JP3456479B2 - Concrete filled circular steel tubular column - Google Patents
Concrete filled circular steel tubular columnInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、特に、図1に示
すリングダイアフラム付又は図2に示すリング一体タイ
プのコンクリート充填円形鋼管柱(以下、「CFT」と
いう)に梁フランジが取り付く場合の接合部の局部耐力
を、精度良くかつ比較的容易な計算で評価できるような
評価式を提示し、その評価式に基づく耐力設計法により
設計されたコンクリート充填円形鋼管柱を示すものであ
る。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention particularly relates to joining when a beam flange is attached to a concrete filled circular steel tubular column (hereinafter referred to as "CFT") having a ring diaphragm shown in FIG. 1 or a ring integrated type shown in FIG. This paper presents a concrete-filled circular steel tubular column designed by a load-bearing design method based on an evaluation formula that allows the local yield strength of a part to be evaluated with high precision and relatively easy calculation.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来、例えばリングダイアフラム付鋼管
柱の柱梁接合部耐力の評価は、図4に示すような引張試
験に基づく計算式(例えば、日本建築学会鋼管構造設計
施工指針同解説)を個々の梁フランジ毎に適用して求め
た。得られた値は、引張荷重時及び圧縮荷重時の局部耐
力と見做され、梁フランジ相互の関係は無視されてき
た。2. Description of the Related Art Conventionally, for example, the strength of beam-column joints of a steel pipe column with a ring diaphragm is evaluated by a calculation formula based on a tensile test as shown in FIG. It was calculated by applying it to each beam flange. The obtained values are regarded as the local proof stress under tensile load and compressive load, and the relationship between the beam flanges has been ignored.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、この計
算式は、一連の引張試験結果をもとに導かれた実験式で
あり、適用範囲が限定されているほか、一般に地震地域
における耐力算定が想定する地震荷重時すなわち図5の
ように鋼管の両側に付く梁フランジに引張力と圧縮力が
作用する場合(以下、逆対称荷重時)を正しく評価する
ものとは言えない。また、実験式であるため、設計者は
その算定の根拠を認識することができず、実験で規定さ
れた適用範囲を外れる特別なケースへの応用が不可能で
ある。従来技術には以上に掲げる問題点があった。However, this calculation formula is an empirical formula derived based on a series of tensile test results, and its applicable range is limited. In general, it is assumed that the proof stress will be calculated in an earthquake area. It cannot be said that the correct evaluation is performed under the earthquake load, that is, in the case where the tensile force and the compressive force act on the beam flanges attached to both sides of the steel pipe as shown in FIG. Further, since it is an empirical formula, the designer cannot recognize the basis of the calculation, and cannot be applied to a special case outside the applicable range specified in the experiment. The conventional technology has the above-mentioned problems.
【0004】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、その目的とするところは、鋼管柱の柱梁接合
部耐力の一定の精度を保ちつつ、簡易で汎用的な、鋼管
柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法により設計
されたコンクリート充填円形鋼管柱を提示する点にあ
る。The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a simple and general-purpose steel pipe column while maintaining a constant accuracy of the beam-column joint strength of the steel pipe column. The point is to present a concrete-filled circular steel tubular column designed by the method to obtain the proof stress of the beam-column joints in.
【0005】請求項1記載の発明の要旨は、梁が取り付
くコンクリート充填円形鋼管柱において、梁が取り付く
近傍の鋼管壁面が曲げ変形し伝達される力の流れ成分
(P1)と、前記梁のフランジが取り付くリングと該リ
ング近傍の鋼管板の曲げにより周方向に伝達される力の
流れ成分(P2)との和から、鋼管柱における柱梁接合
部分の耐力(P)を求める方法により、該柱梁接合部分
が設計され、
P=P1+P2 (1)
前記P1およびP2は、以下に掲げる式から求められたこ
とを特徴とするコンクリート充填円形鋼管柱にある。In the concrete-filled circular steel pipe column to which the beam is attached, the steel pipe wall surface in the vicinity of the beam to which the beam is attached is bent and deformed and the flow component (P 1 ) of the force transmitted and the beam component of the beam are transmitted. According to the sum of the ring to which the flange is attached and the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction due to the bending of the steel pipe sheet near the ring, the yield strength (P) of the beam-column joint portion of the steel pipe column is calculated by The column-beam joint portion is designed, and P = P 1 + P 2 (1) P 1 and P 2 are concrete-filled circular steel tubular columns characterized by being obtained from the following formulas.
【数15】 [Equation 15]
【数16】
M=MA・P2,N=NA・P2,Q=QA・P2,Mθ=M
θA・P2,TR=TRA・P2 ここで、 [Equation 16] M = M A · P 2 , N = N A · P 2 , Q = Q A · P 2 , M θ = M
θA · P 2 , T R = T RA · P 2 where:
【数17】 [Equation 17]
【数18】 ν:鋼管のポアソン比 D:鋼管の直径 t c :鋼管の板厚 σ yt :鋼管の降伏耐力 S:有効周長 X 1 〜X 5 :係数 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク
請求項2記載の発明の要旨は、梁が取り付くコンクリー
ト充填円形鋼管柱において、梁が取り付く近傍の鋼管壁
面が曲げ変形し伝達される力の流れ成分(P1)と、前
記梁のフランジが取り付くリングと該リング近傍の鋼管
板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ成分
(P2)との和から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐
力(P)を求める方法により、該柱梁接合部分が設計さ
れ、
P=P1+P2 (1)
前記P1およびP2は、以下に掲げる式から求められたこ
とを特徴とするコンクリート充填円形鋼管柱にある。 [Equation 18] ν: Poisson's ratio of the steel pipe D: Diameter of the steel pipe t c : Plate thickness of the steel pipe σ yt : Yield strength of the steel pipe S: Effective circumferential length X 1 to X 5 : Coefficient M: Bending moment N at the study site N: Shaft at the study site power Q: shear M theta in consideration point: bending plane in consideration portion moment T R: torque above M~T R subscript with p in consideration points travel in each parameter
At the point of study when the total plastic proof stress of the ring body M A : P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
In the concrete-filled circular steel pipe column to which the beam is attached, the flow component (P 1 ) of the force transmitted by bending and deforming the wall surface of the steel pipe in the vicinity to which the beam is attached, and the flange of the beam. By the method of determining the proof stress (P) of the beam-column joint portion of the steel pipe column from the sum of the ring attached to the pipe and the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction by bending of the steel pipe sheet near the ring. A column-beam joint portion is designed, and P = P 1 + P 2 (1) P 1 and P 2 are concrete-filled circular steel tubular columns characterized by being obtained from the following formulas.
