JP2022181892A - Seismic retrofit optimum design support program - Google Patents

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俊一 五十嵐
Shunichi Igarashi
順平 五十嵐
Jumpei Igarashi
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Abstract

To provide a computer program for supporting optimum seismic retrofit design of an existing building.SOLUTION: A computer for supporting seismic retrofit design of an existing building is functioned as input means and output means. With the input means, calculation results via an integrated design program related to the existing building and a seismic diagnosis program are input as an input 1 and information on the seismic retrofit design is input as an input 2. The output means reads a calculation process and results of a seismic design index from storage means for holding input information from the input means to list it, and reads information on the seismic retrofit design from the storage means as input data to the integrated design program and the seismic diagnosis program to output and display it.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、既存建築物の最適な耐震改修設計を支援するプログラムに関する技術である。 The present invention is a technology related to a program that supports optimal seismic retrofit design for existing buildings.

1968年十勝沖地震の被害により、コンクリート柱のせん断破壊が建物の倒壊の原因になり得ることが判明し、柱のせん断補強鉄筋に対する規定が強化された。この地震を契機にコンクリート柱のせん断破壊に関する研究が日米を中心に盛んに行われ、柱のアスペクト比(内法高さh0と柱せいDの比(h0/D))、軸力比等によって柱のせん断破壊、軸圧縮破壊の危険性が判定できるとの成果がえられた。そこで、1981年から施行され、その後、若干の改定が行われた現行の耐震基準(非特許文献1参照、以下、「技術基準」という。)において、柱のh0/D、軸力比の等の数値によって部材のランク分けがなされ、h0/Dが所定値(2.5あるいは2.0)より、小さい柱を用いる場合には、建物全体に要求される耐震強度が割り増される規定となっている。さらに、1995年阪神淡路大震災によって、ピロティ建物の倒壊率が一般建物に比べて著しく大きかったことから、建物全体の剛柔比による耐震強度の割り増し率の上限を改訂する規定が導入されている。なお、新築の設計に関わる計算は、複雑、大量であり、厳密に技術基準で規定されているので専用のコンピューターソフト(一貫設計ソフト)を用いないとできないという現状がある。 Due to the damage caused by the 1968 Tokachi-oki earthquake, it was found that the shear failure of concrete columns could cause the collapse of buildings, and the regulations for shear reinforcement reinforcing bars for columns were strengthened. With this earthquake as an opportunity, research on shear failure of concrete columns was actively conducted mainly in Japan and the United States. It was found that the risk of shear failure and axial compression failure of the column can be determined by the method. Therefore, in the current earthquake resistance standards (see Non-Patent Document 1, hereinafter referred to as "technical standards") that were enforced from 1981 and then slightly revised, h0 / D of columns, axial force ratio, etc. Members are ranked according to the numerical value of h0/D, and when using columns smaller than a predetermined value (2.5 or 2.0), the seismic strength required for the entire building is increased. It's becoming Furthermore, due to the Great Hanshin-Awaji Earthquake in 1995, the rate of collapse of piloti buildings was significantly higher than that of general buildings. The calculations involved in the design of new buildings are complex and massive, and are strictly stipulated by technical standards.

以上のような経緯で、耐震基準が強化されてきた結果、1981年以前の耐震基準で設計・施工された建物は、旧基準建物と呼ばれ、この耐震性能評価(耐震診断)と、この耐震強度を現行基準並みに引き上げる工事(耐震改修工事)が、耐震改修促進法(1995年成立、その後強化)で強く求められている。耐震診断と改修工事に掛かる費用に対して、国と自治体の様々な助成制度が拡充され、特定建物に関しては、耐震診断結果を公表するなど措置も実施されている。しかしながら、耐震診断の実施率は大きくなっているが、特定緊急輸送道路沿道建物などの特定建築物においても、耐震診断の結果、耐震性能が不足すると判定された建物の大半が耐震改修工事に至っていない現状がある。 Buildings designed and constructed according to the earthquake resistance standards before 1981 are called old standard buildings. Construction to raise the strength to the level of the current standard (seismic retrofitting work) is strongly required by the Seismic Retrofitting Promotion Act (enacted in 1995 and strengthened thereafter). Various national and local subsidy programs have been expanded for the cost of seismic diagnosis and repair work, and for specific buildings, measures such as publicizing the results of seismic diagnosis have been implemented. However, although the implementation rate of seismic diagnosis is increasing, most of the buildings judged to lack seismic performance as a result of seismic diagnosis, even in specific buildings such as buildings along specific emergency transportation roads, have undergone seismic retrofitting work. There is currently no

旧基準建物の耐震診断は、公的機関が定めた基準書(鉄筋コンクリート造の場合には、非特許文献2参照、以下、「診断基準」という。)に厳密に規定された方法に従って、図面等の情報から計算によって構造耐震指標値(Is値)を算出し、これを基準値(Is0)と比較することによって安全性を評価することで行われるが、この計算は複雑、大量であり、手計算では不可能である。そこで、専用のコンピュータプログラム(以下、「診断ソフト」という。)が必要であり、公的機関の評価を受けたものが複数市販されている。さらに、耐震改修設計は、公的機関が定めた基準書(鉄筋コンクリート造の場合には、非特許文献3参照、以下、「改修設計指針」という。)に従って、診断ソフトを用いて行われている。なお、診断ソフトは、一貫設計ソフトのオプション的な位置づけであり、これに建物情報を詳細に入力した結果を用いて計算する構造となっている。 The seismic diagnosis of old standard buildings is based on drawings, etc., in accordance with the method strictly stipulated in the standards set by public institutions (in the case of reinforced concrete structures, see Non-Patent Document 2, hereinafter referred to as “diagnosis standards”). This is done by calculating the structural seismic resistance index value (Is value) from the information and comparing it with the standard value (Is0) to evaluate safety. computationally impossible. Therefore, a dedicated computer program (hereinafter referred to as "diagnostic software") is required, and a plurality of programs evaluated by public institutions are commercially available. Furthermore, seismic retrofitting design is carried out using diagnostic software in accordance with standards established by public institutions (in the case of reinforced concrete structures, see Non-Patent Document 3, hereinafter referred to as "repair design guidelines"). . The diagnosis software is positioned as an option of the integrated design software, and is structured to perform calculations using the results of inputting detailed building information.

一方、本願出願人が特許文献1として提案したコンクリート柱の破壊に対して、ポリエステル繊維で柱を巻き立てることで、これを防止する方法(以下、「SRF工法」という。)が実用化され、(一財)日本建築防災協会の技術評価を取得している(建防災発18056号)。この工法を用いれば、柱のh0/D、軸力比に関わらず靭性が向上する上に、ピロティ建物の柱にかかる大きな軸力比とせん断力を受けても軸圧縮破壊しないことが評価され、通常の鉄筋コンクリート柱、及び鉄板巻き、連続繊維補強等の在来技術に対する非特許文献1~3の規定と異なり、短柱、高軸力柱でも、靭性を向上させ得るとの技術評価内容となっている。さらに、既存の壁に対しても、強度と靭性を向上させることが技術評価されている。SRF工法のこれらの技術評価内容は、耐震改修設計において、既存の柱壁の強度、靭性を向上させることにより、鉄骨ブレース、増設耐震壁などの補強部材を新たに加えることを最小化して、目標のIs値を得ることを可能にするものである。実際の工事において、使用性を犠牲にせず、工事費用を抑えることを可能にすることが、改修事例で実証されている。さらに、SRF工法は、コンクリートの表面をしなやかな繊維で覆うことで、かぶりを含めた柱、壁全体の損傷を抑える結果、現行基準の想定を大きく超えた地震動を受けても破壊しないだけでなく、損傷も少なく使用継続性が確保されるフェイルセーフ機能を有することが、実験と東日本大震災、熊本地震等で実証されている。これは、現行の耐震基準が目標としている性能である大地震で倒壊しないこと(損傷は許容すること)という性能だけでは、現代社会のニーズである大地震後も使用継続できることにマッチしていない、さらに現行基準の想定を大幅に超える地震動が数多く観測されているという課題の解決策になっており、新築時にSRF工法を用いた設計・施工も行われている。
On the other hand, a method (hereinafter referred to as "SRF construction method") for preventing concrete columns from breaking by winding the columns with polyester fibers, proposed in Patent Document 1 by the applicant of the present application, has been put into practical use. We have obtained technical evaluation from the Japan Building Disaster Prevention Association (Ken Bosai Hatsu No. 18056). Using this construction method improves the toughness regardless of the h0/D and axial force ratio of the column, and it is evaluated that even if the column of the piloti building is subjected to a large axial force ratio and shear force, it will not fracture in axial compression. , Unlike the provisions of Non-Patent Documents 1 to 3 for conventional technologies such as ordinary reinforced concrete columns, iron plate winding, and continuous fiber reinforcement, technical evaluation content that even short columns and high axial force columns can improve toughness. It's becoming Furthermore, it is being evaluated technically for improving the strength and toughness of existing walls. These technical evaluation contents of the SRF construction method are aimed at minimizing the addition of new reinforcing members such as steel braces and additional seismic walls by improving the strength and toughness of existing column walls in the seismic retrofitting design. It is possible to obtain the Is value of In actual construction, it has been demonstrated in repair cases that construction costs can be reduced without sacrificing usability. In addition, the SRF construction method suppresses damage to the entire pillar and wall, including the cover, by covering the surface of the concrete with flexible fibers. It has been proven in experiments, the Great East Japan Earthquake, the Kumamoto Earthquake, etc. that it has a fail-safe function that ensures the continuity of use with little damage. This is because the current seismic standards target performance of not collapsing in a major earthquake (allowing for damage) does not meet the needs of modern society for continued use after a major earthquake. In addition, it is a solution to the problem that many earthquake motions that greatly exceed the assumptions of the current standards have been observed, and design and construction using the SRF method are also being carried out at the time of new construction.

全国官報販売協同組合:2020年版 建築物の構造関係技術基準解説書、2020年10月National Official Gazette Sales Cooperative: 2020 Edition Technical Standards Manual for Building Structures, October 2020 (一財)日本建築防災協会:2017年改訂版 既存鉄筋コンクリート造建築物の耐震診断基準 同解説、2017年9月Japan Building Disaster Prevention Association: Seismic Diagnosis Criteria for Existing Reinforced Concrete Buildings Revised in 2017 Same Commentary, September 2017 (一財)日本建築防災協会:2017年改訂版 既存鉄筋コンクリート造建築物の耐改修設計指針 同解説、2017年9月(General Incorporated Foundation) Japan Building Disaster Prevention Association: 2017 Revised Edition, Guideline for Renovation Resistant Design of Existing Reinforced Concrete Buildings, Commentary, September 2017

特許第3484156号公報Japanese Patent No. 3484156

しかしながら、SRF工法で改修工事を行った実績は、3000棟余り、補強した柱は約2万2000本に留まっており、改修工事が必要とされる耐震診断結果が基準を満たしていない建物のごく一部にとどまっている現状がある。また、新築に適用された事例は数例しかない。 However, more than 3,000 buildings have been repaired using the SRF method, and only about 22,000 pillars have been reinforced. There is a current situation that remains in part. In addition, there are only a few examples of its application to new construction.

本発明は、以上の耐震診断、耐震設計、および耐震改修設計に関わる技術を背景とする。 The present invention is based on the technology related to the above seismic diagnosis, seismic design, and seismic retrofit design.

