(57)【要約】【課題】ＲＣ梁を用いた構造物のＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の算定を精度よく行う。【解決手段】ωｂをせん断ひび割れ幅、ａをせん断ひび割れの発生間隔、εｗａｖをせん断力に応じた鉄筋コンクリート梁で使用するせん断補強筋の平均歪み度、εｘａｖをせん断力に応じた鉄筋コンクリート梁の部材軸方向の平均歪み度とした場合に、ωｂ＝ａ（εｗａｖ＋εｘａｖ）により、せん断力が作用した鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の算定を精度よく行うことができる。【選択図】    なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
せん断力が作用した鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の算定方法であって、
ωｂを前記せん断ひび割れ幅、ａをせん断ひび割れの発生間隔、εｗａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁で使用するせん断補強筋の平均歪み度、εｘａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁の部材軸方向の平均歪み度とした場合に、
ωｂ＝ａ（εｗａｖ＋εｘａｖ）により、前記せん断ひび割れ幅を算定することを特徴とするせん断ひび割れ幅の算定方法。
【請求項２】
せん断力が作用している鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法であって、
ωｍａｘを前記最大値、ωｂを請求項１記載のせん断ひび割れ幅、ｋ９５％を前記ωｍａｘを９５％の信頼区間確率で表す係数とした場合に、
ωｍａｘ＝ｋ９５％（０．０９×ｅｘｐ［７．９５ωｂ］）により、前記最大値を算定することを特徴とするせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法。
【請求項３】
せん断力が作用し終わった後の鉄筋コンクリート梁に発生しているせん断ひび割れ幅の残留値の算定方法であって、
ωｒを前記残留値、ωｍａｘを請求項２記載のせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法で算定される鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値、ｋｒを前記残留値を表す係数とした場合に、
ωｒ＝ｋｒ・ωｍａｘにより、前記残留値を算定することを特徴とするせん断ひび割れ幅の残留値の算定方法。
【請求項４】
構造物の鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅を設計指標とする構造設計方法であって、
請求項１記載のせん断ひび割れ幅の算定方法を使用して、予想されるせん断力が作用する場合の前記構造物の鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅を算定をするひび割れ幅算定ステップ、
請求項２記載のせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法を使用して、予想されるせん断力が作用している場合の前記構造物の鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値を算定する最大値算定ステップ、
請求項３記載のせん断ひび割れ幅の残留値の算定方法を使用して、予想されるせん断力が作用し終わった後の前記鉄筋コンクリート梁に発生しているせん断ひび割れ幅の残留値を算定する残留値算定ステップの少なくともいずれかのステップを有することを特徴とする構造設計方法。
【請求項５】
請求項４記載の構造設計方法において、
前記最大値算定ステップを有する場合には、前記最大値算定ステップで算定された最大値が、構造物の常時荷重状態と使用限界状態の両状態、あるいは構造物の常時荷重状態、使用限界状態、及び補修限界状態の３者の状態に、それぞれ対応したひび割れ幅の制御目標値以下になるように設計することを特徴とする構造設計方法。
【請求項６】
請求項４記載の構造設計方法において、
