JP2020166503A - Buckling load calculation method - Google Patents

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Abstract

To provide a buckling load calculation method capable of accurately calculating a buckling load while reducing analysis time including model creation time as much as possible and eliminating complicated modeling.SOLUTION: The buckling load calculation method for creating a frame model of a building structure and calculating a buckling load in a computer, comprises the steps of: replacing a frame model formed by a long column, an A-frame including a lateral general column lateral to the long column, and a beam connecting the long column with the A-frame with a replacement frame model including a storey replacement frame containing a long column formed by a long column, a beam, a long lateral general column and a first brace having a layer stiffness of an A-frame; and performing a buckling eigenvalue analysis on the replacement frame model to calculate the buckling load.SELECTED DRAWING: Figure 6

Description

本発明は、座屈荷重算定方法に関する。 The present invention relates to a buckling load calculation method.

鉄骨造により形成される建物においては、角形鋼管やH形鋼等の形鋼により形成される柱が、圧縮力により不安定になる座屈現象の防止が重要になる。柱には、階高が高いために一般の柱に対して長さの長い柱や、吹き抜け空間を構成するなどして複数階に跨るために長さが長くなる柱、柱と梁がピンで取り合うために梁による補剛効果が期待できない柱があり、これらの柱を「長柱」と称する。 In a building formed of a steel structure, it is important to prevent a buckling phenomenon in which columns formed of shaped steel such as square steel pipes and H-shaped steel become unstable due to compressive force. Pillars include pillars that are longer than ordinary pillars due to their high floor height, pillars that are longer because they straddle multiple floors by forming a stairwell space, and pillars and beams with pins. There are columns that cannot be expected to have a stiffening effect due to the beams, and these columns are called "long columns".

長柱を含む鉄骨造の柱の設計方法として、従来は、非特許文献1に基づく設計方法と、座屈たわみ角法(参照として、非特許文献2)を用いた座屈固有値解析に基づく設計方法が適用されている。非特許文献1(鋼構造座屈設計指針)に基づく設計方法は、長柱に取り付く梁や柱の曲げ剛性(剛度)を変数としてモデル化するものであり、長柱の水平移動が拘束される場合と拘束されない場合の二通りのケースがあり、通常のラーメン架構では水平移動が拘束されないケースが選定される。しかしながら、このケースでは、長柱が不安定になることをサポートする他の部材の効果が完全に無視されることから、長柱にとっては極めて不利な計算結果となる。 Conventionally, as a design method for steel columns including long columns, a design method based on Non-Patent Document 1 and a design based on buckling eigenvalue analysis using a buckling deflection angle method (for reference, Non-Patent Document 2). The method has been applied. The design method based on Non-Patent Document 1 (Steel Structure Buckling Design Guideline) models the bending rigidity (rigidity) of a beam or column attached to a long column as a variable, and the horizontal movement of the long column is restricted. There are two cases, one is the case and the other is not restrained, and the case where the horizontal movement is not restrained is selected in the normal ramen frame. However, in this case, the effect of other members supporting the instability of the long column is completely ignored, resulting in a very disadvantageous calculation result for the long column.

非特許文献1に基づく設計方法の場合に生じる上記課題を解消しながら、比較的簡便な設計方法として、座屈たわみ角法を用いた座屈固有値解析に基づく設計方法がある。この設計方法では、建物を構成する柱と梁を忠実にモデル化すれば厳密解を得ることができるものの、その一方で、部材数が増えることにより計算量が飛躍的に増加する。そこで、可及的にシンプルなモデル化に基づく設計方法が求められる。尚、「座屈固有値解析」とは、長柱および長柱の上下に取り付く柱を、幾何学的非線形を考慮できる座屈たわみ角法によりモデル化し、他の部材を通常の梁要素などでモデル化する解析手法である。柱を座屈たわみ角法によりモデル化すると、柱への軸力を増やすに従い、水平力に対する抵抗力が低下していき、不安定になり易くなる。長柱及び長柱の上下の柱に加わる軸力を徐々に増やし、建物の全体剛性行列の行列式がゼロになるとき、すなわち、建物全体が外力への抵抗を失って不安定になる際の軸力を、長柱の座屈耐力とする解析手法である。 As a relatively simple design method while solving the above-mentioned problems that occur in the case of the design method based on Non-Patent Document 1, there is a design method based on buckling eigenvalue analysis using the buckling deflection angle method. In this design method, an exact solution can be obtained by faithfully modeling the columns and beams that make up the building, but on the other hand, the amount of calculation increases dramatically as the number of members increases. Therefore, a design method based on as simple a modeling as possible is required. "Buckling eigenvalue analysis" is a model of a long column and columns attached to the top and bottom of the long column by the deflection angle method that can consider geometrical non-linearity, and models other members with ordinary beam elements. It is an analysis method to be converted. When a column is modeled by the deflection angle method of buckling, the resistance to horizontal force decreases as the axial force on the column increases, and it becomes easy to become unstable. When the axial force applied to the long columns and the columns above and below the long columns is gradually increased and the determinant of the overall rigidity matrix of the building becomes zero, that is, when the entire building loses resistance to external forces and becomes unstable. This is an analysis method in which the axial force is the buckling resistance of a long column.

上記する可及的にシンプルなモデル化に基づく設計方法は、非特許文献3に基づいて、長柱一本のみのモデル化に基づく設計方法である。長柱は、例えば、図1や図2に示すように、建物の中間階もしくは最下階に計画されることが多い。そこで、図3に示すように、長柱の周辺部材の影響をバネに集約したシンプルなモデルが適用できる。尚、図3において、バネ1は、長柱の柱頭に取り付く梁・柱等の回転拘束効果を表し、バネ2は、長柱の柱脚に取り付くベースプレート・梁・柱等の回転拘束効果を表し、バネ3は、長柱の水平移動を拘束する効果を表す。 The above-mentioned design method based on the simplest possible modeling is a design method based on the modeling of only one long pillar based on Non-Patent Document 3. The long pillars are often planned on the middle floor or the bottom floor of the building, for example, as shown in FIGS. 1 and 2. Therefore, as shown in FIG. 3, a simple model in which the influence of the peripheral members of the long column is integrated into the spring can be applied. In FIG. 3, the spring 1 represents the rotation restraint effect of the beam, the column, etc. attached to the stigma of the long column, and the spring 2 represents the rotation restraint effect of the base plate, the beam, the column, etc. attached to the column base of the long column. , The spring 3 expresses the effect of restraining the horizontal movement of the long column.