耐震補強の重要性が社会的に認識され、公的助成が拡充されている中で、耐震診断の結果、耐震性能が不足すると判定された建物の大半が耐震改修工事に至っていないことの背景には、実際に実施されているか、想定される改修設計の結果が、施主に工事を思いとどまらせてしまう内容であるという課題があると考えられる。例えば、鉄骨ブレース、増設壁などを用いると、建物の使用性、機能を大きく損なう改修工事内容となることが多く、施主にとっての建物の価値を大きく損ねてしまうものになりがちであること、また、改修費用も新築費用の何割かにのぼる程高額になりがちであることなどの課題があると考えられる。 While the importance of seismic retrofitting has been recognized by society and public subsidies have been expanded, the majority of buildings that have been judged to lack seismic performance as a result of seismic diagnosis have not undergone seismic retrofitting. However, it is thought that there is a problem that the results of the renovation design that is actually being implemented or that is assumed are the contents that discourage the construction from the client. For example, the use of steel braces, additional walls, etc. often results in renovation work that greatly impairs the usability and functionality of the building, and tends to greatly impair the value of the building for the client. However, it is thought that there are problems such as the fact that the repair cost tends to be high, as much as a percentage of the new construction cost.

設計者の立場からすれば、新築用の一貫設計ソフトと耐震診断用の診断ソフトを用いて改修設計をおこなっているため、各種の補強工法で得られる補強効果の計算が複雑であり、作業に多くの労力がかかり、最適な設計を見出すことが難しく、通り一片の設計案を施主に提示せざるを得ず、施主の要望を取り入れた再検討が行いにくいという課題がある。また、診断者と設計者が異なる場合で、設計者が使用している診断ソフト、一貫設計ソフトのバージョン、メーカーが異なる場合には、設計者が使用しているソフトに初めからデータを入れなおすことが必要になる。多大な労力を要する上に、診断結果、即ち、現況のIs値及びこれの算出に関連する数値が診断者の行った結果と異なる場合が往々にしてあるので、これへの対処が必要になるとの課題がある。 From the designer's point of view, since the renovation design is performed using integrated design software for new construction and diagnosis software for seismic diagnosis, it is complicated to calculate the reinforcement effect obtained by various reinforcement construction methods, and it is difficult to work. It takes a lot of labor, it is difficult to find the optimum design, and there is no choice but to present a one-off design proposal to the client, and there is a problem that it is difficult to reexamine the client's request. In addition, if the diagnostician and the designer are different, and if the diagnostic software used by the designer, the integrated design software version, and the manufacturer are different, the data must be re-entered into the software used by the designer from the beginning. becomes necessary. In addition to requiring a great deal of labor, the diagnosis results, that is, the current Is value and numerical values related to its calculation, often differ from the results obtained by the diagnostician. There is a problem.

さらに、基準が複雑化しコンピュータを用いないと設計できなくなった結果、設計がブラックボックス化し、設計者が規定や計算法の内容を十分に把握できておらず、施主の要望等に応じた柔軟な設計ができなくなっているとの課題も指摘されている。 Furthermore, as the standards became more complicated and it became impossible to design without using a computer, the design became a black box, and the designer did not fully understand the contents of the regulations and calculation methods, and it was possible to flexibly respond to the client's request. It is also pointed out that the design is no longer possible.

さらに、現行の耐震基準、診断基準、改修設計指針は、柱のせん断破壊や軸圧縮破壊の危険性の建物に対して耐震強度を割り増した設計、あるいは、鉄骨ブレース等によって耐震強度を付加するような改修設計を行うようには求めてはいるものの、個々の柱のせん断破壊、軸圧縮破壊に対する直接の補強・防止策を求めてはいないので、現行基準の想定を上回った地震動で柱が破壊して倒壊する危険性を残すだけでなく、想定内の地震動で、倒壊には至らなくとも、柱に大きなひび割れが発生し継続使用できなくなるという課題がある。実際に、東日本大震災、熊本地震では、新耐震の築年が浅い建物も、鉄骨ブレース等で耐震補強済みの建物も、損傷を受け、使用できなくなり、多大な人的、経済的被害を生じた事例が数多く報告されている。 Furthermore, the current seismic standards, diagnostic standards, and repair design guidelines require that buildings with a risk of shear failure or axial compression failure of columns be designed with additional seismic strength, or added with steel braces. However, it does not require direct reinforcement and prevention measures against shear failure and axial compression failure of individual columns, so it is expected that the columns will be destroyed by earthquake motions that exceed the assumptions of the current standards. In addition, there is a problem that even if the expected seismic motion does not lead to collapse, large cracks will occur in the pillars, making it impossible to continue using them. In fact, in the Great East Japan Earthquake and the Kumamoto Earthquake, both young buildings with new earthquake resistance and buildings that had been reinforced with steel braces were damaged and became unusable, resulting in enormous human and economic damage. Many cases have been reported.

SRF工法は、短柱、高軸力柱に対して直接、損傷を抑え破壊を防止する効果を有することが実証された工法であり、これが、取り入れられれば、上記の課題を解決するものであるが、この工法を用いて改修設計を行うには、個々の柱、壁の強度と靭性を評価し、これが向上した後の耐震強度を計算する必要があり、鉄骨ブレースなどを用いる場合に比べて多くの手間がかかるという課題がある。 The SRF construction method is a construction method that has been proven to have the effect of suppressing damage and preventing destruction directly for short columns and high axial force columns, and if this is adopted, the above problems will be solved However, in order to carry out repair design using this construction method, it is necessary to evaluate the strength and toughness of individual columns and walls, and to calculate the seismic strength after this has been improved. There is a problem that it takes a lot of time and effort.

本発明は、上記の諸課題に鑑み、設計者が施主の要望を反映した最適な耐震改修設計を迅速におこなうことを支援するプログラムを提供することを目的とする。ここでいう耐震改修設計とは、設計の指標とする数値(設計指標の数値)が基準値を上回るような既存部材の性能向上、あるいは/および、新たな部材追加(工事内容)を見出し、これを、計算書、図面として、表現する作業である。また、最適設計とは、前記数値が基準値を上回るものの中で、工事内容、工事費用が、最も施主の要望に沿うものをいう。本プログラムは、設計指標の数値と工事費用が、工事内容によってどのように変動するかを、設計指標の数値の算出構造に沿って可視化することで、設計者が最適設計を見出すことを支援する。 SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a program that assists a designer in promptly designing an optimum seismic retrofitting design that reflects the request of a client. The seismic retrofitting design referred to here means improving the performance of existing members so that the numerical value used as the design index (the numerical value of the design index) exceeds the standard value, or/and finding the addition of new members (construction content), is expressed as calculation sheets and drawings. Optimal design means the one whose construction contents and construction costs are most in line with the requests of the client among those whose numerical values exceed the standard values. This program helps designers find the optimal design by visualizing how design index values and construction costs fluctuate depending on the construction content, along with the design index value calculation structure. .

以下、対象とする建物が、中低層の鉄筋コンクリート造(以下、「RC造」という。)の場合について、解決手段を詳細に説明する。RC造に関する耐震改修設計の設計指標は構造耐震指標(Is値)と呼ばれており、この計算法は、先述の非特許文献2に詳細に規定されているが、以下の構造である。Is値は、耐震性能を有すると考えられている個々の鉛直部材(柱、耐震壁等)について計算された強度指標Cと靭性指標Fの積和を集計し、地震力分布を考慮する係数を乗じて得られた保有性能基本指標に、構造全体のアンバランス、経年劣化等を勘案する係数を乗じて計算される。ただし、靭性指標とは、その部材が終局に達する時点での層間変形角(そのフロアのせん断変形角)を指標値で表したもので、F=1.0で層間変形角1/250となるような、層間変形角に関する単調増加関数である。前記強度指標Cは、個々の鉛直部材の強度Quをこれが属するフロアが支持する重量で除して求められる。なお、強度Quは、数式1に示すように曲げ終局時せん断力Qmuとせん断強度Qsuの小さい方がとられる: In the following, the solution will be described in detail for the case where the target building is a medium-to-low-rise reinforced concrete construction (hereinafter referred to as "RC construction"). The design index for seismic retrofitting design for RC structures is called the structural seismic index (Is value), and this calculation method is specified in detail in the above-mentioned Non-Patent Document 2, but the structure is as follows. The Is value is the sum of the products of the strength index C and the toughness index F calculated for each vertical member (column, seismic wall, etc.) that is considered to have seismic resistance, and is a coefficient that considers the seismic force distribution. It is calculated by multiplying the basic index of retained performance obtained by multiplying by a coefficient that takes into consideration the imbalance of the entire structure, aged deterioration, etc. However, the toughness index is the interlaminar deformation angle (shear deformation angle of the floor) at the time when the member reaches the end, expressed as an index value, and F = 1.0 is 1/250 of the interlaminar deformation angle. is a monotonically increasing function related to the story drift angle. The strength index C is obtained by dividing the strength Qu of an individual vertical member by the weight supported by the floor to which it belongs. The strength Qu is the smaller of the ultimate bending shear force Qmu and the shear strength Qsu, as shown in Equation 1:

Figure 2022181892000002
Figure 2022181892000002

曲げ終局時せん断力Qmuよりもせん断強度Qsuが大きい柱は、強度が前者で決まるので曲げ柱、これ以外は、せん断柱と呼ばれる。さて、曲げ終局時せん断力は、断面の曲げ強度Muをせん断スパンで除して計算される。柱においては、せん断スパンは、内法高さh0の1/2であるとされている。即ち、数式2で示される。 A column whose shear strength Qsu is greater than the shear force Qmu at the end of bending is called a bending column because the strength is determined by the former, and otherwise called a shear column. Now, the bending ultimate shear force is calculated by dividing the bending strength Mu of the cross section by the shear span. For columns, the shear span is assumed to be 1/2 of the internal height h0. That is, it is expressed by Equation 2.

Figure 2022181892000003
Figure 2022181892000003







内法高さh0が標準的な内法高さH0より小さい柱(広義の短柱)においては、数式2で計算される曲げ強度は、同じ断面の標準的な内法高さを持つ柱より大きくなる。そこで、せん断柱の場合には、補強によってせん断強度が向上すれば、この分強度が向上することなる。 In a pillar with an internal height h0 smaller than the standard internal height H0 (a short pillar in a broad sense), the bending strength calculated by Equation 2 is greater than that of a pillar with the same cross section and a standard internal height growing. Therefore, in the case of a shear column, if the shear strength is improved by reinforcement, the strength will be improved accordingly.

靭性指標Fは、せん断強度Qsuと曲げ強度の比(せん断余裕度)と相対的な内法高さ(h0/H0)に応じて算定する関数が定められている: A function for calculating the toughness index F according to the ratio of the shear strength Qsu to the bending strength (shear margin) and the relative inner height (h0/H0) is defined:

Figure 2022181892000004
Figure 2022181892000004

なお、数式3の関数fは、Qsu/Qmu、h0がそれぞれ大きい程、F値が大きくなる性質をもつ。ただし、極短柱(h0/Dが2以下の柱)においては、靭性指標が極めて低い値(Qsu/Qmu<1の場合はF=0.8、また、Qsu/Qmu>=1の場合にはF=1.0)にすると定められている。また、軸力比(η=Ns/bDFc、Ns:地震時軸力、b:柱幅、D:柱せい、Fc:コンクリート強度)によっても、F値が1.0に制限されている。 It should be noted that the function f of Expression 3 has the property that the larger the Qsu/Qmu and h0, the larger the F value. However, in very short columns (columns with h0/D of 2 or less), the toughness index is an extremely low value (F = 0.8 when Qsu/Qmu < 1, and is defined to be F=1.0). The F value is also limited to 1.0 by the axial force ratio (η=Ns/bDFc, Ns: axial force during earthquake, b: column width, D: column height, Fc: concrete strength).

