JP2000282577A5 - - Google Patents
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Description
本発明は上記課題を解決すべく以下に掲げる構成とした。
請求項１の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項２の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項３の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して水平偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項４の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して水平偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項５の発明の要旨は、さらに、前記梁フランジが前記リングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付くことを特徴とする請求項３又は４に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法に存する。
請求項６の発明の要旨は、前記Ｐ 1 および前記Ｐ 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴とする請求項１，３に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
Ｍ＝Ｍ A ・Ｐ 2 ，Ｎ＝Ｎ A ・Ｐ 2 ，Ｑ＝Ｑ A ・Ｐ 2 ，Ｍ θ ＝Ｍ θA ・Ｐ 2 ，Ｔ R ＝Ｔ RA ・Ｐ 2
ここで、
ν：鋼管のポアソン比
Ｄ：鋼管の直径
ｔ c ：鋼管の板厚
σ yt ：鋼管の降伏耐力
Ｓ：有効周長
Ｘ 1 〜Ｘ 5 ：係数
Ｍ：検討箇所における曲げモーメント
Ｎ：検討箇所における軸力
Ｑ：検討箇所における剪断力
Ｍ θ ：検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ R ：検討箇所におけるトルク
上記Ｍ〜Ｔ R の添え字ｐ付：それぞれのパラメータにおけるリング体の全塑性耐力
Ｍ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における曲げモーメント
Ｎ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における軸力
Ｑ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における剪断力
Ｍ θA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ RA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所におけるトルク
請求項７の発明の要旨は、前記Ｐ 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴とする請求項２，４に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
Ｍ＝Ｍ A ・Ｐ 2 ，Ｎ＝Ｎ A ・Ｐ 2 ，Ｑ＝Ｑ A ・Ｐ 2 ，Ｍ θ ＝Ｍ θA ・Ｐ 2 ，Ｔ R ＝Ｔ RA ・Ｐ 2
ここで、Ｘ 1 〜Ｘ 5 ：係数
Ｍ：検討箇所における曲げモーメント
Ｎ：検討箇所における軸力
Ｑ：検討箇所における剪断力
Ｍ θ ：検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ R ：検討箇所におけるトルク
上記Ｍ〜Ｔ R の添え字ｐ付：それぞれのパラメータにおけるリング体の全塑性耐力
Ｍ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における曲げモーメント
Ｎ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における軸力
Ｑ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における剪断力
Ｍ θA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ RA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所におけるトルク
請求項８の発明の要旨は、請求項１乃至７記載の耐力を求める方法を用いた、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法に存する。
請求項９の発明の要旨は、請求項８に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法により設計された鋼管柱に存する。
請求項１０の発明の要旨は、請求項９に記載の鋼管柱により築造された構造物に存する。
請求項１１の発明の要旨は、請求項１乃至７のいずれかに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法を実行可能なプログラムが記録された記録媒体に存する。
請求項１２の発明の要旨は、請求項８に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法を実行可能なプログラムが記録された記録媒体に存する。
なお、請求項１又は２に記載の発明において「リングダイアフラム」には実施の形態において述べる「部分リング」を含む。また、請求項３乃至５いずれかに記載の発明において「リングダイアフラム」には実施の形態において述べる「リング一体タイプ」「部分リング」を含む。また、各請求項に記載の発明において「鋼管柱」には実施の形態において述べる「中空鋼管柱」「ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管柱）」を含む。
請求項１の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項２の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項３の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して水平偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項４の発明の要旨は、梁フランジがリングダイアフラムに対して水平偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