前記残留値算定ステップを有する場合には、前記残留値算定ステップで算定された残留値が、構造物の常時荷重状態と使用限界状態の両状態、あるいは構造物の常時荷重状態、使用限界状態、及び補修限界状態の３者の状態に、それぞれ対応したひび割れ幅の制御目標値以下になるように設計することを特徴とする構造設計方法。
【請求項７】
請求項５または６記載の構造設計方法において、
ｃを１００ｍｍ以下のかぶりとした場合に、
前記常時荷重状態、使用限界状態の双方の前記制限目標値が、鉄筋の腐食性に対する環境条件として一般環境を想定すると０．００５ｃであり、
前記常時荷重状態、使用限界状態の双方の前記制限目標値が、鉄筋の腐食性に対する環境条件として腐食性環境を想定すると０．００４ｃであり、
前記補修限界状態の前記制限目標値は、２．０ｍｍであることを特徴とする構造設計方法。
【請求項８】
請求項４〜７のいずれか１項に記載の構造設計方法において、
前記鉄筋コンクリート梁のコンクリートとして、普通重量コンクリート、軽量１種コンクリート、軽量２種コンクリートのいずれかを想定することを特徴とする構造設計方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築及び土木構造物における鉄筋コンクリート梁（以下、ＲＣ梁と呼ぶ場合もある）に発生するせん断ひび割れ幅を適切に制御するための構造設計方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の制御設計法については、現在のところ種々規定されており（例えば、非特許文献１、２、３参照）、これらにはせん断ひび割れ幅の算定方式も提示されている。
【０００３】
しかしながら、これらには、以下のような技術的問題点があるため、十分信頼のできる実用的な設計法には成り得ていない。
【０００４】
すなわち、非特許文献１である土木学会示方書に記載の規定では、せん断ひび割れ幅を直接算定するものではなく、せん断補強筋の応力度の照査を行うという間接的なせん断ひび割れ幅の制御方法である。この方法の問題点は、せん断ひび割れ幅の算定式が提示されていないため、建築基準法に謳われている性能評価型設計法に対応できないことである。また、せん断ひび割れ幅にはせん断補強筋の歪みだけでなく、主筋の歪みも影響を与えるにもかかわらず、せん断補強筋の応力度のみを制限していることである。
【０００５】
非特許文献２に記載されているＣＥＢ／ＦＩＰモデルコードの規定は、先ずせん断ひび割れ幅をせん断補強筋の歪みとひび割れ間隔の積として算定し、次にこれを許容ひび割れ幅と対比検証するという方法である。この際の算定されるせん断ひび割れ幅はその最大値である。
【０００６】
この方法の問題点は、せん断ひび割れ幅の算定式に主筋の歪みの影響が考慮されていないことである。また、実用設計で制限すべきせん断ひび割れ幅は、その最大値ではなく、地震終了時の実際にＲＣ梁に残っているせん断ひび割れ幅としての残留値であり、せん断ひび割れ幅の残留値に対する制御設計法が提示されていないことである。
【０００７】
非特許文献３に記載のソ連のＳＮＩＰの技術的問題点は、ＣＥＢ／ＦＩＰモデルコードの問題点とほぼ同様である。さらに、この方法の問題点は、前述のＣＥＢ／ＦＩＰの問題点に加えて、多くの研究者により指摘されているように、提示されているせん断ひび割れ幅算定式による計算値と実験値との適合性が十分に得られない場合があることである。
【０００８】
【非特許文献１】
土木学会、「コンクリート標準示方書（構造性能照査編）」、２００２年３月、ｐ．９４−１１３
【０００９】
【非特許文献２】
ＣＥＢ／ＦＩＰ：ＣＥＢ−ＦＩＰ  Ｍｏｄｅｌ  Ｃｏｄｅ  ｆｏｒ  Ｃｏｎｃｒｅｔｅ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ，  ＣＥＢ  Ｂｕｌｌｅｔｉｎ  Ｎｏ．１２４／１２５−Ｅ，Ａｐｒｉｌ  １９７８
【００１０】
【非特許文献３】
青柳征夫、「ソ連における鉄筋コンクリート部材のせん断・ねじれ並びにひび割れ幅に関する設計法（その２・終）ねじれ並びにひび割れ幅に関する設計法」、コンクリート工学、１９８０年１０月、Ｖｏｌ．１８、Ｎｏ．１８、ｐ５０−５４
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】
上記従来のＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の制御設計法の問題点に鑑みて、本発明者は、解決すべき課題を以下のように設定した。
【００１２】
