JP7074260B2 - Design method of beam-column joint, manufacturing method of beam-column joint and structure of beam-column joint - Google Patents
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Description
本開示は、柱梁接合部の設計方法、柱梁接合部の製造方法及び柱梁接合部構造に関する。 The present disclosure relates to a method for designing a beam-column joint, a method for manufacturing a beam-column joint, and a structure for a beam-column joint.
特開２０１６－１４２０６２号公報（特許文献１）には、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁とが接合された柱梁接合部構造が開示されている。特許文献１に記載された柱梁接合部構造では、鉄筋コンクリート柱に凹所が形成され、形成された凹所に鉄骨梁の端部が挿入配置されるとともに、コンクリートが充填されている。
Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-142062 (Patent Document 1) discloses a column-beam joint structure in which a reinforced concrete column and a steel beam are joined. In the column-beam joint structure described in
特許文献１に記載された柱梁接合部構造では、凹所に充填されたコンクリートへの鉄骨梁の端部の埋め込み長さを調節することで、鉄骨梁の固定度が調節されている。また、固定度が調節されることで、鉄骨梁の端部が鉄筋コンクリート柱に半剛接合されるとともに、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部、及び、鉄骨梁に作用する曲げモーメントが調節されている。また、固定度が調節されることで、鉄骨梁の端部がピン接合されている場合に比べて、梁中央のたわみが低減されている。すなわち、鉄筋コンクリート柱と鉄骨梁との接合部の回転剛性が、調節されている。以下、柱と梁との接合部を、「柱梁接合部」、又は単に「接合部」とも称する。
In the column-beam joint structure described in
しかし、特許文献１では、柱梁接合部の耐力については、何も言及されていない。そのため、たわみや鉄骨梁の曲げモーメントの調整を目的として、柱梁接合部の回転剛性を確保したときに、耐力が不足する場合が生じると共に、特許文献１を実施できない恐れが生じる。
However,
また、特許文献１では、コンクリートへの鉄骨梁の端部の埋め込み長さがゼロに近づく場合であっても、固定度はゼロに近づかない。このため、特許文献１中で示されている実験や解析における、埋め込み長さの梁せいに対する比の範囲を超えて、特許文献１が実施される際に、固定度を過大評価あるいは過少評価する恐れがある。このため、それぞれの梁のたわみを過小評価、あるいは接合部に作用するモーメントを過小評価する懸念が生じる。
Further, in
接合部に作用するモーメントは、梁の支持する荷重、梁のスパン、梁の曲げ剛性、及び接合部の回転剛性に応じて計算される。しかし、作用するモーメントが接合部のモーメント耐力を上回る場合、接合部は塑性化して、固定度が計算値よりも低下し、梁のたわみが計算値よりも大きくなって、柱も損傷する懸念がある。このことは、特許文献１を実施した場合に、設計上の要求性能を満たさないケースが見落とされる可能性が存在することを意味する。
The moment acting on the joint is calculated according to the load supported by the beam, the span of the beam, the flexural rigidity of the beam, and the rotational rigidity of the joint. However, if the acting moment exceeds the moment strength of the joint, the joint will be plasticized, the degree of fixation will be lower than the calculated value, the deflection of the beam will be larger than the calculated value, and there is a concern that the column will be damaged. be. This means that when
また、固定度は、鉄骨梁の両端の接合部間の距離、すなわち、梁の長さによっても変化するが、特許文献１では、この接合部間の距離による影響が、考慮されていない。
Further, the degree of fixation also changes depending on the distance between the joints at both ends of the steel frame beam, that is, the length of the beam, but
さらに、特許文献１では、埋め込み長さを調節して接合部の固定度が調節されているが、実際の設計においては、柱の径は、柱の必要性能によって決められると共に、柱の径によって、梁を埋め込むことのできる最大の長さが制約される。特に、複数の梁が、コンクリート柱に対して梁が交差するように２つ以上の方向から埋め込まれる際には、複数の梁は、梁同士が重ならないように配置される。
Further, in
また、コンクリートの充填性と所定のかぶり厚とを確保する必要が生じる。このため、梁においてコンクリートに埋め込むことのできる最大の長さは、著しく制約される。この場合、接合部の回転剛性とモーメント耐力とを確保するためには、埋め込まれる部分の梁の長さは、施工上採用可能な最大の長さとされる必要があるため、埋め込み長さを調整することができない可能性も生じる。 In addition, it becomes necessary to secure the filling property of concrete and a predetermined cover thickness. For this reason, the maximum length that can be embedded in concrete in a beam is severely restricted. In this case, in order to secure the rotational rigidity and moment strength of the joint, the length of the beam at the embedded part needs to be the maximum length that can be adopted in construction, so the embedded length is adjusted. There is also the possibility that it cannot be done.
以上から、特許文献１の接合構造には、実際には実施できないという可能性が含まれている。さらに、特許文献１には、柱梁接合部の回転剛性を精度良く評価し、接合部の回転剛性に応じて必要なモーメント耐力を付与するという観点で、改善の余地が含まれている。
From the above, the joining structure of
本開示は、上記事実を考慮し、柱と梁との接合部の回転剛性を確保しつつモーメント耐力を満足させることができる、柱梁接合部の設計方法、柱梁接合部の製造方法及び柱梁接合部構造を提供することを目的とする。 In this disclosure, in consideration of the above facts, a method for designing a column-beam joint, a method for manufacturing a column-beam joint, and a column capable of satisfying the moment strength while ensuring the rotational rigidity of the joint between the column and the beam. It is an object of the present invention to provide a beam joint structure.
本開示に係る柱梁接合部の設計方法は、コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、鉄骨梁に設けられ鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有する柱梁接合部の設計方法であって、柱梁接合部におけるコンクリートの内部の鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、鉄骨梁が支持する荷重と回転剛性Ｓｊとを用いて鉄骨梁から柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力を計算し、計算された必要モーメント耐力が柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力を超えないように、鉄骨梁の両端部の間の距離と鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方を調整する。The method for designing a beam-beam joint according to the present disclosure is provided for a concrete beam, a steel beam having at least one end in the longitudinal direction embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and a steel beam. It is a method of designing a beam-beam joint having a resistance element that generates a reaction force against the rotation of the steel beam, and is a rotation resistance per unit rotation angle of a part of the steel beam inside concrete in the beam-beam joint. Is defined as the rotational rigidity S j , and the required moment resistance acting from the steel beam to the beam-beam joint is calculated using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity S j , and the calculated required moment resistance is the column beam. Adjust at least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam so that the maximum moment strength that the joint can resist is not exceeded.
また、本開示に係る他の柱梁接合部の設計方法は、コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、鉄骨梁に設けられ鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有する柱梁接合部の設計方法であって、柱梁接合部におけるコンクリートの内部の鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、鉄骨梁が支持する荷重と以下のプロセスＡによって設定された回転剛性Ｓｊとを用いて鉄骨梁から柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力を計算する。
＜プロセスＡ＞
抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、抵抗要素を抵抗要素ｉとし、抵抗要素ｉの反力が、抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表され、柱のコンクリートの内部の鉄骨梁の部分の回転中心を抵抗要素ｉの反力と外力とが釣り合う点とし、抵抗要素ｉの代表変位の作用線と回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、抵抗要素ｉの反力の重心と回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、回転剛性Ｓｊを、以下の式１によって得られた値の評価に基づいて設定する。
<Process A>
The total number of resistance elements is n, i is an arbitrary natural number of 1 or more and n or less, the resistance element is resistance element i, and the reaction force of the resistance element i is expressed by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation. The center of rotation of the steel beam part inside the concrete of the pillar is set as the point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced, and the distance between the line of action of the representative displacement of the resistance element i and the center of rotation is x d, i. The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the center of rotation is x l, i , and the rotational rigidity S j is set based on the evaluation of the value obtained by the
また、本開示に係る柱梁接合部の製造方法は、上記柱梁接合部の設計方法を用いて設計された抵抗要素が設けられた状態で、鉄骨梁の長手方向の少なくとも一端部を柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込む。 Further, in the method for manufacturing a column-beam joint according to the present disclosure, at least one end in the longitudinal direction of the steel frame beam is provided with a resistance element designed by using the above-mentioned method for designing a column-beam joint. It is embedded inside the concrete in a semi-rigid joint state.
また、本開示に係る柱梁接合部構造は、コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、鉄骨梁に設けられ、鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有し、柱梁接合部におけるコンクリートの内部の鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、抵抗要素の抗することのできる最大耐力によって生じるモーメントを柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力と定義したとき、鉄骨梁から柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力として、鉄骨梁が支持する荷重と回転剛性Ｓｊとを用いて計算された必要モーメント耐力が最大モーメント耐力を超えないように、鉄骨梁の両端部の間の距離と鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方が調整されている。Further, the beam-beam joint structure according to the present disclosure is provided for a concrete beam, a steel beam having at least one end in the longitudinal direction embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and a steel beam. It has a resistance element that generates a reaction force against the rotation of the steel beam, and the rotation resistance per unit rotation angle of the steel beam part inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj . When the moment generated by the maximum resistance that the resistance element can resist is defined as the maximum moment strength that can be resisted by the beam-beam joint, the required moment force that acts from the steel beam to the beam-beam joint is the steel beam. At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam so that the required moment withstand calculated using the load supported by and the rotational rigidity Sj does not exceed the maximum moment withstand. It has been adjusted.
また、本開示に係る他の柱梁接合部構造は、コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、鉄骨梁に設けられ鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有し、柱梁接合部におけるコンクリートの内部の鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義したとき、鉄骨梁から柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力として、鉄骨梁が支持する荷重と以下のプロセスＢによって設定された回転剛性Ｓｊとを用いて必要モーメント耐力が設定されている。
＜プロセスＢ＞
抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、抵抗要素を抵抗要素ｉとし、抵抗要素ｉの反力が、抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表され、柱のコンクリートの内部の鉄骨梁の部分の回転中心を抵抗要素ｉの反力と外力とが釣り合う点とし、抵抗要素ｉの代表変位の作用線と回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、抵抗要素ｉの反力の重心と回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、回転剛性Ｓｊが、以下の式３を満たす値に設定されている。
<Process B>
The total number of resistance elements is n, i is an arbitrary natural number of 1 or more and n or less, the resistance element is resistance element i, and the reaction force of the resistance element i is expressed by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation. The center of rotation of the steel beam part inside the concrete of the pillar is set as the point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced, and the distance between the line of action of the representative displacement of the resistance element i and the center of rotation is x d, i. The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the center of rotation is x l, i , and the rotational rigidity S j is set to a value satisfying the
本開示によれば、柱と梁との接合部の回転剛性を確保しつつモーメント耐力を満足させることができる、柱梁接合部の設計方法、柱梁接合部の製造方法及び柱梁接合部構造を提供することができる。 According to the present disclosure, a method for designing a column-beam joint, a method for manufacturing a column-beam joint, and a column-beam joint structure capable of satisfying the moment strength while ensuring the rotational rigidity of the joint between the column and the beam. Can be provided.
図１及び図２を用いて本開示の実施形態に係る柱梁接合部構造について説明する。以下の図面の記載において、同一の部分及び類似の部分には、同一の符号又は類似の符号を付している。但し、図面における厚みと平面寸法との関係、各装置や各部材の厚みの比率等は現実のものとは異なる。したがって、具体的な厚みや寸法は以下の説明を参酌して判定すべきものである。また、図面相互間においても互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている。 The beam-column joint structure according to the embodiment of the present disclosure will be described with reference to FIGS. 1 and 2. In the description of the drawings below, the same parts and similar parts are designated by the same reference numerals or similar reference numerals. However, the relationship between the thickness and the plane dimension in the drawing, the ratio of the thickness of each device and each member, etc. are different from the actual ones. Therefore, the specific thickness and dimensions should be determined in consideration of the following explanation. In addition, there are parts where the relationships and ratios of the dimensions of the drawings are different from each other.
図１及び図２に示されるように、本実施形態の柱梁接合部構造は、柱１０と梁１２との接合部１４に適用されている。なお、建物の上下方向を矢印Ｚ方向で示し、梁１２が延在する方向の一方側かつ建物の水平方向の一方向を矢印Ｘ方向で示す。矢印Ｚ方向は、図１中の上下方向であり、矢印Ｘ方向は、図１中の左右方向である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the beam-column joint structure of the present embodiment is applied to the joint 14 between the
以下のＸＹＺのそれぞれの方向の説明においては、互いに反対側に延びる一方向及び他方向との間では、「正（＋）」「負（－）」の符号が逆転する。なお、例えば、図１中の上下方向において、上側の＋Ｚ方向と下側の－Ｚ方向とを区別することなく、単に上下方向を全体的に説明する際には、「Ｚ方向」のように「正（＋）」「負（－）」の記号を付すことなく説明する。 In the following description of each direction of XYZ, the signs of "positive (+)" and "negative (-)" are reversed between one direction extending to the opposite side and the other direction. For example, in the vertical direction in FIG. 1, when the vertical direction is simply described as a whole without distinguishing between the upper + Z direction and the lower −Z direction, the term “Z direction” is used. The explanation will be given without adding the "positive (+)" and "negative (-)" symbols.
柱１０は、建物の水平方向（ＸＹ平面に平行な面）に沿って切断した断面視で、略矩形状に形成されている。この柱１０は、コンクリート３２の内部に鉄筋１６（図２参照）及び鉄骨１８が配置されることで、鉄骨鉄筋コンクリート（ＳＲＣ）造の柱として実現されている。なお、本開示は、鉄筋コンクリート（ＲＣ）造の柱と鉄骨梁との接合部にも適用することができる。
The
また、本実施形態では、Ｈ形鋼が、鉄骨１８として用いられている。Ｈ形鋼は、建物の水平方向に沿って切断した断面視で、断面Ｈ字状に形成されている。さらに、本実施形態では、図２に示されるように、建物の上下方向に延びる複数の鉄筋１６が、主筋１６Ａとして設けられている。また、梁１２の上方、下方及び側方で、複数の主筋１６Ａを取り囲んだ鉄筋１６が、建物の上下方向で複数段に亘って、帯筋１６Ｂとして設けられている。
Further, in the present embodiment, the H-shaped steel is used as the
本実施形態では、４つの梁１２が、建物の上下方向の同じ位置で柱１０に接合されている。例えば、４つの梁１２は、建物の上方側から見て、柱１０の回りに、互いに９０°の間隔をあけて配置されている。なお、４つの梁１２の構成は、互いに同じであるため、以下の説明においては、４つの梁１２のうち１つの梁１２について、例示的に説明する。
In this embodiment, the four
梁１２は、鉄骨梁２０と、鉄筋コンクリートのスラブ２２と、を含んで構成された合成梁である。鉄骨梁２０は、上下方向に切断した断面視で、断面Ｈ字状に形成されている。上下方向は、梁１２の長手方向と直交する方向である。すなわち、鉄骨梁２０は、ＹＺ平面に平行な面で切断されている。スラブ２２は、鉄骨梁２０の上部において水平方向に広がり、かつ、当該鉄骨梁２０と一体化されている。水平方向は、ＸＹ平面と平行である。なお、本開示は、スラブ２２と一体化されていない梁（すなわち、鉄骨梁）にも適用することができる。
The
