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伝統的構法の設計法作成及び性能検証実験検討委員会

第四回フォーラム in 滋賀

「石場建てを含む伝統的構法木造建築物の設計法 報告会｣

Ⅳ. 設計法の内容1) 詳細設計法

2014 年 7 月 12 日日本建築総合試験所　長瀬　正

2

■ 対象建築物 ( 標準 詳細 汎用･ ･ )丸太や製材した木材を使用し , 木組みを生かした継手･仕口によって組上げた軸組構法による伝統的木造建築物

詳細設計法の適用範囲

■ 建築物の規模 ( 標準 詳･細 )階数≦ 2 階延べ面積≦ 500m2

高さ≦ 13m軒の高さ≦ 9m

スタート

標準設計法

詳細設計法

汎用設計法

汎用：標準の仕様や規模制限を外す

標準：重量は住宅程度標準の仕様

詳細：寺社も対象標準の仕様を外す

対象建築物により設計法を選択

告示 大臣認定

3

■ 実験実大振動台実験や構造要素実験の結果を設計に反映させる。■ 木組み接合部伝統的構法木造建築物が耐震性能を発揮するためには , 接合部が大変形時まで性能を保持することが必要。金物を極力使用しない木組みには , 大工棟梁の技術と知恵が伝承 結集されている。･

基本的な考え方

2010 年度 振動台実験 2012 年度 振動台実験

・摩擦係数・建物耐力・偏心・ 1 階床重量

No.5および

No.6

・柱脚滑り・偏心・水平構面・ 1,2 階バランス

・設計法検証・クライテリア・柱脚仕様・ 2 階床構面

・ 2 階床開口・部分 2 階の下屋・柱脚滑り・床開口

■ 部分 2 階モデル

No.1および

No.2

No.3 No.4

■ 上部構造■ 柱脚滑り

4

使用材料に関する規定材料 規　　　　　定

木材 品質 , 防腐措置 , 許容応力度及び材料強度は関連する令 告示による。･

鋼材 品質 , 許容応力度及び材料強度は関連する令 告示の規定による。･

コンクリート

品質 , 規格 , 設計基準強度は関連する令 告示の規定による。･

礎石

建築基準法には石材の規定がない。JIS A 5003 による。適用範囲：原則として , 建築物に使用する天然産の石材を使用する。種類：石材の種類は硬石 , 準硬石を用いることを原則とし , 吸水 透水性･ , 強度 , 摩耗性 , 耐候性を考慮して選定する。欠点： 寸法の不正確｢ , そり , き裂 , むら , くされ , 欠け , へこみ など｣ 構造耐力上支障となる欠点のあるものは使用しない。形状：石材の形状は原則として角石 ,板石とする。ただし , 柱脚が水平方向に移動しない場合等 , 礎石が平板である必要のない場合はこの限りでない。板石の厚さは 60mm以上とする。仕上げ：柱脚の水平移動を拘束しない設計をする場合は , 石材の仕上げは び｢しゃんたたき 程度とする。｣

種類 圧縮強さ(kgf/cm2)