請求項５の発明の要旨は、さらに、前記梁フランジが前記リングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付くことを特徴とする請求項３又は４に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法に存する。
請求項６の発明の要旨は、前記Ｐ 1 および前記Ｐ 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴とする請求項１，３に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
Ｍ＝Ｍ A ・Ｐ 2 ，Ｎ＝Ｎ A ・Ｐ 2 ，Ｑ＝Ｑ A ・Ｐ 2 ，Ｍ θ ＝Ｍ θA ・Ｐ 2 ，Ｔ R ＝Ｔ RA ・Ｐ 2
ここで、
ν：鋼管のポアソン比
Ｄ：鋼管の直径
ｔ c ：鋼管の板厚
σ yt ：鋼管の降伏耐力
Ｓ：有効周長
Ｘ 1 〜Ｘ 5 ：係数
Ｍ：検討箇所における曲げモーメント
Ｎ：検討箇所における軸力
Ｑ：検討箇所における剪断力
Ｍ θ ：検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ R ：検討箇所におけるトルク
上記Ｍ〜Ｔ R の添え字ｐ付：それぞれのパラメータにおけるリング体の全塑性耐力
Ｍ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における曲げモーメント
Ｎ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における軸力
Ｑ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における剪断力
Ｍ θA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ RA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所におけるトルク
請求項７の発明の要旨は、前記Ｐ 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴とする請求項２，４に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法に存する。
Ｍ＝Ｍ A ・Ｐ 2 ，Ｎ＝Ｎ A ・Ｐ 2 ，Ｑ＝Ｑ A ・Ｐ 2 ，Ｍ θ ＝Ｍ θA ・Ｐ 2 ，Ｔ R ＝Ｔ RA ・Ｐ 2
ここで、Ｘ 1 〜Ｘ 5 ：係数
Ｍ：検討箇所における曲げモーメント
Ｎ：検討箇所における軸力
Ｑ：検討箇所における剪断力
Ｍ θ ：検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ R ：検討箇所におけるトルク
上記Ｍ〜Ｔ R の添え字ｐ付：それぞれのパラメータにおけるリング体の全塑性耐力
Ｍ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における曲げモーメント
Ｎ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における軸力
Ｑ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における剪断力
Ｍ θA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ RA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所におけるトルク
請求項８の発明の要旨は、請求項１乃至７記載の耐力を求める方法を用いた、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法に存する。
請求項９の発明の要旨は、請求項８に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法により設計された鋼管柱に存する。
請求項１０の発明の要旨は、請求項９に記載の鋼管柱により築造された構造物に存する。
請求項１１の発明の要旨は、請求項１乃至７のいずれかに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法を実行可能なプログラムが記録された記録媒体に存する。
請求項１２の発明の要旨は、請求項８に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法を実行可能なプログラムが記録された記録媒体に存する。
なお、請求項１又は２に記載の発明において「リングダイアフラム」には実施の形態において述べる「部分リング」を含む。また、請求項３乃至５いずれかに記載の発明において「リングダイアフラム」には実施の形態において述べる「リング一体タイプ」「部分リング」を含む。また、各請求項に記載の発明において「鋼管柱」には実施の形態において述べる「中空鋼管柱」「ＣＦＴ（コンクリート充填鋼管柱）」を含む。
リング耐力Ｐ２は、リング体の全塑性耐力Ｍｐ、Ｎｐ、Ｑｐ、ＭθｐおよびＴＲｐに対して、後述の検討箇所における曲げモーメントＭ、軸力Ｎ、剪断力Ｑ、面外曲げモーメントＭθおよびトルクＴＲに塑性条件式：
リング体の断面力のうち、面外曲げモーメントＭθおよびトルクＴＲは、すべてのケースに共通であり、垂直偏心のある場合に生ずる。すなわち、図１３に示すように、梁フランジがリングに対して、垂直偏心ｅｖを持って取り付き、集中荷重Ｐ２/２がフランジ中心軸となす角度Ψ（図１４参照）に作用するとき、軸性の付加モーメントｅｖＰ２/２を、角度θにおいて、周方向と半径方向に分解すると、リング体に作用する面外曲げモーメントＭθとトルクＴＲとなり、それぞれ（２９）式および（３０）式で表される。
としたとき、二点集中荷重をそれぞれθcに平行な方向成分Ｐ/２・cosθcと垂直な方向成分Ｐ/２・sinθcに分解する。ここで、Ｐ/２・sinθcはいったん保留し、Ｐ/２・cosθcにのみ着目して、上述の無偏心時と同様にしてリングに作用するＭ、Ｎ、Ｑを導く。その後、先程保留されたＰ/２・sinθcを、Ｎに加える。最後に、上記の、耐力を求める方法を用いたリングダイアフラム付鋼管柱の柱梁接合部分の設計方法についてのフローを図３９及び図４０に示す。なお、Ｐ１は、Ｐ２に対して比較的に小さいので、Ｐ１を無視することもできる（両図中における(1)）。実施の形態に係るリングダイアフラム付円形鋼管柱の柱梁接合部設計法は、上記の如く構成されているので以下に掲げる効果を奏する。リングダイアフラム付円形鋼管柱の柱梁接合部耐力評価が、網羅的に、精度良く比較的容易に可能になった。解析的耐力式に基づいているので、設計者はある程度力の流れを認識することができ、特殊なケースにも応用することができる。特に、本発明により、垂直偏心および水平偏心を持って梁フランジが取り付く場合も扱えるようになった。
