スチールハウスのトラス壁構造の解析方法
【課題】大規模な試験設備が不要で、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を簡単かつ精度良く求めることができるトラス壁構造の解析方法を提供する。
【解決手段】スチールハウスのトラス壁構造１について、当該トラス壁構造１に水平力Ｓが作用したときの弾塑性復元力特性を、構造解析装置２０を用いて解析するスチールハウスのトラス壁構造の解析方法であって、部分的な試験体１０を作成する試験体作成工程と、部分的な試験体１０の荷重−変形関係を計測する試験体載荷工程と、構造解析装置２０を用いて、試験体１０の荷重−変形関係に基づいてトラス壁構造１を骨組解析モデル３０にモデル化するモデル化工程と、骨組解析モデル３０についてマトリックス変位法で解析することにより、弾塑性復元力特性を求める解析工程と、を備える。
【解決手段】スチールハウスのトラス壁構造１について、当該トラス壁構造１に水平力Ｓが作用したときの弾塑性復元力特性を、構造解析装置２０を用いて解析するスチールハウスのトラス壁構造の解析方法であって、部分的な試験体１０を作成する試験体作成工程と、部分的な試験体１０の荷重−変形関係を計測する試験体載荷工程と、構造解析装置２０を用いて、試験体１０の荷重−変形関係に基づいてトラス壁構造１を骨組解析モデル３０にモデル化するモデル化工程と、骨組解析モデル３０についてマトリックス変位法で解析することにより、弾塑性復元力特性を求める解析工程と、を備える。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールハウスのトラス壁構造の解析方法に関し、より詳しくは、部分的な試験と構造解析装置による解析とを組み合わせて、スチールハウスのトラス壁構造（以下、単に「トラス壁構造」という場合がある）の力学的特性を解析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスチールハウスのトラス壁構造としては、互いに間隔を隔てて立設された一対の竪枠材と、前記一対の竪枠材の互いに向かい合う側面間に連結された複数のブレース材と、によってトラス構造に構成されているものがある（例えば特許文献１参照）。
スチールハウスを構築するにあたっては、地震などの水平力に対する安全性を確認する必要がある。そのため、従来は、トラス壁構造の実物大の試験体を作成し、この試験体に水平力を載荷することにより、水平力とトラス壁構造の水平変位との荷重−変形関係（以下、「弾塑性復元力特性」という場合がある）を測定して、安全性を確認していた。
【０００３】
一方、コンピュータなどの構造解析装置を利用した骨組構造物の解析方法としては、マトリックス変位法による解析方法が一般に知られている（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３７７０４号公報
【非特許文献１】Ｈ．Ｃマーチン著，吉識雅夫監訳，「マトリックス法による構造力学の解法」，日本，培風館，１９６７年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、トラス壁構造の実物大の試験体を用いる従来の方法では、多くの手間と材料を必要とする上、大型の試験設備が必要になる。そのため、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を簡単に求めることができないという問題があった。
一方、マトリックス変位法によるコンピュータ解析のみでは、ブレース材と竪枠材との連結部分のモデル化の方法及びこの部分の荷重−変位関係の設定の方法が確立されておらず、実際のトラス壁構造の荷重−変位関係を精度良く解析することができなかった。
【０００５】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、大規模な試験設備が不要で、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を簡単かつ精度良く求めることができるトラス壁構造の解析方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは、鋭意研究の結果、トラス壁構造の弾塑性復元力特性は、ブレース材とガセットとの連結部分の性能に支配されることを見出し、本発明を創案するに至った。
【０００７】
本発明は、互いに間隔を隔てて立設された一対の竪枠材と、前記一対の竪枠材の上端同士を連結する上枠材と、前記一対の竪枠材の下端同士を連結する下枠材と、前記一対の竪枠材の向かい合う側面に取り付けられた複数のガセットと、前記一対の竪枠材の向かい合う側面間に前記ガセットを介して連結された複数のブレース材と、によってトラス構造に構成されるスチールハウスのトラス壁構造について、当該トラス壁構造に水平力が作用したときの弾塑性復元力特性を、構造解析装置を用いて解析するスチールハウスのトラス壁構造の解析方法であって、断面寸法及び材質が前記ブレース材と同一の部材の両端に、断面寸法及び材質が前記ガセットと同一の部材をピン接合で連結することによって試験体を作成する試験体作成工程と、前記試験体の軸方向に引張力を載荷して、前記引張力と前記試験体の変形量との荷重−変形関係を計測する試験体載荷工程と、前記構造解析装置を用いて、前記試験体の荷重−変形関係に基づいて前記トラス壁構造を骨組解析モデルにモデル化するモデル化工程と、前記骨組解析モデルについてマトリックス変位法で解析することにより、前記弾塑性復元力特性を求める解析工程と、を備えることを特徴とするスチールハウスのトラス壁構造の解析方法である。
【０００８】
かかる方法によれば、解析対象であるトラス壁構造のうちのブレース材とガセットの連結部分を模した試験体を作成し、この試験体で載荷試験を行うことで荷重−変形関係を求め、この荷重−変形関係に基づいて骨組解析モデルの荷重−変形関係を設定し、設定した骨組解析モデルについて構造解析装置を用いて解析すると、トラス壁構造の弾塑性復元力特性が得られる。そして、このような解析の結果として得られるトラス壁構造の弾塑性復元力特性は、トラス壁構造の実物大の試験体に水平載荷試験を行って得られる弾塑性復元力特性と、従来の解析による結果に比べて高い精度で一致する。
【０００９】
また、前記モデル化工程は、前記竪枠材と前記上枠材と前記下枠材と前記ブレース材とを直線でモデル化する工程と、前記ブレース材が前記ガセットに連結された連結点をピン接合点としてモデル化するとともに、前記竪枠材と前記上枠材との連結点及び前記竪枠材と前記下枠材との連結点を剛接合点としてモデル化する工程と、前記竪枠材をモデル化した直線と前記ピン接合点との間の領域を剛域としてモデル化する工程と、前記試験体載荷工程で求めた前記荷重−変形関係に基づいて、前記剛域の荷重−変形関係を設定する工程と、を含むように構成するのがよい。
【００１０】