図１及び図２に示されるように、鉄骨梁２０は、建物の上下方向（すなわち、Ｚ方向）を厚み方向とする矩形板状の上フランジ２０Ａと、上フランジ２０Ａの下方側において当該上フランジ２０Ａと平行に広がる下フランジ２０Ｂと、を備えている。また、鉄骨梁２０は、ウェブ２０Ｃを備えている。ウェブ２０Ｃは、上フランジ２０Ａの幅方向の中央部及び下フランジ２０Ｂの幅方向の中央部同士を建物の上下方向に繋いでいる。上フランジ２０Ａ及び下フランジ２０Ｂにおける幅方向は、建物の水平方向の一方向であり、かつ、Ｘ方向と直交するＹ方向である。ウェブ２０Ｃは、Ｙ方向を厚み方向とする矩形板状に形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
鉄骨梁２０の長手方向の端部である梁端部２４は、ボルト３４等の締結部材及びフィンプレート３６を介して、柱１０の鉄骨１８に接合されている。なお、「梁端部２４」とは、鉄骨梁２０において柱１０のコンクリート３２に埋め込まれている部分のことを意味する。また、鉄骨梁２０は、鉄骨梁２０の梁端部２４が、柱１０のコンクリート３２内に埋め込まれている。本実施形態では、鉄骨梁２０が、半剛接合状態で柱１０に接合されている。
The
鉄骨梁２０は、梁端部２４に、上フランジ端部２０Ａａ、下フランジ端部２０Ｂａ及びウェブ端部２０Ｃａをそれぞれ備えている。上フランジ端部２０Ａａは、上フランジ２０Ａにおいて柱１０のコンクリート３２に埋め込まれた領域を指す。下フランジ端部２０Ｂａは、下フランジ２０Ｂにおいて柱１０のコンクリート３２に埋め込まれた領域を指す。ウェブ端部２０Ｃａは、ウェブ２０Ｃにおいて柱１０のコンクリート３２に埋め込まれた領域を指す。
The
上フランジ端部２０Ａａは、図１中の＋Ｚ方向側に位置する上フランジ２０Ａの外面２４Ａ、及び、図１中の－Ｚ方向側に位置する上フランジ２０Ａの内面２４Ｂのそれぞれにおいて、柱１０のコンクリート３２と接している。
The upper flange end portion 20Aa is a
また、下フランジ端部２０Ｂａは、図１中の＋Ｚ方向側に位置する下フランジ２０Ｂの内面２４Ｃ、及び、図１中の－Ｚ方向側に位置する下フランジ２０Ｂの外面２４Ｄのそれぞれにおいて、柱１０のコンクリート３２と接している。
Further, the lower flange end portion 20Ba is a pillar on each of the
また、ウェブ端部２０Ｃａは、図７に示すように、＋Ｙ方向側のウェブ面、及び、－Ｙ方向側のウェブ面のそれぞれにおいて、柱１０のコンクリート３２と接している。
Further, as shown in FIG. 7, the web end portion 20Ca is in contact with the concrete 32 of the
また、本実施形態の鉄骨梁２０は、鉄骨梁２０の上部を構成する上フランジ２０Ａに固定された、複数のスタッド２６を備えている。複数のスタッド２６は、上フランジ２０Ａから建物の上方側へ向けて突出しており、鉄骨梁２０の長手方向に沿って、互いに間隔をあけて配置されている。なお、図１においては、梁端部２４における２本のスタッド２６Ａのみが例示的に図示されている。梁端部２４におけるスタッド２６Ａは、梁端部２４が、後述する回転中心２４Ｅを軸に回転する場合に、回転に対する「抵抗要素」として作用する付加部材である。
Further, the
また、本実施形態では、接合部補強筋２８が、鉄骨梁２０の長手方向に沿って、かつ、スタッド２６の上端部に沿って、かつ、Ｙ軸上で柱１０の径に含まれるものについては柱１０をＸ方向に貫通するように設けられている。配置されている接合部補強筋２８及びスタッド２６のうち、梁端部２４に位置する部分以外の接合部補強筋２８の一部及びスタッド２６Ｂは、スラブ２２の内部に埋設されている。なお、スラブ２２内のスタッド２６Ｂは、鉄骨梁２０とスラブ２２とをつないでいる。接合部補強筋２８は、梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転する場合に、回転に対する「抵抗要素」として作用する付加部材である。
Further, in the present embodiment, the joint reinforcing
さらに、鉄骨梁２０は、鉄骨梁２０の長手方向を厚み方向とする矩形板状に形成された、フェースベアリングプレート３０を備えている。本実施形態では、２つのフェースベアリングプレート３０が、鉄骨梁２０の長手方向の同じ位置において、ウェブ２０Ｃを挟んで＋Ｙ方向側及び－Ｙ方向側に、それぞれ固定されている。
Further, the
フェースベアリングプレート３０の＋Ｙ方向に沿って測った寸法は、フェースベアリングプレート３０が、上フランジ２０Ａ、下フランジ２０Ｂ及びウェブ２０Ｃに囲まれた領域から、＋Ｙ方向側又は－Ｙ方向側へ突出しない範囲内の寸法に設定されている。また、鉄骨梁２０が柱１０のコンクリート３２に埋め込まれた状態では、Ｘ方向においてフェースベアリングプレート３０における柱１０の軸心側とは反対側の面は、当該柱１０の外面と略同一面となっている。柱１０の軸心側は、図１における右側であり、柱１０の軸心側と反対側は、柱１０の外方側の面である。
The dimension measured along the + Y direction of the
一方、柱１０の軸心側に位置するフェースベアリングプレート３０の内面３０Ａは、柱１０のコンクリート３２と接している。
On the other hand, the
図１に示すように、鉄骨梁２０に－Ｚ方向の鉛直荷重が作用した場合、鉄骨梁２０は、ＸＺ面内において、梁端部２４の回転中心２４Ｅを中心に、図１中で反時計回りにφｊだけ回転し、鉄骨梁２０は、図１中の破線で示す鉄骨梁２０ａの位置に変位する。
As shown in FIG. 1, when a vertical load in the −Z direction is applied to the
ここで、回転中心２４Ｅを通りＺ方向に平行な第１軸２４Ｆ、及び、回転中心２４Ｅを通りＸ方向に平行な第２軸２４Ｇを、それぞれ設定する。また、梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転したときの、フェースベアリングプレート３０の内面３０Ａのうち、第２軸２４Ｇを挟んで－Ｚ方向の部分を、フェースベアリングプレートの第１内面３０Ａａと定義する。
Here, the
鉄骨梁２０が鉄骨梁２０ａの位置に向かって回転した場合、柱１０のコンクリート３２から支圧による反力が作用するため、フェースベアリングプレート３０の第１内面３０Ａａによって、梁端部２４の回転に対する回転抵抗が生じる。すなわち、フェースベアリングプレート３０の第１内面３０Ａａは、鉄骨梁２０における柱１０のコンクリート３２の内部に配置された梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転したとき、回転に対する「抵抗要素」として作用する付加部材である。
When the
また、鉄骨梁２０に－Ｚ方向の鉛直荷重が作用して鉄骨梁２０ａが回転中心２４Ｅを中心に回転したとき、柱１０のコンクリート３２から支圧による反力が作用する。このため、上フランジ端部２０Ａａにおける上フランジ２０Ａの外面２４Ａ及び内面２４Ｂでは、梁端部２４の回転に対する回転抵抗が生じる。また、下フランジ端部２０Ｂａにおける下フランジ２０Ｂの内面２４Ｃ及び外面２４Ｄでも、梁端部２４の回転に対する回転抵抗が生じる。
Further, when a vertical load in the −Z direction acts on the
すなわち、上フランジ端部２０Ａａの外面２４Ａは、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａとして、梁端部２４の回転に抵抗する「抵抗要素」として働く。また、上フランジ端部２０Ａａの内面２４Ｂは、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａとして、梁端部２４の回転に抵抗する「抵抗要素」として働く。
That is, the
また、下フランジ端部２０Ｂａの内面２４Ｃは、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａとして、梁端部２４の回転に抵抗する「抵抗要素」として働く。また、下フランジ端部２０Ｂａの外面２４Ｄは、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａとして、梁端部２４の回転に抵抗する「抵抗要素」として働く。
Further, the
より詳しくは、上フランジ端部２０Ａａの外面２４Ａのうち、第１軸２４Ｆより＋Ｘ方向側の部分が、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａと設定されている。また、上フランジ端部２０Ａａの内面２４Ｂのうち、第１軸２４Ｆより－Ｘ方向側の部分が、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａと設定されている。
More specifically, of the
また、下フランジ端部２０Ｂａの内面２４Ｃのうち、第１軸２４Ｆより＋Ｘ方向側の部分が、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａと設定されている。また、下フランジ端部２０Ｂａの外面２４Ｄのうち、第１軸２４Ｆより－Ｘ方向側の部分が、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａと設定されている。
Further, of the
上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａ、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａ、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａ、及び、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａは、鉄骨梁２０における柱１０のコンクリート３２の内部に配置された梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転したときに、回転に抗する反力を生じさせる４つの「抵抗要素」である。
The upper flange end outer surface resistance element 24Aa, the upper flange end inner surface resistance element 24Ba, the lower flange end inner surface resistance element 24Ca, and the lower flange end outer surface resistance element 24Da are inside the concrete 32 of the
さらに、本実施形態では、鉄骨梁２０が鉄骨梁２０ａの位置に回転すると、付加部材の一つであるスタッド２６Ａは、図１中で左側の－Ｘ方向に変位し、その変位量に応じて、柱１０のコンクリート３２から反力を受ける。すなわち、スタッド２６Ａは、鉄骨梁２０における柱１０のコンクリート３２の内部に配置された梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転したときに、回転に抗する反力を生じさせる「抵抗要素」である。
Further, in the present embodiment, when the
また、本実施形態では、鉄骨梁２０が鉄骨梁２０ａの位置に回転すると、付加部材の一つであるフェースベアリングプレート３０の第１内面３０Ａａは、図１中で右側の＋Ｘ方向側に変位する。変位した第１内面３０Ａａは、変位量に応じて、柱１０のコンクリート３２と、柱１０を挟んで＋Ｘ方向側の相対する接合部１４とから、反力を受ける。すなわち、フェースベアリングプレート３０の第１内面３０Ａａは、鉄骨梁２０における柱１０のコンクリート３２の内部に配置された梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転したときに、回転に抗する反力を生じさせる「抵抗要素」である。
Further, in the present embodiment, when the
さらに、本実施形態では、鉄骨梁２０が鉄骨梁２０ａの位置に回転すると、付加部材の一つである接合部補強筋２８は、図１中で左側の－Ｘ方向に伸ばされて変位する。変位した接合部補強筋２８は、変位量に応じて、柱１０のコンクリート３２と、＋Ｘ方向に存在する反対側の接合部１４の接合部補強筋２８から反力（換言すると、引張力）を受ける。すなわち、接合部補強筋２８は、鉄骨梁２０における柱１０のコンクリート３２の内部に配置された梁端部２４が回転中心２４Ｅを軸に回転したときに、回転に抗する反力を生じさせる「抵抗要素」である。
Further, in the present embodiment, when the
以上のとおり、本実施形態では、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａ、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａ、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａ、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａ、スタッド２６Ａ、フェースベアリングプレート３０の第１内面３０Ａａ、及び、接合部補強筋２８の、７個の「抵抗要素」が、設定されている。このため、本実施形態では、抵抗要素の総数「ｎ」は、ｎ＝７である。
As described above, in the present embodiment, the upper flange end outer surface resistance element 24Aa, the upper flange end inner surface resistance element 24Ba, the lower flange end inner surface resistance element 24Ca, the lower flange end outer surface resistance element 24Da, the
ここで、「ｉ」を、１以上ｎ以下の自然数と定義する。本実施形態の場合、抵抗要素１（ｉ＝１）は、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａである。また、抵抗要素２（ｉ＝２）は、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａである。また、抵抗要素３（ｉ＝３）は、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａである。また、抵抗要素４（ｉ＝４）は、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａである。また、抵抗要素５（ｉ＝５）は、スタッド２６Ａである。また、抵抗要素６（ｉ＝６）は、フェースベアリングプレートの第１内面３０Ａａである。また、抵抗要素７（ｉ＝７）は、接合部補強筋２８である。これらの抵抗要素を、総称して「抵抗要素ｉ」と呼ぶ。
Here, "i" is defined as a natural number of 1 or more and n or less. In the case of this embodiment, the resistance element 1 (i = 1) is the upper flange end outer surface resistance element 24Aa. Further, the resistance element 2 (i = 2) is the upper flange end inner surface resistance element 24Ba. Further, the resistance element 3 (i = 3) is the lower flange end inner surface resistance element 24Ca. Further, the resistance element 4 (i = 4) is a lower flange end outer surface resistance element 24Da. Further, the resistance element 5 (i = 5) is a
また、本実施形態では、抵抗要素ｉの反力は、抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表されるものと定義する。また、柱１０のコンクリート３２の内部に配置された梁端部２４の弾性回転中心２４Ｅａは、抵抗要素ｉの反力をｉ＝１～７についてその作用方向を考慮して累加した総和と、鉄骨梁２０が支える－Ｚ方向の鉛直荷重によって接合部に作用するせん断力（すなわち、外力）とが釣り合う点として、求めることができる。Further, in the present embodiment, the reaction force of the resistance element i is defined as being represented by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation. Further, the elastic rotation center 24Ea of the
また、梁に外力としてのＸ方向の軸力が作用する場合は、軸力と、抵抗要素ｉの反力のＸ方向成分の総和とについても、力の釣り合いを満たすように、弾性回転中心２４Ｅａを求めることができる。なお、「弾性回転中心２４Ｅａ」とは、抵抗要素ｉの反力と外力との釣り合いが成立している状態における回転中心２４Ｅを意味する。
When an axial force in the X direction as an external force acts on the beam, the elastic rotation center 24Ea also satisfies the balance between the axial force and the X-direction component of the reaction force of the resistance element i. Can be asked. The "elastic rotation center 24Ea" means the
また、本実施形態では、弾性回転中心２４Ｅａは、以下の２種類の釣り合いが同時に実現される点として設定されている。 Further, in the present embodiment, the elastic rotation center 24Ea is set as a point where the following two types of balance are simultaneously realized.
具体的には、まず、弾性回転中心２４Ｅａでは、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａ、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａ、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａ、及び、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａに対して、柱１０のコンクリート３２から作用する支圧によるＺ方向の反力の総和が、鉄骨梁２０に作用する－Ｚ方向の鉛直荷重によって接合部に作用するせん断力と釣り合う。鉛直荷重は、外力である。
Specifically, first, in the elastic rotation center 24Ea, the upper flange end outer surface resistance element 24Aa, the upper flange end inner surface resistance element 24Ba, the lower flange end inner surface resistance element 24Ca, and the lower flange end outer surface resistance element 24Da. On the other hand, the total sum of the reaction forces in the Z direction due to the bearing pressure acting on the concrete 32 of the
また、同時に、弾性回転中心２４Ｅａでは、スタッド２６Ａに対して、柱１０のコンクリート３２から作用する支圧によるＸ方向の反力と、接合部補強筋２８の反力の和が、フェースベアリングプレート３０の第１内面３０Ａａに対して、柱１０のコンクリート３２から作用する支圧によるＸ方向の反力と釣り合う。
At the same time, at the elastic rotation center 24Ea, the sum of the reaction force in the X direction due to the bearing pressure acting from the concrete 32 of the
また、抵抗要素ｉの代表変位の作用点と弾性回転中心２４Ｅａとの距離を「ｘｄ，ｉ」と設定する。距離ｘｄ，ｉは、図１～図１７中に例示されていないが、具体的な設定については、後で登場する図６及び式２．３１において、詳しく説明する。Further, the distance between the action point of the representative displacement of the resistance element i and the elastic rotation center 24Ea is set as "x d, i ". The distances x d and i are not exemplified in FIGS. 1 to 17, but specific settings will be described in detail in FIGS. 6 and 2.31 which will appear later.
なお、「代表変位」については、後で説明する。また、「代表変位の作用点」としては、図示を省略するが、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａ、上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａ、下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａ、下フランジ端部外面抵抗要素２４ＤａのそれぞれのＸ方向の中央点が採用できる。 The "representative displacement" will be described later. As the "point of action of the representative displacement", although not shown, the upper flange end outer surface resistance element 24Aa, the upper flange end inner surface resistance element 24Ba, the lower flange end inner surface resistance element 24Ca, and the lower flange end outer surface The center point of each of the resistance elements 24Da in the X direction can be adopted.
例えば、図１中に例示された上フランジ端部外面抵抗要素２４ＡａのＸ方向における全体の長さが２００ｍｍである場合、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａの「代表変位の作用点」として、両端からＸ方向に１００ｍｍ離れた中央点を採用できる。
For example, when the total length of the upper flange end outer surface resistance element 24Aa exemplified in FIG. 1 in the X direction is 200 mm, both ends are set as the "representative displacement action point" of the upper flange end outer surface resistance element 24Aa. A
また、抵抗要素ｉの反力の重心と弾性回転中心２４Ｅａとの距離を「ｘｌ，ｉ」と設定する。そして、本実施形態では、接合部１４の回転剛性は、以下の式１で計算される。
ここで、距離ｘｌ，ｉの設定における「反力の重心」とは、ある一定の長さ又は一定の面積を持つ領域ｓに作用する分布荷重ｗによって、回転中心に対して作用するモーメントと等価なモーメントを与える仮想の集中荷重ｐの作用線を指す。ただし、仮想の集中荷重ｐについては、分布荷重ｗを領域ｓで積分した値と同じであると見做して、回転中心から作用線までの距離が設定される。例えば、抵抗要素ｉとしての接合部補強筋２８については、図１に示すＸＺ平面内で、ＸＹ平面と並行な平面のうちスラブ２２の上面よりーＺ方向にｄｒシフトした位置の平面との交差線が、反力の重心として設定できる。式１により、複数の抵抗要素を有する任意のディテールの接合部について、各抵抗要素の特性と接合部の回転剛性とを、一義的に対応付けることができる。なお、距離ｘｌ，ｉについては、後で、図１及び式１．２１を用いて具体的に説明する。Here, the "center of gravity of the reaction force" in the setting of the distances x l and i is the moment acting on the center of rotation by the distributed load w acting on the region s having a certain length or a certain area. It refers to the action line of a virtual concentrated load p that gives an equivalent moment. However, for the virtual concentrated load p, the distance from the center of rotation to the action line is set on the assumption that the distributed load w is the same as the integrated value in the region s. For example, the joint reinforcing
以上の手順により、接合部の回転剛性Ｓｊを接合部の各抵抗要素の特性から求めることができる。求めた接合部の回転剛性、梁の曲げ剛性、梁のスパン、梁の支持する荷重から、接合部に作用する曲げモーメントが一義的に決まる。この接合部に作用する曲げモーメントを接合部の必要モーメント耐力Ｍｊ，Ｅｄとする。接合部が損傷しないためには、必要モーメント耐力Ｍｊ，Ｅｄが後述の接合部の保有する最大モーメント耐力Ｍ ｊ，Ｒｄを超えないようにする必要がある。ここで、梁の断面形状、接合部の各抵抗要素を調整することで、接合部の回転剛性Ｓｊを調整でき、接合部の回転剛性Ｓｊと梁のスパンを調整することで、接合部の必要モーメント耐力Ｍｊ，Ｅｄを調整することができる。 By the above procedure, the rotational rigidity Sj of the joint can be obtained from the characteristics of each resistance element of the joint. The bending moment acting on the joint is uniquely determined from the obtained rotational rigidity of the joint, the bending rigidity of the beam, the span of the beam, and the load supported by the beam. The bending moment acting on this joint is defined as the required moment proof stress Mj, Ed of the joint. In order to prevent the joint from being damaged, it is necessary that the required moment proof stress M j, Ed does not exceed the maximum moment proof stress M j, Rd possessed by the joint, which will be described later. Here, the rotational rigidity S j of the joint can be adjusted by adjusting the cross-sectional shape of the beam and each resistance element of the joint, and the rotational rigidity S j of the joint and the span of the beam can be adjusted to adjust the joint. The required moment bearing capacity Mj, Ed can be adjusted.