吸水率(%) 比重

硬石 500以上 5未満 約 2.7～2.5

準硬石 500未満100以上

5以上15未満 約 2.5～ 2

軟石 100未満 15以上 約 2未満種類 形状および寸法

角石 幅が厚さの 3倍未満で ,ある長さをもっていること。

板石 厚さが 15cm未満で , かつ幅が厚さの 3倍以上であること。

間知石

面が原則としてほぼ方形に近いもので ,控えは四方落としとし面に直角に測った控えの長さは , 面の最小辺の 1.5倍以上であること。

割石

面が原則としてほぼ方形に近いもので ,控えは二方落としとし , 面に直角に測った控えの長さは、面の最小辺の 1.2倍以上であること。

JIS A 5003 石材

5

地震力以外の荷重外力　荷重及び

外力

荷重・外力の組み合わせ 限界状態 設計法

一般 多雪区域

長　期常　時

G 固定 +P 積載G+P 使用

限界長期許容

応力度設計積雪時 G+P+0.7S

短　期積雪時 G+P+S 雪 G+P+S

損傷限界

短期許容応力度設計暴風時 G+P+W 風

G+P+WG+P+0.35S+W

最大級の荷重 外力･

積雪時 G+P+1.4S G+P+1.4S安全限界

終局強度設計暴風時 G+P+1.6W

G+P+1.6WG+P+0.35S+1.6W

■従来の短期設計に加えて安全限界として , 積雪荷重を 1.4倍 ,風圧力を 1.6倍して , 材料強度を用いて設計する■レベル 1(r=50 年 ) に対するレベル 2(r=500 年 ) の荷重比率1993 年学会荷重指針の再現期間換算係数 R雪　 R=0.344+0.168ln(r)=1.39→1.4倍風速 R=0.580+0.107ln(r)=1.24→1.25倍 ,風荷重 1.252=1.56→1.6倍

6

地震力　

①震源

②伝播解放工学的

基盤

表層地盤

地震基盤

地表面地震動 = × ②波動

伝播 × ③地盤増幅

①震源断層

③A地震基盤～工学的基盤③B 工学的基盤～地表

③A増幅

②伝播

③A増幅

③B増幅Gs

S0d,S0s

SAd,SAs

詳細設計法の地震力は令 82条の 5 の限界耐力計算による。新耐震設計法の層せん断係数に代わって加速度応答スペクトルから地震力を計算する。SAd=S0d ･ Gs ･ Fh ･ p ･

q ･ ZSAs=S0s ･ Gs ･ Fh ･ p ･q ･ Z

S0d, S0s=稀 , 極稀地震動の解放工学的基盤における加速度応答スペクトル

Gs=表層地盤の加速度増幅率Fh= 建築物の減衰による加速度低減率p= 建築物の階数 ,周期による調整係数

q= 建築物の有効質量による調整係数Z=地震地域係数

0 1 2 30

2

4

6

8

10解放工学的基盤加速度

応答スペクトル

周期 (s)

加速度応答スペクトル (m/s2)

極めて稀に発生する基盤地震動 S0s稀に発生する

基盤地震動 S0d

0 0.5 1 1.5 2 2.5 30

1

2

3

0.0 0.5 1.0 1.5

表層地盤増幅率Gs(簡略法 )

第 1 種

第 2 種

第 3 種Gs

周期 (s)

減衰による加速度低減率 Fh

Fh

減衰 h

0 1 2 30

200

400

600

800

1000

1200

1400

限界耐力計算の地震力地震動の大きさは新耐震と同じ

短周期 =加速度一定 長周期 =速度一定

新耐震 1G=980gal

短周期では地盤の応答倍率は 1.5→980×1.23/1.5=800gal

多質点系のベースシア応答は 1 質点系の応答の 0.816倍→短周期では新耐震の 1/0.816=1.23倍 1

次2次

3次

4次

1次

1.0 0.816

多質点系のベースシア応答は 1 質点系の応答の 0.900倍→長周期では新耐震の 1/0.900=1.1倍

長周期では地盤の応答倍率は 2.025→(960/T)×1.1/2=512/T

新耐震1 種 100kine,2 種150kine3 種 200kine

1次

2次

3次

4次

1次

1.0 0.900

Sa

T

Sa一定

Sa

T

Sv一定Sa は T に反比例

限界耐力計算工学的基盤

800gal

320gal

512/T

新耐震 Rt2 種地盤

960/T

980gal

1200gal

限界耐力計算地表面

Gs は略算法

1/1.5 1.23

1/2

1.1

限界耐力計算2 種地盤

1 種地盤

3 種地盤 1 種

地盤3 種地盤480gal

周期(秒 )

加速度応答 (gal)