【数19】 [Formula 19]
【数20】 ここで、 [Equation 20] here,
【数21】 [Equation 21]
【数22】 ν:鋼管のポアソン比 D:鋼管の直径 t c :鋼管の板厚 σ yt :鋼管の降伏耐力 S:有効周長 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク
請求項3記載の発明の要旨は、梁が取り付く
コンクリート充填円形鋼管柱において、梁が取り付く近
傍の鋼管壁面が曲げ変形し伝達される力の流れ成分(P
1)と、前記梁のフランジが取り付くリングと該リング
近傍の鋼管板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ
成分(P2)とに分解し、該周方向に伝達される力の流
れ成分(P 2 )から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐
力(P)を求める方法により、柱梁接合部分が設計さ
れ、 前記P 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴
とするコンクリート充填円形鋼管柱にある。 [Equation 22] ν: Poisson's ratio of steel pipe D: Diameter of steel pipe t c : Thickness of steel pipe σ yt : Yield strength of steel pipe S: Effective circumferential length M: Bending moment N at the examination point N: Axial force at the examination point Q: Shear at the examination point power M theta: plane bending moment T R in consideration point: torque above M~T R subscript with p in consideration points travel in each parameter
At the point of study when the total plastic proof stress of the ring body M A : P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
Torque: The gist of the invention of claim 3 is that a beam is attached.
In a concrete-filled circular steel pipe column, the wall surface of the steel pipe near the beam is bent and deformed, and the flow component of the transmitted force (P
1), and decomposed into the beam flanges attach ring and the ring near the steel plate force flow component transmitted by the bending in the circumferential direction of the (P 2), the flow of force transmitted to the circumferential direction
From the component (P 2 ) of the steel pipe column
The beam-column joint is designed by the method to obtain the force (P).
And the P 2 is obtained from the following equation.
It is in a concrete-filled circular steel pipe column.
【数23】
M=MA・P2,N=NA・P2,Q=QA・P2,Mθ=M
θA・P2,TR=TRA・P2 ここで、 X 1 〜X 5 :係数 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐 力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク
請求項4記載の発明の要旨は、梁が取り付くコンクリー
ト充填円形鋼管柱において、梁が取り付く近傍の鋼管壁
面が曲げ変形し伝達される力の流れ成分(P1)と、前
記梁のフランジが取り付くリングと該リング近傍の鋼管
板の曲げにより周方向に伝達される力の流れ成分
(P2)とに分解し、該周方向に伝達される力の流れ成
分(P 2 )から、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力
(P)を求める方法により、柱梁接合部分が設計され、 前記P 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴
とするコンクリート充填円形鋼管柱にある。 [Equation 23] M = M A · P 2 , N = N A · P 2 , Q = Q A · P 2 , M θ = M
θA · P 2 , T R = T RA · P 2 where : X 1 to X 5 : Coefficient M: Bending moment N at the study location N: Axial force at the study location Q: Shearing force M θ at the study location M θ : At the study location plane bending moment T R: subscript w p of the torque the M~T R in consideration points travel in each parameter
Takes full plastic resistance force of the ring member M A: put into consideration locations when P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
The torque of the invention is the concret to which a beam is attached.
G. In a filled circular steel pipe column, the flow component (P 1 ) of the force transmitted by bending deformation of the steel pipe wall surface in the vicinity of the beam attachment, the ring attached to the beam flange and the bending of the steel pipe sheet in the vicinity of the ring To the flow component (P 2 ) of the force transmitted to the
Minute (P 2 ) to yield strength of beam-column joints in steel pipe columns
The beam-column joint is designed by the method of obtaining (P), and the above P 2 is obtained from the following equation.
It is in a concrete-filled circular steel pipe column.
【数24】
ここで、 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク
請求項5記載の発明の要旨は、耐力検討箇所を、フラン
ジ縁入り隅部加工部端とすることを特徴とする請求項1
乃至4のいずれかに記載のコンクリート充填円形鋼管柱
にある。請求項6記載の発明の要旨は、前記周方向に伝
達される力の流れ成分(P2)を、フランジ縁入り隅部
加工部端とフランジ中心軸とがなす角θAを用いて求め
ることを特徴とする請求項1乃至4いずれかに記載のコ
ンクリート充填円形鋼管柱にある。請求項7記載の発明
の要旨は、前記θAを、以下に掲げる式で示されるθAま
たはθB [Equation 24] Here, M: bending moment in the study locations N: axial force in consideration point Q: shear M theta in consideration point: plane bending moment T in consideration point R: subscript torque the M~T R in consideration point-shaped p Appended: for each parameter
At the point of study when the total plastic proof stress of the ring body M A : P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
The torque according to claim 5 is characterized in that the proof stress examination point is a flange edge-containing corner processed portion end.
The concrete-filled circular steel pipe column according to any one of 1 to 4. The gist of the invention according to claim 6 is to obtain the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction by using an angle θ A formed between the flange edge-containing corner processed portion end and the flange center axis. The concrete-filled circular steel pipe column according to any one of claims 1 to 4, characterized in that. The gist of the invention according to claim 7 is that the θ A is represented by the following formula: θ A or θ B
【数25】
として求めることを特徴とする請求項6に記載のコンク
リート充填円形鋼管柱にある。ここで、 B f :梁フランジ幅 D:鋼管の直径 H S :リングの出 r:梁フランジ溶接部入り隅加工半径
請求項8記載の発明の要旨は、前記鋼管柱は、フランジ
軸力が長期荷重時、短期荷重時及び最大荷重時のそれぞ
れの荷重時に対応する長期許容耐力PA(長期)、短期
許容耐力PA(短期)及び最大耐力Puのそれぞれを上回
らないように柱梁接合部分が設計されたことを特徴とす
る請求項1乃至7いずれかに記載のコンクリート充填円
形鋼管柱にある。[Equation 25] The concrete-filled circular steel pipe column according to claim 6, wherein Here, B f : Beam flange width D: Steel pipe diameter H S : Ring protrusion r: Beam flange welded portion corner processing radius The gist of the invention according to claim 8 is that the steel pipe column has a long flange axial force. under load, the long-term permissible yield strength P a (long term), beam joint portion so as not to exceed the respective short-term permissible yield strength P a (short term) and the maximum strength P u which corresponds to the time of each of the load at the time of short-term load and at maximum load The concrete-filled circular steel tubular column according to any one of claims 1 to 7, characterized in that
【数26】 [Equation 26]
【数27】 [Equation 27]
【数28】
請求項9記載の発明の要旨は、リングダイアフラム付鋼
管柱であることを特徴とする請求項1乃至8のいずれか
に記載のコンクリート充填円形鋼管柱にある。請求項1
0記載の発明の要旨は、前記梁との取合部分が増厚され
たリング一体タイプの鋼管柱であることを特徴とする請
求項1乃至8のいずれかに記載のコンクリート充填円形
鋼管柱にある。請求項11記載の発明の要旨は、請求項
1乃至10のいずれかに記載のコンクリート充填円形鋼
管柱により築造された構造物にある。[Equation 28] The gist of the invention according to claim 9 is a steel tube column with a ring diaphragm, which is the concrete-filled circular steel tube column according to any one of claims 1 to 8. Claim 1
The gist of the invention according to claim 0 is a ring-integrated type steel tube column having an increased thickness at the joint with the beam, wherein the concrete-filled circular steel tube column according to any one of claims 1 to 8. is there. The gist of the invention according to claim 11 resides in a structure constructed by the concrete-filled circular steel pipe pillar according to any one of claims 1 to 10.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。梁フランジ軸力の柱への流
れを、図6(a)及び図6(b)に示すような、二つの
流れの成分に分解されるものと想定し、それぞれの成分
を解析的手法による耐力評価式により算定して、その和
を接合部の耐力として評価する。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. It is assumed that the flow of the axial force of the beam flange to the column is decomposed into two flow components as shown in Fig. 6 (a) and Fig. 6 (b), and each component is subjected to proof stress by an analytical method. Calculated by the evaluation formula and evaluate the sum as the proof stress of the joint.