さらに、本実施形態では、抵抗要素ｉの反力を、抵抗要素ｉの負担しうる最大の反力Ｆｉ，Ｒｄと見做す。また、接合部１４のモーメント耐力を「Ｍｊ，Ｒｄ」と表す。また、任意の回転中心２４Ｅを仮定し、仮定した回転中心２４Ｅと反力の作用点との距離を「ｘｕ，ｉ」と設定する。また、回転中心２４Ｅの位置であるＸ座標とＹ座標との２つを変数として、以下の式２を用いて「Ｍｊ，Ｒｄ」を計算する。Further, in the present embodiment, the reaction force of the resistance element i is regarded as the maximum reaction force Fi, Rd that can be borne by the resistance element i. Further, the moment strength of the
そして、接合部１４のモーメント耐力が、以下の式２で計算された最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄの最小値と同じであるように設定されている。なお、式２の計算においては、回転中心２４ＥのＸ座標及びＹ座標２つが変数として用いられることによって、耐力Ｍｊ，Ｒｄの値が、１個以上算出される。そして、最終的に、算出された最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄの値の中から最小値が選択される。このため、計算においては上記のとおり、回転中心２４Ｅを任意に仮定できる。
式２により、複数の抵抗要素を有する任意のディテールの接合部について、各抵抗要素の最大耐力と接合部の最大モーメント耐力とを、一義的に対応付けることができる。
According to
なお、式２で最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄの値が最小となるときの位置における回転中心２４Ｅを「終局回転中心２４Ｅｂ」と定義する。すなわち、式２の計算の過程において、回転中心２４Ｅは、「弾性回転中心２４Ｅａ」の状態から「終局回転中心２４Ｅｂ」の状態へと移行する。また、「終局回転中心２４Ｅｂ」では、抵抗要素ｉの反力と外力との釣り合いが成立するとは限らない。In
以上説明した柱１０と梁１２との接合部１４のように、鉄骨梁２０が半剛接合状態で柱１０に接合されている構成であって、抵抗要素を含む付加部材、梁１２の断面寸法、及び、梁１２の長さが適切に設定されていれば、梁端部２４に適度な回転剛性と耐力を付与することができる。次に、柱梁接合部の設計方法について説明する。柱梁接合部は、柱１０と梁１２との接合部１４である。
Like the
（接合部１４の回転剛性の評価方法）
まず、接合部１４の回転剛性を定量的に評価する方法について説明する。接合部１４の回転剛性の評価に基づいて、鉄骨梁２０の各部の寸法や付加部材等を設計できる。そして、設計された鉄骨梁２０の各部の寸法や付加部材等を用いて接合部１４が構成されることにより、接合部１４の回転剛性を、所望の値に設定することができる。(Evaluation method of rotational rigidity of joint portion 14)
First, a method for quantitatively evaluating the rotational rigidity of the
ここで、接合部１４の回転剛性Ｓｊ（Ｎｍｍ／ｒａｄ）を、接合部１４における梁端部２４の単位回転角（ｒａｄ）あたりの回転抵抗（Ｎｍｍ）であると定義すると、回転剛性Ｓｊは、以下の式１．１で表される。なお、式１．１中の「Ｍｊ」は、梁端部２４の回転抵抗（Ｎｍｍ）である。また、式１．１中の「φｊ」は、梁端部２４の回転角（ｒａｄ）である。
図１に示すように、接合部１４の変形状態は、鉄骨梁２０の梁端部２４の剛体回転と、鉄骨梁２０の回転を拘束する（すなわち、回転に抗する）各抵抗要素の変形とで構成されるものと仮定すると、抵抗要素ｉの変形量δｉ（ｍｍ）は、以下の式１．２で表される。
式１．２中の「ｘｄ，ｉ」は、抵抗要素ｉの代表変位の作用線から梁端部２４の弾性回転中心までの距離（ｍｍ）、すなわち、抵抗要素ｉの代表変位の作用線と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離である。ここで、代表変位は、抵抗要素の反力が１点に作用する場合は反力の作用点における変位を表す。また、抵抗要素の反力が線状や面状に応力として分布して作用する場合は、代表変位は、分布する反力をそれぞれ線積分又は面積分した値と等価となる一様な応力分布を仮定したときの、一様な応力分布の作用中心における仮想の変位を表す。“X d, i ” in Equation 1.2 is the distance (mm) from the action line of the representative displacement of the resistance element i to the elastic rotation center of the
抵抗要素ｉの反力Ｆｉは、抵抗要素ｉの変形量δｉと剛性ｋｉ（Ｎ／ｍｍ）との積で計算でき、以下の式１．３で表される。
すべての抵抗要素における反力Ｆｉと、後述する抵抗要素ｉの反力の重心から梁端部２４の弾性回転中心までの距離ｘｌ，ｉ（ｍｍ）との積の和が、接合部の回転抵抗Ｍｊ（Ｎｍｍ）として求められ、以下の式１．４で表される。距離ｘｌ，ｉは、抵抗要素ｉの反力の重心と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離である。
また、式１．４に、式１．２及び式１．３を代入することによって、以下の式１．５を得る。
また、式１．５と式１．１との関係から、以下の式１．６（すなわち、式１）が成立する。
上記の方法で接合部１４の回転剛性を求めるには、モデルにおける鉄骨梁２０の梁端部２４の剛体回転の弾性回転中心の位置を特定する必要がある。対象は弾性挙動であるので、任意の回転角に対して、接合部１４の各抵抗要素は、線形の荷重変形関係を持つ可逆変形を生じると仮定する。そして、接合部１４の内力Ｆｉの和と外力との釣り合い条件から、弾性回転中心を求めることができる。外力としては、梁軸力Ｎ（Ｎ）及び梁せん断力Ｖ（Ｎ）のうち少なくとも一方を適用できる。In order to obtain the rotational rigidity of the
接合部１４内の抵抗要素は、鉄骨梁２０の梁端部２４の回転に抗する反力を生じさせる要素である。具体的には、抵抗要素としては、前述したように、スラブ２２や柱１０のコンクリート３２内に配置された接合部補強筋２８の引張抵抗、接合部１４内（柱内）のスタッド２６の引き抜き抵抗、鉄骨梁２０の上フランジ２０Ａの上下面及び下フランジ２０Ｂの上下面と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、及び、フェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗が設定できる。
The resistance element in the
その他、鉄骨梁２０のウェブ２０Ｃと柱１０のフィンプレート３６とを繋ぐボルト接合部の摩擦によるすべり抵抗、支圧によるボルト３４のせん断変形抵抗、ボルト３４が挿通されるボルト孔の局所変形抵抗、及び、フィンプレート３６のせん断抵抗等も設定できる。本実施形態では、各抵抗要素について、弾性の荷重変形関係（弾性剛性）を仮定した。
In addition, slip resistance due to friction at the bolt joint connecting the
本実施形態では、上記のうち、スラブ２２内や柱１０のコンクリート３２内に配置されたそれぞれの接合部補強筋２８の引張抵抗、接合部１４内（柱内）のスタッド２６の引き抜き抵抗、鉄骨梁２０の上フランジ２０Ａの上下面と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、下フランジ２０Ｂの上下面と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、及び、フェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗を、主要な抵抗要素として設定した。以下、各抵抗要素の弾性剛性についてそれぞれ説明する。
In the present embodiment, among the above, the tensile resistance of each joint reinforcing
（接合部補強筋２８の弾性剛性）
スラブ２２内やコンクリート３２内に配置された接合部補強筋２８の引張抵抗についての弾性剛性、すなわち、接合部補強筋２８の弾性剛性ｋｒ（Ｎ／ｍｍ）は、接合部補強筋２８の伸びｕｒ（ｍｍ）、引張力Ｔｒ（Ｎ）、及び、後述するｋｓｌｉｐを用いて、以下の式１．７で表現できる。なお、図１中には、接合部補強筋２８の伸びｕｒが例示されている。
The elastic rigidity with respect to the tensile resistance of the joint reinforcing
また、スラブ２２の有効幅内の接合部補強筋２８の全断面積をａｒ（ｍｍ２）、接合部補強筋２８のヤング係数をＥｒ、伸びｕｒに対応する鉄筋の応力度をσｒ（Ｎ／ｍｍ２）、ひずみをεｒとそれぞれ設定すると、さらに以下の式１．８及び式１．９が成り立つ。
ここで、接合部補強筋２８の有効幅内では、ひずみεｒ及び伸びｕｒは、幅方向の位置によらず一定であると仮定されている。このため、接合部補強筋２８の有効長さｈｒについても同様に、スラブ２２幅方向の位置によらず一定の長さを定義する。この定義によって、伸びｕｒ及びひずみεｒは、以下の式１．１０で対応づけられる。
式１．１０において、柱１０の芯を中心とした有効長さｈｒの範囲では、接合部補強筋２８のひずみが一様である、と仮定されている。式１．１０中の「α」は、両側のモーメントに応じた接合部長さの補正係数である。In Equation 1.10, it is assumed that the strain of the joint reinforcing
補正係数αの値は、公知文献１「EN1994-1-1:2004 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings」の「Appendix A.2」に基づき、設定される。例えば、両側に対称の負曲げモーメント（Ｍｊ，Ｅｄ１＝Ｍｊ，Ｅｄ２）が作用する場合、補正係数αの値は、０．５である。また、片側のモーメントがゼロの場合（Ｍｊ，Ｅｄ１＞Ｍｊ，Ｅｄ２＝０）、補正係数αの値は、３．６である。また、補正係数αの下限値として、０．５を採用すると共に、上限値として３．６を採用する。そして、両側のモーメント（Ｍｊ，Ｅｄ１＞Ｍｊ，Ｅｄ２）の比に応じて、以下の式１．１１～式１．１５で、計算が行われる。The value of the correction coefficient α is based on "Appendix A.2" of the publicly known
（ｉ）Ｍｊ，Ｅｄ１に対する補正係数α
（ｉｉ）Ｍｊ，Ｅｄ２に対する補正係数α
ここで、モーメントは、負曲げの方向（すなわち、梁が上に凸になる方向）を正としている。(Ii) Correction coefficient α for Mj and Ed2
Here, the moment is positive in the direction of negative bending (that is, the direction in which the beam becomes convex upward).
図２に示されるように、接合部補強筋２８のひずみの履歴において、接合部１４を挟む両側の鉄骨梁２０とスラブ２２とをつなぐスタッド２６のうち、最も柱１０に近いもの同士の距離を有効長さｈｒと等しいものと設定する。また、接合部１４を挟む両側は、ほぼ対称の負曲げモーメントが作用していることから、補正係数αを０．５と設定する。結果、平面保持の仮定（Navier Hypothesis）のもとで計算した接合部補強筋２８のひずみεｒ，ｃａｌｃと、接合部１４のモーメント－回転角関係が弾性挙動を示す範囲での実験のひずみとが、概ね一致することが確認された。この結果に基づき、有効長さｈｒは、鉄骨梁２０とスラブ２２とをつなぐスタッド２６のうち、最も柱に近いもの同士の距離として設定できる。As shown in FIG. 2, in the strain history of the joint reinforcing
以上から、式１．７に式１．８～式１．１０を代入して、弾性剛性ｋｒは、以下の式１．１６で計算できる。
式１．１６中の「ｋｓｌｉｐ」は、スタッド２６の変形を考慮した接合部補強筋２８の剛性の低減係数（０≦ｋｓｌｉｐ≦１）であり、スタッド２６の変形によるスラブ２２と鉄骨梁２０の相対ずれが大きいほど、小さい値となる。低減係数ｋｓｌｉｐは、公知文献１「EN1994-1-1:2004 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings」の「Appendix A.2」に基づき、以下の式１．１７～式１．２０で計算できる。
ここで、式１．１７～式１．２０中において、「ｌｈ」は、接合部１４から鉄骨梁２０の長さ方向の反曲点までの区間（負曲げ区間）の長さである。また、「Ｎ」は、ｌｈ内のスラブ２２のコンクリート３２ａに含まれるスタッド２６（シアコネクタ）の数である。また、「ｋｓｃ」は、スタッド２６ひとつあたりのせん断剛性（Ｎ／ｍｍ）である。Here, in equations 1.17 to 1.20, "l h " is the length of the section (negative bending section) from the
また、「ｈｓ」は補強筋の引張力と釣り合う圧縮力（後述のフェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２間の支圧による圧縮力）の作用中心から接合部補強筋２８までの距離（ｍｍ）である。また、「ｄｓ」は、接合部補強筋２８から鉄骨梁２０の断面の重心までの距離（ｍｍ）である。また、「Ｉａ」は、鉄骨梁２０の断面二次モーメント（ｍｍ４）である。また、「Ｅａ」は、鉄骨梁２０のヤング係数（Ｎ／ｍｍ２）である。Further, "h s " is the distance from the center of action of the compressive force (compressive force due to the bearing pressure between the
また、接合部補強筋２８の変位を計算するための距離ｘｄ，ｉ、すなわち、抵抗要素ｉの代表変位の作用線と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離は、以下の式１．２１で表される。また、反力によるモーメント抵抗を計算するための腕の長さ、すなわち、抵抗要素ｉの反力の重心と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離ｘｌ，ｉは、同様に、以下の式１．２１で表される。
ここで、図１に示されるように、式１．２１中の「ｘｎ」は、接合部１４の弾性回転中心とスラブ２２の表面（すなわち、図１中のスラブ２２の上面）との間の距離における、鉛直方向の軸（Ｚ軸）と平行な成分（ｍｍ）である。また、式１．２１中の「ｄｒ」は、接合部補強筋２８の断面の中心（また、複層配筋の場合は、それらの重心）からスラブ２２の表面までの距離における、鉛直方向の軸（Ｚ軸）と平行な成分（ｍｍ）である。なお、式１．２１から分かるように、本実施形態では、距離ｘｄ，ｉと距離ｘｌ，ｉとは等しい。Here, as shown in FIG. 1, “x n ” in the equation 1.21 is between the elastic rotation center of the
（柱内スタッドのせん断に対する弾性剛性）
接合部１４内（柱内）のスタッド２６の引き抜き抵抗についての弾性剛性、すなわち、柱内スタッドのせん断に対する弾性剛性ｋｓｔ（Ｎ／ｍｍ）は、スタッド２６の引き抜き抵抗Ｔｓｔ（Ｎ）と、スタッド２６のずれｕｓｔ（ｍｍ）とに基づいて求めることができる。スタッド２６の引き抜き抵抗Ｔｓｔは、下記の式１．２２により表されると共に、スタッド２６のずれｕｓｔは、下記の式１．２３により表される。
The elastic rigidity of the pull-out resistance of the
ここで、式１．２２中の「Ｔｓｔ」は、スタッド２６の引き抜き抵抗（Ｎ）を表す（図１参照）。また、式１．２２中の「φｓｔ」は、スタッド２６の径（頭付スタッドの場合は軸部の径（ｍｍ））を表す（図１参照）。また、式１．２２中の「ｎｓｔ」は、スタッド２６の本数を表す（図１参照）。また、式１．２２中の「ｕｓｔ」は、スタッド２６のずれ（ｍｍ）を表す（図１参照）。また、式１．２３中の「Ｄｓ」は、デッキを含むスラブ２２の全厚（ｍｍ）を表す（図１参照）。Here, "T st " in the formula 1.22 represents the pull-out resistance (N) of the stud 26 (see FIG. 1). Further, “ φst ” in Equation 1.22 represents the diameter of the stud 26 (in the case of a stud with a head, the diameter of the shaft portion (mm)) (see FIG. 1). Further, "n st " in Equation 1.22 represents the number of studs 26 (see FIG. 1). Further, “ ust ” in Equation 1.22 represents the deviation (mm) of the stud 26 (see FIG. 1). Further, “D s ” in the formula 1.23 represents the total thickness (mm) of the
スタッド２６のせん断剛性に係る式１．２２は、公知文献２「井上一朗：頭付きスタッドの現状と展望, コンクリート工学, Vol. 34, No. 4, 1996.4」で、井上らが示した実験式である。スタッド２６のせん断剛性は、スタッド２６の径に比例する形で与えられている。式１．２２中の係数の「９．８」は、「Ｎ／ｍｍ２」の次元を有する。Equation 1.22 relating to the shear rigidity of the
なお、式１．１８及び式１．１９に用いるせん断剛性ｋｓｃとして、公知文献１「EN1994-1-1:2004 Eurocode 4: Design of composite steel and concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings」の「Appendix A.3」に記載の値（φ１９スタッドに対し１００ｋＮ／ｍｍ）を用いてもよい。In addition, as the shear rigidity k sc used in the formula 1.18 and the formula 1.19, the publicly known
式１．２２から、柱１０内のスタッド２６のせん断による弾性剛性ｋｓｔ（Ｎ／ｍｍ）は、以下の式１．２４で表される。
また、柱１０内のスタッド２６の変位を計算するための値、すなわち、抵抗要素の代表変位の作用線と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離ｘｄ，ｉは、以下の式１．２５で表される。また、柱１０内のスタッド２６の反力によるモーメント抵抗を計算するための腕の長さ、すなわち、抵抗要素の反力の重心と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された前記弾性回転中心との距離ｘｌ，ｉは、同様に以下の式１．２５で表される。
（梁フランジ面とコンクリートの支圧による弾性剛性）
次に、鉄骨梁２０の上フランジ２０Ａの上下面と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗についての弾性剛性、及び、下フランジ２０Ｂの上下面と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗についての弾性剛性に関して説明する。すなわち、梁フランジ面とコンクリートの支圧による弾性剛性に関して説明する。(Elastic rigidity due to bearing pressure between beam flange surface and concrete)
Next, regarding the elastic rigidity of the upper and lower surfaces of the upper and lower surfaces of the
まず、鋼板とコンクリートとが一様な支圧応力下にあるときの、支圧面の反力と支圧面の圧縮方向の変位とについて、定式化を行う。 First, the reaction force of the bearing surface and the displacement of the bearing surface in the compression direction when the steel plate and the concrete are under uniform bearing stress are formulated.
公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」では、鋼板とコンクリートが一様な支圧応力下にあるときの、鋼板表面とコンクリートとの間の支圧による弾性剛性ｋｃ（Ｎ／ｍｍ）が、以下の式２．１で与えられている。
ここで、式２．１中の「ｂｅｆｆ」は、有効支圧領域の幅（ｍｍ）である。また、式２．１中の「ｌｅｆｆ」は、弾性回転中心から有効支圧領域の縁端までの距離（有効支圧領域の長さ（ｍｍ））である。また、式２．１中の「ｂｅｆｆ×ｌｅｆｆ」は、コンクリート３２の有効支圧面積（ｍｍ２）を表わす（図５参照）。また、式２．１中の「Ｅｃ」は、コンクリートのヤング係数（Ｎ／ｍｍ２）である。Here, “b eff ” in Equation 2.1 is the width (mm) of the effective bearing region. Further, “l eff ” in Equation 2.1 is the distance from the center of elastic rotation to the edge of the effective bearing region (length of the effective bearing region (mm)). Further, “b eff × l eff ” in Equation 2.1 represents the effective bearing area (mm 2 ) of the concrete 32 (see FIG. 5). Further, "E c " in Equation 2.1 is the Young's modulus (N / mm 2 ) of concrete.
式２．１中の「αｃ」は、例えば、公知文献４『Lambe T.W., Whitman R.V.: Soil Mechanics, MIT, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1969』ではポワソン比に依存する値である。また、「αｃ」は、例えば、公知文献５『Martin Steenhuis他: Concrete in compression and base plate in bending, HERON Vol. 53, No. 1/2, 2008』では、以下の式２．２の値として開示される。また、「αｃ」は、例えば、鋼材とコンクリートとの間のモルタルの充填性による剛性低減率１．５を考慮して、以下の式２．３で算出される値を採用できる。
式２．３を、一般的なフックの式：Ｐ＝ｋδの形に変形すると、以下の式２．４が成立する。
ここで、式２．４中の「Ｐｃｌ」は、支圧による反力の合計（有効支圧領域における反力を有効支圧面積で積分した値（Ｎ））である。また、式２．４中の「δｃ」は、支圧界面の圧縮方向の変位（ｍｍ）である。有効支圧面積の一様な平均支圧応力をσｃ（Ｎ／ｍｍ２）と設定すると、式２．４は、次の式２．５の形にさらに変形できる。
支圧を受けるコンクリート３２の半空間において、変位δｃに対し、コンクリート３２の実際のひずみは、コンクリート３２の支圧面から無限遠でゼロとなる。これに対し、これと等価な有効深さＤｃ，ｅｆｆ（ｍｍ）の範囲で一定のひずみが作用するものと仮定する。そして、以下の式２．６で、コンクリート３２のひずみεｃ，ｅｆｆと変位δｃとを対応付ける。
すると、式２．５と式２．６から、有効深さＤｃ，ｅｆｆは、ひずみの大きさに依存しない以下の式２．７で定義できる。
さて、接合部１４内の柱１０のコンクリート３２に埋め込まれた鉄骨梁２０（梁端部２４）とコンクリート３２との支圧については、梁端部２４の弾性回転中心からの距離が遠いほど、支圧による沈み込み（支圧界面の変位）が大きくなる。このため、前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010の式を、そのまま用いることはできない。ここでは、図３及び図４のように支圧面が線形の応力勾配を持つ場合について、式２．１を利用した剛性の計算方法が導出される。
Regarding the bearing pressure between the steel beam 20 (beam end 24) embedded in the concrete 32 of the
支圧界面が図３及び図４に示す変位分布を持つとき、支圧面が受ける反力の合計Ｐｃ２（Ｎ）は、以下の式２．８で計算できる。なお、図３中の「Ｐｃ２,t」は、上フランジ側の反力の合計であり、以下の式２．８中の「Ｐｃ２」を「Ｐｃ２,t」に置き換えて計算できる。また、図３中の「Ｐｃ２,ｂ」は、下フランジ側の反力の合計であり、同様に以下の式２．８中の「Ｐｃ２」を「Ｐｃ２,ｂ」に置き換えて計算できる。
式２．８中の「σｃ（ｙ）」は、支圧面におけるコンクリートの単位面積当たりの反力分布（Ｎ／ｍｍ２）である。“Σ c (y)” in Equation 2.8 is the reaction force distribution (N / mm 2 ) per unit area of concrete on the bearing surface.
また、図４から、以下の式２．９～式２．１１が成り立つと仮定する。
ここで、式２．９～式２．１１中の「εｃ（ｙ）」は、支圧面におけるコンクリートのひずみ分布である。また、式２．９及び式２．１０中の「δｃ（ｙ）」は、支圧面の圧縮方向の変位分布（ｍｍ）である。Here, "ε c (y)" in the formulas 2.9 to 2.11 is the strain distribution of concrete on the bearing surface. Further, "δ c (y)" in the formulas 2.9 and 2.10 is the displacement distribution (mm) in the compression direction of the bearing surface.
式２．９～式２．１１を式２．８に代入すると、以下の式２．１２が成り立つ。
式２．１２による反力が式２．４による反力と等価であると仮定すると、以下の式２．１３が成り立つ。
式２．１３中の「δcP，eff」は、支圧面におけるコンクリートの代表変位（ｍｍ）である。“Δ cP, eff ” in Equation 2.13 is the representative displacement (mm) of concrete on the bearing surface.
従って、支圧面が線形の応力勾配を持つ場合に対しても、式２．１３で計算した変位を用いて、一様な支圧状態における式２．４を適用して、反力を求めることができる。 Therefore, even when the bearing surface has a linear stress gradient, the reaction force is obtained by applying Equation 2.4 in a uniform bearing state using the displacement calculated in Equation 2.13. Can be done.
次に、支圧面が線形の応力勾配を持つ場合の支圧反力によるモーメント（回転抵抗）Ｍｃ２（Ｎｍｍ）は、以下の式２．１４で計算できる。
また、支圧面に一様な応力分布を仮定した場合のモーメント（回転抵抗）Ｍｃ１（Ｎｍｍ）は、以下の式２．１５で計算できる。
式２．１４によるモーメントが式２．１５によるモーメントと等価であると仮定すると、以下の式２．１６が成り立つ。
式２．１６中の「δcM，eff」は、モーメント計算用の距離における支圧面の圧縮方向の変位（ｍｍ）である。“Δ cM, eff ” in Equation 2.16 is the displacement (mm) of the bearing surface in the compression direction at the distance for moment calculation.
