JP2000328645A

JP2000328645A - 格子梁解析システム

Info

Publication number: JP2000328645A
Application number: JP11143065A
Authority: JP
Inventors: Yuji Watabe; 雄二渡部
Original assignee: Nihon Kaiser Co Ltd
Current assignee: Nihon Kaiser Co Ltd
Priority date: 1999-05-24
Filing date: 1999-05-24
Publication date: 2000-11-28

Abstract

(57)【要約】【課題】コンクリート上に配設したラス筋及び該トラス
筋の間に軽量型枠を設けて薄肉ＰＣ板を作成し、この薄
肉ＰＣ板を複数枚敷設して下床を形成するボイドスラブ
構築設計手法において、格子梁の解析を半自動的に行う
ようにして、熟練者でなくとも平易且つ短時間で格子梁
の解析設計ができるシステムを提供する。【解決手段】一対の長尺梁及び短尺梁で形成されるボイ
ドスラブの面積のうち段差部分を除いた領域に、異なっ
た大きさのボイド型枠を割り付け配置する割付配置手段
と、この割り付け配置したボイド型枠に基づいて構築さ
れたボイドスラブの荷重を設定する荷重設定手段と、こ
の設定された荷重のデータに基づいてボイドスラブの支
持状態を格子梁に置換して応力及び変形を計算する格子
梁置換手段とからなり、この格子梁置換手段による計算
の結果が予め設定されている所定のデータと適合しない
場合には、割付配置手段、荷重設定手段、格子梁置換手
段の一連の行為を適合するまで繰り返し行うようにした
ことである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、格子梁解析システ
ムに関するものであり、詳しくは薄肉ＰＣ板上に配置す
るパターン化された種々の大きさからなるボイド型枠
を、先ず配置してから、ボイドスラブの格子梁の解析設
計を行うようにした格子梁解析システムに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来技術における天井面が平滑であるボ
イドスラブの基本設計及び格子梁解析をするための設
計、即ち、ボイドスラブ構築設計手法は、コンピュータ
システムを駆使して行う。先ず、コンピュータシステム
に躯体寸法、段差寸法及びスラブ断面形状のデータの入
力を行った後に、ボイドスラブの外郭の寸法の計算、プ
リキャストコンクリート（ＰＣ）板形状の計算及びボイ
ド型枠の選別の作業を行う。

【０００３】そして、ボイド型枠が配置出来ない範囲、
即ち、段差部及び段差周辺補強梁部のボイドを消去する
作業を行う。具体的には、設計者は段差周辺補強梁の最
低幅とボイド型枠位置の関係から、段差周辺補強梁の形
状を決定し、不要なボイド型枠を消去又は形状の変更を
行う。次に、ボイド型枠位置、段差位置及びスラブ厚さ
から格子梁部材断面を作成し、格子梁の節点座標、断面
性能等を計算する。そして、架構図の作成、曲げせん断
及び変位図の作成及びたわみ量を計算し、それぞれの計
算結果を図化する。応力から必要鉄筋量や応力度を計算
し、場合によってはひび割れ幅の計算を行う。このよう
にしてボイドスラブの基本設計及び格子梁の解析を行
う。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来技術における薄肉ＰＣ板にボイド型枠を配列させる
には、先ずボイドスラブを作成する面積に対応させて、
ボイド型枠の数及びその大きさを決定するというもの
で、設計の迅速化が図れないばかりか入力ミス等に対応
できないと云う問題がある。

【０００５】具体的には、薄肉ＰＣ板及びボイド型枠の
形状設定は、或る程度の知識が必要であり、設計者によ
ってばらつきが生じているという問題点、荷重条件や境
界条件を生成するのに格子梁の節点座標、断面性能等を
計算する必要があるという問題点、必要鉄筋量や応力度
を計算してその断面算定を行うためにデータを転記する
必要があり、計算ミスや転記ミスが発生するという問題
がある。

【０００６】従って、ボイド型枠を配置させて下床を作
成する場合において、種々の広さからなるボイドスラブ
の床面積に対応した一定のルールに従って、所定のパタ
ーン化された大きさからなるボイド型枠を選択して配置
した後に、その格子梁の解析が半自動的に行うことがで
きるようにすることに解決しなければならない課題を有
している。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明に係る格子梁解析システムは、コンクリート
上に配設したトラス筋と、該トラス筋の間に軽量型枠を
設けて薄肉ＰＣ板を作成し、該薄肉ＰＣ板を複数枚敷設
して下床を形成するボイドスラブ構築設計手法であっ
て、該ボイドスラブ構築設計手法は、一対の長尺梁及び
短尺梁で形成されるボイドスラブの面積のうち段差部分
を除いた領域に、異なった大きさのボイド型枠を割り付
け配置する割付配置手段と、該割り付け配置したボイド
型枠に基づいて構築されたボイドスラブの荷重を設定す
る荷重設定手段と、該設定された荷重のデータに基づい
て前記ボイドスラブの支持状態を格子梁に置換して応力
及び変形を計算する格子梁置換手段とからなり、該格子
梁置換手段による計算の結果が予め設定されている所定
のデータと適合しない場合には、前記割付配置手段、荷
重設定手段、格子梁置換手段の一連の行為を適合するま
で繰り返し行うようにしたことである。