【0007】図7に示すように、成分1の流れ(以下、
「前面剪断力」という)P1は主として梁が取付いてい
る近傍の鋼管壁面が曲げ変形し鋼管軸方向に伝達される
力の流れであり、成分2の流れ(以下、「リング耐力」
という)P2はリングとリング近傍の鋼管板の曲げによ
り、リング周方向に伝達される力の流れである。As shown in FIG. 7, the flow of component 1 (hereinafter,
P 1 is the flow of force that is transmitted mainly in the axial direction of the steel pipe due to bending deformation of the steel pipe wall in the vicinity where the beam is attached, and is the flow of component 2 (hereinafter referred to as “ring proof stress”).
P 2 is a flow of force transmitted in the ring circumferential direction due to bending of the ring and the steel tube sheet near the ring.
【0008】従って、梁フランジにより伝達される接合
部の耐力Pは両者の和、Therefore, the proof stress P of the joint transmitted by the beam flange is the sum of the two,
【0009】[0009]
【数29】 [Equation 29]
【0010】耐力設計法に用いられる長期許容耐力PA
(長期)、短期許容耐力PA(短期)及び最大耐力Pu
は、それぞれ、Long-term allowable yield strength P A used in the yield strength design method
(Long-term), short allowable strength P A (short term) and the maximum strength P u
Respectively,
【0011】[0011]
【数30】 [Equation 30]
【0012】[0012]
【数31】 [Equation 31]
【0013】[0013]
【数32】 [Equation 32]
【0014】とする。It is assumed that
【0015】設計においては、構造解析から得られるフ
ランジ軸力がそれぞれの荷重時に対応する長期許容耐
力、短期許容耐力及び最大耐力を上回らないようにすれ
ばよい。In designing, the flange axial force obtained from the structural analysis should not exceed the long-term allowable yield strength, short-term acceptable yield strength and maximum yield strength corresponding to each load.
【0016】前面剪断力P1は、円筒シェル理論より求
められる。P1の算定式は、荷重状態によらず以下のよ
うに与えられる。The front shear force P 1 is obtained from the cylindrical shell theory. The calculation formula of P 1 is given as follows regardless of the load condition.
【0017】[0017]
【数33】 [Expression 33]
【0018】ここで、Here,
【0019】[0019]
【数34】 [Equation 34]
【0020】[0020]
【数35】 [Equation 35]
【0021】[0021]
【数36】 [Equation 36]
【0022】有効周長S(図8参照)は、実験及び有限
要素解析(以下、FEMという)結果から(9)式のよ
うに設定した。The effective circumference S (see FIG. 8) was set as shown in equation (9) from the results of experiments and finite element analysis (hereinafter referred to as FEM).
【0023】[0023]
【数37】 [Equation 37]
【0024】リング耐力P2は、図9に示す鋼管部分の
有効幅αを含めたT型断面(以下、「リング体」とい
う)からなる有効半径Reのアーチ/リングに、アーチ
/リング骨組理論を適用して求められる。ここで、フラ
ンジ軸力は、図10に示すように荷重作用位置ψに作用
する二点集中荷重と見做す。The ring strength P 2 is, T-section, including effective width α of the steel pipe portion shown in FIG. 9 (hereinafter, referred to as "ring form") arch / ring effective radius Re consisting Arch / ring skeleton Theory Is calculated by applying. Here, the flange axial force is regarded as a two-point concentrated load acting on the load acting position ψ as shown in FIG. 10.
【0025】有効幅αは、実験及びFEM結果から(1
0)または(11)、(12)、(13)式のように設
定した。The effective width α is (1
0) or (11), (12) and (13).
【0026】[0026]
【数38】 [Equation 38]
【0027】ただし、リング一体タイプの有効幅αは、However, the effective width α of the ring integrated type is
【0028】[0028]
【数39】 [Formula 39]
【0029】有効半径Reは、The effective radius Re is
【0030】[0030]
【数40】 [Formula 40]
【0031】ただし、gは、However, g is
【0032】[0032]
【数41】 [Formula 41]
【0033】梁フランジ軸力を二点集中荷重と見なした
とき、その荷重作用位置ψは、実験及びFEM結果から
(18)式のように設定した。When the beam flange axial force is regarded as a two-point concentrated load, its load acting position ψ is set according to the formula (18) from the experiment and FEM results.
【0034】[0034]
【数42】 [Equation 42]
【0035】ただし、However,
【数43】 の時は、 [Equation 43] At the time of
【0036】[0036]
【数44】 [Equation 44]
【0037】リング耐力P2は、リング体の全塑性耐力
MP、NP、QP、MθP及びTR Pに対して、後述の
検討箇所における曲げモーメントM、軸力N、剪断力
Q、面外曲げモーメントMθ及びトルクTRに塑性条件
式:The ring strength P 2 is the full plastic Strength M P of the ring body, N P, Q P, M against θP and T R P, the bending moment M in the study location below, the axial force N, shear force Q , The out-of-plane bending moment M θ and the torque T R have plasticity conditional expressions:
【0038】[0038]
【数45】 [Equation 45]
【0039】を適用して求める。It is obtained by applying
【0040】リング体の全塑性耐力MP、NP、QP、
MθP及びTRPは、以下の算定式による:Total plastic proof stress of the ring body M P , N P , Q P ,
M θP and T RP are calculated according to the following formulas:
【0041】[0041]
【数46】 [Equation 46]
【0042】[0042]
【数47】 [Equation 47]
【0043】[0043]
【数48】 [Equation 48]
【0044】は、リング部分のみを有効と見做して(鋼
管部分を無視して)、それぞれ(25)式並びに(2
6)及び(27)式で求める。Is regarded as effective only in the ring portion (ignoring the steel pipe portion), and the equations (25) and (2
It is calculated by the equations 6) and (27).
