【論 文
1
UDC ：624
．
Ol2．
45 ：624．
075 ：69．
022 ：624．
073．
8日 本 建 築 学 会 構 造 系 論 文報 告築 第416号
一
1990年 10 月 Journal of Struct，
Constr，
Engng，
AU，
No、
416，
0ct．
、
1990構 造
目地 を
有
す る
鉄 筋
コン
ク リ
ー
ト
造 腰
壁
付
き
骨
組
の
力学
的特
性
に
関
す
る
研 究
そ の
n
一
腰 壁付
き梁
の力学 的特 性
と曲 げ強度 評価 式
ASTUDY
ON
CHARACTERISTICS
OF
REINFORCED
CONCRETE
SPANDRELS
−
BEAMS
・
COLUMNS
TYPED
FRAMES
WITH
THE
．
STRUCTURAL
SLITS
Part
ll
−
Analysis
offlexural
strength anddiscussions
onbehavior
of spandrel・
beams
塩 屋
晋
一
＊Shin
−
ich
SlllOYA
Ifi
this study，
thediscussion
isfocussed
on seismicbehavior
of reinforced concretebeams
頭止 agap， called the
“
StructuralSlits
”
in this paper．
Thepurpose
tgprovite
the StructuralSlits
三s tQ mitigate the undesirable effects of spandrels on reinforced concreteframes，
such asfailure
of co1−
umns during an earthquake．
In
the previous report （pa【tI
），
theinfluence
ofStructural
Slits
on the strength and thebe・
havior of a reinforced concreteframe
was described．
In this paper，
the flexural streng しh and thebehavior
of spandrel−beams
with theStructural
Slits
aredescribed
and the．
equatiQns to estimatethe f｝exural strengths of the beams are presented
．
The conclusions of this paper are summarized as
follows
．
（1）
The
load−displacement
relationshipfor
the spandTel−beams
with theStructural
Shts
are influencedby
thelocation
of neutral axisdue
toflexure
at the ultimate state of the StructuralSlits
，
A
maximumflex
皿ral streng しh
of the spandrel−beams
is
equal to the ultimateloads
of theStructural
Slits
in case where the neu ヒrai axislocates
in the spandrels，
and also equal to the strength ofbeam
due
to yieldinglof
reinforcing
bars
in
case where the neutral axislocates
in
thebeam，
（2） The equations proposed in this paper are
tivailable
to estimate adequately the flexuralstrengths of spandrel
−beams
with theStructural
Slits
．
Keywertts ：1〜einforced （】oncrete
，
Structural
Stit
，
SPandrel
Beam，
Fle
cualSt
厂ength1．
序 腰壁 付 鉄 筋コ ン ク リー
ト造 建 物 を設 計する際に問 題と な る柱の短 柱 化 を防 止 する対 策 とし て， 腰 壁 と柱の境界 に構 造 目地 を 設 置 する ことによ り耐 震 性 能 を 改善す る設 計 法が ある1 〕・
z ）。
構 造目地に期 待する力 学 的 効果は， i） 腰 壁の柱に対 する変 形 拘 朿 を低 減さ せ る効 果 ii） 腰 壁 付 梁の曲 げ耐 力の増 加に伴う柱へ の入力せ ん断 力の増 加 を低 減させ る効 果， 等である。
現 行の耐 震 設 計で は，
最 下 層は柱 脚 を曲 げ 降伏さ せ， そ れ以 外の層では梁 降 伏 先 行 させ るのが主 流である こと を考え る と，
最 下 層ではi）の効 果，
中・
上層で は i），ii
）の効果が期 待さ れ る。
前 報3 ）で は中・
上層を対 象に 構 造目地が腰 壁 付骨組に及 ぼ す力 学 的 特 性に つ い て述べ た。
本 論も前 報3 〕と 同様に腰壁 付骨組で梁降伏を先行さ せ る中・
上 層 を対 象 とす る。
設 計の際，
腰 壁 付 骨 組で梁 降 伏 先 行 を指 向すると，