従って、支圧面が線形の応力勾配を持つ場合に対しても、式２．１６で計算した変位を用いて、一様な支圧状態における式２．１５を適用することができる。以上から、支圧面の剛性ｋｃは、式２．１２及び式２．１３から、結局、式２．１と同じである以下の式２．１７で評価できる。
なお、有効支圧領域の幅ｂｅｆｆは、板曲げによって支圧面の縁端ほど支圧による反力が減衰することを考慮して設定する。また、柱１０の内部に埋め込まれた鉄骨梁２０（梁端部２４）のフランジについては、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ間にコンクリート３２が充填されている場合は、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの板曲げがコンクリート３２によって拘束されているものと仮定することによって、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ全幅を有効と考える。The width beff of the effective bearing region is set in consideration of the fact that the reaction force due to the bearing pressure is attenuated toward the edge of the bearing surface due to plate bending. Regarding the flange of the steel beam 20 (beam end 24) embedded inside the
また、柱１０の内部に埋め込まれた鉄骨梁２０（梁端部２４）の上下フランジ２０Ａ、２０Ｂとコンクリート３２との支圧による代表変位を計算するための値、すなわち、抵抗要素ｉの代表変位の作用線と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離ｘｄ，ｉは、式２．１３及び式２．１４から、弾性回転中心から有効支圧領域の縁端までの距離ｌｅｆｆを用いて以下の式２．１８で表される。Further, a value for calculating the representative displacement due to the bearing pressure between the upper and
また、モーメント抵抗を計算するための腕の長さ、すなわち、抵抗要素の反力の重心と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離ｘｌ，ｉは、式２．１３及び式２．１４から、弾性回転中心から有効支圧領域の縁端までの距離ｌｅｆｆを用いて以下の式２．１９で表される。
図３の場合、上フランジ２０Ａの上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａの有効支圧領域の長さは、「ｌｅｆｆ，ｔ」で例示されている。また、上フランジ２０Ａの上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａの有効支圧領域の長さは、「ｌｅｆｆ，ｂ」で例示されている。また、下フランジ２０Ｂの下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａの有効支圧領域の長さは、「ｌｅｆｆ，ｔ」で例示されている。また、下フランジ２０Ｂの下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａの有効支圧領域の長さは、「ｌｅｆｆ，ｂ」で例示されている。また、有効支圧領域の幅は、いずれも「ｂｅｆｆ」で例示されている。
In the case of FIG. 3, the length of the effective bearing region of the upper flange end outer surface resistance element 24Aa of the
（フェースベアリングプレートとコンクリートの支圧による弾性剛性）
次に、フェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗に関する弾性剛性について説明する。(Elastic rigidity due to bearing pressure of face bearing plate and concrete)
Next, the elastic rigidity regarding the bearing resistance between the
フェースベアリングプレート３０については、支圧面の周辺の拘束条件が、適切に考慮される必要がある。ここでは、ウェブ２０Ｃによるフェースベアリングプレート３０の面外変形拘束は無視される。前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」を参考に、図６に示す通り、下フランジ２０Ｂの軸線上に作用する圧縮力が、フェースベアリングプレート３０の有効支圧領域を介してコンクリート３２に伝達されるものと仮定する。
For the
また、有効支圧領域の長さｌｅｆｆ及び幅ｂｅｆｆは、鉄骨梁２０の下フランジ２０Ｂの幅Ｂｆ（ｍｍ）、ウェブ２０Ｃの厚みｔｗ（ｍｍ）、フェースベアリングプレート３０の板厚ｔｆｂ（ｍｍ）、局所支圧に対するコンクリート３２の圧縮耐力ｆｊｄ（Ｎ／ｍｍ２）、及び、フェースベアリングプレート３０の降伏応力ｆｙ（Ｎ／ｍｍ２）を用いて、以下の式２．２０及び式２．２１で計算される。
式２．２１中の「γＭ０」は、鋼材の強度のばらつきを考慮した低減係数である。低減係数γＭ０の値は、ここでは、「１．０」と設定される。“Γ M0 ” in Equation 2.21 is a reduction coefficient in consideration of the variation in the strength of the steel material. The value of the reduction coefficient γ M0 is set to “1.0” here.
前述の公知文献４「Lambe T.W., Whitman R.V.: Soil Mechanics, MIT, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1969」によると、式２．２１は、片持梁の最大曲げモーメントが弾性限曲げモーメントに達するときの梁長さを逆算したものである。また、Ｔスタブのコンクリートとの支圧面を有する鋼板の曲げが考慮され、Ｔスタブが片持梁としてコンクリートの支圧強度と等しい等分布荷重を受けるモデルが仮定されている。すなわち、式２．２１は、支圧強度の計算に用いる有効支圧領域の長さを表している。
According to the above-mentioned publicly known
一方で、前述の公知文献４「Lambe T.W., Whitman R.V.: Soil Mechanics, MIT, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1969」においては、支圧面の剛性計算に用いる有効支圧領域の寸法について、鋼板の曲げ変形（正弦波形）を考慮した正味の支圧領域の長さＣｆｌ（ｍｍ）は、以下の式２．２３で表される。また、長さＣｆｌと等価な一様な支圧変形状態に換算された有効支圧領域の長さＣｒ（ｍｍ）＝ｌｅｆｆは、以下の式２．２２で表される。また、支圧変形に対するひずみを定義する有効深さｈｅｑ（ｍｍ）は、以下の式２．２４で表される。
ここで、式２．２３及び式２．２４中の「ξ」は、有効深さｈｅｑの長さＣｆｌに対する比である。さらに、式２．２４中の「αｃ」は、前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」、及び前述の公知文献５「Martin Steenhuis他: Concrete in compression and base plate in bending, HERON Vol. 53, No. 1/2, 2008」を参考に、係数をαと設定して、以下の式２．２５で表される。
よって、式２．２４は、以下の式２．２６で表される。
そして、式２．２２に式２．２３及び式２．２６を代入すると、以下の式２．２７が成り立つ。
一方で、前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」では、式２．２１は、強度計算及び剛性計算の双方に用いてもよいとされている。これは、前述の公知文献４「Lambe T.W., Whitman R.V.: Soil Mechanics, MIT, John Wiley & Sons, Inc., New York, 1969」において、式２．２１の値と式２．２７の値とが、ほぼ同じとなるためである。
On the other hand, in the above-mentioned publicly known
以上から、式２．１及び式２．４と同様に、フェースベアリングプレート３０とコンクリート３２との支圧面の剛性ｋｃ，ｆｂ（Ｎ／ｍｍ）及び反力Ｐｃ，ｆｂ（Ｎ）は、以下の式２．２８、式２．２９及び式２．３０で計算できる。
なお、式２．２９中の「δｃ，ｆｂ」は、フェースベアリングプレート３０の変位を意味する。
なお、式２．３０中の「ｘｃ，ｆｂ」は、フェースベアリングプレート３０とコンクリート３２との距離を意味する。From the above, similarly to the formulas 2.1 and 2.4, the rigidity k c, fb (N / mm) and the reaction force P c, fb (N) of the bearing surface between the
In addition, "δ c, fb " in equation 2.29 means the displacement of the
In addition, "x c, fb " in the formula 2.30 means the distance between the
また、フェースベアリングプレート３０とコンクリート３２との支圧力による代表変位を計算するための値、すなわち、抵抗要素ｉの代表変位の作用線と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離ｘｄ，ｉは、図６から、スラブ２２の厚みＤｓ（ｍｍ）、鉄骨梁２０の高さＨ（ｍｍ）、鉄骨梁２０の下フランジ２０Ｂの厚みｔｆ（ｍｍ）、及び、スラブ２２の上面から弾性回転中心までのＺ方向に沿って測った距離ｘｎ（ｍｍ）を用いて、以下の式２．３１で表される。Further, a value for calculating the representative displacement due to the supporting pressure between the
また、モーメント抵抗を計算するための腕の長さ、すなわち、抵抗要素の反力の重心と、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離ｘｌ，ｉも、同様に、２０Ｂの厚み沿って測った距離以下の式２．３１で表される。
以上の説明では、柱１０と梁１２との接合部１４の変形状態が、鉄骨部分である鉄骨梁２０の梁端部２４の剛体回転でモデル化され、モーメント抵抗を生じる、鋼とコンクリートとの支圧部に関する弾性剛性（すなわち、回転剛性）の計算方法が記された。
In the above description, the deformation state of the
（接合部１４の耐力の評価方法）
次に、接合部１４の耐力を評価することにより、柱梁接合部を設計する場合について説明する。接合部１４の耐力Ｍｊ，Ｒｄは、抵抗要素ｉから梁端部２４の回転中心までの距離ｘｕ，ｉ（ｍｍ）と、抵抗要素ｉの最大反力Ｆｉ，Ｒｄ（Ｎ）の積の和として、次式で求められる。また、本実施形態では、抵抗要素ｉから梁端部２４の回転中心までの距離ｘｕ，ｉは、抵抗要素ｉの反力の重心から梁端部２４の回転中心までの距離ｘｕ，ｉである。なお、柱１０と梁１２との接合部１４の終局状態は、鉄骨梁２０の梁端部２４の剛体回転により、鉄骨梁２０の梁端部２４の回転を拘束する各抵抗要素の反力がすべて最大耐力に達していると仮定されている。
Next, a case of designing a beam-column joint by evaluating the proof stress of the joint 14 will be described. The proof stress M j, Rd of the
式３．１では、接合部１４内の各抵抗要素が完全剛塑性の荷重変形関係を有するものと設定されている。また、全ての抵抗要素が塑性流れを生じる状態（すなわち、メカニズム）であると仮定されている。この仮定によって求められるモーメント抵抗によって、真の崩壊荷重よりも大きい値が、上界として得られる。このため、任意の回転中心に対して、式３．１を用いてモーメント抵抗が求められる計算が実行される。また、その計算の中で、崩壊荷重を最小化する回転中心が、終局回転中心として求められる。終局回転中心が求められた時のモーメント抵抗が、接合部１４のモーメント耐力（すなわち、接合部１４の最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ）として設定される。In Equation 3.1, each resistance element in the
接合部１４内の抵抗要素としては、スラブ２２内に配置された接合部補強筋２８の引張抵抗、接合部１４内のスタッド２６の引き抜き抵抗、フェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、鉄骨梁２０の上フランジ２０Ａと柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、及び、下フランジ２０Ｂと柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗を設定できる。
The resistance elements in the
その他、抵抗要素としては、鉄骨梁２０のウェブ２０Ｃと柱１０のフィンプレート３６とを繋ぐボルト接合部の摩擦によるすべり抵抗、支圧によるボルト３４のせん断変形抵抗、ボルト孔の局所変形抵抗、及び、フィンプレート３６のせん断抵抗を設定できる。
Other resistance elements include slip resistance due to friction at the bolt joint connecting the
各抵抗要素について、塑性流れを生じる反力としての耐力Ｆｉ，Ｒｄが必要であるが、上述の各抵抗要素のうち、ここでは、相対的に耐力が大きくモーメント抵抗の計算上無視できないものとして、スラブ２２内に配置された接合部補強筋２８の引張抵抗、接合部１４内のスタッド２６の引き抜き抵抗、フェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、鉄骨梁２０の上フランジ２０Ａと柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗、及び、下フランジ２０Ｂと柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗を考慮した各々の耐力について説明する。なお、他の抵抗要素についても適切に考慮してモーメント抵抗を求めてもよい。For each resistance element, the proof stress Fi and Rd as the reaction force that causes the plastic flow are required, but among the above-mentioned resistance elements, here, the proof stress is relatively large and cannot be ignored in the calculation of the moment resistance. , Tension resistance of the joint reinforcing
（接合部補強筋の耐力）
図１０Ａに示すように、反力Ｆｉ，Ｒｄに対応する、スラブ２２内に配置された接合部補強筋２８の引張抵抗についての耐力、すなわち接合部補強筋２８の耐力Ｆｒ，Ｒｄ（Ｎ）は、スラブ２２有効幅内の接合部補強筋２８の総断面積ａｒ（ｍｍ２）と降伏応力ｆｒ，ｙ（Ｎ／ｍｍ２）とを用いて、以下の式３．２で表現できる。
As shown in FIG. 10A, the proof stress of the joint reinforcing
または、降伏応力ｆｒ，ｙの代わりに、引張強さｆｒ，ｕが用いられてもよい。Alternatively, the tensile strength fr, u may be used instead of the yield stress fr, y .
また、接合部補強筋２８の反力によるモーメント抵抗を計算するための腕の長さ、すなわち、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転中心と反力の作用線との距離ｘｕ，ｉは、以下の式３．３で表される。なお、距離ｘｕ，ｉは、抵抗要素ｉの反力の重心から梁端部２４の回転中心までの距離である。
式３．３中の「ｘｕ，ｎ」は、接合部１４の回転中心とスラブ２２の表面との間の距離の、鉛直方向の軸（Ｚ軸）と平行な成分（ｍｍ）である。また、式３．３中の「ｄｒ」は、接合部補強筋２８の断面の中心（接合部補強筋２８が複層配筋である場合は、複層配筋の重心）からスラブ２２の表面までの距離の、鉛直方向の軸（Ｚ軸）と平行な成分（ｍｍ）である。“X u, n ” in Equation 3.3 is a component (mm) of the distance between the center of rotation of the
（柱内のスタッドのせん断耐力）
次に、図１０Ａに示すように、反力Ｆｉ，Ｒｄに対応する、接合部１４内（柱内）のスタッド２６の引き抜き抵抗についてのせん断耐力、すなわち、柱内のスタッド２６の最大耐力Ｆｓｔ，Ｒｄ（Ｎ）を説明する。最大耐力Ｆｓｔ，Ｒｄ（Ｎ）については、公知文献６「日本建築学会: 各種合成構造設計指針・同解説, 第2版, 2010.11」の「第4編4.2節4.2」に記載されている頭付きアンカーボルトのせん断耐力の算定式が援用される。(Shear strength of studs in columns)
Next, as shown in FIG. 10A, the shear strength with respect to the pull-out resistance of the
最大耐力Ｆｓｔ，Ｒｄとしては、スタッド２６のせん断強度により決まる耐力Ｔｓｔ１、コンクリート３２の支圧強度により決まる耐力Ｔｓｔ２、スタッド２６の前面の柱１０のコンクリート３２のコーン状破壊により決まる耐力Ｔｓｔ３のうちの、いずれか小さい値が採用される。The maximum yield strengths F st and Rd are the yield strength T st1 determined by the shear strength of the
（ｉ）スタッドのせん断強度により決まるせん断耐力
耐力Ｔｓｔ１（Ｎ）は、スタッド２６の本数ｎｓｔと、スタッド２６一本あたりのせん断耐力ｑａ１（Ｎ）とを用いて、以下の式３．４で与えられる。
式３．４中の「φ１」は、低減係数である。低減係数φ１の値は、ここでは、「１．０」と設定される。式３．４中の「ｓσｑａ」は、スタッド２６のせん断強度（Ｎ／ｍｍ２）である。せん断強度ｓσｑａの値としては、材料試験の０．２％降伏耐力の１／３１／２の値が用いられる。式３．４中の「ｓｃａ」は、スタッド２６の軸部の断面積（ｍｍ２）である。“Φ 1 ” in Equation 3.4 is a reduction coefficient. The value of the reduction coefficient φ1 is set here as “1.0”. “ S σ qa ” in Equation 3.4 is the shear strength (N / mm 2 ) of the
（ｉｉ）コンクリートの支圧強度により決まるせん断耐力
耐力Ｔｓｔ２（Ｎ）は、スタッド２６の本数ｎｓｔと、スタッド２６一本あたりのコンクリート３２との支圧耐力ｑａ２（Ｎ）とを用いて、以下の式３．５で与えられる。
式３．５中の「φ２」は、コンクリート耐力の低減係数であり、低減係数φ２の値は、ここでは、「１．０」と設定される。式３．５中の「ｆｃｄ」は、柱１０のコンクリート３２の圧縮強度（Ｎ／ｍｍ２）である。また、式３．５中の「Ｅｃ」は、コンクリートのヤング係数（Ｎ／ｍｍ２）である。圧縮強度ｆｃｄの値及びヤング係数Ｅｃの値としては、ともに、材料試験の値が用いられる。“Φ 2 ” in the formula 3.5 is a reduction coefficient of the concrete strength, and the value of the reduction coefficient φ 2 is set here as “1.0”. “ Fcd ” in the formula 3.5 is the compressive strength (N / mm 2 ) of the concrete 32 of the
（ｉｉｉ）柱コンクリートのコーン状破壊により決まるせん断耐力
耐力Ｔｓｔ３（Ｎ）は、コーン状破壊の耐力ｑａ３（Ｎ）を用いて、以下の式３．６で与えられる。
式３．６中の「ｃσｔ」は、コーン状破壊に対するコンクリート３２の引張強度（Ｎ／ｍｍ２）である。引張強度ｃσｔの設定では、公知文献６「日本建築学会: 各種合成構造設計指針・同解説, 第2版, 2010.11」に与えられる以下の式３．７が用いられる。
式３．６中の「Ａｑｃ」は、コーン状破壊面の有効投影面積（ｍｍ２）であり、以下の式３．８で求められる。
式３．８中の「ｃ」は、柱１０のコンクリート３２表面から最も奥にあるスタッド２６の軸芯から、柱１０のコンクリート３２表面までの距離（ｍｍ）である（図７参照）。また、式３．８中の「ｓ」は、同一深さの列にあるスタッド２６の間隔（ｍｍ）である（図７参照）。また、式３．８中の「ｎｒ」は、同一深さの列にあるスタッド２６の本数である（図７参照）。“C” in the formula 3.8 is the distance (mm) from the axis of the
また、柱１０内のスタッド２６の反力によるモーメント抵抗を計算するための腕の長さ、すなわち、鉄骨梁において柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転中心と反力の作用線との距離ｘｕ，ｉは、以下の式３．９で表される。
（梁フランジ面とコンクリートの支圧耐力）
次に、鉄骨梁２０の上フランジ２０Ａ及び下フランジ２０Ｂと柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗についての支圧耐力、すなわち、梁フランジ面とコンクリートの支圧耐力Ｆｃ，Ｒｄ（Ｎ）について説明する。前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」では、ベースプレートとコンクリートとが一様な支圧状態下にあるとき、支圧耐力Ｆｃ，Ｒｄは、以下の式３．１０で与えられる。
Next, regarding the bearing capacity of the
ここで、式３．１０中の「ｂｅｆｆ」は、コンクリートの有効支圧領域の幅（ｍｍ）を表わす。また、式３．１０中の「ｌｅｆｆ」は、コンクリートの有効支圧領域の長さ（ｍｍ）を表わす。幅ｂｅｆｆは、弾性剛性の計算剛性の場合と同様、鉄骨梁２０の上下フランジ２０Ａ、２０Ｂと柱１０のコンクリート３２との支圧面においては、コンクリート３２による上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの面外変形の拘束が考慮され、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの全幅が採用される。Here, "b eff " in the formula 3.10 represents the width (mm) of the effective bearing area of concrete. Further, "l eff " in the formula 3.10 represents the length (mm) of the effective bearing area of concrete. The width beff is the same as in the case of the calculated rigidity of the elastic rigidity. Considering the constraint, the full width of the upper and
また、長さｌｅｆｆは、前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」では、一様な支圧変形が仮定されているため、全支圧面の長さが用いられる（β＝１）。In addition, the length l eff has a uniform bearing deformation in the above-mentioned publicly known
一方、図８Ａのような回転変形の場合は、応力勾配がある状態に対して、応力が一様な状態であるストレスブロックが仮定される。このため、低減係数βを用いて、図８Ａ及び図８Ｂに示すように、長さｌｅｆｆは、実際の応力分布と等価な支圧面に換算される。一方、低減係数βは、例えば、公知文献７「EN1992-1-1:2004 Eurocode2: Design of concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings」では、コンクリート３２の圧縮強度ｆｃｄに応じた以下の式３．１１で定められる。
また、公知文献８「日本建築学会: 鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁混合構造の設計と施工, 第1版, 2001.1」には、低減係数βは０．６～０．８５の範囲であると記載されている。 Further, in the publicly known document 8 "Architectural Institute of Japan: Design and Construction of Reinforced Concrete Column / Steel Beam Mixed Structure, 1st Edition, 2001.1", it is stated that the reduction coefficient β is in the range of 0.6 to 0.85. There is.
