1
論 文 】 日本建築学 会 構 造系論文 報 告 集 第 452，
号・
1993年 10 月Journa
］ofStruc
しCQnstr
．
Engng
，
AIJ
，
Ne
、
452，
0c
し．
，
1993単位 単
層
ラ
チ
ス
ド
ー ム の
載
荷
試 験
お よ
び
弾塑 性
座
屈 荷 重
LOADING
TEST
AND
ELASTO
−PLASTIC
BUCKLING
LOAD
OF
UNIT
SINGLE
LAYER
LATTICED
DOMES
植
木 隆
司
＊，
松
栄 泰
男
＊＊
，
加 藤 史 郎
＊ ＊＊
， 山 田 聖 志
＊＊ ＊ ＊、
7
操
αψ
UEKI
，Yaseco
MA
TSUE
，
Shiro
’
KA
TO
砌4
觀
3乃ガ
YAMADA
The
presentpaper
examillesthe
strength of a singlelayer
latticed
dome
with semi−
rigidj
ints
by
thefol
］owingloading
test
and elasto−
plastic
buckling
analysis ρf
unit singlelayer
latticed
domes．
Elght
kinds
ofdomes
areIQaded
toknow
the
effects ofbending
rigidity of connection，
subtendedhalf
angle of member andthe
slenderness ratio．
Applied
methodfor
mechanical charac．
teristic
Qf
．
joint
to
estimatebuckling
behaviors
ofdomes
composed of semi．
rigidjoints
fQr
aprac
．
tical
qse
is
discussed
by
comparing withthe
geometrically
and materially non−
linear
analysis ofdome
based
on the rigidity and strengthdecided
by
the tests ofjoints
．
KeywordS
：latticed
shell，
frame
exPeriment ，．
non・
tineal
・
analysis，
bending
rigidity ef connection，
half
angle （of member
，
slenderness ratioラ チス シェ ル
，
骨 組 試 験
，
非 線 形 解 析
，
接 合 部 曲 げ岡
1」
性
，部
材半
開
角
，
部
材
細 長 比
1．
序 論
単
層 ラ チス ドー
ム の座
屈耐 力
は，接 合 部
の曲 げ剛性
や部 材 半 開 角
など
に大
き く影 響
さ れる。
接 合 部
に ボー
ル ジョイ
ン ト等
を 用
い ると，接 合 部
ば明
ら か にピン接 合
と剛 接 合
の中 間 的
な接 合
，
、
いわ ゆ る半 剛接 合
にな る。 こ の半
剛 接 合
の重
要 性
に焦
点
を あてた，
単
層
ラ チス ドー
ムあ るいは立 体 骨 組
の接 合 部
の曲
げ 剛性
と耐 力
の関
連に注 目 し た研 究
が，
解 析
ll『
L3 ）およ
び実 験
2｝・
1栴 191を と お して実
施
さ れて いる。
筆 者
も，
両 端
に回転
ば
ね の あ る部
材
で構
成
さ れ る裁 断 球 殻 状
の単 層
ラチス ドー
ムの解 析
を行
い，
座 屈 荷 重
およ
び座 屈 性 状
に対
す る接
合
部
の曲
げ剛
性 等
の影 響
を 分析
し，
座 屈 荷 重
の推 定 方 法
牽考
察
し た4）・
Tl・
9 ］。
ま た，
半
剛接 合 的
で ある ね じ込み式
の接 合 部
で構 成
さ れ る単 層
ラチス ドー
ム の実 大 載 荷
試験
を行
い，
両 端
に回転
ば ねの あ る部 材
で構 成
さ れ る骨 組
の弾
塑 性 解 析
と 比較
し，
接 合 部
の曲
げ 剛性
の大 小
だ けでな く，
部 材
の降 伏
，材 料
非線
形性
が 単 層 ラ チス ドー
ム の耐
力に大
きく影 響
す ること
，接
合 部
の載 荷 試験
で設 定
し た接 合 部
の剛 性
およ
び耐 力 を用
いた解 析
に よ り座 屈 挙 動
を推 定
で きる こと等
を示
した14 ）。
しか しな がら，
こ の実 験 的 研 究
で用
い た試
験 体
は，
部 材 半 開 角 が
3
°
の接 合 部