骨 組の崩 壊メ カニ ズム形 成 時に梁の力学 的 特 性が支配的に な り， 構 造 目地 を 有す る腰 壁 付 梁の挙 動 を明 確に把 握し な けれ ば な ら ない。
特に腰 壁の存 在が問 題と な るの は，
・
腰
壁が曲 げ圧縮側とな る モー
メ ン ト を受け る場 合で，
腰 壁 と柱の 塊 界に設け られ た構 造 目 地は， 主に梁の曲げ モー
メ ン トにより早 期に破 壊 される ことになる。
こ のた め，
腰 壁が曲げ 圧縮 側とな る梁の 曲 げ 強 度 特 性に構 造目 地 が発揮す る効 果の評 価 法が必 要と なる。 本 報 告 の二 部 は，
平成2圷 日本 建 築 学 会九州 支 部 研 究 報 告集で発表したe＊
九州 芸 術工科 大学曲 げ強 度の評 価につ いて は， 通常の梁では， 曲 げ 耐 力 が引 張 鉄 筋の降 伏でほ ぼ決 定す るこ と
，
ま た， こ の時の 曲 げ圧 縮 域のせい が非 常に小さい こ と， 等の た め に圧 縮 域の応 力分布は あ ま り曲 げ耐 力に影 響 を 与え ない。 これ に対し，
腰壁に構 造 目 地が設 け られ る場 合，
曲げ 圧縮 側 の コ ン ク リー
トの厚さ が減 少す る た め に，
圧縮 域のせい が大き く な り， ま た， 梁 主 筋の降 伏 よりも 目地 部の破 壊 が 先 行し，
それ によっ て 目地 強 度 （後述 ）や最大耐力が 決 定され， 破 壊に至る まで の挙 動が通 常の梁と異な る。
こ の た め， 目地 強 度や梁の最 大 耐 力を精 度 良く評 価す る に は， 目地 設 置 位 置で の腰 壁 付 梁の曲げ 歪 分布，
目地の 応 力・
歪 関係，等の モデル化の妥 当性が密 接にか か わ る。
曲げ圧縮域の 目地 部の歪 分 布につ い ては，
佐 藤・
平 石 らは，
実 験 結 果か ら目地 強 度 時の曲げ歪 分布を一
義的に 仮 定し て目地 強 度 式を誘 導し，
実 験値 と 良 く一
致 す るこ と を報 告して い る’
O。 し か し，
曲げ歪 分布は， 腰壁の萵 さ・
壁 厚，
梁 主 筋量，
柱の剛性，
等に よっ て変 化する た め，
これ 等の 要 因 を考 慮する必要が あ る。
本論文で は， 目地 部をモデル化し た実大寸法の試 験体 に よ る目 地 部の応 力・
歪 関 係5 ），
目地 部の歪 分布の把 握 を主目的と し た ト形 試 験 体の追加破壊 実験，
前 報の十 字 形 試 験 体の破 壊 実 験3，，
等の結 果を 基に，
i
） 構 造 目地 を有 する腰 壁付梁の曲げ強度特性と破 壊性 状 li＞構 造 目地を有する腰壁付 梁の 曲 げ 強 度特 性の評 価 式 につ い て述べ る。
匿 08，
口
「 図一
1 試 験 体の モ デル化2
．
追 加 実 験 2，
1 実 験 計 画前 報の十 字 形 試 験 体の破 壊 実 験3）は
，
繰 返し加 力で腰 壁の高さ が一
定で あっ た ため目地 位 置の曲げ歪分布が 明 確に測 定で き な かっ た。 追 加 実 験では歪 分 布を明確に把 握 す ること を主目的に実 験を計 画し た。
2．
2 試 験 体 試 験 体は，
図一
1に示す よ う に前報と 同様に鉄 筋コ ン ク リー
ト造 建 物の腰壁付骨組を想 定し，
実 大 寸 法の約 1／2．
5とし た。 追 加 実 験で は腰壁 が曲げ 圧縮 側とな る場 合の腰壁 付 梁の曲げ歪 分布と強度・
変形特性を把 握 をし た かっ た ため，
その形状は片持梁 形 式 （卜形 ） とした。 図一
2に試 験 体の基 本形状と 配筋 状況 を示す。
同 図 中 で腰 壁に ドッ トで示し た部 分に，
図一3
に示す5
種 類の 構 造 目 地をそれ ぞ れ設け た。
目地の特 徴は， 前 報3｝で記 述 して いるの で省 略 す る。
表一1
に は各 試 験 体の形 状，
目地，
配 筋，
加 力 方 法，
等の諸 因 を前 報の十 字 形 試 験 体 も含めて示す。
梁の せん断 補 強につ い ては，
腰 壁が圧 縮 側 とな る曲 げ 図一
2 試 験 体 〔SA−
SE−
75）の形 状・
寸法・
配 筋 矩形 目地 （A） 圏 矩 形 目地 〔B） 圏 圧縮 せん断 目地 図一
3 ト形 試 験 体に設 けた構 造 目地 詳 細一
92
一
表
一
1 試 験体一
覧と諸元 値ノ
構
造目
地の形状
・寸
法 （c皿）梁
断
面
柱
断
面
彡ts讃
W目
贓 鑞
1
量 twxhbxD
筋量
cXD筋
量1No
．
2
．
1
プル6
−
4
φNo
． 襴 目
3
．
70
．
80
．
80
．
8
ダブル6
−
4
φ！
3No
．
2
．
1
折曲瞞
口
゜
4
−
13
φt
＝
0
．
66
8
−
13
φ 口望
｝
No
．
0
．
8
折り
曲げ筋
．
5c
皿 x30c3
−
13c
三
〇．
94
鞴
3
−
i3t
＝0
．
94
（斷
比
；1
）
し齢
郵No．
ぜん断
目
地
1
．
6
無
し5c
皿 x30cNo
．
ん断
2
．
10
．
83
−
4
＝1
．
30
7A
−
25
2
．
O
3
−
4
φ．
5
僮x258A
−
50
2
．
3
5
−
4
．
5
囗x5018cm x25c
脚
25cm
x 35c皿 ト 形・
9A
−
75
彫鼬
2
．
24
．
0
B〜
E
−
75
と同 じ10A
一
了5
1