さらに、式３．１０中の「ｆｊｄ」は、局所支圧に対するコンクリート３２の圧縮耐力であり、以下の式３．１２で定義される。
ここで、式３．１２中の「λｃ」は、局所支圧に対する耐力割増係数である。耐力割増係数λｃは、前述の公知文献７「EN1992-1-1:2004 Eurocode2: Design of concrete structures Part 1-1: General rules and rules for buildings」や公知文献８「日本建築学会: 鉄筋コンクリート柱・鉄骨梁混合構造の設計と施工, 第1版, 2001.1」に従い、求められる。例えば、公知文献７によると、以下の式３．１３で計算できる。
ここで、式３．１２中の「Ａｃ０」は、局所の有効支圧面積（ｍｍ２）である。また、式３．１２中の「Ａｃ１」は、最大支圧応力分布面積（ｍｍ２）である。半空間においては、有効支圧面積Ａｃ０の相似形、かつ、面中心の法線が一致するような投影面が仮定される（図９Ａ及び図９Ｂ参照）。投影面においてコンクリート３２のエッジから外側の部分が存在する場合は、外側の部分を減じたものを、最大支圧応力分布面積Ａｃ１と設定する（例えば図９Ｂのモデル参照）。Here, " Ac0 " in Equation 3.12 is the local effective bearing area (mm 2 ). Further, " Ac1 " in the equation 3.12 is the maximum bearing stress distribution area (mm 2 ). In the half-space, a projection plane having a similar shape with an effective bearing area A c0 and having the same normals at the center of the plane is assumed (see FIGS. 9A and 9B). If there is a portion outside the edge of the concrete 32 on the projection surface, the value obtained by subtracting the outside portion is set as the maximum bearing stress distribution area Ac1 (see, for example, the model in FIG. 9B).
式３．１２中の「βｊ」は、支圧面の材料による低減係数である。低減係数βｊの値は、ここでは、「１．０」と設定される。なお、敷きモルタル等が用いられる場合は、低減係数βｊの値は、例えば「２／３」等と設定できる。“Β j ” in Equation 3.12 is a reduction coefficient depending on the material of the bearing surface. The value of the reduction coefficient β j is set here as “1.0”. When a spread mortar or the like is used, the value of the reduction coefficient β j can be set to, for example, “2/3”.
また、ストレスブロックによるモーメント抵抗を計算するための腕の長さとしての距離ｘｕ，ｉは、図８Ａ及び図８Ｂのモデルから、回転中心から支圧応力による合力の作用線までの距離ｌｅｆｆを用いて、以下の式３．１４で表される。
図８Ａ及び図８Ｂにおいては、上フランジ２０Ａの上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａの有効支圧領域の長さは、「ｌｅｆｆ，ｔ」で例示されている。また、下フランジ２０Ｂの下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａの有効支圧領域の長さは「ｌｅｆｆ，ｂ」で例示されている。また、上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａの有効支圧領域の幅、及び、下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａの有効支圧領域の幅は、いずれも「ｂｅｆｆ」で例示されている。In FIGS. 8A and 8B, the length of the effective bearing region of the upper flange end outer surface resistance element 24Aa of the
初期剛性に対しては、柱１０のコンクリート３２のうち、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ内方のコンクリート３２とその外側のコンクリート３２との一体性が保たれ、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの内側も支圧抵抗を有する。
With respect to the initial rigidity, of the concrete 32 of the
しかし、終局耐力時においては、上フランジ２０Ａの上フランジ端部内面抵抗要素２４Ｂａと、下フランジ２０Ｂの下フランジ端部内面抵抗要素２４Ｃａとは、終局耐力の導出に考慮しないことと設定される。
However, at the time of the ultimate proof stress, the upper flange end inner surface resistance element 24Ba of the
これは、終局耐力時は、鉄骨梁２０を包絡する矩形部分とこの矩形部分の外側との間のねじれによってコンクリート３２が破壊され、柱１０の上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ内方のコンクリート３２との間の一体性を保つことができないとの考えに基づく。矩形部分の外側は、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの幅方向端部である。また、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの内側は抵抗要素として効かなくなるとの考えに基づく。
This is because the concrete 32 is destroyed by the twist between the rectangular portion surrounding the
図８Ａ及び図８Ｂにおいて、距離ｘｕ，ｉに対応する長さは、上フランジ２０Ａの上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａについては「ｘｕ，ｃｔ」で例示されている。また、下フランジ２０Ｂの下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａついては、距離ｘｕ，ｉに対応する長さは、「ｘｕ，ｃｂ」で例示されている。In FIGS. 8A and 8B, the length corresponding to the distance x u, i is exemplified by "x u, ct " for the upper flange end outer surface resistance element 24Aa of the
同様に、図８Ａ及び図８Ｂにおいて、反力Ｆｉ，Ｒｄに対応する耐力は、上フランジ２０Ａの上フランジ端部外面抵抗要素２４Ａａについては「支圧耐力Ｆｃｔ，Ｒｄ」で例示された。また、下フランジ２０Ｂの下フランジ端部外面抵抗要素２４Ｄａの支圧耐力については「Ｆｃｂ，Ｒｄ」で例示されている。Similarly, in FIGS. 8A and 8B, the proof stress corresponding to the reaction forces Fi and Rd is exemplified by the “supporting force proof stress Fct, Rd ” for the upper flange end outer surface resistance element 24Aa of the
（フェースベアリングプレートと柱のコンクリートの支圧耐力）
次に、反力Ｆｉ，Ｒｄに対応する、フェースベアリングプレート３０と柱１０のコンクリート３２との支圧抵抗についての支圧耐力Ｆｃ，ｆｂ，Ｒｄ（Ｎ）を説明する。支圧耐力Ｆｃ，ｆｂ，Ｒｄは、梁フランジ面とコンクリートの支圧耐力の場合と同様、前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」の以下の式３．１５を用いて設定される。また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、フェースベアリングプレート３０とコンクリート３２とが一様な支圧状態下にあると仮定されている。
Next, the bearing capacity F c, fb, Rd ( N) for the bearing resistance between the
ここで、式３．１５中の「ｂｅｆｆ」は、コンクリート３２の有効支圧面の幅（ｍｍ）である。また、式３．１５中の「ｌｅｆｆ」は、コンクリート３２の有効支圧面の長さ（ｍｍ）である。幅ｂｅｆｆの設定では、弾性剛性の計算剛性と同様、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂと柱１０のコンクリート３２との支圧面においては、コンクリート３２による上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの面外変形の拘束が考慮され、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの全幅が採用される。Here, "b eff " in the formula 3.15 is the width (mm) of the effective bearing surface of the concrete 32. Further, "l eff " in the formula 3.15 is the length (mm) of the effective bearing surface of the concrete 32. In the setting of the width beff , the restraint of the out-of-plane deformation of the upper and
長さｌｅｆｆは、前述の公知文献３「EN1993-1-8:2005 Eurocode 3: Design of steel structures Part 1-8: Design of joints, BSI, 2010」、及び、前述の公知文献５「Martin Steenhuis他: Concrete in compression and base plate in bending, HERON Vol. 53, No. 1/2, 2008」の以下の式３．１６を用いて設定できる。
ここで、式３．１６中の「ｔｆｂ」は、フェースベアリングプレート３０の板厚（ｍｍ）である。また、式３．１６中の「ｆｊｄ」は、局所支圧に対するコンクリート３２の圧縮耐力（Ｎ／ｍｍ２）である。圧縮耐力ｆｊｄは、式３．１２、式３．１３によって説明されたものと同様である。また、式３．１６中の「ｆｙ」は、フェースベアリングプレート３０の降伏応力（Ｎ／ｍｍ２）である。Here, "t fb " in the formula 3.16 is the plate thickness (mm) of the
また、式３．１６中の「γＭ０」は、鋼材の強度のばらつきを考慮するための低減係数であり、低減係数γＭ０の値は、ここでは、「１．０」と設定されている。式３．１３中で説明した有効支圧面積Ａｃ０（ｍｍ２）及び最大支圧応力分布面積Ａｃ１（ｍｍ２）について、図１１に示す投影面が仮定される。また、低減係数βｊの値は、「１．０」と設定される。Further, "γ M0 " in the equation 3.16 is a reduction coefficient for considering the variation in the strength of the steel material, and the value of the reduction coefficient γ M0 is set to "1.0" here. .. For the effective bearing area A c0 (mm 2 ) and the maximum bearing stress distribution area A c1 (mm 2 ) described in Equation 3.13, the projection plane shown in FIG. 11 is assumed. Further, the value of the reduction coefficient β j is set to “1.0”.
また、ストレスブロックによるモーメント抵抗を計算するための腕の長さとしての距離ｘｕ，ｉは、図１０Ａ及び図１０Ｂのモデルから、回転中心から支圧応力による合力の作用線までの距離ｌｅｆｆを用いて、以下の式３．１７で表される。
以上の説明では、接合部１４の終局状態におけるモーメント耐力を、各抵抗要素の最大耐力の累加によって、上界から予測する方法が記された。この方法に基づいて鉄骨梁２０の各部の寸法や、抵抗要素の数量（有無、ある場合は数量も）、位置を設定することで、柱１０と梁１２との接合部１４のモーメント耐力を、所望のモーメント耐力に設定することができる。すなわち、必要モーメント耐力Ｍｊ，Ｅｄ以上となるように調整することができる。In the above description, a method of predicting the moment proof stress of the
（実施例１）
（計算結果と実験結果の比較）
本開示の柱梁接合部の効果を確認するため、本開示図１及び図２に示す実施形態の柱梁接合部について、梁に鉛直方向下向きの－Ｚ方向に荷重を作用させて、接合部の回転角とモーメントとの関係を取得した。そして、式１～式３．１７を用いて接合部の回転剛性及びモーメント耐力を計算した結果と実験結果とを比較した。(Example 1)
(Comparison of calculation results and experimental results)
In order to confirm the effect of the beam-column joint of the present disclosure, a load is applied to the beam in the vertical-downward −Z direction on the beam-column joint of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2 of the present disclosure to form a joint. The relationship between the angle of rotation and the moment was obtained. Then, the results of calculating the rotational rigidity and the moment strength of the
接合部１４における鉄骨梁２０の梁端部２４のモーメントと回転角との関係は、式１～式３．１７の手順に則り、初期の回転剛性Ｓｊ，ｉｎｉ（Ｎｍｍ／ｒａｄ）及び最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ（Ｎｍｍ）を求めることで、バイリニアモデルで定義できる。ここでは、最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄの２／３倍を弾性限と設定した。設定された弾性限を超えるモーメントが作用した場合は、初期の回転剛性Ｓｊ，ｉｎｉよりも回転剛性が低下するものと規定した。The relationship between the moment of the
また、最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ（Ｎｍｍ）が成立するときの割線剛性Ｓｊ（Ｎｍｍ／ｒａｄ）は、Ｓｊ，ｉｎｉを剛性低減率η（＞１）で除した値で定めたトリリニアモデルで定義されるものとした（図１２参照）。トリリニアモデルが適用される場合は、回転剛性Ｓｊ，ｉｎｉを弾性回転剛性として接合部の作用モーメントが計算される。また、最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄの２／３倍以下のモーメントが作用した場合は、そのまま実施できるものとした。Further, the secant line rigidity S j (Nmm / rad) when the maximum moment proof stress M j, Rd (N mm) is established is a trilinear model defined by the value obtained by dividing S j, ini by the rigidity reduction rate η (> 1). (See FIG. 12). When the trilinear model is applied, the acting moment of the joint is calculated with the rotational stiffness Sj and ini as the elastic rotational stiffness. Further, when a moment of 2/3 times or less of the maximum moment proof stress Mj and Rd acts, it can be carried out as it is.
そして、回転剛性Ｓｊ，ｉｎｉを弾性回転剛性として接合部の作用モーメントを計算し、最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄの２／３倍を超えるモーメントが作用した場合は、新たに割線剛性Ｓｊを弾回転剛性として接合部の作用モーメントを計算した。計算された作用モーメントが最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ以下であれば、実施可能、すなわち、本開示の請求の範囲内であると判断した。また、計算された作用モーメントが最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄを超えた場合は、実施不可能、すなわち、本開示の請求の範囲外であると判断した。なお、回転剛性Ｓｊ，ｉｎｉ及び最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ、ηは、以下の式４．１、式４．２及び式４．３によって設定される。
図１２に記載の変形性能φｃｄは、各抵抗要素が変形量の限界に達するときの回転角φｃｄ，ｉのうちの最小値（ｒａｄ）である。終局回転中心から各抵抗要素までの距離ｘｕ，ｉと回転角φｊとの積が各抵抗要素の変形量の限界δｕ，ｉ（ｍｍ）と等しい場合において、回転角φｊについて解くと、最小値の回転角φｃｄ，ｉは、φｃｄ，ｉ＝δｕ，ｉ／ｘｕ，ｉによって求めることができる。The deformation performance φ cd shown in FIG. 12 is the minimum value (rad) of the rotation angles φ cd and i when each resistance element reaches the limit of the amount of deformation. When the product of the distance x u, i from the ultimate rotation center to each resistance element and the rotation angle φ j is equal to the limit of the amount of deformation of each resistance element δ u, i (mm), the rotation angle φ j is solved. , The minimum rotation angle φ cd, i can be obtained by φ cd, i = δ u, i / x u, i .
（接合部補強筋の弾性剛性と耐力）
実施例１では、接合部補強筋２８をｉ＝１番目の抵抗要素と設定した場合、弾性剛性ｋｒ（Ｎ／ｍｍ）、弾性時の力の釣り合いを満たす弾性回転中心から鉄筋までの距離（腕の長さ）ｘｒ（＝ｘｄ，１，ｘｌ，１（ｍｍ））、終局耐力時の回転中心から鉄筋までの距離（腕の長さ）ｘｕ，ｒ（＝ｘｕ，１（ｍｍ））、及び、耐力Ｆｒ，Ｒｄ（Ｎ）は、以下の式４．４～式４．１１を用いて求めた。(Elastic rigidity and yield strength of joint reinforcement)
In the first embodiment, when the joint reinforcing
式中の各パラメータの定義は、式１～式３．１７で説明したものと同一である。また、下記の表１は、鉄筋の剛性及び耐力計算に用いる各パラメータを示す。実施例１における実験では、表１に示す条件（Ｅｒ，ａｒ，ｈｒ，α，Ｎ，ｋｓｃ，ｈｓ，ｄｓ，ｌｈ，Ｅａ，Ｉａ，ξ，ｄｒ，ｆｒ，ｙ，ｘｎ，ｘｕ，ｎ）を用いて、式４．４～式４．１１の「ｋｒ，ｋｓｌｉｐ，Ｋｓｃ，ν，ξ，ｘｄ，１，Ｆｒ，Ｒｄ，ｘｕ，１」が計算された。
（柱内のスタッドのせん断に対する弾性剛性と耐力）
実施例１では、柱１０内のスタッド２６をｉ＝２番目の抵抗要素と設定した場合、せん断による弾性剛性ｋｓｔ（Ｎ／ｍｍ）、弾性時の力の釣り合いを満たす終局回転中心からスタッドの根元までの距離（すなわち、腕の長さ）ｘｓｔ（＝ｘｄ，２，ｘｌ，２（ｍｍ））、終局耐力時の回転中心から鉄筋までの距離（すなわち、腕の長さ）ｘｕ，ｓｔ（＝ｘｕ，２（ｍｍ））、及び、耐力Ｆｓｔ，Ｒｄ（Ｎ）は、以下の式４．１２～式４．２０を用いて求めることができる。(Elastic rigidity and yield strength against shear of studs in columns)
In the first embodiment, when the
式中の各パラメータの定義は、式１～式３．１７で説明したものと同一である。また、表２は、柱内スタッドの剛性及び耐力計算に用いる各パラメータを示す。実施例１における実験では、表２に示す条件（φｓｔ，ｎｓｔ，ｘｎ，Ｄｓ，φ１，ｓσｑａ，ｓｃａ，φ２，ｆｃｄ，Ｅｃ，ｃ，ｓ，ｎｒ）を用いて、式４．１２～式４．２０の「ｋ２，ｘｄ，２，Ｆ２，Ｒｄ，ｘｕ，２，Ｔｓｔ１，Ｔｓｔ２，Ｔｓｔ３，ｃσｔ，Ａｑｃ」が計算された。
（梁本体のフランジ面とコンクリートの支圧に対する弾性剛性と耐力）
図１３Ａ及び図１３Ｂに示すように、実施例１では、初期剛性に対しては、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの内外面の全４か所（すなわち、ｉ＝３， ４， ５， ６）で支圧抵抗が生じると仮定した。また、最大耐力に対しては、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの外面のみの全２か所（すなわち、ｉ＝３， ６）で支圧抵抗が生じると仮定した。(Elastic rigidity and yield strength against the bearing surface of the beam body and the bearing pressure of concrete)
As shown in FIGS. 13A and 13B, in the first embodiment, the initial rigidity is supported at all four locations (that is, i = 3, 4, 5, 6) on the inner and outer surfaces of the upper and
これは、初期剛性に対しては、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ内方のコンクリート３２とその外側のコンクリート３２との一体性が保たれ、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの内側も支圧抵抗を有するとの考えに基づく。しかし、終局状態においては、鉄骨梁２０を包絡する矩形部分とその外側（すなわち、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ幅方向端部）の間のねじれによってコンクリート３２が破壊し、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの内側は抵抗要素として効かなくなるものとの考えに基づく。
It is considered that the integralness of the concrete 32 inside the upper and
上下フランジ２０Ａ、２０Ｂ面とコンクリート３２との支圧の弾性剛性ｋｃ（Ｎ／ｍｍ）、弾性時の抵抗要素ｉの支圧変位の代表点から回転中心までの距離ｘｄ，ｃ，ｉ（ｍｍ）、弾性時の力の釣り合いを満たす回転中心から支圧力の重心までの距離（すなわち、腕の長さ）ｘｌ，ｃ，ｉ（ｍｍ）、終局耐力時の回転中心から支圧力の重心までの距離（すなわち、腕の長さ）ｘｕ，ｃ，ｉ（ｍｍ）、及び、耐力Ｆｃ，ｉ，Ｒｄ（Ｎ）は、以下の式４．２１～式４．３５を用いて設定できる。抵抗要素ｉは、上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの内外面からなる全４か所である（すなわち、ｉ＝３， ４， ５， ６）。Elastic rigidity of bearing pressure between upper and
また、表３は、鉄骨梁の柱コンクリートに埋め込まれた部分と柱コンクリートとの界面の支圧抵抗による剛性及び耐力計算に用いる各パラメータを示す。式４．２１～式４．３５中の各パラメータとして、表３に示す値が用いられた。
ここで、式４．２１～式４．３５中において、「Ｂｆ」は、鉄骨梁２０の上下フランジ２０Ａ、２０Ｂの幅（ｍｍ）である。また、「ｔｗ」は、鉄骨梁２０のウェブ２０Ｃの板厚(ｍｍ)である。また、「ｔｆｂ」は、フェースベアリングプレート３０の板厚(ｍｍ)である。また、「Ｌｅｍ」は、鉄骨梁２０の柱１０のコンクリート３２への埋め込み長さ（ｍｍ）である。Here, in the formulas 4.21 to 4.35, “B f ” is the width (mm) of the upper and
また、式４．２１～式４．３５中の「ｙｎ」は、柱１０のコンクリート３２外面（フェースベアリングプレート３０側）から弾性時の力の釣り合いを満たす弾性回転中心までのｘ軸と平行な方向における水平距離（ｍｍ）である。また、「ｙｕ，ｎ」は、柱１０のコンクリート３２の外面から終局回転中心までの水平距離（ｍｍ）である。柱１０のコンクリート３２の外面は、フェースベアリングプレート３０側の面である。Further, " yn " in the formulas 4.21 to 4.35 is parallel to the x-axis from the concrete 32 outer surface (
（フェースベアリングプレートとコンクリートの支圧に対する弾性剛性と耐力）
実施例１では、ウェブ２０Ｃによるフェースベアリングプレート３０の面外変形拘束は無視した。また、下フランジ２０Ｂの軸線上に作用する圧縮力が、フェースベアリングプレート３０の有効支圧領域を介して面内で一様な支圧力としてコンクリート３２に伝達されるものと設定した。また、フェースベアリングプレート３０とコンクリート３２の支圧を、ｉ＝７番目の抵抗要素と設定した。(Elastic rigidity and yield strength against bearing pressure of face bearing plate and concrete)
In Example 1, the out-of-plane deformation restraint of the
また、弾性剛性ｋｃ，ｆｂ（Ｎ／ｍｍ）、弾性時の支圧領域の代表変位の作用線から弾性回転中心までの距離ｘｄ，ｃ，ｆｂ（＝ｘｄ，７（ｍｍ））、弾性時の力の釣り合いを満たす弾性回転中心から支圧力の重心までの距離（すなわち、腕の長さ）ｘｌ，ｃ，ｆｂ（＝ｘｌ，７（ｍｍ））、終局耐力時の回転中心から支圧力の重心までの距離（すなわち、腕の長さ）ｘｕ，ｃ，ｆｂ（ｍｍ）、及び、耐力Ｆｃ，ｆｂ，Ｒｄ（Ｎ）は、以下の式４．３６～式４．４３を用いて設定した。In addition, the proof stress k c, fb (N / mm), the distance from the line of action of the representative displacement of the bearing region during elasticity to the center of elastic rotation x d, c, fb (= x d, 7 (mm)), The distance from the center of elastic rotation that satisfies the balance of the force during elasticity to the center of gravity of the supporting pressure (that is, the length of the arm) x l, c, fb (= x l, 7 (mm)), the center of rotation at the time of ultimate strength. The distance from the center of pressure to the center of gravity (that is, the length of the arm) x u, c, fb (mm) and the proof stress F c, fb, Rd (N) are given by the following equations 4.36 to 4. It was set using 43.
