JP3493178B2 - 耐震補強構造の設計方法、記憶媒体 - Google Patents

耐震補強構造の設計方法、記憶媒体

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    • E—FIXED CONSTRUCTIONS
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、天然ガス（ＬＮ
Ｇ）備蓄設備などのプラントにおいて使用されるエネル
ギー輸送用の配管を支える配管系架台に対して耐震補強
を施すための設計方法及びその方法をコンピュータで実
行するためのプログラムモジュールを格納した記憶媒体
に関する。
【０００２】
【従来の技術】地震は人類の営みに多大な災害をもたら
してきた。ここ数年でも阪神大震災（日本）、トルコイ
ズミット地震（トルコ）、台湾集集地震（台湾）等は公
共のライフライン設備に被害をもたらし、特に、阪神大
震災では電力の復旧に3日、都市ガスの復旧に数ヶ月を
要する等、公共設備の安全性について十分な検討が必要
であることを認識させられた。ここ数年でも阪神大震災
における高速道の破壊などの大地震の教訓を生かして、
従来よりも大きな地震が発生する場合を想定し、旧耐震
設計基準で建設された既設の建築物や土木構造物等の建
造物について、地震時の耐力を向上させる種々の耐震補
強法が検討されている。
【０００３】例えば、鉄骨鉄筋コンクリートの既存構造
物における耐震補強法として、柱部材の耐力向上のため
に、鉄筋を巻きつけてコンクリートを打ち増しする方
法、鋼板を巻きつけて補強する設計方法等が提案されて
いる。
【０００４】しかしながら、従来の配管系架台等に適用
される設計手法において、梁、柱、ブレースなどの部材
の選定は架台構造が最終的な破壊に至るまでの終局荷重
（真の耐力）は考慮されていなかった。すなわち、その
構造が耐え得るべき外力との関係においては、強度に余
裕がある部材や、余裕のない部材が選定される場合があ
り、定量的な評価が設計段階で反映できていない状況に
あった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来における架台構造
に対する耐震補強方法の問題点としては、鉄骨柱下端の
柱梁接合部に補強金具を接合したり、鉄筋コンクリート
を根巻きすることにより、鉄骨柱脚部と基礎は剛結され
ると、基礎による柱脚の支持方法がピンから固定条件と
なり、補強金具や鉄筋コンクリートと柱脚部が新たに接
する界面を介してせん断耐力や曲げ耐力が基礎に伝達さ
れる。これら基礎に伝達されるせん断力や曲げモーメン
トは、地震力が増加するとその大きさに相関して増加す
るため、鉄骨柱脚部と基礎との間が剛結の場合、許容応
力度を超えると基礎そのものが持たなくなり破壊される
おそれがある。
【０００６】従って、従来の基礎の強度設計は、軸力に
対しての安全率は十分確保しているものの曲げモーメン
トに対しての安全率は、軸力に比べてあまり余裕がない
のが実情である。したがって、柱および梁にカバープレ
ートをあてがった耐震補強は、基礎の許容応力にある程
度の余裕がある場合には適しているが、基礎の許容応力
の余裕を少なくして設計している場合には、単に柱およ
び梁にカバープレートを補強するだけでは適していない
ことが分かる。
【０００７】従来の配管系架台の設計における、梁、
柱、ブレースなどの部材の選定は、架台構造が破断に至
るまでの終局荷重（真の耐力）は考慮されていなかっ
た。そのため、架台構造が耐え得るべき荷重との関係に
おいては、終局的な崩壊までに強度に余裕がある部材
や、余裕のない部材が結果として選定される場合があ
り、架台構造全体の崩壊までを考慮した負荷条件、部材
選定など定量的な評価が設計段階で反映できていないと
いう問題があった。
【０００８】更に、耐震補強を施すことにより、弾性領
域と塑性変形領域とがそれぞれ拡大して、破断するまで
の耐震性能が向上した配管系架台の終局荷重がどのくら
いになるかの見積もりを定量的に行なうことは、構造設
計において極めて重要な問題であるが、この評価を定量
的に評価することは困難であり、設計者の経験的判断に
依存してたという問題がある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明においては、耐震
補強方法として、配管系架台の基礎に立設した柱部材の
柱脚部を根巻き部材により補強する場合において、柱脚
部と根巻き部材との間に緩衝部を設け、この緩衝部によ
って外力が柱脚部に発生させる曲げモーメントを損失さ
せ、基礎へ伝達させにくくすることにより基礎が負担す
る曲げモーメントを軽減する柱部材の根巻型耐震補強構
造を配管系架台に適用する。
【００１０】かかる根巻型耐震補強構造を施した配管系
架台がどの程度の負荷をカバーできるかを塑性率比によ
り評価し、負荷の増分を示す荷重係数（震度）と許容応
力度比（σ／ｆ）の関係を、配管系架台の構成要素とな
る柱、梁、ブレースについてそれぞれ定量的に求め、与
えられた設計条件から各要素若しくは構造全体が壊れる
終局荷重を特定する設計方法、その方法をコンピュータ
で実行するためのプログラムモジュールを記憶した記憶
媒体を提供することを目的とする。
【００１１】上記目的を達成するために、本発明にかか
る耐震設計方法、記憶媒体は主として以下の構成からな
ることを特徴とする。
【００１２】 すなわち、少なくとも架台を構成する柱
部材、梁部材、ブレース部材の形状データ及び特性デー
タを格納するデータベースと、当該データベースから選
定した柱部材に対する耐震補強の効果を演算し、前記柱
部材を含む架台が配管を支持できるか否かを判定するた
めの演算処理を実行する演算手段と、前記演算処理を実
行するためのデータを保持するメモリと、前記部材を選
定するためのデータを入力する入力装置と、前記部材の
選定に関する情報を表示する表示装置とを含む情報処理
装置において実行される、前記架台の柱部材の柱脚部を
根巻き部材により補強する耐震補強構造の設計方法であ
って、前記根巻き部材により補強をする前記柱部材を選
定するための部材の特性データとして、数値範囲により
与えられる許容応力度比に関する上限値と下限値と、前
記配管を支持できるか否かを判定するための前記配管の
負荷データと、を前記入力装置からの入力に基づいて、
前記メモリに設定する設定工程と、前記メモリに設定さ
れた前記上限値と前記下限値とを読み出し、前記データ
ベースに設定されている前記特性データとしての許容応
力度比のデータと照合し、前記上限値と前記下限値で規
定される数値範囲に含まれる許容応力度比のデータが設
定されている柱部材を前記データベースから選定する選
定工程と、前記柱部材の柱脚部と前記根巻き部材との間
に緩衝部を設け、当該緩衝部により、前記柱脚部に発生
する負荷を損失させ、当該負荷を前記柱部材が立設する
基礎部材に伝達させない補強により、前記柱部材が破断
するまで変形し得るパラメータとして、補強をしない柱
部材の塑性変形量に対する、前記根巻き部材により柱脚
部を補強をした柱部材の塑性変形量の増加を示す変形倍
率を、前記入力装置からの入力に基づいて設定する塑性