限界耐力計算の階数による加速度分布の調整係数 p低層建物では割増しを元に戻している

1 階建 2 階建 3 階建 4 階建 5 階建以上

p=0.8 p=0.85 p=0.9 p=0.95 p=1.00 7

8

荷重 外力に対する･ 安全性の検証荷重 外力･

の種類建築物の耐力 検　討　方　法

長　期 長期許容応力度

架構としての応力計算は省略できる。直接に力を受ける部材について検討する。

短　期 短期許容応力度

S雪 直接に力を受ける部材を検討する。稀地震

稀に発生する地震について応答計算を行う。

W風 損傷限界地震時のせん断耐力が風圧力より大きい時は計算を省略できる。

最大級 材料強度

1.4S雪 直接に力を受ける部材を検討する。

極稀地震

極めて稀に発生する地震について応答計算を行う。

1.6W風

安全限界地震時のせん断耐力が風圧力より大きい時は計算を省略できる。

さらに部材の検討として , 長期 ,短期ならびに最大級の荷重 外力に対して･ ,柱 ,横架材 ,小屋組部材 , 水平構面 , 屋根葺き材 , 接合部の検討を行う。

9

地震動レベルと設計のクライテリア　

地震動の入力レベル 要　求　性　能 変　形　のクライテリア

稀に発生する地震動

建設地において , 建築物の存在期間中に 1 度以上遭遇する事を想定する地震動

損傷限界以下

損傷防止：構造耐力上主要な部分の変形によって補修を要する損傷が生じない。

代表層間変形角： 1/90以下

極めて稀に

発生する地震動

建設地において , 建築物の構造安全性への影響度が最大級のレベルの地震動

安全限界以下

人命保護：倒壊 崩壊･が生じない ,即ち ,人間が生存可能な空間を維持する。補修により再使用可能である。柱に折損を生じない。

代表層間変形角： 1/20以下最大層間変形角： 1/15以下代表変形 1/20以下：伝統的構法木造建築物の構造耐力要素や仕口接合部の実験では ,

ほとんどが 1/15 変形までは十分変形性能を保持している。設計では , 1/15以上まで担保できる変形性能を有する構造耐力要素 , 継手 仕口をデータベースから確認して採用･する。最大変形 1/15以下：近似応答計算による平均的な変形 1/20 に対して , 偏心や床構面剛性等によって最大となる変形を修復可能な損傷に留めるために 1/15以下とする。

10

地震応答計算の流れ　

応答変形角の確認

設計のクライテリアを満足しない

近似応答計算による検証用地震動に対する代表変形角の算定

柱脚は移動しないとして応答計算する

各層鉛直構面の最大変形角の算定

偏心および床の変形による偏心増大率を考慮する

柱脚滑り量の算定

エンド

設計のクライテリアを満足する 柱脚の移動を拘束しな

い場合のみ検討する礎石の大きさ標準： 400mm以上詳細：計算による

建築物重量および柱軸力の算定

各階復元力特性の算定柱脚の上下移動のみを許容する場合は ,浮上りを考慮する

11

構造要素の復元力　

①全面壁 ②小壁付き柱

③柱傾斜復元力④柱ほぞ ⑤貫

石場建て土台

-0.0200000000000001

-4.16333634234434E-170.02

0.040.06

0.08 0.1-40

-20

0

20

40

60

80

100

120

変形角1/50 1/25 1/101/17 1/13

せん断力 (kN)

層の復元力

①全面壁 ⑤貫

PΔ

②小壁付き柱

③柱傾斜(PΔ無視 )

④柱ほぞ

浮き上がりの履歴はループを描かないので , 減衰計算では , 柱の傾斜復元力と同様に ,塑性化による履歴減衰には含めない。

変形

せん断力

復元力(浮き上がり

考慮 )

浮き上がり限界時せん断耐力

復元力(浮き上がり無視 )

12

■ 階高復元力特性と応答計算　

石場建て形式 土台形式

礎石天

2 階

1 階

石場建て形式(地長押有り )

2 階

1 階

地長押芯

2 階

1 階

土台芯

下屋の長さが1.5m を超える場合は ,一体モデルの他 , 下屋を分割した部分モデルでも検討

■ 部分 2 階建て

1.5m を超える

一体モデル

下屋モデル

2 階建てモデル

平面形が W1/W2>4 の場合は 4 を超えないゾーンに分割した部分モデルでも検討

長さ 4W2以下に分割

幅W2

ゾーン A

ゾーン B

長さ W1

■ 細長い平面幅W2

幅W2

13

近似応答計算　平家および 2 階建ての地震応答を ,近似応答計算により求める。計算は変位増分法によるが ,2 階建ての場合は各階の変形モードを適切に設定できる計算法を用いる。■ 限界耐力計算・等価 1 質点のスペクトル応答・地盤増幅を考慮した入力地震動・ 2つの限界変形角 (損傷 ,安全 ) を検証・変位応答を直接に計算

