2018年04月13日

混合構造

混合構造について過去の事例を調べている。
上下方向の混構造や平面的に異なる構造を組合わせることもある。
過去に、こんな設計を行った。
・1階SRC造(一部の柱はCFT)、2〜10階S造
・2x4工法に鉄骨フレーム併用
・木造とRC造をエキスパンション無しで接続
・S造2棟を連結し、耐震強度を上げる
ポイントは剛性の評価と接合部の設計である。
平面的にL形の建物は、45度方向からの地震力には強い場合がある。
木造の構造計算も、立体解析を行い、地震の方向を自由に変えて計算できるようになったら良い。
鉄骨造の構造計算プログラムを木造に転用することもできそうだ。
今後、木造の高層化が進むと、立体解析や軸方向の変形を考慮した計算を行わなくてはならない。
posted by TASS設計室 at 08:54| 構造設計

2018年04月12日

海外における混合構造

海外における混合構造
http://www.akira-wada.com/00_img/article/1995/9503r08_199501concrete.pdf
3.進め方の違い に注目です。
posted by TASS設計室 at 22:39| 構造設計

2018年04月10日

使える道具で計算する

構造計算は使える道具で計算する。
構造設計と構造計算とは異なり、リアルに計算できないところはモデル化する。
1つの建物を、異なる3つのプログラムで計算することもある。
昔は保有水平耐力計算は別のプログラムで計算することもあったが、再び、この要領で計算することを考えたい。
posted by TASS設計室 at 21:42| 構造設計

2018年04月09日

島根県の地域係数

島根県の地震地域係数は 0.9 だが、そもそも地震が起きたら揺れは同じではないだろうか。
水平力が東京の 0.9倍ということはあるまい。
http://www.structure.jp/columns/column13.html
posted by TASS設計室 at 08:26| 構造設計

2018年04月07日

やはり評定が必要

二転三転したが、評定が必要になったものがある。
構造計算指針が完備すれば、構造計算に乗せることができると思う。
耐震診断や耐震改修では評定が当たり前であり、個別の特殊事情に対応しやすくなる。
・軽量鉄骨造
・木造軸組工法
・2x4工法
・スチールハウス
の中で、保有水平耐力計算が難しいのがスチールハウスである。2x4工法と同じようなものだが、薄板にビス止めが災いしていると思う。2x4工法でも、壁の剛性で計算する場合は、ビスではなく釘を使う計算を行う。釘がぐにゃぐにゃ曲がりながら、地震のエネルギーを吸収する。釘には、粘り強さがある。
ビスは耐力は高いが、粘り強さがない。粘り強さがないということは、塑性率が小さくなり、構造特性係数Dsが大きくなる。だから、スチールハウスの保有水平耐力計算が難しい。
行き着くところは、塑性変形で、構造特性係数Dsがポイントになる。
5月はDsが大きい建物の設計を行う予定が入っているが、最終的には1Gの水平力で、許容応力度計算が成り立てば良い。RC造では、Ds=0.55として、許容応力度計算を行い、保有耐力計算に代えたこともある。

posted by TASS設計室 at 02:30| 構造設計

2018年04月06日

基礎の根入れ深さ

基礎梁のせいは、建物の高さの8%以上とすることが一般的で、基礎の根入れ深さは、建物の高さの6%以上とし、塔状比が2.5倍を超えるときは8%にする。
壁式ラーメン鉄筋コンクリート造 設計施工指針 に書いてあった。
基礎梁が弱いと、基礎梁にヒンジができてしまい、保有耐力が上がらないので、最低でもこのくらいだ。

posted by TASS設計室 at 12:22| 構造設計

混構造・平面異種構造の設計

今まで設計した木造を含む混構造・平面異種構造は、次のようなものがある。
1階がRC, WRC, Sで、2〜3階が2x4工法または軸組工法または軽量鉄骨造は定番である。
・1階RC + 2〜5階2x4工法
・RC造2階建てと軸組工法2階建てを、エキスパンションを設けずに接続
・2x4工法3階建ての1階の一部に鉄骨造の架構を組込む
・軸組工法2階建ての1階の一部に鉄骨造の架構を組込む
・S造3階建てとS造4階建てのエキスパンション部分を接続して耐震強度を上げる
・斜面地の雛壇状の建物
平面異種構造ときたら、直ぐにエキスパンションを設けるという考え方は短絡的すぎる。
これらの計算には、上部構造は東京デンコーの『2x4壁式』、下部構造は構造システムの『BUS-6』を使っている。
構造システムの『HOUSE-ST1』と『FAP-3』や『BUS-6』がリンクしたら便利になる。
posted by TASS設計室 at 09:33| 構造設計