が比 較 的 剛 接 合
に近
い1
体
だ けで あ り， ま た，他
の実 験 的 研 究
におい て も，
接 合部
の曲 げ 剛性
，蔀
材 半 開 角
，
部 材 細 長 比
の大 小 等
が単
層
ラ チス ドー
ムの耐 力
に及
ぼ す影 響
につ いて統轄
的
に 論 じ た 実 験 的 研 究はない。
そこで，
本
研
究
で は，半 剛 接 合 的
で ある ね じ込み式
の接 合 部
で構 成
さ れ る単 層
ラチ
スド
ー
ム の耐 力 特 性 を
さ ら に検
討 す る た め，
接 合部
の曲 げ
剛性
，
部 材 半
開角
，
部 材
細 長
比 をパ ラメー
タとする8 体
の単位単
層 ラ チス ドー
ム の載 荷
試 験
を実
施
し た。
単 位
ドー
ム は，
多 グ
リッ ドの ドー
ム に比べ て，
軸力
に対
す．
る曲
げモー
メ ン トの割 合
が大
き く曲
げ 剛性
の影 響
が顕 著
である。
また，本
研
究
で は，
実 験 結
果を分 析
し その変 形 特 性 等 を 明 瞭
にす ると と も に，
両端
に回転
ばね のある部 材
で構 成
さ れ る単 層
ドー
ム の実 用 的
な弾
塑性 解
析L’
1） か ら得
られ る挙
動 との 比較
か ら，
耐 力
の数 値 解 析
に よ る推
定
に あ たっ て の接 合 部
の扱
い方
に関
す る 問題 点 を 指 摘
す る。
2．
接合部
の性
状
2
，
1
接 合 部
の種 類
骨 組の
載 荷 試 験
に用
い た3
種 類
の ね じ込み式
のボ
ー
ル ジョイ
ン トの接 合 部 詳 細 図 を 図
一
1
’
に示
す。
これ らの接
寧
巴コー
ポ レー
ショ ン技 術 開 発 部・
工修 ＃ 巴コー
ポ レー
ション技 術 開 発部・
工 修 ＊ ＊ ＊ 豊 橋 技 術 科 学大 学 建 設 工 学 教 授・
工博 ＊ ＊ ＊ ＊ 豊 橋 技 術 科 学 大 学建設工学 助 教 授・
工 博Technical
Developement
Dept
，
TOMOE
CORPORATION
，
M
，
Eng
，
Tec卜nical
Developement Dept．
TOM σECORPORATION
，
M．
E囗g．
Prof
．
，
Regional
Planning
Dept
．
Toyohashi
Univ
，
ofTechnology
，
Dr
．
Eng
．
Assoc
．
Prof
．
，
Regionaj
Pjanning
Dep
匡．
Toyohashi
Univ，
ofTeob
．
nology，
Dr
．
Eng
．
合部
は半 剛接合 的
な特性
を持
つ も ので あ る。
（
a）
Sl4
は，
文
献 亅4 ）
で用 いた接
合 部 と 同 じ もの で，
ノー
ズコー
ン と ボー
ルの メ タル タッ チの接 合 面
に より，
剛 接 合
に．
近
い曲 げ剛 性
と耐 力
を期 待
で き る接 合 部
で ある。
（
b
）
Dl4
，（
c）
DO6
は，
ピン接 合
を想 定
し た接 合 部
で ある。
接 合 部
名称
のS
とD
は そ れ ぞ れの試 験 体 接 合 部
の曲 げ 剛 性 特 性
の タイ プ
を示
し（
以 下
，S
は 剛接
合 タイ プ
，
D
はピ
ン接
合 タ イプ
と定 義
す る）
，
14
と06
は試
験 体に 用い た 鋼管
部材
φ
一
139
．
8
×4
．
0
とφ
一
60
．
5
×2
．
3
の公称 外径
を示
す。表
一
1
に各 部 品
のサ イ
ズお よ び材 料
の規 格 を
，
表
一2
に試
験 体 と 同一
ロ ッ トより切 出し た試 験 片の 引 張 試 験の結果 を示
す。
2．2
接 合 部
の曲 げ載 荷 試 験 方 法
接 合 部
の曲
げ 剛性
お よ び曲
げ 耐 力等
の機 械 的 特性
を把
握 す
る ために行
っ た接 合 部
の載 荷
試 験
概
要 図
を図
一
2
に示 す
。数 種
の軸 力
に対
し て曲 げ
載
荷 試 験
を行
っ た文 献
゜
。
ト
卜
τ露φ一
ル1
こ
惚
；
鬻
IM
＿ ，．
溶 接 部幽
一
一
一
＿
＿
一
＿
＿
一
o1
冒
1 “ o響
山
i
1．
さ．
■
1 797974 鋼 管 （φ一
139，
8図4，
0） ノー
ズコー
ン 153 （a）
S14
コ ネ ク ター
7当
¢喬
藩
死
ア
ー
（H35x4PM52x4》 セ ッ トス ク リ
ュ
ウ （閇12x1．
75）＿
縮
1
’
一
一
一
一
一
一
一
一
を
＝
；
凾
一
…
8585 46 τ7 鋼 管 （φ一
