【論 文】 UDC ；624
．
014．
2：624．
023：624．
e42 ；624．
072．
2 日本 建 築学 会 構 造 系 論 文 輯告集 第 361 号・
昭 和 61 年 3 月は
り
降伏
型
鋼 構 造 偏
心
立体 骨組
の
塑
性崩壊荷
重
に
関
す
る
実験 的
研
究
正 会 員 正 会 員 正 会 員零 琳 ホ ホ ホ
朗
雄
伸
一
静
和
上
岡
本
井
辻
山
1．
序 本 論は，
は り降伏 型 偏心立 体 骨 組の水 平 加 力 実 験 結 果 の報 告で あ る。 本 論で は，
水 平 力 と して骨 組の重 心に作 用する地震 力を対象と し，
重心 と耐 力 中心1｝の ずれ を偏 心 と定 義す る。 立体 骨 組の塑性 崩 壊 荷 重は，
こ の偏 心の 増大に伴っ て小さ く な る。柱 降 伏 型 立 体 骨 組につ いて は， 横尾，
山肩らの理論的研 究1似後，
い くつ か の理 論 的・
実 験 的 研 究が行わ れ ている2−
4〕が， は り 降 伏 型につ い て は 境界 条 件の設 定が複 雑なこともあっ て，
その実 験 的 研 究 は今のところ見当た ら な い。
筆 者ら は すで に， 任 意 方 向 水平力に対する は り・
ブ レー
ス降 伏 型 偏 心 立 体 骨 組の塑 性 崩 壊 荷 重が上 界 定理 に 基づ く方 法によっ て比 較 的 容 易に得 ら れ る こ とを 明 らか に して いる5）が，
こ の 方 法で は柱のねじり抵 抗が無 視さ れて いる。 柱に鋼 管な どの閉 断 面 を用い る場 合， 柱の ね じり抵抗を無視す れば安全 側の崩 壊 荷 重は得ら れ る が，
実 際の崩壊荷重を か な り過 小 評 価す る可 能 性が ある。
柱 が弾性域に とどま る は り降 伏 型立体 骨 組では，
柱の ね じ り剛性を考慮す れば，
厳密には ね じりを伴 う崩 壊 機 構す な わ ち 塑性流 れ状態 は存 在し ない。 そ こ で本 研 究で は， まずは り降伏型偏心立 体 骨 組の弾 塑 性 荷 重一
変 形 挙 動に 及ぼ す柱のねじ り剛 性の影 響につ い て考 察してい る。
続 い てその結 果に基づ き， 柱の ねじ り剛性が小さい場合と 大きい場 合の2
種 類の はり降 伏 型 1層 1スパン骨組 を対 象と し，
主に骨組の偏心 量 と水平 力の作 用 方 向をパ ラ メー
タ と して行っ た実験結 果を報 告す る。2．
崩壊荷重に及ぼす 柱の ね じり剛 性の影 響 2．
1 柱 部 材の ね じ り剛 性 比 骨 組に作 用する ね じ り外 力に対して は，
各 平 面 構 面の 層せん断 力か ら成る偶力和 （ME
）と柱個 材の ね じ りモー
メ ン ト和 （M 妄）が抵 抗する。
柱がH
形 開 断 面の場合には，
M 妄はM ；の 1％ 程 度であり，
柱 個 材の ね じ り剛性は 骨 組の弾塑性 挙 動に ほ とん ど影 響 を 与え ない こと が指摘さ れて い る2＞が，
こ こでは閉 断 面の柱 材 を 有す る図一2．1
の1
層 骨 組 を対 象 と し，
骨 組のねじ り剛 性に対す る柱の ね じり剛性の割合が どの程度にな る か を検討 する。 図一
2．
1の骨 組の設 計 条 件 を 次の よ う に設 定す る。（1＞ は りは中 細 幅 系 列の
H
形 断面と し，
各方 向水平 力に対し て塑 性 設 計す る。
（2
） 柱は角 形 鋼 管 とし， 幅厚比 を25
とする。 （3） 柱は 2方 向水 平 力によ る2
軸 曲げ と軸 力に対し て弾性 域に収ま る よ う に断 面を算 定 する。 （4 ） 設 計 用 水平力は 屋根 面の重量 を1
t／m2 と して 算 出す る。
以上の設計条件を用い， 塑 性 設 計 用 終 局ベー
ス シャー
係 数 （CB
） と 柱軸力 比 （NIN
ρ）をパ ラメー
タと して設 計し た骨 組に対し て行っ た計算結果を図一
2．
2（a），
（b
） に示す。 （a）図は y 方向の スパ ン数が1，
（b
） 図はX
，
y
両 方 向の ス パ ン数が同じ場合の結果であ り，
横 軸に はX
方 向の スパン数 を とっ て いる。
縦軸の γ は柱のね毛
恥／ Y ∠ 二
石
：r
”…
TO．
3 o．
2 0．
1 寧 大 阪大 学 助 手・
工博 “ 大 阪大 学 助 手 榊 串 大 阪大 学 大 学 院生 ｛昭和 60 年 8 月 29 日原 稿 受 理 ） Sx 図一
2．
1 1 Y 、−
N／Np＝
00
・
ヨ一・
一