かかる方法によれば、前記試験体載荷工程で求めた前記荷重−変形関係に基づいて、前記剛域の荷重−変形関係が設定されるので、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を高い精度で求めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部分的な試験体による載荷試験で済むので、大規模な試験設備が不要となる。また、部分的な試験体でよいので、手間と材料が少ない。さらに、部分的な試験体による載荷試験によって得られた荷重−変形関係を用いて骨組解析モデルの解析を行うので、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を精度良く求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。参照する図面において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、スチールハウスのトラス壁構造の正面図である。図２は、トラス壁構造の解析方法に用いる試験体の概略斜視図である。図３は、構造解析装置の概略構成を示すブロック図である。図４は、トラス壁構造の解析方法に用いる骨組解析モデルの正面図である。
【００１３】
はじめに、解析対象となるスチールハウスのトラス壁構造について説明する。
図１に示すように、スチールハウスのトラス壁構造１（以下、単に「トラス壁構造１」という）は、建物の土台や梁等の上に立設される鋼製の壁下地であり、一対の竪枠材２，２と、この一対の竪枠材２，２の上端部同士を連結する上枠材３と、一対の竪枠材２，２の下端部同士を連結する下枠材４と、一対の竪枠材２，２の互いに向かい合う側面間に連結された複数のブレース材５，５，…と、によってトラス構造に構成されている。
【００１４】
竪枠材２は、例えばウェブ背面同士を溶接接合した２本のＣ形鋼から構成されており、Ｃ形鋼の溝の開口部を面外方向に向けて建物の土台や梁等に取り付けられている。竪枠材２は、例えば「Ｃ−１００×５０×２０×２．３」や「Ｃ−１００×５０×２０×３．２」などで構成されている。Ｃ形鋼の溝の開口部には、補強のためのプレートが溶接固定されている。
【００１５】
竪枠材２，２の向かい合う側面には、ブレース材５を連結するためのガセット６が千鳥状に溶接固定されている。ガセット６は、短尺の溝形鋼からなり、溝の開口部を内側に向けて取り付けられている。ガセット６は、例えば「［−６５×７０×２．３」や「［−６５×７０×３．２」などで構成されている。
【００１６】
上枠材３及び下枠材４は、例えば溝形鋼からなり、一対の竪枠材２，２の向かい合う側面間に、溝の開口部をブレース材５側に向けた状態で溶接固定されている。上枠材３及び下枠材４は、例えば「［−６５×７５×２．３」や「［−６７×７５×３．２」などで構成されている。
【００１７】
各ブレース材５は、例えば溝形鋼からなり、竪枠材２，２の向かい合う側面間に斜めに架け渡されている。ブレース材５は、例えば「［−６０×３５×２．３」や「［−５８×３５×３．２」などで構成されている。各ブレース材５の両端部は、千鳥に配置されたガセット６にボルトＢ及びナットＮによってピン接合されている。これにより、トラス壁構造１は、トラス構造に構成される。また、上下に隣り合うブレース材５，５の近接する端部同士は同じガセット６に連結されている。なお、最も上部のブレース材５の上側の端部は、上枠材３を介して一方の竪枠材２に連結されている。また、最も下方のブレース材５の下側の端部は、下枠材４を介して他方の竪枠材２に連結されている。
【００１８】
つづいて、本実施形態に用いる試験体１０の構成について説明する。
図２に示すように、試験体１０は、トラス壁構造１のブレース材５とガセット６との接合部分について部分的な試験を行うための試験体である。試験体１０は、２本の試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂと、この２本の試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの両端にピン接合された試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｂと、この試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂの間に挟まれて溶接固定されたプレート１３，１３と、から構成されている。
【００１９】
試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂは、断面寸法及び材質がブレース材５と同一の溝形鋼である。試験用ブレース材１１Ａと試験用ブレース材１１Ｂとは、両端に試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ、及び、試験用ガセット１２Ｂ，１２Ｂを取り付けた状態で、互いに平行に配置されている。なお、本実施形態では、試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂは、ブレース材５よりも短尺に形成されているが、ブレース材５と同じ長さ寸法に形成してもよい。
【００２０】
試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂは、断面寸法及び材質がガセット６と同一の溝形鋼である。試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂのウェブ部１２Ａａ，１２Ｂａは、プレート１３，１３の両面にそれぞれ溶接固定されている。試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂと試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂとは、ボルトＢ及びナットＮによってピン接合されている。また、本実施形態では、試験用ガセット１２Ａ，１２Ａに跨って、試験体１０の変位を測定する変位センサー１４が取り付けられている。
【００２１】
プレート１３は、試験体１０を載荷試験器１５に取り付けるための部材であり、例えば所定長さに形成した平鋼からなる。プレート１３の一端側は、試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂに溶接固定されている。プレート１３の他端側は、載荷試験器１５に取り付け易いように、試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂの端部から突出している。
【００２２】
載荷試験器１５は、試験体１０の軸方向に引張力を載荷する装置であり、図示は省略するが、プレート１３，１３をそれぞれ把持する２つの把持部と、この２つの把持部を近接・離間させる油圧ジャッキと、油圧ジャッキの油圧を調節する制御部と、を備えて構成されている。また、載荷試験器１５は、試験体１０に載荷された引張力を計測する荷重センサー１６を備えている。載荷試験器１５は、この荷重センサー１６と、前記した変位センサー１４と、によって、試験体１０の荷重−変形関係を計測するようになっている。
【００２３】
つぎに、構造解析装置２０について説明する。
図３は、構造解析装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２４】