式中の各パラメータの定義は式１～式３．１７で説明したものと同一である。また、表４は、フェースベアリングプレートとコンクリートとの支圧による剛性及び耐力計算に用いる各パラメータを示す。実施例１における実験は、表４に示す条件（Ｅｃ，Ｂｆ，ｔｗ，ｔｆｂ，ｆｙ，γＭ０，βｊ，ｆｃｄ、ｆｂ，Ａｃ０，Ａｃ１）を用いて、式４．３６～式４．４３から「ｋｃ，ｆｂ，ｘｄ，ｃ，ｆｂ，ｘｌ，ｃ，ｆｂ，Ｆｃ，ｆｂ，Ｒｄ」を計算した。
（実験と評価モデルの弾性剛性と耐力の比較）
実施例１では、弾性剛性については、鉛直方向及び水平方向の外力と内力のつり合い条件から、梁端部２４の弾性回転中心の位置を示す「ｘｎ」、「ｙｎ」を求め、式４．１を用いて初期の回転剛性Ｓｊ，ｉｎｉを求めた。(Comparison of elastic rigidity and yield strength of experimental and evaluation models)
In the first embodiment, for the elastic rigidity, “x n ” and “y n ” indicating the position of the elastic rotation center of the
また、終局モーメント耐力については、全抵抗要素の単純累加強度と上界定理とから、最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄを最小とする終局回転中心の位置を表す「ｘｕ，ｎ」、「ｙｕ，ｎ」を求めた。剛性低減率ηは、実験の非線形化後の剛性とよく対応するのは３．０程度であったので、ここでは、剛性低減率ηの値を「３．０」と設定した。Regarding the ultimate moment proof stress, from the simple cumulative strength of all resistance elements and the upper boundary theorem, "x u, n " and "y u " representing the position of the ultimate rotation center that minimizes the maximum moment proof stress M j, Rd . , N "was asked. Since the rigidity reduction rate η was about 3.0, which corresponded well to the rigidity after the non-linearization of the experiment, the value of the rigidity reduction rate η was set to “3.0” here.
実験結果と評価モデルによるトリリニアを比較して図１４に示す。図１４における縦軸は、接合部のモーメントであると共に、横軸は、接合部の回転角である。また、図１４中の実線は、実験結果の履歴を表すと共に、点線は、評価モデルによるトリリニアを表す。実験の接合部１４のモーメントは、柱１０のコンクリート３２のフェース位置で定義した。柱１０のコンクリート３２のフェース位置は、図１においてＸ軸方向と直交する柱１０のコンクリート３２の側表面のうち、Ｘ軸と反対側の表面である。
FIG. 14 shows a comparison between the experimental results and the trilinearity based on the evaluation model. In FIG. 14, the vertical axis is the moment of the joint, and the horizontal axis is the rotation angle of the joint. Further, the solid line in FIG. 14 represents the history of the experimental results, and the dotted line represents the trilinear according to the evaluation model. The moment of the joint 14 in the experiment was defined by the face position of the concrete 32 of the
図１４を見ると、実験と評価モデルはよく一致していることがわかる。 Looking at FIG. 14, it can be seen that the experiment and the evaluation model are in good agreement.
弾性範囲での繰り返し載荷に対する除荷サイクルの回転剛性と評価モデルとの比較を、図１５に示す。図１５における縦軸は、除荷サイクルにおける接合部の回転剛性であると共に、横軸は、サイクル数（すなわち、繰り返し回数）である。また、図１５中のプロット点は、実験結果を表すと共に、点線は、評価モデルを表す。評価モデルの回転剛性は、実験下限値を概ね評価できている。以上の比較結果における具体的な数値を、表５に示す。 FIG. 15 shows a comparison between the rotational rigidity of the unloading cycle and the evaluation model for repeated loading in the elastic range. The vertical axis in FIG. 15 is the rotational rigidity of the joint in the unloading cycle, and the horizontal axis is the number of cycles (that is, the number of repetitions). The plot points in FIG. 15 represent the experimental results, and the dotted lines represent the evaluation model. As for the rotational rigidity of the evaluation model, the lower limit of the experiment can be evaluated. Table 5 shows specific numerical values in the above comparison results.
表５は、接合部の回転剛性及びモーメント耐力の実験結果と本開示による計算結果とを示す。実験の平均値に対し、終局モーメント耐力は、９３％の評価精度である。また、回転剛性は、７６～７７％の評価精度である。モーメント耐力については、過大評価しない、安全側の計算結果である。 Table 5 shows the experimental results of the rotational rigidity and the moment strength of the joint and the calculation results according to the present disclosure. The ultimate moment strength is 93% of the average value of the experiment. The rotational rigidity has an evaluation accuracy of 76 to 77%. The moment strength is a calculation result on the safety side that is not overestimated.
また、回転剛性については、２割程度の評価誤差は接合部に作用するモーメントの評価誤差にはほぼ影響しない。このため、本開示における評価モデルは、実用上問題がない精度を有しているといえる。
以上より、本開示の柱梁接合部の設計方法によるトリリニアモデルは、弾性剛性及び最大モーメント耐力ともに、本実験結果と、よく対応した。従って、本開示に記載の計算方法を用いて、接合部の回転剛性Ｓｊ及び最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄを精度よく評価できることが確認できた。Based on the above, the trilinear model based on the method for designing the beam-column joints disclosed in the present disclosure corresponds well with the results of this experiment in terms of both elastic rigidity and maximum moment strength. Therefore, it was confirmed that the rotational rigidity Sj and the maximum moment proof stress Mj, Rd of the joint can be accurately evaluated by using the calculation method described in the present disclosure.
これにより、前記鉄骨梁が支持する荷重及び前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転剛性Ｓｊによって前記鉄骨梁から前記柱に作用するモーメントの推定値と、前記柱と梁との接合部が抗することのできる最大モーメント耐力とを、精度よく比較することができる。結果、本開示の柱梁接合部においては、柱と梁との接合部に顕著な不可逆変形（すなわち、塑性化）を生じることを防ぎ、前記鉄骨梁のたわみの安定性と前記柱の健全性を確保することが可能となる。As a result, the estimated value of the moment acting from the steel beam to the column by the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column, and the column It is possible to accurately compare the maximum moment strength that the joint with the beam can withstand. As a result, in the column-beam joint of the present disclosure, remarkable irreversible deformation (that is, plasticization) is prevented from occurring at the joint between the column and the beam, and the stability of the deflection of the steel beam and the soundness of the column are prevented. Can be secured.
（実施例２）
また、実施例２においても、柱梁接合部の設計を行い、接合部の回転剛性とモーメント耐力とを評価した。接合部の回転剛性とモーメント耐力との評価は、上記実施例１で説明した接合部の回転剛性とモーメント耐力の評価方法に基づいて行った。本開示の条件を満たす本開示例を、実施例として示す。実施例は、本開示の評価方法に従って計算した回転剛性Ｓｊと鉄骨梁が支持する荷重から推定した、接合部に作用するモーメント（必要モーメント耐力）Ｍｊ，Ｅｄが、接合部の最大モーメント耐力（保有モーメント耐力）Ｍｊ，Ｒｄを超えない例である。(Example 2)
Further, in the second embodiment as well, the beam-column joint was designed and the rotational rigidity and the moment strength of the joint were evaluated. The evaluation of the rotational rigidity and the moment proof stress of the joint was performed based on the evaluation method of the rotational rigidity and the moment proof stress of the joint described in Example 1 above. An example of the present disclosure satisfying the conditions of the present disclosure is shown as an example. In the examples, the moments acting on the joint (required moment proof stress) Mj, Ed estimated from the rotational rigidity Sj calculated according to the evaluation method of the present disclosure and the load supported by the steel beam are the maximum moment proof stress of the joint. (Holding moment proof stress) This is an example that does not exceed Mj and Rd .
また、本開示の条件を満たさない例を、比較例としてそれぞれ示す。比較例は、本開示の評価方法に従って計算した回転剛性Ｓｊと鉄骨梁が支持する荷重から推定した、接合部に作用するモーメントＭｊ，Ｅｄが、接合部の最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ以上になる例である。 In addition, examples that do not satisfy the conditions of the present disclosure are shown as comparative examples. In the comparative example, the moments M j and Ed acting on the joint estimated from the rotational rigidity S j calculated according to the evaluation method of the present disclosure and the load supported by the steel beam are equal to or more than the maximum moment strength M j and Rd of the joint. Is an example of becoming.
設計の条件は、表６に示す材料、表７に示す荷重条件、鉄骨梁の両端部の間の距離（すなわち、梁長さ）、及び、当該鉄骨梁が荷重を負担する支配幅である。設計の結果を表８、表９、表１０及び表１１に示す。表８～表１１に示すように、Ｎｏ．１～Ｎｏ．１０１の１０１個の試料が設計された。なお、表８中では、Ｎｏ．１～Ｎｏ．４８の４８個の試料の設計条件が示されると共に、表９中では、Ｎｏ．４９～Ｎｏ．１０１の５３個の試料の設計条件が示されている。また、表１０中では、Ｎｏ．１～Ｎｏ．４８の４８個の試料の設計結果が示されると共に、表１１中では、Ｎｏ．４９～Ｎｏ．１０１の５３個の試料の設計結果が示されている。 The design conditions are the materials shown in Table 6, the load conditions shown in Table 7, the distance between both ends of the steel beam (that is, the beam length), and the control width in which the steel beam bears the load. The design results are shown in Table 8, Table 9, Table 10 and Table 11. As shown in Tables 8 to 11, No. 1 to No. 101 samples of 101 were designed. In Table 8, No. 1 to No. The design conditions of 48 samples of 48 are shown, and in Table 9, No. 49-No. The design conditions for 53 samples of 101 are shown. In addition, in Table 10, No. 1 to No. The design results of 48 samples of 48 are shown, and in Table 11, No. 49-No. The design results of 53 samples of 101 are shown.
なお、本実施例２では、接合部の最大（保有）モーメント耐力と必要モーメント耐力との比較を行った場合において、接合部の弾性回転剛性を仮定したときの接合部に発生するモーメントを接合部が保有するモーメント耐力で除した値（Ｍｊ，Ｅｄ／Ｍｊ,Ｒｄ）が、１．００超になった場合を比較例として設定した。In the second embodiment, when the maximum (holding) moment proof stress and the required moment proof stress of the joint are compared, the moment generated in the joint when the elastic rotational rigidity of the joint is assumed is the joint. The case where the value (M j, Ed / M j, Rd ) divided by the moment strength possessed by the above exceeds 1.00 was set as a comparative example.
表７中の固定積載荷重（ＳＤＬ）は、構造体の自重Ｓｗを除き、梁に常時作用する荷重である。また、変動荷重（ＬＬ）は、構造体の自重Ｓｗ及び固定積載荷重を除き建物の共用期間中に作用すると考えられる最大の荷重である。また、固定積載荷重、変動荷重、構造体の自重の和と支配幅との積を、等分布の積載荷重ｗ（表８及び表９参照）と設定する。 The fixed load (SDL) in Table 7 is a load that always acts on the beam except for the own weight Sw of the structure. Further, the variable load (LL) is the maximum load considered to act during the common period of the building except for the own weight Sw of the structure and the fixed load. Further, the product of the fixed load, the variable load, the sum of the weights of the structure and the control width is set as the equally distributed load w (see Tables 8 and 9).
また、表８及び表９中の「Ｌｅｍ」は、柱コンクリートに対する梁の埋め込み長さである。また、「Ｄｓ」は、床スラブの厚さを表す。また、「Ｈ、Ｂｆ、ｔｗ、ｔｆ」は、それぞれ、鉄骨梁の断面の高さ、フランジの幅、ウェブの板厚、フランジの板厚を表す。また、「Ｉａ」は、鉄骨梁の断面２次モーメントを表す。また、「ｔｆｂ」は、フェースベアリングプレートの板厚を表す。Further, " Lem " in Tables 8 and 9 is the embedding length of the beam in the column concrete. Further, "D s " represents the thickness of the floor slab. Further, "H, B f , t w , t f " represent the height of the cross section of the steel frame beam, the width of the flange, the plate thickness of the web, and the plate thickness of the flange, respectively. Further, "I a " represents the moment of inertia of area of the steel frame beam. Further, "t fb " represents the plate thickness of the face bearing plate.
表６及び表７に示す設計条件は、不変と設定した。また、鉄骨梁の断面寸法（Ｈ、Ｂｆ、ｔｗ、ｔｆ）、柱コンクリートに対する梁の埋め込み長さＬｅｍ、及び、付加部材（すなわち、柱内スタッドとフェースベアリングプレート）の有無を、パラメータとして、本開示で提案する接合部の設計方法を用いて、接合部の回転剛性Ｓｊ、接合部の最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ、及び、接合部に発生するモーメントＭｊ，Ｅｄを計算した。また、埋め込み長さＬｅｍは、柱の径及び柱の鉄骨によって制限される最大の埋め込み可能寸法と設定した。The design conditions shown in Tables 6 and 7 were set to be invariant. In addition, the cross-sectional dimensions of the steel beam (H, B f , t w , t f ), the embedding length of the beam in the pillar concrete , and the presence or absence of additional members (that is, the studs in the pillar and the face bearing plate). As parameters, the rotational rigidity S j of the joint, the maximum moment strength M j, Rd of the joint, and the moments M j, Ed generated at the joint are calculated using the joint design method proposed in the present disclosure. did. In addition, the embedding length Lem was set as the maximum embedding dimension limited by the diameter of the column and the steel frame of the column.
また、付加部材を設けるケースについては、スタッドの径φｓｔは、１９ｍｍに設定した。また、鉄骨梁の長さ方向における柱の表面からスタッドの軸芯までの埋め込み深さｃは、１５０ｍｍに設定した。また、スタッドの本数は２本であり、２本のスタッドは、Ｙ軸方向に１列で配置された。また、２本のスタッドの間隔は、１００ｍｍで統一した。また、フェースベアリングプレートの板厚ｔｆｂは、１２ｍｍで統一した。接合部補強筋は、無しと設定した。In the case where the additional member is provided, the diameter φst of the stud is set to 19 mm. Further, the embedding depth c from the surface of the column to the axis of the stud in the length direction of the steel beam was set to 150 mm. The number of studs was two, and the two studs were arranged in a row in the Y-axis direction. The distance between the two studs was unified to 100 mm. Further, the plate thickness t fb of the face bearing plate was unified to 12 mm. No joint reinforcement was set.
図１６は、表８、表９、表１０及び表１１に示した設計の結果について、データ点がプロットされたグラフである。図１６中では、横軸に埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈ（＝埋め込み長さ÷梁せい）が、また、縦軸に固定度αｒｉｇ（＝各設計例において接合部に発生するモーメント÷接合部が剛接合の場合の接合部に発生するモーメント）が、それぞれ設定されている。FIG. 16 is a graph in which data points are plotted for the design results shown in Table 8, Table 9, Table 10 and Table 11. In FIG. 16, the horizontal axis is the embedded length ratio Lem / H (= embedded length ÷ beam length), and the vertical axis is the fixedness α rig (= moment generated at the joint in each design example ÷ joint). Moments generated at the joints when the parts are rigid joints) are set respectively.
また、図１７は、表８、表９、表１０及び表１１に示した設計の結果について、データ点がプロットされたグラフである。図１７中では、横軸に埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈ（＝埋め込み長さ÷梁せい）が、また、縦軸に曲げモーメント比（＝各設計例において接合部に発生するモーメントＭｊ，Ｅｄ÷各設計例において接合部が有する最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄ）が、それぞれ設定されている。 Further, FIG. 17 is a graph in which data points are plotted for the design results shown in Table 8, Table 9, Table 10 and Table 11. In FIG. 17, the horizontal axis is the embedded length ratio Lem / H (= embedded length ÷ beam length), and the vertical axis is the bending moment ratio (= moment M j, generated at the joint in each design example. Ed ÷ Maximum moment strength Mj, Rd ) of the joint in each design example is set.
図１７中の本開示の実施例においては、曲げモーメント比Ｍｊ，Ｅｄ／Ｍｊ，Ｒｄが１．００以下の場合は、接合部の回転剛性によって発生する接合部のモーメントＭｊ，Ｅｄに対して、接合部の最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄが上回っており、設計要件が満たされていることが示されている。なお、曲げモーメント比Ｍｊ，Ｅｄ／Ｍｊ，Ｒｄが１．００以下の場合とは、鉄骨梁が支持する荷重と回転剛性Ｓｊとを用いて計算された接合部のモーメントＭｊ，Ｅｄが、接合部が抗することのできる最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄを超えない状態を意味する。In the embodiment of the present disclosure in FIG. 17, when the bending moment ratio M j, Ed / M j, Rd is 1.00 or less, the moment M j, Ed of the joint generated by the rotational rigidity of the joint is used. On the other hand, the maximum moment bearing capacity Mj and Rd of the joint are exceeded, indicating that the design requirements are satisfied. When the bending moment ratios M j, Ed / M j, Rd are 1.00 or less, the joint moments M j, Ed calculated using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity S j . However, this means a state in which the maximum moment bearing capacity Mj, Rd that the joint can withstand is not exceeded.
一方、比較例において、曲げモーメント比が１．００を超える場合は、接合部の回転剛性によって発生する接合部のモーメントに対して、接合部のモーメント耐力が不十分であり、設計要件が満たされていないことを示している。 On the other hand, in the comparative example, when the bending moment ratio exceeds 1.00, the moment strength of the joint is insufficient with respect to the moment of the joint generated by the rotational rigidity of the joint, and the design requirement is satisfied. It shows that it is not.