【0045】[0045]
【数49】 [Equation 49]
【0046】[0046]
【数50】 [Equation 50]
【0047】リング一体タイプでは、有効幅αを(1
1)、(12)及び(13)式によって設定するととも
に、(21)式〜(27)式においてHs=0,Ts=
tf及びtc=tpを代入して求める。In the ring integrated type, the effective width α is (1
1), (12) and (13), and in the expressions (21) to (27), H s = 0 and T s =
It is calculated by substituting t f and t c = t p .
【0048】P2の算定に必要なリング体の曲げモーメ
ントM、軸力N、剪断力Q、面外曲げモーメントMθ及
びトルクTR(以下、「リング体の断面力」という)
は、荷重状態、コンクリート充填の有無、偏心の有無、
リングの形状等によりそれぞれ計算方法が異なり、次の
ケースに分類される。Bending moment M, axial force N, shearing force Q, out-of-plane bending moment M θ and torque T R (hereinafter referred to as “section force of ring body”) of the ring body necessary for calculating P 2
Is the load condition, the presence or absence of concrete filling, the presence or absence of eccentricity,
The calculation method is different depending on the shape of the ring, etc.
【0049】(1) 対称荷重時中空鋼管柱
(2) 逆対称荷重時中空鋼管柱
(3) 単方向荷重時中空鋼管柱
(4) CFT
これらのうち、本発明は(4)CFTで鉛直偏心及び水
平偏心が存在しない場合に係わるものである。(1) Hollow steel tubular column with symmetrical load (2) Hollow steel tubular column with anti-symmetrical load (3) Hollow steel tubular column with unidirectional load (4) CFT Among these, the present invention (4) Vertical eccentricity with CFT And when there is no horizontal eccentricity.
【0050】リング体の断面力のうち、面外曲げモーメ
ントMθ及びトルクTRは、上記のケース(1)乃至
(4)に共通であり、鉛直偏心のある場合に生ずるの
で、[0050] Among the cross-sectional strength of the ring body, plane bending moments M theta and torque T R is common to the above case (1) to (4), than occurs when a vertical eccentric,
【0051】[0051]
【数51】 [Equation 51]
【0052】[0052]
【数52】 [Equation 52]
【0053】鉛直偏心が存在しない場合を扱う本発明で
は、ev=0なので、Mθ=0,TR=0である。In the present invention, which deals with the case where there is no vertical eccentricity, ev = 0, so that M θ = 0 and TR = 0.
【0054】一方、リング体の断面力のうち曲げモーメ
ントM、軸力N、剪断力Qは、それぞれのケースに対応
する境界条件を適宜仮定することにより、アーチ/リン
グの骨組理論により導き出される。以下に、梁フランジ
に荷重P2が作用したときの曲げモーメントM、軸力
N、剪断力Qの算定方法を、本発明に係る(4)CFT
に関して述べる。On the other hand, the bending moment M, the axial force N, and the shearing force Q of the sectional force of the ring body are derived from the arch / ring frame theory by appropriately assuming the boundary conditions corresponding to the respective cases. Below, the calculation method of the bending moment M, the axial force N, and the shearing force Q when the load P 2 acts on the beam flange is (4) CFT according to the present invention.
Regarding.
【0055】(4)CFT
CFTの場合、充填コンクリートの効果により、同一柱
に取り付く複数の梁が相互に影響しあうことがなく、い
かなる荷重状態にあっても、接合部の局部耐力は、圧縮
側フランジで耐力が決まることがなく引張側フランジ個
々の局部耐力の最小値で決まることが実験及びFEMに
より確認されている。従って、CFTの耐力計算は当該
柱における引張フランジ局部耐力を求めることに帰着す
る。(4) CFT In the case of CFT, due to the effect of the filled concrete, the multiple beams attached to the same column do not affect each other, and the local proof stress of the joint is compressed under any load condition. It has been confirmed by experiments and FEM that the yield strength is not determined by the side flanges and is determined by the minimum local yield strength of each tensile side flange. Therefore, the CFT yield strength calculation results in obtaining the tensile flange local yield strength of the column.
【0056】CFTの引張フランジ接合部は、図12に
示す角度θoに支点があるアーチと考えられる。ただ
し、角度θoは未知数であり、以下の方法により求める
必要がある。The tensile flange joint of the CFT is considered to be an arch having a fulcrum at an angle θo shown in FIG. However, the angle θo is an unknown number and must be obtained by the following method.
【0057】CFTの柱梁接合部に梁フランジからの引
張軸力が作用したとき、リング体が充填コンクリート面
から離れる点が存在する(図12中のB点)。このB点
では曲げモーメントがゼロであり、また回転角もゼロと
なる。ここで、梁フランジ中心軸とNTリングとの交点
をO点とすると、OB間においてNTリング+鋼管管壁
の有効幅部分が充填コンクリート部分より内側に入るこ
とはない。When a tensile axial force from the beam flange acts on the column-beam joint of the CFT, there is a point where the ring body separates from the filled concrete surface (point B in FIG. 12). At this point B, the bending moment is zero and the rotation angle is also zero. Here, if the point of intersection of the beam flange central axis and the NT ring is point O, the effective width part of the NT ring + steel pipe tube wall will not go inside the filled concrete part between OB.
【0058】図13、図14は梁フランジから引張力が
作用した場合の変形を説明している。B点ではモーメン
トがゼロであることから、B点ではピン支持とすると、
リングに作用している軸方向力N(θにより変化してい
る)による伸び変形がΔとなり、伸び変形のみによる変
形は図13に示される変形状態となる。それによるB点
の回転角をθaとする。13 and 14 illustrate the deformation when a tensile force is applied from the beam flange. Since the moment at point B is zero, if pin support is made at point B,
The extensional deformation due to the axial force N acting on the ring (which varies depending on θ) becomes Δ, and the deformation due to only the extensional deformation becomes the deformation state shown in FIG. 13. The rotation angle of the point B thereby is set to θ a .
【0059】またAB間の曲げ変形(図15参照)によ
るB点の回転角をθbとすると、θoは下式を満たすよう
なθの値である。When the rotation angle of the point B due to the bending deformation between AB (see FIG. 15) is θ b , θ o is a value of θ that satisfies the following equation.
