JP2014088737A - Method for deriving structural characteristic coefficient curve and method for determining structural characteristic coefficient using structural characteristic coefficient curve - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ドーム状に形成されるドーム状構造物の構造特性係数を求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法と、この構造特性係数曲線を用いてドーム状構造物の構造特性係数を決定するための構造特性係数決定方法とに関する。 The present invention relates to a method for deriving a structural characteristic coefficient curve used to obtain a structural characteristic coefficient of a dome-shaped structure formed in a dome shape, and to determine the structural characteristic coefficient of the dome-shaped structure using the structural characteristic coefficient curve. The present invention relates to a method for determining structural characteristic coefficients.
従来から、略半球形状の外観を有するドーム状構造物として、ジオデシックドーム(あるいはフラードーム)と呼ばれるようなドームがある。具体的にはたとえば3本のフレーム部材からなる三角形構造体が、複数個、隙間なく立体的に連設されることで、略半球状(ドーム状)に形成されたものが利用されている。このように形成されることにより、フレーム部材が木質であっても充分な強度を発揮するうえ著しく軽量にできる。これにより、ドーム状構造物は、地震や台風等の災害でも容易に倒壊することがない優れた耐震性、耐風性を確保することができる。 Conventionally, as a dome-like structure having a substantially hemispherical appearance, there is a dome called a geodesic dome (or fuller dome). Specifically, for example, a plurality of triangular structures formed of three frame members are three-dimensionally connected without gaps so as to have a substantially hemispherical shape (dome shape). By being formed in this manner, even if the frame member is made of wood, the frame member exhibits sufficient strength and can be made extremely light. Thereby, the dome-like structure can ensure the excellent earthquake resistance and wind resistance which do not easily collapse even in disasters such as earthquakes and typhoons.
従来、ドーム状構造物は、展示場等の使用目的で比較的、大型の建築物に使用されてきたが、近年、コンパクトな構造で小型の一般住宅としての需要が増加している(たとえば、特許文献1)。
ところで、住宅を設計する場合、建築基準法に規定された耐震設計を行う必要がある。大地震等に対応させて耐震設計を行う場合、この計算に必要な構造特性係数に基づいて必要保有水平耐力が計算される。したがって、大地震等に対応させて耐震設計を行うに際し、この構造特性係数を決定することによって耐震設計を行うことができる。
Conventionally, dome-shaped structures have been used for relatively large buildings for the purpose of use such as exhibition halls, but in recent years, the demand for small general houses with a compact structure has increased (for example, Patent Document 1).
By the way, when designing a house, it is necessary to perform an earthquake-resistant design specified in the Building Standard Law. When performing seismic design in response to a large earthquake, etc., the required horizontal proof stress is calculated based on the structural characteristic coefficient necessary for this calculation. Therefore, when performing seismic design in response to a large earthquake or the like, the seismic design can be performed by determining the structural characteristic coefficient.
ここで、上述したドーム状構造物には、階数や、高さや、ドームの直径等のドーム状構造物の規模が住む人の希望により種々異なる住宅となる。 Here, the above-mentioned dome-shaped structure is a house that varies in accordance with the desire of the inhabitants of the dome-shaped structure such as the number of floors, the height, and the diameter of the dome.
このドーム状構造物の規模の異なる各住宅毎に構造特性係数を決定し、この構造特性係数に基づいて耐震設計を行うと、建築基準法で規定された大地震等に対し十分に対応することができる。しかし、上記規模の異なるドーム状構造物毎に使用する部材の強度実験を行い、その実験結果に基づいて精度の高い計算を行って構造特性係数を決定することは膨大なコストが必要となり、時間的、経済的に引き合わないという第1の問題点がある。 When a structural characteristic coefficient is determined for each house with a different scale of this dome-shaped structure, and an earthquake-resistant design is performed based on this structural characteristic coefficient, it will sufficiently respond to large earthquakes etc. stipulated by the Building Standards Act Can do. However, conducting a strength experiment on the members used for each dome-shaped structure of different scale, and determining the structural characteristic coefficient by performing a high-accuracy calculation based on the experimental results requires enormous costs and time. There is a first problem that it is not possible to inquire economically and economically.
また、耐震設計においては、種々の変動要因が含まれているため、その設計過程において、種々の変動要因をそれぞれ個々に変更させた構造特性係数を決定することは経済的ではない。しかし、個々の変動要因の影響を構造特性係数の決定過程に反映させないと大地震に対する安全性を十分に確保することができないという第2の問題点がある。
請求項1記載の発明は、上記した従来の技術の有する第1の問題点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、構造特性係数を採用した耐震設計を行うに際し、種々の規模の異なるドーム状構造物の構造特性係数を求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法を提供することを目的とする。
In addition, since various variation factors are included in the earthquake-resistant design, it is not economical to determine the structural characteristic coefficient in which various variation factors are individually changed in the design process. However, there is a second problem that safety against a large earthquake cannot be sufficiently ensured unless the influence of each variation factor is reflected in the process of determining the structural characteristic coefficient.
The invention described in
請求項2記載の発明は、上記した従来の技術の有する第2の問題点に鑑みてなされたものであり、上記した請求項1に記載の発明の目的に加え、ドーム状構造物の耐震設計において、より安全側に立ったドーム状構造物の構造特性係数を求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法を提供することを目的とする。
請求項3記載の発明は、上記した従来の技術の有する第2の問題点に鑑みてなされたものであり、上記した請求項1又は請求項2に記載の発明の目的に加え、より安全側に立ったドーム状構造物の構造特性係数曲線の導出方法を提供することを目的とする。
The invention described in
The invention described in claim 3 has been made in view of the second problem of the above-described prior art, and in addition to the object of the invention described in
請求項4記載の発明は、構造特性係数を採用した耐震設計を行うに際し、種々の規模の異なるドーム状構造物の構造特性係数を簡単に決定することができるドーム状構造物の構造特性係数決定方法を提供することを目的とする。 The invention according to claim 4 determines the structural characteristic coefficient of the dome-shaped structure, which can easily determine the structural characteristic coefficient of various dome-shaped structures of various scales when performing seismic design employing the structural characteristic coefficient. It aims to provide a method.
