(57)【要約】【課題】柱梁接合部を設計して設計図面もしくは加工用データを出力することを可能にした設計支援プログラムプログラム、設計・製造・販売支援プログラムプログラム、及びそのプログラムにより設計されて製造された柱梁接合部材・構造物を提供する。【解決手段】入力データから、柱フェイスで降伏曲げモーメントに対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力を確保できるボルト本数、ボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面を用いたときの柱から最も遠いボルト位置を計算するステップと、柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した有効断面の降伏または全塑性モーメントを生じる荷重に対して、柱から最も近いボルト位置でのフランジのみの有効断面で降伏または全塑性曲げ耐力が確保できるフランジ幅を計算するステップと、柱梁接合部の設計図面を出力するステップとを備え、これらの各ステップの処理をコンピュータに実行させるプログラム。【選択図】　　　　図１
2004011211.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
梁の鋼種と断面形状、スパンを入力するステップと、
入力されたデータから、柱フェイスでの降伏曲げモーメントに対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力を確保できるボルト本数、およびボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面を用いたときの柱から最も遠いボルト位置を計算するステップと、
柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した有効断面の全塑性モーメントに対して、柱から最も近いボルト位置でのフランジのみの有効断面で全塑性曲げ耐力が確保できるフランジ幅を計算するステップとを備え、
これらの各ステップの処理をコンピュータに実行させることを特徴とする設計支援プログラム。
【請求項２】
柱の鋼種と断面形状、オフセット量及び使用するボルト強度の一部又は全てを更に入力することを特徴とする請求項１記載の設計支援プログラム。
【請求項３】
柱フェイスでの降伏モーメントに代えて、建物の構造設計から算定される断面力を入力することを特徴とする請求項１又は２記載の設計支援プログラム。
【請求項４】
設計に必要なデータを、構造設計プログラムの出力データから読み込むことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の設計支援プログラム。
【請求項５】
梁の鋼種と断面形状、スパンを入力するステップと、
入力されたデータから、柱フェイスでの降伏曲げモーメントに対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力を確保できるボルト本数、およびボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面を用いたときの柱から最も遠いボルト位置を計算するステップと、
柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した有効断面の全塑性モーメントに対して、柱から最も近いボルト位置でのフランジのみの有効断面で全塑性曲げ耐力が確保できるフランジ幅を計算するステップとを備え、更に、
入力情報と計算結果から得られる柱梁接合部の設計図面を出力するステップ、柱梁接合部を構成する部材の数量および重量と、製作に必要な副資材量、開先長さ、溶接長さ、ボルト穴明数を集計するステップ、及び集計された各部材、各製造工程に応じた単価を掛け合わせて柱梁接合部の積算を行うステップの一部又は全てを備え、
これらの各ステップの処理をコンピュータに実行させることを特徴とする設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項６】
柱の鋼種と断面形状、オフセット量及び使用するボルト強度の一部又は全てを更に入力することを特徴とする請求項５記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項７】
柱フェイスでの降伏モーメントに代えて、建物の構造設計から算定される断面力を入力することを特徴とする請求項５又は６記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項８】
設計に必要なデータを、構造設計プログラムの出力データから読み込むことを特徴とする請求項５記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項９】
各接合部の溶接記号、コラムのシーム位置、寸法線、材質等が表記された製作図面を、指定した縮尺あるいは原寸で出力し、
又は、接合部の部品の材質、形状寸法のデータ、位置データ、溶接記号、板の切断に必要な形状データ、穴あけに必要な形状寸法データ、開先加工に必要なデータなどデータの属性ごとにグルーピングし、鋼材の自動切断機器若しくは穴あけ加工機などのデジタル入力データとして出力する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項５〜８の何れかに記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項１０】