すなわち、せん断補強筋歪みに加えて、主筋歪みの影響も考慮したせん断ひび割れ幅の算定方式を新たに提案すること。
【００１３】
かかる算定式から、地震終了時の残留値を算定できること。算定したその残留値には、地震力による繰り返し荷重の影響が考慮されていること。
【００１４】
また、性能評価型設計方法に対応すべく、構造物の常時荷重状態、使用限界状態、補修限界状態の各状態に応じて、せん断ひび割れ幅を算定し、その算定値と各状態の許容ひび割れ幅とを対比検証して、せん断ひび割れ幅を設計指標の一つとして把握、制御できる構造設計方法を提案することである。
【００１５】
本発明の目的は、構造物の設計方法において、鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅を適切に制御できるようにすることにある。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、せん断力が作用した鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の算定方法であって、ωｂを前記せん断ひび割れ幅、ａをせん断ひび割れの発生間隔、εｗａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁で使用するせん断補強筋の平均歪み度、εｘａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁の部材軸方向の平均歪み度とした場合に、ωｂ＝ａ（εｗａｖ＋εｘａｖ）により、前記せん断ひび割れ幅を算定することを特徴とする。
【００１７】
本発明は、せん断力が作用している鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法であって、ωｍａｘを前記最大値、ωｂを上記構成で算定されるせん断ひび割れ幅、ｋ９５％を前記ωｍａｘを９５％の信頼区間確率で表す係数とした場合に、ωｍａｘ＝ｋ９５％（０．０９×ｅｘｐ［７．９５ωｂ］）により、前記最大値を算定することを特徴とする。
【００１８】
本発明は、せん断力が作用し終わった後の鉄筋コンクリート梁に発生しているせん断ひび割れ幅の残留値の算定方法であって、ωｒを前記残留値、ωｍａｘを上記構成のせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法で算定される鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値、ｋｒを前記残留値を表す係数とした場合に、ωｒ＝ｋｒ・ωｍａｘにより、前記残留値を算定することを特徴とする。
【００１９】
本発明は、構造物の鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅を設計指標とする構造設計方法であって、ωｂを前記せん断ひび割れ幅、ａをせん断ひび割れの発生間隔、εｗａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁で使用するせん断補強筋の平均歪み度、εｘａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁の部材軸方向の平均歪み度とした場合に、ωｂ＝ａ（εｗａｖ＋εｘａｖ）により、前記せん断ひび割れ幅を算定する算定方法を使用して、予想されるせん断力が作用する場合の前記構造物の鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅を算定するひび割れ幅算定ステップ、ωｍａｘを前記最大値、ωｂを上記構成で算定されるせん断ひび割れ幅、ｋ９５％を前記ωｍａｘを９５％の信頼区間確率で表す係数とした場合に、ωｍａｘ＝ｋ９５％（０．０９×ｅｘｐ［７．９５ωｂ］）により、前記最大値を算定する算定方法を使用して、予想されるせん断力が作用している場合の前記構造物の鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値を算定する最大値算定ステップ、ωｒを前記残留値、ωｍａｘを上記構成のせん断ひび割れ幅の最大値の算定方法で算定される鉄筋コンクリート梁に発生するせん断ひび割れ幅の最大値、ｋｒを前記残留値を表す係数とした場合に、ωｒ＝ｋｒ・ωｍａｘにより、前記残留値を算定する算定方法を使用して、予想されるせん断力が作用し終わった後の前記鉄筋コンクリート梁に発生しているせん断ひび割れ幅の残留値を算定する残留値算定ステップの少なくともいずれかのステップを有することを特徴とする。