【０００８】又、前記割付配置手段における異なった形
状のボイド型枠は、該ボイド型枠の平面形状の長さが１
０種類、幅が４種類の計４０種類の組み合せからなるこ
と；前記割付配置手段は、前記４０種類の組み合せから
なるボイド型枠の割付設定の他に、ボイドスラブの厚み
の設定、コンクリート強度の設定、鉄筋強度の設定をも
行うようにしたこと；前記荷重設定手段は、自重、仕上
げ、積載荷重、水平荷重、ボイドスラブ周辺支持条件の
設定を行うようにしたこと；請求項１において、前記格
子梁置換手段における応力及び変形の計算は、長期たわ
みの算定、せん断力の算定、曲げモーメントの算定、面
内せん断力の算定、ひび割れ幅の算定であること；前記
長期たわみの算定においては、該算定の結果が所定のデ
ータと適合するまでボイドスラブの厚みを変更するよう
にしたこと；前記格子梁置換手段は、段差部の部分を長
方形、ボイド型枠の間の梁部材芯の部分をＩ型、段差部
周辺補強梁部分をユ型の３種類のモデル化にした断面形
状で表すようにしたことである。

【０００９】このように、下床を形成するボイドスラブ
構築手法において、作成するボイドスラブの面積に応じ
て大きさの異なったボイド型枠を配置させては、種々の
荷重及び設定を半自動的に行うようにしたことにより、
ボイドスラブの設計が極めて迅速に行えると共に、その
配列したことによる断面及び荷重等の計算も予め設定さ
れているデータを利用することができるため、極めて迅
速且つ正確に行うことができるようになる。

【００１０】

【発明の実施の形態】次に、本発明に係る格子梁解析シ
ステムの実施の形態について図面を参照して説明する。

【００１１】格子梁解析システムは、ボイドスラブを設
計する際の荷重の設定、格子梁の解析等を半自動的に行
うようにしたシステムである。この設計の対象となるボ
イドスラブ１０は、図１に示すように、薄肉ＰＣ板１１
を建築物の柱１２の間の大梁１３、小梁、耐力壁１４か
らなる横架材の間に架設して、その上面にボイド型枠１
５の割り付け及び所要の配筋１６を行い、現場打ちコン
クリート（トップコンクリート）１７を打設して一体と
した、所謂、スラブ上面に段差部２５を持つ中空合成床
版である。

【００１２】このような構造からなるボイドスラブは、
図２及び図３に示すように、所謂、二方向ボイドスラブ
であって、段差のある段差部２５とボイド型枠１５で形
成されているボイド部２６とからなり、所定間隔を持っ
て整列状態に配設したトラス筋２０と格子状に配設した
下端筋２１とからなる薄肉ＰＣ板１１と、この薄肉ＰＣ
板１１上にボイド型枠１５及び補強筋２２を配置し、そ
の上部に現場打ちコンクリート１７を打設した構造とな
っている。この中で薄肉ＰＣ板１１は工場等で予め完成
された状態で建設現場に持ち込まれて組み立てられ、ボ
イド型枠１５、補強筋２２、上端筋２３及び現場打ちコ
ンクリート１７が建設現場で作成される。

【００１３】建設現場で組み立てられる薄肉ＰＣ板１１
は、図４に示すように、躯体形状データ、即ち、設計の
対象となる構造物の面積（長尺梁３０×短尺梁３１）か
らボイドスラブ外郭を計算する。実施例の場合は、５７
５０×１１２５０の面積である。この計算により得られ
たボイドスラブ外郭寸法から薄肉ＰＣ板１１の寸法、枚
数を計算する。実施例の場合には５７５０×２３５０の
薄肉ＰＣ板ＰＣ２が３枚、５７５０×１８００の薄肉Ｐ
Ｃ板ＰＣ１が２枚必要となる。この２種類の薄肉ＰＣ板
１１（ＰＣ１、ＰＣ２）を工場等で作成する。尚、図示
しないがこの薄肉ＰＣ板１１の内部には格子状の下端筋
２１（図２、図３参照）が埋設された構造となってい
る。

【００１４】この配設される薄肉ＰＣ板１１の上部への
ボイド型枠１５の割り付け、即ち、割付配置手段は、図
５に示すように、段差部を除いた領域（ボイド部）に割
り付けられる。この割り付ける形状の大きさは配設され
る薄肉ＰＣ板ＰＣ１、ＰＣ２の面積によって異なり、唯
一一致しているのは縦横の直交する二方向に沿った直方
体の大きさを変えるようになっている。この直方体の大
きさは、ボイド型枠１５の平面形状の長さが３２０、４
２０、５２０、６００、７００、８００、９００、１０
００、１１００、１２００ｍｍの１０種類（例えば１５
ａ、１５ｂ、１５ｃ）、幅が４３０、２１５又は４０
０、２００ｍｍの４種類（例えば、１５ｄ、１５ｅ、１
５ｆ）からなり、合計４０種類のパターンにより作成さ
れている。このような４０種類のパターンを有するスラ
ブ型枠１５は、ボイドスラブの面積に応じて適宜組み合
わせて配置する構造となっている。

