JPH11140965A - 構造物骨組の解析方法 - Google Patents
構造物骨組の解析方法Info
- Publication number
- JPH11140965A JPH11140965A JP30542197A JP30542197A JPH11140965A JP H11140965 A JPH11140965 A JP H11140965A JP 30542197 A JP30542197 A JP 30542197A JP 30542197 A JP30542197 A JP 30542197A JP H11140965 A JPH11140965 A JP H11140965A
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- Japan
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- analysis
- shear
- column
- shear deformation
- column joint
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- Pending
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- Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
- Buildings Adapted To Withstand Abnormal External Influences (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 必要な解析精度を確保しつつ、解析における
変位自由度数の増加を抑え、プログラミングの作業量も
少なく、演算処理時間の短い、効率的な構造物骨組の解
析方法を提供する。 【解決手段】 部材剛性、柱梁接合部剛性等に関連する
寸法、ヤング係数、せん断弾性係数等の諸元を入力し、
入力値に基づいて部材剛性の評価を行う。柱梁接合部に
ついては剛域として取り扱うこととし、その部分のせん
断変形の影響を次式(1) 【数３】 により部材のせん断変形に付加する。このようにして、
柱梁接合部のせん断変形を部材のせん断変形に等価に導
入し、解析の変位自由度を増加させないようにする。修
正された形での計算モデルが決まったら、それに基づい
て応力解析や地震応答解析を行う。
変位自由度数の増加を抑え、プログラミングの作業量も
少なく、演算処理時間の短い、効率的な構造物骨組の解
析方法を提供する。 【解決手段】 部材剛性、柱梁接合部剛性等に関連する
寸法、ヤング係数、せん断弾性係数等の諸元を入力し、
入力値に基づいて部材剛性の評価を行う。柱梁接合部に
ついては剛域として取り扱うこととし、その部分のせん
断変形の影響を次式(1) 【数３】 により部材のせん断変形に付加する。このようにして、
柱梁接合部のせん断変形を部材のせん断変形に等価に導
入し、解析の変位自由度を増加させないようにする。修
正された形での計算モデルが決まったら、それに基づい
て応力解析や地震応答解析を行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本願発明は、応力解析や地震
応答解析等の構造物骨組の解析をコンピュータで行う場
合において、演算時間を短縮できかつ比較的高い解析精
度を得ることができる構造物骨組の解析方法に関するも
のである。
応答解析等の構造物骨組の解析をコンピュータで行う場
合において、演算時間を短縮できかつ比較的高い解析精
度を得ることができる構造物骨組の解析方法に関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】従来、部材単位モデルを用いて、構造物
骨組の応力解析や地震応答解析を行う場合、柱梁接合部
に生ずるせん断変形の影響を精密に評価する方法と、柱
梁接合部を剛域として変形を無視する方法の２通りがあ
る。
骨組の応力解析や地震応答解析を行う場合、柱梁接合部
に生ずるせん断変形の影響を精密に評価する方法と、柱
梁接合部を剛域として変形を無視する方法の２通りがあ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前者は計算精度が良い
代わりに、柱梁接合部のせん断変形を独立変位自由度と
して取り扱い、解析における自由度が多くなるため、複
雑な計算となり、プログラミングの作業量が増え、コン
ピュータによる解析時の演算時間も長くなる。
代わりに、柱梁接合部のせん断変形を独立変位自由度と
して取り扱い、解析における自由度が多くなるため、複
雑な計算となり、プログラミングの作業量が増え、コン
ピュータによる解析時の演算時間も長くなる。
【０００４】後者は、計算精度が劣り、例えば鉄骨造骨
組等において、柱梁接合部のせん断変形を無視すると大
きい計算誤差が発生する場合には、問題となる。
組等において、柱梁接合部のせん断変形を無視すると大
きい計算誤差が発生する場合には、問題となる。