(請求項1)
請求項1記載の発明は、同一の球に内接する多数の三角形構造体40を有して前記三角形構造体40を隙間なく連設することにより環状に形成された層構造部Sを積み重ねた階層構造を有するドーム状構造物10の耐震設計を行うに際し、建築基準法に規定された設計に必要な構造特性係数を前記各層構造部Sごとに求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法であって、前記三角形構造体40は、三角形の各辺に相当する位置にそれぞれ設けられているフレーム部材50と、前記フレーム部材50同士を連結するとともに各三角形の頂点が集まる位置にそれぞれ設けられているコネクタ71とを備え、前記コネクタ71には前記フレーム部材50の端部が接合される接合片77が設けられるとともに、所定の材質及び断面形状を有する実験用フレーム部材51の端部に前記コネクタ71からは独立した前記接合片77が接合された実験用接合部62を形成する段階と、前記実験用接合部62について強度実験を行い終局耐力、剛性及び塑性率(以下、これらを「接合部諸元」とする。)を得る段階と、前記実験用フレーム部材51が所定の部材長を有し、かつ、その両端に前記実験用接合部62が接合されたと仮定した単位部材60について、その部材長及び前記接合部諸元から前記単位部材60の構造特性係数(以下、「フレーム係数」とする。)を算出する段階と、前記各フレーム係数を有する前記単位部材60から構成されると仮定した前記ドーム状構造物10の前記各層構造部Sの構造特性係数(以下、「Ds値」とする。)を算出する段階と、前記各単位部材60の前記部材長ごとに算出された前記フレーム係数と、このフレーム係数に対応する前記Ds値とを二次元平面状にプロットする段階と、そのプロットした各点に基づき、各層構造部Sの構造特性係数曲線を得る段階とを有することを特徴とする。
(Claim 1)
The invention according to
ここで、「ドーム状構造物10」とは、いわゆるジオデシックドーム、あるいはフラードーム等と呼ばれるドーム状の構造物を意味する。
また、「フレーム部材50」は、ドーム状構造物10の骨格となるものであって、ドーム状構造物10を構成する各三角形構造体40の各辺に相当する位置にそれぞれ設けられているものである。
Here, the “dome-
Further, the “
また、「コネクタ71」は、前記フレーム部材50の端部同士を連結するものであって、ドーム状構造物10を構成する各三角形構造体40の頂点が集まる位置にそれぞれ設けられているものである。
ここで、「環状に形成された層構造部Sを積み重ねた階層構造」と記載され、「構造特性係数を前記各層構造部Sごとに求める」と記載されている。この「層構造部S」は、具体的にはドーム状構造物10の上からたとえば第1構造部11、第2構造部12、第3構造部13、第4構造部14及び第5構造部15がある。そして、第5構造部15だけの1つの層構造部Sからなる1階の階層についてのDs値が算出され、第4構造部14から第1構造部11までの4つの層構造部Sが一体となった2階の階層についてのDs値が算出されるものである。
The “
Here, it is described as “hierarchical structure in which layer structure portions S formed in an annular shape are stacked” and “determining a structural characteristic coefficient for each layer structure portion S”. Specifically, the “layer structure portion S” is, for example, the first structure portion 11, the
また、前記実験用接合部62の「接合片77」は、実際のコネクタ71から現実に切断等して分離したものではない。すなわち、実験用接合部62の実験のために実際のコネクタ71とフレーム部材50との接合状態と同一の接合状態を再現するために実験用フレーム部材51の端部にコネクタ71から独立した部品として形成しているものである。
Further, the “joining
本発明は、実験用接合部62の強度実験を行い、この実験結果に基づいて実験用接合部62の塑性率等の接合部諸元を得る。実験用フレーム部材51が所定の部材長を有し、かつ、その両端に実験用接合部62が接合されたと仮定した単位部材60について、その部材長及び接合部諸元から単位部材60のフレーム係数を算出する。そして、このフレーム係数を有する単位部材60から構成されるドーム状構造物10の層構造部SのDs値を算出する。そして、単位部材60の部材長ごとに算出されたフレーム係数と、これに対応するDs値とを二次元平面上にプロットすることで構造特性係数曲線を得ることができる。
In the present invention, a strength experiment of the experimental joint 62 is performed, and joint specifications such as a plastic modulus of the experimental joint 62 are obtained based on the experimental result. For the
この構造特性係数曲線は、実際の設計にあたり、実験用接合部62の実験結果に基づく接合部諸元から実際の建築に用いる単位部材60のフレーム係数を算出するだけで、ドーム状構造物10の各層構造部SのDs値を新たに計算等することなくDs値を簡単に得ることができる。これにより、大きさ等の種々の規模が異なる多種類のドーム状構造物10の各層構造部SのDs値を簡単に得ることができ、規模の異なるドーム状構造物10毎に精度の高いDs値を決定することができて、効率的に耐震設計を行うことができる。
(請求項2)
請求項2記載の発明は、前記構造特性係数曲線は、複数種類の前記単位部材60に係る前記フレーム係数と各単位部材60に加わる長期軸力を変動させたときの前記各層構造部SのDs値の最大値とを前記各層構造部S毎に二次元平面上にプロットした点に基づいて得られることを特徴とする。
This structural characteristic coefficient curve is obtained by calculating the frame coefficient of the
(Claim 2)
According to a second aspect of the present invention, the structural characteristic coefficient curve is obtained by changing the frame coefficient of the plurality of types of the
構造特性係数曲線は、数種類の前記単位部材60の各フレーム係数と各単位部材60に加わる長期軸力を変動させたときのDs値の最大値とを二次元上にプロットした点に基づいて描かれている。これにより、単位部材60の長期軸力が異なるような場合であっても、耐震設計におけるより安全側の数値をDs値として採用することができる。規模が異なることで荷重が異なって長期軸力が異なるドーム状構造物10の耐震設計において、より安全側に立ったドーム状構造物10の耐震設計を行うことができる。
(請求項3)
請求項3記載の発明は、前記構造特性係数曲線は、複数種類の前記実験用接合部62の各々について得られた各構造特性係数曲線から、各フレーム係数ごとに最大のDs値を決定し、改めて各フレーム係数とその最大のDs値とを二次元平面上にプロットした各点に基づき得られることを特徴とする。
The structural characteristic coefficient curve is drawn on the basis of two-dimensionally plotted the frame coefficients of several types of
(Claim 3)
In the invention according to claim 3, the structural characteristic coefficient curve determines the maximum Ds value for each frame coefficient from the respective structural characteristic coefficient curves obtained for each of the plurality of types of the experimental joints 62. Each frame coefficient and its maximum Ds value are obtained based on points plotted on a two-dimensional plane.