構造解析装置２０は、トラス壁構造１の弾塑性復元力特性をマトリックス変位法によって解析する装置であり、例えば、マトリックス変位法による解析プログラムをインストールしたコンピュータ装置によって構成されている。構造解析装置２０は、図３に示すように入力部２１と、出力部２２と、データ記憶部２３と、制御部２４と、を備えている。
【００２５】
入力部２１は、構造解析装置２０にデータ等を入力する部分であり、例えばキーボード、マウスなどから構成されている。出力部２２は、構造解析装置２０による解析結果やデータの入力画面等を出力する部分であり、例えばディスプレイ、プリンタなどから構成されている。データ記憶部２３は、必要なデータを記憶する部分であり、例えば、ＲＡＭ（Random access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置やハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどのドライブ装置などから構成されている。
【００２６】
制御部２４は、データ記憶部２３に記憶されたマトリックス変位法による解析プログラムを読み出して実行する部分であり、いわゆる中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などから構成されている。制御部２４は、マトリックス変位法による解析プログラムを実行することにより、主に、解析モデル作成部２４１、物性値入力部２４２、荷重入力部２４３、及び、解析モデル計算部２４４、として機能する。マトリックス変位法による解析プログラムとしては、従来公知の骨組解析プログラムを適宜用いることができる。
【００２７】
解析モデル作成部２４１は、解析対象となるトラス壁構造１の各部材を、その中心又は重心を通る直線にモデル化することにより、後記する骨組解析モデル３０（図４参照）を作成する機能を有する。解析モデル作成部２４１は、例えば、トラス壁構造１の各部材に対応する直線の始点と終点の座標を入力部２１から入力することによって、骨組解析モデル３０を作成するようになっている。また、解析モデル作成部２４１は、各部材の接合点について、ピン接合であるか剛接合であるかを設定できるようになっている。
【００２８】
ここで、骨組解析モデル３０について説明する。図４は、骨組解析モデルを示す正面図である。
図４に示すように、骨組解析モデル３０は、トラス壁構造１をコンピュータ上でモデル化したものであり、一対の竪枠材２をモデル化した一対の竪枠材モデル３１，３１と、上枠材３をモデル化した上枠材モデル３２と、下枠材４をモデル化した下枠材モデル３３と、複数のブレース材５をモデル化した複数のブレース材モデル３４，３４…と、ブレース材５と竪枠材２との連結部分、及び、ブレース材５と上枠材３又は下枠材４との連結部分を剛域としてモデル化した連結部モデル３５，３５…と、から構成されている。本実施形態においては、ブレース材５と竪枠材２との連結部分をモデル化した連結部モデル３５は、横Ｙ字形状の線状モデルとしてモデル化されている。
竪枠材モデル３１と上枠材モデル３２との接合点、竪枠材モデル３１と下枠材モデル３３との接合点、及び、竪枠材モデル３１と連結部モデル３５との接合点は、剛接合点としてモデル化されている。また、ブレース材モデル３４と連結部モデル３５との接合点は、ピン接合点Ｐとしてモデル化されている。また、竪枠材モデル３１の下端部は、ヒンジ支点としてモデル化されている。
【００２９】
図３に戻って制御部２４の説明をつづける。
物性値入力部２４２は、竪枠材モデル３１、上枠材モデル３２、下枠材モデル３３、ブレース材モデル３４、及び、連結部モデル３５、について、解析に必要な各部材の物性値を入力する機能を有する。必要な物性値としては、断面係数やヤング率などがある。また、物性値入力部２４２は、試験体１０を用いて測定した荷重−変位関係に基づいて、連結部モデル３５の荷重−変位関係を設定できるようになっている。
【００３０】
連結部モデル３５の荷重−変位関係の設定は、試験体１０を用いて測定した荷重−変位関係をそのまま適用してもよいし、材料に付属したミルシートの値に基づいて低減した荷重−変位関係を適用してもよい。また、荷重−変位関係を応力−ひずみ関係に変換して適用してもよい。
【００３１】
荷重入力部２４３は、骨組解析モデル３０に載荷する荷重の位置及び大きさを設定する機能を有する。本実施形態では、図４に示すように、一対の竪枠材モデル３１，３１の上端に、水平力Ｓ，Ｓが載荷されている。
【００３２】
解析モデル計算部２４４は、物性値と荷重とを設定した骨組解析モデル３０について、マトリックス変位法による解析を行うことにより、骨組解析モデル３０の弾塑性復元力特性を計算する機能を有する。計算された骨組解析モデル３０の弾塑性復元力特性は、出力部２２に出力されるようになっている。
【００３３】
つぎに、本実施形態に係るスチールハウスのトラス壁構造の解析方法の各工程について説明する。図５は、スチールハウスのトラス壁構造の解析方法の各工程を示すフロー図である。なお、以下の説明中、符号については適宜図１〜図５を参照する。
【００３４】
（試験体作成工程Ｓ１）
はじめに、試験体１０を作成する。具体的には、試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂの両端に試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１２ＢをボルトＢ及びナットＮでピン接合し、この一方の試験用ブレース材１１Ａに取り付けられた試験用ガセット１２Ａと、他方の試験用ブレース材１１Ｂに取り付けられた試験用ガセット１２Ｂとで、プレート１３を両面から挟み、各試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂのウェブ部１２Ａａ，１２Ｂａを前記プレート１３に溶接固定することにより、試験体１０を作成する。
【００３５】
（試験体載荷工程Ｓ２）
つぎに、作成した試験体１０を載荷試験器１５にセットするとともに、試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ間に変位センサー１４を取り付け、試験体１０の軸方向に引張力を載荷することにより、試験体１０の荷重−変位関係を測定する。
【００３６】
（モデル化工程Ｓ３）
つぎに、構造解析装置２０を用いて、トラス壁構造１をコンピュータ上で骨組解析モデル３０にモデル化する。
このモデル化工程Ｓ３においては、まず、竪枠材２と上枠材３と下枠材４とブレース材５とをその中心を通る直線としてモデル化する。つぎに、ブレース材５がガセット６に連結された連結点をピン接合点Ｐとしてモデル化するとともに、竪枠材２と上枠材３との連結点及び竪枠材２と下枠材４との連結点を剛接合点としてモデル化する。そして、ピン接合点Ｐと竪枠材モデル３１、上枠材モデル３２又は下枠材モデル３３との間の領域を連結部モデル３５として剛域にモデル化する。つぎに、各部材の物性値を設定する。このとき、試験体載荷工程Ｓ２で求めた荷重−変形関係に基づいて、連結部モデル３５の荷重−変形関係を設定する。そして、竪枠材モデル３１の上端に水平力Ｓ，Ｓを設定する。
【００３７】
（解析工程Ｓ４）
つぎに、骨組解析モデル３０についてマトリックス変位法で解析することにより、トラス壁構造１の荷重−変位関係、すなわち、弾塑性復元力特性を求める。