139，
8x4．
0》 208 （blD14
一
68
一
（c ｝DO6
図一
1 接 合 部 詳 細 図14
＞
と異
なり，
本
研 究
で は，
軸 力
が0
の場 合
の曲 げ載 荷
試
験
の み を行
っ た。試 験 体
は，
2
本
の鋼 管 部 材 と
その中
央
の1
個
の ボー
ルよ
り成
る直線 状
の接 合 部
で ，支持 点 間
隔
が 180cm の ロー
ラ支 承
で支 持
さ れ る。
載 荷 前
に自重
によ る中 央
点
の曲
げモー
メ ントを
0
と する ため，
試 験 体
支持 点
の外 側
の鋼 管
に重
り を取
付
け てい る。載荷
は，
試
験
体
中 央
の ボー
ル上 部
の10
tf油 圧
シ リンダ
ー
を用
い て鉛 直
下向
きに行
っ た。
荷 重
の検
出
は，油
圧シ リンダ
ー
と反 力
フ レー
ム の間
に取 付
け たロー
ドセルを 用
い て行
っ た。
接 合 部 中 央
の曲 げ載 荷 方 向
の変 位
は，
ボー
ル両 側
に 表一
1
部
品のサイ ズおよび材 料の規 格 部 品 名 サ イ ズ 規 格 種 別 ボー
ル （外 径 160φ） 亅【SG3115SPV5D 相当品 ノー
ズコー
ン （SM 用 ） 月SG4051 S25C （D14，
DO5用 ｝ HSG3101SS400 コ ネ ク ター
M42K4 JIS G 4105SCM440 M35x4，
荒la翼2．
5 SCM435 スベー
サー
51φx6，
30φx3，
2JIS’
G4051 S45C 鋼 管 φ一
139．
8x4，
0 φ一
60．
5x2，
331SG ＄444STK400 表一
2 材 料の機 械 的性 質 部 品 名 サ イ ズ 降 伏 点 （tf ／cm冒 ｝ 引張 強さ （tf／c皿2｝ 伸 び く％ ） ボー
ル 180φ 5．
207．
00 25．
ノー
ス コー
ン （Sl4 用 ） 3、
止74．
95 38 14用 ） 3，
275．
00 34 05用 ） 3．
274．
80 35 コ ネ ク ター
M42π4 9，
9E1D．
95 凪 M35x4 9．
4110，
23 21 Ml8x2．
59．
9310．
63 21 鋼 管 φ一
139．
8x4．
03，
314．
10 35 φ一
60．
5翼2．
窓 4．
395．
14 5覧・
ボー
ル，
ノー
ズコー
ン幽
コネク ター
の試 験 片 は JIS Z 2201の 4号，
鋼 管は12号Bによ る。
・
ポー
ル，
コ ネ ク ター．
鋼 管の降 伏 点は0．
2 ％オ フ セ ッ ト法による。
載 荷 板 10tf油 圧シ リンダー
ロー
ラー
支 承 試 験体 ロー
ドセ ル紅
17 17B 重り 600 反力 台 支 持 点 間 隔 1，
800 600 3．
000 図一
2
接合 部 載 荷 試 験 概 要 図
対 称
に設 置
し た2
台
の変 位 計
の平 均 測 定 値
とし た。
な お
，
Sl4
の試 験 体
の組 立
におい て，
コネ
クター
の導 入 軸 力
が4
／3tf
（
ノー
ズ
コー
ンと ボー
ル の接 合 面
の平
．
均 応 力 度
が0
．
1tf
／
cm2）
とな るよう
に，
トル ク レ ンチ を用
いて2
800
kgl
・
cm のト
ル クをコネ
ク ター
に．
導 入
し た。Dl4 ，
DO6
の試 験 体
の組 立
は，
コネ
ク ター
の ボー
ル側
ね じ をス パ ナ を用
い て500
〜
1000kgf
・
cm程 度
の トル ク で締 付
け た が，
ノー
ズ コー
ン側
ね じ は その ま ま と し た。2
．
3
接 合
部
試 験
結
果
接 合 部
の曲
げ載 荷 試 験 結
果 を，
図一
3
に示
す。
縦 軸
の接 合 部 中 央
の曲
げモー
メ ン トM
。は，単 純 梁
の中 央
に集
中 荷 重
が加
えられたと して求
め た。 また，
横 軸
の接 合 部
中
央の回転 角
φ。は，
ボー
ル，
ノー
ズ
コー
ン，
コ ネク ター
等
の曲
げモー・
メ ン トに よ る変
形 を すべ て ま と めて評 価 し，長
ざ0
の回 転 ば
ね が部材
端
に あ る と仮
定
し て求
め た。
す なわ ち，
接 合 部 中 央
の曲 げ 載 荷 方 向
の変 位 測 定 値
か ら，
鋼 管 部 材
が弾 性 変
形 すると仮 定
して求
め た接 合 部 中央
の鋼
管
の曲 げ
に よ る変
位
（
全
体
が1
本
の鋼 管
で あ る場 合
に，等
しい荷 重 を 受
け る と きの変 位 ） を差 引
いて，接 合 部 中
央