【００１５】このようにしてボイド型枠１５の割り付け
た後に、補強筋（上端筋）が配置される。補強筋２２
は、図６に示すように、長尺梁３０を跨いだ状態で連設
する。即ち、薄肉ＰＣ板ＰＣ２と長尺梁３０と隣接する
建築物の薄肉ＰＣ板とを連設する第一の補強筋２２ａ
と、段差部２５と長尺梁３０とを連設する第二の補強筋
２２ｂと、段差部２５の薄肉ＰＣ板ＰＣ１との間を連設
する第三の補強筋２２ｃと、薄肉ＰＣ板ＰＣ２と短尺梁
３１とを連設する第四の補強筋２２ｄと、ボイド部２６
における薄肉ＰＣ板ＰＣ１の間に連設する第五の補強筋
２２ｅと、段差部２５の周辺に配設する第六の補強筋２
２ｆとから構成されている。

【００１６】この補強筋２２ａ〜２２ｆが配設される
と、次に格子状の上端筋（図２及び図３参照）が配設さ
れ、現場打ちコンクリート１７が打設される。このよう
にして完成したボイドスラブは、図７に示すように、応
力変形等を計算することに重点をおいた領域（ゾーン）
に分けられる。第一のゾーン４０、４５は、短尺梁３１
に隣接した領域であり、第二のゾーン４１は、第一のゾ
ーン４０と段差部２５との間の領域であり、第三のゾー
ン４２は、段差部２５と長尺梁３０との間の領域であ
り、第四のゾーン４３は段差部２５の領域である。

【００１７】さて、このようにした組み立て構築するこ
とができるボイドスラブ１０は、予め薄肉ＰＣ板１１
（ＰＣ１、ＰＣ２）の配置、ボイド型枠１５（１５ａ〜
１５ｆ）の割り付け、補強筋２２（２２ａ〜２２ｆ）の
配設等を応力変形等を計算して設定する。即ち、格子梁
を解析及び設計は、ボイドスラブ１０の面積に４０種類
のパターンからなるボイド型枠１５の割り付けをしてか
ら行われる。以下、その手法について、図８に示すフロ
ーチャートに則して説明する。

【００１８】先ず、格子梁の解析を行うためには、割付
配置手段であるボイドスラブの厚さの設定、コンクリー
ト強度の設定、鉄筋強度の設定、ボイド型枠の割り付
け、鉄筋強度の設定を行う（ステップＳＴ１００）。

【００１９】実施例において、ボイドスラブ１０の全厚
さＴ＝２８０ｍｍ、薄肉ＰＣ板１１のの厚さｔ＝７０ｍ
ｍ、現場打ちコンクリート１７のシエル部＝８０ｍｍ、
段差部２５のスラブ厚さ＝１７０ｍｍに設定されてい
る。

【００２０】又、これら材料の許容応力度は、スラブ筋
＝２０００ｋｇ／ｃｍ²、現場打ちコンクリート１７の
強度＝２１０ｋｇ／ｃｍ²、薄肉ＰＣ板１１の重量＝３
５０ｋｇ／ｃｍ²に設定されている。

【００２１】荷重は、仕上げ荷重＝６０ｋｇ／ｍ²、積
載荷重＝１８０ｋｇ／ｍ²に設定されている。

【００２２】ボイド型枠１５の割り付けは、図５を参照
して説明したように、二方向ボイドスラブを形成するた
め、ボイド型枠１５の配列関係が整列状態に形成されて
いる。即ち、４０種類のパターン化された直方体の大き
さに対応させて縦横に並べられている幅が同じ大きさに
形成され、縦横への配筋がし易い構造となっている。こ
こでボイド型枠１５の重量は最も厚いもの、例えば２６
０ｍｍのもので２．３ｋｇ／ｍ²程度であり、他の荷重
に比べると極めて小さな値であるので無視することがで
きる。

【００２３】次に、図８において、割り付け配置したボ
イド型枠に基づいて構築されたボイドスラブの荷重を設
定する荷重設定手段、即ち、自重、仕上げ、積載荷重、
水平荷重、スラブ周辺支持条件の設定を行う（ステップ
ＳＴ１０１）。

【００２４】これら条件の設定が入力されると、この設
定された荷重のデータに基づいてボイドスラブの支持状
態を格子梁に置換した応力及び変形を計算する格子梁置
換手段、即ち、架構データ及び荷重データにより応力、
変形の計算が行われる（ステップＳＴ１０２）。この計
算は後述する計算式によって自動的に行われる。

【００２５】格子梁は、図９に示すように、線材に置換
されて架構図として示され、番号付けがなされている。
即ち、長尺梁との節点（Ａ点のラインの９４、８８、８
２、・・・、）と短尺梁との節点（Ｂ点のライン９５、
９６、９７、９８、・・・）、Ａ点及びＢ点の節点（Ｃ
点のライン９３、９２、、８７・・・）と、丸印の中の
数字（Ｄ点の例えば１７５、１７０、１６５、・・・）
とから構成されている。これらＡ〜Ｄ点の数字は、後述
する断面算定で使用する断面番号である。

【００２６】このようにして作成された架構図に基づい
て主方向断面算定及び直交方向断面算定が行われる。こ
の断面算定は、長期たわみ、曲げ応力、せん断応力、ひ
び割れについて算定する。

【００２７】この断面算定を行うに際し、図１０に示す
ように、薄肉ＰＣ板１１と現場打ちコンクリート１７と
の間に割り付けられたボイド型枠１５とによって、３種
類の断面形状に置換するようになっている。即ち、ボイ
ド型枠１５との間であるボイドスラブ一般部であるボイ
ド型枠１５の間の梁部材芯の部分は「Ｉ型」５０に置
換、ボイド部２６のボイド型枠１５と段差部２５との間
である段差部周辺補強梁部分である補強梁部は「ユ型」
５１に置換、段差部２５の部分は「長方形」５２に置換
する。