本発明は、実験用接合部62の種類が異なるような場合であっても、耐震設計におけるより安全側の数値をDs値として採用することができる。これにより、より安全側に立ったドーム状構造物10の耐震設計を行うことができる。
(請求項4)
請求項4記載の発明は、前記請求項1、2又は3記載の構造特性係数曲線の導出方法によって導出された構造特性係数曲線を用いて前記ドーム状構造物10の前記各層構造部Sごとの構造特性係数を決定するための構造特性係数決定方法であって、実際に使用するフレーム部材50の部材長及び前記コネクタ71が備える前記接合片77についての前記接合部諸元から前記フレーム部材50に基づくフレーム係数を算出する段階と、上記段階で算出されたフレーム係数を前記構造特性係数曲線に当てはめ、対応する各層構造部SのDs値を決定する段階とを有することを特徴とする。
In the present invention, even when the type of the experimental joint 62 is different, a safer numerical value in the seismic design can be adopted as the Ds value. Thereby, it is possible to perform the earthquake-proof design of the dome-
(Claim 4)
The invention according to a fourth aspect is provided for each layer structure portion S of the dome-
ここで、「ドーム状構造物10」、「フレーム部材50」、「コネクタ71」、「層構造部S」及び「接合片77」は、請求項1記載の同語句の説明と同様のものである。
本発明は、構造特性係数曲線を用いることにより、実際に使用するフレーム部材50の部材長及びコネクタ71が備える接合片77についての接合部諸元からフレーム部材50に基づくフレーム係数を算出するだけで、ドーム状構造物10の各層構造部SのDs値を新たに計算等することなく簡単に得ることができる。これにより、大きさ等の種々の規模が異なる多種類のドーム状構造物10の各層構造部SのDs値を簡単に得ることができ、規模の異なるドーム状構造物10毎に精度の高いDs値を決定することができて、効率的に耐震設計を行うことができる。
Here, the “dome-shaped
The present invention merely calculates the frame coefficient based on the
本発明は、以上のように構成されているので、以下に記載されるような効果を奏する。
請求項1記載の発明によれば、Ds値を採用した耐震設計を行うに際し、種々の規模の異なるドーム状構造物のDs値を求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法を提供することができる。
請求項2記載の発明によれば、上記した請求項1記載の発明の効果に加え、ドーム状構造物の耐震設計において、より安全側に立ったドーム状構造物のDs値を求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法を提供することができる。
請求項3記載の発明によれば、請求項1または請求項2に記載の発明の効果に加えて、ドーム状構造物の耐震設計において、より安全側に立ったドーム状構造物の構造特性係数曲線の導出方法を提供することができる。
請求項4記載の発明によれば、Ds値を採用した耐震設計を行うに際し、種々の規模の異なるドーム状構造物のDs値を簡単に決定することができるドーム状構造物の構造特性係数決定方法を提供することができる。
Since this invention is comprised as mentioned above, there exists an effect as described below.
According to the first aspect of the present invention, it is possible to provide a method for deriving a structural characteristic coefficient curve used for obtaining Ds values of various dome-shaped structures having different scales when performing seismic design employing Ds values. it can.
According to the invention described in
According to the invention described in claim 3, in addition to the effects of the invention described in
According to the fourth aspect of the present invention, it is possible to easily determine the Ds value of the dome-shaped structure of various scales when determining the seismic design using the Ds value. A method can be provided.
以下、ドーム状構造物10のDs値を求めるために用いる構造特性係数曲線の導出方法及びこの構造特性係数曲線を用いてドーム状構造物10のDs値を決定するための構造特性係数決定方法について説明する前に、適用対象となるドーム状構造物の概要について説明する。
図1、図2及び図3に示すように、実施の形態に係るドーム状構造物10には、周囲をドーム状(半球状)に覆うドーム壁520が設けられている。
Hereinafter, a method for deriving a structural characteristic coefficient curve used for obtaining the Ds value of the dome-shaped
As shown in FIGS. 1, 2, and 3, the dome-
前記ドーム壁520は、三角形の各辺に相当する位置にそれぞれ設けられている3本のフレーム部材50の端部同士を連結することにより構成される三角形構造体40が複数個、隙間なく立体的に連設されることによりドーム状に形成されている。
The
前記ドーム状構造物10は、三角形構造体40を隙間なく連設することにより環状に形成された層構造部Sを5層、積み重ねた階層構造により形成されている。
前記層構造部Sは、最上部に位置する構造部であって同一の球に内接する5個の三角形構造体40を隙間なく五角錐状に組み合わせた形状の天井部分としての第1構造部11を有している。
The dome-
The layer structure portion S is a structure portion located at the uppermost portion, and is a first structure portion 11 as a ceiling portion having a shape in which five
層構造部Sは第1構造部11の下側に第1構造部11とは隙間なく連設されるものであって同一の球に内接する複数個の三角形構造体40を隙間なく環状に組み合わせた形状の第2構造部12を有している。層構造部Sは第2構造部12の下側に第2構造部12とは隙間なく連設されるものであって同一の球に内接する複数個の三角形構造体40を隙間なく環状に組み合わせた形状の第3構造部13を有している。層構造部Sは第3構造部13の下側に第3構造部13とは隙間なく連設されるものであって同一の球に内接する複数個の三角形構造体40を隙間なく環状に組み合わせた形状の第4構造部14を有している。そして、層構造部Sは第4構造部14の下側に第4構造部14とは隙間なく連設されるものであって複数個の三角形構造体40を略環状に組み合わせた形状の第5構造部15を有している。この第5構造部15はコンクリートからなる基礎30(図2参照)の上に固定されている。
The layer structure portion S is connected to the first structure portion 11 below the first structure portion 11 without gaps, and a plurality of
本実施の形態では、第2構造部12から第5構造部15までにおいて、同一階層の三角形構造体40は、下側に2つの頂点を有するとともに上側に1つの頂点が配置される順三角形構造体42と、下側に1つの頂点を有するとともに上側に2つの頂点が配置される逆三角形構造体41との2種類の三角形構造体40を有する。順三角形構造体42は、三角形の頂点のみで上層と接するものであり、逆三角形構造体41は、三角形の辺をもって上層と接するものである。すなわち、逆三角形構造体41は、いわゆる「逆三角形」となっている。そして、第2構造部12から第5構造部15までの同一階層の層構造部Sとして、順三角形構造体42と逆三角形構造体41とが円周上に交互に配置された交互層構造部20が形成されている(図2参照)。そして、第1構造部11では、5個の順三角形構造体42によって形成されている。
In the present embodiment, in the
本実施の形態では、第1構造部11から第4構造部14までは半径Rの同一の球に内接する多数の三角形構造体40から構成されている。また、第5構造部15は同一の円柱に内接する多数の三角形構造体40から構成されている。なお、第5構造部15の順三角形構造体42は、図1及び図2に示すように、底辺の位置に相当するフレーム部材50は設けられてない。そこには、図1及び図2の一点鎖線で示される基礎30の上面が配置されている。
前記ドーム状構造物10は、フレーム部材50の端部同士を連結するとともに三角形構造体40の三角形の頂点が集まる位置にそれぞれ設けられている固定手段70としてのコネクタ71を備えている。このコネクタ71には、フレーム部材50の端部が接合される板状の接合片77が複数枚、放射状に設けられている。
In the present embodiment, the first structure portion 11 to the
The dome-
そして、各三角形構造体40の各辺に相当する位置にそれぞれ設けた木製のフレーム部材50と各三角形構造体40の各頂点に相当する位置にそれぞれ設けた固定手段70としての金属製のコネクタ71とから、図1に示すドーム状のトラス構造の骨格が構築されている。そして、このドーム状のトラス骨格がドーム状構造物10の構造躯体となる。
前記第5構造部15の下端に設けられるコネクタ71をベースコネクタ72と称する。このベースコネクタ72は、第5構造部15の下端の頂点に集まるフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。また、ベースコネクタ72は、2つの接合片77を有し、2本のフレーム部材50の端部同士を連結するための部材として機能するとともに、トラス骨格を基礎30に接合するための部材としても機能する。
A
The
前記第4構造部14と第5構造部15との境界線上に設けられるコネクタ71をビームコネクタ73と称する。前記ビームコネクタ73は、6つの接合片77を有して第4構造部14と第5構造部15との境界線上の頂点に集まる6本のフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。
また、第4構造部14と第5構造部15との間には、1階の天井及び2階の床を設けるための図示しない梁が設けられている。すなわち、本実施の形態に係るドーム状構造物10では、第5構造部15により階層構造の1階の階層が設けられ、第4構造部14から第1構造部11により階層構造の2階の階層が設けられている。
The
Further, between the
なお、2階の床は全面に設けずに、一部にのみ設けて他は床を設けない吹抜としてもよい。また、階層構造も1階と2階とに限定されるものではなく、1階だけでもよい。
前記ベースコネクタ72及びビームコネクタ73以外のコネクタ71であって、5つの接合片77を有して5本のフレーム部材50の端部が集まる位置(5個の三角形構造体40の頂点が集まる位置)に設けられるコネクタ71を5コネクタ74とする。この5コネクタ74は、その位置に集まる5本のフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。
前記ベースコネクタ72及びビームコネクタ73以外のコネクタ71であって、6つの接合片77を有して6本のフレーム部材50の端部が集まる位置(6個の三角形構造体40の頂点が集まる位置)に設けられるコネクタ71を6コネクタ75とする。この6コネクタ75は、その位置に集まる6本のフレーム部材50の端部同士を連結するためのものである。また、頂上部の五角形の中心部分には、前記5コネクタ74が配置され、5個の三角形構造体40を形成する5本のフレーム部材50の端部が集まっている。
The floor on the second floor may not be provided on the entire surface but may be provided on only a part of the floor and the other floors may be provided with no floor. Further, the hierarchical structure is not limited to the first floor and the second floor, and may be only the first floor.