【００２０】
かかる構成の構造設計方法において、前記最大値算定ステップを有する場合には、前記最大値算定ステップで算定された最大値が、構造物の常時荷重状態と使用限界状態の両状態、あるいは構造物の常時荷重状態、使用限界状態、及び補修限界状態の３者の状態に、それぞれ対応したひび割れ幅の制御目標値以下になるように設計することを特徴とする。
【００２１】
上記ひび割れ幅算定ステップ、最大値算定ステップ、残留値算定ステップのいずれかを有する前記構成の構造設計方法において、前記残留値算定ステップを有する場合には、前記残留値算定ステップで算定された残留値が、構造物の常時荷重状態と使用限界状態の両状態、あるいは構造物の常時荷重状態、使用限界状態、及び補修限界状態の３者の状態に、それぞれ対応したひび割れ幅の制御目標値以下になるように設計することを特徴とする。
【００２２】
せん断ひび割れ幅の最大値、あるいはせん断ひび割れ幅の残留値、あるいは最大値、残留値の双方を、構造物の常時荷重状態と使用限界状態の両状態、あるいは構造物の常時荷重状態、使用限界状態、及び補修限界状態の３者の状態に、それぞれ対応したひび割れ幅の制御目標値以下になるように設計する構造設計方法において、ｃを１００ｍｍ以下のかぶりとした場合に、前記常時荷重状態、使用限界状態の双方の前記制限目標値が、鉄筋の腐食性に対する環境条件として一般環境を想定すると０．００５ｃであり、前記常時荷重状態、使用限界状態の双方の前記制限目標値が、鉄筋の腐食性に対する環境条件として腐食性環境を想定すると０．００４ｃであり、前記補修限界状態の前記制限目標値は、２．０ｍｍであることを特徴とする。
【００２３】
上記いずれかの構成の構造設計方法において、前記鉄筋コンクリート梁のコンクリートとして、普通重量コンクリート、軽量１種コンクリート、軽量２種コンクリートのいずれかを想定することを特徴とする。
【００２４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を詳細に説明する。
【００２５】
（実施の形態１）
本発明の一つは、鉄筋コンクリート梁（ＲＣ梁）を有するビル等の建築物、あるいは橋梁等の土木構造物等の構造物に対して、せん断補強筋歪みに加えて、主筋歪みの影響も考慮したせん断ひび割れ幅の算定方式を新たに提案するものである。
【００２６】
ビルや橋梁等の構造物の鉄筋コンクリート構造物では、重要な構造要素としてＲＣ梁がある。かかるＲＣ梁に地震等で大きなせん断力が作用した場合のせん断設計は、かかる構造物を設計する際の重要ポイントである。
【００２７】
かかる構造設計においては、想定されるせん断力が作用した場合に、どの程度の設計強度が発現できるかを照査する他に、構造物の使用性、耐久性を確保する必要がある。かかる確保に際して、せん断力が作用した場合におけるＲＣ梁に生じるせん断ひび割れが一つの目安となる。
【００２８】
すなわち、せん断ひび割れの幅を一つの指標として、構造物に作用するせん断力を想定して、想定されるせん断力に対してＲＣ梁に発生するであろうせん断ひび割れの幅をどの程度に抑えればよいか、せん断ひび割れの幅を制御することで地震等の大きなせん断力に対して構造物の使用性、耐久性を確保した構造物の設計が行える。
【００２９】
しかし、従来のせん断ひび割れ幅の制御設計方法では、その幅の算定に際して、前述の如くせん断補強筋の歪みの考慮はなされても、主筋歪みの影響を併せて考慮する実効性のある算定方法は提案されていなかった。
【００３０】
本発明者は、実験を通じて、せん断ひび割れが発生した歪み状態から、せん断ひび割れの幅の大きさには、せん断補強筋歪みと主筋歪みとの双方が影響しており、かかる点は力学的な歪みの適合条件から確認できることを見出した。
【００３１】
そこで、本発明者は、かかる歪みの適合条件を用いて、次式に示すせん断ひび割れ幅算定のための基本式、
ωｂ＝ａ（εｗａｖ＋εｘａｖ）
をひび割れを含むコンクリートのひずみ状態を考えた力学モデルに則して初めて導いた。かかる式を、以降簡単に、せん断ひび割れ幅算定の基本式と呼ぶ場合がある。
【００３２】
かかるせん断ひび割れ幅算定の基本式では、ωｂを前記せん断ひび割れ幅、ａをせん断ひび割れの発生間隔、εｗａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁で使用するせん断補強筋の平均歪み度、εｘａｖを前記せん断力に応じた前記鉄筋コンクリート梁の部材軸方向の平均歪み度とする。