【０００５】本願発明は、このような従来技術における
課題の解決を図ったものであり、必要な解析精度を確保
しつつ、解析における変位自由度数の増加を抑え、プロ
グラミングの作業量も少なく、演算処理時間の短い、効
率的な構造物骨組の解析方法を提供することを目的とし
ている。
課題の解決を図ったものであり、必要な解析精度を確保
しつつ、解析における変位自由度数の増加を抑え、プロ
グラミングの作業量も少なく、演算処理時間の短い、効
率的な構造物骨組の解析方法を提供することを目的とし
ている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】構造物骨組の解析方法
は、部材単位モデルを用いて応力解析あるいは地震応答
解析等の解析を行う場合において、解析対象となる構造
物の骨組について、柱梁接合部を剛体とし、部材のせん
断面積ＡS0に代えて前記等価せん断面積ＡS を用いた等
価計算モデルを求め、この等価計算モデルをもとにコン
ピュータによる解析を行うものである。
は、部材単位モデルを用いて応力解析あるいは地震応答
解析等の解析を行う場合において、解析対象となる構造
物の骨組について、柱梁接合部を剛体とし、部材のせん
断面積ＡS0に代えて前記等価せん断面積ＡS を用いた等
価計算モデルを求め、この等価計算モデルをもとにコン
ピュータによる解析を行うものである。
【０００７】すなわち、構造物の骨組を構成する部材の
諸元（寸法やヤング係数、せん断弾性係数等）および柱
梁接合部の諸元（寸法やヤング係数、せん断弾性係数
等）に基づき、次式(1) によって計算される部材の等価
せん断面積
諸元（寸法やヤング係数、せん断弾性係数等）および柱
梁接合部の諸元（寸法やヤング係数、せん断弾性係数
等）に基づき、次式(1) によって計算される部材の等価
せん断面積
【０００８】
【数２】
【０００９】ここで、 ＡS ：等価せん断面積、 ＡS0：部材のせん断面積、 ＧL ：部材のせん断弾性係数、 ＧP ：柱梁接合部のせん断弾性係数、 Ｌ ：部材の長さ、 Ｖ ：柱梁接合部の体積＝Ｂ・Ｄ・ｔ、 （Ｂは柱梁接合部の幅、Ｄは柱梁接合部の高さ、ｔは柱
梁接合部の厚さであり、例えば部材両端接合部の平均値
を利用） λ ：部材両端接合部長さの平均値と部材の長さとの
比、 を求める手段と、解析対象となる構造物の骨組につい
て、柱梁接合部を剛体とし、部材のせん断面積ＡS0に代
えて前記等価せん断面積ＡS を用いた等価計算モデルを
与える手段と、前記等価計算モデルの数値を用いて、応
力解析あるいは地震応答解析等の解析を行う手段と、を
有することを特徴とする。
梁接合部の厚さであり、例えば部材両端接合部の平均値
を利用） λ ：部材両端接合部長さの平均値と部材の長さとの
比、 を求める手段と、解析対象となる構造物の骨組につい
て、柱梁接合部を剛体とし、部材のせん断面積ＡS0に代
えて前記等価せん断面積ＡS を用いた等価計算モデルを
与える手段と、前記等価計算モデルの数値を用いて、応
力解析あるいは地震応答解析等の解析を行う手段と、を
有することを特徴とする。
【００１０】なお、図２は、部材の長さＬと部材両端の
接合部の長さＣ1 およびＣ2 をもとに、上記λを計算す
るための説明図であり、この場合、 λ＝（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）／２Ｌ と計算される。
接合部の長さＣ1 およびＣ2 をもとに、上記λを計算す
るための説明図であり、この場合、 λ＝（Ｃ1 ＋Ｃ2 ）／２Ｌ と計算される。
【００１１】図１は、従来の方法と、本願発明の方法の
原理を比較するための説明図であり、図１(a) はせん断
変形前の柱梁接合部を示す。
原理を比較するための説明図であり、図１(a) はせん断
変形前の柱梁接合部を示す。
【００１２】図１(b) は従来の方法で柱梁接合部のせん
断変形を精密に考慮する場合の変形状況を示している。
従来の方法では柱梁接合部のせん断変形を解析時の独立
変位自由度として取り扱うため、プログラミングの作業
量が増え、解析時の演算時間も長くなる。
断変形を精密に考慮する場合の変形状況を示している。
従来の方法では柱梁接合部のせん断変形を解析時の独立
変位自由度として取り扱うため、プログラミングの作業
量が増え、解析時の演算時間も長くなる。
【００１３】図１(c) は本願発明の場合であり、柱梁接
合部は変形しない剛域とする代わりに、そのせん断変形
の影響を部材のせん断変形に付加することにより柱梁接
合部のせん断変形を等価に導入するもので、解析の変位
自由度は増加することなく、プログラミングの作業量も
少なく、解析の演算時間も短縮される。
合部は変形しない剛域とする代わりに、そのせん断変形
の影響を部材のせん断変形に付加することにより柱梁接
合部のせん断変形を等価に導入するもので、解析の変位
自由度は増加することなく、プログラミングの作業量も
少なく、解析の演算時間も短縮される。
【００１４】
【発明の実施の形態】図３は本願発明の解析方法の一例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【００１５】人間による作業は、部材剛性、柱梁接合部