率比設定工程と、前記補強をしない柱部材を降伏させる
荷重に対する、前記根巻き部材により補強をした柱部材
を破断させる耐荷重の増分を示す第１荷重係数値を、前
記変形倍率に基づいて前記演算手段に演算させる荷重係
数演算工程と、前記根巻き部材による補強をした柱部材
の塑性範囲における、前記耐荷重の増分を示す荷重係数
値と、前記柱部材の許容応力度比との関係を前記演算手
段に線形近似させ、当該線形近似に基づいて前記演算手
段により演算された第１荷重係数値に対応する第１許容
応力度比を、前記演算手段に演算させる許容応力度比演
算工程と、前記選定された柱部材の許容応力度比の上限
値である第２許容応力度比を前記データベースから読み
出し、前記第１許容応力度比が前記第２許容応力度比を
超える場合は、前記第２許容応力度比に対応する第２荷
重係数値を前記線形近似に基づいて前記演算手段に演算
させ、前記第２荷重係数値を前記根巻き補強がされた柱
部材が壊れる終局荷重を演算するための荷重係数値とし
て特定し、前記第１許容応力度比が前記第２許容応力度
比を超えない場合は、前記第１荷重係数値を前記終局荷
重を演算するための荷重係数値として特定する特定工程
と、前記特定工程の処理で特定された荷重係数値に基づ
いて前記根巻き補強がされた柱部材が壊れる終局荷重を
前記演算手段に演算させ、前記終局荷重と前記メモリに
設定されている負荷データとを比較し、当該負荷データ
が前記終局荷重以下の場合に、前記補強された柱部材が
前記配管を支持できることを前記表示装置に表示させる
判定工程と、を備えることを特徴とする。
【００１３】
【００１４】 また、上記の耐震補強構造の設計方法に
おいて、前記判定工程は、前記柱部材、前記梁部材、前
記ブレース部材から構成される架台において、各々の部
材に対して特定された終局荷重を比較して、各々の終局
荷重のうち最小の終局荷重を、前記架台全体の終局荷重
とすることを特徴とする。
【００１５】 また、上記の耐震補強構造の設計方法に
おいて、前記判定工程は、主要部材である前記柱部材及
び前記梁部材と前記主要部材を補強する補強部材である
前記ブレース部材と、から構成される架台構造の場合、
各々の部材に対して特定された終局荷重を比較して、前
記主要部材の終局荷重が前記補強部材の終局荷重よりも
大きい場合は、前記主要部材の終局荷重を前記架台全体
の終局荷重とすることを特徴とする。
【００１６】 また、少なくとも架台を構成する柱部
材、梁部材、ブレース部材の形状データ及び特性データ
を格納するデータベースと、当該データベースから選定
した柱部材に対する耐震補強の効果を演算し、前記柱部
材を含む架台が配管を支持できるか否かを判定するため
の演算処理を実行する演算手段と、前記演算処理を実行
するためのデータを保持するメモリと、前記部材を選定
するためのデータを入力する入力装置と、前記部材の選
定に関する情報を表示する表示装置とを含む情報処理装
置において、前記架台の柱部材の柱脚部を根巻き部材に
より補強する耐震補強構造の設計方法を実行させるプロ
グラムモジュールを格納した記憶媒体であって、該プロ
グラムモジュールが、前記根巻き部材により補強をする
前記柱部材を選定するための部材の特性データとして、
数値範囲により与えられる許容応力度比に関する上限値
と下限値と、前記配管を支持できるか否かを判定するた
めの前記配管の負荷データと、を前記入力装置からの入
力に基づいて、前記メモリに設定する設定モジュール
と、前記メモリに設定された前記上限値と前記下限値と
を読み出し、前記データベースに設定されている前記特
性データとしての許容応力度比のデータと照合し、前記
上限値と前記下限値で規定される数値範囲に含まれる許
容応力度比のデータが設定されている柱部材を前記デー
タベースから選定する選定モジュールと、前記柱部材の
柱脚部と前記根巻き部材との間に緩衝部を設け、当該緩
衝部により、前記柱脚部に発生する負荷を損失させ、当
該負荷を前記柱部材が立設する基礎部材に伝達させない
補強により、前記柱部材が破断するまで変形し得るパラ
メータとして、補強をしない柱部材の塑性変形量に対す
る、前記根巻き部材により柱脚部を補強をした柱部材の
塑性変形量の増加を示す変形倍率を、前記入力装置から
の入力に基づいて設定する塑性率比設定モジュールと、
前記補強をしない柱部材を降伏させる荷重に対する、前
記根巻き部材により補強をした柱部材を破断させる耐荷
重の増分を示す第１荷重係数値を、前記変形倍率に基づ
いて前記演算手段に演算させる荷重係数演算モジュール
と、前記根巻き部材による補強をした柱部材の塑性範囲
における、前記耐荷重の増分を示す荷重係数値と、前記
柱部材の許容応力度比との関係を前記演算手段に線形近
似させ、当該線形近似に基づいて前記演算手段により演
算された第１荷重係数値に対応する第１許容応力度比
を、前記演算手段に演算させる許容応力度比演算モジュ
ールと、前記選定された柱部材の許容応力度比の上限値
である第２許容応力度比を前記データベースから読み出
し、前記第１許容応力度比が前記第２許容応力度比を超
える場合は、前記第２許容応力度比に対応する第２荷重
係数値を前記線形近似に基づいて前記演算手段に演算さ
せ、前記第２荷重係数値を前記根巻き補強がされた柱部
材が壊れる終局荷重を演算するための荷重係数値として
特定し、前記第１許容応力度比が前記第２許容応力度比
を超えない場合は、前記第１荷重係数値を前記終局荷重
を演算するための荷重係数値として特定する特定モジュ
ールと、前記特定モジュールで特定された荷重係数値に
基づいて前記根巻き補強がされた柱部材が壊れる終局荷
重を前記演算手段に演算させ、前記終局荷重と前記メモ
リに設定されている負荷データとを比較し、当該負荷デ
ータが前記終局荷重以下の場合に、前記補強された柱部
材が前記配管を支持できることを前記表示装置に表示さ
せる判定モジュールと、を備えることを特徴とする。
【００１７】
【００１８】 また、上記の記憶媒体において、前記判
定モジュールは、前記柱部材、前記梁部材、前記ブレー
ス部材から構成される架台において、各々の部材に対し
て特定された終局荷重を比較して、各々の終局荷重のう
ち最小の終局荷重を、前記架台全体の終局荷重とするこ
とを特徴とする。
【００１９】 また、上記の記憶媒体において、前記判
定モジュールは、主要部材である前記柱部材及び前記梁
部材と前記主要部材を補強する補強部材である前記ブレ
ース部材と、から構成される架台構造の場合、各々の部
材に対して特定された終局荷重を比較して、前記主要部
材の終局荷重が前記補強部材の終局荷重よりも大きい場
合は、前記主要部材の終局荷重を前記架台全体の終局荷
重とすることを特徴とする。
【００２０】
【００２１】
【発明の実施の形態】＜耐震補強構造の説明＞配管系架
台に適用する耐震補強方法を図面に基づいて説明する。
図１は配管系架台１の補強前の全体構成図であり、図１
（ａ）は鉄骨柱２ａ（Ｈ型鋼など）から構成される配管
系架台１を上からみた平面図であり、同（ｂ）は配管系
架台１を正面からみた正面図であり、同（ｃ）は配管系
架台１を側面からみた側面図である。鉄骨柱２ａは、図
１（ｂ）で示されるように基礎３の上に立設している。
