JP6507113B2

JP6507113B2 - Analysis method of frame with columns, beams and load bearing frame

Info

Publication number: JP6507113B2
Application number: JP2016055229A
Authority: JP
Inventors: 義幸空岡
Original assignee: パナソニックホームズ株式会社
Priority date: 2016-03-18
Filing date: 2016-03-18
Publication date: 2019-04-24
Anticipated expiration: 2036-03-18
Also published as: JP2017168044A

Description

本発明は、柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法に関するものである。 The present invention relates to a method of analyzing a frame having a column, a beam and a load bearing frame.

従来より、図１２に示すように、柱８１と、梁８２と、両側の柱８１とその間に配設されるブレース材８３からなる耐力フレーム８４と、を有する架構体８についてのコンピュータによる解析が行われている（例えば特許文献１参照）。架構体８の解析モデル（架構体モデル９）は、図１３に示すように、仮想柱９１と、仮想梁９２と、両側の仮想柱９１とその間に配設される仮想ブレース材９３からなる仮想耐力フレーム９４とを有し、仮想柱９１（仮想耐力フレーム９４の仮想柱９１も含む）と仮想梁９２と仮想ブレース材９３とが、端部において剛接合またはピン接合により接合されるものとして構成されている。 Conventionally, as shown in FIG. 12, a computer analysis of a frame 8 having a column 81, a beam 82, and a load-bearing frame 84 made of braces 83 disposed between the columns 81 on both sides (See, for example, Patent Document 1). As shown in FIG. 13, the analysis model (framework model 9) of the frame 8 includes a virtual column 91, a virtual beam 92, virtual columns 91 on both sides, and a virtual brace member 93 disposed therebetween. It has a load bearing frame 94, and the virtual column 91 (including the virtual column 91 of the virtual load bearing frame 94), the virtual beam 92 and the virtual brace member 93 are joined at their end portions by rigid connection or pin connection. It is done.

解析フローは、コンピュータが開始した後、架構体モデル９のデータが入力され、架構体モデル９に負荷される力や変位といった解析条件が入力される。その後、コンピュータによる解析が行われ、架構体モデル９の各部材にかかる力や変位といった解析結果が出力され、終了する。 In the analysis flow, after the computer starts, data of the frame model 9 is input, and analysis conditions such as force and displacement applied to the frame model 9 are input. After that, analysis by a computer is performed, and analysis results such as force and displacement applied to each member of the frame model 9 are output and terminated.

そして、解析を行うにあたって、架構体８を基にして架構体モデル９の作成が行われる。架構体モデル９の作成は、従来は、図１４に示すように、まず、ステップＳ２１として、架構体８が有する柱８１、梁８２および耐力フレーム８４（柱８１およびブレース材８３）を、それぞれ線材からなる、仮想柱９１、仮想梁９２および仮想耐力フレーム９４（仮想柱９１および仮想ブレース材９３）に置換することで行う。 Then, in performing the analysis, the frame model 9 is created based on the frame 8. Conventionally, as shown in FIG. 14, first, in step S21, a frame 81, a beam 82, and a load bearing frame 84 (a column 81 and a brace 83) of the frame 8 are made of wire material. The virtual column 91, the virtual beam 92, and the virtual load bearing frame 94 (virtual column 91 and virtual brace member 93) are used.

次に、ステップＳ２２として、仮想柱９１および仮想梁９２の長さ、縦弾性係数等の材質に依存する係数、断面積、断面二次モーメント等の物理特性が設定される。この時、仮想柱９１および仮想梁９２の断面積として、実際の柱８１および梁８２の断面積か、または、柱８１および梁８２の仕様（長さ、断面形状等）に応じて実際の断面積に近い断面積が断面性能マスターから決定される。断面性能マスターは、予め実験等により設定されたものをテーブルとして用意するものである。 Next, in step S22, physical properties such as lengths of the virtual column 91 and virtual beams 92, coefficients depending on materials such as longitudinal elastic modulus, cross-sectional area, and cross-sectional secondary moment are set. At this time, as the sectional area of the virtual column 91 and the virtual beam 92, the sectional area of the actual column 81 and the beam 82 or the actual sectional according to the specifications (length, sectional shape, etc.) of the column 81 and the beam 82. A cross-sectional area close to the area is determined from the cross-sectional performance master. The cross-sectional performance master is prepared as a table that is set in advance by experiment or the like.

次に、ステップＳ２３として、仮想ブレース材９３の長さ、縦弾性係数等の係数、断面積等が設定される。この時、仮想ブレース材９３の断面積として、実際のブレース材８３の断面積ではなく等価断面積が用いられる。等価断面積は、この仮想ブレース材９３が属する仮想耐力フレーム９４の両仮想柱９１の長さ、両仮想柱９１間の距離、および、仮想耐力フレーム９４の下端が接合されている仮想梁９２を支持する下階の仮想柱９１のうち、この仮想耐力フレーム９４を挟んで両側に位置する仮想柱９１間の距離（以下「柱間距離」）に応じて、等価断面積マスターから決定される。等価断面積マスターも断面性能マスターと同様に、予め実験等により設定されたものをテーブルとして用意するものである。等価断面積マスターの一例の一部（仮想耐力フレーム９４の高さ（長さ）、幅、柱間距離、等価断面積）を図１５に示す。 Next, in step S23, the length of the virtual brace member 93, a coefficient such as a longitudinal elastic coefficient, a cross-sectional area, and the like are set. At this time, not the cross-sectional area of the actual brace material 83 but the equivalent cross-sectional area is used as the cross-sectional area of the virtual brace material 93. The equivalent cross-sectional area includes the length of both virtual columns 91 of the virtual load bearing frame 94 to which the virtual brace member 93 belongs, the distance between the virtual columns 91, and the virtual beam 92 to which the lower end of the virtual load bearing frame 94 is joined. It is determined from the equivalent cross-sectional area master according to the distance between the virtual columns 91 located on both sides of the virtual load bearing frame 94 among the virtual columns 91 of the lower floor to be supported (hereinafter referred to as "distance between columns"). Similar to the cross-sectional performance master, the equivalent cross-sectional area master is also prepared in advance as a table, which is set by experiments or the like. A part (height (length), width, distance between columns, equivalent cross-sectional area) of an example of an equivalent cross-sectional area master is shown in FIG.

このようにして作成された架構体モデル９に基いて、コンピュータにより解析が行われる。 Analysis is performed by a computer based on the frame model 9 created in this manner.

特開２０１４−８９５６７号公報JP, 2014-89567, A

解析は、架構体８を単純化した架構体モデル９に基いて行われており、実際の架構体８においては、解析上は生じない、モデル化しきれていない部分での変形やズレが生じる。このため、実験から求められる耐力フレーム８４の剛性は、解析から求められる仮想耐力フレーム９４の剛性と比べて低くなることが多かった。 The analysis is performed on the basis of a frame model 9 in which the frame body 8 is simplified, and in the actual frame body 8, deformation or deviation occurs in an unmodeled portion which does not occur in analysis. For this reason, the stiffness of the load bearing frame 84 obtained from experiments is often lower than the stiffness of the virtual load bearing frame 94 obtained from analysis.

このため、解析から求められる仮想耐力フレーム９４の剛性値を、実験から得られる耐力フレーム８４の剛性値に一致又はできるだけ近似させるべく、上述したように、解析で用いられる仮想ブレース材９３の断面積として、等価断面積マスターから決定される、柱間距離を考慮に入れた等価断面積を用いるものであった。 For this reason, the cross-sectional area of the virtual brace 93 used in analysis is made as described above in order to make the stiffness value of the virtual load bearing frame 94 obtained from analysis match or as close as possible to the stiffness value of the load bearing frame 84 obtained from experiment. In the above, the equivalent cross-sectional area determined using the equivalent cross-sectional area master was used.

しかしながら、架構体８の構造が三次元化や高層化等の巨大化により複雑になると、柱間距離の決定が困難になり、実験値に近い解析値が得られる精度の良い解析が容易に行われない、という問題が生じるものであった。 However, when the structure of the frame body 8 becomes complicated due to the increase in size such as three-dimensionalization or high-rise, it becomes difficult to determine the distance between columns, and accurate analysis can easily be performed to obtain analysis values close to experimental values. The problem of not being able to

本発明は上記従来の問題点に鑑みて発明したものであって、その目的とするところは、容易に精度の良い解析を行うことができる、柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法を提供することを課題とするものである。 The present invention has been invented in view of the above-mentioned conventional problems, and the object of the present invention is the analysis of a frame having a column, a beam, and a load bearing frame, which enables easy analysis with high accuracy. It is an object to provide a method.