構造スリットを用いてh0を大きくすることによって、数式2の関係を用いて、Qmuを減少させて、強度を犠牲にして、F値を向上させる方法が改修設計指針に示されている。しかし、SRF工法で補強すれば極短柱であっても、軸力比が大きくとも、上記の制限を受けずに、F値を向上させ得ることが(一財)日本建築防災協会によって技術評価されている。また、SRF工法で補強した柱のせん断強度Qsuと靭性Fは、補強材(高延性材)厚さtに応じて向上する算定式が同協会によって技術評価されている: By increasing h0 using a structural slit, using the relationship of Equation 2, Qmu is reduced, strength is sacrificed, and a method for improving F value is shown in the design guideline for modification. However, if the SRF construction method is reinforced, even if the column is extremely short, even if the axial force ratio is large, the F-value can be improved without being subject to the above restrictions by the Japan Building Disaster Prevention Association. It is Also, the shear strength Qsu and toughness F of the column reinforced by the SRF method are evaluated by the same association as a calculation formula that improves according to the thickness t of the reinforcing material (highly ductile material):

Figure 2022181892000005
Figure 2022181892000005

そこで、構造スリット長さと高延性材厚さtを調節することで、数式1から数式4を用いて、すべての柱に対して、柱断面の曲げ強度と診断基準の大枠(F=3.2)の範囲内で、目標の強度と靭性を達成する補強が可能になっている。しかしながら、診断ソフトを用いて、どの柱にどの程度の補強を行えば、Is値が目標を超えるかを計算しようとすれば、何度も入力データを作りなおして、出力を確認する作業が必要になる。 Therefore, by adjusting the structural slit length and the thickness t of the highly ductile material, using Equations 1 to 4, the bending strength of the column cross section and the diagnostic criteria (F = 3.2 ) to achieve the target strength and toughness. However, if you use diagnostic software to calculate which pillars need to be reinforced to what extent to make the Is value exceed the target, it is necessary to recreate the input data many times and check the output. become.

Is値は、各階、加力方向ごとに計算される。これは、保有性能基本指標E0、形状指標SD、経年指標Tの積として、数式5のとおり定義されている。 The Is value is calculated for each floor and for each force application direction. This is defined as Equation 5 as the product of the possessed performance basic index E0, the shape index SD, and the age index T.

Figure 2022181892000006
Figure 2022181892000006

改修設計には、通常第2次診断法で計算した保有性能基本指標が用いられる。これは、各階、加力方向ごとに鉛直部材を靭性指標に応じてグループに分け、次の2つの式で計算した大きい方をとることになっている: The basic index of retained performance calculated by the secondary diagnostic method is usually used for the design of repair. This is done by dividing the vertical members into groups according to the toughness index for each floor and loading direction, and taking the larger one calculated by the following two formulas:

Figure 2022181892000007
Figure 2022181892000007

Figure 2022181892000008
Figure 2022181892000008

ただし、φiは、地震力分布による補正係数であり、各階の重量、建物の高さから計算される。また、Ciは、第iグループの強度指標であり、グループ内の部材の強度の合計を階が支持する重量ΣWiで除して計算される。また、Fiは、第iグループの靭性指標であり、そのグループに属する部材の靭性指標の最小値である。なお、グループは靭性指標の小さい方から、第1,第2グループ・・・とする。また、αiは強度寄与係数であり、第iグループの部材がF1に相当する層間変形角で発揮する強度を計算する係数であり、FとFに応じて計算される。 However, φ i is a correction coefficient based on seismic force distribution, and is calculated from the weight of each floor and the height of the building. Ci is the strength index of the i-th group and is calculated by dividing the total strength of members in the group by the weight ΣWi supported by the floor. Fi is the toughness index of the i-th group and is the minimum value of the toughness index of the members belonging to the group. The groups are designated as first group, second group, and so on in ascending order of toughness index. Also, α i is a strength contribution coefficient, which is a coefficient for calculating the strength exerted by the member of the i-th group at the story drift angle corresponding to F1, and is calculated according to F1 and F i .

形状指標SDは、建物の形状、剛性のアンバランス等により、保有性能基本指標を補正しようとする係数であり、水平方向と鉛直方向の各項目(整形性、辺長比、・・偏心、地下室の有無、・・剛性バランス)に関するグレードとレンジ係数から計算される。偏心と剛性バランスに関しては、A法、B法と呼ばれる2つの計算方法が示されている。経年指標は、現地調査に基づいて、建物のひび割れ、変形、劣化状況を判定して計算される。形状指標SD算定の各項目の内、偏心と剛性バランス以外は、改修設計によって、ほとんど変動しない。また、経年指標も変化しない。 The shape index SD is a coefficient for correcting the basic index of retained performance due to the shape of the building, unbalanced rigidity, etc. It is calculated from the grade and range factor related to the presence or absence of rigidity balance). Regarding eccentricity and rigidity balance, two calculation methods called A method and B method are shown. The aging index is calculated by judging cracks, deformation, and deterioration of buildings based on field surveys. Of the items in the shape index SD calculation, items other than eccentricity and rigidity balance hardly change depending on the repair design. Also, the aging index does not change.

通常、前記グループ分け(グルーピング)に用いる靭性指標Fは、F=0.8,F=1.0,F=1.1,F=1.27・・・と固定しておくので、改修設計において、既存部材を補強したり、新設したりすれば、各グループのCiが増減し、上記の数式6、数式7に規定された計算方法に応じて、E0及びIs値が向上することになる。本プログラムは、この過程を一覧表示して、補強、新設配置することで、グルーピングが変化し、Is値が向上する様子を可視化することよって、最適な補強設計を行うことを可能にするものである。 Normally, the toughness index F i used for the grouping is fixed as F 1 =0.8, F 2 =1.0, F 3 =1.1, F 4 =1.27 . Therefore, in the repair design, if the existing members are reinforced or newly installed, the Ci of each group will increase or decrease, and the E0 and Is values will be will improve. This program displays this process in a list and makes it possible to perform the optimal reinforcement design by visualizing how the grouping changes and the Is value improves as a result of reinforcement and new placement. be.

SRF工法で補強を行うことで、ほぼすべての柱の強度指標CとF値を向上させることができる。また、壁に関しても、強度を向上させることができる。さらに、偏心が大きい場合には、既存の壁にスリットを切って柱を補強することで、偏心を減じて、形状指標を改善しIs値を向上させることも可能である。本プログラムを用いて、建物の条件、施主の意向等から、補強可能な柱、壁に関してSRF工法で補強し、一部構造スリットを用いることで、既存の柱、壁の性能向上、および偏心改善によってどこまでIs値が向上するかを具体的に調べて知ることができる。これは、既存建物の性能向上により実現可能なIs値であるので、到達可能Is値と称する。 By reinforcing with the SRF construction method, the strength index C and F value of almost all columns can be improved. Also, the strength of the wall can be improved. Furthermore, if the eccentricity is large, it is possible to reduce the eccentricity by cutting a slit in the existing wall to reinforce the pillar, thereby improving the shape index and the Is value. Using this program, the SRF construction method is used to reinforce pillars and walls that can be reinforced based on the building conditions and the client's intentions. It is possible to specifically investigate and know how much the Is value is improved by . Since this is an Is value that can be realized by improving the performance of the existing building, it is called a reachable Is value.

本プログラムは、非特許文献3に従って、Is値が基準値をクリアすることに必要な強度(不足耐力と呼ぶ) This program, according to Non-Patent Document 3, the strength required for the Is value to clear the reference value (called insufficient strength)

Figure 2022181892000009
Figure 2022181892000009

をその都度計算して表示するので、既存建物の到達可能Is値での不足耐力に応じた新設補強部材の配置を考慮して、これを本プログラムに入力することで、Is値が目標値Is’値に達することを確認することができる。ただし、上記の数式8で、Fは、新設部材の靭性指標、SD’は、改修後の形状指標である。このようにして、鉄骨ブレース等の新設部材を用いないか、用いる場合でも、これを最小限にとどめることが可能になる。また、不足耐力が負になる場合についても、算出する。これは、余裕耐力であり、経済設計を行うならば、補強箇所を減ずることができることを示す。 is calculated and displayed each time, the Is value is the target value Is ' You can check that the value is reached. However, in the above formula 8, F is the toughness index of the new member, and SD' is the shape index after repair. In this way, new members such as steel braces are not used, or if they are used, they can be minimized. It is also calculated when the strength deficiency is negative. This is the marginal strength and indicates that the number of reinforcement points can be reduced if economic design is carried out.

本プログラムは、Is値の計算に関わる数値を建物内の場所(階、通り)とグループごとに可視化することにより、設計者に、現況はどの場所に靭性指標の小さい鉛直部材(小さな変形で破壊する柱、壁:弱点)が存在するかを明確に認識させる。また、これをどのように補強することでIs値がどのように向上するかを見ることができる。さらに、配置された補強方法と形式、および建物の用途、規模等の全般的な情報から概算工事費を算出して表示することで、設計者が、構造的な観点だけでなく、コスト面でも、最適な改修設計を行うことを支援する。 By visualizing the numerical values related to the calculation of the Is value for each location (floor, street) and group within the building, this program tells the designer where the current situation is for vertical members with a small toughness index (destruction due to small deformation). pillars, walls: weak points) are clearly recognized. Also, it can be seen how the Is value is improved by reinforcing this. Furthermore, by calculating and displaying the approximate construction cost from general information such as the installed reinforcement method and type, and the purpose and size of the building, the designer can not only view it from a structural point of view but also from a cost perspective. , to support optimal renovation design.

ただし、Is値の計算に関わる数値とは、内法高さ、曲げ強度、せん断強度、靭性指標である。また、補強方法と形式とは、耐震改修工事に用いられる各種の補強工法を決定する項目であり、例えば、SRF工法による柱補強、壁補強、増設壁、増し打ち壁、構造スリット、鉄骨ブレース等、表1に示すものをさす。 However, the numerical values involved in the calculation of the Is value are the internal height, bending strength, shear strength, and toughness index. In addition, the reinforcement method and type are the items that determine the various reinforcement methods used in the seismic retrofitting work. , as shown in Table 1.

Figure 2022181892000010
Figure 2022181892000010

本発明のプログラムは、耐震改修設計指標である構造耐震指標(Is値)の計算過程、入力および結果、ならびに概算工事費用を、建物内の部材の所在場所(階、通り)に関連づけて可視化することにより、設計者による最適設計を支援することを特徴とするプログラムである。
なお、本プログラムは、設計指標をIs値ではなく、各階の倒壊危険度を、
The program of the present invention visualizes the calculation process, inputs and results of the structural seismic index (Is value), which is a seismic retrofitting design index, and the approximate construction cost in relation to the locations (floors, streets) of members in the building. This program is characterized by supporting the optimum design by the designer.
In addition, this program does not use the Is value as the design index, but the degree of risk of collapse of each floor.