設計された柱梁接合部の構成部材に関して、溶接縮み量、開先形状、ルートギャップを考慮した数量および重量を集計する処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項５〜９の何れかに記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項１１】
柱梁接合部に取り付く周辺部材の数量集計処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項５〜１０の何れかに記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項１２】
設計された柱梁接合部の構成部材をデータベース化する処理を備えることを特徴とする請求項５〜１１の何れかに記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項１３】
入力された情報に対応して、前記データベースから該当する柱梁接合部形状を読み出す処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項１２記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項１４】
想定される柱と梁の組合せから予め設計された柱梁接合部形状が格納されたデータベースから、入力された情報に対応して、該当する柱梁接合部形状を読み出す処理をコンピュータに実行させることを特徴とする請求項５〜１１の何れかに記載の設計・製造・販売支援プログラム。
【請求項１５】
請求項５〜１４の何れかの設計・製造・販売支援プログラムを用いて設計されて製造されたことを特徴とする柱梁接合部材。
【請求項１６】
請求項１５記載の柱梁接合部材を用いて製造されたことを特徴とする柱梁接合構造物。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物の柱梁接合部をコンピュータシステムを用いて設計し、製造・販売する為のプログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、柱梁接合部にブラケットを用いる場合、ボルト接合部分を柱から遠ざけ、ボルト本数は、通常、部材有効断面の全強設計により、一意的に決定され、建設省住宅局建設指導課監修「鉄骨構造標準接合部」に示される梁部材ごとの標準ボルト本数を採用することも多い。しかし、通常用いられるブラケット（端部梁）の出寸法は約８０〜１００ｃｍと長いことから、工場製作や運搬において不都合なものとなる。このブラケットの出寸法を短くするために、接合ディテールを改善して、ブラケットと梁とのボルト接合部分を、柱側に近づけた技術も考えられている（特開２００２−１１５３３８号公報）。この際、塑性化機構はブラケット側を弾性範囲とし、柱から最も遠いボルト位置から塑性化させることとなる。
【０００３】
また、設計事務所、ゼネコン、ファブの各段階で、要求される図面情報、精度が異なるため、各社がそれぞれ独自のシステムを使って図面を描いている。鋼材問屋は設計図面から部材数量、重量をそれぞれ手作業で拾い出し、さらに加工時の切り代、溶接縮み代等のノウハウを考慮して発注する形式を取っている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ブラケットと梁とのボルト接合部分を柱側に近づけて、梁側で塑性化させる機構とする場合、ボルト接合部のボルト本数は、１次設計時に柱フェイスでの降伏曲げモーメントに対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力と、柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面耐力が、同時に確保されなければならない。
【０００５】
この接合形式においては、ある柱スパンに対してボルト接合部が柱に近づくほど、梁端のボルト接合位置でのモーメントが大きくなるため、すべり耐力を満足するためのボルト本数が増加する。また、柱スパンと算出されたボルト本数の関係から、柱から最も遠いボルト位置でのモーメントに対し、ボルト穴断面欠損を考慮した有効断面が確保できなくなる場合があり、ダイアフラムの出寸法を長くする必要がある。
しかしながら、ダイアフラムの出寸法を長くすると、モーメントは小さくなるので、すべり耐力を確保するためのボルト本数が減少する可能性もある。このように設計が煩雑になり、ボルト本数とブラケットの出寸法および有効断面の合理的な値を簡易な方法により、一意的に決定することができない問題があった。
【０００６】
また、前述のように接合ディテールを改善した柱梁接合部の製造に当たっては、設計者が作成した設計図面をもとに、柱と梁の諸元、スパン等を接合部ごとに拾い出し、設計図面を作成し、製造技術のノウハウを考慮した部材寸法で見積もりおよび材料発注をしなければならず、ファブリケータの作業効率が悪くなる。特約店が周辺部材の発注を行う際も、従来型と比較して、梁の長さやボルト本数の拾い等が煩雑となる。
【０００７】