両柱２ａの間には梁２ｂが固定され、柱２ａはブレース
部材２ｃにより補強されている。
【００２２】図２は配管系架台１において補強が施され
ていない柱脚部下端部側面の拡大図であり、図３は図２
の柱脚部下端部の取付部を図２矢視方向から見た図であ
る。図２および図３は補強されていない鉄骨柱２ａがベ
ースプレート４に溶接され、基礎３とアンカーボルト５
で結合している状態を示している。
【００２３】図４は配管系架台１の柱脚部を根巻き型の
補強構造で補強した場合の柱脚部の拡大図であり、図５
は配管系架台１の柱脚部を根巻き型の補強構造で補強し
た場合の柱脚部の図４矢視方向の断面図である。図４を
用いて、配管系架台の基礎に施される耐震補強（根巻き
部１２）の施工手順を以下に説明する。
【００２４】根巻き部１２は、まず、基礎３に根巻き部
１２を定着させるアンカーボルト９、および基礎３の外
周に配筋される補強立上がり筋８およびフープ鉄筋６を
配置し、次に鉄骨柱２ａの周囲に所定の隙間１０を形成
する型材を配置した後、コンクリートを打設して形成さ
れる。次に、鉄骨柱２ａの周囲に埋め込んだ型材を除去
することにより鉄骨柱２ａの周囲に隙間１０が形成され
る。こうして形成された隙間１０に選定された所定の充
填材（防振ゴムなど）を充填することにより、根巻き型
の補強構造が形成される。
【００２５】＜耐震補強を施した配管系架台＞ ＜耐震性評価＞本実施形態における、根巻き型の耐震補
強を施した配管系架台１の補強効果を検証するために、
耐震補強が施されていない架台（これを、以下「供試体
Ａ」という。）と耐震補強されている架台（以下、「供
試体Ｂ」という。）、それぞれに対して静的な荷重をか
けて、梁、ブレース、柱などの部材が降伏点を越えて、
どの程度までの耐力（終局耐力）があるかを把握するた
めの静的荷重載荷試験を行なった。
【００２６】この試験について図６、図７を用いて説明
する。
【００２７】図６は、耐震試験に使用した補強前の配管
系架台１の柱脚部に設置した抵抗線型歪ゲージ１３ａ〜
１８ａの設置位置を示しており、図７は、耐震試験に使
用した補強後の配管系架台１の柱脚部に設置した抵抗線
型歪ゲージ１３ｂ〜１８ｂの設置位置を示している。静
的荷重Ｐは図１（ｂ）に示すように、供試体Ａの梁に対
して水平方向に与えられ、荷重Ｐを漸増させたときの変
位をひずみゲージにより測定する。荷重Ｐは供試体Ｂに
対しても同様の位置に負荷されるものとする。
【００２８】＜降伏変位、最大変位、塑性率の比較＞静
的載荷荷重試験によって得られた供試体Ａ及び供試体Ｂ
の荷重―変位曲線を図８に示す。この試験から耐震補強
を施してない供試体Ａでは、荷重載荷によって徐々に各
部材の応力が増加し、載荷荷重２５（ｋＮ）でアンカー
ボルトが降伏点を越え（図８（ａ）のＡ点）、載荷荷重
５８（ｋＮ）では塑性の領域に達したと考えられる（図
８（ａ）のＢ点）。その後、載荷を続行しても、ひずみ
のみが増加し、載荷荷重６７（ｋＮ）でアンカーボルト
が延性破壊を起した。この点を供試体Ａの崩壊点（図８
（ａ）のＣ点）と考える。このことから耐震補強を施し
てない架台では、アンカーボルトの耐力によって、架台
の終局強度が決まることが確認された。
【００２９】一方、耐震補強を施した供試体Ｂでは、荷
重載荷によって圧縮側ブレース、荷重載荷方向梁及び柱
の順番で降伏点を越えることが確認できた。載荷荷重１
６０（ｋＮ）で圧縮ブレースが塑性域を越え（図８
（ｂ）のＡ点）、その後、載荷を続行しても、変位のみ
が増加し、載荷荷重１７０（ｋＮ）でブレースが完全に
座屈を起した。これは、ペデスタル基礎（図４）に根巻
きを施したことにより、アンカーボルトの耐力が増加
し、柱及び梁にはプレートを当てた補強を行ったため、
圧縮側ブレースが最初に座屈を起したものと思われる。
ブレースは変位１４２（ｍｍ）で破断した（図８（ｂ）
のＣ点）。この点が供試体Ｂの崩壊点（図８（ｂ）のＣ
点）である。
【００３０】図８（ａ），（ｂ）に示す曲線によると耐
震補強を施していない供試体Ａの場合（図８（ａ）），
降伏点は顕著に表れないのに対して、耐震補強を施した
架台（図８（ｂ））の場合、降伏点は顕著に表れ、最終
的な破断に至るまでの特性は明らかに図８（ａ）とは相
違する。
【００３１】図９は、静的荷重載荷試験の結果であり、
構造が降伏するまでの変位（降伏変位ｘｙ）と、架台構
造が崩壊するまでの変位（最大変位ｘｕ）の測定結果、
および降伏変位と最大変位の比である塑性率μ（＝ｘ ｕ
／ｘ ｙ ）の比較を示す図である。図９によると、耐震補
強を施した供試体Ｂは、補強をしない場合（供試体Ａ）
に比べて塑性率は約３倍（１３．７／４．４＝３．１
１）となる。この両塑性率の比を「塑性率比」とする。
【００３２】耐震補強を施した構造の塑性率比とは耐震
補強を施すことにより構造物が変形（弾性域と塑性変形
の範囲の両方を含む）し得る変形倍率である。塑性率比
が３倍になるという物理的な意味は、構造が負荷により
変形し、崩壊するまでに３倍のエネルギ（荷重と変位の
曲線で囲まれた部分の面積）が必要となり、構造の崩壊
のしにくさが３倍になるということである。
【００３３】尚、図８は、静的荷重によるものである
が、動的加振による変位は静的荷重載荷試験による変位
より小さい。これは、動的な加振によって各部材に偏心
モーメントが作用するために、その分が応力の発生の損
失となるからである。従って、架台の設計における荷重
は静的なものを支配的に考えればよいといえる。
【００３４】図４および図５に示すように、本実施形態
においては緩衝部１０として、柱部材２の周囲に隙間の
厚さが１０〜１５ｍｍ程度の緩衝部を設け、さらに、こ
の緩衝部１０に、圧縮強度が高く、膨張・収縮のあまり
大きくなく、曲げ変形に伴う応力を吸収できる充填材と
して、コンクリート構造物の目地材であるアスファルト
マスチック成形目地板（商品名ＡＯＩエラスタイト ア
オイ化学工業製）を充填している。
【００３５】なお、充填材について述べると、上述の材
料に限定されず、他の材料、例えば、防振ゴムなどの各
種ゴム、エポキシ樹脂などの高分子材料、アルミ板、ア
ルミ合金、亜鉛板、などの金属材料、金属合金材料、ア
スファルトなどの石油や石炭を原料とする材料など弾性
変形あるいは塑性変形する材料であればよい。
【００３６】すなわち、外力が作用した場合に鉄骨柱脚
部の曲げモーメントを吸収可能な材料ならばよい。根巻
き部分と柱脚部下部側面とを直接結合せず、その間に隙
間を設けその隙間に充填材を充填することにより、根巻
き部分と柱脚部下部側面との界面結合力を低下させ、外
力の作用に伴い発生する鉄骨柱脚部の曲げ変形を許容
し、発生した鉄骨柱脚部の曲げモーメントの大部分を充
填材および根巻き部分で吸収することにより、柱脚部か
ら基礎へ伝達される曲げモーメントを激減させる構造で
あれば、どのような構造であっても、どのような形状の
部材を使用してもよいのである。
【００３７】さらに、緩衝部１０を設けた根巻き部材１
２は、根巻き補強を施さないときに基礎３が柱部材２ａ
から伝達される応力によって破壊されるのを防ぐ役割も
担っている。この役割は、柱部材２ａから緩衝部１０、
根巻き部材１２を経由して基礎３に伝達される応力を損