図3に示すモデルにおいては、バネ3の剛性 = 層剛性として評価することができる。一方、図3に示すようなモデル化には固有の課題がある。例えば、バネ1とバネ2には長柱の上下に取り付く柱の影響が含まれ、それらの柱も軸力の影響を受けて剛性が低下することから、バネ1とバネ2の剛性も軸力の上昇に応じて低下する。しかしながら、軸力を変数として剛性が変化するバネをモデル化することは極めて難しい(第一課題)。また、図3では、長柱に初期不整を与えない限り座屈モードを得ることができない。さらに、得られた座屈モードは、以下で詳説するように精度に欠けるものとなり、座屈時の長柱の変形状況を把握できないといった課題がある(第二課題)。 In the model shown in FIG. 3, it can be evaluated as the rigidity of the spring 3 = the layer rigidity. On the other hand, modeling as shown in FIG. 3 has its own problems. For example, the spring 1 and the spring 2 include the influence of the columns attached to the top and bottom of the long column, and the rigidity of these columns is also affected by the axial force. Therefore, the rigidity of the spring 1 and the spring 2 is also the axial force. Decreases as the value rises. However, it is extremely difficult to model a spring whose rigidity changes with the axial force as a variable (first problem). Further, in FIG. 3, the buckling mode cannot be obtained unless the long column is given an initial irregularity. Further, the obtained buckling mode lacks accuracy as described in detail below, and there is a problem that the deformation state of the long column at the time of buckling cannot be grasped (second problem).

第一課題に対応するべく、図4に示すように、非特許文献4,5,6に基づいて、長柱の上下に取り付く柱までを含めたモデルが提案される。図4において、三本の柱のうち、中央の柱が長柱であり、その上下に通常の柱(長柱上下一般柱)が取り付いている。図4における回転拘束バネは、柱(長柱を含む)に取り付く梁の影響を表したものである。 In order to deal with the first problem, as shown in FIG. 4, a model including columns attached to the top and bottom of the long columns is proposed based on Non-Patent Documents 4, 5 and 6. In FIG. 4, of the three pillars, the central pillar is a long pillar, and ordinary pillars (long pillar upper and lower general pillars) are attached above and below the long pillar. The rotation restraint spring in FIG. 4 represents the influence of a beam attached to a column (including a long column).

図3のモデルにおいては,水平バネの剛性 = 層剛性と見なすことができた。一方、図4のように複数の層を対象としたモデルにおいては、水平バネの剛性は層剛性とはならない。そこで、水平バネの剛性を求めるには、層における水平外力を絶対変位で除す必要がある。両者の違いを図5と表1に示す。 In the model shown in Fig. 3, the rigidity of the horizontal spring can be regarded as the layer rigidity. On the other hand, in the model for a plurality of layers as shown in FIG. 4, the rigidity of the horizontal spring is not the layer rigidity. Therefore, in order to obtain the rigidity of the horizontal spring, it is necessary to divide the horizontal external force in the layer by the absolute displacement. The differences between the two are shown in FIG. 5 and Table 1.

Figure 2020166503
Figure 2020166503

表1において、P1,P2,P3はそれぞれ、各階に作用する水平外力であり、δ1、δ2、δ3はそれぞれ、各階の層間変形を示す。一般的な構造計算ソフトでは層剛性の出力は容易であるが、水平外力や絶対変位を求めるためには表計算ソフト等を使った別途作業が必要となり、長柱が高い階にある場合は煩雑な作業となり得る。加えて、モデルによっては水平バネ剛性が負となってしまうこともあり得る。さらには、図4に示すモデルにおいても、図3に示すモデルと同様に、長柱に何等かの初期不整を与えない限り、座屈モードを得ることができない。 In Table 1, P1, P2, and P3 are horizontal external forces acting on each floor, and δ1, δ2, and δ3 show inter-story deformation of each floor, respectively. It is easy to output the layer rigidity with general structural calculation software, but separate work using spreadsheet software is required to obtain horizontal external force and absolute displacement, which is complicated when the long columns are on a high floor. It can be a difficult task. In addition, depending on the model, the horizontal spring rigidity may be negative. Furthermore, even in the model shown in FIG. 4, the buckling mode cannot be obtained unless some initial irregularity is given to the long column, as in the model shown in FIG.

鋼構造座屈設計指針 第4版 2018 日本建築学会Steel Structure Buckling Design Guideline 4th Edition 2018 Architectural Institute of Japan 若林實 鉄骨構造学詳論 丸善 1985Minoru Wakabayashi Detailed explanation of steel structure Maruzen 1985 高田明伸,多田元英,向出静司 「水平荷重による柱軸力を受ける鋼構造ラーメン骨組中の柱の座屈長さについての考察」 日本建築学会構造系論文集 第78巻 第693号 pp.1969−1978、2013.11.Akinobu Takada, Motohide Tada, Shizuji Mukai "Consideration of buckling length of columns in a steel structural rigid frame frame that receives column axial force due to horizontal load" Architectural Institute of Japan Structural Papers Vol. 78, No. 693 pp .. 1969-1978, 2013.11. 木村衛,鈴木芳郎,小河利行,五十嵐規矩夫,大田秀彦 「骨組の水平剛性が骨組の内柱材の座屈長さに与える影響」 日本建築学会学術講演梗概集 pp.253−254、1995.8.Mamoru Kimura, Yoshiro Suzuki, Toshiyuki Ogawa, Norio Igarashi, Hidehiko Ota "Effect of horizontal rigidity of skeleton on buckling length of inner column material of skeleton" Architectural Institute of Japan Academic Lecture Abstracts pp. 253-254, 1995.8. 五十嵐規矩夫,佐藤圭一 「水平補剛剛性を考慮した骨組内柱材の座屈解析」 日本建築学会構造系論文集 第73巻 第633号 pp.200−2017、2008.11.Norio Igarashi, Keiichi Sato "Buckling analysis of internal column members of the framework considering horizontal stiffening rigidity" Architectural Institute of Japan Structural Papers Vol. 73, No. 633 pp. 200-2017, 2008.11. 「CFT構造計算規準化に向けて −長周期地震動も考慮した規準−」日本建築学会大会(九州)構造部門パネルディスカッション資料 pp.59−62、2016.8.日本建築学会"Toward CFT Structural Calculation Standardization-Criteria Considering Long Period Ground Motion-" Architectural Institute of Japan Conference (Kyushu) Structural Division Panel Discussion Material pp. 59-62, 2016.8. Architectural Institute of Japan

上記するように、非特許文献1に基づいて全部材をモデル化する手法では計算時間が膨大になり得る。一方,図3に示すように長柱一本モデルでは、長柱に取り付く柱の影響を考慮するのが難しい。また,図4に示すような複数階モデルでは、層剛性を水平バネ剛性に置き換えるのが煩雑になる。さらに、図3及び図4に示すシンプルなモデル(簡略モデル)では、座屈モードを得るために長柱に初期不整を与えなければならないという課題がある。 As described above, the calculation time can be enormous in the method of modeling all the members based on Non-Patent Document 1. On the other hand, as shown in FIG. 3, it is difficult to consider the influence of the pillars attached to the long pillars in the single long pillar model. Further, in the multi-floor model as shown in FIG. 4, it becomes complicated to replace the layer rigidity with the horizontal spring rigidity. Further, the simple model (simplified model) shown in FIGS. 3 and 4 has a problem that an initial irregularity must be given to the long column in order to obtain the buckling mode.