本発明は、上記の問題点を解決するためになされたものであり、柱梁接合部を自動的に設計して設計図面又は加工用データを出力することを可能にした設計支援プログラム、設計・製造・販売支援プログラム、及びそのプログラムにより設計されて製造された柱梁接合部材・構造物を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る設計支援プログラムは、梁の鋼種と断面形状、スパンを入力するステップと、入力されたデータから、柱フェイスでの降伏曲げモーメントに対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力を確保できるボルト本数、およびボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面を用いたときの柱から最も遠いボルト位置を計算するステップと、柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した有効断面の全塑性モーメントに対して、柱から最も近いボルト位置でのフランジのみの有効断面で全塑性曲げ耐力が確保できるフランジ幅を計算するステップとを備え、これらの各ステップの処理をコンピュータに実行させるものである。
【０００９】
（２）本発明に係る設計支援プログラムは、上記（１）のプログラムにおいて、柱の鋼種と断面形状、オフセット量及び使用するボルト強度の一部又は全てを更に入力するものである。
【００１０】
（３）本発明に係る設計支援プログラムは、上記（１），（２）のプログラムにおいて、柱フェイスでの降伏モーメントに代えて、建物の構造設計から算定される断面力を入力するものである。
【００１１】
（４）本発明に係る設計支援プログラムは、上記（１）〜（３）のプログラムにおいて、設計に必要なデータを、構造設計プログラムの出力データから読み込むものである。
【００１２】
（５）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、梁の鋼種と断面形状、スパンを入力するステップと、入力されたデータから、柱フェイスでの降伏曲げモーメントに対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力を確保できるボルト本数、およびボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面を用いたときの柱から最も遠いボルト位置を計算するステップと、柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した有効断面の全塑性モーメントに対して、柱から最も近いボルト位置でのフランジのみの有効断面で全塑性曲げ耐力が確保できるフランジ幅を計算するステップとを備え、更に、入力情報と計算結果から得られる柱梁接合部の設計図面を出力するステップ、柱梁接合部を構成する部材の数量および重量と、製作に必要な副資材量、開先長さ、溶接長さ、ボルト穴明数を集計するステップ、及び集計された各部材、各製造工程に応じた単価を掛け合わせて柱梁接合部の積算を行うステップの一部又は全てを備え、これらの各ステップの処理をコンピュータに実行させるものである。
【００１３】
（６）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記（５）のプログラムにおいて、柱の鋼種と断面形状、オフセット量、及び使用するボルト強度の一部又は全てを更に入力するものである。
【００１４】
（７）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記（５），（６）のプログラムにおいて、柱フェイスでの降伏モーメントに代えて、建物の構造設計から算定される断面力を入力するものである。
【００１５】
（８）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記（５）〜（７）のプログラムにおいて、設計に必要なデータを、構造設計プログラムの出力データから読み込むものである。
【００１６】
（９）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記（５）〜（８）のプログラムにおいて、各接合部の溶接記号、コラムのシーム位置、寸法線、材質等が表記された製作図面を、指定した縮尺あるいは原寸で出力し、又は、接合部の部品の材質、形状寸法のデータ、位置データ、溶接記号、板の切断に必要な形状データ、穴あけに必要な形状寸法データ、開先加工に必要なデータなどデータの属性ごとにグルーピングし、鋼材の自動切断機器若しくは穴あけ加工機などのデジタル入力データとして出力する処理をコンピュータに実行させるものである。
【００１７】
（１０）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記の（５）〜（９）のプログラムにおいて、設計された柱梁接合部の構成部材に関して、溶接縮み量、開先形状、ルートギャップを考慮した数量および重量を集計する処理をコンピュータに実行させるものである。
【００１８】
（１１）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記の（５）〜（１０）のプログラムにおいて、柱梁接合部に取り付く周辺部材の数量集計処理をコンピュータに実行させるものである。
【００１９】
（１２）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記の（５）〜（１１）のプログラムにおいて、設計された柱梁接合部の構成部材をデータベース化する処理をコンピュータに実行させるものである。