上記課題を解決するために、本発明は、柱と、梁と、前記柱およびブレース材からなる耐力フレームと、を有する架構体の前記柱と前記梁と前記耐力フレームとが、それぞれ線材からなる仮想柱と、仮想梁と、前記仮想柱および仮想ブレース材からなる仮想耐力フレームと、に置換され、前記仮想柱、前記仮想梁および前記仮想ブレース材の長さ、接合箇所および接合方法と、前記仮想柱、前記仮想梁および前記仮想ブレース材の弾性係数、断面積および断面二次モーメントのデータを含む架構体モデルが作成され、前記架構体モデルと、前記架構体モデルに負荷される解析条件と、に基いてコンピュータが解析を行う、柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法である。前記仮想耐力フレームにおいて、前記仮想柱の基端となる上端または下端から中央部にむけて第１長さ離れた第１位置に前記仮想ブレース材の一端がピン接合により接合されるものである。前記仮想柱の前記基端から前記第１位置までの間の部分を調整代部とするとともに、前記仮想柱の前記調整代部以外の部分を本体部とする。前記仮想柱の前記本体部における断面積および断面二次モーメントとして、前記仮想柱の置換前の前記柱に対応する断面積および断面二次モーメントを用いる。前記調整代部における断面積および断面二次モーメントとして、前記本体部における断面積および断面二次モーメントより小さい、一定の断面積および一定の断面二次モーメントを用いることを特徴とする。 In order to solve the above problems, according to the present invention, the column, the beam, and the load-bearing frame of the frame body having the column, the beam, and the load-bearing frame made of the column and the brace are respectively made of wire rods. The virtual column, the virtual beam, and the virtual load bearing frame made of the virtual column and the virtual brace material are replaced, and the lengths of the virtual column, the virtual beam and the virtual brace material, the junction and the joining method, A frame model including data of elastic modulus, sectional area and second moment of area of the virtual column, the virtual beam and the virtual brace material is created, the frame model, and analysis conditions applied to the frame model The computer analyzes the frame on the basis of a method of analyzing a frame having a column, a beam and a load bearing frame. In the virtual load bearing frame, one end of the virtual brace material is joined by pin bonding to a first position separated by a first length from the upper end or the lower end as the base end of the virtual column toward the central portion. A portion between the base end of the virtual column and the first position is an adjustment margin portion, and a portion other than the adjustment margin portion of the virtual column is a main body portion. The cross-sectional area and cross-sectional secondary moment corresponding to the column before replacement of the virtual column are used as the cross-sectional area and cross-sectional secondary moment in the main body of the virtual column. As the cross-sectional area and the cross-sectional secondary moment in the adjustment margin portion, a constant cross-sectional area and a constant cross-sectional second moment smaller than the cross-sectional area and the cross-sectional second moment in the main body portion are used.

本発明にあっては、従来のように耐力フレームを挟んで両側に位置する柱間の距離を決定する必要がなく、仮想柱の調整代部における断面積および断面二次モーメントとして、一定の断面積および一定の断面二次モーメントを用いるだけでよい。これにより、架構体の構造が複雑になっても、容易に精度の良い解析を行うことが可能となる。 In the present invention, it is not necessary to determine the distance between the pillars located on both sides of the load-bearing frame as in the prior art, and constant cross section and moment of inertia for the cross section It is only necessary to use the area and constant second moment of area. As a result, even if the structure of the frame becomes complicated, it is possible to easily perform accurate analysis.

図１は、本発明の一実施形態に係る架構体の耐力フレームの正面図である。FIG. 1 is a front view of a load bearing frame of a frame according to an embodiment of the present invention. 図２は、同上における架構体の一階部分の耐力フレームの分解斜視図である。FIG. 2 is an exploded perspective view of the load bearing frame of the first floor portion of the frame in the above. 図３は、同上における架構体の二階部分の耐力フレームの分解斜視図である。FIG. 3 is an exploded perspective view of the load bearing frame of the second floor portion of the frame in the above. 図４は、同上における架構体モデルの全体概略図である。FIG. 4 is an overall schematic view of the frame model of the same. 図５は、同上における解析フローである。FIG. 5 is an analysis flow in the same as above. 図６は、ＦＥＭ解析の解析モデルの斜視図である。FIG. 6 is a perspective view of an analysis model of FEM analysis. 図７Ａは、図６のＡ部の拡大図である。図７Ｂは、図６のＢ部の拡大図である。図７Ｃは、図６のＣ部の拡大図である。FIG. 7A is an enlarged view of a part A of FIG. FIG. 7B is an enlarged view of a portion B of FIG. FIG. 7C is an enlarged view of a portion C of FIG. 図８Ａは、図６のＤ部の拡大図である。図８Ｂは、図６のＥ部の拡大図である。図８Ｃは、図６のＦ部の拡大図である。FIG. 8A is an enlarged view of part D of FIG. FIG. 8B is an enlarged view of a portion E of FIG. FIG. 8C is an enlarged view of a part F of FIG. 図９は、実験結果、ＦＥＭ解析結果および本発明の解析結果の表である。FIG. 9 is a table of experimental results, FEM analysis results, and analysis results of the present invention. 図１０は、ＦＥＭ解析結果、従来例の解析結果および本発明の解析結果の表である。FIG. 10 is a table of FEM analysis results, analysis results of the conventional example, and analysis results of the present invention. 図１１は、他の実施形態に係る架構体モデルの全体概略図である。FIG. 11 is an overall schematic view of a frame model according to another embodiment. 図１２は、従来例における架構体の全体概略図である。FIG. 12 is an overall schematic view of a frame in the prior art. 図１３は、従来例における架構体モデルの全体概略図である。FIG. 13 is an overall schematic view of a frame model in the conventional example. 図１４は、従来例における解析モデル作成のフローである。FIG. 14 is a flow of analysis model creation in the conventional example. 図１５は、従来例における等価断面積マスターである。FIG. 15 shows an equivalent cross sectional area master in the prior art.

以下、本発明を添付図面に示す実施形態に基いて説明する。 Hereinafter, the present invention will be described based on an embodiment shown in the attached drawings.

本発明の解析は、例えばプレハブ住宅等の架構体を解析対象とするものである。 The analysis of the present invention is, for example, an analysis target of a frame body such as a prefabricated house.

図１に示すように、架構体１は、柱１１と、梁１２と、両側の柱１１とその間に配設されるブレース材１３からなる耐力フレーム１４とを有するものである。図１に示す実施形態においては、基礎梁１２ａ上に一階の柱１１ａが立設され、一階の柱１１ａの上端に二階の床梁１２ｂが設けられている。また、一階の一部に耐力フレーム１４が構成されている。そして、二階の床梁１２ｂ上に二階の柱１１ｂが立設され、二階の柱１１の上端に屋根梁１２ｃが架設されている。また、二階の一部に、耐力フレーム１４が構成されている。なお、本実施形態の架構体１は、二階建ての建物の架構体１であるが、平屋や三階以上の階を有する建物の架構体１であってもよく、階数は限定されないものである。 As shown in FIG. 1, the frame body 1 has a column 11, a beam 12, and a load bearing frame 14 composed of a column 11 on both sides and a brace material 13 disposed therebetween. In the embodiment shown in FIG. 1, a first floor pillar 11a is erected on a foundation beam 12a, and a second floor floor beam 12b is provided at the upper end of the first floor pillar 11a. Also, a load bearing frame 14 is formed on a part of the first floor. And the pillar 11b of the second floor stands on the floor beam 12b of the second floor, and the roof beam 12c is constructed at the upper end of the pillar 11 of the second floor. In addition, a load bearing frame 14 is formed on a part of the second floor. In addition, although the frame 1 of this embodiment is the frame 1 of a two-story building, it may be a frame 1 of a single-story building or a building having three or more floors, and the number of floors is not limited. .