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、モデル作成時間を含む解析時間を可及的に短縮し、煩雑なモデル化を解消しながら、精度よく座屈荷重を算定することのできる、座屈荷重算定方法を提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above problems, and the buckling load can be calculated accurately while shortening the analysis time including the model creation time as much as possible and eliminating complicated modeling. The purpose is to provide a buckling load calculation method.

前記目的を達成すべく、本発明による座屈荷重算定方法の一態様は、
コンピュータ内において、建物の架構のフレームモデルを作成して座屈荷重を算定する、座屈荷重算定方法であって、
長柱と、該長柱の側方にある長柱側方一般柱を含むAフレームと、該長柱と該Aフレームとを繋ぐ梁と、により形成されるフレームモデルを、前記長柱と、前記梁と、前記長柱側方一般柱と、前記Aフレームの層剛性を有する第一ブレースと、により形成される長柱含有階置換フレームを含む置換フレームモデルに置き換える工程と、
前記置換フレームモデルに対して座屈固有値解析を行い、座屈荷重を算定する工程と、を有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the buckling load calculation method according to the present invention is
A buckling load calculation method that creates a frame model of a building frame and calculates a buckling load in a computer.
A frame model formed by a long pillar, an A frame including a long pillar side general pillar on the side of the long pillar, and a beam connecting the long pillar and the A frame is formed by the long pillar and the beam. A step of replacing the beam with a replacement frame model including a long column-containing floor replacement frame formed by the beam, the long column side general column, and the first brace having the layer rigidity of the A frame.
It is characterized by having a step of performing a buckling eigenvalue analysis on the substitution frame model and calculating a buckling load.

本態様によれば、長柱の周囲にある架構の水平剛性を、水平バネではなくてブレースに置換して置換フレームモデルを作成し、置換フレームモデルに対して座屈固有値解析を行うことにより、建物を忠実に再現した精算モデルに比べてモデル作成時間を含む解析時間を可及的に短縮することができる。また、層剛性を、水平バネ剛性ではなくてブレースに置換することにより、煩雑なモデル化を解消することができる。さらに、層剛性をブレースに置換した置換フレームモデルに対して座屈固有値解析を行うことにより、精算モデルによる解析結果に近接した解析結果を得ることができ、精度よく座屈荷重を算定することができる。 According to this aspect, the horizontal rigidity of the frame around the long column is replaced with a brace instead of a horizontal spring to create a replacement frame model, and the buckling eigenvalue analysis is performed on the replacement frame model. The analysis time including the model creation time can be shortened as much as possible compared to the settlement model that faithfully reproduces the building. Further, by replacing the layer rigidity with a brace instead of the horizontal spring rigidity, complicated modeling can be eliminated. Furthermore, by performing buckling eigenvalue analysis on the substitution frame model in which the layer rigidity is replaced with braces, it is possible to obtain analysis results close to the analysis results by the settlement model, and the buckling load can be calculated accurately. it can.

長柱と、梁と、長柱側方一般柱と、Aフレームの層剛性を有する第一ブレースと、により形成される長柱含有階置換フレームを含む置換フレームモデルがモデル対象である実際の建物としては、例えば長柱を含む平屋の建物が挙げられる。また、座屈荷重の算定の他、座屈モードも特定することができる。尚、「長柱の側方にある」とは、長柱の側方であって離れた位置にあることの他、長柱に隣接して位置することを含んでいる。 An actual building for which a replacement frame model including a long column-containing floor replacement frame formed by a long column, a beam, a general column on the side of the long column, and a first brace having layer rigidity of the A frame is modeled. For example, a one-story building including a long pillar can be mentioned. In addition to calculating the buckling load, the buckling mode can also be specified. It should be noted that "being on the side of the long pillar" includes not only being on the side of the long pillar and being at a distant position, but also being located adjacent to the long pillar.

ここで、第一ブレースの剛性をAフレームの層剛性から求める方法は、一般の微小変形理論に基づく手計算や市販の構造計算ソフトを用いて行うことができる。しかしながら、置換フレームを構成した後の座屈荷重算定に際しては、微小変形理論に基づく算定方法は幾何剛性を考慮しておらず、フレームモデルの大変形に対応し難いことから、部材が変形した後の力の釣合いに基づいて応力と変形の関係を規定する、座屈たわみ角法を適用するのが好ましい。 Here, the method of obtaining the rigidity of the first brace from the layer rigidity of the A frame can be performed by using a manual calculation based on a general micro-deformation theory or a commercially available structural calculation software. However, when calculating the buckling load after constructing the replacement frame, the calculation method based on the minute deformation theory does not consider the geometrical rigidity, and it is difficult to cope with the large deformation of the frame model. Therefore, after the member is deformed. It is preferable to apply the buckling deflection angle method, which defines the relationship between stress and deformation based on the balance of forces.

また、本発明による座屈荷重算定方法の他の態様は、前記フレームモデルが、前記長柱の上方もしくは下方にある複数の長柱上下一般柱と、梁とを含んで、長柱を有さないBフレームをさらに備えている場合において、
前記置換フレームモデルに置き換える工程では、
前記長柱上下一般柱と、前記梁と、前記Bフレームの層剛性を有する第二ブレースと、により形成される長柱非含有階置換フレームを、前記長柱含有階置換フレームに結合して前記置換フレームモデルを作成することを特徴とする。
Further, in another aspect of the buckling load calculation method according to the present invention, the frame model includes a plurality of vertical columns above and below the column, and a beam, and has a column. In the case of further equipped with no B frame
In the step of replacing with the replacement frame model,
The long column-free floor replacement frame formed by the long column upper and lower general columns, the beam, and the second brace having the layer rigidity of the B frame is combined with the long column-containing floor replacement frame. It is characterized by creating a replacement frame model.

本態様によれば、長柱含有階置換フレームと、長柱非含有階置換フレームが相互に接合された複数階建物をモデル化し、座屈固有値解析を行うことにより、複数階を有する建物であって、いずれかの階に長柱を有する建物の全般をモデル化して、その座屈荷重を精度よく算定することができる。尚、第二ブレースの剛性をBフレームの層剛性から求める方法は、第一ブレースの剛性をAフレームの層剛性から求める方法と同様に、一般の微小変形理論に基づく手計算や市販の構造計算ソフトを用いた方法により行うことができる。 According to this aspect, it is a building having multiple floors by modeling a multi-story building in which a long column-containing floor replacement frame and a long column-free floor replacement frame are joined to each other and performing buckling eigenvalue analysis. Therefore, it is possible to model the entire building having long columns on any floor and calculate the buckling load accurately. The method of obtaining the rigidity of the second brace from the layer rigidity of the B frame is the same as the method of obtaining the rigidity of the first brace from the layer rigidity of the A frame, and is a manual calculation based on a general micro-deformation theory or a commercially available structural calculation. It can be done by a method using software.