【００２０】
（１３）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記の（１２）のプログラムにおいて、入力された情報に対応して、前記データベースから該当する柱梁接合部形状を読み出す処理をコンピュータに実行させるものである。
【００２１】
（１４）本発明に係る設計・製造・販売支援プログラムは、上記の（５）〜（１１）のプログラムにおいて、想定される柱と梁の組合せから予め設計された柱梁接合部形状が格納されたデータベースから、入力された情報に対応して、該当する柱梁接合部形状を読み出す処理をコンピュータに実行させるものである。
【００２２】
（１５）本発明に係る柱梁接合部材は、上記（５）〜（１４）の何れかの設計・製造・販売支援プログラムを用いて設計されて製造されたものである。
【００２３】
（１６）本発明に係る柱梁接合構造物は、上記（１５）の柱梁接合部材を用いて製造されたものである。
【００２４】
【発明の実施の形態】
実施形態１．
図３は柱梁接合部の斜視図であり、図４はその平面図である。下方より上方に向けて、下部角柱１０１、下部通しダイヤフラム１０２、角柱コア部１０３、上部通しダイヤフラム１０４、上部角柱１０５が接合されている。また、下部通しダイヤフラム１０２及び上部通しダイヤフラム１０４はそれぞれブラケットが一体的に形成されている。
【００２５】
この種の梁の接合形式においては、ある柱スパンに対してボルト接合部が柱に近づくほど、梁端のボルト接合位置でのモーメントが大きくなるため、すべり耐力を満足するためのボルト本数を算出する必要がある。また、柱スパンと算出されたボルト本数の関係から、柱から最も遠いボルト位置でのモーメントに対し、ボルト穴断面欠損を考慮した有効断面が確保できなくなる場合があり、ダイアフラムの出寸法を長くする必要がある。しかしながら、ダイアフラムの出寸法を長くすると、モーメントは小さくなるので、すべり耐力を確保するためのボルト本数が減少する可能性もある。ここで、梁に生じるモーメント上昇が連続的であるのに対し、ボルト本数の増え方が段階的であり、さらに、ボルトピッチや縁端距離によっても異なってくるため、最適なダイアフラムの出寸法とボルト本数を収斂計算によって求める。
【００２６】
また、或る柱スパンが与えられれば、すべり耐力を満足するためのボルト本数は算出できるため、算出されたボルト本数から、柱から最も遠いボルト位置までの距離が梁断面ごとに一意的に決定できる。この距離を予め設計者に提出することにより、構造設計の段階から、梁の有効断面を確保できる部材を選定することも出来る。
【００２７】
図１は本発明の実施形態１に係る柱梁接合部の設計・製造・販売支援プログラムの処理内容を示したフローチャートであり、上述の内容が演算処理に取り込まれている。このフローチャートは図示を省略したがコンピュータにその処理を行わせる為のプログラムを表したものである。
【００２８】
最初に入力データを取り込む処理を行う（Ｓ１００）。その入力データとしては、▲１▼座標（スパン）、階高、▲２▼柱の断面形状、鋼種、偏心量、▲３▼梁の断面形状、鋼種、偏心量等がある。次に、設計用データの作成処理を行う（Ｓ２００）。設計用データの作成としては例えば、▲１▼柱内−内スパンの計算、▲２▼使用ボルトの選択、▲３▼柱、梁の断面性能の計算等を行う。
【００２９】
図５は以上のようにして得られた入力データ及び予め記憶装置のデータベースに格納されているデータの各項目を示した図であり、これらのデータに基づいて、図６に示される設計用計算データの項目が求められ、更に、最終的に出力データの各項目のデータが求められることとなる。
【００３０】
ここで、再び、図１に戻ると、上記の入力データ及びデータベースに基づいて、▲１▼通しダイヤフラム形状、▲２▼必要ボルト数、▲３▼添え板形状をそれぞれ求める柱梁接合部の設計処理を行う（Ｓ３００）。この設計処理（Ｓ３００）は、仕口の台数分だけ繰り返し行われる。この処理が終わると、契約状況（段階）に応じて出力項目を制御する処理を行う（自動的に或いは手動により）（Ｓ４００）。即ち、契約状況（段階）に応じては後述の出力項目の全てが必要でないため、必要な項目のみを求める処理を行う。出力項目の処理としては、数量集計（▲１▼仕口部数量集計、▲２▼周辺部材数量集計）（Ｓ４１０）、積算（▲１▼仕口部単価コスト算定、▲２▼仕口部総コスト算定）（Ｓ４２０）、図面作成（▲１▼柱仕口部図面作成、▲３▼梁継手図面作成、▲３▼添板図面作成）（Ｓ４３０）の各処理があり、これらの処理は契約状況（段階）に応じて処理されることになる。以上の処理が終了すると、出力処理がなされる（Ｓ５００）。出力項目としては、▲１▼入力情報、▲２▼数量集計表、▲３▼積算コスト表、▲４▼接合部図面あるが、これらは、上記の処理（Ｓ４００）により又は手動により選択される。
【００３１】
次に、上記の設計用データの作成処理（Ｓ２００）の詳細を説明する。
（１）柱内−内スパンの作成
柱芯−芯距離（Ｌｃ）から梁両端の柱径の半分を引くことにより、柱内−内スパン（Ｌ）を求める。
Ｌ＝Ｌｃ−（Ｄ１＋Ｄ２）／２
【００３２】
（２）使用ボルトの選択
使用する高力ボルトの径は、梁幅に応じて下記の条件から決定する。但し、保有耐力の判定（αｊ≧１．１）を満足しない場合は、改めて変更する。
Ｂ＜２５０の場合：Ｍ２０（ｄＦ＝２２ｍｍ）
Ｂ≧２５０の場合：Ｍ２２（ｄＦ＝２４ｍｍ）
【００３３】
（３）柱、梁の断面性能計算
次式により断面性能をそれぞれ求める。
【００３４】