【００２８】主方向断面算定は、図１１に示すように、
現場打ちコンクリート１７を打設した端部上端、薄肉Ｐ
Ｃ板１１の中央下端の応力（モーメントとせん断力）に
ついて行う。応力は、架構図の番号（図９参照）の位置
における主方向モーメントと主方向せん断力が計算によ
り算出される。

【００２９】主方向モーメントは、架構データ及び荷重
データから立体骨組弾性解析により算出され、図１２に
示すように、架構図の断面番号（図９参照）に基づいて
算出される。又、下記の計算式は、立体骨組弾性解析に
よるものであり、断面算定時に部材にかかる曲げ応力
（モーメント）に対する鉄筋量を算出するために用い
る。ＭＤ＜Ｍａ＝Σ（ａｔ・ｆｔ・ｊ）・・・・・・（１）ｊ＝（７／８）ｄＭＤ；設計荷重による曲げモーメント（ｋｇｆ・ｃｍ）Ｍａ；ボイドスラブ１０の許容曲げモーメント（ｋｇｆ
・ｃｍ）ａｔ；引張り鉄筋の断面積（ｃｍ²）ｆｔ；鉄筋の許容引張応力度（ｋｇｆ／ｃｍ²）ｄ；ボイドスラブの有効せい（ボイド型枠１５と現場打
ちコンクリート１７の和、ｃｍ）である。

【００３０】このような計算式により算出されたデータ
は、例えば、図１１に示すように、第二のゾーン４４
（図７参照）の補強梁で断面番号１３０（図９のａ点）
の場合は、断面形状が「ユ型」５１でモーメント２．８
３５Ｍ（ｔ．ｍ）、第三のゾーン４２（図７参照）のボ
イド部２６で断面番号１３１（図９のｂ点）の場合は、
断面形状が「Ｉ型」５０でモーメント１．７３９Ｍ
（ｔ．ｍ）、第四のゾーン（図７参照）の段差部２５で
断面番号１４０（図９のｃ点）の場合は、断面形状が
「長方形」５２でモーメント０．５７３Ｍ（ｔ．ｍ）、
第一のゾーン４０（図７参照）のボイド部２６で断面番
号１５５（図９のｄ点）の場合は、断面形状が「Ｉ型」
５０でモーメント１．２７８Ｍ（ｔ．ｍ）である。この
ようにして算出された主方向モーメントは、図１２に示
すように、一覧表として表示することができる。

【００３１】又、図１１に示すように、薄肉ＰＣ板ＰＣ
１、ＰＣ２についても、その断面算定が行われる。例え
ば薄肉ＰＣ板ＰＣ１の断面番号１２８（図９のｅ点、図
４のｅ点）の補強梁の場合は、断面形状が「ユ型］５１
で主方向モーメント１．５０３Ｍ（ｔ．ｍ）、薄肉ＰＣ
板ＰＣ２の断面番号１５３（図９のｆ点、図４のｆ点）
のボイド部２６の場合は、断面形状が「Ｉ型」５０で主
方向モーメント０．６４９Ｍ（ｔ．ｍ）である。

【００３２】主方向せん断力は、架構データ及び荷重デ
ータから立体骨組弾性解析により算出され、図１３に示
すように、主方向モーメントと同じく架構図の断面番号
（図９参照）に基づいて算出される。又、下記の計算式
は、立体骨組弾性解析によるものであり、断面算定時に
ＰＣａ板と後打ちコンクリート間に生じるせん断力に対
し、ＰＣａ板と後打ちコンクリートが一体性を保てるか
否かをチエックするために用いる。 τ＝Ｑ／（ｂ・ｊ）＜ｆｓ’・・・・・（２）ｊ＝（７／８）ｄ τ；打ち継ぎ面に生じるせん断応力度（ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）Ｑ；主方向梁部材に生じるせん断力（ｋｇｆ）ｂ；主方向のリブ幅（ｃｍ）：トラス筋が複数配列され
る場合は、本数を乗じた幅とする。ｄ；有効せいｆｓ’；打ち継ぎ面の単位面積に対するみかけの許容せ
ん断応力度で下記の式（３）による。

【００３３】又、下記の計算式は上記（２）式のｆｓ’
に採用するものである。ｆｓ’＝（ｆｓ１’、ｆｓ２’）・・・・・・（３）ｆｓ１’＝０．１０５・Ｆｃ／３．Ａｍ／Ａｆｓ２’＝（Ｄｏｕ／２＋Ｔｅｎ）／ＡＤｏｕ＝１．６５６・ａｓ√（Ｆｃ／３・σｙ／１．
５）・ｓｉｎθ・ｓｉｎα Ｔｅｎ＝ａｓ・ρｙ／１．５・ｃｏｓθ・ｓｉｎα Ｆｃ；現場打ちコンクリートの設計基準強度（ｋｇｆ／
ｃｍ²）Ａｍ；現場打ちコンクリートの割り裂き面積（ｃｍ²）Ａｍ＝Ｌ’×２×単位長さＬ’＝√（Ｈ²＋（ｂｏ／２）²）−ｔＲ／ｓｉｎα Ａ；トラス筋一本当たりの支配面積（ｃｍ²）ａｓ；ラチス筋の断面積（ｃｍ²） ρｙ；ラチス筋の引張強度（kgf／ｃｍ²） θ、α；ラチス筋の角度

