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断面性能
| 項目 | j (㎜) | fc (N/㎟) | fs (N/㎟) | ft (N/㎟) | wft (N/㎟) | ag(pg) (㎟(%)) | at(pt) (㎟(%)) | aw(pw) (㎟(%)) |
|
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 長期 | X方向 | ||||||||
| Y方向 | |||||||||
| 短期 | X方向 | 長期と同じ | 長期と同じ | ||||||
| Y方向 | |||||||||
曲げ
| 項目 | N (kN) | M (kNm) | Ma (kNm) | M/Ma | ||
|---|---|---|---|---|---|---|
| 長期 | X方向 | |||||
| Y方向 | ||||||
| 短期 | X方向 | + | ||||
| - | ||||||
| Y方向 | + | |||||
| - | ||||||
| 項目 | N (kN) | MX (kNm) | MY (kNm) | MaX (kNm) | MaY (kNm) | MX/MaX＋MY/MaY | ||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 長期 | ||||||||
| 短期 | X方向 | + | ||||||
| - | ||||||||
| Y方向 | + | |||||||
| - | ||||||||
せん断
| 項目 | Q (kN) | Qa (kN) | Q/Qa | ||||||||||||||||||||
|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 長期 | X方向 | ||||||||||||||||||||||
| Y方向 | |||||||||||||||||||||||
| 短期 | X方向 | ||||||||||||||||||||||
| Y方向 | |||||||||||||||||||||||
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|||||||||||||||||||||||
解説
基礎形状
| Dx | : X方向柱幅(㎜) |
|---|---|
| DY | : Y方向柱幅(㎜) |
| かぶり厚さ | : Hoopからのかぶり厚さ(㎜) |
| Fc | : コンクリート強度(N/㎟) |
| 短期せん断設計 | : 短期のせん断に対する検討条件をRC規準による「損傷制御」と「安全性確保」の2つから選択できます。 |
| 主筋-本数 | : X方向、Y方向それぞれの本数を入力します。〔解図1〕 |
| 主筋-径 | : 主筋の径を選択します。X方向、Y方向共通 |
| 主筋-材種 | : SD295,SD345,SD490から選択します。 |
 解図1 主筋本数の入力 | |
| Hoop-本数 | : X方向、Y方向それぞれの本数を入力します。〔解図2〕 |
| Hoop-径 | : Hoop筋の径を選択します。X方向、Y方向共通 |
| Hoop-ピッチ | : Hoop筋のピッチを選択します。X方向、Y方向共通 |
| Hoop-材種 | : SD295,SD345,SD490から選択します。 |
 解図2 Hoop本数の入力 |
荷重
| せん断力 計算方法 | : Qs=cMy/h'、Qs=n・QE、直接入力の3つから選択します。 |
|---|---|
| h' | : 柱の内法長さ※1 |
| 梁My1+梁My2 | : 柱に接続する梁の曲げ耐力の合計(kNm)※ |
| n | : 短期設計用せん断力の割り増し係数※3 |
| 二軸曲げの 考慮 | : チェックを入れるとＸ方向とＹ方向の曲げ両方を組み合わせて断面算定を行います。 |
| NL | : 長期柱軸力(kN) |
| MxL | : 長期X方向柱曲げ応力(kNm) |
| MyL | : 長期Y方向柱曲げ応力(kNm) |
| QxL | : 長期X方向柱曲げ応力(kNm) |