失させる役割であり、この役割を根巻き部材１２が担う
ことにより、基礎３に伝達される応力が低下することに
より基礎３の負担する応力は低減し、基礎３の破壊を防
止することができる。
【００３８】＜塑性を考慮した耐震設計の方法＞耐震補
強の有無により、架台の荷重−変位特性は明らかに相違
する（図８（ａ），（ｂ））。図９に示す実験データか
ら各々の降伏変位、最大変位を比較すると、耐震補強が
施されていない場合の降伏変位は１．３８（ｍｍ）であ
り、耐震補強を施した場合は降伏変位が１０．３６（ｍ
ｍ）である。すなわち、降伏するまでの弾性範囲は約
７．５倍（＝１０．３６／１．３８）に増加する。
【００３９】さらに、降伏後の最大変位を比較すると、
耐震補強が施されていない場合の最大変位は６．１２
（ｍｍ）であり、耐震補強を施した場合が１４２（ｍ
ｍ）であり、部材が破断に至るまでの塑性変形は約２
３．２倍（＝１４２／６．１２）となる。このように、
耐震補強を施すことにより、弾性領域と、塑性変形領域
とがそれぞれ拡大する。
【００４０】耐震設計方法においては、補強により破断
するまでの耐震性能が向上した架台が、どの程度の荷重
まで耐え得るか終局荷重を見積ること、この終局荷重か
ら設計荷重（使用荷重）を算出する。
【００４１】また、荷重を概算して、梁、柱、ブレース
部材等の許容応力度比を求め、部材選定の適否を判断す
る。
【００４２】終局的な破断を考慮した塑性変形と荷重条
件を設計段階で反映させることは、一般的にその非線形
性挙動から困難ではあるが、本実施形態では、塑性変形
を完全弾塑性モデルとして近似して、この変形モードに
おいて貯えられるエネルギ（荷重と変位によりなされる
仕事）が、線形な挙動を示す弾性変形と等価として考
え、エネルギが一定（保存される）となる荷重条件、変
位条件を設計の拘束条件として使用する。
【００４３】終局的な塑性まで拡大した設計領域におい
て、降伏荷重（降伏変位を与える荷重）に対する荷重増
分割合を定める荷重係数（震度）と許容応力度比（σ／
ｆ）の相関関係を求め、架台を構成する部材（梁、柱、
ブレース）が与えられた設計条件を満たすように選定す
る設計方法を以下説明する。
【００４４】＜耐震補強設計の工程＞図１１は、本実施
形態における、耐震補強方法の処理工程を説明するため
のフローチャートである。
【００４５】＜ステップＳ１１０１＞ステップＳ１１０
１では、配管系架台の構造計算が既にされているか否か
を判断する。
【００４６】構造計算がされていない場合（Ｓ１１０１
−Ｎｏ）は処理をステップＳ１１９０、ステップＳ１１
９５に進め、それぞれ配管架台の構造計算、架台基礎の
設計計算を行なう。
【００４７】配管系架台の構造計算が既に実行されてい
る場合（Ｓ１１０１−Ｙｅｓ）は、処理をステップＳ１
１０３以降に進める。
【００４８】図１０は、ネットワーク上に接続した情報
処理装置の概略構成を示すブロック図であり、配管系架
台の構造計算に関する架台緒元情報はキーボード、マウ
ス等の入力装置１００７により入力され、情報処理装置
のＲＡＭ１００４ｂ，２次記憶装置１００４ｃに格納さ
れる。力学的な演算処理はＯＳ１００２の制御の下ＣＰ
Ｕ１０１０により実行される。
【００４９】＜ステップＳ１１０３＞ステップＳ１１０
３では、構造計算に基づく解析結果により、架台構成部
材（梁、柱、ブレースなど）に生じる許容応力度比をチ
ェックする。情報処理装置（図１０）の２次記憶装置１
００４ｃに格納される部材特性データベースには、図１
５に例示するような個々の部材ごとの断面形状、寸法、
曲げモーメント（Ｍ）、せん断力（Ｑ）、座屈長さ（ｌ
ｂ）、許容曲げ応力（ｆσ）、許容せん断応力（ｆ
ｓ），許容応力度比（σ／ｆ）等の固有情報が全て格納
されており、このデータベースを参照して、許容応力度
比が設定された範囲、例えば０．９≦σ／ｆ≦１．０の
範囲、にある部材をピックアップする。
【００５０】この結果は、情報処理装置のディスプレイ
等の表示装置１００６により表示される。設計者はこの
表示された部材情報に基づき部材の選択、変更などを行
なうことが可能である。
【００５１】＜ステップＳ１１０４＞ステップＳ１１０
４で、架台が支持する対象物である大口径配管のサポー
ト点を入力する。ここで、入力されたサポート点となる
梁部材について、架台の負荷条件を加味することによ
り、許容応力度比が０．８≦σ／ｆ≦１．０の範囲とな
った場合は耐震補強を行なう対象部材として選定され
る。
【００５２】但し、耐震補強の対象とされる許容応力度
比の範囲は上記に限るものではなく、任意に設定可能な
条件であることは言うまでもない。
【００５３】＜ステップＳ１１０５＞ステップＳ１１０
５では、構造計算（ステップＳ１１９０、Ｓ１１９
５）、許容応力度比のチェック（Ｓ１１０３）、サポー
ト点の設定（Ｓ１１０４）結果に基づき、最終的な耐震
補強部材を選定する。
【００５４】＜ステップＳ１１０６＞ステップＳ１１０
６では、ステップＳ１１０５で選定された部材に対する
耐震補強設計を行なう。耐震補強を施すことにより、ど
の程度の荷重係数及び許容応力度比で設計を行なうの
か、などを許容応力度比及び荷重係数の関係から求め
る。この詳細な処理は図１１Ｂのフローチャートに従
う。
【００５５】＜ステップＳ１２０１＞ステップＳ１２０
１では、塑性率比の設定を行なう。このパラメータは、
塑性率比＝耐震補強構造の塑性率／耐震補強をしない構
造の塑性率で、定義される。
【００５６】塑性率比は設計荷重に対する余裕を定める
ための安全率、すなわち荷重係数を算出し、塑性領域に
おける終局荷重を決定するための重要なパラメータの１
つである。ここで構造特性係数と塑性率比の関係を以下
に説明する。
【００５７】＜構造特性係数と塑性率比＞骨組み構造に
おける復元力特性は、部材構成・接合法および鉛直荷重
と水平変形とによる荷重（P）と変位に依存する。骨組
み構造の倒壊時（復元力喪失時）の累積塑性変形量を完
全弾塑性形（図１２（ａ）），スリップ形（図１２
（ｂ））または両者の複合型の復元力特性を持つ振動型
では、正、負の累積塑性変形の応答値がほぼ等しいこと
から、骨組みが倒壊するまでに、吸収しうる塑性ひずみ
エネルギーUＷPは次の値となる。
【００５８】UＷP＝２ＱyδB (１) δB：破断時の層間変位 (１)式を累積塑性変形倍率ηを用いて骨組みの変形能力
を評価すると(２)として表現される。
【００５９】η＝δB/δy （２） ここで、δy：降伏時の層間変位 実際の配管架台は２層に近い構造物であるので、骨組み
各層の復元力特性を完全弾塑性形に置換した場合、第１
層が倒壊に至るまでの第１層のエネルギー吸収量UＷP1
は式(３)として表現できる。
【００６０】U ＷP1＝（Ｍg2Ｔ2/４π2）×２c1α1 2η1 (３) ここで、 C1：１／χ1 χ1：κ1／ κeq κeq ：4π2Ｍ/Ｔ2 Ｔ：１次固有周期 κ1：第１層のばね定数 α1：第１層の降伏せん断力係数 Ｑy：第１層の降伏耐力 η1：第１層の平均累積塑性変形倍率 配管系架台の第１層が倒壊に至るまでに骨組み全体が吸
収しうる塑性ひずみエネルギーの総量UＷPとUＷP1との
関係を式(４)と置けば、U ＷP＝α1UＷP1 (４) となる。ここで、α1は構造物各層の強度分布、剛性分
