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

2018年03月15日

杭の変更に絡む軽微変更

http://www.bureauveritas.jp/newsletter/101210/20101210-2.pdf

適用の条件に、「部材の強度または耐力が減少しないこと」「許容応力度以下であること」という2つの類似した 表現が多数使われていますが、前者は安全率が低下しない事(検定比の変化が微小であるなど)を、後者は 耐力上の問題がない事(許容応力度以内であるなど)を意味しています。
posted by TASS設計室 at 20:28| 構造設計

耐震性の評価

繁華街に建つワンスパンのRC造のビルの耐震補強だが、両側の隣地側は無開口の壁なので、柱の計算をする際、ある程度の範囲のRC壁を曲げに対して有効とする計算を考えている。奥行方向は十分な壁があるので、スパン方向のみが問題になる。使うことができるあらゆる知見を駆使して計算する。
鉄骨造のビルを連結して耐震強度を上げたこともある。エキスパンションを設けるだけが設計ではない。
分離するよりも、一体化したほうが良い場合もある。

posted by TASS設計室 at 18:10| 構造設計

2018年03月12日

新耐震から37年

新耐震から37年が経過した。
生まれた時から新耐震で、学校で学んだのも新耐震しかないという人も多いと思う。
あと数年で、設計基準に変化が起きるかもしれない。
木造は相変わらず壁量計算という昭和な設計をやっている。何とかしましょうよ。
posted by TASS設計室 at 22:37| 構造設計

高さ45mは1度だけ、たまに31m、普段は20m以下

https://aosawa.wordpress.com/2012/01/10/高さ制限値45%EF%BD%8D・60%EF%BD%8Dの由来-2/
工法別に適した高さがあるのではないだろうか。
木造軸組工法、2x4工法、スチールハウス、軽量鉄骨造は、3階建て、軒高9m、最高高さ13mの範囲が妥当だが、軒高9mをやや超える計画もある。住宅系なら3階で9mでも良いが、事務所や商業施設、福祉系の建物では窮屈だ。軒高11m、最高高さ15mは欲しいところだ。鉄骨造のルート1−1もそうだが、高さの制限が緩やかになったら有難い。
ルート2あるいはルート3で設計すれば良いが、RCやWRCは高さ20mまでルート1が選択できるが、鉄骨造の制限が厳しいことに違和感がある。
posted by TASS設計室 at 17:24| 構造設計

立体解析で浮き上がりを考慮する

立体解析で浮き上がりを考慮して計算すると、浮き上がりを拘束した時と比べて、偏心率が大きく異なることがある。立体で「ねじれ」を計算しているからではないかと思う。偏心率は初期剛性で計算したほうが良いと思う。
しかし、立体解析が当然のように行われているので、今後は立体で「ねじれ」を考慮することが良いのかもしれない。その前に、ねじれない構造計画を心掛けることは当然だ。
posted by TASS設計室 at 14:04| 構造設計

2018年03月11日

小規模鉄骨造

理論的で安心できる建物は鉄骨造だ。
小規模鉄骨造を増やしたいと考えている。
設計はパターン化しているので、一度経験すれば、意匠設計者にも難しくない。
構造計算プログラムも、BUS-6 や SS-7 など、最先端のものを使うことができる。
当方は BUS-6、SS-3、MIDAS iGen および eGen を使っている。
FAP-3、MED-3、DAP を併用することもある。
posted by TASS設計室 at 14:13| 構造設計