西ノNp＝
o・
25 丶一
一一
N／Np＝
o・
5 丶 1 o．
2 ＼ ＼＼
＼
＼
、
’
＼o
．
1＼
§
、
5x O l 2 3 4 5 （a ） Sr‘
1鴇
廴勾
、 陶＼
h＝
3000rmt＝
6000一
N〆Np＝
o『膠
一
N／Np冨
O・
25−一
一
一
N〆Np＝
O・
5＼
馳
＼〈
x
＼
、
こ ：
｛
；；t ：：’
：NSx 図一
Z2 e 1 2 3 4 5 〔b｝ Sr＝
Sx一
79 一
じ り剛 性 と骨 組のねじり剛性の比であ り
，
弾性域で は次 式で定 義される。
γ＝ME
／M
互・
・
一一・
・
一・
・
・
…
一・
一・
一・
・
・
・
…
一・
・
一一
（2．
1） た だ し柱材に対して は， サン ブナンのね じ りのみを考 慮 してい る。
また，
終局ベー
ス シャー
係 数は結 果に はほと ん ど 影 響 を与えな かっ た た め，C
．＝ O．
25値に対する結 果だ け を示して い る。
1ス パ ン骨組で は γ の値は10〜
30 ％程 度であ るが，
2ス パ ン に な る とこの値は 急激に小さ く な り，
ス パ ン数 の増 加に伴っ て漸 減し て数 ％ に な る。 ま た， 柱軸力 比 が大き く な る と，
は りに比べ て柱 断面が相対 的に大き く な る た め γ値 も大き く な る。 図一
2．
2は 1層 骨 組に対す る結 果である が，
図中の軸 力比0，
5
の場合は多層 骨組の 下 層 部を想 定 した もの で，
多層 骨組の γ値は，NINfi＝
0と0．
5に対す る γ値の中 間の値を と ること が 予 想 され る。 た だ し， 図一2，21
に示 す γの値は，
設計条件 （3 ）．
・
の効果で実際の骨組に比べてや や大き な値と なっ て い る。’
2．
2 は り降 伏 型 骨 組の弾 塑 性 挙 動 こ こで は， 前 項 （2．
1）式で定 義し た γの値によっ て は り降 伏 型 偏心立 体 骨 組の弾 塑 性 挙 動が どの よ うに影 響 さ れる かを， 簡 単な解析によっ て検 討 する。
以 下に解 析 方 法の概 略 を示すが， 解 析 仮 定は次のとお りで あ る。 （1 ＞床 板は面 内 剛である。 （2 ）水 平 力は床 板の図心 （重 心 ）に作 用する。 （3
）立体骨 組 を構 成 する各 平 面 構 面の層せ ん断 カー
層 間 変 位 関 係は完 全 弾 塑 性 型と す る「
。 （4） 柱の ね じ り剛 性とし て はサンブナン の ね じ りの みを考え る。
（5
） は り は強 軸 まわ りの曲 げだけに抵 抗 する。 （6 ）微 小 変形 で ある。
まず，図一2．3
に示す1層 1ス パ ン立 体 骨 組に対して，
荷重お よびその 作 用 点 （図 心G
）の変 位の 各ベ ク トル を次の よ う に定 義す る。
’
図一
2．
3 荷重と変 位一 80 一
IH
｝＝
IHx
Hr
Mzl
「 ，Iu
｝＝
IUx
Uy
Rz
｝ ’・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（2，
2） こ こ で，
Ux，
Urは そ れ ぞ れ荷 重 点G
のX ，
Y
方 向 層 間 変 位，
Rz は層 間ね じり角で あり，
T
は転 置 記 号を表 す。 次に，
立 体 骨 組を構 成する各平 面 構 面の層 間変位と ね じ り角か ら成る変 形ベ ク トル，
および，
これに対 応 する 応 力ベ ク トル を次の よ うに定 義 する。癰
：
禽
歌繍禽
劇
・
一 …・
（… ） こ こ で，
QXi
な ど は各 平 面 構 面の層せ ん断 力でありtME
は柱の ね じりモー
メ ン ト和である。
応 力ベ ク トル成分の 正 方 向は図一
2．
3に示 す変 位の正 方 向と同じ とする。IHI
とIQ
‘i
のつ り合い条 件 式は次 式で与え ら れ る。．
IHI
；
［T ］1
（〜‘ト・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
一・
・
…
r・
・
（2，
4 ） …一
［
1 1 0 0 00
0
1
1
正O
l
／2− 1
／2− 1
／2
t
／2
1
］
lUI
とIUI
の適 合 条 件 式は，
上式にお け る変 換 行 列 ［T
］ を用い て次式で表 され る。・
1
（ノII
＝ ［T］TIUI・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
■
一