【００３８】
以上、本実施形態に係るスチールハウスのトラス壁構造の解析方法について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【実施例】
【００３９】
本発明に係るスチールハウスのトラス壁構造の解析方法で求めた弾塑性復元力特性と、実物大の試験体に水平荷重を載荷して計測した弾塑性復元力特性と、を比較する試験を行った。以下、この試験の詳細について説明する。図６は、比較例の構成を示した構成表である。図７は、部分的な試験体の引張試験結果を示すグラフである。図８〜図１０は、トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【００４０】
（比較例）
比較例として、「ＭＷ２３」、「ＭＨＷ２３」、「ＭＷ３２」という３種類のトラス壁構造の実物大の試験体（図１参照）を作成し、水平荷重を載荷して弾塑性復元力特性を求める試験を行った。図６に実物大の試験体の構成を示す。なお、「ＭＷ２３」と「ＭＷ３２」についてはそれぞれ４つの試験体で、「ＭＨＷ２３」については３つの試験体で試験を行った。竪枠材の間隔は４５５ｍｍとした。
【００４１】
試験は、試験体の脚部を高力ボルトで加力装置の梁に固定し、頂部に油圧ジャッキにより水平力を加えて行った。加力は、試験体名称「ＭＷ２３−０」及び「ＭＷ３２−０」については単調加力とし、それ以外の試験体については正負交番加力とした。測定は、荷重センサーで荷重を測定した他、変位センサーで試験体の頂部と脚部の水平変形と、脚部の回転変形について行った。
【００４２】
なお、正負交番加力を載荷した比較例の測定結果は、比較し易くするために、単調加力とした場合の荷重−変位関係に評価し直した。比較例の荷重−変位関係（より詳しくは引張力−変位関係）を図８〜１０に示す。正負交番加力の測定結果を単調加力の測定結果に評価し直す方法は、「薄板軽量形構造建築物設計の手引き」（日本鉄鋼連盟，2002.6.）に準拠した。
【００４３】
（実施例）
実施例として、部材厚の異なる２種類の部分的な試験体１０（図２参照）について荷重−変位関係を測定するとともに、前記した「ＭＷ２３」、「ＭＨＷ２３」、「ＭＷ３２」をモデル化した骨組解析モデル３０に当該荷重−変位関係を適用して、トラス壁構造１の荷重−変位関係（すなわち弾塑性復元力特性）を解析した。
【００４４】
部分的な試験体１０としては、部材厚が２．３ｍｍの材料を用いた「ＴＨ１Ｌ」と、部材厚が３．２ｍｍの材料を用いた「ＴＨ３Ｌ」とを用意した。また、試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂの長さ寸法は１５０ｍｍ、試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂの長さ寸法は１００ｍｍ、プレート１３の長さ寸法及び厚さ寸法は３５５ｍｍ×９ｍｍとした。試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂと試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂとを連結するボルトＢはＭ１２高力ボルトとした。引張試験の結果を図７に示す。
【００４５】
図７に示した試験体１０の荷重−変位関係（より詳しくは引張力−変位関係）を、骨組解析モデル３０の連結部モデル３５に適用して解析を行った。実施例１は、「ＭＷ２３」をモデル化した骨組解析モデル３０に「ＴＨ１Ｌ」の試験結果を適用して解析した。実施例２は、「ＭＨＷ２３」をモデル化した骨組解析モデル３０に「ＴＨ１Ｌ」の試験結果を適用して解析した。実施例３は、「ＭＷ３２」をモデル化した骨組解析モデル３０に「ＴＨ３Ｌ」の試験結果を適用して解析した。実施例１〜３の荷重−変位関係（より詳しくは「せん断力−せん断変形関係」）をそれぞれ図８〜１０に示す。
【００４６】
図８〜図１０に示すように、実施例１〜３による解析結果は、実物大の試験体を用いて求めたトラス壁構造１の荷重−変位関係と、ほぼ同様の傾向を示している。特に、せん断力が３０ｋＮ程度までは非常によい相関を示し、その後、トラス壁構造１が降伏するまでは、実物大の試験体による試験結果よりも安全側の解析結果となっている。そのため、本発明によるスチールハウスのトラス壁構造の解析方法によれば、実用上問題ない精度で、かつ、安全な設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】スチールハウスのトラス壁構造の正面図である。
【図２】トラス壁構造の解析方法に用いる試験体の概略斜視図である。
【図３】構造解析装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】トラス壁構造の解析方法に用いる骨組解析モデルの正面図である。
【図５】スチールハウスのトラス壁構造の解析方法の各工程を示すフロー図である。
【図６】比較例の構成を示した構成表である。
【図７】部分的な試験体の引張試験結果を示すグラフである。
【図８】トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【図９】トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【図１０】トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ トラス壁構造
１０ 試験体
２０ 構造解析装置
３０ 骨組解析モデル
Ｓ１ 試験体作成工程
Ｓ２ 試験体載荷工程
Ｓ３ モデル化工程
Ｓ４ 解析工程
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スチールハウスのトラス壁構造の解析方法に関し、より詳しくは、部分的な試験と構造解析装置による解析とを組み合わせて、スチールハウスのトラス壁構造（以下、単に「トラス壁構造」という場合がある）の力学的特性を解析する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来のスチールハウスのトラス壁構造としては、互いに間隔を隔てて立設された一対の竪枠材と、前記一対の竪枠材の互いに向かい合う側面間に連結された複数のブレース材と、によってトラス構造に構成されているものがある（例えば特許文献１参照）。
スチールハウスを構築するにあたっては、地震などの水平力に対する安全性を確認する必要がある。そのため、従来は、トラス壁構造の実物大の試験体を作成し、この試験体に水平力を載荷することにより、水平力とトラス壁構造の水平変位との荷重−変形関係（以下、「弾塑性復元力特性」という場合がある）を測定して、安全性を確認していた。
【０００３】
一方、コンピュータなどの構造解析装置を利用した骨組構造物の解析方法としては、マトリックス変位法による解析方法が一般に知られている（例えば非特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−３７７０４号公報