．
1
8
−
4
φ 鑑筋
4
−
13c
己
125
鞴
4
−
13t
＝1
．
25
主変形完全拘
鹽
自11B
一
了5
1．
9
口
口12
一
了5
蜥
1
．
5LO
．
5cm
x75c13D
−
75
せん断
無
し （復
鰍
tr
＝
1
）5c
皿 x35c4
−D19t
＝L308
−
DI9
＝
2
．
60
1E
−
75
吻弸
1
．
90
，
8
ブル16
−
4
注 ） ts，ls
， w の記 号 は 図一
3
に示 すが、 表の値 は施 工 寸 法である。iii
｝…、
難，ls
の値 tw；腰壁厚
さ，
hw
；腰壁
高 さ，
Bb
；梁 幅，
Db
；梁
せい，
Bc
；柱幅，
庚1柱
せ い 比較用
で腰壁無
し試験体
のNo
．
1
（十字）
，
SO
（
ト形 ）
は示
して いない 。 表一
2 使 用 材 料の力 学 的 特 性 （ ／cmZ ）cεB （％ ） sp （kg
／c皿2） C（kg／cm21 コ ンク リー
ト249．4
0．251
20．
272
．
34x105
σ （ ／cm2 ）σ B （kg／c皿z，s（kg／c皿2）4
φ3600
36601
．
71x10b
D63920
54901
．
71x106
D133490
49601．
了1x106
D19
3360
50401
．
71x106
コ ンク リー
トの供 試 体は空 中養 生と した。
を受け た時， 腰 壁が破 壊す ること な く， 梁主 筋が曲げ降 伏 するもの と仮 定し て計 算した梁の作 用せ ん断 力に対し て，
せ ん断破 壊し な い よ うに，
肋 筋 量 をせ ん断 終局強 度 式で求め配 筋 し た。
表一
2に コ ンクリー
トおよび鉄 筋の 材 料 試 験 結 果 を示 す。 2、
3 加 力・
測 定 方 法 図一
4に加 力 装 置 を 示す。
柱の上 下 をピン支 持 して梁 先 端で加 力し た。
加 力は腰 壁が曲 げ 圧 縮 側 となる方 向に 大 変 形 域 （梁 部 材 角R＝
1／20rad．
）まで一
方向単 調 加 力と し， 柱の軸 力は N ／bD
；
30 kg／cm2 と し た。
梁 荷 重 と柱 軸 力は，
オイル ジャ ッキ 先 端のロー
ドセル に より測 定し た。
変 形は，
図一
5に示す よ うに変形測定 用ホル ダー
を接 合 部パ ネル に取り付けて，
柱， 梁の曲げ せ ん断変形を 測定し た ほ か， 目地の位置 で腰 壁 付 梁と柱 との間の相対変形を測 定し た。
歪は，
柱 主 筋， 梁 主 筋， 目地の腰 壁横筋の ほ か， 目地 残 存 部コ ン ク リー
ト， に そ れ ぞ れ歪 ゲー
ジ をて ん付し て測 定し た （図一
3参 照 ）。3．
梁の荷重 変 形 関 係 図一6
に腰 壁が曲 げ圧 縮 側に なる モー
メ ン トを受 ける 時の荷 重 変 形 関 係 を 各 種 目地 別に それ ぞ れ示す。
た だ し，
繰 返し加 力さ れ た前報の十字形 試 験体につ い て は包 絡 線 ジ ロ 図一
4 加 力 装 置．
．「■
尸
… 一一
「
i変 位計ホ ルダ「
…8
．
、rT し 臻 … 幽需
・
輩
斬巾广
『“
、
変位 計L
＿
皿＿
＿
．
＿
一
＿
．
＿＿
6
皿一
図一
f 変形 測定装置 で示す。 図 中の 各 実 験 値の決 め方は§6の 6．
1節に示し てあ る。 以 下に荷 重 変 形 関係に つ いて記す。3．
1
剛性変化と各 種 強 度の定 義 荷 重 変 形 関 係 上で曲 げひび 割れ後に生 ずる特 徴 的な 剛 性変化時を以下の強 度で定 義する。
1） 旦tegmPUIsgfiEe
（Msc）：曲 げに よ り圧 縮 縁の 目 地 の破 壊が開 始し剛 性が低 下 する。
こ の圧縮 縁の 目地 部で 圧 壊また は せん断 亀 裂 （一
面せ ん断 目 地 ）が生 じ た時の 曲 げ強 度 とする。
2） 目地 強 度 （M。
u）；目地 部の圧 壊 進 展に伴い 曲 げ応 力 中心間 距 離が減少し荷 重が低 下す る。
こ の荷 重 低 下の程t
0ton1 2 xlO
’
2rad．
2 0 2 x10−
2rad．
xl 〔1−
2rad．
図一
6 各 試 験 体の梁の荷重変形関係 x10−
2rad．
M
齲
響
艷
中
立軸
が腰壁内
にあ
る場合
l
！
ρ中
立軸
が梁
幹部内
にあ
る場合
11
ρ 図一
7 塑 性 曲げ理 論に よる腰 壁 付 梁のM−
1／ρ 度 は， 中 立 軸 位置の影 響を受け る。
図一
7は塑性 曲げ 理 論に よ る腰 壁 付 梁の モー
メ ン ト・
曲率 関 係の一
例 を示し た もの で ある。 中立 軸が腰 壁 内に位 置する場 合に は，
曲 げ 圧縮合力 を すべ て 目 地部が負担 し てい る の で，
目地部 の破 壊に伴う荷 重 低 下は極めて急激であ る。こ れに対し，
中立 軸が梁幹部 内に位置す る場 合に は， 曲げ 圧縮 合 力は 目地部と梁 幹部の コ ン ク リー
トに よっ て分担 さ れ る た め， 目地部の破 壊進展に伴う圧縮 合力の 重 心位 置の 移 動 は比較的小さ く，
荷 重 低 下は ほ と んど生 じない。
そこ で，
こ こで は，
中立軸の位置に関係な く共通の定義を もつ た め， 目 地 部が負 担 する抵 抗モー
メ ン ト （目地 部の圧 縮 応 力度の引 張 応 力 重心位 置に関す る一
次モー
メ ン ト）が最 大と な る時の断面の曲げ強度と す る。