A
A
図4に示すように、1つの三角形構造体40においては三角形の各辺に相当する位置にそれぞれフレーム部材50が配置されている。そして、そのフレーム部材50の端部同士がコネクタ71で固定されている(なお、図4では、中央の三角形構造体40の上部のコネクタ71のみ記載し、他のコネクタ71の詳細図は省略している)。この図4に示す三角形構造体40は、第3構造部13の三角形構造体40のうちの1つを示すものであって、三角形の頂点に相当する位置に配置されたコネクタ71には、6コネクタ75が形成されている。
前記6コネクタ75は、ハブ76と、補強平板部78と、6つの接合片77とを有している。
前記ハブ76は、円筒状のものである。前記補強平板部78は、ハブ76の一方の開口を塞ぐように設けられた円板状のものである。前記接合片77は、フレーム部材50を接合するためのものであってハブ76の外周面から外方へ向けて突出する6枚の平板状のものからなる。
As shown in FIG. 4, in one
The six
The
前記接合片77は、6コネクタ75が配置される三角形の頂点に集まるフレーム部材50と同じ数(6枚)だけ設けられている。6コネクタ75が配置される三角形の頂点には、6本のフレーム部材50が集まる。
また、各接合片77は、その端部がハブ76の外周面と補強平板部78との双方に接合されている。これにより、フレーム部材50を接合片77で支持するのに十分な強度を発揮する。
The joining
Each joining
前記フレーム部材50は、三角形構造体40の各辺に相当する位置に配置されている。そして、このフレーム部材50は長尺方向に直角の断面形状が長方形状であって全体形状が直方体状の木質から形成されている。このフレーム部材50の端部は、前記コネクタ71の接合片77にボルト及びナット(図示せず)で固定されている。そして、三角形の各辺に相当する位置に設けられた3本のフレーム部材50が、コネクタ71により連結されることにより、三角形のトラス骨格となる三角形構造体40が形成されている。
The
前記フレーム部材50は、本実施の形態では、1枚の長尺状のものをコネクタ71の1枚の接合片77に固定しているが、特に1枚のフレーム部材50に限定されるものではない。たとえば2枚の長尺状のフレーム部材50を1枚の接合片77に固定してもよい。かかる場合には、2枚の長尺状のフレーム部材50の端部で1枚の接合片77を挟み込むようにして、2枚のフレーム部材50の端部を1枚の接合片77の両面側に固定する。なお、固定方法はこれに限定されるものではない。
In the present embodiment, the
上述したような構造からなるドーム状構造物10による住宅を設計する場合、建築基準法に規定された耐震設計を行う必要がある。大地震時の耐震設計として、必要保有水平耐力を計算することで、安全性の確認が行える構造計算を行うことができる。
ここで、構造特性係は、耐震設計する際に必要な数値であり、(1)式に示すように、このDs値に基づいて、必要保有水平耐力を計算することで、当該ドーム状構造物の耐震設計をすることができる。
Qun=Ds×Fes×Qud (1)
ここで、Qunは、必要保有水平耐力であり、Dsは構造特性係数であり、Fesは形状係数であり、Qudは地震力によって各階に生じる弾性応答の場合の水平力である。
When designing a house with the dome-
Here, the structural characteristic unit is a numerical value required for the seismic design, and as shown in the equation (1), the necessary holding horizontal proof stress is calculated based on the Ds value, thereby the dome-shaped structure. Can be seismic design.
Qun = Ds × Fes × Qud (1)
Here, Qun is a necessary horizontal resistance, Ds is a structural characteristic coefficient, Fes is a shape coefficient, and Qud is a horizontal force in the case of an elastic response generated in each floor by a seismic force.
図5(A)に示すように、1つの単位部材60は、ドーム状構造物10のDs値を決定するにあたって、計算用の概念として設けられているものである。この単位部材60は、図5(B)に示すように1本のフレーム部材50と、このフレーム部材50の両端にコネクタ71の接合片77が固定された実験用接合部62とから設けられている。なお、図5(B)に示す単位部材60の全体の引張強度実験を行うのではなく、図5(C)に示すように単位部材60の一端側に相当する実験用接合部62の引張強度実験が行われるものである。すなわち、単位部材60の一端側の接合片77とこの接合片77に接合された一端側の実験用フレーム部材51とを有する実験用接合部62の引張強度実験が実施されるものである。
図6に示すように、単位部材60は、両端の実験用接合部62とフレーム部材50とが直列に並んでいる。これにより、この単位部材60の実験用接合部62を含む基準剛性Kは、木質からなるフレーム部材50の基準剛性Koと、実験用接合部62の強度実験結果により決定される実験用接合部62の基準剛性Kiとを用いて、(2)式のように示される。
1/K=1/Ki+1/Ko+1/Ki=1/Ko+2/Ki (2)
図7を用いて、ドーム状構造物10の各階層の構造特性係数曲線の導出方法について説明する。
なお、本実施の形態では、所定の材質及び断面形状を有する実験用フレーム部材51の端部にコネクタ71からは独立した接合片77が接合された実験用接合部62を引張強度の実験片として使用する。
また、本実施の形態では、実験用フレーム部材51が所定の部材長を有し、かつ、その両端に実験用接合部62が接合されたと仮定した単位部材60という概念を計算の便宜上用いている(図5参照)。
また、本実施の形態では、第5構造部15を1階の階層としており、この1階の階層を1つの層構造部として1階の階層のDs値を算出しているものである。そして、第4構造部14から第1構造部11までを2階の階層としており、この2階の階層の4つの層構造部Sを全体として1つの層構造部として2階の階層のDs値を算出しているものである。
As shown in FIG. 5A, one
As shown in FIG. 6, in the
1 / K = 1 / Ki + 1 /
A method for deriving the structural characteristic coefficient curve of each layer of the dome-shaped
In the present embodiment, an experimental joint 62 in which a
Further, in the present embodiment, the concept of the
Further, in the present embodiment, the
先ず、ステップ110において、ヤング係数Eoの木質からなり、厚さb、高さD及び断面積A(b×D)の断面を有する実験用フレーム部材51の端部にコネクタ71からは独立した接合片77が接合された実験用接合部62の製作が行われる。そして、次のステップ111に進む。
ステップ111において、実験用接合部62の強度実験が行われ、その強度実験の結果に基づいて、実験用接合部62の基準終局耐力Puと、基準剛性Kiと、塑性率μiとが決定される。ここで、基準終局耐力Puと、基準剛性Kiとは6本の実験片の平均が用いられる。なお、これらの値は全て実験用接合部62の引張強度の実験結果により決定される。
First, in step 110, the end of the experimental frame member 51 made of wood of Young's modulus Eo and having a cross section of thickness b, height D, and cross-sectional area A (b × D) is joined independently from the
In step 111, a strength experiment of the experimental joint 62 is performed, and based on the result of the strength experiment, the reference ultimate strength Pu, the reference rigidity Ki, and the plastic modulus μi of the experimental joint 62 are determined. . Here, the average of six test pieces is used for the reference ultimate strength Pu and the reference rigidity Ki. These values are all determined by the experimental results of the tensile strength of the experimental joint 62.