【００３４】このような計算式により算出されたデータ
は、例えば、図１１に示すように、第二のゾーン４４
（図７参照）の補強梁で断面番号１３０（図９のａ点）
の場合は、断面形状が「ユ型」５１で主方向せん断力
２．９６４Ｑ（ｔ）、第三のゾーン（図７参照）のボイ
ド部２６で断面番号１３１（図９のｂ点）の場合は、断
面形状が「Ｉ型」５０で主方向せん断力１．７３９Ｑ
（ｔ）、第四のゾーン４２（図７参照）の段差部２５で
断面番号１４０（図９のｃ点）の場合は、断面形状が
「長方形」５２で主方向せん断力０．７５０Ｑ（ｔ）、
第一のゾーン４０（図７参照）のボイド部２６で断面番
号１５５（図９のｄ点）の場合は、断面形状が「Ｉ型」
５０で主方向せん断力１．２６１Ｑ（ｔ）である。この
ようにして算出された主方向せん断力は、図１３に示す
ように、主方向モーメント（図１２参照）と同様に一覧
表として表示することができる。

【００３５】次に、直交方向断面算定について説明す
る。直交方向断面算定は、図１４に示すように、現場打
ちコンクリート１７を打設した端部上端、薄肉ＰＣ板１
１の中央下端、薄肉ＰＣ板１１（ＰＣ１、ＰＣ２）の継
目部配筋の応力（モーメントとせん断力）が算出され
る。この応力は、架構図の番号（図９参照）の位置にお
ける直交方向モーメント(図１５）と直交方向せん断力
（図１６）が計算により算出される。

【００３６】直交方向モーメントは、主方向モーメント
を算出する上記式（１）により算定することができる
が、打ち継ぎ面に生じるせん断応力度が５ｋｇｆ／ｃｍ
²を超える場合は現場打ちコンクリート１７のみで断面
積算定を行う。即ち、上記式（１）の有効性は、現場打
ちコンクリート１７のみとする。又、下端引張の場合
は、現場打ちコンクリート１７の下部に引張鉄筋を配置
する構造となっている。

【００３７】上記式（１）の計算式により算出されたデ
ータは、例えば、図１４に示すように、現場打ちコンク
リート１７の端部上端において、ボイド部２６の断面番
号１３０（図９のｇ点）の場合は、断面形状が「Ｉ型」
５０でモーメント１．１４０Ｍ（ｔ．ｍ）（図１５のｇ
点）である。薄肉ＰＣ板１１の中央下端における補強梁
においては、断面番号５３４（図９のｈ点）の場合は、
断面形状が「ユ型」５１でモーメント０．３９８Ｍ
（ｔ．ｍ）（図１５のｈ点）である。薄肉ＰＣ板１１の
中央下端における段差部２５においては、断面番号５３
５（図９のｉ点）の場合は、断面形状が「長方形」５２
でモーメント０．１４５Ｍ（ｔ．ｍ）（図１５のｉ点）
である。薄肉ＰＣ板１１の継目配筋における補強梁にお
いては、断面番号５３４（図９のｈ点）の場合は、断面
形状が「ユ型」５１でモーメント０．３９８Ｍ（ｔ．
ｍ）（図１５のｈ点）である。薄肉ＰＣ板１１の継目部
配筋における段差部２５においては、断面番号５３５
（図９のｉ点）の場合は、断面形状が「長方形」でモー
メント０．１４５Ｍ（ｔ．ｍ）（図１５のｉ点）であ
る。薄肉ＰＣ板１１の継目部配筋におけるボイド部２６
においては、断面番号５４２（図９のｊ点）の場合は、
断面形状が「Ｉ型」５０でモーメント０．１４９Ｍ
（ｔ．ｍ）（図１５のｊ点）である。このようにして得
られたデータは、図１５に示すように、架構図の断面番
号（図９参照）に基づいて一覧表として表すことができ
る。

【００３８】直交方向せん断力は、図１４に示すよう
に、直交方向モーメントと同じく架構図の断面番号（図
９参照）に基づいて立体骨組弾性解析により算出され
る。又、下記に示す計算式は、断面算定時にＰＣａ板と
場所打ちコンクリートの一体性が保たれるか否かを判定
するものである。 τ＝Ｑ／（Ｂ・ｊ）＜ｆｓ”・・・・・・（４）ｊ＝（７／８）ｄ τ；打ち継ぎ面に生じるせん断応力度（ｋｇｆ／ｃ
ｍ²）Ｑ；主方向梁に直交する梁部材に生じるせん断力（ｋｇ
ｆ）Ｂ；主方向に直交する方向のリブ幅、補強梁幅、床段差
部梁幅（ｃｍ）ｄ；有効せい（ボイド型枠と場所打ちコンクリートの打
ち継ぎ面の許容せん断応力度で５ｋｇｆ／ｃｍ²とす
る）である。

【００３９】上記式（４）が満足しない場合は、せん断
応力度は現場打ちコンクリート１７のみとし、下記の式
（５）による。 τ＝Ｑ／（Ｂ・ｊ’）＜ｆｓ・・・・・（５）ｊ’＝（７／８）ｄ’ τ；リブに生じるせん断応力度（ｋｇｆ／ｃｍ²）Ｑ；主方向梁に直交する梁部材に生じるせん断力（ｋｇ
ｆ）Ｂ；主方向に直する方向のリブ幅、補強梁幅、床段差梁
幅（ｃｍ）ｄ’；有効せい（現場打ちコンクリート１７のみ、ｃ
ｍ）ｆｓ；現場打ちコンクリート１７の許容せん断応力度
（ｋｇｆ／ｃｍ²）