剛性等に関連する寸法、ヤング係数、せん断弾性係数等
の諸元の入力（部材諸元の入力、柱梁接合部諸元の入
力）であり、入力値に基づいて部材剛性の評価を行う。
剛性等に関連する寸法、ヤング係数、せん断弾性係数等
の諸元の入力（部材諸元の入力、柱梁接合部諸元の入
力）であり、入力値に基づいて部材剛性の評価を行う。
【００１６】また、従来の柱梁接合部のせん断変形を精
密に考慮する場合には、同様に柱梁接合部の剛性の評価
がなされるが、本願発明では、柱梁接合部について剛域
として取り扱うこととし（柱梁接合部剛域の考慮）、そ
の部分のせん断変形の影響を上述の式(1) により部材の
せん断変形に付加することにより（柱梁接合部剛性によ
る部材剛性の修正）、柱梁接合部のせん断変形を等価に
導入し、解析の変位自由度を増加させないようにする。
密に考慮する場合には、同様に柱梁接合部の剛性の評価
がなされるが、本願発明では、柱梁接合部について剛域
として取り扱うこととし（柱梁接合部剛域の考慮）、そ
の部分のせん断変形の影響を上述の式(1) により部材の
せん断変形に付加することにより（柱梁接合部剛性によ
る部材剛性の修正）、柱梁接合部のせん断変形を等価に
導入し、解析の変位自由度を増加させないようにする。
【００１７】このようにして修正された形での計算モデ
ルが決まり（骨組剛性の形成）、それに基づいて応力解
析や地震応答解析が行われる（構造解析）。
ルが決まり（骨組剛性の形成）、それに基づいて応力解
析や地震応答解析が行われる（構造解析）。
【００１８】次に、図４に示すスパン６ｍ、１層の高さ
４ｍが２層の簡単な計算モデルについて、柱等価せん断
面積ＡScと、梁等価せん断面積ＡSbの計算例を示す。
４ｍが２層の簡単な計算モデルについて、柱等価せん断
面積ＡScと、梁等価せん断面積ＡSbの計算例を示す。
【００１９】ここで、 材料せん断弾性係数Ｇ＝９０ｔ／ｃｍ2 （柱、梁と
も）、 柱断面：５０×５０ｃｍ、 梁断面：３５×６０ｃｍ、 とする。
も）、 柱断面：５０×５０ｃｍ、 梁断面：３５×６０ｃｍ、 とする。
【００２０】柱断面２次モーメントは、Ｉc ＝（50×50
3)／12＝5.208 ×105 ｃｍ4 、 梁断面２次モーメントは、Ｉb ＝（35×603)／12＝6.30
0 ×105 ｃｍ4 、 柱梁接合部の体積は、Ｖ＝50×50×60＝1.5 ×105 ｃｍ
3 、 柱せん断面積は、ＡS0c ＝50×50／1.2 ＝2083.3 ｃｍ
2 、 柱に対して、２λ＝60／400 ＝0.15、 柱等価せん断面積は、これらの数値を式(1) に代入する
ことで、 ＡSc＝800.9 ｃｍ2 となる。
3)／12＝5.208 ×105 ｃｍ4 、 梁断面２次モーメントは、Ｉb ＝（35×603)／12＝6.30
0 ×105 ｃｍ4 、 柱梁接合部の体積は、Ｖ＝50×50×60＝1.5 ×105 ｃｍ
3 、 柱せん断面積は、ＡS0c ＝50×50／1.2 ＝2083.3 ｃｍ
2 、 柱に対して、２λ＝60／400 ＝0.15、 柱等価せん断面積は、これらの数値を式(1) に代入する
ことで、 ＡSc＝800.9 ｃｍ2 となる。
【００２１】一方、 梁せん断面積は、ＡS0b ＝35×60／1.2 ＝1750.0 ｃｍ
2 、 梁に対して、２λ＝50／600 ＝0.0833 梁等価せん断面積は、これらの数値を式(1) に代入する
ことで、 ＡSb＝479.3 ｃｍ2 となる。
2 、 梁に対して、２λ＝50／600 ＝0.0833 梁等価せん断面積は、これらの数値を式(1) に代入する
ことで、 ＡSb＝479.3 ｃｍ2 となる。
【００２２】これらの柱等価せん断面積ＡSc、梁等価せ
ん断面積ＡSbを用い、柱梁接合部を剛域として解析モデ
ルを形成し、それに基づいて解析を行うことで、必要な
解析精度を確保しつつ、プログラミングの作業量が少な
く、演算処理時間も短い効率的な解析が可能となる。
ん断面積ＡSbを用い、柱梁接合部を剛域として解析モデ
ルを形成し、それに基づいて解析を行うことで、必要な
解析精度を確保しつつ、プログラミングの作業量が少な
く、演算処理時間も短い効率的な解析が可能となる。
【００２３】
【発明の効果】本願発明は、柱梁接合部におけるせん断
変形の影響について、柱や梁の部材に対する等価せん断
面積という概念の導入により、柱梁接合部を剛体とみな
す形で解析するものであり、必要な解析精度を確保しつ
つ、解析における変位自由度の増加を抑え、プログラミ
ングの作業量も少なく、演算処理時間の短い、効率的な
解析が可能となる。
変形の影響について、柱や梁の部材に対する等価せん断
面積という概念の導入により、柱梁接合部を剛体とみな
す形で解析するものであり、必要な解析精度を確保しつ
つ、解析における変位自由度の増加を抑え、プログラミ
ングの作業量も少なく、演算処理時間の短い、効率的な
解析が可能となる。
【図１】従来の方法と本願発明の方法の原理の比較図で
あり、(a) はせん断変形前の柱梁接合部を示す図、(b)
は従来の方法で柱梁接合部のせん断変形を精密に考慮す
る場合の変形状況を示す図、(c) は本願発明の方法で柱