設計法 応答計算 降伏設計モード

標準 範囲を限定して , 応答結果をまとめた設計法 1 階先行降伏に限定

詳細建物ごとに応答計算を行う 1 階先行 ,2 階先行 , 1 ･ 2

階同時降伏など任意汎用■ 詳細設計法の新しい計算法・ 2 階先行降伏の場合 ,2 階を基準ステップとした限界耐力計算 ・柱脚の滑りを考慮した限界耐力計算 ( 石場建て )

■3つの設計法 0 0.02 0.04 0.06 0.080

50

100

150

200

250復元力稀極稀

γ(rad)

Q(kN)

二階建て建物の降伏モード

14

■従来の設計の多くが 1 階先行降伏となっている。■ これは限界耐力計算の解の安定性が高いことにもよるが , 構造設計的な視点からは ,2 階先行降伏や 1,2階同時降伏とする考え方は排除されるべきではない。

1 1.2 1.4 1.6 1.8 2 2.2 2.4 2.6 2.8 30.1

1

10

100

せん断力係数比 C2/Cb

応答変形角比 γ=γ2/γ1

RH=0.8 RW=1.5 1.0 0.75 0.50

0.25

RW=0.75 の場合の 1,2 階同時降伏C2/Cb=1.331.33

1 階先行降伏γ1＞ γ2

2 階先行降伏γ2＞ γ1

■2 階降伏の場合は耐力の差によって , 変形が大きく ( 対数的に ) 変動する

■ 限界耐力計算の数式を用いた 2 階建て建物の 1,2 階の応答関係

ここでδ1

δ2W2

W1

δ2-δ1

γ1

γ2h2

Q2=C2W2

Q1=Cb(W1+W2)h1

重量比 階高比

応答変形角比

限界耐力計算の改良

15

C2 /Cb>RCO ： 1 階降伏 C2 /Cb<RCO ： 2 階降伏 C2 /Cb=RCO ：同時降伏

u1

u2

変形角 γ

せん断力 Q1 階

2 階

u1

u2

変形角 γ

せん断力 Q1 階

2 階1 階降伏であれば変形の大きな 1 階で変位増分を行う

u1

u2せん断力 Q

変形角γ

1階

2階

2 階降伏であれば変形の大きな 2 階で変位増分を行う

方　法 出　典 固有値計算 各階変形と等価剛性の計算法 増分2 階 1 階

変位増分法 1

2004 伝統構法を生かす木造耐震設計マニュアル

初期剛性のみ基準変形に対応する各ステップの他階変形は初期剛性に対する固有モード u2/u1 と剛性比を用いて計算する。各ステップの他階等価剛性は ,前ステップの変形よりも大きい最小の変位点の等価剛性を用いる。

新規 既往

変位増分法 2

2010 年 JSCA 関西レビュー委員会

収斂計算はしない

他階について，前ステップの変形よりも大きい最小の変位点の等価剛性を用いて各ステップで固有値解析を行い固有モード u2/u1 から他階変形を計算する。

新規 既往

収斂計算法 1

詳細設計法各ステップ毎に収斂計算を

行う

各ステップ毎に , 基準階変形と等価剛性が整合するように ,繰り返して固有値計算を行い ,固有モードから他階変形を計算する。

新規 新規

収斂計算法 2

収斂計算法 1 に同じ。減衰評価を縮約 1 質点系ではなく ,1,2 階それぞれで行ない ,ひずみエネルギーで重み付けして減衰定数を与える。

新規 新規

1,2 階同時降伏や 2 階先行降伏が精度よく扱えるように改良

計算法比較

16

2 階を変位増分させる

1 階を変位増分させる

モデル1,2 階同時降伏

2 階降伏

1 階降伏

1,2 階同時降伏

2 階降伏

変位増分法 1 × ○ × × ×

変位増分法 2 × ○ ○ ○ ×

収斂計算法 1 ○ ○ ○ ○ ○

収斂計算法 2 ○ ○ ○ ○ ○

2 階変位増分 1 階変位増分 (従来法 )