ナ3
） 主筮 隆 雌 篋 （My
）：梁の下 端 主 筋ま た は上 端 主 筋 が引 張 降 伏し剛 性が低 下する。
こ こ で は， 下端 主 筋が降 伏し た時の曲 げ強 度 とす る。
4） 鏤 度伽。
ε）：目 地 強 度 以 降， 部 材 角が］．
／200−
1
／50rad，
の範囲 で変形が増加し て も耐 力は ほ ぽ一
定で あ る。
梁断面の破 壊状況は， 目地部が全域に わ たっ て破 壊歪 を超え中 立軸が梁幹 部 内に位 置して い る。 応 力 状 態 は，
曲 げ圧 縮 合 力 を主に梁 幹 部が負 担 し， 引 張 合 力は下 端 主 筋が負 担 し降 伏して い る。こ の 時の曲 げ強 度と するc，
3．
2 目地形状別の荷重変形 関係 矩 形目地 ：試 験 体SA −75
とSB −75
は 目 地部壁厚は ほ ぼ 等しいが，
目 地の幅が異な る た め 目地 強 度と破 壊 経過 が 異なっ て い る。 こ の ことか ら，
矩 形目地で は，
目地 強 度 には，
単に目地 部 壁 厚だけでな く目地 部 壁 厚と目地 幅 と の比 w／ts
が関係す ること が わ か る。 目地 強度以降で はいずれの試験 体で も目地 部の破 壊が 梁上端近傍まで進 展し，
かつ，
目 地が閉 塞し て い な い の にもか か わ らず，
安 定強 度が腰 壁 無し梁 （SO
）の荷 重 を上回 り，
腰壁の高い試験体ほ ど変形の増 加に伴 う荷 重 再 上 昇が顕 著である。 これ は， 目地 部の コ ンクリー
トが 破壊 歪を超えて も，
完 全に剥 落し ない ため目地 部 閉 塞に一 94 一
似た現 象に よっ て目地部が依然と して抵 抗し て いるこ と を示し ている
。
円形 空洞 目地 ：No．
3〜No ．5
で は 目地 強度に違いが あ り 目地の設 置 効 果は認め られ る。
目地 強 度につ い て矩 形目 地と比 較する と，SE −
75 は目 地 部 壁 厚と 目地 幅が ほ ぼ 等しか っ たSB−
75 よ り5％の み低いだけ であ まり差が 生じ て い な い。 し か し， 目 地 強 度 変 形 以 降では， 目地 部 閉 塞による荷 重 再 上 昇の変 形レベ ル が遅れ，
目地 部 壁厚 の みが 等しいSA −
75に近く なっ ている。
安 定 強 度につ い て は，
矩 形 目地 と 同様に腰壁 無し梁の 曲 げ耐 力 （S
〔！
，
No
．
1）を上 回っ て いる。
一
面せ ん断目地 ：腰 壁が低いNo ，
6 ，No ．
7では， 目地 部に一
面せん 断 亀 裂の発 生に より剛 性 低 下 が 生じ るが，
変 形の増 加に伴う荷 重 低 下は生じず，
腰 壁 無し梁の剛 性 に近づ く。 これに対し，
腰 壁の高い SD−
75 で は，
目地 強 度 以 降に急 激な荷 重 低 下が生じて いる。 これ は，
図一
7で示 した目 地強度時の中立軸位 置が影 響し て い る。 安定強 度は他の 目地に比べ て ほ ぼ腰 壁 無しの梁に近い が，SD −75
は腰 壁 無しの梁 （SO
）の耐 力を多少上回っ ており，
目 地 部で一
面せん断 亀 裂 が 発 生し た後で も，
ひ び割れ面で摩擦 抵 抗が存 在する ことが わ か る。 圧 縮せ ん断目地 ：矩 形目地のSB −75
と 目地 幅が 同 じ で あっ たSC −
75 は， 施 工 誤 差の た め 目地 部 壁 厚 が 多 少異 な る が， 目地 強 度に達 し て か ら梁主筋が降伏し，
目地 強 度がSB −75
に比べか な り低く なっ てい る。 このこと か ら， 圧 縮せ ん断 目地で は， 矩 形目地 （B
｝で述べ た よ う に 目地の コ ン ク リー
ト残 存 部の形 状 比 勿／ts
に よる圧 縮 強 度 増 加 を，
壁 両 面の矩 形 欠 損 部 をずら すことにより 見 掛け 上 w ／ tsを大き く し強 度 増 加を抑 制で き ること が わ かる。 また，
SA−
75と 比較す ると， 施工誤 差に よ り 目 地部壁厚が多 少 異な る が，
目地 部 壁 厚が等し けれ ば 強 度 特 性は近く な る もの と推察さ れ る。 3．
3 荷 重 変形 関係の分類と曲げ耐 力 構 造 目地 を 有する腰 壁 付 梁の荷 重 変 形 関 係 を目地 強 度 （M
。 。），
主 筋 降 伏 強 度 〔鵬 ），
安 定 強 度 （M
。t），
腰 壁 を無 視 した梁の曲 げ耐 力 （M
，）， 等の強 度の大 小 関 係で 分類す る と以下の タイ プに分類され る。
また， 下 記の 匚 は 目 地 部 閉 塞 以 前で の最 大 曲 げ 耐 力 を意 味する，
Type
I
：［
巫］
≧My
＞Mst
＞M
。 目 地 強 度 変 形 以 前に梁 主 筋が降伏する場 合 とし ない場 合があるが，
いず れも，
中立 軸が腰 壁 内に位 置し，
中 立 軸の上昇に伴う圧縮 域の減少に よ り目 地部が曲げ終 局 状 態になり目地強 度に達 す る。
曲げ耐力 はこ の 強 度により 決定さ れ る が，
これ以降は急 激な荷重 低下 を生じ て か ら 安 定 強 度 に近づ く （No．
3〜
5，
No ．
8，SA −
50，
SA −
75，
SA −
75R
，SB
，SC
，SD
，SE −
75）。
Typ
・ll
−1
：Msu
≦囮
＞M 。
t＞M