垂直偏心ｅｖ＝０．５（cm）が存在するとき、Ｐ1＝１０．１０（tf）、Ｐ２＝７．３３（tf）であり、Ｐ＝１７．４３（tf）。従って、最大耐力Ｐu＝２１．６２（tf）、短期許容耐力ＰA（短期）＝１５．１５（tf）および長期許容耐力ＰA（長期）＝１０．１０（tf）である。
【図１３】
本発明の実施の形態に係る、垂直偏心を示すリング部分の一部縦断面図である。
本発明の実施の形態に係る、垂直偏心を示すリング部分の一部縦断面図である。
【図１４】
本発明の実施の形態に係る、Ψの定義と垂直偏心による付加モーメントを示す図である。
本発明の実施の形態に係る、Ψの定義と垂直偏心による付加モーメントを示す図である。
Claims (12)
- 梁フランジがリングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法。
- 梁フランジがリングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法。
- 梁フランジがリングダイアフラムに対して水平偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法。
- 梁フランジがリングダイアフラムに対して水平偏心を持って取り付く場合の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法であって、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ１）と、リングとリング近傍の鋼管板の曲げによりリング周方向に伝達される力の流れ成分（Ｐ２）とに分解し、該成分（Ｐ２）から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法。
- さらに、前記梁フランジが前記リングダイアフラムに対して垂直偏心を持って取り付くことを特徴とする請求項３又は４に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法。
- 前記Ｐ 1 および前記Ｐ 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴とする請求項１，３に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法。
Ｍ＝Ｍ A ・Ｐ 2 ，Ｎ＝Ｎ A ・Ｐ 2 ，Ｑ＝Ｑ A ・Ｐ 2 ，Ｍ θ ＝Ｍ θ A ・Ｐ 2 ，Ｔ R ＝Ｔ RA ・Ｐ 2
ここで、
ν：鋼管のポアソン比
Ｄ：鋼管の直径
ｔ c ：鋼管の板厚
σ yt ：鋼管の降伏耐力
Ｓ：有効周長
Ｘ 1 〜Ｘ 5 ：係数
Ｍ：検討箇所における曲げモーメント
Ｎ：検討箇所における軸力
Ｑ：検討箇所における剪断力
Ｍ θ ：検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ R ：検討箇所におけるトルク
上記Ｍ〜Ｔ R の添え字ｐ付：それぞれのパラメータにおけるリング体の全塑性耐力
Ｍ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における曲げモーメント
Ｎ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における軸力
Ｑ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における剪断力
Ｍ θ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ RA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所におけるトルク - 前記Ｐ 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴とする請求項２，４に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力（Ｐ）を求める方法。
Ｍ＝Ｍ A ・Ｐ 2 ，Ｎ＝Ｎ A ・Ｐ 2 ，Ｑ＝Ｑ A ・Ｐ 2 ，Ｍ θ ＝Ｍ θ A ・Ｐ 2 ，Ｔ R ＝Ｔ RA ・Ｐ 2
ここで、Ｘ 1 〜Ｘ 5 ：係数
Ｍ：検討箇所における曲げモーメント
Ｎ：検討箇所における軸力
Ｑ：検討箇所における剪断力
Ｍ θ ：検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ R ：検討箇所におけるトルク
上記Ｍ〜Ｔ R の添え字ｐ付：それぞれのパラメータにおけるリング体の全塑性耐力
Ｍ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における曲げモーメント
Ｎ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における軸力
Ｑ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における剪断力
Ｍ θ A ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所における面外曲げモーメント
Ｔ RA ：Ｐ 2 ＝１（単位荷重）としたときの検討箇所におけるトルク - 請求項１乃至７記載の耐力を求める方法を用いた、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法。
- 請求項８に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法により設計された鋼管柱。
- 請求項９に記載の鋼管柱により築造された構造物。
- 請求項１乃至７のいずれかに記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法を実行可能なプログラムが記録された記録媒体。
- 請求項８に記載の、鋼管柱における柱梁接合部分の設計方法を実行可能なプログラムが記録された記録媒体。
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|---|---|
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