変位増分法

1

変位増分法

2

収斂計算法

1

収斂計算法

2

■4つの計算法の精度

○安定　 × 不安定

■2 階降伏モデルの限界耐力計算結果

0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

Q(kN)

γ(rad)

2 階 1/321 階1/153 0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

Q(kN)

2 階1/261 階1/66γ(rad)

0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

γ(rad)

Q(kN)

2 階 1/281 階1/114 0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

Q(kN)

γ(rad)

2 階1/301 階1/37

0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

γ(rad)

Q(kN)

2 階 1/301 階1/123 0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

2 階 1/221 階1/133

Q(kN)

γ(rad)

0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

γ(rad)

Q(kN)

2 階 1/271 階1/112 0

100

200

300

0 0.05 0.1

Q(kN)

γ(rad)

復元力稀極稀

Q(kN)

γ(rad)

2 階 1/251 階1/139

2 階先行降伏の場合は 2階を基準ステップとすることで従来の方法でも精度よく計算できる

17

偏心率と水平構面による補正

②偏心による増幅を加算 δs

①応答計算δm

③ 床 変 形 に よる増幅を加算 δ

剛心重心

剛心からの距離L

偏心距離e

床面

δ/δs

標準床

柔らかい床

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.31.0

1.1

1.2

1.3

　③床構面による割増偏心率 Re

L/re3.0

2.0

1.0

偏心率 Re

δs /δm

-0.1 0.0 0.1 0.2 0.31.0

1.5

2.0

re=弾力半径

　②偏心による増大

各階変形は ,近似応答計算による変形 δm を , 偏心と水平構面の変形を考慮して割増す。δm は階高の 1/20,割り増された最大変形 δ は 1/15以下とする。

18

部材の検討 :水平構面標準床の仕様■ 屋根野地板 (最上階の屋根 ) は厚さ 15mm以上。釘は N50脳天打ち。■ 床スギ ,ヒノキ ,マツ材等 (幅 120mm,厚さ30mm以上 ),釘は脳天打ち。釘は N90(板厚 30mm),N125(板厚 38mm以上 ),各根太 ( または梁 ) に一箇所あたり 2 本以上。釘の縁あき 25mm,間隔は 70mm以上。根太 (又は梁 )間隔は板厚 30mm の場合は500mm以下。長手方向は本実。■ 部分 2 階で下屋部分の屋根野地板 釘は屋根･ (最上階 ) と同等以上の性能とする。下屋部分の屋根を受ける母屋については ,母屋を受ける位置には必ず柱または束柱を設ける。母屋と柱の仕口接合部には込み栓を設ける。

床梁

床梁

床梁

床梁

床梁

床板2-N90

床梁

床梁

根太 床板

床梁

床梁

床梁

2-N90

板張り床床を剛床として扱うことはできない：床の変形 (柔床 )

計算の都合から剛床とするような補強も望ましいことではない。

立体モデル解析数値計算結果

定性的定量的な把握=解析解

設計法

19

床と壁の剛性比 γ■後藤隆洋 , スギ板を用いた水平構面の構造性能

建築技術 2010 年 12 月号 伝統的構法による木造住宅の性能検｢証｣

0 20 40 600

2

4

6

8

10

12

14

変形角 10-3rad

荷重 kN/m

試験体寸法2.73m×1.82m

1/100変形

1/50変形

H34 斜め張り 684 528H43 落とし込み 306 274H44 雇い材 333 294H11 ころばし根太 155 115H33 根太なし横張り 123 92H21 屋根垂木 121 84

H34

H43

H44

H11

H33

H21

床面剛性 kN/m/rad

1/50剛性100kN/m/rad

3.64m2.