。 目地強度 時に中 立 軸が梁 幹 部 内に位置 し てい るこ と か ら，
目 地 強 度後に荷重低 下は生じず，
下 端 主筋の降 伏に より曲げ耐力が決 定す る。
降 伏 時に は 目 地部は破 壊が進 展してい るもの の多 少 抵 抗し，
変 形の 増 加に伴い 安 定 強 度に徐々 に 近づ く （SA −25
）。
Typ
・ll
−
2：M
．u≦國
≒［
巫
］
≒圖
Type 且一
1とほぼ同じで あ る が，一
面せ ん断 目地のた め に目地強度後の目地部の抵 抗が非 常に小さ く， 主 筋降 伏強度，
安定 強 度，
腰壁 無し梁の 曲 げ耐 力 が共に等しい （No ．
6，
No ．
7
）。 以上 のこと か ら，
目地強度以 降の荷重変形 関係の タイ プは，
目地強度時の中立 軸 位 置に より大き く 分 か れ，
目 地 部 閉 塞 以 前で の曲げ耐 力は，
中立 軸が腰 壁 内に位 置す る場 合は目地強度に よ り， 中立軸が梁幹部 内に位置す る 場合は主筋降伏強度に よ り，
そ れ ぞれ決 定さ れ る。
4．
梁断面 内の歪 分布一
般に鉄 筋コ ン クリー
ト部 材の曲 げ耐 力 を 計 算で求め る場 合， 断 面 内に平 面 保 持を仮 定し， また， 引 張 鉄 筋と コ ン クリー
トが完 全 付 着の状 態であ る と仮 定しそ求める こと が多い6｝。
し か し，
柱梁 接 合 部 近傍の梁の 曲げ歪 分 布は，
せ ん断 変 形， 柱の変形，
柱と梁の隅 角 部の応力 集 中T〕，
さ らに曲げひび割れ発 生 後に生 ずる引 張 鉄 筋の付 着 劣 化8｝，
接 合 部か らの抜け出し9），
等の 影 響に より，
平 面 保 持は成 立し な いもの と考え ら れ る。
そ こ で，
本 章 では， ま ず梁 断 面 内の歪 分 布につ い て検 討し，
後の強 度 計 算で採 用 する歪 分 布の妥 当 性 につ い て論 じ る。
4．
1 弾 性FEM 解析に よ る歪 分 布 図一
8にせ ん断 変 形の影 響を調べ る た めに片 持ち形の 腰壁付 梁に曲げ せ ん断 力を加え た時の 曲げ 歪 分布を 圧縮 縁の 歪で無 次 元 化 して 示 して い る。
図一
9，
10に は ト形 試 験体につ いて梁に曲 げ・
せ ん断 力 を加 えた場 合の柱と 梁の境 界 部の曲 げ歪 分 布 を圧 縮 縁の歪で無 次 元 化し て示 し て い る が，
図一
9は，
隅角 部の応 力 集 中の影 響 を調べ る ために柱 変 形 を拘 束し て い る。
以 下に， せ ん断 変 形， 応 力 集 中，
柱 変 形，
等が曲 げ歪 分 布に及ぼ す影 響 と，
そ して，
目地が設 置され た場 合に応 力 集 中と柱 変 形の影 響 の変化につ い て記 す。
図一
9，
10 中の α の値は， 梁 幅に 対す る目地部 壁 厚の比 （tg／b
）であ る。 せ ん断1’
形 （図一
8）： せん断ス パ ン比が 0．
25で は曲線 分布と な り せ ん断 変 形の影 響 う ける が，
1．
0以 上になる と直線分布に近く ほ と ん ど影 響を受けて いない。 塑 （図一
9）：隅 角部の応 力 集 中は，
目 地 を 設 け な い a；
1で は両 最 外 縁か ら約0．
3X。
の範囲で顕 著に生じ て い る。 し か し，
こ の範 囲の目地 部の弾 性 剛 性 を1／2に 低下さ せ ると応力 集 中の影 響が小さ く な る。
こ れ は，
剛 性を低 下さ せ るこ とに よ り隅 角 部に曲率が形 成さ れた状 態と なっ てい るもの と考えられ る7）。 ま た，
柱と梁の境 界に α＝
0．
1の 目地 を設けて も応 力 集 中は低 下する。
一
一
5
「一
P 「「 目
「
r T 暈 2一
L 48D一「
毋
α
島
on，
LO 解 析対 象 圧 縮 縁疋
＿
一
→閣〆Qd＝
O．
25！
．
＿
浬 ／Od＝
0，
5 〆 ！．
＿
』 ノOd冨
L5呷
〆．
・
〆・
’ ’！
〆！
引 張 縁／
！ 511
「
盲
礁
細
驚
解析 対 象 圧 櫨 緑 O、
3・
Xna＝
l L．
解 析 対 象 圧 稲 縁 5 16 ’ 4 組 鱒゜
！
α α α6
／
三
1．
1
u．
8
（°
・
4・
1Oi α 广 縁イ
認 張’
引．
〃〆
ノ
外
圧 鵬 の ！ノ
剛性を 低 下 さ せ た。
ん ”t ”．
を’
引 張 縁 ！・
’
5’
1・
0 ℃，
5 0 0・
5 1．
0−
1．
0−
O．
5 0 0．
5 1．
0−
1，
0−
0・
5 0 0・
5 1．
0 図一
8 せん断 変 形の及ぼ す 図一
9 隅 角 部の応 力 集 中の 図一
10 柱 変 形の及ぼ す 影響 及 ぼ す 影 響 影 響 匝，
1
櫑
o
、
2
0
0
1，
1
广
諞
図一
12 付 着 劣 化 特 性 値 ｛F 値）の挙 動 1．
oLD
．
SXn
｛4
臣 吐 住io
M ＿
コンク牽一
トゲー
ジO．
8Xn60
コンク1一
トゲー
ジo、
4
艶 ） 目贓黼 εc 圧ma
「
卜一
εcr Xn下
y 中漁 （y） ￥：1
会：認 ？：ミ盗：1
蠶
R δ蠹
9
：ll
x sE−
5 』 融けL 鑛の歪L 1 ，
鬻
！
一
n ヱ X 図一
11 目地位置の曲げ圧縮域の歪 分 布 形 状 柱 変 形 （図一
10）：目 地 を設け ない a＝
1で は柱 変 形が か な り曲 げ歪 分布へ 影 響を与え る が，