・
・
一
一
・
…
一
一
・
（2．
5
） ｛Q
，1
と1
U
，｝の間の弾 性 構 成 関係を次 式で表す。IQ
，1
＝
［K
』｛しr，1
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
4■
一・
・
一・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（
2．
6
》 ［Ka ．
＝＝0000
揄000
梅 000
笛 000
砺090
勗 0000 こ こで，Kxi
，Kt
，な ど は，
X ，
Y
各方 向のi
番目の平 面 構面の層せ ん断力と層 間変位を関係づ け る弾性剛性で あり，Kz
は柱のね じ り 剛性 和であ る。
式 （2．
4
＞一
（2．
6）よ り， 荷重IH
｝と その作用 点の変位lU
｝を関係づ け る 剛性方程式は次の よ う に な る。
IHI
＝ ［T
］IK
」［コ「｝71U 卜・
・
凾
噛
・
・
・
・
・
・
・
…
r…
一・
・
・
…
（2．
7） 弾塑性 域では， た とえば Xl 構面が図一
2．
4の よ うな 機構に なっ て その せ ん断 耐 力に達す る とK
、、＝0
と置い て解 析 を続け る。
以上の式は 1層 1ス バ ン骨 組に対 して 誘 導し たが，
多 層 多ス パ ン骨 組に対し て も 同様に して定 式 化 され る。 また，
微 小 変 形の仮定に基づ いて い る か ら， 荷重増 分と変位増分の関係も同q
形 を とる。
上記の方 法 を 用い， 式 （2．
1）で定 義さ れ る γをパ ラ メー
タ と し て図「2．5
の 1層 1冬パ ン骨 組 を解 析 する。 この 骨組は， 図一
2．
1で Sx＝
Sy・
＝
1の場 合と同じ形状 で あ り，
その設 計 条 件 も2．
1項で示し た と お りで ある。
各 平 面 構 面 のせ ん断耐力は図一
2．
5 中の枠内に示されて い る。
肌， 冗 は そ れ ぞれ骨 組の X お よ びY
方向の塑 性 耐 力に関す る偏心 量 を規 定す るパ ラメ．
亠 タ であり，
図一
2．
5に示す耐 力 中心 U の座標は，
m，
n を 用い て次の図
一
2．
4 よ うに表さ れる1）。
（
X
…Y
・｝一
（
｝
’1
，1
望
の
………・
……
（2．
8） し たがっ て，
耐 力 中心U
と 重 心G
の間の偏 心 量の x，y
成 分 ex ， ey は それ ぞ れ次式で与えられ る。
e・ ・
号
1
・ e・一………・
…・
…一 ……
（・．
・〉 図一
2．
5の解析 骨 組で は， γ＝
0の と きのね じ り機 構 を 伴う崩 壊荷重が 並進 崩 壊 荷 重の1
／2
と な るよ うに，
m≡
n＝
O．
75とし た5）。
図
一
2．
5にお け るX
方 向 水平力に対す る計 算 結 果 を 図一
2．
6に示す。
横 軸のRx
は屋 根 面の 図 心G
の X 方 向層 間 変 形 角であり，
縦軸の荷 重は並 進 崩 壊 荷 重で無 次 元化し て い る。
図中には O〜
O．
3の各γ値に対 する荷 重一
1．
D 0．
5 e＠
一一
一
一
一
一
一
Y 乙膕
9
口出
〕
一
■
一
一
θx遭
コ
1
・（
吾
，
号
〕 貸 〒 ご 乙 旨 1 （1−
m 〕Ω 11＠
図一
2．
5 解 析 骨組 O．
05 図一
2．
6 荷 重一
変形 関 係 X T＝
O，
1 Y＝
e．
05T＝
O，
025Y＝
0 ｝ 0．
1 変 形関係を示しており，
● 印の点でX1
構 面がせ ん断耐 力に達 し，
○印の点でY2
構面が せ ん断 耐 力に達し ている
。
γ＝0
の場 合に はY2 構面が塑 性 化 するとね じ り機 構が形成さ れ，
骨 組は塑性 崩壊 状 態にな る が，
γ＞0では
X1 ，
Y2
両構面が各々 のせ ん断 耐 力に達 し た後も，
弾 性 柱の ね じ り抵 抗に よっ て荷重が増 大 する。
当然の こ と ながら， γ の値が大 きい ほどY2
構 面が耐 力に達 し た 後の剛性は高く，
■ 印の点で並 進崩 壊 荷 重の レベ ル に達し
，X2
構面 に機 構が形 成さ れ て 並進 崩 壊 機 構と な る。 このとき，Y2 構
面に は除 荷 が生じ ている。
柱は弾 性 を保持するもの と す る と
，
図一
2．
6か ら明ら か な よ う に，
γ＞0であれ ばは り降 伏 型 立体骨組が ね じり機構で崩壊することは な く
，
最 終 的に は荷 重 方向の並 進 機 構で崩壊する。