ここで、実験用接合部62の強度実験は、実験用フレーム部材51の端部にコネクタ71からは独立した接合片77が実際の接合手段(ボルト及びナット等)と同様に接合された実験用接合部62の両端を引っ張る引張実験により行われる。実際には、実験用接合部62の一端側の実験用フレーム部材51と、実験用接合部62の他端側のコネクタ71からは独立した接合片77とを引張試験機で引っ張り、荷重及びひずみ(変位)曲線を導出するものである。その結果に基づいて、実験用接合部62の上述した接合部諸元が決定される。そして、次のステップ112に進む。
Here, the strength experiment of the experimental joint 62 is an experimental experiment in which a
ステップ112において、実験用接合部62の塑性率μiから、実験用接合部62の降伏時変位δviと、実験用接合部62の終局時変位δuiとが決定される。なお、実験用接合部62の降伏時変位δviは、(3)式により算出され、終局時変位δuiは、(4)式により算出される。
δvi=Pu/Ki (3)
δui=μi×δvi (4)
そして、次のステップ113に進む。
In step 112, the yield displacement δvi of the experimental joint 62 and the ultimate displacement δui of the experimental joint 62 are determined from the plasticity ratio μi of the experimental joint 62. The yield displacement δvi of the experimental joint 62 is calculated by equation (3), and the ultimate displacement δui is calculated by equation (4).
δvi = Pu / Ki (3)
δui = μi × δvi (4)
Then, the process proceeds to the next step 113.
ステップ113において、フレーム部材50の厚さbと、高さDと、断面積A(b×D)と、長さLと、ヤング係数Eoとにより、このフレーム部材50の剛性Koが(5)式により決定される。
Ko=Eo×A/L (5)
そして、次のステップ114に進む。
In step 113, the rigidity Ko of the
Ko = Eo × A / L (5)
Then, the process proceeds to
ステップ114において、単位部材60の降伏時変位δvjと、単位部材60の終局時変位δujと、単位部材60の塑性率μjと、単位部材60のフレーム係数dsjとが算出される。
単位部材60の実験用接合部62を含む基準剛性Kは、(2)式に示されることより、単位部材60の降伏時変位δvjはフックの法則により(6)式となる。
δvj=Pu×1/K=Pu×(1/Ko+2/Ki) (6)
単位部材60の終局時変位δujは(7)式により、単位部材60の塑性率μjは(8)式により、単位部材60のフレーム係数dsjは(9)式により算出される。なお、本実施の形態では、荷重変形関係をバイリニア型としている。
δuj=Pu/Ko+2×δui (7)
μj=δuj/δvj (8)
dsj=1/√(2×μj−1) (9)
そして、次のステップ115に進む。
In
Since the reference stiffness K including the experimental joint 62 of the
δvj = Pu × 1 / K = Pu × (1 /
The ultimate displacement δuj of the
δuj = Pu / Ko + 2 × δui (7)
μj = δuj / δvj (8)
dsj = 1 / √ (2 × μj−1) (9)
Then, the process proceeds to the
ステップ115において、上記で決定された単位部材60のフレーム係数dsjを、統計上、より安全側の数値に修正した単位部材60のフレーム係数dsと、各階層の塑性率μとが決定される。具体的には、dsjの平均値mが決定され、1−dsjの平均値1−mが決定される。そして、標準偏差Sが決定され、5%下限値((1−m)−2.336×S)が決定され、(1−(5%下限値))の値により単位部材60の5%下限値を基準とする単位部材のフレーム係数dsが決定される。各単位部材の塑性率μは、(10)式にdsの値を代入して整理することにより5%下限値を基準とした単位部材60の塑性率μが決定される。
ds=1/√(2×μ−1) (10)
In
ds = 1 / √ (2 × μ−1) (10)
ステップ116において、各単位部材60を用いたドーム状構造物10の各階層のDs値を所定の長期軸力毎に計算により決定する(図11参照)。ここでは、長期軸力が想定される範囲内で変動するように設定されている。これにより、ドーム状構造物10の大きさ(規模)の相違による建物自体の自重の変動や、この建物に積載されているものの荷重の相違による変動が発生しても、より安全側に立ったDs値を取得することができる。
In
具体的には、コンピュータを用いた解析モデルに、所定の長期軸力毎に所定の数値を入力して静的弾塑性解析を行っているものである。そして、所定の予め定めた条件(崩壊条件)に達したことに基づいて、各階層における層間変位を計算して、各階層の塑性率を決定し、この塑性率から各階層のDs値を算出しているものである。そして、ステップ117に進む。 Specifically, static elasto-plastic analysis is performed by inputting a predetermined numerical value for each predetermined long-term axial force into an analysis model using a computer. Then, based on the fact that a predetermined predetermined condition (collapse condition) has been reached, the interlayer displacement in each layer is calculated, the plasticity rate of each layer is determined, and the Ds value of each layer is calculated from this plasticity rate It is what you are doing. Then, the process proceeds to Step 117.