【００４０】このような計算式により算出されたデータ
は、例えば、図１４に示すように、現場打ちコンクリー
ト１７の端部上端のボイド部２６で断面番号５０２（図
９のｇ点）の場合は、断面形状が「Ｉ型」５０で直交方
向せん断力１．３７０Ｑ（ｔ）（図１６のｇ点）であ
る。このようにして算出された直交方向せん断力は、図
１６に示すように、直交方向モーメント（図１５参照）
と同様に一覧表として表示することができる。

【００４１】次に、図８に戻って、格子梁置換が行われ
て応力及び変形の計算が行なわれた後に、長期たわみの
検討が行われる（ステップＳＴ１０３）。

【００４２】長期たわみ（δＬ）の算定は、下記の式
（５）、（６）により算出される。即ち、格子梁解析に
よる弾性たわみ（δＥ）に、長期たわみ増大率（κ）を
乗じて算定する。

【００４３】このようにして算出されたデータは架構図
の断面番号（図９参照）毎に行われ、図１７に示すよう
に、その一覧表として表すことができる。例えば、断面
番号１３０（図９のａ点）でのたわみは０．０２８（図
１７のａ点）である。尚、実施例においては、長期たわ
みは主方向の有効内法長さ（ｌＸ）の１／２５０以下で
ＯＫとするようになっている。 δＬ＝κ×δＥ・・・・・・（５） δ＜ｌＸ／２５０・・・・・（６）長期たわみ増大率；１２

【００４４】実施例において、図５に示す３ＤＫタイプ
のボイドスラブ１０の場合は、スパンＬｘ＝６０５ｃｍ最大弾性たわみ（最大変位）δｅ＝０．０９７ｃｍ長期たわみδＬ＝１２×δｅ＝１．１６４ｃｍ δＬ／Ｌｘ＝１／５２０＜１／２５０ＯＫとなる。

【００４５】この長期たわみ増大率は、段差部２５、周
辺補強梁及びボイド型枠１５を有する段差付きボイドス
ラブ１０の主方向の長期たわみ実験によると、載荷２５
０日で、６．４〜７．５である。これらの増大率より５
０年後以降の増大率を推定すると、７．４〜１１．９
で、平均は８．３となる。実施例においては最大値を採
用して、長期たわみ増大率は１２となっている。

【００４６】ここで、長期たわみに問題がある場合に
は、ボイドスラブ厚の変更が行われ、上述したステップ
ＳＴ１０１に戻り、自重、スラブ周辺支持条件の再設定
が行われ、再度長期たわみの検討が行われ,この長期た
わみが適合するまで上述した計算等の一連の行為が適合
するまで繰り返し行われる（ステップＳＴ１０４、ＳＴ
１０１、ＳＴ１０２、ＳＴ１０３）。

【００４７】次に、図５に戻って、格子梁置換がされた
データによる長期たわみが適合すると、次にせん断力の
検討を行われ、ここで適合しないと、ステップＳＴ１０
０に戻り、スラブ厚の設定等の初期条件の設定からやり
直すようになっている（ステップＳＴ１０５）。

【００４８】せん断力の検討は、図１１及び図１４に示
したボイドスラブ１０の断面算定に基づいてせん断力に
対する設計を行い、その結果に基づいて曲げモーメント
の設計を行うようになっている。断面算定用のボイドス
ラブせいは全スラブ厚さであるが、主方向に直交する方
向において、ボイド型枠１５と現場打ちコンクリート１
７との打ち継ぎ面のせん断応力度の大きさによっては、
現場打ちコンクリート１７のみで断面の算定を行うよう
になっている。

【００４９】次に、図８に戻って、せん断力の検討が行
われた後に、曲げ筋の検討及び配筋の検討が行われ、曲
げ筋の検討において適合しない場合には、ステップＳＴ
１００に戻って、スラブ厚等の初期条件の設定をやり直
すようになっている（ステップＳＴ１０６）。

【００５０】次に、曲げ筋及び配筋の設定が行われた後
に、面内せん断力及び開口部の検討が行われ、面内せん
断力に不適合である場合には配筋の変更が行われ再度面
内せん断力、開口部の検討が行われる（ステップＳＴ１
０７、ＳＴ１０８））。

【００５１】開口は、トラス筋を切断しなように配置
し、開口補強を行う。但し、トラス筋を切断しなければ
ならない場合は、曲げモーメント及びせん断力に対する
安全性を確認する。トラス筋２０（図２、図３参照）を
切断した場合は、せん断力に対する補強を行う。この補
強は開口部に隣接した新たなリブに設け、主方向には切
断したトラス筋２０と同本数以上のトラス筋２０を配筋
する。

【００５２】次に、開口部の設定が行われた後に、ひび
割れの検討が行われ、ひび割れが生じる場合には、ひび
割れ幅の検討が行われ、このひび割れ幅が所定の幅（実
施例において０．２ｍｍ＞ｗ≦０．２ｍｍ）の場合には
配筋の変更が行われて再度ひび割れの検討が行われる
（ステップＳＴ１０９、ＳＴ１１０、ＳＴ１１１）。