| QyL | : 長期Y方向柱曲げ応力(kNm) |
| NE | : 短期柱変動軸力(kN) |
| MxE | : 短期X方向柱変動曲げ応力(kNm) |
| MyE | : 短期Y方向柱変動曲げ応力(kNm) |
| QxE | : 短期X方向柱変動せん断応力(kNm)※4 |
| QyE | : 短期Y方向柱変動せん断応力(kNm)※4 |
| QxS | : 短期X方向設計用せん断力(kN)※5 |
| QyS | : 短期X方向設計用せん断力(kN)※5 |
| ※1 | 安全性確保の検討を選択し、設計用せん断力に「Qs=cMy/h'」を指定した場合のみ有効 |
| ※2 | 安全性確保の検討を選択し、設計用せん断力に「Qs=cMy/h'」を指定した上で、採用する曲げ耐力に「柱My と C(梁My1+梁My2) の内小さい方」を選択する場合に有効 |
| ※3 | 安全性確保の検討を選択し、設計用せん断力に「Qs=QL+n・ＱE」を指定した場合のみ有効 |
| ※4 | 損傷制御を選択または、安全性確保の検討を選択し、設計用せん断力に「Qs=QL+n・ＱE」を指定した場合のみ有効 |
| ※5 | 安全性確保の検討を選択し、設計用せん断力に「直接入力」を指定した場合のみ有効 |
矩形断面の柱の許容曲げ耐力は設計用軸力Nに応じてi)～iv)により計算します。軸力Nがi)～iv)の範囲外の場合はエラーメッセージを出力します。
i) 中立軸が断面外の場合( N > fcbD(0.5 + npt) )
\[ \frac{M_{a}}{bD^{2}} = \frac{f_{c}}{x_{n1}}\left\{x_{n1}^{2} - x_{n1} + \frac{1}{3} + np_{t}(2x_{n1}^2-2x_{n1} + 2d_{t1}^2 - 2d_{t1}+1)\right\} + (0.5 - x_{n1})\frac{N}{bD} \]
記号
| xn1 | : 中立軸比(下式) |
| \[ x_{n1} = \frac{(0.5 + np_{t})}{(1+2np_{t}-\frac{N}{bDf_{c}})} \] | |
| N | : 柱軸力 |
| Ma | : 許容曲げ耐力 |
| b | : 柱幅 |
| D | : 柱せい |
| fc | : コンクリートの許容圧縮応力度 |
| n | : ヤング係数比 |
| pt | : 引張鉄筋比 |
| dt1 | : d/D |
| d | : 柱の有効せい |
ii) 中立軸が断面内でコンクリート強度で決まる場合( fcbD(0.5 + npt) ≧ N > fcbD(xn1b2/2 + npt(2xn1b - 1))/xn1b )
\[ \frac{M_{a}}{bD^{2}} = \frac{f_{c}}{x_{n1}}\left\{\frac{x_{n1}^{3}}{3} + \frac{1}{3} + np_{t}(2x_{n1}^2-2x_{n1} + 2d_{t1}^2 - 2d_{t1}+1)\right\} + (0.5 - x_{n1})\frac{N}{bD} \]
記号
| xn1 | : 中立軸比(下式) |
| \[ x_{n1} = \frac{N}{bDf_{c}} - 2np_{t} + \sqrt{(2np_{t} - \frac{N}{bDf_{c}})^{2} + 2np_{t}} \] | |
| xn1b | : つり合い中立軸比(下式) |
| \[ x_{n1b} = \frac{(1 - d_{t1})nf_{c}}{f_{t} + nf_{c}} \] | |
| その他の記号は前述による | |
iii) 中立軸が断面内で鉄筋の強度で決まる場合( fcbD(xn1b2/2 + npt(2xn1b - 1))/xn1b ≧ N > -ftptbD/(1 - dt1))
\[ \frac{M_{a}}{bD^{2}} = \frac{f_{c}}{1 - d_{t1} - x_{n1}}\left\{\frac{x_{n1}^{3}}{3} + np_{t}(2x_{n1}^2-2x_{n1} + 2d_{t1}^2 - 2d_{t1}+1)\right\} + (0.5 - x_{n1})\frac{N}{bD} \]