ステップ117において、所定の長期軸力毎に、複数種類の単位部材60のフレーム係数をx軸、各単位部材60を用いた各階層のDs値をy軸として、xy座標軸上の二次元平面上に点(x、y)としてプロットされている。具体的には、所定の長期軸力において、各単位部材60の部材長ごとに算出されたフレーム係数と、このフレーム係数に対応するDs値とを二次元平面上にプロットする。さらに、長期軸力を変動させたときの各階層のDs値を同様にプロットする(図13参照)。そして、次のステップ118に進む。
In step 117, for each predetermined long-term axial force, on the two-dimensional plane on the xy coordinate axis, the frame coefficient of the plurality of types of
ステップ118において、単位部材60のフレーム係数ごとに各階層のDs値の最大値となる点の近似曲線が得られる。具体的には、x軸の各値(単位部材60のフレーム係数)におけるy軸の各階層のDs値の最大値となる点の近似曲線が描かれる(図14参照)。当該近似曲線がドーム状構造物10の各階層の構造特性係数曲線となる。そして、当該段階が終了する。
図8に示すように、構造特性係数曲線導出後のドーム状構造物10の各階層のDs値の決定方法は、下記のようになる。
In step 118, an approximate curve of the point that becomes the maximum value of the Ds value of each layer for each frame coefficient of the
As shown in FIG. 8, the method for determining the Ds value of each layer of the dome-shaped
ステップ210において、実際に使用するフレーム部材50(図5参照)に基づく単位部材60のフレーム係数の決定が行われる。具体的には、実験用接合部62が同一であり、フレーム部材50の長さL等の寸法のみが異なる場合には、既に得られた実験結果に基づいて、ステップ110からステップ115に沿って(但し実験用接合部62の強度実験を除く)単位部材60のフレーム係数を算出することができる。そして、次のステップ211に進む。
In step 210, the frame coefficient of the
ステップ211において、実際に使用するフレーム部材50に基づくフレーム係数から各階層のDs値を決定するための構造特性係数曲線(図14参照)を用いて、各階層のDs値を決定する。これにより、当該決定方法の各段階が終了する。
In step 211, the Ds value of each layer is determined using the structural characteristic coefficient curve (see FIG. 14) for determining the Ds value of each layer from the frame coefficient based on the
結果として、図7のステップ118において、各階層の構造特性係数曲線が一旦導出された後は、実際に使用するフレーム部材50に基づくフレーム係数が算出されることで、その構造特性係数曲線を用いて、各階層のDs値が決定される。
As a result, after the structural characteristic coefficient curve of each layer is once derived in step 118 of FIG. 7, the frame coefficient based on the
図9に示すように、一例として、複数種類の実験用接合部62のうち、実験用接合部62の試験体番号No1に関して実際に6個の同一寸法形状の試験体番号No1の強度実験が行われた。この実験結果に基づいて、試験体番号No1の実験用接合部62の接合部諸元が決定されている。この接合部諸元から上述したような計算式に代入して、最終的に安全側に立った単位部材60のフレーム係数が決定されている。この図9の実験結果により、この単位部材60のフレーム係数が0.584と決定されている。この試験体番号No1の実験用接合部62による実験結果に基づいて、図9のフレーム部材50の長さL等の寸法形状を変更することにより、寸法の異なる他の種類の単位部材60のフレーム係数が求められる。なお、特に図示していないが、実際には、寸法形状の異なる試験体番号No1からNo7までの7種類の実験用接合部62の強度実験を複数回、繰り返し実施している。
As shown in FIG. 9, as an example, among a plurality of types of experimental joints 62, strength tests are actually performed on six specimens No. 1 having the same size and shape with respect to the specimen No. 1 of the experimental joint 62. It was broken. Based on this experimental result, the joint part specifications of the experimental joint part 62 of the test body number No1 are determined. The frame coefficient of the
図10に示すように、解析モデルを用いたコンピュータ解析により、所定階層(具体的には1階)に加わるせん断力と、層間変位とを決定することができる。これは、所定の接合部諸元の実験用接合部62(具体的には、試験体番号No3)を両端部に設けた所定長さの単位部材60を有するドーム状構造物10において、上記で得られた各数値をコンピュータを用いた解析モデルに入力して増分解析(静的弾塑性解析)を所定の長期軸力下で行っているものである。この階層の降伏時変位δvは、ある単位部材60の実験用接合部62が降伏耐力に達した時点の変位を示している。また、階層の終局時変位δuは強度実験から得られた実験用接合部62の5%下限値より得られた塑性率μに達した時点の変位を示している。これにより、本実施の形態の当該階層のDs値は安全側に評価されている。結果として、図10に示すように、弾性域を少し超えた地点が終局時変位δuとなっており、その地点での終局時変位δuと、降伏時変位δvとにより、各階層の塑性率μが(11)式により決定され、この塑性率μにより階層のDs値が(12)式により決定される。
As shown in FIG. 10, the shearing force applied to a predetermined hierarchy (specifically, the first floor) and the interlayer displacement can be determined by computer analysis using an analysis model. This is because in the dome-
μ=δu/δv (11)
Ds=1/√(2×μ−1) (12)
そして、特に図示していないが試験体番号No1〜No7の複数種類の実験用接合部62のそれぞれにおいて、フレーム部材50の長さL等の寸法形状の異なる単位部材60ごとに、図10に示すような処理を実施することにより、所定の長期軸力下における各単位部材60を用いた各階層のDs値が決定される。
μ = δu / δv (11)
Ds = 1 / √ (2 × μ−1) (12)
And although not specifically illustrated, in each of the plural types of experimental joints 62 of the test body numbers No1 to No7, the
図10では、所定の単位部材60において、所定の長期軸力下で、降伏時変位δvと、終局時変位δuとが決定され、これにより、塑性率μと、Ds値とが決定されていた。図11では、所定の単位部材60において、長期軸力を変動させて、図10に示すような計算が実施されたものである。
In FIG. 10, in the
その結果、降伏時変位δvは、長期軸力が増加すると、緩やかな減少率で減少する。終局時変位δuは、長期軸力が小さいときは、大きな数値となっており、所定の長期軸力までは、長期軸力が増えるほど、終局時変位δuは減少するが、所定の長期軸力を超えると、終局時変位δuの減り方は緩やかなものとなる。 As a result, the yield displacement δv decreases at a moderate decrease rate as the long-term axial force increases. The ultimate displacement δu is a large value when the long-term axial force is small, and the ultimate displacement δu decreases as the long-term axial force increases up to a predetermined long-term axial force. If it exceeds, the method of decreasing the ultimate displacement δu becomes gradual.