の回転
ばね による変 位
と し，
こ れ よ り接 合部 中 央
の回転 角 φ
。を求
め た 14）．
Sl4
で は，
接 合 部 形 状
とコネ
クタ
ー
の導 入 軸 力
によ
り，
載
荷 開 始 時
か ら接 合 部
の曲
げ剛性
により曲
げモー
メ ン トが 生 じて，M
。一
φ。曲線
は線
形性
を示
す。 そ れに対
し て，D
］4
とDO6
は接 合部
のね じの遊 び
に よ り，曲 げ
モー
メ ント
がほぼ0
の領 域 （
以 下
，
こ の領 域
の回転 角 を遊
び回 転 角 φ
。
と い う）
が認
め られ るiSl）。
ま た，
Mo
−
ilo
曲 線
350 曲げ モー
メ7十 3DOMD （tf・
cm） 250 200 150 100 50．
oD，
．
OO O，
ti2
図一
3
接 合 部 試 験φ。の関
係
0．
04 0、
06 0、
Oa O．
】．
0 0．
12 0．
14 回 転角 φo （rad ｝ 接 合 部 中 央の曲
げモー
メ ン トM
。と 回転 角 注1） 本 研 究の接 合 部 試 験で は，
載 荷 前に試 験 体の 自重による
中央
点の曲げモー
メ ン トが0
と な る よ うに調整 して い る が，
片 振りで載 荷して い る。
し た がっ て，
本 研 究の接合 部 試
験
で得
ら れ た遊び
回 転角
は，
両振
りの載
荷試
験で 得ら れ る 遊 び厠．
転 角の 正確に半 分の値では ない。
表一
3
接 合部試 験 に よ る曲げ剛 性 K”お よ び降 伏 曲げモー
メ ン トMs 接 合 部 試 験 体 曲げ 剛 性 KB （tf・
c面／rad ） 降伏 曲 げ モー
〃 卜My （tf・
cm ） 遊び回 転 角 φs 這】｝ （rad ）．
降 伏蒔
回 転角 φy （rad｝ S142，
0麗104200O．
OOOO．
0．
D100 Pl43．
8x103100O．
OO25・
O．
0288 DO65，
8x102130．
0108・
0，
0332 の載 荷 初 期の線
形部
分の勾 配で定 義
す．
る接
合部
の曲
げ剛
性
KB
は，S14
に比べ てDl4
とDO6
は か な り小
さ い 。 す な わ ち、
S14
は剛 接 合 的
で，
D
ユ4
とDO6
は ピン接 合
的 な接 合 部
で ある。各 接 合 部
と もに，
M
。の増 加
に伴い非
線 形 性
を増 す
が，．
S14
で は鋼 管
とノー
ズ
コー
ン の接
合部
近
傍
の鋼
管部
材
が降
伏
す る．
こと
に よ り非線
形
性
が生
．
じ るの に対 して，Dl4
とDO6
で はコネ ク ター
が降 伏
す るこ とに よ り非
線
形性
が生
じ た。接 合
部
の降 伏
曲
げモー
メン ト蛎
は，
班「φ
。曲 線
よ り，
図 中
に．
記
し た点
と定
め た。
各 試
験 体のK
，，My
等
を，表
一
3
に示 す。．
3．
骨組
の試 験体
お よ び載 荷 装 置
骨
組
の試
験 体
は図
一
4
に示
す よ うに，
平 面 形
状
が 正
六．
角 形 を し た 単 位 単 層 ラ チス ドー
ム であ る。3
種 類
の接 合
．
部
，外
周部 材
の長
さ（
接 合 部
の大き
さ を無
視
し た節 点 間
距 離 ）
‘お よび部 材 半 開 角
e
，の組
み合
わ せに より，
表
一
4
に示
す8
種 類
の試 験 体 を 設 定
し た。
試 験 体
記号
の見
方 を欄 外
に示
す が，
左 側
は接 合
タイ プ
お よび 鋼
管
サ1
イズ
を，
中 央
は部 材
の長
さ1
を
，
右 側
は部 材 半 開角
砧を表
す。
岑
區
蕈
支 持 台．
H−
300s300xlOx151 鋼 板 鋼球 節 点 4：載 荷点 （鉛 直変 位 測 定 点 ） 支 持 部 詳 細 図 △ ；ひずみゲー
ジ貼 付 点 （2枚 また は 4 枚 〉O
o
．
図一
4
骨 組載 荷 試 験 概 要図
表
一4
に は， ドー
ム の ライ
ズH
，中 央
部
材
の長
さ1
。お よび
t
。に対
す る鋼 管 部 材
の細 長 比
λ。を
とも
に示
す。
各 試 験 体
の接 合
部
は7
節 点
，部
材
は12 本
である。中
央 部
の節 点
4
は自由
であ り，
外
周部
の6
節
点
の内
，
節
点
3
，
5
は，
2 枚
の鋼 板
の間
に フラット
ロー
ラー
を挟
むこと
によ
りX
方 向
に自 由
の ロー
ラー
支
持
と し，他
の4
節
点
は，
鋼 板
の間
に鋼 球
を挟
むことに よ り水 平 方 向 自 由