記号
| xn1 | : 中立軸比(下式) |
| \[ x_{n1} = \frac{N}{bDf_{c}} - 2np_{t} + \sqrt{(2np_{t} - \frac{N}{bDf_{c}})^{2} + 2(np_{t} +\frac{(1 - d_{t1}nN)}{bDf_{t}})} \] | |
| ft | : 鉄筋の許容引張応力度 |
| その他の記号は前述による | |
iv) 断面内に圧縮応力が発生しない( -ftptbD/(1 - dt1) ≧ N )
\[ \frac{M_{a}}{bD^{2}} = (1 - 2*d_{t})(p_{t}f_{t} + \frac{N}{2bD}) \]
記号
| 記号は前述による |
許容せん断力はRC規に基づき下記により計算します。
2.1 長期
\[ Q_{aL} = bjαf_{s} \]
記号
| α | : せん断スパン比M/Qdによる割増係数 |
| \[ α = \frac{4}{\frac{M}{Qd} + 1} \] | |
| b | : 柱幅 |
| j | : 柱の応力中心間距離(=7/8d) |
| d | : 柱の有効せい |
| fs | : コンクリートの許容せん断応力度 |
| M | : 柱の長期最大曲げモーメント |
| Q | : 柱の長期最大せん断力 |
2.2 短期
i) 損傷制御のための柱の許容せん断力
\[ Q_{aS} = bj\left\{\frac{2}{3}αf_{s} + 0.5_{w}f_{t}(p_{w} - 0.002)\right\} \]
記号
| wft | せん断補強筋の短期許容せん断応力度 |
| pw | : 柱のせん断補強筋比 |
| その他の記号は前述による | |
ii) 安全性確保のための柱の許容せん断力
\[ Q_{aS} = bj\left\{f_{s} + 0.5_{w}f_{t}(p_{w} - 0.002)\right\} \]
記号
| 記号は前述による |
設計用せん断力はRC規に基づき次のi)～iv)からユーザーの入力に応じて計算を行います。
i) 損傷制御を選択した場合
\[ Q_{S} = Q_{L} + Q_{E} \]
記号
| QL | : 柱の長期荷重によるせん断力 |
| QE | : 柱の水平荷重によるせん断力 |
ii) 短期せん断設計で「安全性確保」を選択し、せん断力計算式に「Qs=ΣcMy/h'」を選択した場合
\[ Q_{S} = \frac{Σ_{c}M_{y}}{h'} \]
記号
| h' | : 柱の内法長さ |
| ΣcMy | : 柱頭柱脚の降伏曲げモーメントの絶対値の和〔解図3.1〕 |
 解図3.1 降伏曲げモーメントに基づく柱の設計用せん断力 | |
iii) 短期せん断設計で「安全性確保」を選択し、せん断力計算式に「Qs=QL+nQE」を選択した場合
\[ Q_{S} = Q_{L} + nQ_{E} \]
記号
| : 短期設計用せん断力の割り増し係数 | |
| その他の記号は前述による | |
iv) 直接入力による場合
ユーザーが入力した設計用せん断力を使用します。
(柱の構造)
第77条構造耐力上主要な部分である柱は、次に定める構造としなければならない。
| 一 | 主筋は、四本以上とすること。 |
| 二 | 帯筋の径は、6㎜以上とし、その間隔は、15㎝（柱に接着する壁、はりその他の横架材から上方又は下方に柱の小径の2倍以内の距離にある部分においては、10㎝）以下で、かつ、最も細い主筋の径の15倍以下とすること。 |
| 四 | 帯筋比（柱の軸を含むコンクリートの断面の面積に対する帯筋の断面積の和の割合として国土交通大臣が定める方法により算出した数値をいう。）は、0.2%以上とすること。 |
| 五 | 柱の小径は、その構造耐力上主要な支点間の距離の十五分の一以上とすること。 ただし、国土交通大臣が定める基準に従つた構造計算によつて構造耐力上安全であることが確かめられた場合においては、この限りでない。 |
| 六 | 主筋の断面積の和は、コンクリートの断面積の0.8%以上とすること。 |