【非特許文献１】Ｈ．Ｃマーチン著，吉識雅夫監訳，「マトリックス法による構造力学の解法」，日本，培風館，１９６７年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、トラス壁構造の実物大の試験体を用いる従来の方法では、多くの手間と材料を必要とする上、大型の試験設備が必要になる。そのため、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を簡単に求めることができないという問題があった。
一方、マトリックス変位法によるコンピュータ解析のみでは、ブレース材と竪枠材との連結部分のモデル化の方法及びこの部分の荷重−変位関係の設定の方法が確立されておらず、実際のトラス壁構造の荷重−変位関係を精度良く解析することができなかった。
【０００５】
本発明は、これらの問題点を解決するためになされたものであり、大規模な試験設備が不要で、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を簡単かつ精度良く求めることができるトラス壁構造の解析方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
発明者らは、鋭意研究の結果、トラス壁構造の弾塑性復元力特性は、ブレース材とガセットとの連結部分の性能に支配されることを見出し、本発明を創案するに至った。
【０００７】
本発明は、互いに間隔を隔てて立設された一対の竪枠材と、前記一対の竪枠材の上端同士を連結する上枠材と、前記一対の竪枠材の下端同士を連結する下枠材と、前記一対の竪枠材の向かい合う側面に取り付けられた複数のガセットと、前記一対の竪枠材の向かい合う側面間に前記ガセットを介して連結された複数のブレース材と、によってトラス構造に構成されるスチールハウスのトラス壁構造について、当該トラス壁構造に水平力が作用したときの弾塑性復元力特性を、構造解析装置を用いて解析するスチールハウスのトラス壁構造の解析方法であって、断面寸法及び材質が前記ブレース材と同一の部材の両端に、断面寸法及び材質が前記ガセットと同一の部材をピン接合で連結することによって試験体を作成する試験体作成工程と、前記試験体の軸方向に引張力を載荷して、前記引張力と前記試験体の変形量との荷重−変形関係を計測する試験体載荷工程と、前記構造解析装置を用いて、前記試験体の荷重−変形関係に基づいて前記トラス壁構造を骨組解析モデルにモデル化するモデル化工程と、前記骨組解析モデルについてマトリックス変位法で解析することにより、前記弾塑性復元力特性を求める解析工程と、を備えることを特徴とするスチールハウスのトラス壁構造の解析方法である。
【０００８】
かかる方法によれば、解析対象であるトラス壁構造のうちのブレース材とガセットの連結部分を模した試験体を作成し、この試験体で載荷試験を行うことで荷重−変形関係を求め、この荷重−変形関係に基づいて骨組解析モデルの荷重−変形関係を設定し、設定した骨組解析モデルについて構造解析装置を用いて解析すると、トラス壁構造の弾塑性復元力特性が得られる。そして、このような解析の結果として得られるトラス壁構造の弾塑性復元力特性は、トラス壁構造の実物大の試験体に水平載荷試験を行って得られる弾塑性復元力特性と、従来の解析による結果に比べて高い精度で一致する。
【０００９】
また、前記モデル化工程は、前記竪枠材と前記上枠材と前記下枠材と前記ブレース材とを直線でモデル化する工程と、前記ブレース材が前記ガセットに連結された連結点をピン接合点としてモデル化するとともに、前記竪枠材と前記上枠材との連結点及び前記竪枠材と前記下枠材との連結点を剛接合点としてモデル化する工程と、前記竪枠材をモデル化した直線と前記ピン接合点との間の領域を剛域としてモデル化する工程と、前記試験体載荷工程で求めた前記荷重−変形関係に基づいて、前記剛域の荷重−変形関係を設定する工程と、を含むように構成するのがよい。
【００１０】
かかる方法によれば、前記試験体載荷工程で求めた前記荷重−変形関係に基づいて、前記剛域の荷重−変形関係が設定されるので、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を高い精度で求めることができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、部分的な試験体による載荷試験で済むので、大規模な試験設備が不要となる。また、部分的な試験体でよいので、手間と材料が少ない。さらに、部分的な試験体による載荷試験によって得られた荷重−変形関係を用いて骨組解析モデルの解析を行うので、トラス壁構造の弾塑性復元力特性を精度良く求めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明を実施するための第１実施形態について、図面を参照して詳細に説明する。参照する図面において、同一の要素には同一の番号を付し、重複する説明は省略する。
図１は、スチールハウスのトラス壁構造の正面図である。図２は、トラス壁構造の解析方法に用いる試験体の概略斜視図である。図３は、構造解析装置の概略構成を示すブロック図である。図４は、トラス壁構造の解析方法に用いる骨組解析モデルの正面図である。
【００１３】
はじめに、解析対象となるスチールハウスのトラス壁構造について説明する。
図１に示すように、スチールハウスのトラス壁構造１（以下、単に「トラス壁構造１」という）は、建物の土台や梁等の上に立設される鋼製の壁下地であり、一対の竪枠材２，２と、この一対の竪枠材２，２の上端部同士を連結する上枠材３と、一対の竪枠材２，２の下端部同士を連結する下枠材４と、一対の竪枠材２，２の互いに向かい合う側面間に連結された複数のブレース材５，５，…と、によってトラス構造に構成されている。
【００１４】
竪枠材２は、例えばウェブ背面同士を溶接接合した２本のＣ形鋼から構成されており、Ｃ形鋼の溝の開口部を面外方向に向けて建物の土台や梁等に取り付けられている。竪枠材２は、例えば「Ｃ−１００×５０×２０×２．３」や「Ｃ−１００×５０×２０×３．２」などで構成されている。Ｃ形鋼の溝の開口部には、補強のためのプレートが溶接固定されている。
【００１５】
竪枠材２，２の向かい合う側面には、ブレース材５を連結するためのガセット６が千鳥状に溶接固定されている。ガセット６は、短尺の溝形鋼からなり、溝の開口部を内側に向けて取り付けられている。ガセット６は、例えば「［−６５×７０×２．３」や「［−６５×７０×３．２」などで構成されている。
【００１６】
上枠材３及び下枠材４は、例えば溝形鋼からなり、一対の竪枠材２，２の向かい合う側面間に、溝の開口部をブレース材５側に向けた状態で溶接固定されている。上枠材３及び下枠材４は、例えば「［−６５×７５×２．３」や「［−６７×７５×３．２」などで構成されている。
【００１７】
各ブレース材５は、例えば溝形鋼からなり、竪枠材２，２の向かい合う側面間に斜めに架け渡されている。ブレース材５は、例えば「［−６０×３５×２．３」や「［−５８×３５×３．２」などで構成されている。各ブレース材５の両端部は、千鳥に配置されたガセット６にボルトＢ及びナットＮによってピン接合されている。これにより、トラス壁構造１は、トラス構造に構成される。また、上下に隣り合うブレース材５，５の近接する端部同士は同じガセット６に連結されている。なお、最も上部のブレース材５の上側の端部は、上枠材３を介して一方の竪枠材２に連結されている。また、最も下方のブレース材５の下側の端部は、下枠材４を介して他方の竪枠材２に連結されている。