【数１】
2004011211.tif 000003
【００３５】
次に、上記の柱梁接合部の設計処理（Ｓ３００）の詳細を説明する。図２は上記の設計処理（Ｓ３００）の詳細を示したフローチャートである。
（１）梁段差の判定（Ｓ３０１，Ｓ３０２）
取り付く梁の断面形状の違いによって生じる梁段差（ｅ）があるかどうかを判断し、梁段差（ｅ）の大きさに応じた処理を行う。図７はその説明図であり、例えば、ｅ≧１００ｍｍである場合には通しダイヤフラムを３枚挿入し、ｅ＜１００ｍｍである場合には、梁せいの小さい側は従来型の鉛直ハンチブラケットとする。
【００３６】
（２）通しダイアフラムの板厚決定（Ｓ３０３）
通しダイアフラムの板厚は、取りつく梁の最大フランジ板厚以上とする。
【００３７】
（３）保有耐力の判定（Ｓ３０５，Ｓ３０６）
柱から最も遠いボルト位置で塑性化させ、このボルト位置から梁側に十分な塑性化領域を形成させる必要がある。例えば下式を満足することを確認する。
【００３８】
【数２】
2004011211.tif 000004
【００３９】
上式を満たさない場合には、使用する高力ボルトの径を小さくするか、ボルト配置を変更してゲージライン数を小さくして、ボルト孔欠損を考慮した有効断面を大きくするか、又は低降伏比の梁材を使用して降伏比を大きくすることにより、条件を満足させる。
【００４０】
（４）フランジボルト本数の算定（Ｓ３０６）
１次設計時にボルト接合部ですべりを生じないように、柱フェイスで梁全断面の降伏曲げモーメントとなる荷重時に、スプライス中央梁側第１ボルト位置に生じる曲げモーメントに対し、ボルトのすべり耐力が上回るようにフランジボルト本数を算定する。例えば下記のように算定する。
【００４１】
【数３】
2004011211.tif 000005
【００４２】
（５）有効断面の判定（Ｓ３０７，Ｓ３０８）
柱フェイスで梁全断面の降伏曲げモーメントとなる荷重時に、柱から最も遠いボルト位置に生じる曲げモーメントに対し、梁のボルト穴欠損を考慮した有効断面による降伏曲げモーメントが上回ることを確認する。例えば下記のように算定する。
【００４３】
【数４】
2004011211.tif 000006
【００４４】
ここに、ＳＡは柱フェイスから最も遠いボルト位置までの距離で、例えば下式で表される。
【００４５】
【数５】
2004011211.tif 000007
【００４６】
上式を満たさない場合には、柱フェイスから最も遠いボルト位置までの距離を大きくして、改めて（４）フランジボルト本数の算定に戻り、条件を満足するまで繰り返す。
【００４７】
（６）通しダイアフラムの拡大幅の算定（Ｓ３０９〜Ｓ３１１）
柱芯と梁芯が一致している場合（梁偏心がない場合には）には柱から最も遠いボルト位置でボルト孔欠損を考慮した梁の全塑性モーメントとなる荷重時に、柱に最も近いボルト位置に生じる曲げモーメントに対し、ボルト孔欠損を考慮したブラケットフランジのみの有効断面による全塑性モーメントが上回るように、柱に最も近いボルト位置のフランジ幅を算定する。例えば下式によって算定する。
【００４８】
【数６】
2004011211.tif 000008
【００４９】
ただし、柱芯と梁芯が一致しない場合（梁偏心がある場合）には、例えば下式によって算定する。
【００５０】
【数７】
2004011211.tif 000009
【００５１】
（７）ウェブのボルト本数の算定（Ｓ３１２〜Ｓ３１４）
ウェブのボルト本数は曲げとせん断のインターラクションを考える。例えば下式を満足することを確認する。
【００５２】
【数８】
2004011211.tif 000010
【００５３】
ボルト本数の算定にあたり、例えば初めに鉄骨構造標準接合部（ＳＣＳＳ−９７）に示されるボルト本数を仮定し、上式を満足するか確認する。満足しない場合には、ウェブせいを超えない範囲で部材せい方向のボルト本数（ｍｗ）を増やす。さらに、それでも満足しない場合には、部材長手方向の列数を増加させて、条件を満足させる。このようにすれば初期値を１とした場合よりも収束計算が少なくて済む。
【００５４】
（８）せん断スパン長の判定（Ｓ３１５、Ｓ３１６）
最縁端ボルト位置のボルト穴断面欠損を考慮した全塑性モーメント（Ｍｐｅ）に対して、モーメント勾配に従い上昇したスプライス中央位置での曲げモーメントに対し、ウェブのせん断耐力が確保されるように、柱スパンが例えば下式を満足する必要がある。
【００５５】
【数９】
2004011211.tif 000011
【００５６】
上式を満たさない場合には、ウェブボルトの部材長手方向の列数を増やして、再度検討を行う。
【００５７】
（９）フランジ添板厚の算定（Ｓ３１７〜Ｓ３１９）
フランジの外側と内側のスプライスプレート板厚の組合せは、柱フェイスで梁全断面の降伏曲げモーメントとなる荷重時に、ブラケット端部位置に生じる曲げモーメントに対し、スプライスプレートのボルト穴欠損を考慮した有効断面による降伏曲げモーメントが上回るように算定する。例えば、下式を満足するように算定する。
【００５８】
【数１０】
2004011211.tif 000012
【００５９】
添板厚の算定にあたり、初めに例えば鉄骨構造標準接合部（ＳＣＳＳ−９７）に示されるスプライスプレート板厚を仮定し、上式を満足するか確認する。満足しない場合には、鋼板の規定サイズピッチで内側のスプライスプレート板厚をワンサイズ上げる。さらに、それでも満足しない場合には、同様に外側のスプライスプレート板厚をワンサイズ上げる。以上を繰り返して、条件を満足させる。