α＝
O．
1，
0．
05の 目地 を設け る と柱変形の影 響は低 下す る。
4．
2
測定さ れ た 歪分 布 こ こでは 目地 部を貫 通してい る壁 筋と矩 形 目地の コ ン ク リー
ト残 存 部に てん付さ れ た歪 ゲー
ジで測 定さ れ た曲 げ歪 分 布1°）（一
部を付 録 1に示す。
） を 基に ， 曲 げ 圧 縮 側と曲げ引 張 側の歪 分 布に分 けて記 す。
曲げ 圧UJ
の歪分 布 図一
11に目地部の曲げ 圧縮 域で の曲げ 歪 分 布 を 無 次 元化 し て 示 す。
た だ し，
壁筋ゲー
ジの分 布につ い て は， 圧 縮 縁に最も 近い壁筋の歪で無次元化して い る。各 図は，
曲 げひ び割れ発 生 直 前， 目 地破 壊 開 始 時，
目地強度時の 分 布である。
曲 げひび割れ発 生直前で は，
鉄筋とコ ンク リー
トに貼 られ たゲー
ジに よ る 分布は，
両 方と も直線分布とは異 なっ ている。
特に コ ンク リー
トゲー
ジの分 布で は，
圧縮 縁 近 傍で急 激に変化 し，
応力 集中と柱変形の影 響を見た 紲 旦ω 目鑢麟ε。
0．
4
D．
1．
8
1
』 弾性 分 布の傾 向と一
致してい る。 目 地 破 壊 開 始お よび目地強 度時で は， 多 少，
圧縮 縁で突 出してい る が，
ひび 割れ 発生直前の 分 布ほ どで は な い。
これ は，
目 地の圧 縮 歪の増 加に よ り 目地 頂部の剛 性が低 下し弾 性 分 布で’
小 し た よ うに応 力 集 中が低 減され る こ と，
ま た，
実 験 中に柱に ほと ん ど曲 げ ひび割れ が発生せず腰 壁 位 置で の柱 水 平変形が目地 部の水 平 圧 縮 変 形の 2％ 以下で柱 変 形の影 響が生じに く かっ た こと， 等に よ る。 曲 げ引 張 側の歪分布 曲げひび割れ発 生 後は ひ び割れ境 界 面で はコン ク リー
トによ る応 力伝達が な さ れ ないため，
曲 げ引 張 側で は応 力 集 中と柱変形の影響は あ ま り生じな いと考え られ る。
ひ び割れ を含む引 張 歪は，
中立 軸 近 傍の圧 縮 域の歪度 勾配に近い直線 的な歪 分 布 似 降，
これ を見 掛けの 引張 歪 ε t と呼ぶ）と なっ て い る もの と 考え られ る。
こ の 見 掛けの歪は鉄 筋とコ ンクリー
トの付 着 劣 化 と接合部か ら の抜け出しの影 響 を含んで い るた め鉄 筋の実 引張歪 。ε．
t とは異な り，
sEt ＜ εtと な る。
図一
12に測 定さ れ た歪 を 基に し て求め た， ［梁 主 筋の歪］／［見掛け の歪］の比 （F＝。
et／εt，
F 値と呼ぶ）の 変 化 を目地 強 度時まで示す。 鉄 筋の実応力 度を計 算す る場 合に は曲げ引 張 側の鉄 筋の 歪 は，
付着劣化を考慮し たF ・
εt を用い る必 要がある。
な お，
図一
12で 用い た 圧縮 域の歪 度 勾 配は，
圧 縮 最 外 縁か ら X。
／5の範囲 を除く デー
タで求め た 〔付 録2）。
上 記の 4．
1， 4．
2節の結果か ら，
梁の せ ん断 変 形と柱 変 形の影 響は無 視し，
曲 げ圧 縮 側では応 力 集 中の影響を，
曲げ引張 側で は鉄 筋の付 着 劣 化の影 響 を考 慮す る。
一
96
一
司
翫 切「
S4、
κ＝
P 目 睡Lb
＿
」 〈 粱 断面 〉 b £ 【u 主 筋の 歪 丑 。 ＆＝
F・
εし 一 レ・
Xn
己lXn
＝XnI
し ひび 割 れ 見 掛け 、 、、
、 εL− 1
〈 曲 げ歪 分 布 〉 図一
13 腰 壁 付 梁の断面 と記号μ
b nd
〈 断 面 内の 応 力〉5，
梁の各 強 度 式 5．
1 仮 定 する歪 分 布図
一
13に仮 定 し た 歪 分布を示す。
曲 げ 圧縮
縁の コ ン ク リー
トが 圧壊開 始 す る まで は，
応 力 集 中の影 響が考 慮 で き る よ う に同 図の ように圧 縮 縁か らv・
Xn
の範 囲で応 力 集 中 係 数 を ］／η と、
し，
圧縮 縁の歪が破 壊歪に達 し た 以降は ユ／η＝
1と し応 力 集 中は無 視す る。
一
方，
曲 げ 引 張 側で は，
図一
一
ユ2
の実 験デー
タ を基に 中 立 軸 近 傍の圧 縮 歪の勾 配か ら得ら れ る見 掛けの歪に対 し て引張 鉄 筋の付 着 劣 化 値F
を 以 下の よ うに仮 定する。
εt≦ε‘ρ，
F ＝
1．
0
εtn＜εtくs εy／Fy，
F − Fy
・（1圃
烹無
i
｝
5…・
・
…・
・
…
（・） sεy／Fy≦ε1，
F＝
Fy （＝
0．
35） （εtp，
εt，
s εy，
Fyの記 号は 5．
3節 参照） 5．
2 材 料の応 力・
歪関係 孅 （ユ） 引 張 鉄筋 は梁主 筋のみ を考慮 し，
材料試 験結 果を 基に図一14
の よ う に仮定す る。
（2 ） 目地 部 を 貫通 し ている ス トレー
ト横 筋は降 伏 点 強 度を基に目地 部の圧 縮 強 度に換 算する （5．
3節 参照）。
し か し， 目地 部で折り曲 げ配 筋し た腰 壁 横 筋 と中 立 軸 が 梁幹部内に位置す る時の梁
上 端 主 筋は無 視す る。
〔3） 目 地強 度式の誘導で は梁主筋に生 ずる歪は降伏歪 以 下と し，
強度 式を適 用す る際に主 筋の歪が降伏歪よ り 小さい ことを確 認す る。
ま た，