また本実施形態の架構体１は、例えば９０ｃｍや１ｍ等の所定のスパン（長さ）を水平方向の基本単位とする水平モジュールと、例えば２６０ｃｍ等の所定の高さを垂直方向の基本単位とする垂直モジュールと、に基いて構成されている。さらに、水平モジュールおよび垂直モジュールを、これより小さいサブモジュールにより微調整が可能とし、例えば、梁１２や耐力フレーム１４として水平方向の長さ（幅）が６０ｃｍや４５ｃｍのものが用いられたり、柱１１として垂直方向の長さ（高さ）が２４５ｃｍや２７５ｃｍのものが用いられてもよい。なお、特にモジュール化されていなくても構わないものである。 The frame 1 according to the present embodiment has a horizontal module having a predetermined span (length) of, for example, 90 cm or 1 m as a basic unit in the horizontal direction, and a predetermined height of, for example, 260 cm, as a basic unit in the vertical direction. And a vertical module. Furthermore, the horizontal module and the vertical module can be finely adjusted by smaller submodules, for example, those having a horizontal length (width) of 60 cm or 45 cm as the beam 12 or the load bearing frame 14 or a column 11 may have a vertical length (height) of 245 cm or 275 cm. In addition, it does not need to be especially modularized.

本実施形態では、図２に示すように、一階の柱１１ａの長さｈ１は２６０ｃｍである。一階の柱１１ａは、平面視正方形状をした角筒状をした鋼材により構成されている。一階の柱１１ａは、一辺の長さｗ１は８０ｍｍで、角筒の厚みが３．２ｍｍである。なお、一階の柱１１ａの長さｈ１は、例えば２４５ｃｍ、２７５ｃｍ等も好適に用いられ、さらに他の長さであってもよく、特に限定されない。一階の柱１１ａの一辺の長さｗ１は、特に８０ｍｍに限定されない。一階の柱１１ａをなす角筒の厚みは、例えば２．３ｍｍ、４．５ｍｍ等も好適に用いられ、さらに他の厚みであってもよく、特に限定されない。また、一階の柱１１ａの材質は鋼材に限定されない。 In the present embodiment, as shown in FIG. 2, the length h1 of the first floor pillar 11a is 260 cm. The pillar 11a on the first floor is made of a square tube-shaped steel material having a square shape in plan view. The pillar 11a on the first floor has a side length w1 of 80 mm and a square cylinder thickness of 3.2 mm. The length h1 of the first floor pillar 11a is preferably 245 cm or 275 cm, for example, and may be another length, and is not particularly limited. The length w1 of one side of the first floor pillar 11a is not particularly limited to 80 mm. The thickness of the rectangular cylinder forming the first floor pillar 11a is preferably 2.3 mm, 4.5 mm, etc., and may be another thickness, and is not particularly limited. Moreover, the material of the pillar 11a of the first floor is not limited to steel.

図２に示す一階の耐力フレーム１４を構成する一対の柱１１ａは、スパンの長さＬ１が９０ｃｍであるが、例えば６０ｃｍ、４５ｃｍ等にもなされ、さらに他の長さであってもよく、特に限定されない。 The pair of columns 11a constituting the first floor load bearing frame 14 shown in FIG. 2 has a span length L1 of 90 cm, but may be 60 cm, 45 cm, etc., and may have other lengths. It is not particularly limited.

一対の柱１１ａのうちの一方（図２の左側の柱１１ａ）の上下中央部に、間隔をあけて一対のブラケット３１が一体に設けられている。ブラケット３１の挟持片３２間に、シムのようなスペーサ３３を介して、一対のブレース材１３の一端部がピン接合されている取付部３４が挿入される。ボルト３５を、挟持片３２に形成された挿通孔を挿通させるとともに、取付部３４に形成されたねじ孔に螺合させて、取付部３４のブラケット３１への固定がなされる。 A pair of brackets 31 is integrally provided at an upper and lower central portion of one of the pair of columns 11a (the column 11a on the left side in FIG. 2) at an interval. Between the sandwiching pieces 32 of the bracket 31, a mounting portion 34 to which one end of a pair of brace members 13 is pin-joined is inserted via a spacer 33 such as a shim. The bolt 35 is inserted into the insertion hole formed in the holding piece 32 and screwed into the screw hole formed in the mounting portion 34 to fix the mounting portion 34 to the bracket 31.

一対のブレース材１３の他端部はそれぞれ、耐力フレーム１４を構成する一対の柱１１ａのうちの他方（図２の右側の柱１１ａ）の柱１１ａの上端または下端（基端とする）から中央部にむけて長さｈ２離れた第１位置に、ピン接合により接合される。長さｈ２は本実施形態では８５ｍｍであるが、特に限定されない。 The other ends of the pair of brace members 13 are respectively from the upper end or the lower end (proximal end) of the pillar 11a of the other (the right pillar 11a in FIG. 2) of the pair of pillars 11a constituting the load bearing frame 14. It is joined by a pin joint at a first position separated by a length h2 toward the part. The length h2 is 85 mm in this embodiment, but is not particularly limited.

一階の柱１１ａの下端部は、基礎梁１２ａから上方に突出するアンカーボルト３６に固定可能なように、前後、左右のうちの一方向に開口を有している。この開口を通して工具を挿入し、柱１１ａのフランジ状をした下片３７に形成された挿通孔を挿通したアンカーボルト３６にナット３８を締結して、一階の柱１１ａの基礎梁１２ａへの固定がなされる。 The lower end portion of the first floor pillar 11a has an opening in one of front, rear, left and right so that it can be fixed to an anchor bolt 36 projecting upward from the foundation beam 12a. A tool is inserted through this opening, and a nut 38 is fastened to the anchor bolt 36 inserted through the insertion hole formed in the flange-like lower piece 37 of the column 11a, thereby fixing the first floor pillar 11a to the foundation beam 12a. Is done.

二階の床梁１２ｂは、本実施形態ではＨ型鋼により構成されているが、特に限定されない。二階の床梁１２ｂ（ウェブ）の上下長さｈ３は２５０ｍｍであるが、例えば２００ｍｍにもなされ、さらに他の長さであってもよく、特に限定されない。二階の床梁１２ｂ（フランジ）の幅ｗ２は１００ｍｍであるが、特に限定されない。 Although the floor beam 12b of the second floor is made of H-shaped steel in the present embodiment, it is not particularly limited. Although the vertical length h3 of the second floor floor beam 12b (web) is 250 mm, it may be 200 mm, for example, and may be another length, and is not particularly limited. Although the width w2 of the second floor floor beam 12b (flange) is 100 mm, it is not particularly limited.

二階の床梁１２ｂの下フランジ３９に形成された挿通孔にボルト４０を挿通させるとともに、一階の柱１１ａの上端のフランジ状をした上片４１に形成されたねじ孔にボルト４０を螺合させて、一階の柱１１ａの二階の床梁１２ｂへの固定がなされる。 The bolt 40 is inserted through the insertion hole formed in the lower flange 39 of the second floor floor beam 12b, and the bolt 40 is screwed into the screw hole formed in the flanged upper piece 41 of the upper end of the first floor pillar 11a. Then, the first floor pillar 11a is fixed to the second floor floor beam 12b.

図３に示す二階の耐力フレーム１４を構成する一対の柱１１ｂについて説明する。なお、図２に示す一階の耐力フレーム１４の説明と重複する説明については、同符号を付して省略する。 A pair of pillars 11 b constituting the second floor load bearing frame 14 shown in FIG. 3 will be described. The same reference numerals are given to the explanation overlapping with the explanation of the first floor proof stress frame 14 shown in FIG.

二階の耐力フレーム１４を構成する一対の柱１１ｂも、一階の耐力フレーム１４のスパンの長さＬ１と同じ９０ｃｍのスパンの長さＬ１であるが、９０ｃｍでなくてもよい。 The pair of columns 11b constituting the second floor load bearing frame 14 is also a span length L1 of 90 cm, which is the same as the span length L1 of the first floor load bearing frame 14, but may not be 90 cm.

二階の柱１１ｂの下端部は、二階の床梁１２ｂの上フランジ４２に形成された挿通孔にボルト４３を挿通させるとともに、二階の柱１１ｂの下端のフランジ状をした下片４４に形成されたねじ孔にボルト４３を螺合させて、二階の柱１１ｂの二階の床梁１２ｂへの固定がなされる。 The lower end portion of the second floor pillar 11b is formed in the flange-like lower piece 44 of the lower end of the second floor pillar 11b while inserting the bolt 43 into the insertion hole formed in the upper flange 42 of the second floor floor beam 12b. The bolt 43 is screwed into the screw hole to fix the second floor pillar 11b to the second floor joist 12b.