し か し図一
2．
2に示 し た ように，
3 ス パ ン以 上の 骨 組で は γ の値は0．
1以 下で あ り，
この 範 囲の γに対 して，Xl
構面に続い てY2
構面が せ ん断 耐 力に達 し た後の荷 重の増 大は緩やか で ある。 さ らに，
並 進 崩 壊 機 構が形 成さ れ る のはRx
＞O．
1以 上の大変形 域 で あり， γ＜0．
1の場 合，Y2
構面が その耐 力値に達し たときの荷重値は，
γ・＝Oの場 合の崩 壊荷重に比べ て数 ％ し か大き く ない。 し たがっ て，
柱に鋼管な ど の閉 断 面 を用い た場 合で も， 実 用 上は γ＝O，
す な わ ち柱の ね じり剛 性 を無視し た場 合の崩 壊荷重で立 体骨組の耐力 を 評 価し て も差し支えな いといえ る。 また， 柱がH
形の よ うな開 断面の場 合，
そのね じ り剛性は閉 断 面 部材に 比べ て 1／100以 下の オー
ダー
である か ら，
柱の ね じ り剛性が 崩壊 荷 重に影 響 を与えな い こ と は明 ら かである。
3．
実 験方 法 3．
1 試 験体試験 体は， 図
一
3．
1に示す よ うに柱と はりを ジョ イン トブロ ッ クで結合し た1層 1ス パ ン骨 組である。
柱と は りを結 合す る ジョ イン トブロ ッ クにつ い て は，
藤本，
岡 田らの実 験3｝ を参 考に し て， 図一3．
2に示す形状の もの を用い てい る。 主な実 験変数は図一3．1
に示す偏心パ ラ メー
タm ， n であり，
柱の断面形，
加 力 方 向な ど につ い ても検 討して い る。
本 実 験で用い た試 験 体 を表
一3．1，
3．
2に示す。
表一
3．
1の BC シ リー
ズは柱が閉 断 面の骨 組を想 定し た試 験 体で あ り，
柱， は り ともに図一
3．
3
に 示 す 正方 形断面で あ る。 表 中のDHt
は，
図一
3．
1
に記号B
‘で示し てい る は り断 面の 辺 長 （mm ）で ある。
次に，
表一
3．
2
のBO
シ リー
ズは．
柱の ね じり剛 性 を 小さ く する ために図一
3．
4
に示す ような十字形の開 断 面 柱 を用いた試 験 体で あ り， は り はH
形 断 面で あ る。 はりの断 面 形状は表の下欄 に示し ている。 どの部 材 も32mm
角の鋼棒 （SS
41材 ） か ら 切削加工 し たもの で あ る が， 図一
3．
4の十字形 断 面 柱だ けは焼入れ し たSCM
材 を用い て い る。試験 体 名の
BC
あ るい はBO の後の数 字は，
0が 無 偏一 81 一
心 骨 組
，
1がX
方 向の構 面だけ に偏心 が あ る 1軸 偏心 骨 組，
2がX
， Y 両方 向と もに偏心 してい る2軸 偏心 骨 組であ ることを表 して いる。 次の数字は偏心 パ ラメー
タ m の値を表 し， 末 尾に英 字 D が付い てい る もの は Y 400 40 320 0甌
駢
’
3
o 省き
B ／
お
G＠
20
口 NI の ご8
蝉 o画
圓 Ω
幽
X一
Level 5一
Leve1 4 」一
Leve ユ 3 図一
3．
1 試 験 体 と加 力 治 具＿
Leve1 2一
Leve1 1一
Level O 表一
3．
1BC シ リー
ズ試験体45
°
方 向の水 平 力 を受け る試験 体である。
表一
3．
1，3．
2
に は 式 （2．1
）で定 義さ れる γ値 も掲げ て い るが，
表一
3．
1のBC
シ リー
ズの柱は中 実正方形断 面で ある た め，
図一
2．
2で示し た 1ス パ ン骨 組の γ値に 比べ て や や大き な値に なっ て い る。 他 方，
表一3．2
の BO シリー
ズの γ値はBC
シリー
ズの 1／10程度であ り，
柱は開 断 面で あ る が， 図一
2．
2に おける多ス パ ン骨 組の γ値に ほ ぼ対 応し ている。
各 部 材の断 面 性 能を ま と めて表
一
3．
3に示す。BO
シ リー
ズのH
形 断 面ば りにつ い て は， 図一
3．
5中に示 す よ うに，
片 持ば り形 式の曲げ試 験 を行っ て おり，
その結果 も表一
3．
3に Mp と して示して い る。
曲げ試験は各 断面 ごとに 2体つ つ行っ て お り， 図一
3．
5は曲げ 試 験 結 果の一
例で あ る 。 図中の ▽ 印の点は荷 重一
変 形曲線の こ う配 が初 期の 1／6に なっ た点で あり，
図か ら判 断して，
この 点 以 降は塑 性流れ状態に なっ た もの と み な し た。