2018年04月03日

混構造の計算に対応したプログラム

下部構造をRC/Sとする混構造の計算に対応したプログラムは、自分が所有するものでは BUS-6 と SS-3 である。2x4工法は大規模木造に適しているが、混構造になると、極端に難しくなる。1〜2階をWRC、3〜6階を2x4工法という建物もあるが、機能的に2x4壁式だけでは完結しないと思われる。WRC造は壁麻呂そのものなので、壁麻呂を引っ張り出して計算しているが、追加を望みたい機能が1つある。
耐力壁の端部の、地震時の正負加力時の圧縮力と引張力を、耐力壁を受ける梁に対する荷重として考慮したい。短期荷重時および終局時の両方に対応したものを望むが、短期に対応することができれば、終局時は容易だろう。ここまで出来ないと、混構造の計算には使えない。

下部構造をRC造/S造またはWRC造とする場合の上部構造は、軸組工法・2x4工法・スチールハウス・軽量鉄骨造・ログハウスを想定する。
BUS-6は特殊な使い方が可能であり、上部が軽量鉄骨造の場合には、全体をひとまとめにして計算することができる。2x4壁式は、形式上は下部WRC造、上部2x4工法という計算はできるが、短期荷重時および終局時の受け梁の計算に関して機能不足と思われるところがある。裏技的な使い方があれば良いが、開発者に教えてもらいたいところである。


posted by TASS設計室 at 23:27| 構造設計

SRCの設計経験者が少ない

高さ20mを超える建物でも、RCで設計することが多くなり、SRCを設計することが少なくなった。
ところが、耐震診断や耐震改修には、SRC造が多く存在する。SRC造を設計したことのある構造設計者は少なくなり、SRCの設計の経験のない人が耐震診断を行うことが増えている。
posted by TASS設計室 at 22:44| 構造設計

2018年04月02日

下階の偏心が上階に及ぼす影響

下階の偏心が上階に及ぼす影響を考慮する。
1階の偏心が大きい場合、上階にねじれが生ずる。これを検討する場合、立体で動的解析を行わなければならないのだろうか。何もしないということはない。
良く分からないから、下階が偏心しないように設計する。
posted by TASS設計室 at 21:24| 構造設計

Ai分布の精算

下層階がRC造の混構造の場合、固有値解析を行い、Ai分布の精算を行うと、いい塩梅のAi分布になる。
普通は高層ビルでも3次モードまでしか計算しないが、5層の建物を5次まで計算すると、Fsを考慮しないAi分布に近い結果になる。4次まで、あるいは3次までの計算では、程遠い結果になる。その理由が分からない。
条件や組合せを変えて、何通りか計算してみたが、普段計算している略算のAi分布は、精算した結果よりも大きくなるとは限らないことが分かった。
固有周期をパラメーターとし、地震波をサイン波にして計算して軸惟幾応答解析を行って比較してみる。
こんなことをやっていると、時間が過ぎるのが早い。
posted by TASS設計室 at 01:36| 構造設計

2018年03月31日

ケミカルアンカーを新築で使えるようにする

建築基準法の改正に向けて、2回目の意見募集が始まった。今回は2か月間の時間がある。
平成19年の改正では、ケミカルアンカーを新築に使うことが議論されたが、実現しなかった。エポキシ樹脂を使うため、火災に弱いことが欠点とされている。
日本人は、反対意見を出すことに関しては天下一品の能力があり、何でも潰すが、海外、特に欧米の規準には従順である。
耐震改修工事では、ケミカルアンカーを使うことが認められている。耐震診断は1968年の日米共同研究から始まっている。
日本建築学会の設計規準から逸脱したものでも、告示化することで認められているものもある。木材に関するものは、北米からの外圧が強い。
鋼材や鉄骨に関しては、JIS規格による非関税障壁があることで、日本の製品が守られているが、中国にはJIS規格の認定工場がある。北米のASTM規格の鋼材を日本で使おうとすると、手続きが難しい。ところが、アルミニウムはJIS, ASTM, DIN の規格が統一されているので、容易に海外の材料を使うことができる。
現状では、ケミカルアンカーやメカニカルアンカーを新築に使うことがある。設計者の責任と判断で使う。メカニカルアンカーは認める行政機関もあれば、認めない行政機関もある。
技術的に確立したものなので、使い方を制限することで、使うことを認めても良いのではないだろうか。
posted by TASS設計室 at 17:52| 構造設計