梁接合部を剛域とし、代わりにせん断変形の影響を部材
のせん断変形に付加することを示す図である。
あり、(a) はせん断変形前の柱梁接合部を示す図、(b)
は従来の方法で柱梁接合部のせん断変形を精密に考慮す
る場合の変形状況を示す図、(c) は本願発明の方法で柱
梁接合部を剛域とし、代わりにせん断変形の影響を部材
のせん断変形に付加することを示す図である。
【図２】等価せん断面積ＡS の算出に用いられる部材両
端接合部の長さの平均値と部材の長さとの比であるλの
計算の仕方の説明図である。
端接合部の長さの平均値と部材の長さとの比であるλの
計算の仕方の説明図である。
【図３】本願発明の解析方法の一例を示すブロック図で
ある。
ある。
【図４】等価計算モデルの算出方法を説明するための単
純化したモデル骨組図である。
純化したモデル骨組図である。
Claims (1)
- 【請求項１】 構造物の骨組を構成する部材の諸元およ
び柱梁接合部の諸元に基づき、次式(1) によって計算さ
れる部材の等価せん断面積 【数１】 （ここで、ＡS は部材の等価せん断面積、ＡS0は部材の
せん断面積、ＧL は部材のせん断弾性係数、ＧP は柱梁
接合部のせん断弾性係数、Ｌは部材の長さ、Ｖは柱梁接
合部の体積、λは部材両端接合部長さの平均値と部材の
長さとの比）を求める手段と、 解析対象となる構造物の骨組について、柱梁接合部を剛
体とし、部材のせん断面積ＡS0に代えて前記等価せん断
面積ＡS を用いた等価計算モデルを与える手段と、前記
等価計算モデルの数値を用いて、応力解析あるいは地震
応答解析等の解析を行う手段と、を有することを特徴と
する構造物骨組の解析方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30542197A JPH11140965A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 構造物骨組の解析方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30542197A JPH11140965A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 構造物骨組の解析方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11140965A true JPH11140965A (ja) | 1999-05-25 |
Family
ID=17944937
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30542197A Pending JPH11140965A (ja) | 1997-11-07 | 1997-11-07 | 構造物骨組の解析方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11140965A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113032886A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-06-25 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种带斜杆空间刚架模型构建方法及系统 |
| CN115344921A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-15 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种钢桁梁等效剪切面积的计算方法及设备 |
-
1997
- 1997-11-07 JP JP30542197A patent/JPH11140965A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113032886A (zh) * | 2021-04-19 | 2021-06-25 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种带斜杆空间刚架模型构建方法及系统 |
| CN113032886B (zh) * | 2021-04-19 | 2023-05-26 | 同济大学建筑设计研究院(集团)有限公司 | 一种带斜杆空间刚架模型构建方法及系统 |
| CN115344921A (zh) * | 2022-08-05 | 2022-11-15 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种钢桁梁等效剪切面积的计算方法及设备 |
| CN115344921B (zh) * | 2022-08-05 | 2024-03-12 | 中铁大桥勘测设计院集团有限公司 | 一种钢桁梁等效剪切面积的计算方法及设备 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20030415 |