鉄筋コンクリート造の柱の帯筋比を算出する方法を定める件
建築基準法施行令（昭和二十五年政令第三百三十八号）第七十七条第三号の規定に基づ き、鉄筋コンクリート造の柱の帯筋比を算出する方法を次のように定める。
鉄筋コンクリート造の柱の帯筋比は、柱の軸を含む断面における一組の帯筋の断面の中 心を通る直線と、相隣り合う一組の帯筋の断面の中心を通る直線とではさまれた部分のコ ンクリートの面積に対する帯筋の面積の割合として算出するものとする。
鉄筋コンクリート造の柱の構造耐力上の安全性を確かめるための構造計算の基準を定める件
建築基準法施行令（以下「令」という。）第七十七条第五号ただし書に規定する鉄筋コ ンクリート造の柱の構造耐力上の安全性を確かめるための構造計算の基準は、次のとおり とする。ただし、特別な調査又は研究の結果に基づき当該鉄筋コンクリート造の柱が座屈 しないことが確かめられた場合にあっては、これによらないことができる。
| 一 | 令第三章第八節第二款に規定する荷重及び外力によって当該柱に生ずる力を平成十 九年国土交通省告示第五百九十四号第二の規定に従って計算すること。 | ||||||||||
| 二 | 当該柱の断面に生ずる長期及び短期の圧縮及び引張りの各応力度を令第八十二条第 二号の表に掲げる式によって計算すること。 | ||||||||||
| 三 | 次の表の柱の小径をその構造耐力上主要な支点間の距離で除した数値の欄に掲げる 区分に応じて、前号の規定によって計算した長期及び短期の圧縮及び引張りの各応力 度に同表の割増係数の欄に掲げる数値を乗じて、長期及び短期の圧縮及び引張りの各 設計用応力度を計算すること。 | ||||||||||
|
|||||||||||
| 四 | 前号の規定によって計算した長期及び短期の圧縮及び引張りの各設計用応力度が、 それぞれ令第三章第八節第三款の規定による長期に生ずる力又は短期に生ずる力に対 する圧縮及び引張りの各許容応力度を超えないことを確かめること。 | ||||||||||
1.柱の設計用曲げモーメントは、以下の考え方に基づいて計算する。
| (1) | 使用性確保のための長期設計用曲げモーメントは、その柱に長期荷重が作用した場合の最大曲げモーメントとする。 |
| (2) | 損傷制御のための短期設計用曲げモーメントは、その柱に短期荷重が作用した場合の最大曲げモーメントとする。 |
2. 軸方向力と曲げモーメントを同時に受ける柱において、12条の基本仮定に基づいて断面内の応力度を算定し、 圧縮縁がコンクリートの許容圧縮応力度 fc に達したとき、または引張鉄筋が鉄筋の許容引張応力度 ft に 達したときに対して求めたそれぞれの曲げモーメントのうち、最小値を許容曲げモーメント M とする。
3. 地震時に曲げモーメントが特に増大するおそれのある柱では、短期軸方向力を柱のコンクリート全断面積で除した値は (1/3) Fc 以下とすることが望ましい。
4. 前各項の算定のほか、柱は次の (1) から (4) に従うこと。
| (1) | 材の最小径とその主要支点間距離の比は、普通コンクリートを使用する場合は1/15以上、軽量コンクリートを使用する場合は1/10以上とする。ただし、柱の有効細長比を考慮した構造計算によって構造的に安全であることが確かめられた場合においては、この限りではない。 |
| (2) | コンクリート全断面積に対する主筋全断面積の割合は、0.8％以上とする。ただし、コンクリートの断面積を必要以上に増大させた場合には、この値を減少させることができる。 |
| (3) | 主筋は、D13以上の異形鉄筋を4本以上配置する。 |
| (3) | 主筋の最小径を、25mm以上、かつ、異形鉄筋の径（呼び名の数値 mm）の1.5倍以上とする。 |
1.長方形およびT形断面の梁、柱ならびに柱梁接合部のせん断力に関する算定は、本条による。その他の断面形の場合は、 本条に準じて算定する。ただし、実験などでせん断補強効果が十分であることが確かめられた場合の許容せん断力は、本条によらない。
2.梁・柱のせん断補強
(1) 長期荷重時のひび割れを許容するせん断力に対する使用性の確保のための検討は、下記による。
i) 使用性確保のための梁、柱の長期許容せん断力は(15.1)式による。