【００５３】ここでひび割れ幅が所定の幅（実施例にお
いてｗ≦０．２ｍｍ）の場合は施行時における検討が行
われる、所定の幅（実施例においてｗ＞０．２ｍｍ）の
場合はステップＳＴ１００に戻ってスラブ厚等の条件設
定が行われる（ステップＳＴ１１０、ＳＴ１１３ｏｒＳ
Ｔ１００）。

【００５４】又、ひび割れの検討において、不都合な場
合にはコンクリート強度の変更を行って再度ひび割れの
検討が行われる（ステップＳＴ１０９、ＳＴ１１２）。

【００５５】ボイドスラブ１０のひび割れ幅ｗは、コン
クリートの引張応力度が１．２√Ｆｃを超えた梁部材に
ついて行う。この、ひび割れ幅ｗの算定は、下記の式
（７）、（８）による。ｗ≦０．０２ｃｍ・・・・・・（７）ｗ＝１．０８×１０^-6×β×ｓρｔ×³√（ｄｃ×Ａｃ）・・・・（８）ｗ；設計用最大ひび割れ β；中立軸から引張縁までの距離の中立軸から引張鉄筋
重心までの距離に対する比ｓρｔ；引張鉄筋の応力度（Ｋｇｆ／ｃｍ²）ｄｃ；引張鉄筋の中心からコンクリートの引張縁までの
距離（ｃｍ）Ａｃ；引張鉄筋と重心が一致するコンクリートの引張側
部分の断面積を鉄筋本数で除した値（ｃｍ²）

【００５６】曲げひび割れモーメントの計算値（１．２
√Ｆｃ）に対する比率の平均は１．４６である。上記式
（７）、（８）により算出されたデータは、例えば図１
８に示すように、第二のゾーン４１（図７参照）の補強
梁で断面番号１３０（図９のａ点）の場合は、ひび割れ
幅ｗ＝０．１４１ｍｍである。第三のゾーン４２（図７
参照）のボイド部２６で断面番号１３１（図９のｂ点）
の場合は、ひび割れ幅ｗ＝０．１６６ｍｍである。第四
のゾーン４３（図７参照）の段差部２５で断面番号１４
０（図９のｃ点）の場合は、ひび割れ幅ｗ＝０．１７３
ｍｍである。第一のゾーン４０（図７参照）のボイド部
２６で断面番号１５５（図９のｄ点）の場合は、ひび割
れ幅ｗ＝０．１５６ｍｍである。このようにして架構図
の断面番号（図９参照）に基づいて算出されたひび割れ
幅が０．２ｍｍ以下であればＯＫである。

【００５７】次に、図８に戻って、施工時の検討が行わ
れ、そぐわない場合には、ステップＳＴ１００に戻り、
スラブ厚の設定、ボイド型枠の割付け設定等の初期条件
の設定からやり直す（ステップＳＴ１１３）。

【００５８】施工時における検討は、種々の面から行わ
れ、施工計画書を作成する。この施工計画書には、所
謂、薄肉ＰＣ板１１等の部材の運搬、搬入から取り付
け、配筋、現場打ちコンクリート１７の打設に至るまで
の工事計画及び検査計画が明示されている。

【００５９】このようにして、格子梁解析システムは、
所謂、二方向のボイド型枠１５の割り付けを行い、その
割り付けした状態に対応させて、配筋やたわみ、せん断
力等の格子梁解析を行うようにしたことによって、一連
の行為が略半自動的に行うことが可能になり、格子梁解
析に費やす作業時間を短縮することができるばかりでな
く、設計の正確性を熟練したものでなくとも維持するこ
とができるのである。

【００６０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る格子
梁解析システムは、一対の長尺梁及び短尺梁で形成され
るボイドスラブの面積のうち段差部分を除いた領域に、
異なった大きさのボイド型枠を割り付け配置してから、
ボイドスラブの荷重を設定し、この設定されたボイドス
ラブの支持状態を格子梁に置換して応力及び変形を計算
する行為を施工に適合できるまで繰り返し行うようにし
たことにより、ボイド型枠の配列状態を適宜変更しては
格子梁の設計ができるようになり、且つ要となる設計の
計算は自動的に行うことができ、格子梁解析の計算結果
のバラツキがなくなると共に設計時間の短縮及び作業量
を減らすことができるという効果がある。

【００６１】又、４０種類のパターン化されたボイド型
枠からなる、所謂、二方向ボイドスラブの配列状態を自
動で行うため、ボイド型枠の配列状態を読取るだけの能
力でよいから熟練した技術を必要としないで格子梁の解
析設計が行うことができるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本願発明に係る、所謂、二方向ボイドスラブの
構法概念図である。