主 筋が降伏 歪 を越え る場 合には 主 筋降 伏 強度 式 を適用 す る。
コンク リー
ト （1 ） 梁 幹 部の コ ン ク リー
トの応 力・
歪 関 係は，
二 次 曲 線と直 線で表し，
σs と cε。は材 料 試 験 結 果の もの とする。
た だ し，
目地 破 壊 開 始 強 度と主 筋 降 伏 強 度で中 立 軸が梁 幹 部 内に位 置す る時の強 度式 を導く際は，
式 簡 略 化の た sc εB u・
s〔ε， 図一
14 強 度式で仮 定 す る応 力・
歪 関 係P
皿axP
皿ax 塾 ，， −r
’
1
モ劃
レ化難
2
−
2
1
1
0
．．
止
鶯
七
一
一
』
1
・コ
柱
i
富
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榁
．．
jppmpli，
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tnnT 宀ol，
i ・・b
一
櫺
き
， ・一
・Z
°tlil
， ・・ii
一長
甼
琶
き
P
皿ax ：最 大 荷 重de
：試 験 体 の 奥 行 き 図一
15 目地 形 状によ る強度増 加の修 正 表一
3 各 目 地の圧 縮 特性値 地 タ イ 形A 形B
せん 面 せ ん 円 形 空 洞 体 名 八一
25A−75SB
−
7 NoSC−75
．
8 閥o．
6，
Nα Sレ75o
．
3，
5No ．
4 SE−7
κ・
s〔沁／1．
0i ．
75
1．
0
O．
21
．
4
了1，
了5
sc εB0．
25
％ u4
14
a 0．
2 め， 梁幹 部の曲 げ圧 縮 歪が微 小で あることを考 慮し， 応 力は弾性 剛 性E。 とそ の歪に より求め るもの と する。 （2） 目 地 部の圧 縮 特 性は，
図一
15に示 すように各 試 験 体に設 けた目地と同 寸 法の モデル試 験 体 を作 製し文 献 5）と同じ方 法で実験し た結果を基に図一
14お よ び表一
3よ うに仮 定する。
強度式で は目地部の圧縮強 度 をコ ン ク リー
トの σn とし，
圧 縮 耐 力が等 価と な る よ うに目地 部 壁 厚 （等 価 目 地 部 壁 厚 κ・
ts）で目地形状の違い に よ る 強度 増 減 を考 慮する。
また，
目地部の圧縮強 度 時の 歪 。。εB は 目地 形 状に より。
εs を 中心に若 干ぱ らつ い た た め，
表一3
の ように材 料 試 験の c εB に等しいも の と す る。 5，
3 強 度 式で用い る記 号 材料特 性に関す る記 号 aB ：コ ンク リー
トの圧縮強度ただし
，
壁筋考 慮の時，
』
σh
； σs ＋sw σy・
sAw ／Cx
・
t。・
hw） s σB ：目地 部の圧 縮 強 度，
sw σy ：壁 筋の降 伏 強 度一
97
一
3c εB ：目地部の圧縮強度時の歪 度 u
’
sc εB ：圧縮 強 度 後の 剛 性によ る強 度零点の圧縮 歪s x
−
sffB／σB ：目地 形 状に よ る強 度 増 減 率 σy ：主筋の降 伏 強 度，。
ε。 ：主 筋の降 伏 歪 度 F ：主 筋の付 着 劣 化 値Fy
：主 筋 降 伏 時の付 着 劣 化 値 （瓦；
0．
35 ） E。
：梁 幹 部コ ン ク リー
トの弾 性 剛 性 ECB＝
σB／。 。εe ：目地部の圧縮強 度 時の剛 性Es
：鉄 筋のヤ ング係 数nB
＝
Es ／ECB，
np＝Ec
／Ec8
：岡日’
性三亅：匕ε，ρ：曲げひび割れ発生時の コ ンク リ
ー
トの引張 歪 （c εBIIo ） 断 面 形 状に関す る記 号b
：梁 幹 部の幅，d
：梁 幹 部の有効 せいhw
：腰 壁 高さt ts：目地 部 壁 厚 酪＝
κ・
ts：等 価 目地部 壁 厚d
， 1圧縮 縁 （腰 壁頂部 ）か ら 下端 主 筋まで の距 離du
：圧 縮 縁 （腰 壁 頂 部 ）か ら上 端 主 筋 まで の距 離dui；du
／db
sAb ：下 端 主 筋 総 断 面 積，
。ん ：上端 主筋総 断面積Pt一
音
・ 張 鉄 筋 比，
・−
1
会
1
・復筋 比 sん ：目地 部 を貫 通する腰 壁 横 筋の総 断 面 積hw
x・
ts
1
α＝ 「
6
−
・
α。＝ マ『−
1・
β＝
d
，婦
タ
畿
一
≒
β｝隅 ・下端主筋・鞴 係数 断 面 内の歪 分 布，
応 力 分 布に関す る記 号 εc ：圧縮 縁の歪，
εt ：ひび割れ を 含 む引張 縁の歪 ・e
・一缶
・
濠一蠢
・
sgy − 。爵
恥 η，
ン ：目地 破 壊 開 始 時の 応 力 集 中に関す る係 数Xn
：圧縮 縁か ら中立 軸まで の距離x
剛＝Xn
／db
；中 立 軸 比h
， ：X 。
に対する圧 縮 縁か ら圧 縮 合 力 重 心まで の距 離 比 s εtb ：下端 主 筋の実 引 張 歪 。εtu ：上 端 主 筋の実 引 張 歪dUi
一
一
XmdUi− Xni
se・u＝
1＿Xn
，・
‘… λ＝
γ レ x。 、T
，＝
。Ab’
Es・
。Stb ：下 端 主 筋の引 張 力T
。＝ sA 。’
E。・
。etu ；上端 主 筋の引張 力d
腿rx πI s εεb＝
λ・
T，＝
γ・
sA ウ・
Es 1−
XnlC
：圧 縮 合 力， T＝
（1＋ λ｝・
T
， ：引 張 合 力T
。≡
（1＋ λ）sAb・
Oy ：下 端主筋降伏 時の引 張 合 力dg
：圧 縮 縁か ら引張 合 力 重心までの距 離一 98 一