QAL = bjαfs (15.1)
ただし、
α = 4/(M/(Qd) + 1) かつ 1≦α≦2 (柱は、1≦α≦1.5)
| 記号 |
|
なお、梁の長期許容せん断力は、長期荷重によるせん断ひび割れを許容する場合には、(15.2)式により算定してよい。
QAL = bj(αfs + 0.5wft・(pw - 0.002)) (15.2)
pwの値が0.6%を越える場合は、0.6%として許容せん断力を計算する。
| 記号 |
|
その他の記号は前出による。
ii) 梁、柱の長期設計用せん断力は、その部材の長期荷重による最大せん断力とする。
(2) 短期荷重時のせん断力に対する損傷制御のための検討は、下記による。なお、本条2項(3)によって短期設計を行う場合は、下記の算定を省略してもよい
i) 損傷制御のための梁、柱の短期許容せん断力は、(15.3)式による。
QAS = bj((2/3)*αfs + 0.5wft・(pw - 0.002)) (15.3)
ただし、
α = 4/(M/(Qd) + 1) かつ 1≦α≦2 (柱は、1≦α≦1.5)
pwの値が1.2%を越える場合は、1.2%として許容せん断力を計算する。
| 記号 |
|
ii) 損傷制御のための梁、柱の短期設計用せん断力は(15.4)式による。
QDS = QL + QE (15.4)
| 記号 |
|
(3) 大地震時に対する安全性の確保のための検討は、下記による。なお、本条2項(2)によって短期設計を行い、かつ、梁、柱のせん断終局強度に基づいて せん断破壊に対する安全性の検討を行う場合は、下記の算定を省略してもよい。
i) 安全性確保のための許容せん断力は、梁が(15.5)式、柱が(15.6)式による。
QAS = bj(αfs + 0.5wft・(pw - 0.002)) (15.5)
QAS = bj(fs + 0.5wft・(pw - 0.002)) (15.6)
ただし、
α = 4/(M/(Qd) + 1) かつ 1≦α≦2
| 記号 |
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ii) 安全性確保のための設計用せん断力は、梁が(15.7)式、柱が(15.8)式による。
QD = QL + ΣBMy/l' (15.7)
QD = ΣCMy/h' (15.8)
ただし、(15.9)式のnを1.5倍以上として使用する場合には(15.7),(15.8)式によらなくてよい。
QD = QL + n・QE (15.9)
| 記号 |
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(4) 上記算定のほか、梁、柱のせん断補強筋は次の各項に従うこと。ただし、特別な調査・研究によって支障ないことが確かめられた場合は、この限りではない。
i) 梁、柱のせん断補強筋は、直径9mm以上の丸鋼、またはD10以上の異形鉄筋を用いる。
ii) 梁、柱のせん断補強筋比は0.2%以上とする。
iii) 梁のせん断補強筋(あばら筋)の間隔は、梁せいの1/2以下かつ250㎜以下とする。
iv) 柱のせん断補強筋(帯筋)の間隔は、100㎜以下とする。ただし、柱の上下端より柱の最大径の1.5倍または最小径の2倍のいずれか大きいほうの範囲外では、 帯筋間隔を前記数値の1.5倍まで増大することができる。
v) せん断補強筋は主筋を包含し、主筋内部のコンクリートを十分に拘束するように配置し、その末端は135°以上に曲げて定着するか、または相互に溶接する。
vi) 幅の広い梁や主筋が一段に多数並ぶ梁などでは、副あばら筋を使用するなど、靭性を確保できるようにすることが望ましい。
vii) せん断力や圧縮力が特に増大するおそれのある柱には、鉄筋端部を溶接した閉鎖形帯筋を主筋を包含するように配置したり、副帯筋を配置するなど、靭性を確保できるようにすることが望ましい。
1) (社)日本建築学会、鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説,2018.12
3) 全国官報販売協同組合、2020年版 建築物構造関係技術基準解説書 2022.11
STRUCTURAL DESIGN APPS