屋根梁１２ｃは、本実施形態ではＨ型鋼により構成されているが、特に限定されない。屋根梁１２ｃ（ウェブ）の上下長さｈ５は２００ｍｍであるが、例えば２５０ｍｍにもなされ、さらに他の長さであってもよく、特に限定されない。屋根梁１２ｃ（フランジ）の幅ｗ２は１００ｍｍで二階の柱１１ｂと同じであるが、異なってもよい。 The roof beam 12c is made of H-shaped steel in this embodiment, but is not particularly limited. The vertical length h5 of the roof beam 12c (web) is 200 mm, but may be 250 mm, for example, and may be another length, and is not particularly limited. The width w2 of the roof beam 12c (flange) is 100 mm, which is the same as the pillar 11b on the second floor, but may be different.

二階の柱１１ｂの屋根梁１２ｃへの固定は、一階の柱１１ａの二階の床梁１２ｂへの固定と同様になされる。 Fixing of the second floor pillar 11b to the roof beam 12c is performed in the same manner as fixing of the first floor pillar 11a to the second floor joist 12b.

以下、コンピュータによる解析について説明する。まず、解析フローの実行に先立って、架構体モデル２を作成する。架構体モデル２は、実際の架構体１を、コンピュータ（電子計算機）で解析可能なように単純化したものである。本実施形態では、図１に示す実際の柱１１、梁１２、および耐力フレーム１４（柱１１およびブレース材１３）を、図４に示すように、線材からなる仮想柱２１、仮想梁２２、および仮想耐力フレーム２４（仮想柱２１および仮想ブレース材２３）に置換して構成し、コンピュータで処理可能なデータに加工されるものである。 Hereinafter, analysis by a computer will be described. First, a frame model 2 is created prior to the execution of the analysis flow. The frame model 2 is a simplified version of the actual frame 1 so that it can be analyzed by a computer (electronic computer). In this embodiment, as shown in FIG. 4, the actual columns 11, the beams 12 and the load bearing frame 14 (the columns 11 and the brace 13) shown in FIG. The virtual load bearing frame 24 (virtual column 21 and virtual brace member 23) is replaced and configured, and processed into computer-processable data.

図中の符号２１ａは、一階の柱１１ａに対応する一階の仮想柱であり、符号２１ｂは、二階の柱１１ｂに対応する二階の仮想柱である。また、符号２２ｂは、二階の床梁１２ｂに対応する二階の仮想床であり、符号２２ｃは、屋根梁１２ｃに対応する仮想屋根梁である。 In the figure, reference numeral 21a is a virtual pillar of the first floor corresponding to the pillar 11a of the first floor, and reference 21b is a virtual pillar of the second floor corresponding to the pillar 11b of the second floor. Also, reference numeral 22b is a virtual floor of the second floor corresponding to the floor beam 12b of the second floor, and reference numeral 22c is a virtual roof beam corresponding to the roof beam 12c.

なお、基礎梁１２ａについては、解析において変位しないものとしている。このため、本実施形態では、仮想基礎梁を設けておらず、一階の柱１１ａの下端部は変位しないものとしているが、仮想基礎梁を有する架構体モデル２であってもよい。 The foundation beam 12 a is not displaced in the analysis. For this reason, in the present embodiment, the virtual foundation beam is not provided, and the lower end of the first floor pillar 11a is not displaced, but the frame model 2 having the virtual foundation beam may be used.

架構体モデル２における各線材、すなわち仮想柱２１、仮想梁２２、仮想ブレース材２３は、他の線材と剛接合またはピン接合により接合されるものとする。なお、線材同士の接合方法を、剛接合、ピン接合以外の特殊な接合としてもよい。 Wires in the frame model 2, that is, virtual columns 21, virtual beams 22, and virtual braces 23, are joined to other wires by rigid connection or pin connection. In addition, the method of joining the wires may be special joining other than rigid joining and pin joining.

置換にあたっては、実際の柱１１、梁１２、ブレース材１３の長さをそれぞれ、仮想柱２１、仮想梁２２、仮想ブレース材２３の長さとするのが好ましい。なお、仮想柱２１、仮想梁２２、仮想ブレース材２３の長さを、実際の柱１１、梁１２、ブレース材１３の長さを適宜修正した長さとしてもよく、断面積、断面二次モーメント等、他の数値についても同様である。 In replacement, it is preferable that the lengths of the actual columns 11, the beams 12, and the braces 13 be the lengths of the virtual columns 21, the virtual beams 22, and the virtual braces 23, respectively. The lengths of the virtual column 21, virtual beam 22 and virtual brace material 23 may be lengths obtained by appropriately correcting the lengths of the actual column 11, beam 12 and brace material 13, and the cross sectional area and the second moment of area The same is true for other numerical values.

解析では、大きさを有しない線材を用いるため、便宜上、一階の仮想耐力フレーム２４を構成する一対の仮想柱２１ａのうち、仮想ブレース材２３が上下中央部に接合される仮想柱２１ａ（図２における左側の仮想柱２１ａ）の長さｈ１１を、基礎梁１２ａの上端から二階の床梁１２ｂの上下中央部までの長さ、すなわち、一階の柱１１ａの長さｈ１に、二階の床梁１２ｂの上下長さｈ３の１／２の長さｈ４を加えた長さとする（図１参照）。 In the analysis, in order to use a wire that does not have a size, for convenience, a virtual pillar 21a (see FIG. 12) in which the virtual brace material 23 is joined to the upper and lower center portion of the pair of virtual columns 21a that constitute the first floor virtual force bearing frame The length h11 of the left virtual column 21a) in 2 and the length from the upper end of the foundation beam 12a to the upper and lower central portion of the floor beam 12b of the second floor, ie, the length h1 of the column 11a of the first floor, the floor of the second floor The length h4 which is a half of the vertical length h3 of the beam 12b is added (see FIG. 1).

また、一階の仮想耐力フレーム２４を構成する一対の仮想柱２１ａのうち、仮想ブレース材２３が上端または下端に接合される仮想柱２１ａ（図２における右側の仮想柱２１ａ）の長さｈ１２は、実際の一階の柱１１ａの長さｈ１と同じとする。この仮想柱２１ａは、上端部が、二階の仮想床梁２２ｂに剛接合されて下方に突出する、長さｈ４の線材に、ピン接合されるものとする。また、この仮想柱２１ａにあっては、一対のブレース材１３の他端部がそれぞれ上端部および下端部に接合されており、上端および下端をそれぞれ基端として、基端からそれぞれ第１長さｈ２離れた第１位置までの間の部分を調整代部１１１とするとともに、調整代部１１１以外の部分を本体部１１０とする。 Further, the length h12 of the virtual column 21a (virtual column 21a on the right side in FIG. 2) in which the virtual brace material 23 is joined to the upper end or the lower end of the pair of virtual columns 21a constituting the first floor virtual load bearing frame 24 is , And the same as the actual height h1 of the first floor pillar 11a. The virtual pillar 21a is pin-joined to a wire having a length h4 that is rigidly connected to the virtual floor beam 22b on the second floor and protrudes downward at the upper end portion thereof. Further, in the virtual column 21a, the other ends of the pair of brace members 13 are joined to the upper end and the lower end, respectively, and the upper end and the lower end are respectively set as the base end and the first length from the base end. The portion between the first position separated by h2 is referred to as the adjustment margin portion 111, and the portion other than the adjustment margin portion 111 is referred to as the main body portion 110.

また、一階の仮想柱２１ａのうち、仮想耐力フレーム２４を構成しない仮想柱２１ａの場合、長さは、ｈ１１とする。 Moreover, in the case of the virtual pillar 21a which does not comprise the virtual force bearing frame 24 among the virtual pillars 21a of a first floor, length is set to h11.

また、二階の仮想耐力フレーム２４を構成する一対の仮想柱２１ｂのうち、仮想ブレース材２３が上下中央部に接合される仮想柱２１ｂ（図２における左側の仮想柱２１ｂ）の長さｈ１３を、二階の床梁１２ｂの上下中央部から屋根梁１２ｃの上下中央部までの長さ、すなわち、二階の柱１１ｂの長さｈ１に、二階の床梁１２ｂの上下長さｈ３の１／２の長さｈ４および、屋根梁１２ｃの上下長さｈ５の１／２の長さｈ６を加えた長さとする。 Further, of the pair of virtual columns 21b constituting the second floor virtual load bearing frame 24, the length h13 of the virtual column 21b (virtual column 21b on the left side in FIG. 2) to which the virtual brace material 23 is joined at the upper and lower center portion is The length from the upper and lower central portion of the second floor floor beam 12b to the upper and lower central portion of the roof beam 12c, that is, the length h1 of the second floor pillar 11b and 1⁄2 length of the upper and lower length h3 of the second floor floor beam 12b The length h4 and the half length h6 of the vertical length h5 of the roof beam 12c are added.