【0060】[0060]
【数53】 ただし、θa+θb=0をみたすθが存在しない場合は、
θo=θsまたはθo=π/2(rad)とする。ここで
θsは、 [Equation 53] However, if there is no θ satisfying θ a + θ b = 0,
Let θ o = θ s or θ o = π / 2 (rad). Where θ s is
【0061】[0061]
【数54】 とする。リングの剛性が円周の途中で変化する場合にお
いても、θo以内でリングの剛性が変化していなければ
全周にわたって同じ剛性のリングが存在していると考え
る。 [Equation 54] And Even if the rigidity of the ring changes in the middle of the circumference, if the rigidity of the ring does not change within θ o , it is considered that there is a ring of the same rigidity over the entire circumference.
【0062】(ΔによるB点の回転角θa)ABの間で
軸力は変化している。また、B点で軸力がゼロではな
く、C点までコンクリートとリングの摩擦力によりリン
グ軸力がゼロになるまで伸び変形している。従ってB点
ではリングはA方向にズレていく状態になっている。こ
こではこのズレは無視する。AB間の軸力の平均値はθ
d=(θs+θo)/2の位置のNdで表わされるものと
する。Ndは次式で示される。The axial force changes between (the rotation angle θ a of the point B due to Δ) AB. In addition, the axial force is not zero at the point B, and is stretched and deformed up to the point C until the ring axial force becomes zero due to the frictional force between the concrete and the ring. Therefore, at the point B, the ring is displaced in the A direction. Ignore this gap here. The average value of the axial force between AB is θ
It is assumed to be represented by Nd at the position of d = (θs + θo) / 2. Nd is shown by the following equation.
【0063】[0063]
【数55】 [Equation 55]
【0064】有効幅を含んだリングの断面積をA、ヤン
グ係数をEとすると、伸びΔは次式で示される。When the cross-sectional area of the ring including the effective width is A and the Young's modulus is E, the elongation Δ is given by the following equation.
【0065】[0065]
【数56】 [Equation 56]
【0066】このΔによるB点の回転角θaは幾何学的
関係より次式で与えられる。The rotation angle θ a of point B due to Δ is given by the following equation from the geometrical relation.
【0067】[0067]
【数57】 [Equation 57]
【0068】(曲げ変形による回転角θb)AB間の曲
げモーメントMはθの関数である、曲げ変形によるA点
の回転角をゼロとし、リングの曲げ剛性をI、ヤング係
数をEとすると、B点の曲げによる回転角θbは次式で
与えられる。[0068] The bending moment M between AB (rotation angle theta b due to bending deformation) is a function of theta, and zero rotation angle of the point A by bending deformation, the bending stiffness of the ring I, when the Young's modulus E , The rotation angle θ b due to the bending of the B point is given by the following equation.
【0069】[0069]
【数58】 [Equation 58]
【0070】(θ0の決定)(33)式及び(34)式
と(30)式によりθ0を決定する。すなわち、あるθ
0を仮定して、この位置を支点と仮定したリングの検討
箇所における断面力に全塑性条件(17)式を適用し
て、仮のP2が決定され、これらよりNd、M(α)が
求められる。(33)式及び(34)式よりθaとθbを
求め、(30)式が満足されれば、真のθ0である。
(CFT柱の耐力)真のθ0が得られれば、アーチ上の
角度θにおける、軸力N,剪断力Q及び曲げモーメント
Mが次式で求められる。[0070] (Determination of theta 0) (33) to determine the theta 0 by formula and (34) and (30) below. That is, some θ
Assuming 0 , the provisional P 2 is determined by applying the total plasticity condition (17) to the sectional force at the examination point of the ring, which is assumed to be this position as a fulcrum. From these, N d , M (α) are determined. Is required. If θ a and θ b are obtained from the equations (33) and (34) and the equation (30) is satisfied, it is true θ 0 . (Proof strength of CFT column) If true θ 0 is obtained, the axial force N, the shearing force Q, and the bending moment M at the angle θ on the arch can be obtained by the following equation.
【0071】[0071]
【数59】 ただし、VA、VB、Hは、(31)式による。θsの定
義式 [Equation 59] However, V A , V B , and H are based on the equation (31). Definition of θ s
【数60】 [Equation 60]
【0072】最後に、上記の、耐力を求める方法を用い
たリングダイアフラム付鋼管柱の柱梁接合部分の設計方
法についてのフローを図16及び図17に示す。なお、
P1は、P2に対して比較的に小さいので、P1を無視
することもできる(両図中における)。実施の形態に
係る、鋼管柱における柱梁接合部分の耐力を求める方法
は、上記の如く構成されているので以下に掲げる効果を
奏する。リングダイアフラム付円形鋼管柱の柱梁接合部
耐力評価が、網羅的に、精度良く比較的容易に可能にな
った。解析的耐力式に基づいているので、設計者はある
程度力の流れを認識することができ、特殊なケースにも
応用することができる。特に、本発明により、CFTが
扱えるようになった。Finally, FIG. 16 and FIG. 17 show a flow of a method of designing a beam-column joint portion of a steel pipe column with a ring diaphragm using the above-described method for obtaining proof stress. In addition,
Since P 1 is relatively small with respect to P 2 , P 1 can be ignored (in both figures). The method for obtaining the yield strength of the beam-column joint portion of the steel pipe column according to the embodiment has the following effects because it is configured as described above. It has become possible to comprehensively and accurately evaluate the strength of column-beam joints of circular steel pipe columns with ring diaphragms. Since it is based on the analytical load bearing formula, the designer can recognize the force flow to some extent and can be applied to a special case. In particular, the present invention makes it possible to handle CFT.
【0073】(実施例1)(20)式において分子の項
はすべてP2に比例する形になっているから係数X1〜
X5を、X1=X2=X3=X4=X5=2としたと
き、容易にP2を求めうる。すなわち、P2=1(単位荷
重)としたときのM、N、Q、Mθ、TRをそれぞれ、
MA,NA,QA,MθA,TRAとおけば、P2の算
定式は(Embodiment 1) In the equation (20), since all numerator terms are in proportion to P 2 , the coefficient X 1 to
When X 5 is X 1 = X 2 = X 3 = X 4 = X 5 = 2, P 2 can be easily obtained. That, M when the P 2 = 1 (unit load), N, Q, M θ , T R , respectively,
If M A , N A , Q A , M θA , and T RA , then the formula for P 2 is
【0074】[0074]
【数61】 [Equation 61]
【0075】のように書ける。It can be written as
【0076】(20)式によると、円周上の任意の位置
を検討箇所とすることが可能であるが、実験及びFEM
結果から最もクリティカルな検討箇所は、フランジ縁入
り隅部加工部端であることが分かっている。すなわち、
梁フランジ縁の入り隅部であるA点及びB点(図11)
を、本発明の検討箇所とする。A点及びB点とフランジ
中心軸とがなす角θA,θBは(39)式と(40)式で
与えられる。According to the equation (20), it is possible to set an arbitrary position on the circumference as the examination point.
