆 者 らの方が小さくその値の約 1／2となってい る。ま た藤原ら は じん性 率を実 験 式とし て求めてい るが，
その結 果と 比べ て筆 者らの実 験 結 果の方が大きく，
その 値は約2
倍 となっ てい る。
こ こに じん性率ど は，
最 大荷 重 時の変 形 を降 伏 変 形で除し た値である。
筆者らの 結果 と藤 原ら の結果の相違を説 明する理由は不 明であ る。 §6 結 語 ウェ ブのせ ん断 降 伏 がフランジの曲 げ降伏に先行す る ような寸 法 形 状を もつH
形断 面 部材の せん断 実 験 を行 い，
そ の結 果か ら，
こ の よ う な形 状を有す る部材の無 次 元 化 された 荷 重一
変 形 関 係 を表 現す る簡 略な実験 式 が 導 びか れ た。
こ の実 験 式は弾 性 域，
歪 硬化域お よ び 局部 座 屈 発生 後の劣化域を 3 本の 直線で近似するもの であ り， 歪 硬 化 域の直 線の こ う配h
。，
応 力 上 昇 率 T、
1，
お よび 崩 壊 曲 線の こ う配 観 で表 現され る。
こ れ らの諸量 を支配 す るパ ラ メー
タはd
／tw，
β， ‘／d
， p である。
既往の研究と して梁 部 材に関 する藤 原らの実 験 式と比 較す る と，
応 力上昇率につ い て は筆者ら の実 験 式と良く 合っ てい る。
しか し歪 硬 化 域の直線の こう配は筆 者らの 実 験 式の方が小さ く， その値は藤原 らの結果の約1
／2
と なっ てい る。 また じん性 率は筆 者らの実 験 式に よ る方が 大であり，
そ の値は藤 原ら の結 果の約 2倍となっ てい る。
こ れらの相 違 を説 明 する理 由は不 明である。
また，
任 意の繰 り返 し加 力 下の荷 重一
変 形 関 係 と一
方 向 加 力 下の荷重一
変 形 関 係は明確に対 応づ け られ るもの である事 を明ら かに し た。
参 考 文 献 1）加藤 勉，
秋 山 宏，
井 上哲 郎：「軸力、
せん断 及び曲げ を受ける H型 断 面 部 材の降 伏 耐 力と変形 性 状 に 関 す る 実 験的研究」，
日本 建 築 学会関 東 支 部 研 究 報 告集 昭 和47 年 2） 井上哲 郎，
秋 山 宏 ；「H 型 断 面 鋼 短 柱の塑性せ ん 断変 形」，
日本 建 築 学 会 大 会学 術 講 演 梗 概 集 昭 和56年 3） 秋 山 宏 ：「建 築 物の耐震 極 限 設計・
14章」，
東 大 出 版 会 19804 ） 高田弘 志，
藤原勝義，
土 井 康 生 ：「溶 接H 型 梁の耐 力に 関す る研 究 （その 1）」， 日本建築学会 近幾支部 研究報告 集昭 和 47年 5）高田宏 志，
藤原勝義 ；「溶 接 H 型はり の耐 力に関す る研’
究 （その 3｝」，
日 本 建 築 学 会 近 幾 支 部 研 究報告集 昭 和48一
59
一
Architectural Institute of Japan
NII-Electronic Library Service Arohiteotural エnstitute of Japan
年 6） 藤 川 隆 史
，
藤 原 勝 義，
土 壁 邦 雄：「曲げ と せ ん断を う け る 溶 接 H 形 鋼 は りの変形 能 力に関 す る 研究 」，
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 昭月 58年 7） 山 田 稔，
辻 文三，
三村裕一
：「軸圧を受け る H形鋼 の弾 塑 性せ ん断変形性状に関 す る研 究 〔皿）」，
日本 建 築 学 会 近 幾 支 部 研 究 報 告 集 昭 和49年 8） 山 田 稔，
辻 文三，
藤 井重保 ：「軸圧 を受け る H 形鋼 柱の弾 塑性せ ん断変形 性状に関す る研究 （X 定変位振幅 交番繰返し載 荷」，
日本 建 築 学 会 大 会 学 術 講 演 梗 概 集 昭 和 53年 9＞辻 文三，
橋 村 徹：r
軸 圧 を受ける H形 鋼 柱の弾 塑 性せ ん断 変 形 性状 及び崩 壊 性 状に関す る研 究 （1；せ ん断ス パ ン比 LIH＝
2．
4：N＝
0酌」、
日本 建 築 学 会大 会 学 術 講 演 梗概集昭和 58年 10） 加 藤 勉，
秋 山 宏，
帯 洋一
：「局 部 座 屈を伴 うH 形 断 面 部 材の変形」，
日 本 建 築 学会論文報告集 257号 11）鈴木弘之，
那花弘行：「鋼 構 造 部材の局 部 座 屈 補 強・
補 修 後の耐 力」，
日本 建築 学 会 大 会学 術 講 演 梗 概 集 昭 和58年SYNOPSIS
UDC ：624．
014．
2：624．
042 ：624．
044
LOAD ・
DEFORMATION
RELATiONSHIP
OF
SHEAR
−YIELDING
TYPE
H −SECTION
STEEL
MEMBERS
by Dr
．
TETSURO 皿 噺OUE，
Lectu爬 r，
Univ．
of Tsロkuba，
and Dr
．
HIROSHl AKlYAMA，
Assoc．
Prof，
，
Univ．
Qf Tokyo，
Members of A．
1．
J．
Shear
yielding type membersdealt
with in this paper are short steel members withH −
section cross−
sectioal shapes which are proportioned so that the yielding of web plate p【ecedes the y三elding offlange
plate，
It
has
been
already made clear experimentally that this type of members shQw very excellent deformation characteristics ， and
the effectual use of these members may afford an advantageous measure in the earthquake resistant
design
ofbuildings
．
To
practically apply these members in thedesign
of buildings，
i目 s necessary to know their preciselQad−deformation
characteristics up to their collapse state．
Based
on a series of experiments on beam−
type andcollumn
−
type specimens，
empiricalformulas
arederived
and the applicability of them are ascertained throughcompar 五son with previous exper 三mental research works