2018年03月30日

スチールハウスは、ボタンの掛け違い

スチールハウスは、ボタンの掛け違いをしている。
木造枠組壁工法のスタッドを薄板軽量形鋼に置き換えたに過ぎないが、鉄骨造として扱われる。きわめて特殊な鉄骨造だが、荷重や応力は2x4工法と変わらない。
木造軸組工法に対して軽量鉄骨造があるが、これは骨組みが木造軸組工法と変わらない。柱脚の検討を詳細に行うと、柱形を設けないと成り立たない。肉厚6mm以下の小さな断面だが、鉄骨造と分類して不思議はない。

スチールハウスは枠組壁工法であると宣言してしまえば良い。
スチールハウスは鉄鋼メーカーが始めたので、鉄骨造に分類されるが、内装間仕切りに使う軽鉄で建物を構成しているようなものなので、『なんちゃって鉄骨造』だろう。それを偉そうに鉄骨造だと言うこともない。
施工方法は2x4工法と瓜二つで、2x4工法の床根太や垂木に薄板軽量形鋼を使うこともできる。鉄鋼メーカーは、何にでも使えさえすれば使用量が増えるので、2x4工法にも売り込んだのだろう。だから緑本に記載されている。そもそも、小梁や床は、好きなものを使えば良い。RC造の建物にデッキプレートの床を使うこともある。

軽量鉄骨造に構造用合板の耐力壁を使っても悪くない。
重量鉄骨造に構造用合板やCLTの耐力壁という構造も考えられる。

posted by TASS設計室 at 20:08| 構造設計

2018年03月28日

構造計算プログラムを整理統合する

構造計算プログラムを整理統合する時期がきたのではないだろうか。
RC/SRC/Sは、BUS-6やSS-7など、1本のプログラムで計算できる。
2x4/WRCも1本のプログラムで計算できるが、機能的に不十分なところがある。2x4工法の計算で求められた壁端部の短期軸力を、WRC造の梁に伝達することができない。BUS-6では、RCあるいはS梁に対する地震時の特殊荷重として考慮することができる。
木造の構造計算プログラムは、立体解析に移行することが遅れている。構造システムの HOUSE-ST1 が FAP-3 と連動すると立体解析が可能になる。

壁式構造は全体的に需要が少なく、ユーザー数が少ない。
2x4工法で最も使われているプログラムが kizkuri-2x4 であり、水平構面の計算ができないなど、機能不足が指摘されている。機能的に使えるプログラムは 東京デンコーの 2x4壁式 しかない。
posted by TASS設計室 at 15:12| 構造設計

2018年03月27日

構造計算書を見て判断する

工事を進める際、構造図に疑問があったら、構造計算書を見て判断する。
現場では構造計算書を見ることができる人は少なく、構造計算書は単なる飾り物になっている。
最初は他人が設計したものを見て、仕事を覚えるものだが、ひとつひとつ教えられなければ理解出来ない人もいる。現場管理や施工図の仕事に就く構造設計者が不足している。
構造設計者の仕事は、構造設計だけではない。確認申請の審査や適合性判定の仕事もある。
posted by TASS設計室 at 08:01| 構造設計

2018年03月24日

アーキトレンド

アーキトレンドがなければ仕事にならない人が多い。
特に木造住宅の設計者は、アーキトレンドに依存している。これは、アーキトレンドが設計者の知識を補っていることにある。構造図は良くできており、構造計算にも使える。
価格は高いが、意匠設計者をサポートする総合CADソフトとしては、良くできていると思う。
posted by TASS設計室 at 22:44| 構造設計