Figure 2022181892000011
Figure 2022181892000011

とした場合の設計にも対応している。ただし、Nspは、柱pの地震時軸力であり、Nupは、軸耐力である。これは、上記の数式9第2式に定義した各柱の地震時軸力による軸圧縮破壊に対する検定比ifpの最大値である。SRF工法で補強した場合には、補強厚さtに応じて軸耐力が算定されることが前記技術評価されている。If値を設計指標とする耐震改修設計は軸耐力補強と呼ばれており、庁舎、学校等の公共的施設を含めて既に500棟以上の実績がある。倒壊防止に的を絞った安価で迅速な改修が可能であることが工事実績と震災による無被害で実証されている。 It is also compatible with the design of the case. However, Nsp is the axial force of the column p during an earthquake, and Nup is the axial strength. This is the maximum value of the verification ratio ifp for the axial compression failure due to the axial force at the time of earthquake of each column defined in the second formula of Equation 9 above. In the case of reinforcement by the SRF construction method, it is technically evaluated that the axial strength is calculated according to the reinforcement thickness t. Seismic retrofitting design that uses the If value as a design index is called axial strength reinforcement, and has already been used in more than 500 buildings, including public facilities such as government buildings and schools. It has been proven by the construction results and no damage caused by the earthquake that it is possible to repair quickly and inexpensively with a focus on preventing collapse.

本発明のプログラムは、以下の機能を具備することを特徴とする。
一貫設計ソフトおよび診断ソフトで計算された情報(数値)を読み込み、構造耐震指標(Is値)の数値、倒壊危険度(If値)の数値、および、これらの算定に関わる数値を、現況と改修後に関して、建物内の場所(階、通り)と地震力の加力方向ごと、及び靭性指標によるグループ毎に一覧表示する。
設計者は、補強方法と形式、及び目標とする強度および靭性指標と制約条件の数値を建物内の任意の場所に入力する(配置する)ことができる。
A program of the present invention is characterized by having the following functions.
Read the information (numerical values) calculated by the integrated design software and diagnosis software, and compare the numerical value of the structural seismic index (Is value), the degree of collapse risk (If value), and the numerical values related to these calculations to the current situation and repair. Regarding the rear, a list is displayed for each location (floor, street) in the building, the direction of application of the seismic force, and each group according to the toughness index.
The designer can input (place) reinforcement methods and types, and target strength and toughness indices and constraint values anywhere in the building.

本プログラムは、前記配置により、実現可能な強度、靭性指標とこれによるIs値、If値と工事費用の変化を計算して表示する。また、補強方法と形式に対して、実現可能な性能を発揮する仕様を計算して表示する。 This program calculates and displays the achievable strength and toughness index and the resulting Is value, If value, and construction cost change according to the above arrangement. In addition, for the reinforcement method and type, the specifications that demonstrate the achievable performance are calculated and displayed.

本プログラムは、前項の計算において、腰壁付き柱、垂れ壁付き柱等、耐震スリット(以下、「スリット」という)の設置によって内法長さh0を変更できる部材に関して、目標とする強度および靭性指標を実現する最適なスリット長さ、及びSRF工法による補強仕様(補強材厚さと接着剤種類)を計算する機能を有する。 In the calculations in the previous section, this program calculates the target strength and toughness of members whose inner length h0 can be changed by installing seismic slits (hereinafter referred to as "slits") such as columns with waist walls, columns with hanging walls, etc. It has a function to calculate the optimum slit length for realizing the index and the reinforcement specifications (thickness of reinforcing material and type of adhesive) by the SRF construction method.

設計者が、補強できない部材を指定することができ、本プログラムは、これを除いた部材をSRF工法で補強した場合の到達可能Is値と不足耐力(余裕耐力)、及びIf値を計算して表示する。さらに、これに対する補強配置、および補強仕様を表示する。 The designer can specify members that cannot be reinforced, and this program calculates the reachable Is value, insufficient strength (margin strength), and If value when members excluding this are reinforced by the SRF method. indicate. Furthermore, the reinforcement arrangement for this and reinforcement specification are displayed.

一貫設計ソフトおよび診断ソフトに対して、本プログラムにて作成された改修工事内容を反映する入力データを作成し出力する。 Create and output input data that reflects the repair work content created by this program for the integrated design software and diagnosis software.

本発明は、耐震改修設計に特化したプログラムであり、従来、新築用のプログラムである一貫設計ソフトと耐震診断用のプログラムである診断ソフトを用いて行われていた改修設計作業の労力、煩雑さ、時間を大幅に縮減する効果を持つ。通常、少なくとも、数日はかかっていた作業が、1時間程度で完了する。例えば、従来の方法で、スリットを併用して部材のF値を大きくする計算を行う場合、例えば最大スリット長さを1000mm、スリット長さの刻みを50mmとする場合の組み合わせの数は、20通りである。さらに加力方向が正加力、負加力で2通りなので、40通りとなる。5階建てで、1階あたり20部材、うち現況で目標F値を満たしていない部材が10部材として40×5×20=4000通りとなる。1つの組み合わせを従来の電算ソフトで計算する時間は、最低でも2分はかかるので、単純計算で4000×2=8000分=133時間、1日10時間として、2週間近くかかる計算となる。これに、SRF工法の補強仕様決定作業を加えるとさらに時間がかさむ。計算の順番等を工夫してケース数を減じたとしても、数日は要することになる。本プログラムは、これを複数部材同時に1秒未満で計算することができる。 The present invention is a program specialized for seismic retrofitting design. Conventionally, the labor and complexity of retrofitting design work that has been performed using integrated design software, which is a program for new construction, and diagnosis software, which is a program for seismic diagnosis. It has the effect of greatly reducing the time. Normally, at least, work that would have taken several days can be completed in about an hour. For example, when calculating to increase the F value of a member by using a slit in combination with a conventional method, for example, when the maximum slit length is 1000 mm and the increment of the slit length is 50 mm, the number of combinations is 20. is. Furthermore, since there are two directions of applied force, positive applied force and negative applied force, there are 40 ways. In a five-story building, there are 20 members per floor, of which 10 members do not meet the target F-value at present, resulting in 40×5×20=4000 combinations. It takes at least 2 minutes to calculate one combination using conventional computer software, so a simple calculation of 4000×2=8000 minutes=133 hours, 10 hours a day, would take nearly two weeks. Addition of the work of determining the reinforcement specifications for the SRF construction method will further increase the time. Even if the number of cases is reduced by devising the order of calculation, it will still take several days. The program can compute this for multiple members simultaneously in less than a second.

従来は、個々の部材の靭性指標を改善することではなく、数式7および数式8におけるF1値を1.0として、不足する耐力を新設部材で補う設計がもっぱらであり、工事費用がかさみ、工期が長くなる上に、施工による使用性の阻害が生じることが多かった。本発明は、以上のように部材毎に目標とする靭性指標を指定した設計を容易にする。これにより、設計者は、F1値を1.0より大きくする改修設計案の検討が可能となり、新設部材を減じ、工事期間、工事費を縮減する設計検討が容易となる。また、Is値の集計の変形角を超える場合や、想定を超える地震における部材レベルでの構造的な弱点が解消され、現行基準では担保されていない地震後の使用継続性の確保が可能となることが期待されるという効果もある。 In the past, instead of improving the toughness index of individual members, the F1 value in Equations 7 and 8 was set to 1.0, and the design was mainly to compensate for the insufficient yield strength with new members, which increased construction costs and construction time. In addition, the construction often hindered usability. As described above, the present invention facilitates design in which a target toughness index is specified for each member. As a result, the designer can consider a repair design plan that makes the F1 value larger than 1.0, and it becomes easy to consider the design to reduce the number of newly installed members and reduce the construction period and construction cost. In addition, when the deformation angle of the Is value is exceeded, or when an earthquake exceeds assumptions, structural weaknesses at the member level will be resolved, and it will be possible to ensure the continuity of use after an earthquake, which is not guaranteed under current standards. There is also an effect that is expected.

さらに、本プログラムは、SRF工法を用いた既存部材の性能向上によって、既存建物が到達可能な設計指標の数値と不足耐力を示すことで、新設部材の設置を行わない、あるいは、これを最小化することで、使用性の犠牲を最小限にとどめた設計を迅速かつ容易に行うことを可能にする。さらに、倒壊防止に的を絞った倒壊危険度(If値)を設計指標とした改修案を示すことができる。さらに、着工前、あるいは、工事中に設計変更の必要が生じた際にも、本プログラムを使用することで迅速に変更後の改修設計を行うことができる。 Furthermore, by improving the performance of existing members using the SRF construction method, this program indicates the numerical value of the design index that can be reached by the existing building and the lack of strength, so that it does not install new members or minimizes it. This makes it possible to design quickly and easily with minimal sacrifice of usability. Furthermore, it is possible to present a repair plan that uses the degree of danger of collapse (If value) as a design index, focusing on prevention of collapse. In addition, even before the start of construction or when the need for design changes arises during construction, the use of this program makes it possible to quickly carry out refurbishment designs after the changes.

本発明は、補強方法の配置による設計指標の変化をその計算構造に即して可視化しているので、これを用いて改修設計を行う設計者は、最適な補強配置に到達する過程を目視して体験することができる。この学習により、最適設計に至る試行錯誤の回数を減じ、労力と時間を大幅に削減することが可能になる。施主に対しても、本発明のプログラムを用いて説明することで改修設計に対する理解を得たり、施主の要望を取り入れた変更を加えたりすることを容易に行うことができる効果がある。さらに、本発明のプログラムに学習機能を具備させることで、本プログラム側から最適設計の候補を設計者に提示することも可能になる。また、学生、初心者に対して、改修設計を理解させる教育ツールとしての機能と効果もある。
これらによって、従来は、耐震改修工事完了に至らなかった建物に対する改修工事が実現し、安全な都市づくりを推進する効果がある。
Since the present invention visualizes changes in design indices due to placement of reinforcement methods in line with the calculation structure, designers who carry out repair design using this visualize the process of reaching the optimum reinforcement placement. you can experience it. This learning makes it possible to reduce the number of trial-and-error attempts leading to the optimal design, and to greatly reduce labor and time. By using the program of the present invention to explain to the client, it is possible to obtain an understanding of the repair design, and to easily make changes that incorporate the client's request. Furthermore, by equipping the program of the present invention with a learning function, it becomes possible to present optimal design candidates to the designer from the program side. It also has a function and effect as an educational tool for students and beginners to understand renovation design.
As a result, it is possible to carry out renovation work on buildings that have not been completed in the past, and have the effect of promoting the creation of safer cities.