布、質量分布の関数として表現できるので、弾性振動エ
ネルギーは式(５)で近似できる。
【００６１】 Ｗe＝（Ｍg2Ｔ2/４π2）×(α1 2/2) (５) 式(１)〜(５)を用いて、第１層の倒壊時の降伏せん断係
数α1を求めると式(６)となる。
【００６２】 α1＝１/（１+４C1・１）(1/2)×２πＶD/gT (６) ここで、ＶD：速度スペクトル 従って、第１層に要求される終局耐力の下限値Qun1は式
(７)となる。
【００６３】Ｑun1＝α1Ｗ (７) ここで、Ｗ：構造物の総重量=Ｍg 式(7)を建築基準法施行令に合わせればＱun1は式(８)と
なる。
【００６４】 Ｑun1＝ＤsＦesＱud1 (８) ここで、Ｑud1＝ＺＲｔＣoＷでＦes＝Ｚ=1.0と置けば、
式(７)、(８)の関係から式(９)が得られる。
【００６５】α1＝ＤsＲtＣo (９) 式(９)は基本的に加速度応答スペクトルとみなすことが
でき、加速度応答スペクトルと速度応答スペクトルＶD
の関係は式(１０)となる。
【００６６】ＲtＣoｇ＝（２π/Ｔ）ＶD (１０) 式(１０)の関係から式(６)と式(９)を比較することによ
り構造特性係数Ｄｓが式(１１)として求められ、最終的
には配管系架台の塑性係数として採用される。
【００６７】Ｄs＝１/（１+４Ｃ1・１）(1/2) (１１) 耐震試験により配管系架台の塑性率比は約３．０と求め
られたので、この値を採用してもよい。また、塑性率比
として任意の定数を設定することも可能である。
【００６８】本発明の実施形態において説明した、柱部
材基礎に緩衝材を利用した耐震補強方法によると、弾性
域と、塑性変形の範囲とを拡大する構造特性、耐震性能
を与えるので、従来に比べて材料選定、設計荷重の領域
を拡張することが可能になる。
【００６９】＜ステップＳ１２０２＞ステップＳ１２０
２では、ステップＳ１２０１で設定された塑性率比に基
づき、配管系架台の終局荷重を考慮した塑性設計のため
の荷重係数を（１１）式に基づき算出する。
【００７０】耐震試験によって、配管架台の塑性率比は
約３．０と求められた。この数値を式（11）に当てはめ
ると、構造特性係数Ｄs値は式（１２）のように約０．
３３となる。
【００７１】 Ｄs＝０．３３ (１２) 式（１２）の数値は、建築基準法で定義されている式
(１３)のように、構造特性係数の許容範囲内にある、適
法な値である。
【００７２】 Ｄs＝０．３〜０．５５ (１３) 構造特性係数は、構造物の持つ保有耐力を算定する場合
に構造物の形状によって決める数値である。保有耐力の
意味は、構造物の部材が降伏点応力を超えても構造物が
崩壊に至らないように設計するものであり、終局耐力を
考慮した設計と同じことになる。したがって、配管架台
の塑性設計のための荷重係数Ｃeは式（１４）のように
約１．３（＝１．０＋構造特性係数Ｄｓ０．３３）とな
る。
【００７３】Ｃe≒１．３ (１４) Ｃｅの値は設計荷重に対する安全率としての意味を持
つ。設計荷重に荷重係数（安全率）を乗じた荷重が終局
荷重である。
【００７４】＜ステップＳ１２０３＞ステップＳ１２０
３では、荷重係数（震度）と許容応力度比（σ／ｆ）の
関係を求める処理を実行する。この関係を求めるには架
台構造に対して塑性変形が生じた場合の荷重と塑性変位
の関係を、いわゆる完全弾塑性体として近似して、崩壊
に至るまでのエネルギ（荷重と変位によりなされる仕
事）は架台のふるまいを弾性体として置き換えた場合の
復元力（エネルギ）とほぼ同量となるモデル化が前提と
なる。
【００７５】つまり、構造物に水平荷重を作用させた場
合に（図１３（ａ）），その位置における水平力Ｐ―水
平変位δの関係は、図１３（ｂ）のように簡略化して表
現することができ、弾性復元力△OABと弾塑性復元力□O
CDEの面積が等しくなる。耐震試験から得られた弾塑性
復元力特性は、図１３に示した（ｂ）図のOCD曲線に相
当する。
【００７６】建築基準法では、 各部材の断面算定において許容応力度比（σ/ｆ）
1.0より小さくなければならない。
【００７７】 いくら塑性率比が大きくても許容応力
度比が1.0より大きく例えば1.3になることはない。
【００７８】などと規定されている。塑性設計は終局荷
重に対して構造物が安全であるかどうかを検討するもの
であり、終局荷重は作用荷重に荷重係数を乗じて求め
る。つまり、許容応力度比設計に用いられている設計荷
重（作用荷重）に荷重係数（安全率）を乗じた終局荷重
を設定し、その荷重の大きさが主要骨組みの機構によっ
て崩壊する荷重（崩壊荷重）に等しくなるように設計を
行うことである。
【００７９】ステップＳ１２０３において、図１４のよ
うな、選定された部材ごとに、許容応力度比と荷重係数
の関係を求める。
【００８０】設計荷重（作用荷重）に対する荷重係数倍
の荷重の増分は、図１３（ｂ）により示した完全弾塑性
体に貯えられるエネルギと弾性体に貯えられるエネルギ
とが一定に保存されるという前提により、本来は塑性域
において変位（歪み）を進展させる降伏水平荷重Pyがさ
らに弾性変形を進行させる荷重として点Ｃ（Ｐｙ、δ
ｙ）から点Ａ（ＰE，δE）方向に増加する荷重として置
き換えられたことによる。増加した荷重に対して許容応
力度を計算すれば、荷重係数に対応する許容応力度比を
求めることは可能である。
【００８１】耐震補強を施すことで塑性率比が向上した
ために、弾性範囲と塑性変形の範囲とが拡大されるの
で、その分、設計可能範囲も弾性範囲（降伏点）を越え
て、塑性範囲における荷重の増加分と、その増分荷重に
対応する許容応力度比が拡大される。
【００８２】但し、この荷重増分は、既に説明している
ように建築基準法の規定により、許容応力度比＝１．０
を超えないという制約条件が課せられる。
【００８３】耐震補強の効果として、設計可能領域は拡
大する。選定された部材に対する許容応力度比の最大値
（上限値）１．０に対応する荷重係数が分かれば、この
荷重係数はその部材が壊れる終局荷重として特定でき
る。設計可能領域を最大限に活用した極限設計が可能と
なる。
【００８４】＜ステップＳ１２０４＞ステップＳ１２０
４では、ステップＳ１２０３で求めた荷重係数と許容応
力度比の関係に基づいて（図１４）、設計荷重の決定、
選定した部材の適否などの条件を判定する。
【００８５】選定された部材の許容応力度比の上限値
１．０を基準として、それに対応する荷重係数を特定す
る。終局荷重が特定できると、設計荷重を求めることが
でき、配管サポート点に作用する荷重条件等の適否を判
断することができる。
【００８６】例えば、図１４におけるブレース部材につ
いて考察すると、許容応力度比１．０を与える荷重係数
は約１．５７であり、この場合の荷重増分は基準となる
荷重係数１．０（設計荷重）に対して約５７％増加とな
る。これよりも大きな荷重が負荷された場合にブレース
部材は崩壊（座屈）する。設計荷重（作用荷重）に安全
率を乗じた荷重が終局荷重となるので、荷重係数（安全
率）を求めることができれば、許容設計荷重を定量的に
把握することができる。
【００８７】荷重係数１．５７に対する梁部材の許容応
力度比は、図１４の関係によると０．９４となり、同様