また、二階の仮想耐力フレーム２４を構成する一対の仮想柱２１ｂのうち、仮想ブレース材２３が上端または下端に接合される仮想柱２１ｂ（図２における右側の仮想柱２１ｂ）の長さｈ１４は、実際の二階の柱１１ｂの長さｈ１と同じとする。この仮想柱２１ｂは、上端部が、仮想屋根梁２２ｃに剛接合されて下方に突出する、長さｈ６の線材に、ピン接合され、下端部が、二階の仮想床梁２２ｂに剛接合されて上方に突出する、長さｈ４の線材に、ピン接合されるものとする。また、この仮想柱２１ｂにあっても、基端から第１長さｈ２離れた第１位置までの間の部分を調整代部１１１とするとともに、調整代部１１１以外の部分を本体部１１０とする。この点については、後述する架構体モデル２の作成の説明時に説明する。 Further, a length h14 of a virtual column 21b (virtual column 21b on the right side in FIG. 2) in which the virtual brace member 23 is joined to the upper end or the lower end of the pair of virtual columns 21b constituting the second floor virtual load bearing frame 24 is The length h1 of the actual second floor pillar 11b is the same. The virtual column 21b has its upper end rigidly connected to the virtual roof beam 22c and is pin-connected to a wire of length h6 projecting downward, and its lower end is rigidly connected to the virtual floor beam 22b on the second floor It is assumed that pin bonding is performed to a wire having a length h4 projecting upward. Further, even in the virtual column 21b, the portion from the base end to the first position separated by the first length h2 is used as the adjustment margin portion 111, and the portion other than the adjustment margin portion 111 is the main portion 110 Do. This point is explained at the time of explanation of creation of frame model 2 mentioned below.

また、二階の仮想柱２１ｂのうち、仮想耐力フレーム２４を構成しない仮想柱２１ａの長さは、ｈ１３とする。 Further, of the virtual columns 21b on the second floor, the length of the virtual columns 21a that do not constitute the virtual load bearing frame 24 is h13.

この架構体モデル２のデータは、各線材の長さ、接合箇所および接合方法と、各線材の長さ、縦弾性係数等の材質に依存する係数、断面積、断面二次モーメント等の物理特性を含むものである。架構体モデル２のデータは、電子データとして記憶媒体に記憶されてもよいし、他の手段で保存されてもよい。この架構体モデル２については後で詳述する。 The data of this frame model 2 includes physical properties such as length of each wire, joining location and joining method, length of each wire, coefficient depending on material such as longitudinal elastic modulus, cross-sectional area, moment of area, etc. Is included. The data of the frame model 2 may be stored in the storage medium as electronic data, or may be stored by other means. The frame model 2 will be described in detail later.

なお、図４に示す実施形態では、基礎梁１２ａは線材に置換されず、基礎梁１２ａの変位はないものとして解析が行われる。また、上述した、二階の仮想床梁２２ｂに剛接合されて下方および上方に突出する長さｈ４の線材、仮想屋根梁２２ｃに剛接合されて下方に突出する長さｈ６の線材は、本体部１１０と同じ縦弾性係数等の材質に依存する係数、断面積、断面二次モーメントを有するとする。架構体モデル２の作成については、後でさらに説明する。 In the embodiment shown in FIG. 4, the analysis is performed on the assumption that the foundation beam 12 a is not replaced with a wire and there is no displacement of the foundation beam 12 a. In addition, the above-mentioned wire of length h4 which is rigidly connected to the second floor virtual floor beam 22b and protrudes downward and upward, and the wire of length h6 which is rigidly connected to the virtual roof beam 22c and protrudes downward is the main body It is assumed that it has a coefficient, a cross-sectional area, and a second moment of area which depend on the material, such as the same longitudinal elastic coefficient as 110. The creation of the frame model 2 will be further described later.

解析フローは、図５に示すように、コンピュータにより開始された後、ステップＳ１において、架構体モデル２のデータが入力されて、コンピュータの演算で用いられる記憶領域に設置される。架構体モデル２のデータの入力は、架構体モデル２の電子データを、この電子データが記憶されている記憶媒体から読み込んで記憶領域に設置することで行ってもよいし、他の手段で保存されているデータを、作業者がマウスやキーボードやタッチパネル等の入力手段を操作することで記憶領域に設置してもよい。記憶媒体や記憶領域の形態（ハードディスクドライブ、揮発性メモリ等の形態）は限定されない。 The analysis flow is started by the computer as shown in FIG. 5, and then data of the frame model 2 is input in step S1 and installed in a storage area used in the computation of the computer. The data of the frame model 2 may be input by reading the electronic data of the frame model 2 from the storage medium storing the electronic data and installing the data in the storage area, or storing by other means The stored data may be set in the storage area by the operator operating an input unit such as a mouse, a keyboard, or a touch panel. The form of the storage medium or storage area (form of hard disk drive, volatile memory, etc.) is not limited.

次に、ステップＳ２において、解析条件が入力される。解析条件として、例えば、架構体１の特定の部位に特定の大きさで特定の向きに負荷される力や、架構体１の特定の部位に特定の大きさで生じる変位が挙げられるが、これらに限定されない。この解析条件のデータも、架構体モデル２のデータと同様に、電子データとして記憶されている記憶媒体から該電子データを読み込んで記憶領域に設置することで行ってもよいし、作業者がマウスやキーボードやタッチパネル等の入力手段を操作することで電子データを記憶領域に設置してもよい。 Next, in step S2, analysis conditions are input. The analysis conditions include, for example, a force that is applied to a specific part of the frame 1 in a specific size and in a specific direction, or a displacement that occurs in a specific part of the frame 1 at a specific size. It is not limited to. Similarly to the data of the frame model 2, data of this analysis condition may be read by loading the electronic data from a storage medium stored as electronic data and installed in a storage area. Electronic data may be set in the storage area by operating input means such as a keyboard or a touch panel.

次に、ステップＳ３において、コンピュータによる解析が行われる。コンピュータについては、所謂パーソナルコンピュータ等、公知の様々なものが適宜利用可能であり、特に限定されず、また詳細な説明は省略する。 Next, in step S3, analysis by a computer is performed. With regard to the computer, various known ones such as a so-called personal computer can be appropriately used, are not particularly limited, and the detailed description will be omitted.

そして、コンピュータによる解析が行われた後、ステップＳ４において、解析結果の出力が行われる。解析結果として、例えば、架構体１の特定の部材（仮想柱２１、仮想梁２２および仮想ブレース材２３）にかかる力（軸力やモーメント）や変位が挙げられるが、これらに限定されない。この解析条件のデータは、電子データとして記憶媒体に記憶されたり、ディスプレイに表示されたり、紙媒体に印刷されることで、出力される。ステップＳ４の解析結果の出力が行われた後、解析フローは終了する。 Then, after the analysis by the computer is performed, the output of the analysis result is performed in step S4. The analysis results include, for example, forces (axial force and moment) and displacement applied to specific members (virtual columns 21, virtual beams 22 and virtual braces 23) of the frame 1, but are not limited thereto. The data of the analysis condition is output as electronic data stored in a storage medium, displayed on a display, or printed on a paper medium. After the output of the analysis result in step S4 is performed, the analysis flow ends.

以下に、本発明の架構体モデル２の作成について説明する。架構体モデル２の作成は、柱１１と梁１２と耐力フレーム１４とを有する架構体１を、それぞれ線材からなる、仮想柱２１（仮想耐力フレーム２４の仮想柱２１を含む）、仮想梁２２、仮想ブレース材２３に置換して、これら各線材（仮想柱２１、仮想梁２２、仮想ブレース材２３）の長さ、接合箇所および接合方法と、各線材の長さ、縦弾性係数等の材質に依存する係数、断面積、断面二次モーメント等の物理特性が設定されて、架構体モデル２が特定される。 Hereinafter, creation of the frame model 2 of the present invention will be described. The creation of the frame model 2 includes the virtual column 21 (including the virtual column 21 of the virtual load bearing frame 24), the virtual beam 22, and the frame 1 having the column 11, the beam 12, and the load bearing frame 14 respectively made of wires. In place of the virtual brace material 23, the length of each wire (virtual column 21, virtual beam 22, virtual brace material 23), joining location and joining method, length of each wire, material such as longitudinal elastic modulus, etc. Physical characteristics such as dependent coefficients, cross-sectional area, and second moment of area are set to specify the frame model 2.