こ の ▽ 印の点に対応す る モー
メ ン ト値 を上 記のMp
値と し てい る。
な お，H
形 断 面ばり の部材 端にお け る危 険 断 面の位 置は図一
3．
6に示す とお り であ る。 表一
3．
3
に は引 張 試 験結果4，のσ v〔＝3，
29t／cm2 ） を 用いた塑 性モー
メン トの 値 （σ y’
Z
ρ）も掲 げて い るが，
こ の値は曲げ試 験 結 果のMp
値とほ ぼ一
致し て い る。 以 上の各 表に示 すよ うに，
骨 組の偏心 は， は りの断 面 を変 化させ る こ とに よっ て与えて い るが，X ，
Y
各 方 向の並 進 崩 壊 荷 重が等し く な る よ うに は り部 材 断 面を決 定して い る。 柱の ね じ り剛性が0
， す な わち，
γ＝
0の 場合の各 試 験 体の崩壊荷重の剛 塑 性 解 は，
図一
3．
1
に不 す偏心パ ラ メー
タ m，
n を 用い て次の よ うに表す こと が で き る5）。
なお，
m，
n の範 囲は0
≦m ， n≦1
と する。 Beam （ 1 皿 n α Y No．
Desiqna ヒionDE ⊥ DB2DB3DB4 ユ 2 3 BCO−
OBC2−
50BC2−
75 1日．
0 工4，
3 工1．
3 工8．
020．
62L7 la．
020．
52 ⊥．
7 19．
014．
コ 11．
3 oo．
4990，
753 Oo．
4990．
753 ooooo°
0．
3940．
5721．
193 表一
3．
2 BO シ リー
ズ 試 験 体 Beam mn α NO，
De5エgn己tionB182B3B4 12
3
4 BOO
−
OBO 工一
75BO2−
60BO2−
75．
』
．
00 」 540．
ε020．
754：
0．
5020．
754：
：
：
二
0．
O工260．
01990．
04900 』474 56 7 BOO
−
ODBO1−
75DBO2−
75D．
00．
7540．
ウ54：
0．
7541：
145
°
0．
Ol260，
01990．
0474 B。 S。cti 。 ・ H−
25・
2。・
3・
3．
麗一
25・・5・
2・
2・
・H−
… L3×2x2 JoBeam
−
to−
¢olu 皿D connection図
一
3．
2 ジョイン トブロ ック一 82 一
匚
］
A一
亙
鼕
「 二
工
］ 「 ＝ ＝ ］
亙
Col n 皿e曲 er［
匚
コ
噂
ニ
ロ
di
A−
A一
『匚
＝ コ ［
＝
工］
］
亙
Bearn member 図一
3．
3 BC シ リー
ズの柱，
7s はり部 材 A−
A黛
：コ
亙
虧
400 A−
AColurnn me 血ber
亙
需
瓠
輩
亙
Beam rne 血ber
図
一
3．
4 BO シリー
ズの柱，
は り部 材 400 300 200 100 ユ 2 3 4 図一
3．
5 曲げ試験 結 果 5 まず，
X 方 向 （α＝0
°
）水平力に対す る崩壊 荷 重は ，纛
鋤 一 1 （m ＋n≦1
）・
一 ・
……・
……・
（3．
・・）H
｝。wav ）＝
2−
〔m ＋ ・）（m ＋・＞1
）…・
・
…
（3・
1b） こ こ で，Hk
、w。n はX
方 向の並 進 崩 壊 荷 重であり，
図一
3．
1を参 照し て，
H
幺Sway ）＝ 2Q 式 （3．
1a ）お よ び （3，
lb ）は， そ れ ぞ れ並 進機構お よ び ね じ り機 構に対応 する。
次に 45
°
方向の水平力に対 する剛 塑性 解は次 式で与え ら れ る。
H
無
、 ＋巷
（m ＋・）……・
・
……・
・
一 一
（3．
2） た だし，H
築w 硼 は45 ° 方 向の並 進崩壊 荷 重であ り，
H 論w翻 ＝
2N
！7
Q
で ある。
3，
2
実 験 方 法加 力 装 置， 加 力 方 法の詳 細は すで に発 表して い る4切 で省 略する
々
S， 試 験 体の加 力に当たっ ては，
まず 処女載 荷 時に十 分 塑性変形が生じ る まで加力し た後，
数 回の交 番繰 返 し載 荷 を行っ た。
測 定方 法につ い て も文 献
4
）に示し てい る ので詳 細は 省 略す る が， 立 体 骨 組 を構 成する各 平 面構面の相 対 変 位 や相 対ね じ り角な どを把 握す る た めに，各節 点のx
，
y，
Z 方 向変位を測 定 した。
ま た，
部 材の 曲げモー
メ ン ト 笏 … R に ノ 丶 曲業
｝
蕊
鎚
…
…
詠
冷
瓢
距 5
■
O1R 笏 k翫