【００１８】
つづいて、本実施形態に用いる試験体１０の構成について説明する。
図２に示すように、試験体１０は、トラス壁構造１のブレース材５とガセット６との接合部分について部分的な試験を行うための試験体である。試験体１０は、２本の試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂと、この２本の試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂのそれぞれの両端にピン接合された試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１２Ｂと、この試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂの間に挟まれて溶接固定されたプレート１３，１３と、から構成されている。
【００１９】
試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂは、断面寸法及び材質がブレース材５と同一の溝形鋼である。試験用ブレース材１１Ａと試験用ブレース材１１Ｂとは、両端に試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ、及び、試験用ガセット１２Ｂ，１２Ｂを取り付けた状態で、互いに平行に配置されている。なお、本実施形態では、試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂは、ブレース材５よりも短尺に形成されているが、ブレース材５と同じ長さ寸法に形成してもよい。
【００２０】
試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂは、断面寸法及び材質がガセット６と同一の溝形鋼である。試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂのウェブ部１２Ａａ，１２Ｂａは、プレート１３，１３の両面にそれぞれ溶接固定されている。試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂと試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂとは、ボルトＢ及びナットＮによってピン接合されている。また、本実施形態では、試験用ガセット１２Ａ，１２Ａに跨って、試験体１０の変位を測定する変位センサー１４が取り付けられている。
【００２１】
プレート１３は、試験体１０を載荷試験器１５に取り付けるための部材であり、例えば所定長さに形成した平鋼からなる。プレート１３の一端側は、試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂに溶接固定されている。プレート１３の他端側は、載荷試験器１５に取り付け易いように、試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂの端部から突出している。
【００２２】
載荷試験器１５は、試験体１０の軸方向に引張力を載荷する装置であり、図示は省略するが、プレート１３，１３をそれぞれ把持する２つの把持部と、この２つの把持部を近接・離間させる油圧ジャッキと、油圧ジャッキの油圧を調節する制御部と、を備えて構成されている。また、載荷試験器１５は、試験体１０に載荷された引張力を計測する荷重センサー１６を備えている。載荷試験器１５は、この荷重センサー１６と、前記した変位センサー１４と、によって、試験体１０の荷重−変形関係を計測するようになっている。
【００２３】
つぎに、構造解析装置２０について説明する。
図３は、構造解析装置の概略構成を示すブロック図である。
【００２４】
構造解析装置２０は、トラス壁構造１の弾塑性復元力特性をマトリックス変位法によって解析する装置であり、例えば、マトリックス変位法による解析プログラムをインストールしたコンピュータ装置によって構成されている。構造解析装置２０は、図３に示すように入力部２１と、出力部２２と、データ記憶部２３と、制御部２４と、を備えている。
【００２５】
入力部２１は、構造解析装置２０にデータ等を入力する部分であり、例えばキーボード、マウスなどから構成されている。出力部２２は、構造解析装置２０による解析結果やデータの入力画面等を出力する部分であり、例えばディスプレイ、プリンタなどから構成されている。データ記憶部２３は、必要なデータを記憶する部分であり、例えば、ＲＡＭ（Random access Memory）やＲＯＭ（Read Only Memory）等のメモリ装置やハードディスクやＣＤ−ＲＯＭなどのドライブ装置などから構成されている。
【００２６】
制御部２４は、データ記憶部２３に記憶されたマトリックス変位法による解析プログラムを読み出して実行する部分であり、いわゆる中央演算処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）などから構成されている。制御部２４は、マトリックス変位法による解析プログラムを実行することにより、主に、解析モデル作成部２４１、物性値入力部２４２、荷重入力部２４３、及び、解析モデル計算部２４４、として機能する。マトリックス変位法による解析プログラムとしては、従来公知の骨組解析プログラムを適宜用いることができる。
【００２７】
解析モデル作成部２４１は、解析対象となるトラス壁構造１の各部材を、その中心又は重心を通る直線にモデル化することにより、後記する骨組解析モデル３０（図４参照）を作成する機能を有する。解析モデル作成部２４１は、例えば、トラス壁構造１の各部材に対応する直線の始点と終点の座標を入力部２１から入力することによって、骨組解析モデル３０を作成するようになっている。また、解析モデル作成部２４１は、各部材の接合点について、ピン接合であるか剛接合であるかを設定できるようになっている。
【００２８】
ここで、骨組解析モデル３０について説明する。図４は、骨組解析モデルを示す正面図である。
図４に示すように、骨組解析モデル３０は、トラス壁構造１をコンピュータ上でモデル化したものであり、一対の竪枠材２をモデル化した一対の竪枠材モデル３１，３１と、上枠材３をモデル化した上枠材モデル３２と、下枠材４をモデル化した下枠材モデル３３と、複数のブレース材５をモデル化した複数のブレース材モデル３４，３４…と、ブレース材５と竪枠材２との連結部分、及び、ブレース材５と上枠材３又は下枠材４との連結部分を剛域としてモデル化した連結部モデル３５，３５…と、から構成されている。本実施形態においては、ブレース材５と竪枠材２との連結部分をモデル化した連結部モデル３５は、横Ｙ字形状の線状モデルとしてモデル化されている。
竪枠材モデル３１と上枠材モデル３２との接合点、竪枠材モデル３１と下枠材モデル３３との接合点、及び、竪枠材モデル３１と連結部モデル３５との接合点は、剛接合点としてモデル化されている。また、ブレース材モデル３４と連結部モデル３５との接合点は、ピン接合点Ｐとしてモデル化されている。また、竪枠材モデル３１の下端部は、ヒンジ支点としてモデル化されている。
【００２９】