このとき、仮想耐力フレーム２４を構成する一対の仮想柱２１のうち、仮想ブレース材２３が上端または下端に接合される仮想柱２１においては、本体部１１０における断面積および断面二次モーメントとして、仮想柱２１の置換前の柱１１に対応する断面積および断面二次モーメントを用いる。 At this time, in the virtual column 21 in which the virtual brace material 23 is joined to the upper end or the lower end of the pair of virtual columns 21 constituting the virtual load bearing frame 24, the virtual sectional area and the second moment of area in the main body 110 are virtual. The sectional area and the geometrical moment of inertia corresponding to the column 11 before replacement of the column 21 are used.

そして、調整代部１１１における断面積および断面二次モーメントとして、本体部１１０における断面積および断面二次モーメントより小さい、一定の断面積および一定の断面二次モーメントを用いることに特徴を有する。 A characteristic is that a constant cross-sectional area and a constant cross-sectional secondary moment smaller than the cross-sectional area and the cross-sectional secondary moment in the main body 110 are used as the cross-sectional area and the cross-sectional secondary moment in the adjustment margin part 111.

例えば、本実施形態では、本体部１１０の断面積を９．５６７ｃｍ^２とするとともに、断面二次モーメントを９２．７ｃｍ^４とし、調整代部１１１の断面積を１ｃｍ^２とするとともに、断面二次モーメントを２ｃｍ^４とする。 For example, in the present embodiment, the cross-sectional area of the main body portion 110 is 9.567 cm ² , the moment of inertia of area is 92.7 cm ^4, and the cross-sectional area of the adjustment margin portion 111 is 1 cm ^2. The moment is 2 cm ⁴ .

このようにすることで、実験値に近い解析値が得られるものであり、以下に説明する。 By doing this, an analysis value close to the experimental value can be obtained, which will be described below.

図６に、有限要素法（Finite Element Method、以下単にＦＥＭという）による解析モデルを示す。図６に示す解析モデルにおいては、柱１１等を仮想柱２１等の線材に置換するものではないため、便宜上、図１に示す実際の架構体１と同符号を付している。解析モデルは、図１に示す耐力フレーム１４を一階および二階に有し、梁１２（１２ａ、１２ｂ、１２ｃ）がその両側に伸びるとともに、耐力フレーム１４の両側に柱１１（１１ａ、１１ｂ）を有するものである。詳細な説明は省略するが、解析モデルにあっては、図１に示す柱１１、梁１２、ブレース材１３と同様の設定としている。 FIG. 6 shows an analysis model based on the Finite Element Method (hereinafter simply referred to as FEM). In the analysis model shown in FIG. 6, since the columns 11 and the like are not replaced with the wire rods such as the virtual columns 21 and the like, the same reference numerals as the actual frame 1 shown in FIG. The analysis model has the load bearing frame 14 shown in FIG. 1 on the first floor and the second floor, and the beams 12 (12a, 12b, 12c) extend on both sides thereof and the columns 11 (11a, 11b) on both sides of the load bearing frame 14. It is possessed. Although detailed description is omitted, in the analysis model, the same setting as that of the column 11, the beam 12 and the brace member 13 shown in FIG. 1 is used.

解析条件として、二階の床梁１２ｂに水平力Ｆ１、屋根梁１２ｃに水平力Ｆ２を入力し、ＦＥＭ解析を行った。図７に、一階の耐力フレーム１４の変形解析の結果を示し、図８に、二階の耐力フレーム１４の変形解析の結果を示す。 As analysis conditions, horizontal force F1 was input to the floor beam 12b on the second floor, and horizontal force F2 was input to the roof beam 12c, and FEM analysis was performed. FIG. 7 shows the result of deformation analysis of the first floor load bearing frame 14, and FIG. 8 shows the result of deformation analysis of the second floor load bearing frame 14. As shown in FIG.

図７Ａに、ブレース材１３の他端部が上端および下端に接合される柱１１ａの上端側と、二階の床梁１２ｂとの接合部（図６のＡ部）の変形を示す。この結果では、二階の床梁１２ｂの下フランジを中心に柱１１ａが傾いた角度をなすように変形している。 FIG. 7A shows deformation of the joint (A part in FIG. 6) between the upper end side of the pillar 11a where the other end of the brace member 13 is joined to the upper and lower ends and the second floor floor beam 12b. As a result, the pillar 11a is deformed so as to form an inclined angle around the lower flange of the floor beam 12b of the second floor.

図７Ｂに、ブレース材１３の他端部が上端および下端に接合される柱１１ａの下端側と、基礎梁１２ａとの接合部（図６のＢ部）の変形を示す。この結果では、柱１１ａの下端部、すなわち、アンカーボルト３６に固定可能なように開口を有する部分において大きく変形している。 FIG. 7B shows the deformation of the joint (the B portion in FIG. 6) between the lower end side of the pillar 11a where the other end of the brace member 13 is joined to the upper end and the lower end and the foundation beam 12a. As a result, the lower end portion of the column 11a, that is, a portion having an opening so as to be able to be fixed to the anchor bolt 36 is largely deformed.

図７Ｃに、ブレース材１３の一端部が上下中央部に接合される柱１１ａの下端側と、基礎梁１２ａとの接合部（図６のＣ部）の変形を示す。この結果では、柱１１ａの下端部が幾分か変形している。 FIG. 7C shows the deformation of the joint portion (C portion in FIG. 6) between the lower end side of the pillar 11a where one end portion of the brace member 13 is joined to the upper and lower center portion and the foundation beam 12a. As a result, the lower end of the column 11a is somewhat deformed.

図８Ａに、ブレース材１３の他端部が上端および下端に接合される柱１１ｂの上端側と、屋根梁１２ｃとの接合部（図６のＤ部）の変形を示す。この結果では、屋根梁１２ｃの下フランジを中心に柱１１ｂが傾いた角度をなすように変形している。特に、屋根梁１２ｃの下フランジが大きく変形している。 FIG. 8A shows the deformation of the joint portion (D portion in FIG. 6) between the upper end side of the pillar 11b where the other end of the brace member 13 is joined to the upper end and the lower end and the roof beam 12c. As a result, the pillar 11b is deformed so as to form an inclined angle around the lower flange of the roof beam 12c. In particular, the lower flange of the roof beam 12c is largely deformed.

図８Ｂに、ブレース材１３の他端部が上端および下端に接合される柱１１ｂの下端側と、二階の床梁１２ｂとの接合部（図６のＥ部）の変形を示す。この結果では、柱１１ｂが幾分か変形している。 FIG. 8B shows the deformation of the joint (E part in FIG. 6) between the lower end side of the pillar 11b where the other end of the brace member 13 is joined to the upper end and the lower end and the second floor floor beam 12b. As a result, the pillar 11b is deformed somewhat.

図８Ｃに、ブレース材１３の一端部が上下中央部に接合される柱１１ｂの下端側と、二階の床梁１２ｂとの接合部（図６のＦ部）の変形を示す。この結果では、柱１１ｂの下端部が幾分か変形している。 FIG. 8C shows deformation of the joint (F in FIG. 6) between the lower end side of the pillar 11b where one end of the brace member 13 is joined to the upper and lower center and the second floor floor beam 12b. As a result, the lower end of the column 11b is somewhat deformed.