また、本発明による座屈荷重算定方法の他の態様において、設定された層間変形角に達した際に前記フレームモデル内の部材が塑性化している場合には、塑性化している部材を含む前記Aフレームもしくは前記Bフレームの剛性を有する前記第一ブレースもしくは前記第二ブレースにより、前記置換フレームモデルを作成することを特徴とする。 Further, in another aspect of the buckling load calculation method according to the present invention, when the member in the frame model is plasticized when the set interlayer deformation angle is reached, the plasticized member is included. It is characterized in that the replacement frame model is created by the first brace or the second brace having the rigidity of the A frame or the B frame.

本態様によれば、フレームモデル内において一つもしくは複数の部材が塑性化している場合に、塑性化している部材を含むAフレームもしくはBフレームの剛性を有する第一ブレースもしくは前記第二ブレースによって置換フレームモデルを作成することにより、大地震時における長柱の座屈荷重をより精度よく算定することができる。 According to this aspect, when one or more members are plasticized in the frame model, they are replaced by the rigid first brace or the second brace of the A frame or the B frame including the plasticized members. By creating a frame model, the buckling load of a long column during a large earthquake can be calculated more accurately.

以上の説明から理解できるように、本発明の座屈荷重算定方法によれば、モデル作成時間を含む解析時間を可及的に短縮し、煩雑なモデル化を解消しながら、精度よく座屈荷重を算定することができる。 As can be understood from the above description, according to the buckling load calculation method of the present invention, the analysis time including the model creation time is shortened as much as possible, and the buckling load is accurately eliminated while eliminating complicated modeling. Can be calculated.

長柱が建物の中間層に存在するフレームモデルの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of the frame model which a long pillar exists in the middle layer of a building. 長柱が建物の最下階に存在するフレームモデルの一部を示す図である。It is a figure which shows a part of the frame model which a long pillar exists in the bottom floor of a building. 長柱の周辺部材の影響をバネに集約したシンプルなフレームモデルを示す図である。It is a figure which shows the simple frame model which concentrated the influence of the peripheral member of a long column into a spring. 長柱と上下の柱をフレームモデルとし、柱の周辺部材の影響を回転拘束バネと水平バネとしたフレームモデルを示す図である。It is a figure which shows the frame model which made the long column and the upper and lower columns a frame model, and made the influence of the peripheral member of a column a rotation restraint spring and a horizontal spring. 水平バネ剛性と層剛性のそれぞれの算定方法を説明する図である。It is a figure explaining each calculation method of a horizontal spring rigidity and a layer rigidity. 実施形態に係る座屈荷重算定方法の一例のフローチャートである。It is a flowchart of an example of the buckling load calculation method which concerns on embodiment. 従来のフレームモデルである精算モデルを示す図である。It is a figure which shows the settlement model which is a conventional frame model. 実施形態に係る座屈荷重算定方法において作成される置換フレームモデルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of the substitution frame model created in the buckling load calculation method which concerns on embodiment. 図8に示す置換フレームモデルの作成方法を説明する図である。It is a figure explaining the method of creating the replacement frame model shown in FIG. 座屈固有値解析例1におけるフレームモデルを示す図であって、(a)は、比較例1に係る精算モデルを示す図であり、(b)は、実施例1に係る置換フレームモデルを示す図であり、(c)は、比較例2に係る水平バネモデルを示す図である。It is a figure which shows the frame model in the buckling eigenvalue analysis example 1, (a) is the figure which shows the settlement model which concerns on Comparative Example 1, and (b) is the figure which shows the substitution frame model which concerns on Example 1. (C) is a diagram showing a horizontal spring model according to Comparative Example 2. 座屈固有値解析例1における座屈モード図であって、(a)は、比較例1の座屈モード図であり、(b)は、実施例1の座屈モード図であり、(c)は、比較例2の座屈モード図である。It is a buckling mode diagram in the buckling eigenvalue analysis example 1, (a) is a buckling mode diagram of Comparative Example 1, (b) is a buckling mode diagram of Example 1, and (c). Is a buckling mode diagram of Comparative Example 2. 座屈固有値解析例2におけるフレームモデルを示す図であって、(a)は、比較例3に係る精算モデルを示す図であり、(b)は、実施例2に係る置換フレームモデルを示す図であり、(c)は、比較例4に係る水平バネモデルを示す図である。It is a figure which shows the frame model in the buckling eigenvalue analysis example 2, (a) is the figure which shows the settlement model which concerns on Comparative Example 3, and (b) is the figure which shows the substitution frame model which concerns on Example 2. (C) is a diagram showing a horizontal spring model according to Comparative Example 4. 座屈固有値解析例2における座屈モード図であって、(a)は、比較例3の座屈モード図であり、(b)は、実施例2の座屈モード図であり、(c)は、比較例4の座屈モード図である。It is a buckling mode diagram in the buckling eigenvalue analysis example 2, (a) is a buckling mode diagram of Comparative Example 3, (b) is a buckling mode diagram of Example 2, and (c). Is a buckling mode diagram of Comparative Example 4.

以下、各実施形態に係る座屈荷重算定方法について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, the buckling load calculation method according to each embodiment will be described with reference to the attached drawings. In the present specification and the drawings, substantially the same components may be designated by the same reference numerals to omit duplicate explanations.

[実施形態に係る座屈荷重算定方法]
はじめに、図6乃至図9を参照して、実施形態に係る座屈荷重算定方法の一例について説明する。ここで、図6は、実施形態に係る座屈荷重算定方法の一例のフローチャートである。また、図7は、従来のフレームモデルである精算モデルを示す図であり、図8は、実施形態に係る座屈荷重算定方法において作成される置換フレームモデルの一例を示す図である。さらに、図9は、図8に示す置換フレームモデルの作成方法を説明する図である。
[Buckling load calculation method according to the embodiment]
First, an example of the buckling load calculation method according to the embodiment will be described with reference to FIGS. 6 to 9. Here, FIG. 6 is a flowchart of an example of the buckling load calculation method according to the embodiment. Further, FIG. 7 is a diagram showing a settlement model which is a conventional frame model, and FIG. 8 is a diagram showing an example of a replacement frame model created in the buckling load calculation method according to the embodiment. Further, FIG. 9 is a diagram illustrating a method of creating the replacement frame model shown in FIG.

実施形態に係る座屈荷重算定方法が解析対象とする建物は、図7の精算モデルにて詳細に示すように、四階建ての建物であり、建物の左端には、二階床〜四階床まで連続する長柱が存在し、長柱の側方には、三本の長柱側方一般柱がスパンL1,L2,L3を置いて三組存在し、長柱の上下にはそれぞれ、複数の長柱上下一般柱と梁により形成される一階フレームと四階フレームが存在する。 The building to be analyzed by the buckling load calculation method according to the embodiment is a four-story building as shown in detail in the settlement model of FIG. 7, and the left end of the building has two to four floors. There are long pillars that are continuous up to, and on the side of the long pillar, there are three sets of three long pillar side general pillars with spans L1, L2, and L3, and there are multiple on the top and bottom of the long pillar. There are first-floor frames and fourth-floor frames formed by general columns and beams above and below the long columns.