【００３３】
かかる部材軸方向の平均歪み度としては、例えば、鉄筋コンクリート梁の主筋の平均歪み度等が該当する。
【００３４】
（実施の形態２）
本実施の形態では、本発明者が新たに提案するＲＣ梁に発生するせん断ひび割れ幅の残留値、最大値の算定方法について説明する。
【００３５】
ＲＣ梁に地震等に由来する大きなせん断力が作用する場合には、ＲＣ梁にはせん断力の大きさに応じたせん断ひび割れが生じる。かかるせん断ひび割れの幅は、最大せん断力が働いた際に最大幅をとるものと予想される。
【００３６】
一方、地震が収まる等してせん断ひび割れに影響する程のせん断力が作用し終わった後では、ＲＣ梁にはせん断力の作用によって形成されたせん断ひび割れが残っている。せん断力が作用し終わった後でＲＣ梁に残っているかかるせん断ひび割れは、せん断力が作用している間の最大せん断力に応じて発生した最大のせん断ひび割れとは区別され、その幅を残留値と呼ぶ。
【００３７】
尚、かかるせん断力の発生原因としては、一般的には地震を想定すればよいが、構造物の使用目的等によっては、地震以外の衝突力等による発生原因を想定しても構わない。
【００３８】
かかるＲＣ梁に残るせん断ひび割れの幅である残留値は、上記最大値よりも小さいが、かかる残留値は、最大値と共に、構造物のＲＣ梁の耐震強度等の設計強度を確認する一つの指標として重要である。
【００３９】
本発明者は、かかる残留値を適性に算定する算定式を種々の実験に基づいて求めた。すなわち、せん断ひび割れ幅の残留値とそれに与える繰り返し荷重の影響を、ＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の実験データを基に統計処理し、分析評価することで、最終的にそれらの影響因子を代表するそれぞれの係数を求めた。
【００４０】
せん断ひび割れ幅の残留値をωｒ、ωｍａｘを最大値とすれば、
ωｒ＝ｋｒ・ωｍａｘ
で残留値を算定できることを見出した。以降、簡単にかかる式を残留値算定式と呼ぶ場合がある。
【００４１】
かかる残留値算定式において、ｋｒは、残留値を表す係数で実験的に求める係数であり、せん断ひび割れ幅の最大値（ωｍａｘ）を表す係数（ｋ９５％）を９５％信頼区間確率より統計処理して求め、次に繰り返し荷重の影響を含んだ実験データの分析から、残留値を表す係数（ｋｒ）を実験的に求めればよい。
【００４２】
一方、最大値は、せん断ひび割れ幅の最大値（ωｍａｘ）を表す係数（ｋ９５％）を９５％信頼区間確率より統計処理して求めることにより、
ωｍａｘ＝ｋ９５％（０．０９×ｅｘｐ［７．９５ωｂ］）
として算定式を導いた。以降、この式を簡単に最大値算定式と呼ぶ場合がある。
【００４３】
尚、最大値算定式において、せん断ひび割れ幅の最大値（ωｍａｘ）を表す係数（ｋ９５％）を９５％信頼区間確率より統計処理して求めた理由は、建築及び土木分野で通常用いられている危険率５％にならい、工学的観点から定めたものである。
【００４４】
かかる最大値算定式の有効性は、図１から確認される。図１には、実験値と、上記最大値算定式により算定された最大値をプロットして得られた実線と、ＣＥＢ／ＦＩＰにより提案されている式から算定した点をプロットして得られた破線とを示した。
【００４５】
図１より明らかなように、上記最大値算定式より得られた実線の方が、ＣＥＢ／ＦＩＰの破線より、確かに実験値の最大側を通っていることが分かり、その有効性が確認できる。
【００４６】
尚、図１に示す実験は、普通重量コンクリートを用いたＲＣ梁に対して、逆対称モーメントを作用させた場合において、材端部に生じた４〜６本のせん断ひび割れを測定対象とし、予め定めた目標制御変位への加力中に適当な荷重に到達した時点で、逐次クラックスケールによりせん断ひび割れ幅を測定したものである。
【００４７】
すなわち、実際の建物が地震を受けた場合の建物の地震応答（作用する荷重とそれにより生じる変形）を再現するに必要な部材変形を予め目標制御変位として設定し、荷重を所定量少しずつ段階的に加えて一気に部材変位が進行しないように制御しながら上記目標制御変位に至るまで部材変位を段階的に進行させ、かかる部材変位の進行途中で、段階的に荷重を加える都度、発生したひび割れ幅を測定した。
【００４８】
（実施の形態３）