【００６０】
（１０）ウェブ添板厚の算定（Ｓ３２０〜Ｓ３２４）
ウェブの添板厚はせん断力及び曲げモーメントを別々に考慮する。それぞれ例えば下式を満足するように板厚を算定する。
【００６１】
【数１１】
2004011211.tif 000013
【００６２】
上式を満たさない場合には、ウェブの添板厚を厚くして再度検討を行う。
【００６３】
次に、上記の数量集計の処理（Ｓ４１０）の詳細を説明する。
（１）図８は、梁と柱との関係を示した説明図である。柱の長さは、下階接合部の通しダイアフラム最上端から、上階接合部の通しダイアフラム最下端までとし、溶接に必要な開先のルートギャップおよび溶接縮み量はデフォルト値を０として算出している。ただし、それぞれ適切な値を入力することにより、発注長さを算出することも可能である。梁の長さは、スパン（柱芯−芯距離）から、両端の柱径の半分と、両端接合部のダイアフラム出寸法を引き、さらに梁とのボルト接合に要するクリアランスを引いて算出している。例えば下式によって算定する。
ｂＬ＝Ｌ−（Ｄ１＋Ｄ２）／２−（Ｌｄ１＋Ｌｄ２）−１０×２
【００６４】
（２）スプライスプレートは、図９及び図１０に示される標準ボルトピッチ、縁端距離をもとに、ボルト本数によって形状を算出している。例えば下式によって算定する。
Ｗ＝２×｛（ｎＦ−１）×ｐｃ＋２×ｅ２｝＋１０
ｂ１＝Ｂ、ｂ２＝２×ｅ１
【００６５】
（３）フィラープレートは、図１１に示されるように、通しダイアフラムと取り付く梁フランジとの板厚差分の板厚で、内側スプライスプレートの半分の形状とする。例えば、下式によって算定する。
Ｗｓ＝（ｎＦ−１）×ｐｃ＋２×ｅ２
【００６６】
（４）通しダイアフラムの形状は、通しダイアフラムの組合せを考慮することにより歩留りを向上させることが可能となるため、図１２に示されるように、通しダイアフラムを抱合する最小四辺形を最大とし、正味の形状を最小とする。
【００６７】
（５）接合部のコラムの長さは、通しダイアフラムの内−内寸法とし、両端の突合せ溶接のルートギャップおよび溶接縮み量はデフォルト値を０として算出している。ただし、それぞれ適切な値を入力することにより、発注長さを算出することも可能である。
【００６８】
（６）シアプレートの形状は、高さが通しダイアフラムの内−内寸法とし、幅が柱フェイスからの通しダイアフラムの出寸法とする。
【００６９】
以上のようにして、設計された柱梁接合部の構成部材に関して、溶接縮み量、開先形状、ルートギャップを考慮した数量および重量を集計する処理と、柱梁接合部に取り付く周辺部材の数量集計処理とをコンピュータに実行させて求める。
【００７０】
次に、上記の積算の処理（Ｓ４１０）の詳細を説明する。
（１）接合部ごとに、構成部材の規格・形状・数量・重量を算出し、また、開先・溶接・仕口加工等の所要工数、数量を算出する。さらに、各構成部材、所要工数ごとに定められた単価若しくは入力された単価、あるいは歩留りを掛け合わせることにより、タイプごとの１台あたりのコストが計算される。上記で集計されたタイプごとの重量およびコストを材料費と加工費に分け、それぞれ個数を掛け合わせることにより、総材料費、総加工費を算出する。さらに一般管理費、運賃、消費税を加えることにより総計を算出する。
【００７１】
（２）副資材はコラム溶接用の裏当て金とし、コストは柱の切断１ヶ所につき１式として算出する。コラム開先のコストは、コラムの外周長さ（角部のＲは無いものとする）から算出する。　ボルト穴明のコストは、通しダイアフラム、シアプレートに空けられる接合部側ボルト本数の総計から算出する。
【００７２】
（３）溶接のコストはコラムの突合せ溶接、梁ウェブの隅肉溶接をそれぞれ例えば図１３及び図１４に示される換算率で隅肉６ｍｍ換算した長さから算出する。
【００７３】
（４）ボルトの首下長さは、使用するボルトの種類によって、締付け長さ（総板厚）に図１５に示される長さを加えて算出する。
【００７４】
（５）また、ボルトの重量は、首下長さとボルト径から、例えば図１６に従って算出する。
【００７５】
次に、図面作成の処理（Ｓ４３０）の詳細を説明する。まず、上述の柱梁接合部の設計処理（Ｓ３００）により各部の諸元が求まると、図１７のように次の一連の作業を行う。
（１）図面の作成に必要な柱梁接合部のデータを出力する（Ｓ４３１）。
（２）基準点を設定する（Ｓ４３２）。この基準点はプリセットされているものとする。鋼材の形状データ、穴あけ用データ、溶接用データ、寸法線データなどの属性の設定を行う（Ｓ４３３））。
（３）図面を描画する座標の設定を行う（Ｓ４３４）。
（４）作業内容を設定する（Ｓ４３５）。ここでは例えば四角、丸等の図面の要素を設定する。
（５）諸数値を設定する（Ｓ４３６）。ここでは上記の図面の要素に寸法を設定する。上記の（Ｓ４３３）〜（Ｓ４３６）の処理を、全ての作業が終了するまで繰り返す。
【００７６】
（６）全ての作業について上記の（Ｓ４３３）〜（Ｓ４３６）の処理が終了すると、出力の目的に応じて、出力する数値の属性を選択し（Ｓ４３７）、例えばＣＡＤデータの形式である、ＤＸＦデータ用フォーマットに変換して出力する（或いは記憶装置に格納する）（Ｓ４３８，Ｓ４３９）。或るいは、ＣＡＭ用データフォーマットに変換して出力する（Ｓ４４０，Ｓ４４１）。
【００７７】