また、図１７に示すように、特に、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが０．６以下の場合、比較例のように接合部のモーメント耐力が不十分であり、付加部材、梁のスパン、断面形状等の調整が実施されないと、モーメント耐力が足りない場合が生じる可能性が高くなる。このため、本実施形態に係る柱梁接合部の設計方法を用いて、曲げモーメント比Ｍｊ，Ｅｄ／Ｍｊ，Ｒｄが１．００以下に設定されることによって、接合部のモーメントＭｊ，Ｅｄに対して接合部の最大モーメント耐力Ｍｊ，Ｒｄが上回り、比較例の発生を抑え、実施例のように設計要件を満たすことが可能になる。Further, as shown in FIG. 17, especially when the embedded length ratio Lem / H is 0.6 or less, the moment strength of the joint portion is insufficient as in the comparative example, and the additional member, the span of the beam, If the cross-sectional shape and the like are not adjusted, there is a high possibility that the moment bearing capacity may be insufficient. Therefore, by using the beam-column joint design method according to the present embodiment and setting the bending moment ratios M j, Ed / M j, and Rd to 1.00 or less, the joint moment M j, The maximum moment proof stress Mj and Rd of the joint exceeds Ed , the occurrence of comparative examples is suppressed, and the design requirements can be satisfied as in the examples.
更に、図１７中で、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが０．５以下の領域では、接合部のモーメント耐力が不十分である比較例の発生確率が一層高くなる。このため、本実施形態は、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが０．５以下の領域において、より有利である。Further, in FIG. 17, in the region where the embedding length ratio Lem / H is 0.5 or less, the probability of occurrence of the comparative example in which the moment strength of the joint portion is insufficient is further increased. Therefore, this embodiment is more advantageous in the region where the embedding length ratio Lem / H is 0.5 or less.
表８、表９、表１０、表１１及び図１７に示すように、付加部材を有することなく、鉄骨梁が柱コンクリートに埋め込まれるだけの接合部は、梁の断面の高さが５００ｍｍ（梁長さ１２ｍの約１／２４）以下の場合、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが０．４以下であると、接合部のモーメント耐力が不足し、柱梁接合部として採用することができない（Ｎｏ．４９、５０、５１）。As shown in Table 8, Table 9, Table 10, Table 11 and FIG. 17, the height of the cross section of the beam is 500 mm (beam) at the joint where the steel beam is only embedded in the column concrete without having additional members. When the length is about 1/24) or less and the embedded length ratio Lem / H is 0.4 or less, the moment strength of the joint is insufficient and it cannot be used as a beam-column joint ( No. 49, 50, 51).
また、表８、表９、表１０、表１１中のＮｏ．２７、２８、２９及び図１７に示すように、付加部材を有することなく、鉄骨梁が柱コンクリートに埋め込まれるだけの接合部は、梁の断面の高さが６００ｍｍ以下の場合、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが０．３３以下であると、接合部のモーメント耐力が不足し、柱梁接合部として採用することができない。梁の断面の高さ６００ｍｍは、梁の長さ１２ｍの約１／２０である。ただし、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが０．３３のＮｏ．２９が比較例であるのに対し、鉄骨梁断面及び埋め込み長さが同じで、付加部材が設けられたＮｏ．４０は、付加部材を調整することより接合部のモーメント耐力が必要値を満たすこととなった。Ｎｏ．４０の付加部材は、柱内スタッドとフェースベアリングプレートである。このため、Ｎｏ．４０は、柱梁接合部として採用することが可能であり、本開示の実施例である。In addition, No. in Table 8, Table 9, Table 10, and Table 11. As shown in 27, 28, 29 and FIG. 17, a joint in which a steel beam is only embedded in column concrete without an additional member has an embedding length ratio when the height of the cross section of the beam is 600 mm or less. If Lem / H is 0.33 or less, the moment strength of the joint is insufficient and it cannot be used as a beam-column joint. The height of the cross section of the beam of 600 mm is about 1/20 of the length of the beam of 12 m. However, No. 1 with an embedding length ratio Em / H of 0.33. While 29 is a comparative example, No. 29 having the same steel beam cross section and embedding length and provided with an additional member. In No. 40, the moment strength of the joint portion satisfies the required value by adjusting the additional member. No. The additional members of 40 are in-column studs and face bearing plates. Therefore, No. Reference numeral 40 can be adopted as a beam-column joint, and is an embodiment of the present disclosure.
また、図１６及び図１７から、固定度αｒｉｇ及び曲げモーメント比は、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈだけでなく、梁の断面形状やスタッドの有無によって変化することがわかる。すなわち、埋め込み長さ比Ｌｅｍ／Ｈが同じであると共に荷重の条件が同じ場合でも、梁の断面形状やスタッド等の付加部材の有無によって、接合部のモーメント耐力が本開示の条件を満たす場合と満たさない場合とが生じる。Further, from FIGS. 16 and 17, it can be seen that the fixation degree α rig and the bending moment ratio change not only depending on the embedding length ratio Em / H but also on the cross-sectional shape of the beam and the presence or absence of studs. That is, even if the embedded length ratio Lem / H is the same and the load conditions are the same, the moment strength of the joint meets the conditions of the present disclosure depending on the cross-sectional shape of the beam and the presence or absence of additional members such as studs. And may not be satisfied.
前記実施形態では、抵抗要素の総数ｎがｎ＝７である例が示されたが、総数ｎの値については、付加部材等の数を調整して抵抗要素の数を増減させるなどして、適宜に設定することができる。例えば、前記実施形態において説明した柱梁接合部において、付加部材である鉄筋、スタッド及びフェースベアリングプレートを省略した場合には、抵抗要素の総数は、ｎ＝４となる。この場合、柱のコンクリートの内部に配置された鉄骨梁の梁端部の弾性回転中心を、抵抗要素ｉの反力をｉ＝１～４について累加した総和と鉄骨梁に作用する－Ｚ方向の鉛直荷重とが釣り合う点として、求めることができる。 In the above embodiment, an example is shown in which the total number n of resistance elements is n = 7, but for the value of the total number n, the number of additional members and the like is adjusted to increase or decrease the number of resistance elements. It can be set as appropriate. For example, in the beam-column joint described in the above embodiment, when the reinforcing bars, studs, and face bearing plates as additional members are omitted, the total number of resistance elements is n = 4. In this case, the elastic rotation center of the beam end of the steel beam arranged inside the concrete of the column acts on the total of the reaction forces of the resistance element i accumulated for i = 1 to 4 and the steel beam in the -Z direction. It can be obtained as a point where the vertical load is balanced.
また、前記実施形態では、接合部の回転剛性とモーメント耐力とが、主に鉄骨梁の付加部材により調整されていた。しかし、鉄骨梁の両端部の間の距離（すなわち、梁長さ）の調整のみや、鉄骨梁における長手方向の梁端部の断面形状の調整のみによって、接合部の回転剛性とモーメント耐力とが調整されてもよい。 Further, in the above-described embodiment, the rotational rigidity and the moment strength of the joint portion are mainly adjusted by the additional member of the steel frame beam. However, by adjusting only the distance between both ends of the steel beam (that is, the beam length) and adjusting the cross-sectional shape of the beam end in the longitudinal direction of the steel beam, the rotational rigidity and moment strength of the joint can be increased. It may be adjusted.
さらに、抵抗要素として設ける付加部材については、付加部材の配置、形状、寸法及び個数のうちの少なくとも１つが調整される。例えば、鉄筋及びスタッドのそれぞれの配置、形状、寸法、あるいは本数等を調整したり、フェースベアリングプレートの位置、形状、寸法、あるいは枚数を調整したりできる。付加部材の有無や量によって、必要モーメント耐力及び最大モーメント耐力は変化し、調整される。 Further, with respect to the additional member provided as the resistance element, at least one of the arrangement, shape, size and number of the additional member is adjusted. For example, the arrangement, shape, dimensions, or number of reinforcing bars and studs can be adjusted, and the position, shape, dimensions, or number of face bearing plates can be adjusted. The required moment proof stress and the maximum moment proof stress change and are adjusted depending on the presence or absence and amount of the additional member.
また、上記のとおり、本開示の柱梁接合部の設計方法を用いて設計された抵抗要素が設けられた状態で、鉄骨梁の長手方向の少なくとも一端部を柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込むことによって、本開示に係る柱梁接合部の製造方法を実現できる。以上、本開示の一実施形態について説明したが、本開示は、上記に限定されるものでなく、その主旨を逸脱しない範囲内において上記以外にも種々変形して実施することが可能であることは勿論である。 Further, as described above, with the resistance element designed by the method of designing the column-beam joint of the present disclosure provided, at least one end of the steel beam in the longitudinal direction is semi-rigidly joined to the inside of the concrete of the column. By embedding in a state, the method for manufacturing a beam-column joint according to the present disclosure can be realized. Although one embodiment of the present disclosure has been described above, the present disclosure is not limited to the above, and can be modified in various ways other than the above within a range not deviating from the gist thereof. Of course.
１０ 柱
１２ 梁
１６ 鉄筋
１８ 鉄骨
２０Ａ 上フランジ（抵抗要素）
２０Ｂ 下フランジ（抵抗要素）
２６ スタッド（抵抗要素）
２８ 接合部補強筋（抵抗要素）
３０ フェースベアリングプレート（抵抗要素）
３２ コンクリート
３２ａ スラブコンクリート
３４ ボルト（抵抗要素）
３６ フィンプレート（抵抗要素）10
20B lower flange (resistance element)
26 studs (resistance element)
28 Joint reinforcement (resistance element)
30 Face bearing plate (resistance element)
32
36 Fin plate (resistor element)
≪付記≫
本明細書からは、以下の態様が概念化される。≪Additional notes≫
From this specification, the following aspects are conceptualized.
すなわち、態様１は、
コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、前記鉄骨梁に設けられ前記鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有する柱梁接合部の設計方法であって、
前記柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、
前記鉄骨梁が支持する荷重と前記回転剛性Ｓｊとを用いて前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力を計算し、
計算された前記必要モーメント耐力が前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方を調整する、
柱梁接合部の設計方法。That is, the first aspect is
A concrete column, a steel beam having at least one end in the longitudinal direction embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and a reaction force provided on the steel beam to resist rotation of the steel beam. It is a method of designing a beam-column joint having a resistance element that causes
The rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj .
Using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj , the required moment strength acting from the steel beam to the column-beam joint is calculated.
At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam so that the calculated required moment strength does not exceed the maximum moment strength that the column-beam joint can resist. To adjust,
How to design a beam-column joint.
態様２は、
コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、前記鉄骨梁に設けられ前記鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有する柱梁接合部の設計方法であって、
前記柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、
前記鉄骨梁が支持する荷重と以下のプロセスＡによって設定された前記回転剛性Ｓｊとを用いて前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力を計算する、
柱梁接合部の設計方法。
＜プロセスＡ＞
前記抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、前記抵抗要素を抵抗要素ｉとし、
前記抵抗要素ｉの前記反力が、前記抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表され、
前記柱のコンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の回転中心を前記抵抗要素ｉの前記反力と外力とが釣り合う点とし、
前記抵抗要素ｉの代表変位の作用線と前記回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、
前記抵抗要素ｉの前記反力の重心と前記回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、
前記回転剛性Ｓｊを、以下の式１によって得られた値の評価に基づいて設定する
A concrete column, a steel beam having at least one end in the longitudinal direction embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and a reaction force provided on the steel beam to resist rotation of the steel beam. It is a method of designing a beam-column joint having a resistance element that causes
The rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj .
Using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj set by the following process A, the required moment strength acting from the steel beam to the column-beam joint is calculated.
How to design a beam-column joint.
<Process A>
The total number of the resistance elements is n, i is an arbitrary natural number of 1 or more and n or less, and the resistance element is the resistance element i.
The reaction force of the resistance element i is represented by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation.
The center of rotation of the steel beam portion inside the concrete of the column is defined as a point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced.
Let x d and i be the distances between the action line of the representative displacement of the resistance element i and the center of rotation.
The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the center of rotation is x l, i .
The rotational rigidity Sj is set based on the evaluation of the value obtained by the
態様３は、
前記必要モーメント耐力が前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方を調整する、
態様２に記載の柱梁接合部の設計方法。
At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam is adjusted so that the required moment strength does not exceed the maximum moment strength that the column-beam joint can withstand. ,
The method for designing a beam-column joint according to
態様４は、
前記抵抗要素は、前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分及び当該部分の周縁部に設けられた付加部材を含み、
前記付加部材の配置、形状及び寸法のうち少なくとも１つを調整することによって前記柱梁接合部の前記必要モーメント耐力または前記最大モーメント耐力を設定する、
態様１又は態様３に記載の柱梁接合部の設計方法。
The resistance element includes a portion of the steel beam inside the concrete and an additional member provided at the peripheral edge of the portion.
The required moment proof stress or the maximum moment proof stress of the beam-column joint is set by adjusting at least one of the arrangement, shape and dimensions of the additional member.
The method for designing a beam-column joint according to
態様５は、
前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の抵抗要素ｉの負担しうる最大の反力をＦｉ，Ｒｄとし、
前記柱梁接合部の最大モーメント耐力をＭｊ，Ｒｄとし、
前記鉄骨梁の回転中心と前記反力の作用線との距離をｘｕ，ｉとし、
前記回転中心の位置を変数として、以下の式２を用いて計算されたＭｊ，Ｒｄの最小値を前記最大モーメント耐力に設定する、
態様１、態様３～態様４のいずれかに記載の柱梁接合部の設計方法。
The maximum reaction force that can be borne by the resistance element i of the steel beam portion inside the concrete is set to Fi and Rd .
The maximum moment strength of the column-beam joint is set to M j and Rd .
Let x u and i be the distance between the center of rotation of the steel beam and the line of action of the reaction force.
With the position of the center of rotation as a variable, the minimum value of Mj and Rd calculated using the
The method for designing a beam-column joint according to any one of
態様６は、
前記鉄骨梁の一端部の前記柱のコンクリートへの埋め込み長さを前記鉄骨梁の梁せいで除した埋め込み長さ比が、０．６以下である、
態様１～態様５のいずれか一項に記載の柱梁接合部の設計方法。
The embedding length ratio of the embedding length of one end of the steel beam in the concrete of the column divided by the beam of the steel beam is 0.6 or less.
The method for designing a beam-column joint according to any one of
態様７は、
態様１～態様６のいずれか一項に記載の柱梁接合部の設計方法を用いて設計された前記抵抗要素が設けられた状態で、前記鉄骨梁の長手方向の少なくとも一端部を前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込む、
柱梁接合部の製造方法。
In a state where the resistance element designed by using the method for designing a column-beam joint according to any one of
Manufacturing method of column-beam joint.
態様８は、
コンクリートの柱と、
長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、
前記鉄骨梁に設けられ、前記鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有し、
柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、前記抵抗要素の抗することのできる最大耐力によって生じるモーメントを前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力と定義したとき、
前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力として、前記鉄骨梁が支持する荷重と前記回転剛性Ｓｊとを用いて計算された前記必要モーメント耐力が前記最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方が調整されている、
柱梁接合部構造。Aspect 8 is
Concrete pillars and
A steel beam in which at least one end in the longitudinal direction is embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and
It has a resistance element provided on the steel beam and generates a reaction force against the rotation of the steel beam.
The rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj , and the moment generated by the maximum yield strength that the resistance element can resist is the column beam. When defined as the maximum moment strength that a joint can withstand
As the required moment proof stress acting from the steel beam to the column-beam joint, the required moment proof stress calculated using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj does not exceed the maximum moment proof stress. In addition, at least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam is adjusted.
Column-beam joint structure.
態様９は、
コンクリートの柱と、
長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、
前記鉄骨梁に設けられ前記鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有し、
柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義したとき、前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力として、前記鉄骨梁が支持する荷重と以下のプロセスＢによって設定された前記回転剛性Ｓｊとを用いて前記必要モーメント耐力が設定されている、
柱梁接合部構造。
＜プロセスＢ＞
前記抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、前記抵抗要素を抵抗要素ｉとし、
前記抵抗要素ｉの前記反力が、前記抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表され、
前記柱のコンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の回転中心を前記抵抗要素ｉの前記反力と外力とが釣り合う点とし、
前記抵抗要素ｉの代表変位の作用線と前記回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、
前記抵抗要素ｉの前記反力の重心と前記回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、
前記回転剛性Ｓｊが、以下の式３を満たす値に設定されている
Concrete pillars and
A steel beam in which at least one end in the longitudinal direction is embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and
It has a resistance element provided on the steel beam and generates a reaction force against the rotation of the steel beam.
When the rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj , the required moment strength acting from the steel beam to the column-beam joint is defined as the required moment strength. The required moment strength is set using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj set by the following process B.
Column-beam joint structure.
<Process B>
The total number of the resistance elements is n, i is an arbitrary natural number of 1 or more and n or less, and the resistance element is the resistance element i.
The reaction force of the resistance element i is represented by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation.
The center of rotation of the steel beam portion inside the concrete of the column is defined as a point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced.
Let x d and i be the distances between the action line of the representative displacement of the resistance element i and the center of rotation.
The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the center of rotation is x l, i .
The rotational rigidity S j is set to a value that satisfies the
態様１０は、
前記必要モーメント耐力が前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方が調整されている、
態様９に記載の柱梁接合部構造。
At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam is adjusted so that the required moment strength does not exceed the maximum moment strength that the column-beam joint can withstand. ing,
The column-beam joint structure according to aspect 9.
態様１１は、
前記抵抗要素は、前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分及び当該部分の周縁部に設けられた付加部材を含み、
前記付加部材の配置、形状及び寸法のうち少なくとも１つが調整されることによって前記柱梁接合部の前記必要モーメント耐力または前記最大モーメント耐力が設定されている、
態様８又は態様１０に記載の柱梁接合部構造。
Aspect 11 is
The resistance element includes a portion of the steel beam inside the concrete and an additional member provided at the peripheral edge of the portion.
The required moment proof stress or the maximum moment proof stress of the beam-column joint is set by adjusting at least one of the arrangement, shape, and dimensions of the additional member.
The column-beam joint structure according to aspect 8 or
態様１２は、
前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の抵抗要素ｉの負担しうる最大の反力をＦ
ｉ，Ｒｄ
とし、
前記柱梁接合部の最大モーメント耐力をＭ
ｊ，Ｒｄ
とし、
前記鉄骨梁の回転中心と前記反力の作用線との距離をｘ
ｕ，ｉ
とし、
前記回転中心の位置を変数として、以下の式４を用いて計算されたＭ
ｊ，Ｒｄ
の最小値が前記最大モーメント耐力に設定されている、
態様８、態様１０～態様１１のいずれかに記載の柱梁接合部構造。
The maximum reaction force that can be borne by the resistance element i of the steel beam portion inside the concrete is set to Fi and Rd .
The maximum moment strength of the column-beam joint is set to M j and Rd .
Let x u and i be the distance between the center of rotation of the steel beam and the line of action of the reaction force .
With the position of the center of rotation as a variable, the minimum values of Mj and Rd calculated using the
The column-beam joint structure according to any one of Aspect 8 and
態様１３は、
前記鉄骨梁の一端部の前記柱のコンクリートへの埋め込み長さを、前記鉄骨梁の梁せいで除した埋め込み長さ比が、０．６以下である、
態様８～態様１２のいずれかに記載の柱梁接合部構造。Aspect 13 is
The embedding length ratio of the embedding length of one end of the steel beam in the concrete of the column divided by the beam of the steel beam is 0.6 or less.
The column-beam joint structure according to any one of aspects 8 to 12.
≪他の態様≫
また、本明細書からは、以下の他の態様が概念化される。≪Other aspects≫
Further, from this specification, the following other aspects are conceptualized.
すなわち、他の態様１は、
コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリート内に配置された鉄骨梁とを有する柱梁接合部構造であって、
前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊとしたときに、前記鉄骨梁が支持する荷重及び前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転剛性Ｓｊによって前記鉄骨梁から前記柱に作用する力を推定し、前記鉄骨梁は、前記鉄骨梁から前記柱に作用する力が、前記柱のコンクリートが抗することのできる最大耐力を超えないように、前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素を有していて、
前記抵抗要素の前記反力は、少なくとも、前記鉄骨梁の両端部の間の距離及び／又は前記鉄骨梁の断面形状を調整することにより調整されている柱梁接合部構造。That is, the
A column-beam joint structure having a concrete column and a steel beam having at least one end in the longitudinal direction arranged in the concrete of the column.