2018年03月23日

外部鉄骨階段の設計

RC造やS造、あるいは木造の建物にも外部鉄骨階段を付けるが、その設計方法は次のようにする。
鉛直荷重は鉄骨階段の柱が負担する。
地震時の水平力は、階段の重心位置に荷重を設定し、偏心率の計算に考慮する。
鉄骨階段の柱や梁、ササラ桁などは、個別に計算する。
木造建築の外部階段の場合、kizkuri や kizukuri-2x4 で計算する人も多いと思うので、その際の計算方法は、次のようにする。
鉄骨階段の柱は、木造の柱として、柱の位置にリアルに入力する。
梁も入力し、階段は床として入力する。階段は床が斜めになっているが、層重量の負担範囲に合わせて床荷重を配置する。床荷重は、鉄骨の重量を考慮して求める。
柱の軸力は、木造として計算しても同じなので、計算結果を利用して鉄骨部材の検定を行う。
鉄骨階段の柱は、建物本体と同じ動きになるので、強制変位を受けることになり、強制変位を受けた際に許容応力度を超えないことを示すが、層間変形角が 1/150 程度なら、検討してもしなくても、結果は同じだろう。
階段は本体からの突出部となるので、1Gの水平力に対して、本体に取り付けるボルトの検討を行う。
その際のボルトは、コーチスクリューではなく、ナットと座金を用いて、ボルトを貫通して止めるほうが安心だ。
事務所ビルやマンションの外部階段も、木造のアパートに付ける階段も、こんな要領で計算する。

posted by TASS設計室 at 17:18| 構造設計

2018年03月18日

困ったときのCFT構造、フラットスラブ

今まで2度、CFT構造を設計した。
1つ目は、柱が6本の10階建て鉄骨造で、1階のみをSRCとしたが、中央の2本の柱を細くしたいという要望があり、CFTの柱にした。軸力が大きいので、角型鋼管の中にコンクリートを充てんした。
避難通路の幅が確保できず、意匠設計は苦労していた。
2つ目は、マンションの耐震補強で、バルコニーの外側にフレームを組んだが、鉄骨だけでは軸方向の変形が大きいため、CFTとした。
まともにCFTの建物を設計したことがく、困ったときのCFTであった。

あと2つ、困ったときのフラットスラブがあった。
1つ目は、移転のため、RC3階建ての建物を引いてきて基礎の上に載せるというものであった。
地盤が良く、直接基礎が可能なので、上下逆転したフラットスラブで基礎を構成した。
2つ目は、斜面に建つマンションのドライエリアの壁にフラットスラブを利用した。支版の部分を他の壁の部分と同じ厚さにしたので、完成してしまえばフラットスラブであることが分からない。
フラットスラブについても、本来の使い方で設計したことがない。
posted by TASS設計室 at 21:54| 構造設計

構造設計を学ぶ順番

構造設計を学ぶ順番
基本中の基本
1.RC造
2.S造
次は実務を行いながら、適当に増えてくる
3.WRC造
4.SRC造
5.補強CB造
6.軽量鉄骨造
このあたりで木造を加える
7.木造軸組工法
8.2x4工法
9.宅地造成の擁壁
10.地下車庫
耐震診断も行うようになる
11.RC/SRC/WRC耐震診断
12.S耐震診断
13.木造耐震診断
上記以外の建築や工作物
14.アルミニウム合金造
15.スチールハウス
16.ゴルフ練習場の鉄塔
17.その他の工作物
18.RM造
こんな感じでメニューを増やすが、基本はRC造とS造に集約される。
これらをしっかりやっておけば、全てに応用できる。
1990年代に木造軸組工法3階建ての構造設計を依頼され、軽量鉄骨造のようなものだと理解して計算した。
その直後に2x4工法3階建てを依頼され、壁式鉄筋コンクリート造のようなものだと思って計算した。
その後、スチールハウスの構造計算を行ったが、2x4工法と同じではないか、なぜ鉄骨造なのかと思った。
補強CB造は、工場の設計で、付属する危険物倉庫の設計から始まった。壁式鉄筋コンクリート造と同様の計算ができる。RM造は、壁式鉄筋コンクリート造そのものだ。
ゴルフ練習場の鉄塔は27m〜45mのものを設計したが、土木の設計者に教えてもらいながら設計した。ネットの張力の計算や風圧時の計算に特徴がある。コンクリート柱の掘っ立て柱が倒れたので、建て替えから始まった。
木造の伝統工法は縁がないし、難しくて手が出ない。これから増えるかもしれないCLT構造も、本を斜め読みしただけである。


posted by TASS設計室 at 00:55| 構造設計

2018年03月17日

鉄骨造のルート1−1と木造のルート1

3階建て、軒高9m、最高高さ13mの範囲では、鉄骨造のルート1-1は木造のルート1と比べて、かなり不利である。
鉄骨造のルート1-1の500uという上限を設けることで、スチールハウスも鉄骨造に準じて500uという制限を受ける。
しかし、木造に関しても、面積の上限を設けても良いのではないかと思う。木造3階、軒高9m、最高高さ13mなら、面積の上限なしということは如何なものだろうか。
posted by TASS設計室 at 02:30| 構造設計