このようなＦＥＭ解析を、柱１１、ブレース材１３の断面積および断面二次モーメントを異ならせた複数種類の解析モデルについて行った。その結果、いずれも上記図７、図８に示すような変形を示すものであり、梁１２における変形が大きいことが分かった。この点を踏まえて、図４の架構体モデル２を用いた本発明の解析において、調整代部１１１における断面積および断面二次モーメントとして、上述したように、本体部１１０における断面積および断面二次モーメントより小さい、一定の断面積および一定の断面二次モーメントを用いても、ＦＥＭ解析結果と大きく相違しない結果が得られることが分かった。 Such FEM analysis was performed on a plurality of types of analysis models in which the cross-sectional areas and the geometrical moment of inertia of the columns 11 and the braces 13 are different. As a result, it was found that the deformation shown in FIG. 7 and FIG. 8 is shown, and the deformation of the beam 12 is large. Based on this point, in the analysis of the present invention using the frame model 2 of FIG. 4, as described above, the cross-sectional area and cross-sectional area of the main body 110 as the cross-sectional area and cross-sectional secondary moment of the adjustment margin 111 It was found that using a constant cross-sectional area smaller than the next moment and a constant cross-sectional second moment gives results that do not differ significantly from the FEM analysis results.

本発明の解析においては、本実施形態では、柱１１として角筒の厚みが３．２ｍｍのものが用いられる場合、本体部１１０の断面積を９．５６７ｃｍ^２とするとともに、断面二次モーメントを９２．７ｃｍ^４とする。このときの調整代部１１１については、二階の仮想柱２１ｂの上側の調整代部１１１および下側の調整代部１１１、一階の仮想柱２１ａの上側の調整代部１１１については、断面積を１ｃｍ^２とするとともに、断面二次モーメントを２ｃｍ^４とする。そして、一階の仮想柱２１ａの下側の調整代部１１１については、断面積を０．５ｃｍ^２とするとともに、断面二次モーメントを３ｃｍ^４とする。 In the analysis of the present invention, in the present embodiment, in the case where a square cylinder with a thickness of 3.2 mm is used as the column 11, the cross-sectional area of the main body 110 is 9.567 cm ² and the second moment of area is and 92.7cm ^4. About adjustment margin part 111 at this time, about the adjustment margin part 111 on the upper side of the virtual pillar 21b of the second floor and the lower adjustment margin part 111, and the adjustment margin part 111 on the upper side of the virtual pillar 21a of the first floor, While making it 1 cm ² , the cross-sectional second moment is 2 cm ⁴ . Then, the lower side of the adjusting margin portion 111 of the first floor of a virtual post 21a is adapted to the cross-sectional area and 0.5 cm ^2, the second moment and 3 cm ^4.

また、柱１１として角筒の厚みが２．３ｍｍのものが用いられる場合、本体部１１０の断面積が７．０１２ｃｍ^２、断面二次モーメントが６９．９ｃｍ^４となるが、調整代部１１１については、柱１１の厚みが３．２ｍｍの場合と同様に、断面積が１ｃｍ^２、断面二次モーメントが２ｃｍ^４（一階の仮想柱２１ａの下側の調整代部１１１については断面積が０．５ｃｍ^２、断面二次モーメントが３ｃｍ^４）でよい。 When the column 11 is 2.3 mm thick, the cross-sectional area of the main body 110 is 7.012 cm ² and the second moment of area is 69.9 cm ^4. Similarly to the case where the thickness of the column 11 is 3.2 mm, the cross-sectional area is 1 cm ² , and the second moment of area is 2 cm ⁴ .5 cm ² , moment of inertia of area 3 cm ⁴ ).

また、柱１１として角筒の厚みが４．５ｍｍのものが用いられる場合、本体部１１０の断面積が１３．０６９ｃｍ^２、断面二次モーメントが１２１．６ｃｍ^４となるが、調整代部１１１については、柱１１の厚みが３．２ｍｍ、２．３ｍｍの場合と同様に、断面積が１ｃｍ^２、断面二次モーメントが２ｃｍ^４（一階の仮想柱２１ａの下側の調整代部１１１については断面積が０．５ｃｍ^２、断面二次モーメントが３ｃｍ^４）でよい。 When the column 11 has a thickness of 4.5 mm, the cross-sectional area of the main body 110 is 13.069 cm ² and the second moment of area is 121.6 cm ^4. Is the same as the case where the thickness of the column 11 is 3.2 mm and 2.3 mm, the cross-sectional area is 1 cm ² and the second moment of area is 2 cm ⁴ (the adjustment margin portion 111 on the lower side of the virtual column 21 a on the first floor is The cross-sectional area may be 0.5 cm ² and the second moment of area may be 3 cm ⁴ ).

図９に、架構体１に変位を与えた場合の力を計測する実験値と、これを解析モデル化して行ったＦＥＭ解析値および比率（ＦＥＭ解析値／実験値）と、同じく解析モデル化して行った本発明の解析方法による解析値および比率（本発明解析値／実験値）と、を比較した結果を示す。 In FIG. 9, an experimental value for measuring the force when displacement is applied to the frame body 1, an FEM analysis value and a ratio (FEM analysis value / experimental value) obtained by carrying out an analysis modeling, and the same analysis modeling The result of having compared the analysis value and ratio (this invention analysis value / experimental value) by the analysis method of this invention which were performed is shown.

本発明解析値は、ＦＥＭ解析値とはよく一致しており、実験値と若干異なる箇所はあるものの、比較的近い値が得られていることが分かる。 The analysis value of the present invention is in good agreement with the FEM analysis value, and it can be seen that relatively close values are obtained although there are places that are slightly different from the experimental values.

図１０に、各解析モデルに変位を与えた場合のせん断力を求める解析をそれぞれの方法によって行い、その結果としてのＦＥＭ解析値と、従来例の解析方法による解析値および比率（従来例解析値／ＦＥＭ解析値）と、本発明の解析方法による解析値および比率（本発明解析値／ＦＥＭ解析値）と、を比較した表を示す。 In FIG. 10, the analysis for obtaining the shear force when displacement is applied to each analysis model is performed by each method, and the resulting FEM analysis value and the analysis value and ratio by the analysis method of the conventional example (conventional example analysis value The table which compared / (FEM analysis value) and the analysis value and ratio (this invention analysis value / FEM analysis value) by the analysis method of this invention is shown.

本発明解析値は、従来例の解析値と比べて、ＦＥＭ解析値との同等の一致度もしくはより高い一致度が得られていることが分かる。 It can be seen that the analysis value of the present invention is equivalent to the FEM analysis value or higher than the analysis value of the conventional example.

本発明の解析方法にあっては、従来例の解析方法のように、仮想ブレース材２３の断面積を入力するにあたり、この仮想耐力フレーム２４の下端が接合されている仮想梁２２を支持する下階の仮想柱２１のうち、この仮想耐力フレーム２４を挟んで両側に位置する仮想柱２１間の距離を決める必要がない。しかも、これにかわって、解析値を実験値に近づけるための調整を行う調整代部１１１の断面積および断面二次モーメントとして、ほぼ一定の固定された値を、柱１１、ブレース材１３の種類にかかわらず用いることができる。これにより、実験値に近い解析値が得られる精度の良い解析を容易に行うことが可能となる。 In the analysis method of the present invention, as in the conventional analysis method, in inputting the cross-sectional area of the virtual brace material 23, the lower end of the virtual force bearing frame 24 supports the virtual beam 22 to which it is joined. It is not necessary to determine the distance between the virtual columns 21 located on both sides of the virtual load-bearing frame 24 among the virtual columns 21 of the floor. Moreover, instead of this, the cross-sectional area and the second moment of area of the adjustment margin portion 111 for performing adjustment to bring the analysis value closer to the experimental value are fixed values that are substantially constant as the types of the column 11 and the brace 13 It can be used regardless of This makes it possible to easily carry out an analysis with high accuracy in which analysis values close to experimental values can be obtained.

精度の良い解析を行うことによって、安全設計を行うために過剰な設計を行うことが抑制され、無駄をなくし、コストおよび手間の低減が図られることとなる。 By performing analysis with high accuracy, it is possible to suppress excessive design for safety design, eliminate waste, and reduce cost and labor.

また、図１１に示す他の実施形態の架構体モデル２においても、本発明の解析方法を適用することができる。 The analysis method of the present invention can also be applied to the frame model 2 of the other embodiment shown in FIG.

一階の仮想耐力フレーム２４は、一本の仮想ブレース材２３の一端が、両側のうちの一方（図１１では左側）の仮想柱２１ａの下端側の第１位置にピン接合されており、この第１位置より上側が本体部１１０となり、下側が調整代部１１１となる。また、仮想ブレース材２３の他端が、他方（図１１では右側）の仮想柱２１ａの上端側の第１位置にピン接合されており、この第１位置より下側が本体部１１０となり、上側が調整代部１１１となる。 One end of a virtual brace member 23 on the first floor is pin-joined to a first position on the lower end side of one of both sides (left side in FIG. 11) of the virtual column 21a. The upper side than the first position is the main body portion 110, and the lower side is the adjustment margin portion 111. The other end of the virtual brace member 23 is pin-joined to a first position on the upper end side of the other (right side in FIG. 11) virtual column 21a, and the lower side than the first position is the main body 110 and the upper side is It becomes the adjustment margin part 111.