弄
ロ靴
L
− 一
＿
一
＿
一
＿
一
．
厂『
− 一
’
冒
一
一
一
一
’
1 1国
H一
ユOxl3x2x2 H形 断面ば りの危 険 断 面 位 置 表一
3．
3 各部材の断 面 性 能 Me皿berSectionA 工 z 乞PK ヒ σy°
ZpMp 〔 2〕 〔年
｝ 〔c皿91 ｛¢m3 ｝ ｛cm 』 ， （t・
cml に・
1 Eeam ■−
2L7x21．
74．
71 工．
85L702．
56 コ．
ユ26．
42 ■−
20，
6x20．
64．
24L50 ↓．
462．
⊥92．
537。
21 ロー
18．
Oxl8．
03．
24O．
875o．
9721．
461．
484．
80 ■一
工4．
3x14．
32．
04O．
3490．
487O．
73工 O．
5882．
40 ■−
u．
3x⊥1．
31。
28o，
↓36o．
2410．
3610．
2291．
19 H−
25x20x3x3L フ7L63 ユ．
301，
590．
05585．
235．
28 且一
25xl5x2x21．
020．
950O．
7590．
9U0．
0ユ413，
002．
96 H一
ユOx13x2x2o．
6400．
0日850．
177o．
2260，
00910．
7440．
748 Colu 皿n ■−
25x256．
253．
262．
603．
915．
4912．
9 ＋層
25x4 ユ，
840．
5320．
425o．
7090．
107 ＞5．
67一
83
一
分 布を測定す る た め， 各 部 材に ひずみ ゲ
ー
ジ をて ん付し て いる。
4．
実験結果とその考 察4．
1
塑性崩 壊 荷 重処女載 荷 時の荷 重
一
変 形 関係を，BC
シ1丿一
ズ は図一
4．
1に，BO
シリー
ズは図一
4．
2
に示す。
どの 図 も，
縦 軸の荷重軸は並 進 崩 壊 荷 重の理 論値で無次元 化し て お り，
横軸は 図一
3．
1のLevel
2とLeve13
の間の加 力 点G
にお ける加力方 向の層 間 変 形 角であ る。1
軸お よ び2 1．
2 1．
0 O．
B o．
6 o．
4 O．
2 0 0．
01 0，
02 0，
03 図一
4．
1 1．
1．
0。
0。
o．
0．
d） 0．
04 0．
05 1，
2 1，
0 0．
8 0．
6 0．
4 0．
2 o 軸偏心骨 組の 実験結果 は すぺ て ドッ ト付きの 実 線で示 し， 点 線で示す 無偏心骨 組の実 験 結 果と 比較し て い る。 図中の水平の点 線は，
式 （3．
1
）ま たは （3．
2）で与え ら れ る 剛塑 性 崩 壊 荷 重の レ ベ ルを表す。
また実 線は，2
節 で述べ た方法に よ る弾 塑 性 解 析結果 を 示す もの で，
ジョ イン トブロ ック部 分 を 剛域と し解析 し てい る。 た だ し BC シ リー
ズにつ いて は，
こ の試験 体の柱と同じ部材を 用いた曲げ試験結果4｝に 基づ いて， 柱に は剛 域を設けて いない。 各 荷重一
変 形 関 係上の▽印の点は塑 性 崩 壊 状 態 の 開 始点と判 断さ れ る点であり， こ の 点を崩 壊 点と呼ぶ こと にす る。 図
一
3．
5の曲 げ 試 験 結 ） O．
01 0．
02 0．
03 0．
04 0．
05 水 平 カー
層 間 変 形 角 関 係 （BC
シ リー
ズ〉 ） 0 0．
Ol O．
02 0．
03 0。
04 0．
05 ユ．
2 Lo 0．
8 o．
6 o．
4 O．
2 o ｝ 0．
Ol O．
02 0．
03 0．
04 0．
05 1．
2 Z．
O 0．
8 0，
6 o．
4 O．
2 o1．
2 1．
0 0．
8 0．
6 0．
4 O．
2 ｝ 0。
01 0．
02 0，
03 0，
04 0，
05 ） 0 0■
Ol OrO2 0．
03 0■
04 0■
05 図一
4．
2水 平 カ
ー
層 間 変 形 角関係 （BO シリー
ズ ） 果の場 合 と同 様， ▽ 印の点は荷 重一
変形曲 線の こう配が初 期こ う配の 1／6
の点とし て定めてい る。
図一
4．
3は， 図一
4．
1
と図一
4．
2
に示す各 骨 組の荷 重一
変 形曲線上の崩 壊点 （▽ 印の点 ） か ら最大 変位点 まで の柱 脚に対 す る柱 頭の相 対 変 位 増 分を10 倍に拡 大して 描い た もの で あ る。
図一
4．
4は，
柱の ね じ り剛 性 を無視し た場 合の崩 壊 荷 重と偏 心パ ラメー
タm，
n と の理 論 的関 係と実 験 結 果を 比較し たも の で ある。