When the rotational resistance per unit rotation angle of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the pillar is the rotational rigidity Sj , the load supported by the steel beam and the concrete of the pillar in the steel beam. The force acting on the pillar from the steel beam is estimated by the rotational rigidity Sj of the portion arranged inside, and the force acting on the pillar from the steel beam is resisted by the concrete of the pillar. It has a resistance element that creates a reaction force against the rotation of the part of the steel beam placed inside the concrete of the pillar so as not to exceed the maximum strength that can be achieved.
The column-beam joint structure in which the reaction force of the resistance element is adjusted at least by adjusting the distance between both ends of the steel beam and / or the cross-sectional shape of the steel beam.
他の態様２は、
前記抵抗要素は、前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分及びその周縁部に設けられた付加部材を含み、前記付加部材の配置、形状、寸法のうちの少なくとも１つを調整することにより前記抵抗要素の前記反力が調整されている、他の態様１に記載の柱梁接合部構造。Another
The resistance element includes an additional member provided in a portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column and a peripheral portion thereof, and adjusts at least one of the arrangement, shape, and dimensions of the additional member. The beam-column joint structure according to another
他の態様３は、
前記抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、前記鉄骨梁に設けられた前記抵抗要素を抵抗要素ｉとしたときに、
前記抵抗要素ｉの反力が、前記抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表されるものとし、
前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の弾性回転中心を前記抵抗要素ｉの反力と外力が釣り合う点とし、
前記抵抗要素ｉの代表変位の作用線と、前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、
前記抵抗要素ｉの反力の重心と、前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記弾性回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、
以下の式１を満たす値に前記回転剛性Ｓｊが設定されている他の態様１又は他の態様２に記載の柱梁接合部構造。
When the total number of the resistance elements is n, i is an arbitrary natural number of 1 or more and n or less, and the resistance element provided on the steel beam is the resistance element i.
It is assumed that the reaction force of the resistance element i is represented by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation.
The center of elastic rotation of the portion of the pillar arranged inside the concrete is defined as the point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced.
Let x d and i be the distance between the action line of the representative displacement of the resistance element i and the elastic rotation center of the portion of the steel beam beam arranged inside the concrete of the column.
The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the elastic rotation center of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column is defined as x l, i .
The column-beam joint structure according to another
他の態様４は、
前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記抵抗要素ｉの反力を該抵抗要素ｉの負担しうる最大の反力をＦｉ，Ｒｄとし、
前記接合部の耐力をＭｊ，Ｒｄとし、
前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転中心と前記反力の作用線との距離をｘｕ，ｉとし、
前記回転中心の位置を変数として、以下の式２を用いてＭｊ，Ｒｄを計算し、前記接合部の耐力が以下の式２で計算されたＭｊ，Ｒｄの最小値に設定されている他の態様１乃至他の態様３のいずれかに記載の柱梁接合部構造。
The maximum reaction force that the resistance element i can bear for the reaction force of the resistance element i in the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column is Fi, Rd .
The yield strength of the joint is defined as M j and Rd .
Let x u and i be the distance between the center of rotation of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column and the line of action of the reaction force.
With the position of the center of rotation as a variable , Mj and Rd are calculated using the
他の態様５は、
コンクリートの柱と、長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリート内に配置された鉄骨梁とを有する柱梁接合部の設計方法であって、
前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊとしたときに、前記鉄骨梁が支持する荷重及び前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転剛性Ｓｊによって前記鉄骨梁から前記柱に作用する力を推定し、前記鉄骨梁は、前記鉄骨梁から前記柱に作用する力が前記柱のコンクリートが抗することのできる最大耐力を超えないように、前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素を設け、
前記抵抗要素の前記反力を、少なくとも、前記鉄骨梁の前記両端部の間の距離及び／又は前記鉄骨梁の断面形状を調整することにより調整する柱梁接合部の設計方法。Another
A method for designing a column-beam joint having a concrete column and a steel beam having at least one end in the longitudinal direction arranged in the concrete of the column.
When the rotational resistance per unit rotation angle of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the pillar is the rotational rigidity Sj , the load supported by the steel beam and the concrete of the pillar in the steel beam. The force acting on the pillar from the steel beam is estimated by the rotational rigidity Sj of the portion arranged inside, and the concrete of the pillar resists the force acting on the pillar from the steel beam. A resistance element is provided to generate a reaction force against the rotation of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the pillar so as not to exceed the maximum strength that can be achieved.
A method for designing a column-beam joint in which the reaction force of the resistance element is adjusted at least by adjusting the distance between both ends of the steel frame beam and / or the cross-sectional shape of the steel frame beam.
他の態様６は、
前記抵抗要素は、前記鉄骨梁における前記柱のコンクリートの内部に配置された部分及びその周縁部に設けられた付加部材を含み、前記付加部材の配置、形状、寸法のうちの少なくとも１つを調整することにより前記抵抗要素の前記反力を調整する他の態様５に記載の柱梁接合部の設計方法。Another
The resistance element includes an additional member provided in a portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column and a peripheral portion thereof, and adjusts at least one of the arrangement, shape, and dimensions of the additional member. The method for designing a beam-column joint according to another
他の態様７は、前記抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、前記鉄骨梁に設けた前記抵抗要素を抵抗要素ｉとしたときに、
前記抵抗要素ｉの反力が、前記抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表されるものとし、
前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の弾性回転中心を前記抵抗要素ｉの反力と外力が釣り合う点とし、
前記抵抗要素ｉの代表変位の作用線と、前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の弾性回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、
前記抵抗要素ｉの反力の重心と、前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の弾性回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、以下の式３によって得られた値によって前記接合部の回転剛性を評価する他の態様５又は他の態様６に記載の柱梁接合部の設計方法。
It is assumed that the reaction force of the resistance element i is represented by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation.
The center of elastic rotation of the portion of the pillar arranged inside the concrete is defined as the point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced.
Let x d and i be the distance between the action line of the representative displacement of the resistance element i and the elastic rotation center of the portion of the steel beam beam arranged inside the concrete of the column.
The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the elastic rotation center of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column is x l, i , and the value obtained by the
他の態様８は、
前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の前記抵抗要素ｉの反力を前記抵抗要素ｉの負担しうる最大の反力Ｆｉ，Ｒｄとし、
前記接合部の耐力をＭｊ，Ｒｄとし、
前記鉄骨梁において前記柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転中心と前記反力の作用線との距離をｘｕ，ｉとし、
前記回転中心の位置を変数として、以下の式４を用いてＭｊ，Ｒｄを計算し、前記接合部の耐力が以下の式４で計算されたＭｊ，Ｒｄの最小値とされる他の態様５乃至他の態様７のいずれかに記載の柱梁接合部の設計方法。
In the steel beam, the reaction force of the resistance element i in the portion arranged inside the concrete of the column is defined as the maximum reaction force Fi, Rd that can be borne by the resistance element i.
The yield strength of the joint is defined as M j and Rd .
Let x u and i be the distance between the center of rotation of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column and the line of action of the reaction force.
Using the position of the center of rotation as a variable , Mj and Rd are calculated using the
上記の他の態様においては、以下の作用効果を奏する。 In the other aspects described above, the following effects are exhibited.
他の態様に係る柱梁接合部構造及び柱梁接合部の設計方法によれば、鉄骨梁が支持する荷重及び鉄骨梁における柱のコンクリートの内部に配置された部分の回転剛性Ｓｊによって鉄骨梁から柱に作用するモーメントの推定値が、柱と梁との接合部が抗することのできる最大モーメント耐力を超えない。これにより、柱と梁との接合部が顕著な不可逆変形（塑性化）を生じることを防ぎ、鉄骨梁のたわみの安定性と前記柱の健全性を確保して、必要性能を満足させることができる。 According to the beam-column joint structure and the design method of the beam-column joint according to another aspect, the steel beam is supported by the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj of the portion of the steel beam arranged inside the concrete of the column. The estimated value of the moment acting on the column does not exceed the maximum moment bearing capacity that the joint between the column and the beam can resist. This prevents the joint between the column and the beam from causing remarkable irreversible deformation (plasticization), ensures the stability of the deflection of the steel beam and the soundness of the column, and satisfies the required performance. can.
２０１９年６月３日に出願した日本国特許出願２０１９－１０３６５２号の開示は、その全体が参照により本明細書に取り込まれる。 The disclosure of Japanese Patent Application No. 2019-103652 filed June 3, 2019 is incorporated herein by reference in its entirety.
また、本明細書に記載されたすべての文献、特許出願及び技術規格は、個々の文献、特許出願及び技術規格が参照により取り込まれることが具体的かつ個々に記された場合と同程度に、本明細書中に参照により取り込まれる。 Also, all documents, patent applications and technical standards described herein are to the same extent as specifically and individually stated that the individual documents, patent applications and technical standards are incorporated by reference. Incorporated by reference herein.
Claims (10)
前記柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、
前記鉄骨梁が支持する荷重と以下のプロセスＡによって設定された前記回転剛性Ｓｊとを用いて前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力を計算する、
柱梁接合部の設計方法。
＜プロセスＡ＞
前記抵抗要素の総数をｎ、ｉを１以上ｎ以下の任意の自然数として、前記抵抗要素を抵抗要素ｉとし、
前記抵抗要素ｉの前記反力が、前記抵抗要素ｉの剛性ｋｉと変形量との積で表され、
前記柱のコンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の回転中心を前記抵抗要素ｉの前記反力と外力とが釣り合う点とし、
前記抵抗要素ｉの代表変位の作用線と前記回転中心との距離をｘｄ，ｉとし、
前記抵抗要素ｉの前記反力の重心と前記回転中心との距離をｘｌ，ｉとし、
前記回転剛性Ｓｊを、以下の式１によって得られた値の評価に基づいて設定する
The rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj .
Using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj set by the following process A, the required moment strength acting from the steel beam to the column-beam joint is calculated.
How to design a beam-column joint.
<Process A>
The total number of the resistance elements is n, i is an arbitrary natural number of 1 or more and n or less, and the resistance element is the resistance element i.
The reaction force of the resistance element i is represented by the product of the rigidity ki of the resistance element i and the amount of deformation.
The center of rotation of the steel beam portion inside the concrete of the column is defined as a point where the reaction force of the resistance element i and the external force are balanced.
Let x d and i be the distances between the action line of the representative displacement of the resistance element i and the center of rotation.
The distance between the center of gravity of the reaction force of the resistance element i and the center of rotation is x l, i .
The rotational rigidity Sj is set based on the evaluation of the value obtained by the following equation 1.
請求項１に記載の柱梁接合部の設計方法。 At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam is adjusted so that the required moment strength does not exceed the maximum moment strength that the column-beam joint can withstand. ,
The method for designing a beam-column joint according to claim 1 .
前記付加部材の配置、形状及び寸法のうち少なくとも１つを調整することによって前記柱梁接合部の前記必要モーメント耐力または前記最大モーメント耐力を設定する、
請求項２に記載の柱梁接合部の設計方法。 The resistance element includes a portion of the steel beam inside the concrete and an additional member provided at the peripheral edge of the portion.
The required moment proof stress or the maximum moment proof stress of the beam-column joint is set by adjusting at least one of the arrangement, shape and dimensions of the additional member.
The method for designing a beam-column joint according to claim 2 .
前記柱梁接合部の最大モーメント耐力をＭｊ，Ｒｄとし、
前記鉄骨梁の回転中心と前記反力の作用線との距離をｘｕ，ｉとし、
前記回転中心の位置を変数として、以下の式２を用いて計算されたＭｊ，Ｒｄの最小値を前記最大モーメント耐力に設定する、
請求項２又は請求項３に記載の柱梁接合部の設計方法。
The maximum moment strength of the column-beam joint is set to M j and Rd .
Let x u and i be the distance between the center of rotation of the steel beam and the line of action of the reaction force.
With the position of the center of rotation as a variable, the minimum value of Mj and Rd calculated using the following equation 2 is set as the maximum moment proof stress.
The method for designing a beam-column joint according to claim 2 or 3.
前記柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓ Rotational rigidity S is the rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint. ｊj と定義し、Defined as
前記鉄骨梁が支持する荷重と前記回転剛性Ｓ The load supported by the steel beam and the rotational rigidity S ｊj とを用いて前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力を計算し、The required moment strength acting on the column-beam joint from the steel beam is calculated using and.
計算された前記必要モーメント耐力が前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方を調整し、 At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam so that the calculated required moment strength does not exceed the maximum moment strength that the column-beam joint can resist. Adjust and
前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の抵抗要素ｉの負担しうる最大の反力をＦ The maximum reaction force that can be borne by the resistance element i of the steel beam portion inside the concrete is F. ｉ，Ｒｄi, Rd とし、year,
前記柱梁接合部の最大モーメント耐力をＭ The maximum moment strength of the beam-column joint is M. ｊ，Ｒｄj, Rd とし、year,
前記鉄骨梁の回転中心と前記反力の作用線との距離をｘ The distance between the center of rotation of the steel beam and the line of action of the reaction force is x ｕ，ｉu, i とし、year,
前記回転中心の位置を変数として、以下の式２を用いて計算されたＭ M calculated using the following equation 2 with the position of the center of rotation as a variable. ｊ，Ｒｄj, Rd の最小値を前記最大モーメント耐力に設定する、Set the minimum value of to the maximum moment strength,
柱梁接合部の設計方法。 How to design a beam-column joint.
前記付加部材の配置、形状及び寸法のうち少なくとも１つを調整することによって前記柱梁接合部の前記必要モーメント耐力または前記最大モーメント耐力を設定する、 The required moment proof stress or the maximum moment proof stress of the beam-column joint is set by adjusting at least one of the arrangement, shape and dimensions of the additional member.
請求項５に記載の柱梁接合部の設計方法。 The method for designing a beam-column joint according to claim 5.
請求項１～請求項６のいずれか一項に記載の柱梁接合部の設計方法。 The embedding length ratio of the embedding length of one end of the steel beam in the concrete of the column divided by the beam of the steel beam is 0.6 or less.
The method for designing a beam-column joint according to any one of claims 1 to 6 .
柱梁接合部の製造方法。 At least one end in the longitudinal direction of the steel frame beam is provided with the resistance element designed by the method for designing a column-beam joint according to any one of claims 1 to 7 . Embed in the concrete of the pillar in a semi-rigid joint state,
Manufacturing method of column-beam joint.
長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、
前記鉄骨梁に設けられ、前記鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有し、
前記鉄骨梁の一端部の前記柱のコンクリートへの埋め込み長さを前記鉄骨梁の梁せいで除した埋め込み長さ比が、
前記鉄骨梁の梁せいが５００ｍｍ以下の場合は０．４超０．５未満、
前記鉄骨梁の梁せいが５００ｍｍ超６００ｍｍ以下の場合は０．３３超０．５未満、
前記鉄骨梁の梁せいが６００ｍｍ超７００ｍｍ以下の場合は０．１４以上０．５未満、
前記鉄骨梁の梁せいが７００ｍｍ超の場合は０．１３以上０．９４未満、
を満たすことにより、
柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓｊと定義し、前記抵抗要素の抗することのできる最大耐力によって生じるモーメントを前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力と定義したとき、
前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力として、前記鉄骨梁が支持する荷重と前記回転剛性Ｓｊとを用いて計算された前記必要モーメント耐力が前記最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方が調整されている、
柱梁接合部構造。 Concrete pillars and
A steel beam in which at least one end in the longitudinal direction is embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and
It has a resistance element provided on the steel beam and generates a reaction force against the rotation of the steel beam.
The embedding length ratio obtained by dividing the embedding length of one end of the steel beam into concrete by the column is divided by the beam of the steel beam.
When the beam length of the steel beam is 500 mm or less, it is more than 0.4 and less than 0.5.
When the beam length of the steel beam is more than 500 mm and less than 600 mm, it is more than 0.33 and less than 0.5.
When the beam length of the steel beam is more than 600 mm and 700 mm or less, it is 0.14 or more and less than 0.5.
When the beam length of the steel beam is more than 700 mm, it is 0.13 or more and less than 0.94.
By satisfying
The rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint is defined as the rotational rigidity Sj , and the moment generated by the maximum yield strength that the resistance element can resist is the column beam. When defined as the maximum moment strength that a joint can withstand
As the required moment proof stress acting from the steel beam to the column-beam joint, the required moment proof stress calculated using the load supported by the steel beam and the rotational rigidity Sj does not exceed the maximum moment proof stress. In addition, at least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam is adjusted.
Column-beam joint structure.
長手方向の少なくとも一端部が前記柱のコンクリートの内部に半剛接合状態で埋め込まれて配置された鉄骨梁と、 A steel beam in which at least one end in the longitudinal direction is embedded in the concrete of the column in a semi-rigid joint state, and
前記鉄骨梁に設けられ、前記鉄骨梁の回転に抗する反力を生じさせる抵抗要素とを有し、 It has a resistance element provided on the steel beam and generates a reaction force against the rotation of the steel beam.
前記抵抗要素は、前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分及び当該部分の周縁部に設けられた付加部材を含み、 The resistance element includes a portion of the steel beam inside the concrete and an additional member provided at the peripheral edge of the portion.
前記付加部材は、柱内スタッドとフェースベアリングプレートとを含み、 The additional member includes an in-column stud and a face bearing plate.
前記鉄骨梁の一端部の前記柱のコンクリートへの埋め込み長さを前記鉄骨梁の梁せいで除した埋め込み長さ比が、 The embedding length ratio obtained by dividing the embedding length of one end of the steel beam into concrete by the column is divided by the beam of the steel beam.
前記鉄骨梁の梁せいが５００ｍｍ以下の場合は０．４超０．５未満、 When the beam length of the steel beam is 500 mm or less, it is more than 0.4 and less than 0.5.
前記鉄骨梁の梁せいが５００ｍｍ超６００ｍｍ以下の場合は０．２５超０．５未満、 When the beam length of the steel beam is more than 500 mm and less than 600 mm, it is more than 0.25 and less than 0.5.
前記鉄骨梁の梁せいが６００ｍｍ超７００ｍｍ以下の場合は０．２１超０．５未満、 When the beam length of the steel beam is more than 600 mm and less than 700 mm, it is more than 0.21 and less than 0.5.
前記鉄骨梁の梁せいが７００ｍｍ超の場合は０．１３以上０．９４未満、 When the beam length of the steel beam is more than 700 mm, it is 0.13 or more and less than 0.94.
を満たすことにより、By satisfying
柱梁接合部における前記コンクリートの内部の前記鉄骨梁の部分の単位回転角当たりの回転抵抗を回転剛性Ｓ Rotational rigidity S is the rotational resistance per unit rotation angle of the steel beam portion inside the concrete at the column-beam joint. ｊj と定義し、前記抵抗要素の抗することのできる最大耐力によって生じるモーメントを前記柱梁接合部の抗することのできる最大モーメント耐力と定義したとき、When the moment generated by the maximum proof stress that the resistance element can withstand is defined as the maximum proof stress that the column-beam joint can withstand.
前記鉄骨梁から前記柱梁接合部に作用する必要モーメント耐力として、前記鉄骨梁が支持する荷重と前記回転剛性Ｓ As the required moment strength acting from the steel beam to the column-beam joint, the load supported by the steel beam and the rotational rigidity S. ｊj とを用いて計算された前記必要モーメント耐力が前記最大モーメント耐力を超えないように、前記鉄骨梁の両端部の間の距離と前記鉄骨梁の断面形状とのうち少なくとも一方が調整されている、At least one of the distance between both ends of the steel beam and the cross-sectional shape of the steel beam is adjusted so that the required moment strength calculated using the above does not exceed the maximum moment strength.
柱梁接合部構造。 Column-beam joint structure.
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