の ロー
ラー
支 持
と し た。
ま
た，
支 持 部
の鉛 直 方 向
の反 力 が
ボー
ルの中
心に向
くよ うに，支 持 部
の ボー
ル の下 側
は丸
く加 工
し た。なお
，Sl4
の試 験 体
の組
立 は，
中
央
の節 点
にサ ポー
ト を用
い て仮 組
した後
，
接合
部 試 験 と 同様
に，
コネ ク ター
の導 入 軸 力
が4
．
3tf
と な る よ うに，
トル ク レンチ を用
い て2
800
kgf・
cm の トル ク をコネ
ク ター
に導
入 し た。
D14
，
DO6
の試験 体
の組 立
も，
接 合 部 試 験
と 同様
に，
コネ
ク ター
の ボー
ル側
ね じ をス パ ナを
用
い て500
一
1
000
kgf
・
c皿程 度
の トル ク で締
付
け た が，
ノー
ズコー
ン側
ね じは その ま ま と し た。
荷 重
は，
反 力 床
に取 付
け た20tf
油圧
シ リンダー
を 用
い て，
中央部
の ボー
ル中
心 を鉛
直
下 片
に引
張 載
荷
で加
え た。
載 荷は，
塑 性変
形 を 確 認 す る た め 原 則 的に載荷
・
除荷
を数
回繰
り返
し ながら，載 荷 節 点
の鉛 直
下向
き変
位
表一
4
骨 組 試 験 体 形 状 諸元 骨 組 試 験 体 外 周 部 材 長 ‘（ζ面） 部 材 半 開 角 θQ （’
｝ ラ イズ H （c囗》 中 央 部 材 長 εo（cロ｝ 細 長 比 λo S14−
30−
1300．
D0．
8042300．
0362 S14−
30−
33DO．
02．
8815．
1300
．
3852 D14−
30−
1300．
oo．
864，
5300．
0362 Dl4−
30一
臼 300』 2．
8815．
1300．
3862 DO5−
30−
1300．
0o．
844．
4300．
0314E De5−
30−
a300．
02．
8815．
1300、
38146 DOE−
15−
1150．
00．
a42．
2150，
0273 DO6−
15−
3150．
02．
a27，
4150，
1873・
骨 組 試 験 体 記 号 S 14−
30−
！ ：接 合タイブー
S：剛 接合タ イ プ，
D：ピン接合タ イプ ：鋼 管サ ィ ズー
14：φ一
139．
8x4．
0，
05：φ一
60．
5x2．
3 ：外 周 部 材 長一
30
：1．
300cm
，
15
； t＝
’
15ecm
：部 材 半 開 角一
！ ：θq ≒1’
，
』7θD≒3’
δ。が ド
ー
ム の ライ
ズH
を超
え るま
で行
っ た。
荷 重
は油 圧
シリ
ンダー
に取 付
けたロー
ドセルで，
載
荷
点
の鉛 直
変
位
は変 位 計
で測 定
し た。
ま た，応 力
は図一
4 に示
す よ うに，
部 材
A
，
B
，
C
の3
本
の鋼 管 両 端
に貼
付
し たひず
みゲ
ー
ジ
で測 定
した
。
ひず
みゲ
ー
ジ
は，
鋼
管
と ノー
ズコー
ンの溶 接 部
か ら鋼 管 径
の2
倍
の位
置
に貼 付
し た。
4．
解 析
に よ る骨 組
の座 屈 挙 動
の推 定 方 法
骨 組
を構 成
す る部 材
モ デル は，
図
一
5
に示
す よう
に， 剛域
・
接 合 部
のば
ね・3
個
の弾 塑 性 域
を含
む梁 要 素
か ら成
る もの と し，
部 材
の ね じ り 剛性
は無視
し得
る もの と す るη測 。梁 要 素
の剛 性
マ ト リッ クスは，
個 材
の弾 性 座 屈
を骨 組
の座屈
性状
に含
め る た め，
座屈
擁
角 法
を用
い て定
式
化 す る。
た だ し，
接 合 部 試 験で の曲
げ 剛 性の実 用 的 扱 い との関
・
連
か ら，
ばねお よ び剛
域
の長
さ ‘1 は0
と す る。本 解 析
で は，
有 限 変 形 理 論
に基
づき
Total
Lagrangian
approach によ り，幾何 学 的
非 線 形 性
を考 慮
す る。 また，前 述
し た よ うに，
そ れ ぞ れの梁 要
素
の部 材 端 と部 材 中央
部
に弾
．
塑 性 域 を設 定
し，
接 合 部
お よ び鋼 管
の非 線 形 性 を
近 似 的
に含
める。
ただし、
弾 塑 性 域
を除
いた梁 要 素
は弾
性
とし て扱 う
。弾 塑 性 域
は，
降 伏 前
は弾 性
で降 伏 後
は式
（1 ）
の降 伏 条 件
を満
た し な が ら 塑性
流 動
す る と仮 定
す る。
f
＝ （N
／Ny
）2＋M
／My
一
ユ＝＝O
………・