図 中の実 線は2軸 偏 心骨組， 点 線は1軸偏心骨 組に 対し て， 式 （3．
1）ま た は （3．
2 ） で与え られ る崩 壊 荷重H
ρと偏 心パ ラメー
タ m と の 理論 的 関 係である。
図一
4，
4で実 験 値 を 表す● 印お よ び○ 印は 図一
4．
1，
4．
2に▽ 印で示さ れ てい る崩 壊 点の荷重値に対 応 する。図
一4．
1， 4．
2に おい て，
崩 壊点の荷重 と 剛塑 性 解に著しい 差 異が認め ら れ るのは，
柱の ね じり剛 性 が大きいBC
シ リー
ズ の2
軸偏 心 骨 組 （BC 2−
75）だ け である。 表一
3，
1に示す よ う に，
試 験体BC
2−
75 の γ値は L193 とか なり大きい た め，
図一4．3
か ら明らか なよ うに， X 1構 面に続いて X2 構 面が平 面 骨 組と して の崩 壊 機 構とな り， y 方 向 構 面が塑 性 化 す ること な く 並 進崩 壊 機 構が形成 さ れて一
84
一
い る
。
その結 果， 崩 壊 荷 重は柱のね じ り剛 性 を無 視 し た 剛 塑 性 解よ り か な り大き く なっ てい る が，
その挙 動は， 図一4．1
中に実線で示されて い る弾塑性 解析結 果か ら明 らか な ように，
2節で述べた柱の ねじ り剛 性 を考 慮した 方 法によっ て追 跡さ れて い る。 これに対して，
柱の ね じ り剛 性が小さいBO
シ リー
ズでは，
図一
4．
3お よび 図一
4，
4か ら明ら か な ように，
偏 心 量や荷 重 方 向にか か わ らず，
崩 壊 機 構および崩 壊 点 の荷重と も に剛塑性 解と よ く一
致して いる。 た だ し，
崩 壊 荷重につ い て は や や実験値の方が大き く なっ て い る が，
これ は，
図一
4．
2
か ら わ か る ように，
柱のね じ り剛 性に よっ て耐力が若干 上 昇し た た めで あ る。 4，
2 繰返 し荷重一
変形挙動 図一
4．
5お よ び図一
4．
6に は， そ れぞれBO
シ リー
ズ の試 験 体BO l−
75およびBO 2−
75の繰 返し荷 重に 対す る荷重一
変形 関 係を示 す。
どちらの 図 も， （a） 図は水平 力 （H ）一
加 力 方向の層 間 変 形 角 （Rx） 関 係， （b
）図は 水平力 （H
）一
相対ね じ り角 （Rz
）関 係である。
これ ら の図の荷重軸も並進崩壊 荷重で無 次 元 化さ れて い る。
図
一
4．
5，
4．
6の （a）図に示すH−
Rx関 係につ い て は， とちらの骨 組も ラー
メ ン構造特有の紡 錐 型の履 歴 曲線 と なっ ている。
（b
）図に示す繰 返し加 力に対 する ね じ り 応 答に関 して は， 図一
4，
5
の 1軸 偏心骨 組 （BOl−
75 ） の ね じ り角の塑性 変形成分は わずかであり，
処 女 載 荷の「
匚
… P ：唱
．
°
−
．
．
．
O匸
L
… 7引
．
．
：．
ひ “一
π
一
一
一
9 ： ／ ： ポー
＿
一
一
一
＿
一
一
心 巳OO−
OD「
匚
7．
III
．
．
II．
◇ BOI−
75’
一
一
一
゜
一
冒
■
雫 i ／ … ti．
一
一
t−−−
bBel−
75D ◎−
み． ．．
BC2−
75 マ ー ー．
II
．
O＝
翫一
」
田゜
ー ー卩
゜
1°
ぴ一
一
一
一
一
一
一
一
9幽
／ ：．
1 6
＿
，
，
一
一
．
−
6BO2−
75D や ー ー」
．
．
．
⇔…
一
…
覗 2．
一
〇一
一
BI
．
1．
．
II．
し 図一
4．
3 崩 壊 点 以降の変位の増加 量 （10倍に拡大1
場 合と同 様，
こ のBO
1−
75試 験 体は繰返し加 力に対し てもほ ぼ並 進挙 動を 呈 して いること が わ か る。一
方 図一
4．
5
の場合と対照的に，
図一
4．
6の 2軸 偏 心 骨 組 （BO
2−75
＞のH −Rz
曲 線は，
H−
Rx 曲線と同 様に ほぼ定 振 幅 で大き くルー
プを描い て い る。 こ の よ うに， 繰 返 し荷 重一
変 形 曲線は，
バ ウ シンガー
効 果の影 響で弾 性 域か ら塑 性 域に か けての 剛性 低 下が緩 慢であるが， 荷 重一
層 間 変 形 角 関係お よ び荷 重一
ね じり角 関 係に は，
単に処 女 載 荷 H ／H81sway ） 工．
o Rx （ra．
05 o D．
D5 0，
BOI−
75一
1．
0一
〇 （a） 水平 カー