本発明に係る耐震改修最適設計支援プログラムを保持させるコンピュータの構成例を示すブロック図。FIG. 2 is a block diagram showing a configuration example of a computer that holds an optimum design support program for seismic retrofitting according to the present invention; 本発明の最適設計プログラムと設計者、耐震診断ソフト及び一貫設計ソフトとの間の情報及びデータの流れを示す説明図Explanatory diagram showing the flow of information and data between the optimum design program of the present invention, the designer, the seismic diagnosis software, and the integrated design software. 本発明のプログラムの操作画面の全体構成例構造例を示す図FIG. 4 is a diagram showing an example of the overall configuration of the operation screen of the program of the present invention; 本発明のプログラムの操作画面の表示内容例1Display content example 1 of the operation screen of the program of the present invention 本発明のプログラムの操作画面の表示内容例2Display content example 2 of the operation screen of the program of the present invention 本発明のプログラムの操作画面の表示内容例3Display content example 3 of the operation screen of the program of the present invention 本発明のプログラム操作画面の表示内容例4Display content example 4 of the program operation screen of the present invention 本発明のプログラムの操作画面の表示内容例5Display content example 5 of the operation screen of the program of the present invention 本発明のプログラムの操作画面の表示内容例6Display content example 6 of the operation screen of the program of the present invention 本発明のプログラムの操作画面の表示内容例7Display content example 7 of the operation screen of the program of the present invention 実施例の1階、2階平面図(左:1階、右:2階)1st floor and 2nd floor plan of the example (left: 1st floor, right: 2nd floor) 実施例の2通り、4通り軸組み図2-way and 4-way frame diagrams of the embodiment 図11の凡例Legend for Figure 11 実施例の補強位置軸組み図(右:D、F通り、左:I、J通り)Reinforcement position framework diagram of the example (right: D, F street, left: I, J street) 実施例の入力データ読み込み完了時点のEP4操作画面例1EP4 operation screen example 1 at the time of completion of input data reading in the embodiment 実施例の入力データ読み込み完了時点のEP4操作画面例2EP4 operation screen example 2 at the time of completion of input data reading in the embodiment 実施例の入力データ読み込み完了時点のEP4操作画面例3EP4 operation screen example 3 at the time of completion of input data reading in the embodiment 実施例の入力データ読み込み完了時点のEP4操作画面例4EP4 operation screen example 4 at the time of completion of input data reading in the embodiment 実施例の入力データ読み込み完了時点のEP4操作画面例5EP4 operation screen example 5 at the time of completion of input data reading in the embodiment 実施例の既存補強入力完了時点のEP4操作画面例1EP4 operation screen example 1 at the time of completion of existing reinforcement input in the embodiment 実施例の既存補強入力完了時点のEP4操作画面例2EP4 operation screen example 2 at the time of completion of existing reinforcement input in the embodiment 実施例の1階Y方向補強入力前のEP4操作画面例Example of EP4 operation screen before first floor Y direction reinforcement input in the embodiment 実施例の1階Y方向補強入力完了時点のEP4操作画面例1EP4 operation screen example 1 at the time of completion of Y direction reinforcement input on the first floor of the embodiment 実施例の1階Y方向補強入力完了時点のEP4操作画面例2EP4 operation screen example 2 at the time of completion of first floor Y direction reinforcement input in the embodiment 実施例の1階Y方向補強入力完了時点のEP4操作画面例3Example 3 of the EP4 operation screen at the time of completion of the first floor Y direction reinforcement input in the embodiment 実施例の1階X方向補強入力前のEP4操作画面例Example of EP4 operation screen before first floor X direction reinforcement input of example 実施例の1階X方向補強入力完了時点のEP4操作画面例1EP4 operation screen example 1 at the time of completion of the first floor X direction reinforcement input of the embodiment 実施例の1階X方向補強入力完了時点のEP4操作画面例2EP4 operation screen example 2 at the time of completion of the first floor X direction reinforcement input of the embodiment 実施例の改修設計完了時点のEP4操作画面例Example of EP4 operation screen at the time of completion of repair design in the example 実施例の補強平面図その1Reinforcement plan view of the embodiment No. 1 実施例の補強平面図その2Reinforcement plan view of the embodiment No. 2 実施例の軸組み図その1Example 1 実施例の軸組み図その2Example 2

以下、図面に基づいて本発明を実施するための形態例を説明する。なお、説明は、鉄筋コンクリート造(RC)について行うが、鉄骨鉄筋コンクリート造(SRC)及び鉄骨造(S造)は設計指標としてRCと同じIs値を用いており同様である。木造は、設計指標が評点であるが、基本的に同様である。 EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the example of a form for implementing this invention is demonstrated based on drawing. Although the explanation is given for reinforced concrete construction (RC), steel-reinforced concrete construction (SRC) and steel-framed construction (S construction) use the same Is value as RC as a design index, and the same applies. For wooden structures, the design index is a score, but it is basically the same.

図1は、本発明に係る耐震改修最適設計支援プログラムを保持させるコンピュータ11の構成例を示すブロック図であり、該コンピュータ11は、CPUからなる処理手段と演算手段と制御手段とで構成される演算処理装置12のほか、該演算処理装置12の統括制御のもとで建築物の一貫設計プログラムおよび耐震診断プログラムを保持させた記憶手段13と、キーボードやマウス等からなる入力手段14と、ディスプレイやプリンタ等からなる出力手段15とを備えている。耐震改修最適設計支援機能の付与は、コンピュータ11を耐震改修設計に関する情報を入力する入力手段14や、耐震改修設計に関する評価結果を出力する出力手段15として機能させるプログラムにより行われる。なお、図中の符号16は、USB等の補助記憶装置を示す。 FIG. 1 is a block diagram showing an example of the configuration of a computer 11 that holds an optimum design support program for seismic retrofitting according to the present invention. The computer 11 is composed of processing means consisting of a CPU, arithmetic means, and control means. In addition to the arithmetic processing unit 12, storage means 13 holding a building integrated design program and an earthquake resistance diagnosis program under the integrated control of the arithmetic processing unit 12, an input means 14 consisting of a keyboard, a mouse, etc., and a display. and an output means 15 consisting of a printer or the like. The seismic retrofitting optimum design support function is provided by a program that causes the computer 11 to function as input means 14 for inputting information on seismic retrofitting design and output means 15 for outputting evaluation results on seismic retrofitting design. Reference numeral 16 in the figure denotes an auxiliary storage device such as USB.

図2は、本発明に係る耐震改修最適設計支援プログラム(以下、「FP4」と称する)と耐震改修設計を実施する者(設計者)、耐震診断ソフトおよび一貫設計ソフトとの間の情報及びデータの流れを示す説明図である。耐震改修設計を行う場合には、これに先立って、既存建物の耐震診断が実施され、現況のIs値が算定される。これは、次のステップで行われている。 Figure 2 shows the information and data between the seismic retrofit optimal design support program (hereinafter referred to as "FP4") according to the present invention, the person (designer) who implements the seismic retrofit design, seismic diagnosis software and integrated design software. is an explanatory diagram showing the flow of. Prior to conducting seismic retrofit design, the existing building is subjected to a seismic diagnosis, and the current Is value is calculated. This is done in the following steps.

(1)耐震診断を実施する者(設計者と異なる場合もあるので、以下、診断者という。)が、建設当時の設計図書、現地調査結果などから、一貫設計ソフトの建物および部材に諸元を入力し、この計算結果が、診断ソフトに引き継がれる。
(2)診断者は、診断ソフトに耐震診断の計算条件を入力して、構造耐震指標(Is値)、およびこれの計算過程の数値を出力として得る。
(3)上記の結果が、診断ソフトから耐震診断報告書の形式で出力される。
(1) The person who conducts the seismic diagnosis (hereafter referred to as the “diagnoser” because it may be different from the designer) will use the design documents at the time of construction, the results of the field survey, etc. to determine the specifications of the building and members of the integrated design software. is input, and this calculation result is handed over to the diagnostic software.
(2) The diagnostician inputs the calculation conditions for the seismic diagnosis into the diagnostic software, and obtains the structural seismic index (Is value) and numerical values of the calculation process as outputs.
(3) The above results are output from the diagnostic software in the form of a seismic diagnosis report.

従来は、設計者は、上記のステップの中で改修設計を行っていた。即ち、改修設計の条件を考慮して、診断ソフトと一貫設計ソフトの入力数値を修正してIs値を再計算して、基準値をクリアするまで繰り返していた。 Traditionally, designers have designed retrofits during the above steps. That is, taking into consideration the conditions of repair design, the numerical values input to the diagnosis software and the integrated design software are corrected, the Is value is recalculated, and this process is repeated until the standard value is cleared.

本発明のプログラムを用いれば、設計者は、次のステップで改修設計を行うことができる。EP4への入力データ(診断ソフトと一貫設計ソフトが計算したIs値計算に必要な数値、および補強効果算定に必要な数値)を指定する。設計者は、EP4に、改修設計の条件(目標強度、靭性指標、指定制約条件)を入力して、Is値が基準値を満足することを確認する。EP4から出力された確認用計算データを一貫設計ソフトと診断ソフトに入力して、Is値が基準値を満足することをこれら一貫設計ソフトと診断ソフト上で再確認する。改修設計書を作成する。 Using the program of the present invention, the designer can carry out repair design in the following steps. Input data to EP4 (numerical values necessary for Is value calculation calculated by diagnostic software and consistent design software, and numerical values necessary for reinforcement effect calculation) are specified. The designer inputs the repair design conditions (target strength, toughness index, specified constraint conditions) into EP4 and confirms that the Is value satisfies the standard value. Calculation data for confirmation output from EP4 is input to integrated design software and diagnostic software, and it is reconfirmed on these integrated design software and diagnostic software that the Is value satisfies the reference value. Create a refurbishment design document.

なお、上記(1)の入力には、市販の診断ソフト及び一貫設計ソフトからCSV形式のファイルを受け取る方法、あるいは、耐震診断報告書から直接設計者が入力する方法がある。 For the input in (1) above, there is a method of receiving a CSV format file from commercially available diagnostic software and integrated design software, or a method of direct input by the designer from the seismic diagnosis report.

図3は、EP4の操作画面の全体構成例を示す図である。EP4は、一画面に改修設計に必要な数値情報を一覧表示することを特徴としている。設計者は、EP4の画面と図面、耐震診断報告書等の情報を見比べながら、操作画面にて数値を確認し、変更・入力することで改修設計を行う。前記表示例では、数値のカテゴリーごとに大きく6つのゾーン(以下、「Aゾーン」~「Fゾーン」という。)に分かれており、それぞれのゾーンに表示項目および表示範囲の切り替えスイッチが設けられており、設計者は、必要な情報のみを選択して各ゾーン内に表示させることができる。 FIG. 3 is a diagram showing an example of the overall configuration of the operation screen of EP4. EP4 is characterized by displaying a list of numerical information necessary for repair design on one screen. The designer compares information such as EP4 screens, drawings, and seismic diagnosis reports, confirms numerical values on the operation screen, and makes modifications and inputs to design the renovation. In the above display example, each numerical value category is divided into six zones (hereinafter referred to as "A zone" to "F zone"), and each zone is provided with a switch for switching between display items and display ranges. Designers can select only the information they need to display in each zone.