・
…
〔
1
）
ここで，N
：軸 力
M
：曲 げ
モー
メ ント （
＝
Mv
： ＋M
ノ ）
Mv ，
Mz
：Y
軸
，Z
軸
回り曲 げ
モー
メ ン トNy
：降
伏
軸
力 Z 接合 部 ばねブ
弾 塑性 領域∠
K闘 K肌 十一一
一
一〉 ε【 E．
A，
【P 己 zヨ
E ：ヤン グ係 数 （・
2，
100tf／cm2 ＞ A ：断面 稜，
匸p：断 面2次モー
メン ト HEV，
Kez：Y軸，
Z軸 回り回 転ば ね定 数 1 ：部材長さ，
tl；剛 域 艮さ 図一
5
骨組 載 荷 試 験の解 析 部 材モデル 表一
5
骨 組 載 荷 試 験の解 析 部
材諸
元 接 合 部 試 験 体 鋼管実測 板 厚 t （nm） 曲 げ 剛 性 Kβ＝
K留＝
KBZ ｛tf・
cm ／ra の 鋼管 断面積 A （cm2 ） 鍋管断面 2 次モづント 【P （cm41KB 】 E52KB3K 恥 降伏軸力 Ny （しf） 降 伏 曲 げ モー
メ跡 My 〔tf・
c田） SM 3，
6715，
70363，
a0．
11，
0Nlo42，
DKIO41．
Ox重oo52．
020DD143
，
6715，
70363，
80．
11，
9x1033，
8Kloヨ 1，
0xio852，
0ユ00
DO52
、
224．
065 皇7．
280．
12．
9x1025．
呂麗102LOklo817，
3 13My
：降 伏 曲 げモー
メ ン ト各試 験 体
におい て，
解
析
に 用い た梁
要素
の部 材 諸
元 を，
表
一5
に示
す。鋼 管
の断 面 積
乃，
断 面
2
次
モー
メ・
ント
Jp
は，
鋼
管
の 公称
サイ
ズ を用
いずに，
表
一
5
に示
し た実 際
の板 厚
t
よ り求
め た。
接 合
部
の曲 げ
剛性
K
，は， 図一3
で示
し た よ うに曲 げ
モー
メ ン トの大
き さ，
お よび
，
軸 力
に よ．
り変 化
する剛 が，
本 報
で は荷 重
の大
き さ，
軸 力
の向
きに か かわ らず全 部 材
におい て一
定
と す る。
解 析
に用い たKe
は，
表
一
3
に示
し た接 合 部 試 験
か ら得
られ た曲 げ
．
剛
性 KBa
の他
に，
そ の半 分
KR2
（
＝
K
，，／
2
）
，
ピ
ン接 合
を想 定
し たKb
，＝0．
ユtf・
cm／
rad，
完 全 剛 接 合 を想 定
し たKE
、〒1
×ユ08
tf・
cm／
rad と す る。降 伏 軸
力Ny
は，鋼 管
の降 伏 軸 力 が
コネ
ク ター
の降 伏軸 力
よ り小
さい の で，
表
一
2
に示
し た鋼 管 材 料
の降
伏 強 度
σy に，実 際
の板 厚
t
よ り求
め た断 面
nc
A
を乗
じ た値
Ny
＝
σジ 湾 とす
る。
また，
降伏曲
げモー
メ ン トM
ンば
，
表
一
3
に示
し た接 合 部 試 験
よ り 設 定 し た値
を用
い る。5
．
骨
組
の載
荷 試 験 結 果
お よ び考 察
図
一
6
，
7
に，
骨組
の載 荷 試 験
よ り得
られ た荷 重
P 一
載
荷
節
点
鉛直変
位
δ，曲 線
の実 測 値 を
，
解 析 値 と
と も に示
す。
実
測 値
に は，
極 限 点
と して定
ま る最
大荷
重
P
． 。。 を ▽ で，
載 荷 節 点
鉛直 変 位
δz が ラ イ ズH
に等
し く な り，
試 験 体
の全 接 合 部
が 「司一
水
平
面 上
に な る点 動
＝H
を破
線
で示 す
。部 材 半 開 角
e
，≒1
°
の場 合
は，
DO6
−
30
−
1
を 除
い て極 限
点
に よ り最 大 荷 重
PMax
が決
ま らずに ドー
ム が 9 荷 重 P B （tf ｝ T554321D一
1 0 2 4 6 810 12 14 16 18 20 載 荷 節 点 鉛 直 変 位 δ1 （cm｝ （a ）S
］4
−
30
−
］ 9 荷 重 P 8 （tf ） 765432 ユ 0一
l o 2 4q
s10 12 14 16 1a 20 載 荷 節 点 鉛 直 変 位 δL 〔cm） （b）Sl4
−
30−
3 5 荷重 P （tf＞ 4 3 2 1 o一
1 0 2 4 5 〔c ） 8101214161820 載荷節 点 鉛直変位 δz （cm）Dl4
−
30−
1 5 荷重 P．
（tf ）4 3 2 1 o一
1 0 z 4 6 （d ） 8 10 i2 1く i6 18 20 載 荷節点鉛直変位 δz （cの Dユ4−
30−
3 図一
一
6
骨 組 載 荷 試 験
．
荷 重P