層 間変形 角 関 係 d〕 05 〔b） 水平カー
相対ね じ り角 関 係 図一4．
5 繰 返し荷重一
変形 関 係 （BOl−
75） LO 0．
5 o O D．
5 LO BC serie5 〔cr＝
00） 1．
0 e．
S oHp ／Hp（sway 〕 ロ ．XiLg
圃
n＝
m m O O．
5 LO BO serie5 〔α＝
OO） 図一
一
4．
4 崩 壊 荷 重と骨 組の偏心の関係 1．
0 O．
5 Hp ／H笥
。w。y）圜
尸
・
、
ρ、
丶
自
m m O O．
5 1．
O BO series ｛a＝
45°
，一
85
一
H／日
91sway
， 1．
O R罵
｛ra，
05 0 D．
05 o．
BO2−
75一
LO 重の理論 的 関 係の検 証を意 図し て， 骨 組の偏心量と水平 力の作 用 方 向をパ ラ メー
タ と し た加 力 実 験 を行っ た。 ま た，
崩壊荷重に及ぼ す柱のね じ り剛 性の影 響につ い て も 若 干の考 察を加え た。 その結 果，
柱に鋼 管な どの閉 断 面 を用い た骨 組で も，
ス パ ン数が3
以上で あ れ ば，
柱 個 材 の ね じ り抵抗は骨組の せ ん断 力に よ る ね じり抵 抗の 1割 以 下であ り，
その 崩壊 荷重に及 ぼ す 影響は小さい こと，
ま た， 崩壊荷重は筆者ら が提 案し た解法に よっ て十 分正 確に評価でき ること，
な ど を明らかに し た。 謝 辞 本 研 究は，
大 阪 大 学 教 授五十 嵐 定 義 博士の御 指 導の下 に行っ たもの であ る。こ こ に記して感謝の意を表しま す。 （a ） 水 平 カー
層 間 変 形 角 関係一
〇 d》 1 （b） 水平カー
相 対ね じ り角関 係 図一
一
4．
6 繰 返し荷 重一
変形 関 係 （BO 2−
75） 時の挙 動が繰 返し現れて い るにすぎ ない。5．
結 論 本論で は， は り降伏 型 立 体 骨 組の偏 心 量 と塑 性 崩 壊 荷 参 考 文 献 1） 横尾義貫，
山 肩 邦 男 ：水平 力 を 受 け る立 体 架 構の Limit Analysis，
日本 建 築 学 会 論 文 報 告 集，
第61号，
1959年 2月，
pp．
157〜
162 柱降伏型 立体 骨組に関す る既 往の研 究につ い て は下 記の 論 文 〔2−
4〕にま とめ られている。
2） 若 林 実，
中 村 武，
井上 明：水 平 力を受け る 鉄骨 立 体 骨 組の弾塑 性 性状に 関 す る実 験 的研究，
京 大 防 災 研 究 所年報 第19号B，
1976年4月，
pp．
1〜
24 3）藤 本 盛 久，
岡 田 久 志 ：鋼 構 造 骨 組の三次 元 弾 塑 性 挙動に 関 する研 究 そ の 1一
三次 元 鋼構 造骨 組の模型実験，
日 本 建築学会論文報告 集，
第244号，
1976年6月，
pp．
41−
484 ｝ 辻 岡 静雄，
井上一
朗，
五 十 嵐 定義，
佐 脇 宗 生，
山 本 和伸，
金 山 功 ：骨組に偏心 を有す る鋼 構 造 立 体 骨 組の水 平 加 力 実 験，
日本 建 築 学 会 構 造 系 論 文 報 告 集，
第355号，
1985年9月，
pp．
24−
37 5）五十 嵐 定義，
井 上一
朗， 平 原 章二，
多 田 元 英 ：はり降 伏 型 立 体 骨 組の 剛 塑 性 崩 壊 荷重，
第27回 構造 工学シンポ ジ ウム，
1982年2月，
pp，
103〜
110SYNOPS
互S
UDC ：624．
014．
2 ：624．
023 ：624．
042 ：624．
D72．
2
TESTS
ON
THE
PLASTIC
COLLAPSE
LOAD
OF
WEAK
BEAM
TYPE
SPACE
STEEL
FRAMES
WITH
ECCENTRICITY
SUBJECTED
TO
HORlZONTAL
LOAD
by Dr
．
KAZUO lNOU 臥 S闘皿 UO TSUJ ■OKA and KAZUNOBUYAMAMOTO
，
Members of A，
1，
J．
The purpose of this study
is
to verify the relationbetween
plastic collapseload
and eccentricity of weakbeam
type space frames
．
One story，
one span and onebay
small−
sized steel space frames are tested under the horizon．
tal