73m

t=6cm1/20 変形時壁剛性k=96kN/m

■壁剛性

■ 床剛性

床変形を 1/50 とすれば K=100kN/m/radQ=7.28kN,δ=0.11m床剛性 s=66kN/m

5.2m

3.64m 床剛性比γ=s/k

=66/96=0.7実際の γ は1以上と考えられる

0.0

0.5

1.0

1.5

20

柔床の偏心

柔床では両端の変形は減少するが ,中央は増加する。偏心率 0.302

1.09

0.82

1.00

0.50

1 1 1

1 1 2

x1 x2 x3柔床では振られる側への地震力が伝達されないので X1減

0.55

床剛性比 γ が 10以上であれば剛床

剛床→

←柔床

X1

X2

X3

変形

床剛性比 γ

0.0

1.0

2.0

3.0

柔床では両端の変形は増大するが ,中央は減少する。偏心率 0.346

2.50

1.00

2.00

1.40

0.80

柔床では内側への地震力が伝達されないので X1増

x1 x2 x3

1 1 1

0.4 1 1

剛床→

←柔床

X1

X2

X3

変形

床剛性比 γ

柱脚の滑り量の計算

21

解析よりも設計のための計算法

立体モデル平面モデル質点モデル

詳細な応答計算エネルギー法エネルギー一

定則変位一定則

簡単な応答計算 力

変形

復元力極稀地震

稀地震

滑り

限界耐力計算

エネルギー一定則

滑り量は速度の二乗に比例 ,

摩擦係数に反比例

x2 x3x1xS

滑りを無視した弾性応答

滑りを考慮した弾塑性応答

変形 変形

力

力 両者の面積を等しくする x3 を求める

x2 x3

Q2

Q1S1S2

S1=S2

x1

Q1

x1

k=mω2k=mω2

xs=x3-x1

変位一定則

滑り量は入力の変位スペクトル SD から , 滑り耐力 QS に対応する建物変形 QS/k を除いたもの

滑りを考慮した限界耐力計算

滑りを無視した弾性応答

滑りを考慮した弾塑性応答

変形 変形

力

力 両者の変位が等しい

x2

Q2=αmg

Q1=QS=μmg

x1 x3

x3=x2

x1

Q1=QS=μmg k=mω2 k=mω2

xs=x2-x1

周期調整係数 減衰の評価

地盤連成告示

( スウェイ )

滑りを考慮した定式化

滑りを考慮した限界耐力計算

22

基礎の慣性力 m0aG=α0Q

ks

xt

xs xe

Q

μke

(1+α0)Q

m

m0=γm

(1+α0)Q=μ(1+γ)mg

ke=mωe2

xe xt

滑り量 xs= xt-xe

Q

kt=(1+γ)mωt2

ks=(1+γ)mωs2 変形

力

柱脚滑り

上部建物

建物応答

全体応答A

B

周期調整係数

滑りモデル 滑り応答

滑り減衰の評価

W=(1/2)kexe2

ΔW=πcωexe2

h=ΔW/4πW=c/2√(mke)

xe

変形

減衰力

W=(1/2)ksxs2

ΔW=4ksxs2

h=ΔW/4πW=2/π=0.637

F=μ(1+γ)mg=ksxs

xs

ks

摩擦力

変形

cxe=cωexe・

滑りは一様でないので矩形面積を β で低減h=2β/π (β=0.5～ 0.25)

建物の粘性減衰 柱脚の摩擦減衰

β=0.5

柱脚せん力

滑り

β=0.25滑り

β=0.25滑り

柱脚せん力 柱脚せん力

滑りによる減衰

実大実験によれば滑りの減衰パメータβ は 0.25-0.4 程度

β は矩形に対するループ面積

23

実大実験による検証

No.4 試験体 (2011 年 1月 )

実験結果 限界耐力計算μ=0.4,β=0.4

方向 階変形角 滑り cm 変形角 滑り

cm平均 最大 平均 最大 固定 滑り

長辺2 1/40 1/33

3.4 4.81/95 1/60

5.81 1/35 1/24 1/20 1/34

短辺2 1/48 1/39

6.0 10.01/92 1/56

6.01 1/33 1/15 1/19 1/32

24

Eディフェンス震動台実験　 BCJ-L2地震動

No.5,6 試験体 (2012 年 9月 )