第1の実施形態に係る座屈荷重算定方法では、まず、図6に示すように、コンピュータ内にインストールされている市販の構造計算ソフトを用いて、例えば図7に示す精算モデルをモデル化し、構成部材の有する初期の断面剛性(断面積、ヤング率等)を入力して、フレーム応力解析を実施する。ここで、構造計算ソフトとしては、製品名:BUS−6(株式会社構造システム社製)や、製品名:Super Build/SS7(ユニオンシステム株式会社製)等を適用でき、フレームモデルの各階に各種の荷重(地震時水平力や風荷重等)を載荷した際の各階の変形量を算出する等し、各階(平屋建物も含む)の層剛性を特定するための準備計算を行う(ステップS1)。 In the buckling load calculation method according to the first embodiment, first, as shown in FIG. 6, a commercially available structural calculation software installed in the computer is used to model the settlement model shown in FIG. 7, for example. The initial cross-sectional rigidity (cross-sectional area, Young's modulus, etc.) of the constituent members is input, and the frame stress analysis is performed. Here, as the structural calculation software, product name: BUS-6 (manufactured by Structural System Co., Ltd.), product name: SuperBuild / SS7 (manufactured by Union System Co., Ltd.), etc. can be applied, and various types are applied to each floor of the frame model. The amount of deformation of each floor when the load (horizontal force at the time of an earthquake, wind load, etc.) is loaded is calculated, and the preparatory calculation for specifying the layer rigidity of each floor (including one-story building) is performed (step S1). ..

フレーム応力解析においてコンピュータ内にて作成されるフレームモデルは、図7に示す精算モデルとなる。この精算モデルでは、二階床から四階床まで延びる長柱が含まれる二階と三階の長柱の側方において、長柱側方一般柱と梁により形成されるフレームを、「Aフレーム」とする。また、長柱が含まれない一階と四階において、長柱の直上及び直下に位置する長柱上下一般柱の側方において、長柱上下一般柱と梁により形成されるフレームを、「Bフレーム」とする。図7に示すフレームモデルでは、上下の長柱上下一般柱の間に長柱が存在し、長柱の側方にAフレームが存在し、長柱上下一般柱の側方にBフレームが存在し、それぞれが梁にて結合されることにより、精算モデルが形成されている。 The frame model created in the computer in the frame stress analysis is the settlement model shown in FIG. 7. In this settlement model, the frame formed by the long pillar side general pillars and beams on the side of the long pillars on the second and third floors, which includes the long pillars extending from the second floor to the fourth floor, is called "A frame". To do. In addition, on the first and fourth floors that do not include the long pillars, on the side of the long pillar upper and lower general pillars located directly above and below the long pillars, the frame formed by the long pillar upper and lower general pillars and the beams is referred to as "B. "Frame". In the frame model shown in FIG. 7, a long pillar exists between the upper and lower general pillars, an A frame exists on the side of the long pillar, and a B frame exists on the side of the upper and lower general pillars. , Each is connected by a beam to form a settlement model.

ここで、「長柱側方一般柱」とは、長柱のような長さを有さず、一般的な長さの柱(3m程度)であって、かつ、長柱の側方に位置する一般柱を意味している。また、上記する「長柱上下一般柱」とは、長柱のような長さを有さず、一般的な長さの柱(3m程度)であって、かつ、長柱の上方もしくは下方の階に存在する一般柱を意味している。 Here, the "long pillar side general pillar" is a pillar (about 3 m) having a general length without having a length like a long pillar, and is located on the side of the long pillar. It means a general pillar to do. Further, the above-mentioned "long pillar upper and lower general pillars" are pillars of general length (about 3 m) that do not have a length like long pillars, and are above or below the long pillars. It means a general pillar that exists on the floor.

フレーム応力解析を実施して載荷する荷重と各階の変形量の関係等が特定された後、Aフレームを第一ブレースに置換する(ステップS2)。 After performing the frame stress analysis to identify the relationship between the load to be loaded and the amount of deformation of each floor, the A frame is replaced with the first brace (step S2).

第一ブレースは図7において一点鎖線で囲むAフレームの層剛性を有しており、層剛性は、表1に示すように、フレーム応力解析を実施して、Aフレームの負担する層せん断力と、Aフレームが含まれる階の変形量との関係から容易に算定することができる。そして、図8に示すように、Aフレームの層剛性を有する片流れブレースとして第一ブレースを表すことにより、長柱と、長柱の側方にある長柱側方一般柱を含むAフレームと、長柱とAフレームとを繋ぐ梁と、により形成されるフレームモデル(精算モデル)を、長柱と、梁と、長柱側方一般柱と、Aフレームの層剛性を有する第一ブレースとにより形成される長柱含有階置換フレームに置換する(ステップS3)。 The first brace has the layer rigidity of the A frame surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 7, and the layer rigidity is the same as the layer shear force borne by the A frame by performing the frame stress analysis as shown in Table 1. , A frame can be easily calculated from the relationship with the amount of deformation of the floor including the frame. Then, as shown in FIG. 8, by representing the first brace as a one-sided flow brace having the layer rigidity of the A frame, the long column and the A frame including the long column side general column on the side of the long column and the A frame. A frame model (settlement model) formed by a beam connecting a long column and an A frame is formed by a long column, a beam, a general column on the side of the long column, and a first brace having a layer rigidity of the A frame. It is replaced with the formed long column-containing floor replacement frame (step S3).

ここで、第一ブレースの剛性をAフレームの層剛性から求める方法、及び、第二ブレースの剛性をBフレームの層剛性から求める方法はいずれも、一般の微小変形理論に基づく手計算や市販の構造計算ソフトを用いて求めることができる。 Here, the method of obtaining the rigidity of the first brace from the layer rigidity of the A frame and the method of obtaining the rigidity of the second brace from the layer rigidity of the B frame are both manually calculated based on the general micro-deformation theory or commercially available. It can be obtained using structural calculation software.

第一ブレースの層剛性k2(Aフレームの層剛性)は、他の第二ブレースの層剛性k1、k3(以下で説明するBフレームの層剛性)とともに、図9に示すように、以下の式(1)にて表すことができる。 The layer rigidity k2 of the first brace (the layer rigidity of the A frame), together with the layer rigidity k1 and k3 of the other second brace (the layer rigidity of the B frame described below), has the following formula as shown in FIG. It can be represented by (1).