二階の仮想耐力フレーム２４は、二本の仮想ブレース材２３がＸ字状をなして、両側の仮想柱２１ｂに接合されている。 On the second floor of the virtual load bearing frame 24, two virtual brace members 23 are joined in an X shape to the virtual columns 21b on both sides.

一方の仮想ブレース材２３の一端が、両側のうちの一方（図１１では左側）の仮想柱２１ｂの下端側の第１位置にピン接合されており、この第１位置より上側が本体部１１０となり、下側が調整代部１１１となる。また、一方の仮想ブレース材２３の他端が、他方（図１１では右側）の仮想柱２１ｂの上端側の第１位置にピン接合されており、この第１位置より下側が本体部１１０となり、上側が調整代部１１１となる。 One end of one of the virtual brace members 23 is pin-joined to a first position on the lower end side of the virtual column 21b on one side (the left side in FIG. 11) of the both sides, and the main portion 110 is the upper side than the first position. The lower side is the adjustment margin portion 111. Further, the other end of one virtual brace member 23 is pin-joined to the first position on the upper end side of the other (right side in FIG. 11) virtual column 21b, and the lower side than the first position is the main body 110. The upper side is the adjustment margin portion 111.

他方の仮想ブレース材２３の一端が、両側のうちの一方（図１１では左側）の仮想柱２１ｂの上端側の第１位置にピン接合されており、この第１位置より下側が本体部１１０となり、上側が調整代部１１１となる。また、他方の仮想ブレース材２３の他端が、他方（図１１では右側）の仮想柱２１ｂの下端側の第１位置にピン接合されており、この第１位置より上側が本体部１１０となり、下側が調整代部１１１となる。 One end of the other virtual brace member 23 is pin-joined to a first position on the upper end side of the virtual column 21b on one side (the left side in FIG. 11) of the both sides, and the lower side than the first position is the main body 110. The upper side is the adjustment margin portion 111. Further, the other end of the other virtual brace member 23 is pin-joined to the first position on the lower end side of the other (right side in FIG. 11) virtual column 21b, and the main portion 110 is the upper side from this first position. The lower side is the adjustment margin portion 111.

この図１１に示す実施形態の架構体モデル２においても、図４に示す実施形態の架構体モデル２と同様に、調整代部１１１における断面積および断面二次モーメントとして、一定の断面積および一定の断面二次モーメントを用いて、容易に精度の良い解析を行うことができる。 Also in the frame model 2 of the embodiment shown in FIG. 11, as in the frame model 2 of the embodiment shown in FIG. Accurate analysis can be easily performed using the second moment of area of

なお、本発明の柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法は、本実施形態のような二次元モデルだけでなく、三次元モデルにおいても適用可能である。 In addition, the analysis method of the frame body which has a pillar, a beam, and a load bearing frame of the present invention is applicable not only to a two-dimensional model like this embodiment but also to a three-dimensional model.

また、本発明の柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法を、コンピュータ等のハードウェア資源に実行可能に構成せしめることで、これを柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析装置とすることができる。また、コンピュータ等のハードウェア資源を、本発明の柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法を実行する手段として機能させるプログラムを作成可能である。 Further, the method of analyzing a frame having a column, a beam and a load bearing frame according to the present invention can be implemented by hardware resources such as a computer, etc. to obtain a frame having a column, a beam and a load bearing frame. It can be an analysis device. In addition, a program can be created that causes hardware resources such as a computer to function as a means for executing the method of analyzing a frame having the column, the beam, and the load bearing frame of the present invention.

１架構体
１１柱
１１ａ一階の柱
１１ｂ二階の柱
１１０本体部
１１１調整代部
１２梁
１２ａ基礎梁
１２ｂ二階の床梁
１２ｃ屋根梁
１３ブレース材
１４耐力フレーム
２架構体モデル
２１仮想柱
２１ａ一階の仮想柱
２１ｂ二階の仮想柱
２２仮想梁
２２ｂ二階の仮想床梁
２２ｃ仮想屋根梁
２３仮想ブレース材
２４仮想耐力フレーム
ｈ１一階の柱の長さ
ｈ１１一階の仮想柱の長さ
ｈ１２一階の仮想柱の長さ
ｈ１３二階の仮想柱の長さ
ｈ１４二階の仮想柱の長さ
ｈ２第１長さ
ｈ３二階の床梁の上下長さ
ｈ４二階の床梁の上下長さの半分
ｈ５屋根梁の上下長さ
ｈ６屋根梁の上下長さの半分 Reference Signs List 1 frame 11 column 11a first floor column 11b second floor column 110 main body 111 adjustment margin 12 beam 12a foundation beam 12b second floor floor beam 12c roof beam 13 brace 14 load bearing frame 2 frame model 21 virtual column 21a first floor Virtual column 21b Virtual column on the second floor 22 Virtual beam 22b Virtual floor beam on the second floor 22c Virtual roof beam 23 Virtual brace material 24 Virtual bearing frame h1 Column length of the first floor h11 Virtual column length of the first floor h12 First floor Virtual column length h13 Upstairs virtual column length h14 Upstairs virtual column length h2 1st length h3 upstairs floor beam height h4 upstairs floor beam half of up / down length h5 roof beam Vertical length h6 Half of vertical length of roof beam

Claims

柱と、梁と、前記柱およびブレース材からなる耐力フレームと、を有する架構体の前記柱と前記梁と前記耐力フレームとが、それぞれ線材からなる仮想柱と、仮想梁と、前記仮想柱および仮想ブレース材からなる仮想耐力フレームと、に置換され、前記仮想柱、前記仮想梁および前記仮想ブレース材の長さ、接合箇所および接合方法と、前記仮想柱、前記仮想梁および前記仮想ブレース材の弾性係数、断面積および断面二次モーメントのデータを含む架構体モデルが作成され、
前記架構体モデルと、前記架構体モデルに負荷される解析条件と、に基いてコンピュータが解析を行う、柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法であって、
前記仮想耐力フレームにおいて、前記仮想柱の基端となる上端または下端から中央部にむけて第１長さ離れた第１位置に前記仮想ブレース材の一端がピン接合により接合されるものであり、
前記仮想柱の前記基端から前記第１位置までの間の部分を調整代部とするとともに、前記仮想柱の前記調整代部以外の部分を本体部とし、
前記仮想柱の前記本体部における断面積および断面二次モーメントとして、前記仮想柱の置換前の前記柱に対応する断面積および断面二次モーメントを用いるとともに、
前記調整代部における断面積および断面二次モーメントとして、前記本体部における断面積および断面二次モーメントより小さい、一定の断面積および一定の断面二次モーメントを用いることを特徴とする、柱と梁と耐力フレームとを有する架構体の解析方法。 A virtual column, a virtual beam, the virtual column, and the virtual column, wherein the column, the beam, and the load-bearing frame of the frame body have the column, the beam, and the load-bearing frame including the column and the brace material. A virtual load bearing frame made of a virtual brace material, and lengths of the virtual column, the virtual beam and the virtual brace material, a joint location and a joining method, the virtual column, the virtual beam and the virtual brace material A frame model including data of elastic modulus, sectional area and second moment of area is created,
A method of analyzing a frame having a column, a beam, and a load bearing frame, wherein a computer performs analysis based on the frame model and analysis conditions applied to the frame model.
In the virtual load bearing frame, one end of the virtual brace material is joined by pin bonding to a first position separated by a first length from the upper end or the lower end as the base end of the virtual column toward the central portion;
A portion between the base end of the virtual column and the first position is an adjustment margin portion, and a portion other than the adjustment margin portion of the virtual column is a main body portion.
As a cross-sectional area and a cross-sectional secondary moment in the main body of the virtual column, a cross-sectional area and a cross-sectional secondary moment corresponding to the column before replacement of the virtual column are used,
Column and beam characterized by using a constant sectional area and a constant sectional second moment smaller than the sectional area and the sectional second moment in the main body as the sectional area and the sectional moment in the adjustment margin part Analysis method of a frame having a bearing and a load bearing frame.