図３に戻って制御部２４の説明をつづける。
物性値入力部２４２は、竪枠材モデル３１、上枠材モデル３２、下枠材モデル３３、ブレース材モデル３４、及び、連結部モデル３５、について、解析に必要な各部材の物性値を入力する機能を有する。必要な物性値としては、断面係数やヤング率などがある。また、物性値入力部２４２は、試験体１０を用いて測定した荷重−変位関係に基づいて、連結部モデル３５の荷重−変位関係を設定できるようになっている。
【００３０】
連結部モデル３５の荷重−変位関係の設定は、試験体１０を用いて測定した荷重−変位関係をそのまま適用してもよいし、材料に付属したミルシートの値に基づいて低減した荷重−変位関係を適用してもよい。また、荷重−変位関係を応力−ひずみ関係に変換して適用してもよい。
【００３１】
荷重入力部２４３は、骨組解析モデル３０に載荷する荷重の位置及び大きさを設定する機能を有する。本実施形態では、図４に示すように、一対の竪枠材モデル３１，３１の上端に、水平力Ｓ，Ｓが載荷されている。
【００３２】
解析モデル計算部２４４は、物性値と荷重とを設定した骨組解析モデル３０について、マトリックス変位法による解析を行うことにより、骨組解析モデル３０の弾塑性復元力特性を計算する機能を有する。計算された骨組解析モデル３０の弾塑性復元力特性は、出力部２２に出力されるようになっている。
【００３３】
つぎに、本実施形態に係るスチールハウスのトラス壁構造の解析方法の各工程について説明する。図５は、スチールハウスのトラス壁構造の解析方法の各工程を示すフロー図である。なお、以下の説明中、符号については適宜図１〜図５を参照する。
【００３４】
（試験体作成工程Ｓ１）
はじめに、試験体１０を作成する。具体的には、試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂの両端に試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ，１２Ｂ，１２ＢをボルトＢ及びナットＮでピン接合し、この一方の試験用ブレース材１１Ａに取り付けられた試験用ガセット１２Ａと、他方の試験用ブレース材１１Ｂに取り付けられた試験用ガセット１２Ｂとで、プレート１３を両面から挟み、各試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂのウェブ部１２Ａａ，１２Ｂａを前記プレート１３に溶接固定することにより、試験体１０を作成する。
【００３５】
（試験体載荷工程Ｓ２）
つぎに、作成した試験体１０を載荷試験器１５にセットするとともに、試験用ガセット１２Ａ，１２Ａ間に変位センサー１４を取り付け、試験体１０の軸方向に引張力を載荷することにより、試験体１０の荷重−変位関係を測定する。
【００３６】
（モデル化工程Ｓ３）
つぎに、構造解析装置２０を用いて、トラス壁構造１をコンピュータ上で骨組解析モデル３０にモデル化する。
このモデル化工程Ｓ３においては、まず、竪枠材２と上枠材３と下枠材４とブレース材５とをその中心を通る直線としてモデル化する。つぎに、ブレース材５がガセット６に連結された連結点をピン接合点Ｐとしてモデル化するとともに、竪枠材２と上枠材３との連結点及び竪枠材２と下枠材４との連結点を剛接合点としてモデル化する。そして、ピン接合点Ｐと竪枠材モデル３１、上枠材モデル３２又は下枠材モデル３３との間の領域を連結部モデル３５として剛域にモデル化する。つぎに、各部材の物性値を設定する。このとき、試験体載荷工程Ｓ２で求めた荷重−変形関係に基づいて、連結部モデル３５の荷重−変形関係を設定する。そして、竪枠材モデル３１の上端に水平力Ｓ，Ｓを設定する。
【００３７】
（解析工程Ｓ４）
つぎに、骨組解析モデル３０についてマトリックス変位法で解析することにより、トラス壁構造１の荷重−変位関係、すなわち、弾塑性復元力特性を求める。
【００３８】
以上、本実施形態に係るスチールハウスのトラス壁構造の解析方法について説明したが、本発明は、かかる実施形態に限定されるものでないことは言うまでもない。
【実施例】
【００３９】
本発明に係るスチールハウスのトラス壁構造の解析方法で求めた弾塑性復元力特性と、実物大の試験体に水平荷重を載荷して計測した弾塑性復元力特性と、を比較する試験を行った。以下、この試験の詳細について説明する。図６は、比較例の構成を示した構成表である。図７は、部分的な試験体の引張試験結果を示すグラフである。図８〜図１０は、トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【００４０】
（比較例）
比較例として、「ＭＷ２３」、「ＭＨＷ２３」、「ＭＷ３２」という３種類のトラス壁構造の実物大の試験体（図１参照）を作成し、水平荷重を載荷して弾塑性復元力特性を求める試験を行った。図６に実物大の試験体の構成を示す。なお、「ＭＷ２３」と「ＭＷ３２」についてはそれぞれ４つの試験体で、「ＭＨＷ２３」については３つの試験体で試験を行った。竪枠材の間隔は４５５ｍｍとした。
【００４１】
試験は、試験体の脚部を高力ボルトで加力装置の梁に固定し、頂部に油圧ジャッキにより水平力を加えて行った。加力は、試験体名称「ＭＷ２３−０」及び「ＭＷ３２−０」については単調加力とし、それ以外の試験体については正負交番加力とした。測定は、荷重センサーで荷重を測定した他、変位センサーで試験体の頂部と脚部の水平変形と、脚部の回転変形について行った。
【００４２】
なお、正負交番加力を載荷した比較例の測定結果は、比較し易くするために、単調加力とした場合の荷重−変位関係に評価し直した。比較例の荷重−変位関係（より詳しくは引張力−変位関係）を図８〜１０に示す。正負交番加力の測定結果を単調加力の測定結果に評価し直す方法は、「薄板軽量形構造建築物設計の手引き」（日本鉄鋼連盟，2002.6.）に準拠した。
【００４３】
（実施例）
実施例として、部材厚の異なる２種類の部分的な試験体１０（図２参照）について荷重−変位関係を測定するとともに、前記した「ＭＷ２３」、「ＭＨＷ２３」、「ＭＷ３２」をモデル化した骨組解析モデル３０に当該荷重−変位関係を適用して、トラス壁構造１の荷重−変位関係（すなわち弾塑性復元力特性）を解析した。
【００４４】
部分的な試験体１０としては、部材厚が２．３ｍｍの材料を用いた「ＴＨ１Ｌ」と、部材厚が３．２ｍｍの材料を用いた「ＴＨ３Ｌ」とを用意した。また、試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂの長さ寸法は１５０ｍｍ、試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂの長さ寸法は１００ｍｍ、プレート１３の長さ寸法及び厚さ寸法は３５５ｍｍ×９ｍｍとした。試験用ブレース材１１Ａ，１１Ｂと試験用ガセット１２Ａ，１２Ｂとを連結するボルトＢはＭ１２高力ボルトとした。引張試験の結果を図７に示す。
【００４５】
図７に示した試験体１０の荷重−変位関係（より詳しくは引張力−変位関係）を、骨組解析モデル３０の連結部モデル３５に適用して解析を行った。実施例１は、「ＭＷ２３」をモデル化した骨組解析モデル３０に「ＴＨ１Ｌ」の試験結果を適用して解析した。実施例２は、「ＭＨＷ２３」をモデル化した骨組解析モデル３０に「ＴＨ１Ｌ」の試験結果を適用して解析した。実施例３は、「ＭＷ３２」をモデル化した骨組解析モデル３０に「ＴＨ３Ｌ」の試験結果を適用して解析した。実施例１〜３の荷重−変位関係（より詳しくは「せん断力−せん断変形関係」）をそれぞれ図８〜１０に示す。