Figure 2020166503
Figure 2020166503

片流れの第一ブレースをモデルに組み込むには、ブレースが取り付く柱や梁といった部材が必要になる。第一ブレースが取り付く柱や梁には、実際に配置されている位置と実際の部材を採用する。第一ブレースが取り付く梁は、長柱の柱頭・柱脚の回転を拘束するバネの役割を果たす。梁の両端は、実状に合わせて、剛、半剛、ピンのいずれかの接合構造を適用することができる。第一ブレースが取り付く長柱側方一般柱については、柱脚をピンとして柱単体の水平剛性を低くし、第一ブレース以外の水平剛性を極力低減するのが好ましい。 In order to incorporate the one-way first brace into the model, members such as columns and beams to which the brace attaches are required. For the columns and beams to which the first brace is attached, the positions actually arranged and the actual members are adopted. The beam to which the first brace is attached acts as a spring that restrains the rotation of the stigma and pedestal of the long column. A rigid, semi-rigid, or pin joint structure can be applied to both ends of the beam according to the actual situation. For general columns on the side of long columns to which the first brace is attached, it is preferable to reduce the horizontal rigidity of the column itself by using the column base as a pin and reduce the horizontal rigidity other than the first brace as much as possible.

次に、ステップS1において実施されたフレーム応力解析における、荷重と各階の変形量の関係等に基づき、Bフレームを第二ブレースに置換する(ステップS4)。 Next, the B frame is replaced with the second brace based on the relationship between the load and the amount of deformation of each floor in the frame stress analysis performed in step S1 (step S4).

第二ブレースは図7において一点鎖線で囲むBフレームの層剛性を有しており、層剛性は、表1に示すように、フレーム応力解析を実施して載荷する荷重と各階の変形量の関係から容易に算定することができる。そして、図8に示すように、Bフレームの層剛性を有する片流れブレースとして第二ブレースを表すことにより、長柱の上方もしくは下方にある複数の長柱上下一般柱と、梁とを含んで、長柱を有さないBフレームフレームモデル(精算モデル)を、長柱上下一般柱と、梁と、Bフレームの層剛性を有する第二ブレースとにより形成される、上下の長柱非含有階置換フレームに置換する(ステップS5)。 The second brace has the layer rigidity of the B frame surrounded by the alternate long and short dash line in FIG. 7, and as shown in Table 1, the layer rigidity is the relationship between the load loaded by performing the frame stress analysis and the amount of deformation of each floor. It can be easily calculated from. Then, as shown in FIG. 8, by representing the second brace as a one-sided flow brace having the layer rigidity of the B frame, a plurality of long column upper and lower general columns above or below the long column and a beam are included. A B-frame frame model (settlement model) that does not have long columns is replaced by upper and lower long column-free floor replacements formed by the upper and lower general columns of long columns, beams, and a second brace that has the layer rigidity of the B frame. Replace with a frame (step S5).

第二ブレースの層剛性k1、k3(上下のBフレームの層剛性)は、図9に示すように、式(1)にて表すことができる。また、第二ブレースをモデルに組み込む際においても、上記するように第一ブレースをモデルに組み込む際の留意点が踏襲される。 The layer rigidity k1 and k3 (layer rigidity of the upper and lower B frames) of the second brace can be expressed by the equation (1) as shown in FIG. Further, when incorporating the second brace into the model, the points to be noted when incorporating the first brace into the model are followed as described above.

ステップS3にて既に作成されている長柱含有階置換フレームと、ステップS5にて作成された長柱非含有階置換フレームを結合することにより、置換フレームモデルを作成する(ステップS6)。 A replacement frame model is created by combining the long column-containing floor replacement frame already created in step S3 and the long column-free floor replacement frame created in step S5 (step S6).

コンピュータ内にて作成された置換フレームモデルに対して、座屈固有値解析を行うことにより、座屈荷重を算定するとともに座屈モードが特定される(ステップS7)。 The buckling load is calculated and the buckling mode is specified by performing the buckling eigenvalue analysis on the replacement frame model created in the computer (step S7).

実施形態に係る座屈荷重算定方法によれば、長柱の周囲にある架構の水平剛性を、水平バネではなくてブレースに置換して置換フレームモデルを作成し、置換フレームモデルに対して座屈固有値解析を行うことにより、建物を忠実に再現した精算モデルに比べてモデル作成時間を含む解析時間を可及的に短縮することができる。 According to the buckling load calculation method according to the embodiment, the horizontal rigidity of the frame around the long column is replaced with a brace instead of a horizontal spring to create a replacement frame model, and buckling with respect to the replacement frame model. By performing the eigenvalue analysis, the analysis time including the model creation time can be shortened as much as possible as compared with the settlement model that faithfully reproduces the building.

また、層剛性を水平バネ剛性ではなくてブレースに置換することにより、煩雑なモデル化を解消することができる。 Further, by replacing the layer rigidity with a brace instead of the horizontal spring rigidity, complicated modeling can be eliminated.

さらに、以下の座屈固有値解析例1,2において詳説するように、層剛性をブレースに置換した置換フレームモデルに対して座屈固有値解析を行うことにより、精算モデルによる解析結果に近接した解析結果を得ることができ、精度よく座屈荷重を算定することができる。 Further, as described in detail in the following buckling eigenvalue analysis examples 1 and 2, the buckling eigenvalue analysis is performed on the substitution frame model in which the layer rigidity is replaced with the brace, and the analysis result close to the analysis result by the settlement model. Can be obtained, and the buckling load can be calculated accurately.

尚、図6に示す座屈荷重算定方法が解析対象とする建物は、四階建ての建物であり、その途中階に長柱が存在する建物であるが、仮に長柱を有する平屋建ての建物を解析対象とする場合は、図6のフローチャートにおいて、ステップS3で置換フレームモデルが作成され、その後にステップS7の座屈固有値解析を行うことになる。 The building to be analyzed by the buckling load calculation method shown in FIG. 6 is a four-story building with long pillars on the middle floor, but it is a one-story building with long pillars. Is to be analyzed, in the flowchart of FIG. 6, the replacement frame model is created in step S3, and then the buckling eigenvalue analysis in step S7 is performed.

また、ステップS1のフレーム応力解析においては、地震レベルに応じた層間変形角(1/100、1/50等)が生じている際に、フレームモデル内の部材が塑性化している場合には、ステップS2において、塑性化している部材を含むAフレームの剛性を有する第一ブレースに置換し、同様に、ステップS4において、塑性化している部材を含むBフレームの剛性を有する第二ブレースに置換した後、ステップS6において置換フレームモデルを作成する。尚、梁の端部が塑性化し、ヒンジが生じている場合には、実状に合わせて端部の接合条件をピン接合とする。 Further, in the frame stress analysis in step S1, when the interlayer deformation angle (1/100, 1/50, etc.) corresponding to the seismic level is generated and the member in the frame model is plasticized, the member is plasticized. In step S2, it was replaced with the first brace having the rigidity of the A frame including the plasticized member, and similarly, in step S4, it was replaced with the second brace having the rigidity of the B frame including the plasticized member. Later, in step S6, a replacement frame model is created. If the end of the beam is plasticized and a hinge is formed, the joining condition of the end is pin joining according to the actual condition.