に柱部材の許容応力度比は０．９となり、いずれも許容
応力度比は余裕がある。
【００８８】一方、梁部材の許容応力度比が１．０とな
る荷重係数は約１．６８であり、柱部材の場合は荷重係
数１．７０を超えてもまだ許容応力度比は１．０になら
ず余裕があることがわかる。
【００８９】梁、柱、ブレースを部材に含む配管系架台
において、荷重係数１．５７に相当する負荷でブレース
が座屈しても梁、柱部材はまだ終局荷重に到達しておら
ず、架台構造は未だ頑健である。
【００９０】配管系架台を構成する複数種の部材のう
ち、特定された終局荷重のうち、最小の値がその構造の
終局荷重として特定される。
【００９１】但し、梁や柱部材のように、配管系架台の
主要部材の終局荷重が、ブレース部材のような補強要素
の終局荷重よりも大きい場合は、主要部材のうちの最小
の終局荷重を架台構造の終局荷重として特定する。
【００９２】逆に、荷重係数を基準として、選定され
た部材が所定の許容応力度比（σ／ｆ）の範囲にあるか
否か判断することも可能である。
【００９３】例えば、図１４に示す柱部材について考察
すると、荷重係数１．５（荷重増分５０％）の場合、柱
部材の許容応力度比（σ／ｆ）は０．８８となってい
る。すなわち、荷重の増分を５０％と見込んだ場合でも
柱部材の許容応力度比は１．０（上限値）以下であり、
余裕がある。設計の自由度として与えられている許容応
力度比の範囲内に０．８８があればこの柱部材は設計条
件を満足することになる。
【００９４】設計条件に不適合の場合は、処理をステッ
プＳ１１０３、Ｓ１１０４に戻し、部材の選択、荷重条
件などの条件の再設定を行なう（Ｓ１１０３、Ｓ１１０
４）。
【００９５】以上説明したような、終局荷重の特定、材
料選定の適否を終了すると、処理を図１１Ａのステップ
Ｓ１１０７に進める。
【００９６】＜ステップＳ１１０７＞ステップＳ１１０
７では、耐震補強部材の傾斜、湾曲など、部材のばらつ
き情報を測定し、処理する。
【００９７】＜ステップＳ１１０８＞ステップＳ１１０
８では、配管系架台の製作図面を作成する。
【００９８】＜ステップＳ１１０９＞ステップＳ１１０
９では、耐震補強を施工するための工事のプランニング
を行なう。
【００９９】＜ステップＳ１１１０、ステップＳ１１１
１＞ステップＳ１１１０では、基礎設計計算(ステップ
Ｓ１１９５）に従い、基礎に生じる設計応力のチェック
を行い、ステップＳ１１１１で、所定の応力が発生する
基礎を耐震補強の対象として選定する。
【０１００】＜ステップＳ１１１２＞ステップＳ１１１
２では、ステップＳ１１１１で選定された基礎部に対し
て、耐震補強を施すための設計を行なう。耐震補強の方
法としては、先に図４、図５で説明した方法を施工する
ための補強部材の寸法を決定する。
【０１０１】設計方法は、根巻き部分と柱脚部とを直接
結合せず、その間に隙間を設けその隙間に充填材を充填
することにより、根巻き部分と柱脚部下部側面との界面
結合力を低下させ、外力の作用に伴い発生する鉄骨柱脚
部の曲げ変形を許容し、発生した鉄骨柱脚部の曲げモー
メントの大部分を充填材および根巻き部分で吸収するこ
とにより、柱脚部から基礎へ伝達される曲げモーメント
を激減させる構造であれば、どのような構造であって
も、どのような形状の部材を使用してもよい。
【０１０２】また、充填材の材質についても防振ゴムに
限定されず他の材料、例えば、各種ゴム、エポキシ樹脂
などの高分子材料、アルミ板、アルミ合金、亜鉛板、な
どの金属材料、金属合金材料、アスファルトなどの石油
や石炭を原料とする材料など弾性変形あるいは塑性変形
する材料であればよい。要は、外力が作用した場合に鉄
骨柱脚部の曲げモーメントを吸収可能な材料ならばよ
い。
【０１０３】さらに、隙間に充填材を充填せず、空間と
してもよい。この場合は、充填材を充填した場合に比
べ、隙間の空間部で外力が作用した場合に鉄骨柱脚部の
曲げモーメントを吸収する効果は、減少する。しかし、
隙間に充填材を充填した場合に比べ、隙間の空間部を生
かして外力の作用に伴い発生する鉄骨柱脚部の曲げ変形
の許容範囲が広がる。その結果として、鉄骨柱脚部で発
生し柱脚部から基礎へ伝達される曲げモーメントは、隙
間の空間部によって、低減する。以上述べた２つの効果
により、隙間を空間としても隙間に充填材を充填した場
合と同様の効果が期待できる。
【０１０４】＜ステップＳ１１１３＞ステップＳ１１１
３では、ステップＳ１１１２で行なった補強設計の図面
作成処理を実行する。
【０１０５】図１１Ａ、Ｂのフローチャートの処理は、
図１０に示す情報処理装置におけるＯＳ１００２の制御
の下、ＣＰＵ１０１０が演算処理を実行する。また、部
材の許容応力度比チェック（ステップＳ１１０３）で参
照した部材特性データベースは予め情報処理装置１００
１内のハードディスク等の２次記憶装置１００４ｃやＲ
ＯＭ１００４ａに格納しておいてもよいし、ネットワー
ク上に接続した他の情報処理装置との間でデータを授受
して（１００５）、データを逐次更新したものを利用す
るようにしてもよい。
【０１０６】本実施形態では、定量的に求められた塑性
率比に従い、配管系架台の真の耐力を求め、どの程度の
外力をカバーできるかを明確にすることができる。塑性
率比を適用して耐震設計を行なうことにより、最適な部
材選定が可能になる。
【０１０７】実施形態の機能を実現するソフトウェアの
プログラムコードを記録した記憶媒体を、システムある
いは装置に供給し、そのシステムあるいは装置のコンピ
ュータ（またはＣＰＵやＭＰＵ）が記憶媒体に格納され
たプログラムコードを読出し実行することによっても、
本発明の目的が達成されることは言うまでもない。
【０１０８】この場合、記憶媒体から読み出されたプロ
グラムコード自体が本発明の新規な機能を実現すること
になり、そのプログラムコードを記憶した記憶媒体は本
発明を構成することになる。プログラムコードを供給す
るための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録
商標）ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気
ディスク、ＤＶＤ、ＣＤ−ＲＯＭ、磁気テープ、不揮発
性のメモリカード、ＲＯＭ、ＥＥＰＲＯＭ等を用いるこ
とができる。
【０１０９】また、コンピュータが読み出したプログラ
ムコードを実行することにより、前述した実施形態の機
能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指
示に基づき、コンピュータ上で稼働しているＯＳ（オペ
レーティングシステム）等が実際の処理の一部または全
部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が
実現される場合も含まれることは言うまでもない。さら
に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、コ
ンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータ
に接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込
まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その
機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が
実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって
前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれるこ
とは言うまでもない。
【０１１０】
【発明の効果】以上説明したように、基礎部材の上に立
設した柱部材の根巻き型耐震補強によれば、脚部と根巻
き部材との間に緩衝部を設け、この緩衝部によって外力
が脚部に発生させる曲げモーメントを損失させ、基礎へ
伝達させにくくできるので基礎部材が負担する曲げモー
メントを軽減できるので、耐震補強をする前に比べて、
塑性率比の向上が図れ、部材の弾性範囲、塑性変形の範
囲の拡大により設計可能な領域を拡大することが可能に
なる。
【０１１１】耐震補強を施した耐震設計方法において、
荷重係数、許容応力度比の関係から配管系架台の終局荷
重を特定できる。
【０１１２】塑性率比を適用して耐震設計を行なうこと
により、耐震能力に応じた部材選定が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本実施形態である配管系架台の補強前の全体構
成図であり、（ａ）は、鉄骨柱から構成される配管系架
台を上からみた平面図であり、（ｂ）は、配管系架台を
正面からみた正面図であり、（ｃ）は、配管系架台を側
面からみた側面図である
【図２】配管系架台１において補強が施されていない柱
脚部下端部側面の拡大図
【図３】図２の柱脚部下端部の取付部を図２矢視方向か
ら見た図である。
【図４】配管系架台１の柱脚部を根巻き型の補強構造で
補強した場合の柱脚部の拡大図である。
【図５】配管系架台１の柱脚部を根巻き型の補強構造で
補強した場合の柱脚部の図４矢視方向の断面図である。
【図６】耐震試験に使用した補強前の配管系架台１の柱
脚部に設置した抵抗線型歪ゲージ１３ａ〜１８ａの設置
位置を示す図である。
【図７】耐震試験に使用した補強後の配管系架台１の柱
脚部に設置した抵抗線型歪ゲージ１３ｂ〜１８ｂの設置
位置を示す図である。
【図８】静的載荷荷重試験によって得られた供試体Ａ及
び供試体Ｂの荷重―変位曲線を示す図である。
【図９】静的荷重載荷試験の結果であり、構造が降伏す
るまでの変位（降伏変位ｘｙ）と、架台構造が崩壊する
までの変位（最大変位ｘｕ）の測定結果、および塑性率
μ（＝ｘｙ／ｘｕ）の比較を示す図である。
【図１０】ネットワーク上に接続した情報処理装置の概
略構成を示すブロック図である。
【図１１Ａ】本実施形態における、耐震補強方法の処理
工程を説明するためのフローチャートである。
【図１１Ｂ】本実施形態における、耐震補強方法の処理
工程を説明するためのフローチャートである。
【図１２】部材特性データベースの内容を例示的に示す
図である。
【図１３】エネルギ一定則の原理を説明する概念図であ
る。
【図１４】選定された部材に対する許容応力度比と荷重
係数の関係を示す図である。
【図１５】部材特性データベースの内容を例示する図で
ある。
【符号の説明】
２ａ 柱 ２ｂ 梁 ２ｃ ブレース ３ 基礎 ４ ベースプレート ５ アンカーボルト ６ フープ筋 ７ コンクリート ８ 補強立上がり筋 ９ アンカーボルト １０ 緩衝部 １２ 根巻き型補強部材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｇ０６Ｆ 17/50 ６８０ Ｇ０６Ｆ 17/50 ６８０Ｂ (72)発明者 立川 隆 新潟県北蒲原郡聖籠町東港１丁目1612− 32 (72)発明者 吉田 圭二郎 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 須藤 浩 東京都千代田区丸の内２丁目５番１号三 菱重工業株式会社内 (72)発明者 中村 友道 兵庫県高砂市荒井町新浜２丁目１番１号 三菱重工業株式会社 高砂研究所内 (72)発明者 落合 茂 東京都杉並区高井戸東１丁目１番30号 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) E04G 21/00,23/02

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 少なくとも架台を構成する柱部材、梁部
    材、ブレース部材の形状データ及び特性データを格納す
    るデータベースと、当該データベースから選定した柱部
    材に対する耐震補強の効果を演算し、前記柱部材を含む
    架台が配管を支持できるか否かを判定するための演算処
    理を実行する演算手段と、前記演算処理を実行するため
    のデータを保持するメモリと、前記部材を選定するため
    のデータを入力する入力装置と、前記部材の選定に関す
    る情報を表示する表示装置とを含む情報処理装置におい
    て実行される、前記架台の柱部材の柱脚部を根巻き部材
    により補強する耐震補強構造の設計方法であって、前記根巻き部材により補強をする前記柱 部材を選定する
    ための部材の特性データとして、数値範囲により与えら
    れる許容応力度比に関する上限値と下限値と、前記配管
    を支持できるか否かを判定するための前記配管の負荷デ
    ータと、を前記入力装置からの入力に基づいて、前記メ
    モリに設定する設定工程と、前記メモリに設定された前記上限値と前記下限値とを読
    み出し、 前記データベースに設定されている前記特性デ
    ータとしての許容応力度比のデータと照合し、前記上限
    値と前記下限値で規定される数値範囲に含まれる許容応
    力度比のデータが設定されている柱部材を前記データベ
    ースから選定する選定工程と、前記柱部材の柱脚部と前記根巻き部材との間に緩衝部を
    設け、当該緩衝部により、前記柱脚部に発生する負荷を
    損失させ、当該負荷を前記柱部材が立設する基礎部材に
    伝達させない補強により、前記柱 部材が破断するまで変
    形し得るパラメータとして、補強をしない柱部材の塑性
    変形量に対する、前記根巻き部材により柱脚部を補強を
    した柱部材の塑性変形量の増加を示す変形倍率を、前記
    入力装置からの入力に基づいて設定する塑性率比設定工
    程と、前記補強をしない柱部材を降伏させる荷重に対する、前
    記根巻き部材により補強をした柱部材を破断させる 耐荷
    重の増分を示す第１荷重係数値を、前記変形倍率に基づ
    いて前記演算手段に演算させる荷重係数演算工程と、前記根巻き部材による補強をした柱部材の塑性範囲にお
    ける、前記耐荷重の増分を示す荷重係数値と、前記柱部
    材の許容応力度比との関係を前記演算手段に線形近似さ
    せ、当該線形近似に基づいて 前記演算手段により演算さ