【００４６】
図８〜図１０に示すように、実施例１〜３による解析結果は、実物大の試験体を用いて求めたトラス壁構造１の荷重−変位関係と、ほぼ同様の傾向を示している。特に、せん断力が３０ｋＮ程度までは非常によい相関を示し、その後、トラス壁構造１が降伏するまでは、実物大の試験体による試験結果よりも安全側の解析結果となっている。そのため、本発明によるスチールハウスのトラス壁構造の解析方法によれば、実用上問題ない精度で、かつ、安全な設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】スチールハウスのトラス壁構造の正面図である。
【図２】トラス壁構造の解析方法に用いる試験体の概略斜視図である。
【図３】構造解析装置の概略構成を示すブロック図である。
【図４】トラス壁構造の解析方法に用いる骨組解析モデルの正面図である。
【図５】スチールハウスのトラス壁構造の解析方法の各工程を示すフロー図である。
【図６】比較例の構成を示した構成表である。
【図７】部分的な試験体の引張試験結果を示すグラフである。
【図８】トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【図９】トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【図１０】トラス壁構造の実物大の試験体による荷重−変形関係と、部分的な試験と解析による荷重−変形関係とを重ねて示したグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１ トラス壁構造
１０ 試験体
２０ 構造解析装置
３０ 骨組解析モデル
Ｓ１ 試験体作成工程
Ｓ２ 試験体載荷工程
Ｓ３ モデル化工程
Ｓ４ 解析工程
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに間隔を隔てて立設された一対の竪枠材と、前記一対の竪枠材の上端同士を連結する上枠材と、前記一対の竪枠材の下端同士を連結する下枠材と、前記一対の竪枠材の向かい合う側面に取り付けられた複数のガセットと、前記一対の竪枠材の向かい合う側面間に前記ガセットを介して連結された複数のブレース材と、によってトラス構造に構成されるスチールハウスのトラス壁構造について、当該トラス壁構造に水平力が作用したときの弾塑性復元力特性を、構造解析装置を用いて解析するスチールハウスのトラス壁構造の解析方法であって、
断面寸法及び材質が前記ブレース材と同一の部材の両端に、断面寸法及び材質が前記ガセットと同一の部材をピン接合で連結することによって試験体を作成する試験体作成工程と、
前記試験体の軸方向に引張力を載荷して、前記引張力と前記試験体の変形量との荷重−変形関係を計測する試験体載荷工程と、
前記構造解析装置を用いて、前記試験体の荷重−変形関係に基づいて前記トラス壁構造を骨組解析モデルにモデル化するモデル化工程と、
前記骨組解析モデルについてマトリックス変位法で解析することにより、前記弾塑性復元力特性を求める解析工程と、を備えることを特徴とするスチールハウスのトラス壁構造の解析方法。
【請求項２】
前記モデル化工程は、
前記竪枠材と前記上枠材と前記下枠材と前記ブレース材とを直線でモデル化する工程と、
前記ブレース材が前記ガセットに連結された連結点をピン接合点としてモデル化するとともに、前記竪枠材と前記上枠材との連結点及び前記竪枠材と前記下枠材との連結点を剛接合点としてモデル化する工程と、
前記竪枠材をモデル化した直線と前記ピン接合点との間の領域を剛域としてモデル化する工程と、
前記試験体載荷工程で求めた前記荷重−変形関係に基づいて、前記剛域の荷重−変形関係を設定する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のスチールハウスのトラス壁構造の解析方法。
【請求項１】
互いに間隔を隔てて立設された一対の竪枠材と、前記一対の竪枠材の上端同士を連結する上枠材と、前記一対の竪枠材の下端同士を連結する下枠材と、前記一対の竪枠材の向かい合う側面に取り付けられた複数のガセットと、前記一対の竪枠材の向かい合う側面間に前記ガセットを介して連結された複数のブレース材と、によってトラス構造に構成されるスチールハウスのトラス壁構造について、当該トラス壁構造に水平力が作用したときの弾塑性復元力特性を、構造解析装置を用いて解析するスチールハウスのトラス壁構造の解析方法であって、
断面寸法及び材質が前記ブレース材と同一の部材の両端に、断面寸法及び材質が前記ガセットと同一の部材をピン接合で連結することによって試験体を作成する試験体作成工程と、
前記試験体の軸方向に引張力を載荷して、前記引張力と前記試験体の変形量との荷重−変形関係を計測する試験体載荷工程と、
前記構造解析装置を用いて、前記試験体の荷重−変形関係に基づいて前記トラス壁構造を骨組解析モデルにモデル化するモデル化工程と、
前記骨組解析モデルについてマトリックス変位法で解析することにより、前記弾塑性復元力特性を求める解析工程と、を備えることを特徴とするスチールハウスのトラス壁構造の解析方法。
【請求項２】
前記モデル化工程は、
前記竪枠材と前記上枠材と前記下枠材と前記ブレース材とを直線でモデル化する工程と、
前記ブレース材が前記ガセットに連結された連結点をピン接合点としてモデル化するとともに、前記竪枠材と前記上枠材との連結点及び前記竪枠材と前記下枠材との連結点を剛接合点としてモデル化する工程と、
前記竪枠材をモデル化した直線と前記ピン接合点との間の領域を剛域としてモデル化する工程と、
前記試験体載荷工程で求めた前記荷重−変形関係に基づいて、前記剛域の荷重−変形関係を設定する工程と、を含むことを特徴とする請求項１に記載のスチールハウスのトラス壁構造の解析方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【公開番号】特開２００８−３９５８０（Ｐ２００８−３９５８０Ａ）
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−２１４１４０（Ｐ２００６−２１４１４０）
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（５０６２７０２６０）アジアンシルバーウッド株式会社 (2)
【出願人】（５０６２７０３３０）
【出願人】（５０２２１０５２９）
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月２１日（２００８．２．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年８月７日（２００６．８．７）
【出願人】（５０６２７０２６０）アジアンシルバーウッド株式会社 (2)
【出願人】（５０６２７０３３０）
【出願人】（５０２２１０５２９）
【Ｆターム（参考）】
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