From the results, it is known that the most critical point to be examined is the edge of the corner processed portion including the flange edge. That is,
Points A and B, which are the corners of the beam flange edge (Fig. 11)
Is the examination point of the present invention. The angles θ A and θ B formed by the points A and B and the flange center axis are given by the equations (39) and (40).
【0077】[0077]
【数62】 [Equation 62]
【0078】ここで、rは梁フランジ溶接部入り隅加工
半径(通常r=1cmとする)である。Here, r is a corner processing radius with the beam flange welded portion (normally r = 1 cm).
【0079】コンクリートが充填されたリングダイアフ
ラム付円形鋼管柱φ−318.5x10.3、Hs=1
6、Ts=16に梁フランジPL−100x16が対称
に付く場合で鋼管、リングの降伏応力度がそれぞれ、σ
ys=3.3(tf/cm2)、σyt=3.3(tf/cm2)で
あるとする。対称荷重が作用するとき、本発明の評価式
によると、P1=10.10(tf)、P2=38.77
(tf)であり、P=48.87(tf)。従って、最大耐
力Pu=60.63(tf)、短期許容耐力PA(短期)=
42.50(tf)及び長期許容耐力PA(長期)=2
8.33(tf)である。Circular steel tubular column with ring diaphragm filled with concrete φ-318.5 × 10.3, Hs = 1
6, when the beam flange PL-100x16 is attached symmetrically at Ts = 16, the yield stress degrees of the steel pipe and the ring are σ, respectively.
It is assumed that ys = 3.3 (tf / cm 2 ) and σyt = 3.3 (tf / cm 2 ). When a symmetrical load acts, according to the evaluation formula of the present invention, P 1 = 10.10 (tf) and P 2 = 38.77.
(Tf) and P = 48.87 (tf). Therefore, the maximum yield strength Pu = 60.63 (tf), short-term allowable yield strength P A (short term) =
42.50 (tf) and long-term allowable proof stress P A (long-term) = 2
It is 8.33 (tf).
【0080】(実施例2)本評価式において係数X1〜
X5を、X1=X2=X3=X4=X5=2としたとき
の計算結果と、実験結果又はFEM解析結果との比較を
図18に示す。(Embodiment 2) In this evaluation formula, the coefficients X 1 to
FIG. 18 shows a comparison between the calculation result when X 5 is X 1 = X 2 = X 3 = X 4 = X 5 = 2 and the experimental result or the FEM analysis result.
【0081】なお、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。例えば、梁
のフランジにアールを付けることもできる。斯かる場合
には、アールの縁で検定することが好ましい。The number, position, shape, etc. of the above-mentioned constituent members are not limited to those in the above-mentioned embodiment, and any number, position, shape, etc. suitable for carrying out the present invention can be adopted. For example, the flange of the beam can be rounded. In such a case, it is preferable to perform the assay with the edge of the are.
【0082】また、各図において、同一構成要素には同
一符号を付している。Further, in each drawing, the same components are designated by the same reference numerals.
【0083】[0083]
【発明の効果】本発明は以上のように構成されているの
で、以下に掲げる効果を奏する。実験式ではなく解析的
耐力式を用いて算出するので、鋼管柱の柱梁接合部耐力
の一定の精度を保ちつつ、簡易で汎用的な、鋼管柱にお
ける柱梁接合部分の耐力を求める方法により設計された
コンクリート充填円形鋼管柱を提示することができる。
特に、本発明により、CFTを扱えるようになった。Since the present invention is configured as described above, it has the following effects. Since it is calculated using the analytical load-bearing formula instead of the empirical formula, a simple and general-purpose method for determining the load-bearing strength of the beam-column joint of the steel pipe column while maintaining a certain degree of accuracy of the beam-column joint strength of the steel pipe column Designed concrete filled circular steel tubular columns can be presented.
In particular, the present invention makes it possible to handle CFT.
【図1】本発明が適用されるリングダイアフラム付鋼管
柱の一部破断の斜視図である。FIG. 1 is a partially cutaway perspective view of a steel pipe column with a ring diaphragm to which the present invention is applied.
【図2】(a)は本発明が適用される増厚された鋼管柱
の一部破断の斜視図、(b)は特殊なリングダイアフラ
ム付鋼管柱の一部破断の斜視図である。FIG. 2A is a partially cutaway perspective view of a thickened steel pipe column to which the present invention is applied, and FIG. 2B is a partially cutaway perspective view of a steel pipe column with a special ring diaphragm.
【図3】図2に示す鋼管柱の取合部分の詳細断面図であ
る。3 is a detailed cross-sectional view of a joined portion of the steel pipe column shown in FIG.
【図4】従来技術に係る長期荷重(対称荷重)状態を示
す図である。FIG. 4 is a diagram showing a long-term load (symmetrical load) state according to a conventional technique.
【図5】従来技術に係る地震荷重(逆対称荷重)状態を
示す図である。FIG. 5 is a diagram showing an earthquake load (antisymmetric load) state according to a conventional technique.
【図6】本発明の実施の形態に係る、梁フランジ軸力の
二成分への分解を示す図である。FIG. 6 is a diagram showing decomposition of axial force of a beam flange into two components according to the embodiment of the present invention.
【図7】図6に示される梁フランジ軸力の二成分への分
解詳細を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing details of decomposition of the axial force of the beam flange shown in FIG. 6 into two components.
【図8】本発明の実施の形態に係る、有効周長Sの定義
を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing a definition of an effective circumference length S according to the embodiment of the present invention.
【図9】本発明の実施の形態に係る、NTリングの有効
幅αの定義を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing a definition of an effective width α of an NT ring according to the embodiment of the present invention.
【図10】本発明の実施の形態に係る、二点集中荷重の
作用位置ψを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a working position ψ of a two-point concentrated load according to the embodiment of the present invention.
【図11】本発明の実施の形態に係る、リング体の検討
箇所を示す図である。FIG. 11 is a diagram showing examination points of the ring body according to the embodiment of the present invention.
【図12】本発明の実施の形態に係る、CFTのアーチ
モデルを示す図である。FIG. 12 is a diagram showing a CFT arch model according to an embodiment of the present invention.