T，・
d
，十 丁趾
・
du
1十dUi
λdg
d
・1「蕩
＝
T ・
db
＝−
丁下7厂 5．
4 目地 破 壊 開 始 強 度 式 （Msc
）Msc
は， 曲 げ圧 縮 縁の歪 度が scle に等しい 時を目地破 壊 開 始 時とす。
強 度 式を記 号で表す と，
Msc
＝C ・
（dgi−
h2・
Xnl）・
d，………・
・
（2．
1） と な る。
上 式の C，
Xn］，
h，は，
断 面 内の 力の釣合い よ り求め られ，
文 献11）に は一
般 式で示 して い る。 以 下 に は， η； 0．
6，
尸 0．
3，
np＝
2 と し た場 合の式を記す。
i
）中 立軸が腰 壁 内に ある場 合 （Xnl≦β）C
＝O．
52・
σガx・
ts・
Xnl・
d
，Xm ＝−
0．
58（1十γ）F・
ψb 十 〇．
33 ｛（1十 γ）F・
ψoド十1．
15（1十γ・
du
｝》F・
ψb 醍＝0，28，dVi
：5．
3
節の記号参照ii
）中 立 軸 が 梁 幹部 内に あ る 場合 （Xm
＞β）C ＝
IO
．
52＋O．
6α 。（1一
β／X刄 、） t ｝・
σ 、，’
κ・
ts・
Xn1。
db
Xni
Z・
−
B 。＋v颪 た だ し，
Bo＝
（F・
ψり一
2α o・
β）／（2αo 十1．
73）Co＝
＝一
（F ・
ψb−
ao・
βz）／（α o十 〇．
87） 0．
146＋O．
2α。・
（1一
β／Xnl＞ 2・
（1 ＋2・
β／』rnl
）ib2
＝
0．
5Z＋0．
6α。・
（1一
β／Xni） ！dgi
：上 端 主 筋 を無 視 するためdgi＝
1．
0であ る。F
値 ：目 地 破 壊 開 始 時のF
値は，
付着 劣化特性を表す （1 ）式と上 記の Xni式お よ び下 記の （2．
2） 式を同 時 に満足す る値である。
Xn1
＝ η・
scEs ／（εt十 η・
scEe ）・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
（2．
2） 【中 立 軸が腰 壁 内にある場 合戸
）F 値l
Xnlの 式か ら明 ら か な よ う にγ
，d
山 ψb に影 響さ れ る。
こ こでは，
ま ず，
γ・
O，du
，＝ 0と し た一
段 筋 梁につ い て求める。
そ し て．
，
二段 筋 梁の場合は引張 合 力の重心位 置で の見 掛：tの鉄 筋 係 数 を求め一
段 筋 梁の式を用い る。一・
段 筋 梁 ；図一16
に s。εB，
s εy を 限定 し て条件を 満た す （F，
ψb）を計 算で求め た 結 果，
と，F
と ψb の関 係 を 最 小 二乗 法で求め た式に よる曲線を示す。
以下 に sc ε。＝0，25
％，
sεy・
＝
O．
20％のF
の式 を示す。
F
； 1−
e−
°’
e2eb°
194
かつ 0．
35以 上………・
．
（2．
3） 二段 筋 梁 ：X。i式で F＝
ユ と し付 着 劣 化の影 響を含ま な い XnlFを 求め る。
そ して，
引 張鉄 筋 の重心位置での 見 掛けの 鉄 筋 係 数 吻F を下 記の （2．
4）式で求め，
．
（2．3
） 式に おいて ψb＝
ψ9F として得 られ る値とする。偏
蘯
講
｝
…
耋
lili
砺…・
…・
…・
……一
（… ）λF
，dgiF
：5．
3 節の λ，
dgi
の式に XniFを代入 する。1
中 立 軸が 梁 幹 部 内に ある場 合の F 値】梁 幹 部が曲げ 圧縮 抵 抗する た め a。，
β が F 値に影 響を与え る が，
計算の簡 略 化の ため無 視し
，
（2．
3）式に よ る値と す る。
5
、
5 目地 強 度 式 （M
。u）1
．
0
0
．
8
0
．
6
0
．
4
0
．
2
0
．
0
“1
・
2
3
図一
16Ms 、，
M。u の F 値4
5
0．
5 O．
4 O、
3 0，
2 0．
1 Ms し■ Ob．
rc・
ts・
d｛〆
『
司＼
Ui
’
1
．．
e−
ef・
trtt・
tr’
tsd』
ガ讐
1 ガ’
〆ψ
9 0，
0 0．
51．
0 ⊥．
5 2．
o 図一
17 M。u と ψ，の閧係 （X。
、≦β） 2．
5 大と な る時を極 値問 題 と し て 解 くことに等しいた め，
断 面 内の力の釣 合いだ け で は決 定し ない。
以 下に式の誘 導 の基 本 的 概 略 と 強 度 式 を示す。
た だ し，
強 度 式は，
目地 強 度 時の中 立 軸 位 置によっ て は，
梁の圧 縮 鉄 筋が引張 鉄・
筋の状 態にな る場 合 も あるの で，
引 張 鉄 筋が一
段 配 筋 状 態の場 合と二段 配 筋 状 態の場 合に分けて考え る。 5．
5．
1 引張 鉄 筋が一
段 筋の場合 圧 縮 合 力；C
＝
σ B・
tkdb
［φ1（1−
Xnl） ＋φ21（1−
1／．e
，）Xnl−
ll］／3ξ， ＝ 2／3・
・
…
・
…・
…・
…・
…・
・
…・
…・
…
Xn ，≦β 画＋
｛
・一
・（
β一
x 。ll＿
Xnl・
et
＋1）
・
（
β一Xnl1
− x
。i ・e
・＋1）
1
（
去
一
・）
］
・
…x
・1・βiPt
−
，（ガ
．
1）（
・u−
1−
1
さ
簧
。1 ・・）
引 張 合 力；T ＝
sAb・
Es・
εt’
F ＝
sAb・
E
、・
F ・
scεB・
s6t断 面 内の力の釣 合い （C