操作画面左上に配置されたAゾーンは、耐震診断の準拠基準、診断ソフトの名称、バージョン、形状指標算出における部材剛性の取り方などの耐震診断の条件(診断基準にて規定されている計算方法等に関する選択可能事項)を表示し変更するゾーンである。その右に位置するBゾーンは、SRF工法の準拠基準、設計上の上限値、増設壁・増厚壁の鉄筋種類、鉄骨ブレースの鋼材種類などの各種補強工法の効果を計算する条件(各工法の設計施工指針で、部材レベルの条件以外の共通する選択・指定可能事項)を表示し変更するゾーンである。中央部上に位置するCゾーンには、設計指標(本例ではIs値とIf値)の計算に関わる数値と設計指標の値が表示される。その右側に位置するDゾーンには、補強数量等、概算工事費算出に関わる数値及び概算工事費の数値(金額)が表示される。中央のEゾーンは、増厚壁・増厚壁・開口閉塞、鉄骨ブレースなど、新たに追加する構造材の性能に関する数値(強度、靭性指標、及びこの算定に関わる数値)を表示し変更するゾーンである。その下に位置するFゾーンは、設計指標の算出に関わる建物内の個々の既存部材の性能に関する数値(強度、靭性指標、及びこの算定に関わる数値)、およびSRF工法に関する数値(強度、靭性指標、及びこの算定に関わる数値)を表示し変更するゾーンである。場所(階、通り)ごとの数値と、靭性指標(F値)によるグループごとの数値が、現況と改修後(既存部材性能改善と表示)について対応して表示される。 The A zone located on the upper left of the operation screen shows the criteria for earthquake resistance diagnosis, the name and version of the diagnosis software, and the conditions for seismic diagnosis, such as how to calculate the member stiffness in calculating the shape index (calculation method specified in the diagnosis standard). This is a zone for displaying and changing selectable items such as Zone B, which is located on the right side, shows the conditions for calculating the effects of various reinforcement methods, such as the compliance standards for the SRF method, the upper limit for design, the types of reinforcing bars for additional walls and thickened walls, and the steel materials for steel braces (each method). This zone displays and changes common selectable/specifiable items other than the conditions of the member level in the design and construction guideline of . In the C zone located on the central part, numerical values related to the calculation of the design index (Is value and If value in this example) and the value of the design index are displayed. In the D zone located on the right side, numerical values relating to calculation of estimated construction costs such as the number of reinforcements, and numerical values (amounts) of estimated construction costs are displayed. Zone E in the center displays and modifies performance values (strength, toughness index, and values related to these calculations) of newly added structural materials such as thickened walls, thickened walls, opening closures, and steel braces. is. The F zone located below it contains numerical values related to the performance of individual existing members in the building (strength, toughness index, and numerical values related to this calculation) related to the calculation of design indices, and numerical values related to the SRF construction method (strength, toughness index). , and numerical values related to this calculation) are displayed and changed. Numerical values for each location (floor, street) and numerical values for each group based on the toughness index (F-value) are displayed in correspondence with the current state and after repair (improved performance of existing member).

これらのゾーンのうち、Eゾーンは、増厚壁・増厚壁・開口閉塞、鉄骨ブレースなど、新たに構造材を追加する場合にのみ使用する。したがって、設計者は、Fゾーンに補強項目と主要諸元を入力し、グループ毎の強度の変化、設計指標の変化、および概算工事費の変化を確認しながら、必要に応じてEゾーンにて新たな構造材を追加し、最適な設計指標と概算工事費を与える補強項目配置を得ることができる。 Of these zones, E zone is used only when adding new structural materials such as thickened walls, thickened walls, opening closures, and steel braces. Therefore, the designer enters the reinforcement items and main specifications in the F zone, confirms changes in strength for each group, changes in design indicators, and changes in the estimated construction cost, and, if necessary, in the E zone It is possible to add new structural members and obtain reinforcement item placement that gives the optimum design index and approximate construction cost.

図4~図10は、本発明のプログラム(EP4)の操作画面の図3に示した各ゾーン内の表示項目と内容との表示例を示す図である。EP4の操作画面は、マイクロソフト社エクセル(登録商標)上に作成されているが、他の形式でも作成可能である。操作画面は、表形式であり、表示項目の名称記載欄とこれに対応する数値の表示欄で構成されている。この中で、特に、四角で囲んだ数字で示す表示内容は以下のとおりである:
1:一貫構造計算データの読み込みファイル選択窓
2:診断ソフトへの入力データ生成ボタン(変更後の診断計算条件、補強部材の符号、位置など)、診断ソフト:設計者が耐震診断に用いる市販プログラム(ユニオンシステム社製、構造ソフト社製、構造システム社製など)
3:グルーピング靭性指標の切り替え入力欄(ユニオンシステム、構造ソフト、構造システム各社の耐震診断ソフトのグルーピング及び任意のグルーピングなど)
4:Is計算における強度寄与係数の計算方法切り替え欄(選択枝:部材ごと、グループの最小値、柱・壁それぞれのグループの最小値)
5:形状指標計算方法の切り替え入力欄(2017年版A法、2017年版B法など)
6:Eo集計最大F値入力欄
7:増加耐力(Isoに対する必要耐力)表示欄(Is≧Isoの場合正値、Is<Isoの場合負値で表示)
8:Is値計算結果表示モード切り替え選択欄(選択枝:X方向正・負加力、Y方向正・負加力、XY方向最小値)
9:F値グループごとの終局強度Qu表示切り替え入力欄(選択肢:構成比、合計)
10:F値グループごとの終局強度Qu合計表示欄
11:F値グループごとの終局強度Qu構成比表示欄
12:倒壊危険度(If値)表示欄
13:SRF補強数量、スリット長さ、金額表示欄
14:在来補強数量・金額、仕上げ復旧解体等、経費、金額(合計)表示欄
15:加力方向切り替え表示欄
16:目標性能(Qu、F)入力欄
17:実現性能表示欄(Qu、F)
18:指定条件入力欄
19:実現性能詳細情報表示欄(SRF工法)
4 to 10 are diagrams showing display examples of display items and contents in each zone shown in FIG. 3 of the operation screen of the program (EP4) of the present invention. The EP4 operation screen is created on Microsoft Excel (registered trademark), but can be created in other formats. The operation screen is in a tabular form, and is composed of columns for displaying names of display items and columns for displaying numerical values corresponding thereto. In particular, the indications indicated by the numbers enclosed in the squares are as follows:
1: Loading integrated structure calculation data File selection window 2: Input data generation button for diagnosis software (diagnosis calculation conditions after change, sign of reinforcing member, position, etc.), diagnosis software: commercial program used by designers for seismic diagnosis (Manufactured by Union System, Structural Software, Structural System, etc.)
3: Grouping toughness index switching input field (Union system, structural software, grouping of seismic diagnosis software of structural system companies, arbitrary grouping, etc.)
4: Calculation method switching column for strength contribution coefficient in Is calculation (selection: each member, minimum value of group, minimum value of each group for columns and walls)
5: Input field for switching the shape index calculation method (2017 version A method, 2017 version B method, etc.)
6: Eo aggregate maximum F value input field 7: Increased strength (required strength against Iso) display field (positive value if Is ≥ Iso, negative value if Is < Iso)
8: Is value calculation result display mode switching selection field (options: X direction positive/negative force, Y direction positive/negative force, XY direction minimum value)
9: Ultimate strength Qu display switching input field for each F value group (options: composition ratio, total)
10: Ultimate strength Qu total display column for each F-value group 11: Ultimate strength Qu composition ratio display column for each F-value group 12: Collapse risk (If value) display column 13: SRF reinforcement quantity, slit length, amount display Field 14: Conventional reinforcement quantity/amount, finish restoration dismantling, etc., expense, amount (total) display field 15: Force direction switching display field 16: Target performance (Qu, F) input field 17: Achieved performance display field (Qu , F)
18: Specified condition input column 19: Achieved performance detailed information display column (SRF method)

以下に、図4~図10を参照しながら、EP4の操作を説明する。改修設計に先立って耐震診断が実施される。他の者によって既に耐震診断が実施されている場合には、この結果を用いることも可能である。未だ耐震診断が実施されていない場合には、設計者は、改修設計をおこなおうとする建築物の諸元等の情報を図面等から読み取り、一貫設計ソフトに入力する。また、経年指標等の耐震診断の条件を耐震診断ソフトに入力し、現況のIs値の計算(耐震診断)を行う。設計者は、この結果、Is値が基準値(Is)に満たない場合には、Is値計算に必要な数値を両ソフトからOUTプットさせて、図4の1欄で入力ファイルを選択し、実行ボタンを押して、本プログラム(EP4)に入力する。 The operation of EP4 will be described below with reference to FIGS. A seismic diagnosis is carried out prior to retrofitting design. If seismic diagnosis has already been carried out by others, it is also possible to use this result. If the seismic diagnosis has not yet been carried out, the designer reads information such as the specifications of the building to be refurbished from drawings, etc., and inputs the information into integrated design software. In addition, seismic diagnosis conditions such as aging indices are input into the seismic diagnosis software, and the current Is value is calculated (seismic diagnosis). As a result, if the Is value is less than the reference value (Is 0 ), the designer outputs the numerical values necessary for Is value calculation from both softwares and selects the input file in column 1 of FIG. , press the execution button to enter this program (EP4).

本プログラムは、上記入力を受け、EP4のAゾーン(図3参照)に診断条件を表示し、現況のIs値を計算し、グループピングF値に応じたQuの集計結果(構成比、合計)を階ごと、加力方向ごとに、Cゾーンに表示する。また、Fゾーンの現況欄には、階ごと、通りごと、加力方向ごとに強度、靭性指標等を展開表示する。設計者は、これが耐震診断ソフトの出力値と一致しているか、有意な差異がないことを確かめた上で、本システムによる改修設計を開始する。 This program receives the above input, displays the diagnostic conditions in the A zone of EP4 (see Fig. 3), calculates the current Is value, and counts the results of Qu according to the grouping F value (composition ratio, total) is displayed in the C zone for each floor and for each direction of force application. In addition, in the current condition column of the F zone, the strength, toughness index, etc. are expanded and displayed for each floor, each street, and each direction of force application. After confirming that this matches the output value of the seismic diagnosis software and that there is no significant difference, the designer will start the retrofitting design using this system.

設計者は、EP4のCゾーンのIs値、グループピングF値に応じたQuの集計結果(構成比、合計)、Fゾーンの現況欄に、階ごと、通りごと、加力方向ごとに展開表示された強度等を見て、補強の工事項目と主要諸元を配置することができる。また、目標性能(Qu、F)を入力しその条件に最も近い実現性能を確認することができる。さらに、部材ごとの指定条件を入力することで構造的な弱点に的を絞った改修設計が可能である。例えば、靭性指標の小さな柱、壁に関して、SRF工法による柱補強、壁補強を行うことを、図9の18欄(指定条件(SRF))のSRF補強関連数値入力欄に数値を入力することでEP4に指示することができる。また、必要に応じて、増設壁・増厚壁を配置したり、既存壁の開口縮小、閉塞、鉄骨ブレースの配置を指示することができる。配置された工事項目による各部材の強度及び靭性指標の上昇は、図8の17欄である実現性能欄に表示され、これが図F値ごとの終局強度欄で、グルーピングの変化として表示され、及びこれによる、Is値の上昇が図3のCゾーンに表示される。工事項目によって、重量、剛性が変化した場合も含め、本プログラムはこれに応じて形状指標を再計算し、Is値を再計算して表示する。なお、耐震改修設計指針(非特許文献3参照)に示された不足耐力、即ち、Is値が基準値(Is)を満たすことに必要なF=1.0の場合に強度上昇量が、その都度、同ゾーンに表示されるので、設計者はこれに見合う工事項目を追加配置することができる。 The designer expands and displays the Is value of C zone of EP4, the aggregate result of Qu according to grouping F value (composition ratio, total), and the current status column of F zone for each floor, each street, and each force direction. It is possible to arrange the reinforcement work items and main specifications by looking at the strength etc. obtained. Also, by inputting the target performance (Qu, F), it is possible to confirm the realization performance closest to the conditions. Furthermore, by inputting the specified conditions for each member, it is possible to design repairs that focus on structural weaknesses. For example, for columns and walls with a small toughness index, column reinforcement and wall reinforcement by the SRF method can be performed by entering a numerical value in the SRF reinforcement related numerical input column of column 18 (specified condition (SRF)) in Fig. 9. EP4 can be instructed. In addition, if necessary, it is possible to arrange additional walls and thickened walls, reduce the opening of existing walls, close them, and place steel braces. The increase in the strength and toughness index of each member due to the arranged construction items is displayed in the realized performance column, which is column 17 in FIG. The resulting increase in Is value is displayed in the C zone of FIG. This program recalculates the shape index and recalculates and displays the Is value, including when the weight and rigidity change depending on the construction item. In the case of F = 1.0, which is necessary for the insufficient strength shown in the seismic retrofitting design guideline (see Non-Patent Document 3), that is, the Is value to satisfy the standard value (Is 0 ), the amount of increase in strength is Since it is displayed in the same zone each time, the designer can additionally arrange construction items that match this.