【図13】本発明の実施の形態に係る、CFTリング体
の変形を示す図である。FIG. 13 is a diagram showing a modification of the CFT ring body according to the embodiment of the present invention.
【図14】本発明の実施の形態に係る、CFTリング体
の伸びによる支点回転角θaを示す図である。FIG. 14 is a diagram showing a fulcrum rotation angle θ a due to extension of a CFT ring body according to an embodiment of the present invention.
【図15】本発明の実施の形態に係る、CFTリング体
の曲げによる支点回転角θbを示す図である。FIG. 15 is a diagram showing a fulcrum rotation angle θ b due to bending of a CFT ring body according to the embodiment of the present invention.
【図16】本発明の実施の形態に係る、コンクリート充
填円形鋼管柱の柱梁接合部設計法のフローを示す流れ図
である。FIG. 16 is a flowchart showing a flow of a beam-column joint design method for a concrete-filled circular steel tubular column according to the embodiment of the present invention.
【図17】図16に示すフローの続きを示す流れ図であ
る。FIG. 17 is a flowchart showing a continuation of the flow shown in FIG.
【図18】本実施の形態による計算結果と、実験結果又
はFEMとの比較を示す図である。FIG. 18 is a diagram showing a comparison between the calculation result according to the present embodiment and the experimental result or FEM.
α:有効幅 S:有効周長 ψ:荷重の作用位置 D:鋼管の直径 tc:鋼管の板厚 tp:仕口増厚部の板厚 lp:仕口増厚部の余長 Hs:リングの出 Ts:リングの厚さ Bf:梁フランジ幅 tf:梁フランジ厚さ σyt:鋼管の降伏耐力 σys:リングの降伏耐力α: Effective width S: Effective circumferential length ψ: Position where load is applied D: Steel pipe diameter t c : Steel pipe plate thickness t p : Plate thickness of thickened part of joint l p : Extra length H of thickened part of joint s: ring out T s: ring of thickness B f: beam flange width t f: beam flange thickness σ yt: the yield strength of the steel pipe σ ys: the yield strength of the ring
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 信行 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 宮尾 俊明 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (72)発明者 高木 潤一 東京都千代田区丸の内一丁目1番2号 日本鋼管株式会社内 (56)参考文献 特開 平5−340032(JP,A) 特開 平9−137547(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) E04B 1/30 E04B 1/24 JICSTファイル(JOIS)─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued Front Page (72) Inventor Nobuyuki Nakamura 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Steel Pipe Co., Ltd. (72) Toshiaki Miyao 1-2-1 Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Nippon Steel Pipe Incorporated (72) Inventor Junichi Takagi 1-2-1, Marunouchi, Chiyoda-ku, Tokyo Inside Nippon Steel Tube Co., Ltd. (56) Reference JP-A-5-340032 (JP, A) JP-A-9-137547 (JP , A) (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) E04B 1/30 E04B 1/24 JISST file (JOIS)
Claims (11)
柱において、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し
伝達される力の流れ成分(P1)と、前記梁のフランジ
が取り付くリングと該リング近傍の鋼管板の曲げにより
周方向に伝達される力の流れ成分(P2)との和から、
鋼管柱における柱梁接合部分の耐力(P)を求める方法
により、該柱梁接合部分が設計され、 P=P1+P2 (1) 前記P1およびP2は、以下に掲げる式から求められたこ
とを特徴とするコンクリート充填円形鋼管柱。 【数1】 【数2】 M=MA・P2,N=NA・P2,Q=QA・P2,Mθ=M
θA・P2,TR=TRA・P2 ここで、 【数3】 【数4】 ν:鋼管のポアソン比 D:鋼管の直径 t c :鋼管の板厚 σ yt :鋼管の降伏耐力 S:有効周長 X 1 〜X 5 :係数 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク 1. In a concrete-filled circular steel pipe column to which a beam is attached, a flow component (P 1 ) of force transmitted by bending deformation of a steel pipe wall surface near the beam to be attached, a ring attached to the flange of the beam, and the vicinity of the ring. From the sum of the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction due to the bending of the steel tube sheet,
A method to determine the proof stress (P) of the beam-column joint in a steel pipe column
The column-beam joint is designed by: P = P 1 + P 2 (1) The P 1 and P 2 are concrete-filled circular steel tubular columns characterized by being obtained from the following formulas. [Equation 1] [Equation 2] M = M A · P 2 , N = N A · P 2 , Q = Q A · P 2 , M θ = M
θA · P 2 , T R = T RA · P 2 where : [Equation 4] ν: Poisson's ratio of the steel pipe D: Diameter of the steel pipe t c : Plate thickness of the steel pipe σ yt : Yield strength of the steel pipe S: Effective circumferential length X 1 to X 5 : Coefficient M: Bending moment N at the study site N: Shaft at the study site power Q: shear M theta in consideration point: bending plane in consideration portion moment T R: torque above M~T R subscript with p in consideration points travel in each parameter
At the point of study when the total plastic proof stress of the ring body M A : P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
Torque
柱において、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し
伝達される力の流れ成分(P1)と、前記梁のフランジ
が取り付くリングと該リング近傍の鋼管板の曲げにより
周方向に伝達される力の流れ成分(P2)との和から、
鋼管柱における柱梁接合部分の耐力(P)を求める方法
により、該柱梁接合部分が設計され、 P=P1+P2 (1) 前記P1およびP2は、以下に掲げる式から求められたこ
とを特徴とするコンクリート充填円形鋼管柱。 【数5】 【数6】 ここで、 【数7】 【数8】 ν:鋼管のポアソン比 D:鋼管の直径 t c :鋼管の板厚 σ yt :鋼管の降伏耐力 S:有効周長 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク 2. In a concrete-filled circular steel pipe column to which a beam is attached, a flow component (P 1 ) of force transmitted by bending deformation of a steel pipe wall surface near the beam to be attached, a ring attached to the flange of the beam, and the vicinity of the ring. From the sum of the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction due to the bending of the steel tube sheet,
A method to determine the proof stress (P) of the beam-column joint in a steel pipe column
The column-beam joint is designed by: P = P 1 + P 2 (1) The P 1 and P 2 are concrete-filled circular steel tubular columns characterized by being obtained from the following formulas. [Equation 5] [Equation 6] Here, [Equation 7] [Equation 8] ν: Poisson's ratio of steel pipe D: Diameter of steel pipe t c : Thickness of steel pipe σ yt : Yield strength of steel pipe S: Effective circumferential length M: Bending moment N at the examination point N: Axial force at the examination point Q: Shear at the examination point power M theta: plane bending moment T R in consideration point: torque above M~T R subscript with p in consideration points travel in each parameter
At the point of study when the total plastic proof stress of the ring body M A : P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
Torque
柱において、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し
伝達される力の流れ成分(P1)と、前記梁のフランジ
が取り付くリングと該リング近傍の鋼管板の曲げにより
周方向に伝達される力の流れ成分(P2)とに分解し、
該周方向に伝達される力の流れ成分(P 2 )から、鋼管
柱における柱梁接合部分の耐力(P)を求める方法によ
り、柱梁接合部分が設計され、 前記P 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴
とするコンクリート充填円形鋼管柱。 【数9】 M=MA・P2,N=NA・P2,Q=QA・P2,Mθ=M
θA・P2,TR=TRA・P2 ここで、 X 1 〜X 5 :係数 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐 力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク 3. A concrete-filled circular steel pipe to which a beam can be attached
In the column, the flow component (P 1 ) of the force transmitted by bending and deforming the steel pipe wall surface near the beam is transmitted in the circumferential direction by bending the ring to which the beam flange is attached and the steel pipe sheet near the ring. Decomposes into a force flow component (P 2 ),
From the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction , the steel pipe
By the method to obtain the proof stress (P) of the beam-column joints in the column
Therefore, the column-beam joint is designed, and P 2 is obtained from the formula given below.