なお、製作図面は、各接合部の溶接記号、コラムのシーム位置、寸法線、材質等が表記され、指定した縮尺あるいは原寸で出力する（後述の図２８〜図３０参照）。また、鋼材の自動切断機のデジタル入力データとして出力する処理を行うことにより、製造段階に繋げることにより効率的な製造が可能になっている。この際、接合部の部品の材質、形状寸法のデータ、位置データ、溶接記号、板の切断に必要な形状データ、穴あけに必要な形状寸法データ、開先加工に必要なデータなどデータの属性ごとにグルーピングし、必要があれば、別のレイヤーに記入するなどして管理すれば、デジタル入力データ化などのデータ処理が簡易に行うことができる。
【００７８】
本実施形態１においては、以上のようにして、最適なダイアフラムの出寸法とボルト本数を収斂計算によって求めることができ、また、ファブリケータ等の作業を軽減させるため、最低限必要な項目を簡易な方法で入力することにより、接合部設計、周辺部材を含めた数量集計、見積もり、図面作成が自動的に出力される設計・製造・販売支援プログラムが実現されている。
【００７９】
また、上述のようにして合理的に設計されて製造された柱梁構造物は次のような利点がある。（本発明は、対地震用に限定されるものではない。）
（１）柱から最も遠いボルト位置において、塑性ヒンジを形成することができるため、例えば地震荷重時の崩壊機構が明確になる。梁側のみを塑性させてブラケット側を弾性的に押さえることができるため、地震後において、梁部のみを補集又は取り替えるだけで済み、大がかりな復旧工事が不要になる。
【００８０】
（２）梁側及びブラケット側の双方に塑性が発生する場合においても、梁側で破断させることができるため、地震後において、梁部のみを補集又は取り替えるだけで済み、大がかりな復旧工事が不要になる。
（３）要求されるエネルギー吸収量（累積塑性変形倍率）に対して、使用ボルト径が既知の場合には、梁に用いる鋼材の降伏比を特定することができる。また、梁の鋼材（降伏比）が既知の場合には、梁のフランジのボルト穴断面欠損率を特定することができる。
【００８１】
実施形態２．
なお、上述の実施形態１においては、柱梁接合部の設計処理（Ｓ３００）の入力データは手入力する例について説明したが、既存のデータを取り込むようにしてもよい。図１８はその処理を示したフローチャートである。例えば従来から行われている構造設計プログラムの例えば２次設計データ（出力データ）から入力データの掃出しの処理を行い（Ｓ２９６）、そのデータから必要なデータを取り込んでフォーマットを変換し（Ｓ２９７，Ｓ２９８）、柱梁接合部の設計処理（Ｓ３００）に繋げるようにする。
【００８２】
実施形態３．
また、上述の実施形態１においては入力データを入力してからそのデータを演算処理して設計仕様を求める例について説明したが、上述の計算結果をデータベース化し、或いは、定型的な入力データについて上述の演算処理を行っておいてデータベース化し、そのデータを読み出すことにより設計仕様を求めるようにしてもよい。図１の波線部分は実施形態３に相当するものであり、処理（Ｓ１１０）が該当する。（後述の図２１、図２２参照）
【００８３】
図１９は実施形態３を概念的に示した説明図である。例えば梁について断面形状のリストがあり、そのリストから該当する形状のもの例えば「Ｈ−４００×２００×９×２２」を選択すると、それに対応した複数の鋼種が入力画面に現れて、例えば「ＳＮ４００Ｂ」を選択すると、その「ＳＮ４００Ｂ」に対応した複数のスパンが入力画面に現れる。そのスパンの内、例えば「１４Ｈ＜Ｌ＜１６Ｈ」を選択すると、それらの条件に該当する「ボルト本数」、「通しダイヤフラム形状」、「添板形状」等のデータが読み出される。
【００８４】
実施形態４．
なお、図１のフローチャートにおいて、設計用データの作成（Ｓ２００）及び柱梁接合部の設計処理（Ｓ３００）により得られたデータを、予め設定された所定の判断基準に基づいてエラーの有無を判断する処理を加えるようにしてもよい。その場合には、エラーの内容を表示させてデータの再入力を促す。（後述の図３１参照）
【００８５】
【実施例】
次に、上述の実施形態についての具体例について説明する。なお、後述する図においては「耐震ジョイント」という言葉が画面に表示されているが、本発明は対「地震」用に限定されるものではない。
【００８６】
図２０は通り芯及び階高設定の画面を示した図であり、この入力画面に従ってデータを入力するとになる（図１の処理（Ｓ１００）参照）。
【００８７】
図２１は柱断面リストの入力画面を示した図であり、図２２は梁断面リストの入力画面を示した図である（図１の処理（Ｓ１１０）参照）。これらの入力画面は、上記の実施形態３における入力画面であり、この入力画面に従って柱や梁を特定することにより、データベースに格納されているデータの内、該当するデータが読み出される。
【００８８】
図２３は部材集計表（柱）の画面を示した図、図２４は部材集計表（梁）の画面を示した図、図２５は部材集計表（スプライスプレート）の画面を示した図である（図１の処理（Ｓ４１０、Ｓ５００）参照）。部材である柱、梁、スプライスプレート等はこれらの図に示されるように一覧表示される（図１の処理（Ｓ４２０、Ｓ５００）参照）。
【００８９】
図２６は数量集計・積算表（接合部別）の画面を示した図であり、図２７は積算表（建物全体）の画面を示した図である（図１の処理（Ｓ４２０、Ｓ５００）参照）。
【００９０】
図２８は梁継手詳細図の画面を示した図、図２９は柱仕口詳細図の画面を示した図、図３０は添板作成図の画面を示した図である（図１の処理（Ｓ４３０、Ｓ５００）参照）。
【００９１】
図３１は上述の実施形態４におけるエラーチェックの画面を示した図である。エラーチェックの内容が表示されることで、エラーの内容を把握することができる（実施形態４参照）。