【図２】同二方向ボイドスラブの主方向の断面図であ
る。

【図３】同二方向ボイドスラブの主方向に直交する方向
の断面図である。

【図４】同薄肉ＰＣ板を配置した様子を示した建築物の
３ＤＫの部分の平面図である。

【図５】同４０種類のパターン化されたボイド型枠を割
り付けた状態を示した建築物の平面図である。

【図６】同ボイド型枠を割り付け、補強筋を配設した様
子を示した建築物の３ＤＫの部分の平面図である。

【図７】同現場打ちコンクリートを打設した建築物の３
ＤＫの部分を補強強度等により４種類のゾーンに分割し
た様子を示した平面図である。

【図８】同格子梁解析システムにおけるフローチャート
である。

【図９】同建築物の３ＤＫの部分の断面算定をするため
の断面番号を付与した架構図の平面図である。

【図１０】同断面図に使用するボイド型枠の間の３種類
の断面形状である「Ｉ型」、「ユ型」、「長方形」を示
した説明図である。

【図１１】同断面算定の打ち主方向断面算定をするため
の算定位置の種々のデータを表にまとめた参考図であ
る。

【図１２】同図９の架構図の断面番号に基づいて主方向
の応力（モーメント）を計算式で求めて一覧表にした参
考図である。

【図１３】同図９の架構図の断面番号に基づいて主方向
の応力（せん断力）を計算式で求めて一覧表にした参考
図である。

【図１４】同断面算定の内、直交方向断面算定をするた
めの算定位置の種々のデータを表にまとめた参考図であ
る。

【図１５】同図９の架構図の断面番号に基づいて直交方
向の応力（モーメント）を計算式で求めて一覧表にした
参考図である。

【図１６】同図９の架構図の断面番号に基づいて直交方
向の応力（せん断力）を計算式で求めて一覧表にした参
考図である。

【図１７】同図９の架構図の断面番号に基づいて主方向
の変位（たわみ）を計算式で求めて一覧表にした参考図
である。

【図１８】同図９の架構図の断面番号に基づいてひび割
れ幅の算定をするための算定位置の種々のデータを表に
まとめた参考図である。

【符号の説明】

１０；ボイドスラブ、１１；薄肉ＰＣ板、１２；柱、１
３；大梁、１４；耐力壁、１５；ボイド型枠、１５ａ；
ボイド型枠の基準となる長方体、１５ｂ；基準となる長
方体１５ａの略３分の２の長さの長方体、１５ｃ；基準
となる長方体１５ａの略半分の長さの長方体、１５ｄ；
基準となる長方体１５ａの略２分の１の幅の長方体、１
５ｅ；基準となる長方体１５ａの略２分の１の幅の長方
体１５ｄの略３分の２の長さの長方体、１５ｆ；基準と
なる長方体１５ａの略２分の１の幅の長方体１５ｄの略
半分の長さの長方体、１６；配筋、１７；現場打ちコン
クリート、２０；トラス筋、２１；下端筋、２２；補強
筋、２２ａ；第一の補強筋、２２ｂ；第二の補強筋、２
２ｃ；第三の補強筋、２２ｄ；第四の補強筋、２２ｅ；
第五の補強筋、２２ｆ；第六の補強筋、２３；上端筋、
２５；段差部、２６；ボイド部、３０；長尺梁、３１；
短尺梁、４０；第一のゾーン、４１；第二のゾーン、４
２；第三のゾーン、４３；第四のゾーン、４４；第二の
ゾーン、４５；第一のゾーン、５０；Ｉ型、５１；ユ
型、５２；長方形

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】コンクリート上に配設したトラス筋と、該
トラス筋の間に軽量型枠を設けて薄肉ＰＣ板を作成し、
該薄肉ＰＣ板を複数枚敷設して下床を形成するボイドス
ラブ構築設計手法であって、該ボイドスラブ構築設計手
法は、一対の長尺梁及び短尺梁で形成されるボイドスラ
ブの面積のうち段差部分を除いた領域に、異なった大き
さのボイド型枠を割り付け配置する割付配置手段と、該
割り付け配置したボイド型枠に基づいて構築されたボイ
ドスラブの荷重を設定する荷重設定手段と、該設定され
た荷重のデータに基づいて前記ボイドスラブの支持状態
を格子梁に置換して応力及び変形を計算する格子梁置換
手段とからなり、該格子梁置換手段による計算の結果が
予め設定されている所定のデータと適合しない場合に
は、前記割付配置手段、荷重設定手段、格子梁置換手段
の一連の行為を適合するまで繰り返し行うようにしたこ
とを特徴とする格子梁解析システム。
【請求項２】請求項１において、前記割付配置手段にお
ける異なった形状のボイド型枠は、該ボイド型枠の平面
形状の長さが１０種類、幅が４種類の計４０種類の組み
合せからなることを特徴とする格子梁解析システム。
【請求項３】請求項２において、前記割付配置手段は、
前記４０種類の組み合せからなるボイド型枠の割付設定
の他に、ボイドスラブの厚みの設定、コンクリート強度
の設定、鉄筋強度の設定をも行うようにしたことを特徴
とする格子梁解析システム。
【請求項４】請求項１において、前記荷重設定手段は、
自重、仕上げ、積載荷重、水平荷重、ボイドスラブ周辺
支持条件の設定を行うようにしたことを特徴とする格子
梁解析システム。
【請求項５】請求項１において、前記格子梁置換手段に
おける応力及び変形の計算は、長期たわみの算定、せん
断力の算定、曲げモーメントの算定、面内せん断力の算
定、ひび割れ幅の算定であることを特徴とする格子梁解
析システム。
【請求項６】請求項５において、前記長期たわみの算定
においては、該算定の結果が所定のデータと適合するま
でボイドスラブの厚みを変更するようにしたことを特徴
とする格子梁解析システム。
【請求項７】請求項１又は５において、前記格子梁置換
手段は、段差部の部分を長方形、ボイド型枠の間の梁部
材芯の部分をＩ型、段差部周辺補強梁部分をユ型の３種
類のモデル化にした断面形状で表すようにしたことを特
徴とする格子梁解析システム。