と載荷 節 点 鉛 直 変位δ，の関係表
一
6
骨
組 載荷
試 験による最 大 荷 重PM
。x および最 大 荷 重 時の 載 荷 節点 鉛 直 変 位δ，。 骨 組 試 験 体 最 大 荷 重 P隙 （tf ） P献 時 鉛 直 変 位 δヱF （cm） ライ ズ H （cm ） δZP／H δ乙；
2cm 時荷 重 P2 （tの δ乙＝
H 時 荷 重 PH （tf｝ Sl4一
詔0−
1一
一
4．
2一
1．
122．
18 S14−
30−
35．
919，
32 工5．
10．
622．
395、
37 D14−
3D−
1一
一
4．
5皿
o．
皇丁 0．
33 D14−
30−
33．
109、
0115．
10．
601，
332．
，D DO5−
3D−
10．
032．
oo4．
4o．
450，
03o．
ooDO5
−
30−
3o．
585．
2515．
1o，
4LO．
380．
09 DO5−
15−
1一
一
2，
2一
O，
130．
14 DO5−
15−
3o．
594，
207．
4G．
560．
660，
54 重 p の 荷 α 1，
0 o．
8 o，
6 0．
4 o，
2 O，
0一
〇．
20 2 4 5 8 10 12 14 15 1巳 20 職荷節 点 鉛 直変 位 δ1 くcm｝ （a）DO6
−
30−
1
反 転
し てい る。
表
一6
に，
最
大 荷
重
PM
。x，
最
大
荷
重
時
の載 荷 節 点 鉛 直
変
位
δzp，
ラ イ ズH ，
δzp のH
に対
す る割 合
δzp／
H
， δz＝
2cm
時
の荷
重
R
お よび δz冨
遅時
の荷 重
P
”を示
す。
最 大 荷 重
PMax
が決
ま ら ない場
合
は，
耐 力
をP
，お よび
P
” で評 価
す る。
ま た，
図一8，9
に，
ある荷
重 時
の軸
V
コN
分 布
お よ びy 軸
回
りの曲
げモー
メ ン トMv
分 布
の実
V
．
i」
値 を
，
S
14
−
30
−
1
，−3
は曲
げ 岡1］
性
K
。 ， を 用いた 解析 値
と と もに，
Dl4 −
30
−
1
，−3，DO6 −30−
1
，−
3
，
DO6 一
ユ5
−
1
，−
3
はKSi
を用
い た解
析 値
と と もに示
す。1
） 接 合 部
タイ プ
の影 響 （
Sl4
系 と
D14
系
の比 較
）
Dl4
系
の耐 力
は，
S14
系
の耐 力
に比
べ て極
め て小
さ い。
Dl4
−
30
−
1
の δ2＝
2cm
時
の荷 重
P
， はtS14 −
30
−
1
のP
，に対
して0
，
15
倍
で あ る。S14 −
30
−
1
は，
載 荷 時
のP
一
δ2曲 線
は ほ ぼ直線
的
で あるの に対
し て，
D14
−
30
−
1
荷 重 P （tf ） 1、
0 o，
8 o．
6 O．
4 0．
2・
G，
0一
e，
20 2 4 5 （b） 8 10 12 14 15 1a 20 載荷 節点鉛 直変位 δz （cm）DO6
−
30−
3
荷 雷 P （tf｝ 1．
5 1．
2 0．
8 o．
4 0，
0一
〇．
4一
〇．
80 2 4 6 8 10 12 r4 16 18 20 載 荷 節 点 鉛 直 変 位 δz （cm｝ 〔c）DO6
−
15
−
1
図一
7
骨 組 載 荷 試験 荷 重 P （tf ） 1，
6 1．
2 e．
8 D．
4 0，
0一
〇．
4一
〇，
呂 0 2 4 5 8 10 12 14 15 1呂 20 載 荷節点 鉛直変 位 δz （em） （d
）
DO6
−
15−
3 荷重P
と載荷 節 点 鉛直変
位δ。の関 係一 72 一
は
，
ドー
ム が 反転
す
る δz＝
H
後
に
剛 性
が増
す挙 動 を 示
す。
・S14 −
30
−
3
は，
ひず
み の実 測 値
か ら判
断 して，
荷
重の 増 加に伴 う 部 材 降 伏 と幾 何 学 的 非 線 形 性
に よ り極
限
点
を
示
すの に対
して，．Dl4 −30−
3
．
は，
幾 何 学 的 非 線
形性
に よ り極 限 点 を 示
す。
D14 −
30
−
3
の極
限 点
に よっ て決
ま る最
1・
5S．
一
噛
「 解 析 値．
24 24軸力N
分
布（tf｝
曲 げモ
ー
メン トMY分 布 〔tf・
cm）（
a＞
Sl4
−
30
−
1〔
荷重
P 〒1．
96 tf時，
解 析 値Km
＝
2
×10A
しf
・
cm ／rad ）大 荷 重 馬
ax は，S
l4
−30−3
のPMa
、 に対
し て0．52
倍
であ
る。P
． 。 x時
の載
荷 節