    れた第１荷重係数値に対応する第１許容応力度比を、前
    記演算手段に演算させる許容応力度比演算工程と、前記選定された柱部材の許容応力度比の上限値である第
    ２許容応力度比を前記データベースから読み出し、前記
    第１許容応力度比が前記第２許容応力度比を超える場合
    は、前記第２許容応力度比に対応する第２荷重係数値を
    前記線形近似に基づいて前記演算手段に演算させ、前記
    第２荷重係数値を前記根巻き補強がされた柱部材が壊れ
    る終局荷重を演算するための荷重係数値として特定し、
    前記第１許容応力度比が前記第２許容応力度比を超えな
    い場合は、前記第１荷重係数値を前記終局荷重を演算す
    るための荷重係数値として特定する 特定工程と、 前記特定工程の処理で特定された荷重係数値に基づいて
    前記根巻き補強がされた柱部材が壊れる終局荷重を前記
    演算手段に演算させ、前記終局荷重と前記メモリに設定
    されている負荷データとを比較し、当該負荷データが前
    記終局荷重以下の場合に、前記補強された柱部材が前記
    配管を支持できることを前記表示装置に表示させる判定
    工程と、 を備えることを特徴とする耐震補強構造の設計方法。
  2. 【請求項２】 前記判定工程は、前記柱部材、前記梁部
    材、前記ブレース部材から構成される架台において、各
    々の部材に対して特定された終局荷重を比較して、各々
    の終局荷重のうち最小の終局荷重を、前記架台全体の終
    局荷重とすることを特徴とする請求項１に記載の耐震補
    強構造の設計方法。
  3. 【請求項３】 前記判定工程は、主要部材である前記柱
    部材及び前記梁部材と前記主要部材を補強する補強部材
    である前記ブレース部材と、から構成される架台構造の
    場合、各々の部材に対して特定された終局荷重を比較し
    て、前記主要部材の終局荷重が前記補強部材の終局荷重
    よりも大きい場合は、前記主要部材の終局荷重を前記架
    台全体の終局荷重とすることを特徴とする請求項１に記
    載の耐震補強構造の設計方法。
  4. 【請求項４】 少なくとも架台を構成する柱部材、梁部
    材、ブレース部材の形状データ及び特性データを格納す
    るデータベースと、当該データベースから選定した柱部
    材に対する耐震補強の効果を演算し、前記柱部材を含む
    架台が配管を支持できるか否かを判定するための演算処
    理を実行する演算手段と、前記演算処理を実行するため
    のデータを保持するメモリと、前記部材を選定するため
    のデータを入力する入力装置と、前記部材の選定に関す
    る情報を表示する表示装置とを含む情報処理装置におい
    て、前記架台の柱部材の柱脚部を根巻き部材により補強
    する耐震補強構造の設計方法を実行させるプログラムモ
    ジュールを格納した記憶媒体であって、該プログラムモ
    ジュールが、前記根巻き部材により補強をする前記柱 部材を選定する
    ための部材の特性データとして、数値範囲により与えら
    れる許容応力度比に関する上限値と下限値と、前記配管
    を支持できるか否かを判定するための前記配管の負荷デ
    ータと、を前記入力装置からの入力に基づいて、前記メ
    モリに設定する設定モジュールと、前記メモリに設定された前記上限値と前記下限値とを読
    み出し、 前記データベースに設定されている前記特性デ
    ータとしての許容応力度比のデータと照合し、前記上限
    値と前記下限値で規定される数値範囲に含まれる許容応
    力度比のデータが設定されている柱部材を前記データベ
    ースから選定する選定モジュールと、前記柱部材の柱脚部と前記根巻き部材との間に緩衝部を
    設け、当該緩衝部により、前記柱脚部に発生する負荷を
    損失させ、当該負荷を前記柱部材が立設する基礎部材に
    伝達させない補強により、前記柱 部材が破断するまで変
    形し得るパラメータとして、補強をしない柱部材の塑性
    変形量に対する、前記根巻き部材により柱脚部を補強を
    した柱部材の塑性変形量の増加を示す変形倍率を、前記
    入力装置からの入力に基づいて設定する塑性率比設定モ
    ジュールと、前記補強をしない柱部材を降伏させる荷重に対する、前
    記根巻き部材により補強をした柱部材を破断させる 耐荷
    重の増分を示す第１荷重係数値を、前記変形倍率に基づ
    いて前記演算手段に演算させる荷重係数演算モジュール
    と、前記根巻き部材による補強をした柱部材の塑性範囲にお
    ける、前記耐荷重の増分を示す荷重係数値と、前記柱部
    材の許容応力度比との関係を前記演算手段に線形近似さ
    せ、当該線形近似に基づいて 前記演算手段により演算さ
    れた第１荷重係数値に対応する第１許容応力度比を、前
    記演算手段に演算させる許容応力度比演算モジュール
    と、前記選定された柱部材の許容応力度比の上限値である第
    ２許容応力度比を前記データベースから読み出し、前記
    第１許容応力度比が前記第２許容応力度比を超える場合
    は、前記第２許容応力度比に対応する第２荷重係数値を
    前記線形近似に基づいて前記演算手段に演算させ、前記
    第２荷重係数値を前記根巻き補強がされた柱部材が壊れ
    る終局荷重を演算するための荷重係数値として特定し、
    前記第１許容応力度比が前記第２許容応力度比を超えな
    い場合は、前記第１荷重係数値を前記終局荷重を演算す
    るための荷重係数値として特定する 特定モジュールと、 前記特定モジュールで特定された荷重係数値に基づいて
    前記根巻き補強がされた柱部材が壊れる終局荷重を前記
    演算手段に演算させ、前記終局荷重と前記メモリに設定
    されている負荷データとを比較し、当該負荷データが前
    記終局荷重以下の場合に、前記補強された柱部材が前記
    配管を支持できることを前記表示装置に表示させる判定
    モジュールと、 を備えることを特徴とする記憶媒体。
  5. 【請求項５】 前記判定モジュールは、前記柱部材、前
    記梁部材、前記ブレース部材から構成される架台におい
    て、各々の部材に対して特定された終局荷重を比較し
    て、各々の終局荷重のうち最小の終局荷重を、前記架台
    全体の終局荷重とすることを特徴とする請求項４に記載
    の記憶媒体。
  6. 【請求項６】 前記判定モジュールは、主要部材である
    前記柱部材及び前記梁部材と前記主要部材を補強する補
    強部材である前記ブレース部材と、から構成される架台
    構造の場合、各々の部材に対して特定された終局荷重を
    比較して、前記主要部材の終局荷重が前記補強部材の終
    局荷重よりも大きい場合は、前記主要部材の終局荷重を
    前記架台全体の終局荷重とすることを特徴とする請求項
    ４に記載の記憶媒体。
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