この方法によれば、フレームモデル内において一つもしくは複数の部材が塑性化している場合に、塑性化している部材を含むAフレームもしくはBフレームの剛性を有する第一ブレースもしくは第二ブレースによって置換フレームモデルが作成されていることから、大地震時における長柱の座屈荷重をより精度よく算定することができる。 According to this method, when one or more members are plasticized in the frame model, the frame is replaced by the first or second brace having the rigidity of the A frame or the B frame including the plasticized members. Since the model has been created, the buckling load of the long column during a large earthquake can be calculated more accurately.

[座屈固有値解析例]
<座屈固有値解析例1>
次に、図10及び図11を参照して、本発明者等により実施された座屈固有値解析例1について説明する。ここで、図10は座屈固有値解析例1におけるフレームモデルを示す図であって、図10(a)は、比較例1に係る精算モデルを示す図であって各部材の仕様をともに示した図であり、図10(b)は、実施例1に係る置換フレームモデルを示す図であって第一ブレースと第二ブレースの断面積をともに示す図であり、図10(c)は、比較例2に係る水平バネモデルを示す図であって各バネのバネ定数をともに示した図である。また、図11は座屈固有値解析例1における座屈モード図であり、図11(a)、図11(b)、及び図11(c)はそれぞれ、比較例1、実施例1、及び比較例2の座屈モード図である。
[Example of buckling eigenvalue analysis]
<Buckling eigenvalue analysis example 1>
Next, a buckling eigenvalue analysis example 1 carried out by the present inventors will be described with reference to FIGS. 10 and 11. Here, FIG. 10 is a diagram showing a frame model in the buckling eigenvalue analysis example 1, and FIG. 10A is a diagram showing a settlement model according to the comparative example 1, and the specifications of each member are shown together. 10 (b) is a diagram showing a replacement frame model according to the first embodiment, and FIG. 10 (c) is a diagram showing both the cross-sectional areas of the first brace and the second brace, and FIG. 10 (c) is a comparison. It is a figure which shows the horizontal spring model which concerns on Example 2, and is the figure which showed the spring constant of each spring together. Further, FIG. 11 is a buckling mode diagram in the buckling eigenvalue analysis example 1, and FIGS. 11 (a), 11 (b), and 11 (c) are Comparative Example 1, Example 1, and Comparison, respectively. It is a buckling mode diagram of Example 2.

図10(a)からも明らかなように、解析対象モデルは、4階建ての建物で、途中階の左端に長柱を備えた建物である。 As is clear from FIG. 10A, the model to be analyzed is a four-story building with a long pillar at the left end of the middle floor.

図11に示す比較例1の座屈モード図より、長柱が座屈する際には、長柱と長柱上下一般柱が鉛直方向に圧縮される。長柱が圧縮される際には、長柱に取り付いている梁もその変形に追従する。一方、長柱の右側にある二本の長柱側方一般柱はそれほど圧縮されないため、長柱に取り付く梁(図11(a)おいて二点鎖線の楕円で包囲した部材)が傾いて軸力が生じる。また、図10(a)に示すAフレーム及びBフレームに対して右から左に倒そうとする水平力が生じる。その結果、図11(a)に示すように、左側にスウェイした座屈モードとなる。 From the buckling mode diagram of Comparative Example 1 shown in FIG. 11, when the long column buckles, the long column and the upper and lower general columns of the long column are compressed in the vertical direction. When the long column is compressed, the beam attached to the long column also follows the deformation. On the other hand, since the two general columns on the right side of the long column are not compressed so much, the beam attached to the long column (the member surrounded by the ellipse of the alternate long and short dash line in FIG. 11A) is tilted and the axis. Force is generated. Further, a horizontal force is generated to tilt the A frame and the B frame shown in FIG. 10A from right to left. As a result, as shown in FIG. 11A, the buckling mode is swayed to the left.

一方、図10(b)のモデルにおいても同様に、長柱が圧縮された際には、長柱に取り付く梁が追随して梁に軸力が生じる。その結果、第一ブレースと第二ブレースには右から左へ水平力が作用することとなり、図11(b)に示すような左側にスウェイした座屈モードとなる。図11(b)に示す実施例1の座屈モードは、図11(a)に示す精算モデルの比較例1の座屈モードに近似したモードを示すことが分かる。 On the other hand, also in the model of FIG. 10B, when the long column is compressed, the beam attached to the long column follows and an axial force is generated on the beam. As a result, a horizontal force acts on the first brace and the second brace from right to left, resulting in a buckling mode swaying to the left as shown in FIG. 11B. It can be seen that the buckling mode of Example 1 shown in FIG. 11 (b) indicates a mode similar to the buckling mode of Comparative Example 1 of the settlement model shown in FIG. 11 (a).

また、図10(c)の水平バネモデルの座屈モードを示す図11(c)を描くに当たり、柱には微小な初期不整を与えている。水平バネモデルでは、周辺の柱や梁がモデル化されていないことから、図11(c)に示すように、精算モデルとは大きく異なる座屈モードとなることが分かる。 Further, in drawing FIG. 11 (c) showing the buckling mode of the horizontal spring model of FIG. 10 (c), a minute initial irregularity is given to the column. Since the surrounding columns and beams are not modeled in the horizontal spring model, it can be seen that the buckling mode is significantly different from that of the settlement model, as shown in FIG. 11 (c).

このように、実施例1に係るブレース置換モデルは、層剛性から水平バネ剛性への変換作業が不要であること、周辺部材をブレースモデルに取り入れることにより、精算モデルに近い座屈モードが得られる利点を有している。 As described above, the brace replacement model according to the first embodiment does not require the conversion work from the layer rigidity to the horizontal spring rigidity, and by incorporating the peripheral members into the brace model, a buckling mode close to that of the settlement model can be obtained. Has advantages.

次に、表2において、比較例1,2と実施例1の座屈固有値解析によって得られた長柱の座屈荷重Pcrを示す。 Next, Table 2 shows the buckling load Pcr of the long column obtained by the buckling eigenvalue analysis of Comparative Examples 1 and 2 and Example 1.

Figure 2020166503
Figure 2020166503

表2より、実施例1の座屈荷重は、精算モデルである比較例1の座屈荷重と近接した値(誤差8%程度)となっており、高い解析精度が得られることが実証されている。一方、比較例2の座屈荷重は、比較例1の座屈荷重の半分程度と大きな誤差を有しており、極めて安全側の設計になることが実証されている。 From Table 2, the buckling load of Example 1 is a value close to the buckling load of Comparative Example 1 which is a settlement model (error is about 8%), demonstrating that high analysis accuracy can be obtained. There is. On the other hand, the buckling load of Comparative Example 2 has a large error of about half of the buckling load of Comparative Example 1, demonstrating that the design is extremely safe.