実験結果 ( 平均 ) 限界耐力計算μ=0.4,β=0.25

方向 階変形角 滑り cm 変形角 滑り

cmNo.5 No.6 No.5 No.6 固定 滑り

長辺2 1/27 1/23

8.8 7.6- 1/22

5.51 1/19 1/21 - 1/18

短辺2 1/50 1/45

3.9 2.6- 1/41

9.01 1/22 1/22 - 1/21

摩擦係数が小さいほど滑りやすい耐力の大きい建築物ほど滑りやすい負担重量の小さい構面ほど滑りやすい偏心による変形が滑りを増幅させる

バラツキの考慮μ 摩擦係数β 滑り減衰パラメータα0 基礎の加速度

25

部材の検討長期 ,短期ならびに最大級の荷重 外力に対して･ ,① 柱 ,②横架材 ,③小屋組部材 ,④ 水平構面 ,⑤ 屋根葺き材 ,⑥ 接合部の検討を行う。

通し柱の折損しない条件

ΔR=1,2 階の変形角差α=断面欠損を考慮

した断面有効率β=1.5( スギ ),　 1.2(ヒノキ )H=1,2 階合計高さD= 柱成Fb= 材料強度E=ヤング係数

ΔR

H

H2

H1

小壁で拘束された柱の折損

差鴨居で拘束

差鴨居で拘束

:柱の折損

26

柱脚の設計柱の移動 柱脚の形式 柱脚の拘束

水平 上下･とも拘束

土台が礎石上に設置される土台形式

柱脚の移動を 2 方向とも拘束し , 基礎に水平 , 上下方向の力を伝達させる。長期 ,短期および最大級の荷重により柱に生じる力を基礎に伝達させる。

水平は拘束上下は自由

土台形式または石場建て形式

柱脚を水平方向に対して拘束し , 上下方向には自由とする。基礎に対して水平方向の力を伝達し , 柱の引抜き力を伝達しない。長期 ,短期および最大級の荷重時に生じる水平方向の力を基礎に伝達させる。

水平 上下･とも自由

土台形式または石場建て形式

土台と基礎あるいは柱脚と基礎は , 接合しない。柱脚の移動量に対応できる納まりとする。

アンカーボルト座金のめり込み

上下 水平拘束･土台形式

Ld

土台の曲げモーメント

土台

柱脚込み栓

水平拘束 上下自由･土台形式 1

水平拘束 上下自由･土台形式 2

土台

ダボ筋を差し込むだけで上下は拘束しない。土台に差し込まれるダボ長さ 150mm以上

土台

柱脚上下は拘束しないほぞ長さ150mm以上

水平 上下自由･石場建て形式

水平 上下自由･土台形式

柱脚は土台に緊結土台を礎石に載せる

柱脚を礎石に載せる

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礎石と柱脚■ 礎石の大きさ

滑り量 (2010,2012 年実験 )極稀地震 BCL-L2波： 10cm巨大地震 JMA神戸波： 20cm

礎石幅を 40cm以上とすれば滑り計算は省略できる

変位一定則による説明変位 (cm)

告示極稀

周期 (秒 )

減衰 5%10%15%

20%

周期 1.5秒減衰 15%

でSD=20cm

変位 (cm)

周期 (秒 )

JMA神戸NS 減衰 5%

10%15%20%

周期 1.8秒減衰 15%

でSD=30cm

xs=20-10=10cm xs=30-10=20cm

滑り量

地動変位

建物変位

■ 柱脚の折損

基礎地震力 am0a=1.2×0.4G=0.48G

せん断力 Q

Q+am0Ph

M=Ph

・跳出し柱脚 ,地震力は , Q+am0・基礎の加速度は　 a=0.4G×1.2=0.48G・柱脚の負担する地震力は

1.2×(Q+am0)・柱の折損は材料強度で検

討

試験体 No.5 の注脚 ( 石場建て )

28

詳細設計法の実用化に向けて実務設計者が実践的に使える設計法

・実験結果データを羅列するのではなく ,力学モデルの解析的な数式表現によって設計パラメータの意味を把握して ,望ましい方向を明らかにする。

・柱脚の滑り ,2 階先行降伏など設計の自由度を広げる新しい計算法を提供する。・具体的な設計例によって ,

設計法を検証する。・標準設計法とのバランスを確認する。