また、前述の通り本システムには、工事項目と目標とする強度、あるいは靭性指標を指定すれば、これを実現する最小の主要諸元を提示する機能も有するので、設計者は、構造スリットの長さ、同最大・最小長さ、高延性材の厚さ、同最大厚さ・最小厚さ、増設壁の厚さ、同最大厚さ・最小厚さ等の工事項目を最小化して、設計指標が基準値をクリアする補強内容を容易に見出すことができる。 In addition, as mentioned above, this system has the function of presenting the minimum main specifications to realize the construction items and the target strength or toughness index, so the designer can design the structural slits. Design by minimizing construction items such as length, maximum and minimum length, thickness of high ductility material, maximum and minimum thickness, thickness of extension wall, maximum and minimum thickness It is possible to easily find the reinforcement content that clears the reference value of the index.

さらにまた、本プログラムは、補強工事の条件、及び工事項目の主要諸元に応じて概算工事費を計算して表示するので、設計者は、目標とする設計指標の数値を満足する中で、最小費用を実現する工事項目と諸元及び配置を決定することができる。あるいは、目標Is値は満足しないまでも、施主の予算に応じた工事項目配置を決定することができる。 Furthermore, since this program calculates and displays the approximate construction cost according to the conditions of the reinforcement work and the main specifications of the construction item, the designer can It is possible to determine the construction items, specifications and layout that realize the minimum cost. Alternatively, even if the target Is value is not satisfied, it is possible to determine the arrangement of construction items according to the client's budget.

さらに、本プログラムでは、構造耐震指標(Is値)と倒壊危険度(If値)という2つの設計指標の値を表示するので、設計者は、施主の予算に応じて、Is値が基準値をクリアしなくとも、If値が基準値を下回るという意味で、倒壊防止を計る改修設計内容を提案することもできる。 Furthermore, since this program displays the values of two design indices, the structural seismic resistance index (Is value) and the degree of risk of collapse (If value), the designer can set the Is value to the standard value according to the owner's budget. In the sense that the If value falls below the reference value, it is also possible to propose a repair design that measures collapse prevention even if it is not cleared.

設計者は、最適な工事配置を決定した後に、本プログラムに指示して耐震診断ソフトおよび一貫設計ソフトに工事項目の配置と主要諸元、およびこれによる強度、靭性指標、重量、剛性の変化を直接入力するデータを作成させる。設計者は、これらのデータを耐震診断ソフトおよび一貫設計ソフトに入力して確認計算を実し、出力を耐震改修設計の計算書作成に用いることができる。 After determining the optimum construction arrangement, the designer instructs this program to provide the construction item arrangement and main specifications to the seismic diagnosis software and integrated design software, and the resulting changes in strength, toughness index, weight, and rigidity. Create data to be entered directly. Designers can input these data into seismic diagnosis software and integrated design software to carry out verification calculations, and use the output to create calculation sheets for seismic retrofitting design.

補強対象建物は、1976年竣工(1981年増築)の地上3階塔屋1階RC造のT小学校の学校建物である。EXP.JによりA棟、B棟、C棟に分かれており、C棟が増築部分である。3棟ともに片廊下型で、独立柱あるいは腰壁及び垂れ壁付柱中心の構造となっている。この内、A棟の改修設計を例にとって説明する。桁行き方向11スパン、梁間方向3スパンである。図11が1、2階平面図。図12が実施例の2通り、4通り軸組み図、図13が図11の凡例、図14が実施例の補強位置軸組み図である。2010年から2011年にかけて、大地震時の倒階防止を目的としてSRF工法による1階10本、2階7本、計17本の柱補強が行われている。 The building to be reinforced is the T Elementary School building completed in 1976 (extended in 1981) with three floors above ground and one floor penthouse. It is divided into A building, B building, and C building by EXP.J, and C building is an extension part. All three buildings are of the one-sided corridor type, and have a structure centered on independent columns or columns with spandrel walls and hanging walls. Among them, the renovation design of Building A will be explained as an example. There are 11 spans in the girder direction and 3 spans in the inter-beam direction. FIG. 11 is a plan view of the first and second floors. FIG. 12 shows two and four frame diagrams of the embodiment, FIG. 13 is a legend for FIG. 11, and FIG. 14 is a reinforcement position frame diagram of the embodiment. From 2010 to 2011, a total of 17 columns, 10 on the first floor and 7 on the second floor, were reinforced by the SRF method to prevent the floor from collapsing during a major earthquake.

2014年にユニオン社製一貫設計ソフトであるSuperBuild(登録商標)/ss3、及び、同社製診断ソフトであるSuperBuild(登録商標)/RC診断2001を用いた耐震診断が実施されている。表2には、耐震診断報告書に記載されたIs値及びこの算出に関連する数値を示す。なお、表中の決定式5は、耐震診断基準の中の式番号であり、本明細書では数式7に対応する。 In 2014, a seismic diagnosis was performed using SuperBuild (registered trademark)/ss3, which is integrated design software manufactured by Union, and SuperBuild (registered trademark)/RC Diagnosis 2001, which is the same company's diagnostic software. Table 2 shows the Is value described in the seismic diagnosis report and numerical values related to this calculation. The determination formula 5 in the table is the formula number in the seismic diagnostic criteria, and corresponds to formula 7 in this specification.

Figure 2022181892000012
Figure 2022181892000012

これによれば、本建物は、X方向1階、Y方向1階~3階において、Is値が基準値(0.7)を下回っており、これを基準値以上に引き上げる耐震改修設計が求められている。本明細書では、この内、1階に関するEP4を用いた耐震改修設計作業を説明する。他の階に関しても同様である。 According to this, the Is value of this building is below the standard value (0.7) on the 1st floor in the X direction and the 1st to 3rd floors in the Y direction. It is In this specification, the seismic retrofitting design work using EP4 for the 1st floor will be explained. The same is true for other floors.

はじめに、EP4の操作画面Aゾーン(図3参照)左上のエリアで、診断ソフト及び一貫設計ソフトから出力されたデータを指定し、実行ボタンでこれらをEP4に読み込む。すると、読み込んだ内容が、EP4の操作画面各ゾーンのそれぞれの項目欄に表示される。この時点での操作画面全体を図15に、診断基準計算条件を図16に、Is値等を図17に示す。なお、設計者はフィルター、スクロールなどのエクセルの機能により、表示範囲を適宜変更できる。なお、EP4のCゾーン(図3参照)に表示されたIs値は、診断基準2017年版、形状指標を2017年版A法で計算した結果であり、SuperBuild(登録商標)/RC診断2001の結果と一致する。表2の診断報告書に記載のIs値は、診断基準2001年版、形状指標2001年版B法とした結果であるため、図17の結果とは一致しない。また、EP4のFゾーン(図3参照)には、部材ごとのIs値算定に関わる数値が表示されており(図17参照)、これらが、診断ソフトと一貫設計ソフトの出力データと一致していることを設計者は適宜確認できる。また、図17の一番下の図より、EP4に表示された現況のIf値は各階で∞であることが分る。これは、柱の軸圧縮破壊による倒壊危険性が極めて高いことを示している。個々の柱の倒壊危険性(地震時軸力に対する検定比)は、Eゾーンのif欄に表示されている(図16参照)。EP4は、個々の柱の倒壊危険性を常に自動判定する機能を有している。対象とする柱の上下左右1スパンに軸力を再配分可能な場合は、図19のif欄に「再配分」、と表示する。対象とする柱に構造上有効な壁が加力方向に取り付いている場合は、「壁」、加力方向に対して直交方向に取り付いている場合は「壁あり」と表示する。なお、EP4は、耐震診断条件(Aゾーン)、耐震改修設計条件(Bゾーン)を変更すれば、その結果を各計算に反映して表示する機能を有している。 First, in the upper left area of the operation screen A zone (see FIG. 3) of EP4, specify the data output from the diagnostic software and integrated design software, and read them into EP4 with the execution button. Then, the read content is displayed in each item column of each zone of the operation screen of EP4. FIG. 15 shows the entire operation screen at this time, FIG. 16 shows the diagnostic criterion calculation conditions, and FIG. 17 shows the Is value and the like. The designer can change the display range as appropriate using Excel functions such as filtering and scrolling. The Is value displayed in the C zone of EP4 (see FIG. 3) is the result of calculating the diagnostic criteria 2017 version and the shape index using the 2017 version A method, and the result of SuperBuild (registered trademark) / RC diagnosis 2001. match. The Is values described in the diagnostic report in Table 2 are the results of the 2001 edition of the diagnostic criteria and the 2001 edition of the shape index, B method, and therefore do not match the results of FIG. 17 . Also, in the F zone of EP4 (see Fig. 3), numerical values related to Is value calculation for each member are displayed (see Fig. 17), and these match the output data of the diagnostic software and integrated design software. The designer can appropriately confirm that there is Also, from the bottom diagram of FIG. 17, it can be seen that the current If value displayed on EP4 is ∞ on each floor. This indicates that the risk of collapse due to axial compression failure of the column is extremely high. The collapsing risk of each column (verification ratio to the axial force at the time of earthquake) is displayed in the if column of the E zone (see Fig. 16). EP4 has the function of always automatically judging the collapse risk of individual columns. If the axial force can be redistributed in one vertical and horizontal span of the target column, "redistribution" is displayed in the if column of FIG. If the target column has a structurally effective wall attached to it in the direction of force application, it is displayed as "wall", and if it is attached in a direction perpendicular to the direction of force application, it is displayed as "with wall". In addition, EP4 has a function to reflect and display the result in each calculation if the seismic diagnosis condition (A zone) and the seismic retrofitting design condition (B zone) are changed.

次に、2011年に、倒壊危険度(If値)を設計指標として、倒壊防止を計って施工済みのSRF柱補強の厚さ、接着剤、高延性材種類を、指定条件(SRF)欄(Fゾーン)に入力する。接着剤、高延性材種類は入力を省略するとデフォルト値が採用される。今回は入力値=デフォルト値のため、補強厚さのみ入力する。図19、20に、入力完了後のEP4の操作画面(C~Eゾーン)を示す。Cゾーンに表示された倒壊危険度(If値)は、1.0を下回り倒壊危険性が補強によって大きく減少していることが確認できる。 Next, in 2011, using the collapse risk (If value) as a design index, the thickness, adhesive, and high ductility material type of the SRF column reinforcement that has already been constructed to prevent collapse are specified in the specified conditions (SRF) column ( F zone). If you omit the input for the adhesive and high ductility material type, the default value will be adopted. Since the input value is the default value this time, enter only the reinforcement thickness. 19 and 20 show the operation screen of EP4 (zones C to E) after completion of input. It can be confirmed that the collapse risk (If value) displayed in the C zone is less than 1.0 and the collapse risk is greatly reduced by the reinforcement.