<座屈固有値解析例2>
次に、図12及び図13を参照して、本発明者等により実施された座屈固有値解析例2について説明する。ここで、図12は座屈固有値解析例2におけるフレームモデルを示す図であって、図12(a)は、比較例3に係る精算モデルを示す図であって各部材の仕様をともに示した図であり、図12(b)は、実施例2に係る置換フレームモデルを示す図であって第一ブレースと第二ブレースの断面積をともに示す図であり、図12(c)は、比較例4に係る水平バネモデルを示す図であって各バネのバネ定数をともに示した図である。また、図13は座屈固有値解析例2における座屈モード図であり、図13(a)、図13(b)、及び図13(c)はそれぞれ、比較例3、実施例2、及び比較例4の座屈モード図である。
<Buckling eigenvalue analysis example 2>
Next, a buckling eigenvalue analysis example 2 carried out by the present inventors will be described with reference to FIGS. 12 and 13. Here, FIG. 12 is a diagram showing a frame model in the buckling eigenvalue analysis example 2, and FIG. 12A is a diagram showing a settlement model according to the comparative example 3, and the specifications of each member are shown together. 12 (b) is a diagram showing a replacement frame model according to the second embodiment, and FIG. 12 (c) is a diagram showing both the cross-sectional areas of the first brace and the second brace, and FIG. 12 (c) is a comparison. It is a figure which shows the horizontal spring model which concerns on Example 4, and is the figure which showed the spring constant of each spring together. Further, FIG. 13 is a buckling mode diagram in the buckling eigenvalue analysis example 2, and FIGS. 13 (a), 13 (b), and 13 (c) are comparative examples 3, 2, and comparison, respectively. It is a buckling mode diagram of Example 4.

図12(a)からも明らかなように、解析対象モデルは、4階建ての建物で、途中階の中央に長柱を備えた建物であり、右側の部材の断面積と断面二次モーメントが左側の部材に比べて高くなっていて(C3>C2、G2>G1)、解析例1の解析モデルよりも複雑な構造の解析モデルとなっている。 As is clear from FIG. 12 (a), the model to be analyzed is a four-story building with a long pillar in the center of the middle floor, and the cross-sectional area and the moment of inertia of area of the right member are. It is higher than the member on the left side (C3> C2, G2> G1), and is an analysis model with a more complicated structure than the analysis model of Analysis Example 1.

図13(a)と図13(b)より、比較例3と実施例2の座屈モードはともに近似したモードであることが分かる。これに対して、図13(c)は精算モデルとは大きく異なる座屈モードとなることが分かり、このことは解析例1と同様の結論とである。 From FIGS. 13 (a) and 13 (b), it can be seen that the buckling modes of Comparative Example 3 and Example 2 are both approximate modes. On the other hand, FIG. 13C shows that the buckling mode is significantly different from that of the settlement model, which is the same conclusion as in Analysis Example 1.

次に、表3において、比較例3,4と実施例2の座屈固有値解析によって得られた長柱の座屈荷重Pcrを示す。 Next, Table 3 shows the buckling load Pcr of the long column obtained by the buckling eigenvalue analysis of Comparative Examples 3 and 4 and Example 2.

Figure 2020166503
Figure 2020166503

表3より、実施例2の座屈荷重は、精算モデルである比較例3の座屈荷重と近接した値(誤差1%程度)となっており、高い解析精度が得られることが実証されている。一方、比較例4の座屈荷重は、比較例3の座屈荷重の7割弱程度と大きな誤差を有しており、極めて安全側の設計になることが実証されている。 From Table 3, the buckling load of Example 2 is a value close to the buckling load of Comparative Example 3 which is a settlement model (error is about 1%), and it is demonstrated that high analysis accuracy can be obtained. There is. On the other hand, the buckling load of Comparative Example 4 has a large error of about 70% of the buckling load of Comparative Example 3, demonstrating that the design is extremely safe.

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 It should be noted that the configuration or the like described in the above embodiment may be another embodiment in which other components are combined, and the present invention is not limited to the configuration shown here. This point can be changed without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined according to the application form thereof.

Claims (3)

コンピュータ内において、建物の架構のフレームモデルを作成して座屈荷重を算定する、座屈荷重算定方法であって、
長柱と、該長柱の側方にある長柱側方一般柱を含むAフレームと、該長柱と該Aフレームとを繋ぐ梁と、により形成されるフレームモデルを、前記長柱と、前記梁と、前記長柱側方一般柱と、前記Aフレームの層剛性を有する第一ブレースと、により形成される長柱含有階置換フレームを含む置換フレームモデルに置き換える工程と、
前記置換フレームモデルに対して座屈固有値解析を行い、座屈荷重を算定する工程と、を有することを特徴とする、座屈荷重算定方法。
A buckling load calculation method that creates a frame model of a building frame and calculates a buckling load in a computer.
A frame model formed by a long pillar, an A frame including a long pillar side general pillar on the side of the long pillar, and a beam connecting the long pillar and the A frame is formed by the long pillar and the beam. A step of replacing the beam with a replacement frame model including a long column-containing floor replacement frame formed by the beam, the long column side general column, and the first brace having the layer rigidity of the A frame.
A method for calculating a buckling load, which comprises a step of performing a buckling eigenvalue analysis on the replacement frame model and calculating a buckling load.
前記フレームモデルが、前記長柱の上方もしくは下方にある複数の長柱上下一般柱と、梁とを含んで、長柱を有さないBフレームをさらに備えている場合において、
前記置換フレームモデルに置き換える工程では、
前記長柱上下一般柱と、前記梁と、前記Bフレームの層剛性を有する第二ブレースと、により形成される長柱非含有階置換フレームを、前記長柱含有階置換フレームに結合して前記置換フレームモデルを作成することを特徴とする、請求項1に記載の座屈荷重算定方法。
In the case where the frame model further includes a B frame having no long pillar, including a plurality of upper and lower general pillars of the long pillar above or below the long pillar, and a beam.
In the step of replacing with the replacement frame model,
The long column-free floor replacement frame formed by the long column upper and lower general columns, the beam, and the second brace having the layer rigidity of the B frame is combined with the long column-containing floor replacement frame. The buckling load calculation method according to claim 1, wherein a replacement frame model is created.
設定された層間変形角に達した際に前記フレームモデル内の部材が塑性化している場合には、塑性化している部材を含む前記Aフレームもしくは前記Bフレームの剛性を有する前記第一ブレースもしくは前記第二ブレースにより、前記置換フレームモデルを作成することを特徴とする、請求項2に記載の座屈荷重算定方法。 When the member in the frame model is plasticized when the set interlayer deformation angle is reached, the first brace having the rigidity of the A frame including the plasticized member or the B frame or the said The buckling load calculation method according to claim 2, wherein the replacement frame model is created by the second brace.
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