上記のような長期軸力の変動に伴う降伏時変位δv及び終局時変位δuの変化により、この階層のDs値(図中の黒丸)は、長期軸力の数値が小さいうちは、長期軸力が増加するにつれて増加し、所定の長期軸力に到達すると、最大値を示し、その後は、緩やかに減少する。図11は、所定の単位部材60についての結果であるが、他の種類の単位部材60についても数値の絶対値は異なるが増減の傾向は同様の解析結果が得られたものである。この図11により示される長期軸力とDs値との関係を他の種類の単位部材60についても同様に解析した結果、その一般的な傾向が図12(A)に示される。
図12(A)の(a)(b)(c)(d)に示すように、ドーム状構造物10に使用する単位部材60について、長期軸力と各階層のDs値との関係は、一般的に下記のような傾向を示す。
Due to the changes in the displacement δv at the time of yield and the displacement δu at the time of ultimate accompanying the fluctuation of the long-term axial force as described above, the Ds value (black circle in the figure) of this layer is long-term axial force while the numerical value of the long-term axial force is small. Increases as the value increases, reaches a predetermined long-term axial force, shows a maximum value, and then gradually decreases. FIG. 11 shows the results for the
As shown in (a), (b), (c), and (d) of FIG. 12A, for the
すなわち、図12(A)の(a)(b)に示すように、ドーム状構造物10の各階層のDs値の値は、長期軸力の数値が小さい範囲では長期軸力が増加するにつれて増加する(大きな値となる)。
そして、図12(A)の(c)に示すように、ドーム状構造物10の各階層のDs値の値は、所定の長期軸力において最大値を示す。
その後、図12(A)の(d)に示すように、ドーム状構造物10の各階層のDs値の値は、所定の長期軸力以上においては、長期軸力が増加するにつれて、緩やかに減少していく傾向を示す。
That is, as shown in FIGS. 12A and 12B, the Ds value of each layer of the dome-shaped
And as shown to (c) of FIG. 12 (A), the value of Ds value of each hierarchy of the dome-shaped
Thereafter, as shown in FIG. 12 (A) (d), the Ds value of each layer of the dome-shaped
これらは、長期軸力が比較的小さな値である図12(A)の(a)〜(c)では、図12(B)に示す圧縮側及び引張側の両方の単位部材60が軸降伏するのに対して、長期軸力が増加した図12(A)の(c)〜(d)では、長期軸力によるプレストレス効果により図12(B)に示す引張側の単位部材60は弾性範囲での変形が可能となり、圧縮側の単位部材60が軸降伏することによるものである。
In (a) to (c) of FIG. 12 (A) where the long-term axial force is a relatively small value, both the compression-side and tensile-
本実施の形態では、長期軸力を所定の適用範囲内で変動させることにより、ドーム状構造物10の建物規模の変動と、積雪加重による変動とに対して対応することができる。また、適用範囲内の使用が想定される複数種類の実験用接合部62を用いた強度実験を行うことにより、異なる種類の単位部材60に対して対応することができる。
次に、見方を変えて、ドーム状構造物10の各階の高さ(階高)や、ドーム状構造物10の規模の相違により、フレーム部材50の長さが変更されることが想定される。このため、単位部材60のフレーム部材50の長さLを変更して、単位部材60のフレーム係数が変動したときの各階層のDs値に及ぼす影響を検討した。
In the present embodiment, by changing the long-term axial force within a predetermined application range, it is possible to cope with a change in the building scale of the dome-shaped
Next, from a different perspective, it is assumed that the length of the
図13には、複数の長期軸力において、単位部材60のフレーム係数と、所定階層(具体的には1階)のDs値との関係が示されている。これは、既に行われた実験用接合部62の実験結果に基づいて、フレーム部材50の長さL(図9参照)を変動させることにより、単位部材60のフレーム係数を変動させたものである。所定の長期軸力において、各単位部材60の長さLごとに算出されたフレーム係数と、このフレーム係数に対応する所定階層(1階)のDs値とを、解析モデルにより算出して二次元平面上にプロットしたものである。そして、その長期軸力を変動させて、同様の作業を行い、8種類の異なる長期軸力毎に同様にプロットしたものである。なお、図13は、1種類の実験用接合部62から求めたものであって、特に図示していないが、他の種類の実験用接合部62のそれぞれの強度実験結果に基づいて、単位部材60の種類毎に同様のグラフをそれぞれ作成しているものである。なお、1種類の実験用接合部62だけを使用する場合には、そのような作業は不要となり、このグラフだけを用いることになる。
FIG. 13 shows the relationship between the frame coefficient of the
図13及び他の種類の単位部材60のグラフの作成の結果、長期軸力ごとに検討を行った結果、単位部材60のフレーム係数の各値ごとに、単位部材60のフレーム係数に対する各階層のDs値が最大となる所定の長期軸力が明らかになった。
そして、複数種類の単位部材60に係るフレーム係数と各単位部材60に加わる長期軸力を変動させたときの各階層のDs値の最大値とを各階層毎に二次元平面上に点としてプロットする。
As a result of creating the graph of FIG. 13 and other types of
Then, the frame coefficient of the plurality of types of
さらに、複数種類の実験用接合部62の各々について得られた構造特性係数曲線から、各フレーム係数ごとに最大のDs値を決定し、改めて各フレーム係数とその最大のDs値とを二次元平面上にプロットする。
そして、このプロットした点を各階層毎に重ねて、単位部材60のフレーム係数に対する各階層のDs値の最大となる点を曲線で結ぶことにより、図14に示す構造特性係数曲線が得られる。
図14に示すように、構造特性係数曲線の各階層のDs値は、1階が、2階よりも高い数値となっている。
Furthermore, the maximum Ds value is determined for each frame coefficient from the structural characteristic coefficient curve obtained for each of the plurality of types of experimental joints 62, and each frame coefficient and the maximum Ds value are newly determined in a two-dimensional plane. Plot on top.
Then, by superimposing the plotted points for each layer and connecting the points having the maximum Ds value of each layer with respect to the frame coefficient of the
As shown in FIG. 14, the Ds value of each layer of the structural characteristic coefficient curve is a numerical value that is higher on the first floor than on the second floor.
ドーム状構造物10の耐震設計を行う際、実際に使用するフレーム部材50及びコネクタ71が備える接合片77に基づく実験用接合部62が、既に強度実験を行った実験用接合部62と同一であるが、ドーム状構造物10の規模(大きさ、直径)が異なり、その実験用接合部62を両端に有するフレーム部材50の長さ等の寸法形状が異なる場合には、図9に示すように、既に得られている実験用接合部62の接合部諸元から、同様の演算をすることにより、単位部材60のフレーム係数を、新たな強度実験等をすることなく、机上の数値計算だけで簡単に得ることができる。そして、かかる単位部材60のフレーム係数が決定された後は、上記と同様に、単位部材60のフレーム係数から図14の構造特性係数曲線を用いて、簡単に各階層のDs値を得ることができる。
When the earthquake-resistant design of the dome-shaped
また、ドーム状構造物10の耐震設計を行う際、実際に使用するフレーム部材50及びコネクタ71が備える接合片77に基づく実験用接合部62が、既に強度実験を行った実験用接合部62と同一でない場合には、この実験用接合部62の強度実験を実行することにより、この実験用接合部62の接合部諸元(基準終局耐力Pu、基準剛性Ki、塑性率μi)を決定することができる。そして、この実験用接合部62の前記接合部諸元が決定されれば、図9で説明したような演算をすることにより、単位部材60のフレーム係数を、簡単に得ることができる。そして、かかる単位部材60のフレーム係数が決定された後は、単位部材60のフレーム係数から図14の構造特性係数曲線を用いて、簡単に各階層のDs値を得ることができる。
Further, when the earthquake-resistant design of the dome-shaped
本実施の形態は、実験用接合部62の強度実験を行い、この実験結果に基づいて実験用接合部62の塑性率等の接合部諸元を得る。実験用フレーム部材51が所定の部材長を有し、かつ、その両端に実験用接合部62が接合されたと仮定した単位部材60について、その部材長及び接合部諸元から単位部材60のフレーム係数を算出する。そして、このフレーム係数を有する単位部材60から構成されるドーム状構造物10の各階層のDs値を算出する。そして、単位部材60の部材長ごとに算出されたフレーム係数と、これに対応するDs値とを二次元平面上にプロットすることで構造特性係数曲線を得ることができる。
In the present embodiment, a strength experiment of the experimental joint 62 is performed, and joint specifications such as a plastic modulus of the experimental joint 62 are obtained based on the experimental result. For the
本実施の形態に係る構造特性係数曲線は、数種類の前記単位部材60の各フレーム係数と各単位部材60に加わる長期軸力を変動させたときのDs値の最大値とを二次元上にプロットした点に基づいて描かれている。これにより、単位部材60の長期軸力が異なるような場合であっても、耐震設計におけるより安全側の数値をDs値として採用することができる。規模が異なることで荷重が異なって長期軸力が異なるドーム状構造物10の耐震設計において、より安全側に立ったドーム状構造物10の耐震設計を行うことができる。