つづいて、1階桁行方向(Y方向)のIs値向上に取り掛かる。図21の上の図の桁行方向(Y方向)のQu分布、破壊形式による分類(Cゾーン中央)に注目すると、すでにF値2以上のグループに全体の4割近い耐力が分布していることが分かる。また、F値2未満の破壊形式による分類をみると、極脆性柱、せん断柱、曲げ柱、曲げorせん断袖壁付柱、曲げorせん断柱付壁であり、耐震壁評価となる部材が存在しないことが分かる(図21の下の図参照)。そこで、SRF工法による柱補強によりF値2以上の部材をさらに増やしていくことで、Is値が基準値を上回ることを試みる。目標性能欄(Fゾーン)に、目標F値=2.0を入力する。この結果、Is値が基準値を上回ることが確認された。この時点でのEP4の操作画面を図22、23、24に示す。なお、EP4は、ユーザーが入力する目標性能に対し、内部的に正加力、負加力について、必要内法高さ、必要SRF補強厚を計算し、その最大値を返す。つまり、ユーザーは正加力、負加力いずれかの方向で目標性能を入力するだけでよく、CゾーンのIs値は、正加力、負加力同時に上昇する。また、EP4はIs値とIf値を同時に計算する。1階2フレームM柱、N柱は階段室内で階の中間に階段の踊り場がある。このためスリット長さの上限を設定する必要がある。1階2フレームM柱は、最大スリット長さ700mm(既存開口端から基礎梁天端まで)、1階2フレームN柱は最大スリット長さ2000mm(階段踊り場端~基礎梁天端まで)を、指定条件(SRF)のスリット長さへの入力で、EP4に指示している。つぎに、1階4フレームL軸の柱はSRF補強厚さを5mmとしている。これは、目標F値2としてSRF補強を行った結果、必要補強厚2.5mmと計算された。2.5mmの場合、If値が1.0を上回るので、これを1.0未満とするためにFゾーンの指定条件(SRF)で、補強厚5mmを指定した。これにより、If値も1.0を下回る設計となる。このように、ユーザーはEP4の自動計算結果から、目標性能に応じて部材レベルで自由に調整することができる。続いて、図25の上図の梁間方向(X方向)のQu分布に注目すると、6割近い耐力がF=1.0のグループに存在していることが分かる。また、F=1.0のグループの破壊形式による分類、Quに注目すると、Quが1,000kN以上の曲げorせん断柱型付壁が多いことが分かる。そこで、これら準耐震壁の開口縮小による耐震壁化、SRF壁補強を同時に行って、Is値が基準値を上回ることを試みる。準耐震壁の開口縮小による耐震壁化、SRF壁補強はEP4のEゾーンで行う。その結果、Is値が基準値を上回ることができた。偏心率が改善され、形状指標が上昇していることもわかる(図26、27参照)。以上で一階の補強完了である。同様に2階の補強も行うことができる。最終結果を図28、29に示す。Is値は、すべての階と方向で基準値を上回っている。なお、形状指標はBゾーンで2017年版A法、同B法を切り替えて比較し、Y方向について有利なB法とした。また、加力方向の表示(+、-)は、Is値が小さい方向を表示している。図30、31に最終的な補強位置平面図、図32、33に最終的な軸組図を示す。 Subsequently, improvement of the Is value in the first-floor column direction (Y direction) is started. Focusing on the Qu distribution in the row direction (Y direction) and the classification by fracture type (C zone center) in the upper diagram of FIG. I understand. In addition, when looking at the classification by failure type with an F value of less than 2, there are members that can be evaluated as seismic walls, such as extremely brittle columns, shear columns, bending columns, columns with bending or shearing wing walls, and walls with bending or shearing columns. It turns out that it does not (see the lower diagram of FIG. 21). Therefore, by increasing the number of members with an F value of 2 or more through column reinforcement using the SRF construction method, we will attempt to increase the Is value above the standard value. Enter a target F value of 2.0 in the target performance column (F zone). As a result, it was confirmed that the Is value exceeded the reference value. 22, 23, and 24 show operation screens of EP4 at this time. Note that EP4 internally calculates the required internal height and required SRF reinforcement thickness for the positive and negative applied forces for the target performance entered by the user, and returns the maximum values. In other words, the user only needs to input the target performance in the direction of positive or negative force, and the Is value in zone C rises at the same time with positive force and negative force. EP4 also calculates the Is and If values at the same time. The 1st floor 2-frame M-pillar and N-pillar have a staircase landing in the middle of the floor in the staircase room. Therefore, it is necessary to set the upper limit of the slit length. The 1st floor 2 frame M column has a maximum slit length of 700mm (from the existing opening end to the top of the foundation beam), and the 1st floor 2 frame N column has a maximum slit length of 2000 mm (from the edge of the stair landing to the top of the foundation beam). ) to enter the slit length, pointing to EP4. Next, the pillars of the 1st floor 4 frame L axis are SRF reinforced with a thickness of 5 mm. As a result of performing SRF reinforcement with a target F value of 2, the required reinforcement thickness was calculated to be 2.5 mm. In the case of 2.5 mm, the If value exceeds 1.0, so in order to make it less than 1.0, a reinforcement thickness of 5 mm was specified in the specified conditions (SRF) of the F zone. As a result, the If value is also designed to be less than 1.0. In this way, the user can freely adjust at the member level according to the target performance from the automatic calculation result of EP4. Next, looking at the Qu distribution in the inter-beam direction (X direction) in the upper diagram of FIG. 25, it can be seen that nearly 60% of the yield strength exists in the group of F=1.0. Also, looking at Qu, which is the classification according to the failure type of the group of F=1.0, it can be seen that there are many bending or shearing column type walls with Qu of 1,000 kN or more. Therefore, an attempt is made to increase the Is value above the standard value by making the semi-earthquake-resistant wall smaller by reducing the opening and reinforcing the SRF wall at the same time. Earthquake-resistant walls by reducing the opening of the semi-earthquake-resistant wall and SRF wall reinforcement will be performed in the E zone of EP4. As a result, the Is value could exceed the reference value. It can also be seen that the eccentricity is improved and the shape index is increased (see FIGS. 26 and 27). This completes the reinforcement of the first floor. Similarly, the second floor can be reinforced. Final results are shown in FIGS. The Is value exceeds the reference value at all floors and directions. For the shape index, the 2017 version A method and B method were switched and compared in the B zone, and the B method was selected as being advantageous in the Y direction. In addition, the direction of applied force (+, -) indicates the direction in which the Is value is small. 30 and 31 are plan views of the final reinforcement position, and FIGS. 32 and 33 are final frame views.

Claims (6)

既存建築物の耐震改修設計を支援するためコンピュータを、
前記既存建築物に関する一貫設計プログラムおよび耐震診断プログラムを介しての計算結果を入力1とし、前記耐震改修設計に関する情報を入力2として入力する入力手段と、
該入力手段からの入力情報を保持させた記憶手段から耐震設計指標の計算過程および結果を読み出して一覧表示するとともに、前記一貫設計プログラムおよび前記耐震診断プログラムへの入力用データとして、前記記憶手段から前記耐震改修設計に関する情報を読み出して出力表示する出力手段、
として機能させることを特徴とする耐震改修最適設計支援プログラム。
In order to support the seismic retrofitting design of existing buildings,
an input means for inputting calculation results obtained through the integrated design program and the seismic diagnosis program for the existing building as an input 1 and information on the seismic retrofitting design as an input 2;
The calculation process and results of the seismic design index are read out from the storage means holding the input information from the input means and displayed in a list, and are read from the storage means as data for input to the integrated design program and the seismic diagnosis program. output means for reading and outputting information on the seismic retrofit design;
A seismic retrofit optimal design support program characterized by functioning as
前記出力手段では、前記入力手段から入力された鉛直部材の主要諸元、補強方法と仕様のほか、強度、靭性指標等の構造耐震指標(Is値)および倒壊危険度(If値)の算定に関わる数値を、現況と改修後に関して、建物内の場所(階、通り)と地震力の加力方向ごと、および靭性指標によるグループ毎に一覧表示する請求項1に記載の耐震改修最適設計支援プログラム。 In the output means, in addition to the main specifications, reinforcement method and specifications of the vertical members input from the input means, the structural seismic index (Is value) such as strength and toughness index and the collapse risk (If value) are calculated. 2. The seismic retrofit optimal design support program according to claim 1, wherein related numerical values are listed for each location (floor, street) in the building, direction of application of seismic force, and for each group according to the toughness index for the current state and post-renovation. . 前記出力手段では、建物内の場所(階、通り)に入力配置された補強項目と主要諸元に応じて各前記数値の変化を計算して表示する請求項1または2に記載の耐震改修最適設計支援プログラム。 3. The optimal seismic retrofitting according to claim 1 or 2, wherein said output means calculates and displays changes in each of said numerical values according to reinforcement items and main specifications input and arranged for locations (floors, streets) in the building. Design support program. 前記出力手段では、建物内の場所(階、通り)に入力配置された補強方法、目標とする強度、靭性指標および補強仕様の制約条件の数値に応じて、実現可能な強度、靭性指標および補強仕様を出力し、これに応じたIs値及びIf値を計算して表示する請求項1ないし3のいずれかに記載の耐震改修最適設計支援プログラム。 In the output means, the achievable strength, toughness index and reinforcement according to numerical values of the reinforcement method, target strength, toughness index and reinforcement specification constraint conditions input for the location (floor, street) in the building 4. A support program for optimal design of seismic retrofitting according to any one of claims 1 to 3, wherein specifications are output, and Is and If values are calculated and displayed accordingly. 前記出力手段では、腰壁付き柱、垂れ壁付き柱等、耐震スリットの設置によって内法長さh0を変更できる部材に関して、入力された目標強度および靭性指標に対して、これを実現する最適な前記耐震スリット長さ、およびSRF工法による補強仕様(補強材厚さと接着剤種類)を計算して、実現可能な強度と靭性指標とともに出力し、これに応じたIs値及びIf値を計算して表示する請求項1ないし4のいずれかに記載の耐震改修最適設計支援プログラム。 In the output means, for members whose internal length h0 can be changed by installing seismic slits, such as columns with waist walls, columns with hanging walls, etc., the optimal Calculate the earthquake-resistant slit length and the reinforcement specifications (thickness of reinforcing material and type of adhesive) by the SRF method, output together with the achievable strength and toughness index, and calculate the Is value and If value accordingly. 5. The support program for optimal design of seismic retrofitting according to any one of claims 1 to 4 to be displayed. 前記一貫設計プログラムおよび前記耐震診断プログラムに対しては、改修工事内容を反映する入力データを前記入力手段を介して作成して入力する請求項1ないし5のいずれかに記載の耐震改修最適設計支援プログラム。 6. The seismic retrofit optimal design support according to any one of claims 1 to 5, wherein input data reflecting the content of the retrofit work is created and input to said integrated design program and said seismic diagnosis program via said input means. program.
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