Concrete-filled circular steel tubular columns. [Equation 9] M = M A · P 2 , N = N A · P 2 , Q = Q A · P 2 , M θ = M
θA · P 2 , T R = T RA · P 2 where : X 1 to X 5 : Coefficient M: Bending moment N at the study location N: Axial force at the study location Q: Shearing force M θ at the study location M θ : At the study location plane bending moment T R: subscript w p of the torque the M~T R in consideration points travel in each parameter
Takes full plastic resistance force of the ring member M A: put into consideration locations when P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
Torque
柱において、梁が取り付く近傍の鋼管壁面が曲げ変形し
伝達される力の流れ成分(P1)と、前記梁のフランジ
が取り付くリングと該リング近傍の鋼管板の曲げにより
周方向に伝達される力の流れ成分(P2)とに分解し、
該周方向に伝達される力の流れ成分(P 2 )から、鋼管
柱における柱梁接合部分の耐力(P)を求める方法によ
り、柱梁接合部分が設計され、 前記P 2 は、以下に掲げる式から求められたことを特徴
とするコンクリート充填円形鋼管柱。 【数10】 ここで、 M:検討箇所における曲げモーメント N:検討箇所における軸力 Q:検討箇所における剪断力 M θ :検討箇所における面外曲げモーメント T R :検討箇所におけるトルク 上記M〜T R の添え字p付:それぞれのパラメータにお
けるリング体の全塑性耐力 M A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る曲げモーメント N A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る軸力 Q A :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所におけ
る剪断力 M θA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
ける面外曲げモーメント T RA :P 2 =1(単位荷重)としたときの検討箇所にお
けるトルク 4. A concrete-filled circular steel pipe to which a beam can be attached
In the column, the flow component (P 1 ) of the force transmitted by bending and deforming the steel pipe wall surface near the beam is transmitted in the circumferential direction by bending the ring to which the beam flange is attached and the steel pipe sheet near the ring. Decomposes into a force flow component (P 2 ),
From the flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction , the steel pipe
By the method to obtain the proof stress (P) of the beam-column joints in the column
Therefore, the column-beam joint is designed, and P 2 is obtained from the formula given below.
Concrete-filled circular steel tubular columns. [Equation 10] Here, M: bending moment in the study locations N: axial force in consideration point Q: shear M theta in consideration point: plane bending moment T in consideration point R: subscript torque the M~T R in consideration point-shaped p Appended: for each parameter
At the point of study when the total plastic proof stress of the ring body M A : P 2 = 1 (unit load)
Bending moment N A : P 2 = 1 (unit load)
Axial force Q A : P 2 = 1 (unit load)
Shear force M θA : P 2 = 1 (unit load)
The out-of-plane bending moment T RA : P 2 = 1 (unit load)
Torque
工部端とすることを特徴とする請求項1乃至4のいずれ
かに記載のコンクリート充填円形鋼管柱。5. The concrete-filled circular steel tubular column according to claim 1, wherein the proof stress examination point is a corner edge processing portion end with a flange edge.
(P2)を、フランジ縁入り隅部加工部端とフランジ中
心軸とがなす角θAを用いて求めることを特徴とする請
求項1乃至4いずれかに記載のコンクリート充填円形鋼
管柱。6. The flow component (P 2 ) of the force transmitted in the circumferential direction is obtained by using an angle θ A formed by an end of a flanged corner processed portion and a flange center axis. Item 6. A concrete-filled circular steel tubular column according to any one of items 1 to 4.
θAまたはθB 【数11】 として求めることを特徴とする請求項6に記載のコンク
リート充填円形鋼管柱。ここで、 B f :梁フランジ幅 D:鋼管の直径 H S :リングの出 r:梁フランジ溶接部入り隅加工半径 Wherein said theta A a, theta A or theta B Equation 11] of the formula listed below The concrete-filled circular steel tubular column according to claim 6, characterized in that Here, B f : Beam flange width D: Steel pipe diameter H S : Ring protrusion r: Beam flange welded part corner processing radius
時、短期荷重時及び最大荷重時のそれぞれの荷重時に対
応する長期許容耐力PA(長期)、短期許容耐力PA(短
期)及び最大耐力Puのそれぞれを上回らないように柱
梁接合部分が設計されたことを特徴とする請求項1乃至
7いずれかに記載のコンクリート充填円形鋼管柱。 【数12】 【数13】 【数14】 8. The steel pipe column comprises a long-term permissible load P A (long-term), a short-term permissible load P A (short-term), which corresponds to long-term load, short-term load, and maximum load of the flange axial force. Pillars so that they do not exceed the maximum yield strengths P u
The concrete-filled circular steel tubular column according to any one of claims 1 to 7, wherein the beam joint portion is designed. [Equation 12] [Equation 13] [Equation 14]
を特徴とする請求項1乃至8のいずれかに記載のコンク
リート充填円形鋼管柱。9. The concrete-filled circular steel pipe column according to claim 1, which is a steel pipe column with a ring diaphragm.
グ一体タイプの鋼管柱であることを特徴とする請求項1
乃至8のいずれかに記載のコンクリート充填円形鋼管
柱。10. A ring-integrated type steel pipe column having an increased thickness at the connection portion with the beam.
A concrete-filled circular steel tubular column according to any one of 1 to 8.
コンクリート充填円形鋼管柱により築造された構造物。11. A structure constructed by the concrete-filled circular steel pipe column according to claim 1.
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