(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
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。
【背景技術】
【０００２】
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。
【０００３】
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。
【０００４】
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。
【０００５】
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。
【０００６】
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。
【０００７】
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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１４−８９５６７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
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。
【００１０】
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。
【００１１】
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。
【００１２】
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。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
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。
【発明の効果】
【００１４】
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。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】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。
【図２】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。
【図３】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。
【図４】図４は、同上における架構体モデルの全体概略図である。
【図５】図５は、同上における解析フローである。
【図６】図６は、ＦＥＭ解析の解析モデルの斜視図である。
【図７】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。
【図８】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。
【図９】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。
【図１０】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。
【図１１】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。
【図１２】図１２は、従来例における架構体の全体概略図である。
【図１３】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。
【図１４】図１４は、従来例における解析モデル作成のフローである。
【図１５】図１５は、従来例における等価断面積マスターである。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
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。
【００１７】
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。
【００１８】
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。
【００１９】
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。
【００２０】
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。
【００２１】
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。
【００２２】
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。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
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。
【００２６】
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。
【００２７】
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。
【００２８】
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。
【００２９】
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。
【００３０】
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。
【００３１】
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。
【００３２】
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。
【００３３】
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。
【００３４】
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。
【００３５】
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。
【００３６】
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。
【００３７】
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）。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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。
【００４５】
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。
【００４６】
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。
【００４７】
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。
【００４８】
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。
【００４９】
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。
【００５０】
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。
【００５１】
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。
【００５２】
例えば、本実施形態では、本体部１１０の断面積を９．５６７ｃｍ２とするとともに、断面二次モーメントを９２．７ｃｍ４とし、調整代部１１１の断面積を１ｃｍ２とするとともに、断面二次モーメントを２ｃｍ４とする。
【００５３】
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。
【００５４】
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。
【００５５】
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。
【００５６】
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。
【００５７】
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。
【００５８】
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。
【００５９】
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。
【００６０】
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。
【００６１】
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。
【００６２】
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。
【００６３】
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９．５６７ｃｍ２とするとともに、断面二次モーメントを９２．７ｃｍ４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１ｃｍ２とするとともに、断面二次モーメントを２ｃｍ４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０．５ｃｍ２とするとともに、断面二次モーメントを３ｃｍ４とする。
【００６４】
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７．０１２ｃｍ２、断面二次モーメントが６９．９ｃｍ４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１ｃｍ２、断面二次モーメントが２ｃｍ４（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０．５ｃｍ２、断面二次モーメントが３ｃｍ４）でよい。
【００６５】
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１３．０６９ｃｍ２、断面二次モーメントが１２１．６ｃｍ４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１ｃｍ２、断面二次モーメントが２ｃｍ４（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０．５ｃｍ２、断面二次モーメントが３ｃｍ４）でよい。
【００６６】
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。
【００６７】
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。
【００６８】
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。
【００６９】
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。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。
【００７４】
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。
【００７５】
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。
【００７６】
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。
【００７７】
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。
【００７８】
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。
【００７９】
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。
【符号の説明】
【００８０】
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
【図１】
0006507113.tif 000002
【図２】
0006507113.tif 000003
【図３】
0006507113.tif 000004
【図４】
0006507113.tif 000005
【図５】
0006507113.tif 000006
【図６】
0006507113.tif 000007
【図７】
0006507113.tif 000008
【図８】
0006507113.tif 000009
【図９】
0006507113.tif 000010
【図１０】
0006507113.tif 000011
【図１１】
0006507113.tif 000012
【図１２】
0006507113.tif 000013
【図１３】
0006507113.tif 000014
【図１４】
0006507113.tif 000015
【図１５】
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