点 鉛 直 変 位
δxp の ライ
ズH
に対
する割 合
δgp
／H
は，
Sl4 −
30
−
3
は0
．
62
，D14
−
30
−
3
は0
．
60
で ほ ぼ等
しい 。図
一
8
の軸 力
1V
分布
お よ びy
軸 回
りの曲 げ
モー
メン トMr
分 布
か らも，
S
14
−
30
−
1 はD
14
−
30
−
1
に比
べ て，
9，
09← 一
一
解析殖’
28 28 軸 力N分 布 （tf｝．
曲げモー
メン トM・
t分布（tf・
em｝ （b
）Sl4
−
30−
3
〔荷重P
＝
4．
15tf
時，
解 析値Ks3
＝
2x10
‘tf・
cm 〆rad）1
．
14辱
一一一
解折 値3
3
4：93
・
卜一一
解 析 傴．
3
3
軸 力N分 布（tf）
．
．
曲 げモ
ー
メン トMy分 布 （tf・
cm ）軸 力N
』
分 布 （tf＞曲 げモ
ー
メ ン ト 玲 分 布 （tf・
cm） （c）
D
14
−
30
−
1
（荷 重P
＝
・
O
．
30tf
時，
解析
値Kfit
＝
工．
9xlOl
．
〔
d
）
D
14−
30−
3 〔荷 重 P ＝ 1．
56 tf時，
解 析填
．
KB2＝
L9 ×103tf
・
cm ／rad），
tf
・
cm ／rad ）鹵
一
8 骨組 載 荷 試 験軸
力
N 分 布わ
よ び y軸 回り曲 げモー
メン トMr
分布0
・
18噂『一一
解 析 値 軸 力N．
分 布 （tf ）．
曲 げモー
メ ン FMy 分 布 （tf・
em ）・
〔a〕DO6
−
30−
1 （荷 重 P≡
O．
027 tf時，
解 析 値K
。
2＝
2
，
9X
．
IOz
tf・
cm ／rad｝ 0．
5 0．
5軸力N分 布 （tf ）
、
』
曲げ モ
‘
メン トMy分 布 〔t・
flcm） （b
） DO6−
30−
3 ｛荷 重P
＝
0
，
41t［時，
解 析 値 K，，＝
・
2．
9
×102ぽ
・
cm ／rad ＞，
（c ）軸 力N分 布 （tf》
・
曲 げモ
ー
メ ン トMy分 布 （tf・
cm）．
軸 力N
芬
布（tSi、
曲 げモー
メン トMY分布 （tf・
crn）．
DO β」15−
1 （荷重P
＝
0．
10tf時，
解析 値KB
，＝
2
．
9×10z（d＞ D 06
−
15・
3 〔荷 重P
＝
O、
62 tf 時，
解析値K
齠＝
2．
9x．
］oz．
t’
f
・
cm／
rad）
．
tf
・
cm ／rad）図
一
9
骨 組 載 荷 試験軸 力N 分 布お よ び y 軸 回り曲げモ
ー
メ ン トM
，
分 布Sl4 −
30
−
3
はDl4 −
30
−
3
に比
べ て，
接 合 部
の曲 げ剛 性
に よ り荷 重
に抵 抗
して いる割 合
が大
きい こ と が分
か る。2
） 部 材 半 開
角e
，
の 影 響 （e，
≒le とe，
≒3e
の比 較 ）S
タイ プ
お よ びD
タイ プ
ともに，e
，≒le
の耐 力
は，洗
≒3
°
の耐
力
に比
べ て かな り小
さい。Sl4 −
30
−
1
のP2
はS14
−
30
−
3
のP2
に対
し てO
．
47
倍
，
D
ユ4
−
30
−
1
のP2
Va
D
14
−
30
−
3
のP2
に対
し て0
．
13
倍
であ
り，部 材 半 開 角
e
，が小
さ く な るこ とに よ る耐 力 低 下
は，
D
タイ プ
の ほ う がS
タ イプ
より顕
著
で あ る。 逆に，
S
タイ
プの耐 力
に対
す るD
タ・
f
プ
の耐 力
の割 合
は，
1
）
で示
し たよ う
に θ。≒1
°
のほう
がe
，≒3
°
よ
り小
さい。図
一
8
のN
分 布
お よ びMv
分 布
からも，
島≒1Q
はe
，≒3e
に比
べ て，接 合 部
の曲
げ剛 性
に より荷 重
に抵 抗
し て い る割 合
が大
き い こと が分
か る。3
） 部 材 細 長 比
h
の影 響
（DO6
−
30
一
とDO6
−
15
一
の比
較
｝
表
一
4
に示
し た よ う に， DO6 −30一
は λ。
＝146
，
DO6
−
15
一
はλ。ニ
72
であ る。
θ。≒1D
お よ びe
，≒3
°
と もに，DO6 −
30
一
の耐 力
は，
DO6 −
15
一
の耐 力
に比
べ て小
さい。
DO6 −
30
−
1
のP2
はDO6
−
15
−
】 のP2
に対
し てO
．
23
倍
，
DO6 −
30
−
3
のP2
と
PMax
はDO6
−
15
−
3
のP2
と
PMax
に対
して そ れ ぞ れ