The structural characteristic coefficient curve according to the present embodiment plots the frame coefficients of several types of
本実施の形態では、実験用接合部62の種類が異なるような場合であっても、耐震設計におけるより安全側の数値をDs値として採用することができる。これにより、より安全側に立ったドーム状構造物10の耐震設計を行うことができる。
本実施の形態に係る構造特性係数曲線は、複数種類の前記単位部材60の各フレーム係数と各単位部材60の寸法を変動させたときの各階層のDs値の最大値とを二次元上にプロットした点に基づいて描かれている。これにより、単位部材60の寸法が異なるような場合であっても、耐震設計におけるより安全側の数値を各階層の構造特性係数として採用することができる。単位部材60の長さが異なることで規模が異なるドーム状構造物10の耐震設計において、より安全側に立ったドーム状構造物10の耐震設計を行うことができる。
In the present embodiment, even when the type of the experimental joint 62 is different, a safer numerical value in the seismic design can be adopted as the Ds value. Thereby, it is possible to perform the earthquake-proof design of the dome-
In the structural characteristic coefficient curve according to the present embodiment, the frame coefficients of the plurality of types of
本実施の形態は、構造特性係数曲線を用いることにより、実際に使用するフレーム部材50の部材長及びコネクタ71が備える接合片77についての接合部諸元からフレーム部材50に基づくフレーム係数を算出するだけで、ドーム状構造物10の各階層のDs値を新たに計算等することなく簡単に得ることができる。これにより、大きさ等の種々の規模が異なる多種類のドーム状構造物10の各階層のDs値を簡単に得ることができ、規模の異なるドーム状構造物10毎に精度の高いDs値を決定することができて、効率的に耐震設計を行うことができる。
In the present embodiment, by using the structural characteristic coefficient curve, the frame coefficient based on the
10 ドーム状構造物 S 層構造部
11 第1構造部 12 第2構造部
13 第3構造部 14 第4構造部
15 第5構造部 20 交互層構造部
30 基礎 40 三角形構造体
41 逆三角形構造体 42 順三角形構造体
50 フレーム部材 51 実験用フレーム部材
60 単位部材 62 実験用接合部
70 固定手段 71 コネクタ
72 ベースコネクタ 73 ビームコネクタ
74 5コネクタ 75 6コネクタ
76 ハブ 77 接合片
78 補強平板部 520 ドーム壁
10 Dome-shaped structure S-layer structure
11
13
15
30
41
50 Frame member 51 Experimental frame member
60 Unit member 62 Experimental joint
70 Fixing means 71 Connector
72 Base connector 73 Beam connector
74 5
76
78 Reinforcing
Claims (4)
前記三角形構造体は、
三角形の各辺に相当する位置にそれぞれ設けられているフレーム部材と、
前記フレーム部材同士を連結するとともに各三角形の頂点が集まる位置にそれぞれ設けられているコネクタとを備え、
前記コネクタには前記フレーム部材の端部が接合される接合片が設けられるとともに、
所定の材質及び断面形状を有する実験用フレーム部材の端部に前記コネクタからは独立した前記接合片が接合された実験用接合部を形成する段階と、
前記実験用接合部について強度実験を行い終局耐力、剛性及び塑性率(以下、これらを「接合部諸元」とする。)を得る段階と、
前記実験用フレーム部材が所定の部材長を有し、かつ、その両端に前記実験用接合部が接合されたと仮定した単位部材について、その部材長及び前記接合部諸元から前記単位部材の構造特性係数(以下、「フレーム係数」とする。)を算出する段階と、
前記各フレーム係数を有する前記単位部材から構成されると仮定した前記ドーム状構造物の前記各層構造部の構造特性係数(以下、「Ds値」とする。)を算出する段階と、
前記各単位部材の前記部材長ごとに算出された前記フレーム係数と、このフレーム係数に対応する前記Ds値とを二次元平面状にプロットする段階と、
そのプロットした各点に基づき、各層構造部の構造特性係数曲線を得る段階と、
を有することを特徴とする構造特性係数曲線の導出方法。 A seismic design of a dome-like structure having a multi-layer structure in which a plurality of triangular structures inscribed in the same sphere are connected to form an annular layer structure by connecting the triangular structures without gaps. A method for deriving a structural characteristic coefficient curve used to obtain a structural characteristic coefficient necessary for the design stipulated in the Building Standard Law for each of the layer structure portions when performing,
The triangular structure is
Frame members respectively provided at positions corresponding to the sides of the triangle;
A connector provided to connect the frame members to each other and at a position where the vertices of each triangle gather;
The connector is provided with a joining piece to which the end of the frame member is joined,
Forming an experimental joint in which the joint piece independent of the connector is joined to an end of the experimental frame member having a predetermined material and cross-sectional shape;
Conducting a strength experiment on the experimental joint to obtain ultimate yield strength, rigidity and plasticity ratio (hereinafter referred to as “joint specifications”);
Regarding the unit member assumed that the experimental frame member has a predetermined member length and the experimental joint is joined to both ends thereof, the structural characteristics of the unit member from the member length and the joint specifications Calculating a coefficient (hereinafter referred to as “frame coefficient”);
Calculating a structural characteristic coefficient (hereinafter referred to as a “Ds value”) of each layer structure portion of the dome-shaped structure assumed to be composed of the unit members having the respective frame coefficients;
Plotting the frame coefficient calculated for each member length of each unit member and the Ds value corresponding to the frame coefficient in a two-dimensional plane;
Based on the plotted points, obtaining a structural characteristic coefficient curve of each layer structure,
A method for deriving a structural characteristic coefficient curve.
実際に使用するフレーム部材の部材長及び前記コネクタが備える前記接合片についての前記接合部諸元から前記フレーム部材に基づくフレーム係数を算出する段階と、
上記段階で算出されたフレーム係数を前記構造特性係数曲線に当てはめ、対応する各層構造部のDs値を決定する段階と、
を有することを特徴とする構造特性係数決定方法。 A structural characteristic for determining a structural characteristic coefficient for each layer structure portion of the dome-like structure using the structural characteristic coefficient curve derived by the structural characteristic coefficient curve deriving method according to claim 1, 2 or 3. A coefficient determination method,
Calculating a frame coefficient based on the frame member from the length of the frame member to be actually used and the joint portion specifications of the joint piece included in the connector;
Applying the frame coefficient calculated in the above step to the structural characteristic coefficient curve to determine a Ds value of each corresponding layer structure;
A structural characteristic coefficient determination method characterized by comprising:
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