【００９２】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、柱の鋼種と断面形状等を入力するステップと、入力データから柱フェイスで降伏曲げモーメントを生じる荷重に対して、スプライス中央梁側第１ボルト位置でのすべり耐力を確保できるボルト本数、およびボルト穴欠損を考慮した梁の有効断面を用いたときの柱から最も遠いボルト位置を計算するステップと、柱から最も遠いボルト位置でのボルト穴欠損を考慮した有効断面の降伏又は全塑性モーメントを生じる荷重に対して、柱から最も近いボルト位置でのフランジのみの有効断面で降伏又は全塑性曲げ耐力が確保できるフランジ幅を計算するステップと、入力データと計算結果から得られる柱梁接合部の設計図面を出力するステップとを備え、これらの各ステップの処理をコンピュータに実行させるようにしたので、柱梁接合部を設計して設計図面を出力することが可能になっている。また、本発明によれば、柱梁接合部を合理的に、すなわちブラケットの形状寸法、ボルト本数が必要最小限に設計できるので、鋼材重量など原材料の使用量、製作・輸送コストを低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施形態１に係る柱梁接合部の設計・製造・販売支援プログラムの処理内容を示したフローチャートである。
【図２】図１の接合部の設計処理の詳細を示したフローチャートである。
【図３】設計対象となっている柱梁接合構造物の斜視図である。
【図４】図３の柱梁接合構造物の平面図である。
【図５】図１のフローチャートにおける入力データ及びデータベースの項目を示した図である。
【図６】図１のフローチャートにおける設計用計算データ及び出力データの項目を示し図である。
【図７】図２の梁段差の判定処理における梁段差及び処理方法の説明図である。
【図８】梁と柱との関係を示した説明図である。
【図９】梁幅と使用するボルト径等との関係を示した図である。
【図１０】スプライスプレート（梁の外側、内側）の構成図である。
【図１１】フィラープレートの構成図である。
【図１２】通しダイヤフラムの形状を示した平面図である。
【図１３】隅肉溶接における板厚と換算率との関係を示した図である。
【図１４】突合せ溶接における板厚と換算率との関係を示した図である。
【図１５】ボルト首長さを求める際の加算値を示した図である。
【図１６】ボルト首長さと重量との関係を示した図である。
【図１７】接合部図面作成及び製作データ生成の処理過程を示したフローチャートである。
【図１８】データ入力をする際の他の方法を示したフローチャートである。
【図１９】演算結果をデータベース化してそれを読み出すようにした場合の説明図である。
【図２０】通り芯及び階高設定の画面を示した図である。
【図２１】橋断面リストの入力画面を示した図である。
【図２２】梁断面リストの入力画面を示した図である。
【図２３】部材集計表（柱）の画面を示した図である。
【図２４】部材集計表（梁）の画面を示した図である。
【図２５】部材集計表（スプライスプレート）の画面を示した図である。
【図２６】数量集計・積算表（接合部別）の画面を示した図である。
【図２７】積算表（建物全体）の画面を示した図である。
【図２８】梁継手詳細図の画面を示した図である。
【図２９】柱仕口詳細図の画面を示した図である。
【図３０】添板作成図の画面を示した図である。
【図３１】エラーチェックの画面を示した図である。
【図１】
2004011211.tif 000014
【図２】
2004011211.tif 000015
【図３】
2004011211.tif 000016
【図４】
2004011211.tif 000017
【図５】
2004011211.tif 000018
【図６】
2004011211.tif 000019
【図７】
2004011211.tif 000020
【図８】
2004011211.tif 000021
【図９】
2004011211.tif 000022
【図１０】
2004011211.tif 000023
【図１１】
2004011211.tif 000024
【図１２】
2004011211.tif 000025
【図１３】
2004011211.tif 000026
【図１４】
2004011211.tif 000027
【図１５】
2004011211.tif 000028
【図１６】
2004011211.tif 000029
【図１７】
2004011211.tif 000030
【図１８】
2004011211.tif 000031
【図１９】
2004011211.tif 000032
【図２０】
2004011211.tif 000033
【図２１】
2004011211.tif 000034
【図２２】
2004011211.tif 000035
【図２３】
2004011211.tif 000036
【図２４】
2004011211.tif 000037
【図２５】
2004011211.tif 000038
【図２６】
2004011211.tif 000039
【図２７】
2004011211.tif 000040
【図２８】
2004011211.tif 000041
【図２９】
2004011211.tif 000042
【図３０】
2004011211.tif 000043
【図３１】
2004011211.tif 000044