本実施の形態では、上記実施の形態１、２でそれぞれ説明したＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の算定方法、せん断ひび割れの幅の残留値の算定方法、せん断ひび割れの最大値の算定方法を用いて、ＲＣ梁を有する構造物の設計方法について説明する。
【００４９】
本発明の構造設計方法では、図２に示すような各ステップを経ることにより、想定される地震等のせん断力に対して、構造物の使用性、耐久性について十分なクライアント要望を実現できる構造物を設計する設計方法である。
【００５０】
本発明の設計対象とする構造物は、ビル等の建築物以外に、橋梁等の土木構造物、構築物に適用するものであり、ＲＣ梁を構造要素として有し、且つ、想定されるせん断力によりせん断ひび割れの発生が想定される構造物全般に適用できるものである。
【００５１】
設計対象とする構造物のＲＣ梁における梁の断面寸法、及び配筋を、図２に示すステップＳ１０で仮定する。配筋の仮定とは、例えば、主筋、せん断補強筋としてのあばら筋等、どの程度の直径の鉄筋を使用するか、使用本数はどの程度にするか、せん断補強筋の設置間隔をどの程度にするか等、種々の配筋条件を仮定することである。このようにしてＲＣ梁の配筋仕様を仮定する。
【００５２】
尚、かかるＲＣ梁の仕様仮定には、ＲＣ梁に使用するコンクリート種の仮定も含めて構わない。例えば、普通重量コンクリート仕様か、軽量１種コンクリート仕様か、軽量２種コンクリート仕様か仮定しておく必要がある。かかるコンクリート種は、日本建築学会発行のＲＣ規準やＪＡＳＳ５などにその規定がある。
【００５３】
併せて、ＲＣ梁の設置環境条件も設定する。設置環境としては、鉄筋の腐食性に対する環境条件が大きくせん断ひび割れに影響するため、例えば、図３に示すように、一般環境、腐食環境に大別して考慮するようにすることが好ましい。
【００５４】
尚、この場合の一般環境には、本明細書では塩化物イオンが飛来しない環境にある構造物が該当する。腐食環境には、海岸地帯にある構造物、湿度の高い屋内の部材が該当する。
【００５５】
このようにしてＲＣ梁の仕様が決定した上で、ステップＳ２０で、かかる仕様のＲＣ梁のせん断ひび割れ幅を算定する。算定に際しては、例えば、ＲＣ梁に作用する長期鉛直荷重における最大せん断力において、ＲＣ梁が常時荷重状態に置かれていた場合のせん断ひび割れ幅の最大値を、最大値算定式により求める。
【００５６】
ここで、常時荷重状態とは、固定荷重、積載荷重、積雪荷重（多雪地域のみ考慮）の３種類を組み合わせた常時荷重が部材に作用したときの応力（せん断力、曲げモーメント）状態をいう。
【００５７】
このようにして算定された最大値（ωｍａｘ）を、図３に示す予め算定しておいたせん断ひび割れの制限目標値（ωｌｉｍ）と大小を比較して、ステップＳ１０で仮定した梁断面、配筋決定の仕様の有効性を確認する。
【００５８】
ここで、最大値が制限目標値以下、すなわち、ωｍａｘ≦ωｌｉｍの場合には、想定される長期鉛直荷重に対して発生が予測されるせん断ひび割れの幅は許容範囲内に収まっていると判断され、ステップＳ３０に移行してせん断ひび割れ幅の残留値の有効性を確認する。
【００５９】
しかし、最大値が制限目標値を超えている場合には、すなわちωｍａｘ＞ωｌｉｍならば、長期鉛直荷重に対して発生が予測されるせん断ひび割れは、許容限度を超えていると判断して、ステップＳ１０に戻り、ＲＣ梁の仕様変更を行う。ＲＣ梁の鉄筋量や断面等を変更して再設計を行う。かかる再設計終了後は、再度ステップＳ２０の手順を踏んで、上記再設計時のＲＣ梁の仕様変更の有効性を検証する。
【００６０】
このように、ＲＣ梁の仕様の有効性がステップＳ２０で確認されるまで、ステップＳ１０に戻り設計変更を行う。ステップＳ２０での有効性が確認された時点で、ステップＳ３０に移行して次の段階の有効性の確認を行えばよい。
【００６１】
尚、かかる制限目標値（ωｌｉｍ）は、構造物が図３に示すどの環境条件に該当するかを判断して定めればよい。
【００６２】
ステップ３０に移行した段階で、ＲＣ梁の使用限界状態を確認する。すなわち、例えば、ＲＣ梁に作用する想定震度に対して、その発生が予測されるＲＣ梁のせん断ひび割れ状況が構造物の使用限界を超えていないかどうか確認する。
【００６３】
残留値算定式により求めた残留値（ωｒ）が、図３に示す使用限界状態の制限目標値（ωｌｉｍ）以下の場合には、すなわち、ωｒ≦ωｌｉｍならば、想定される震度の地震を受けた場合でも、構造物は十分に使用できる状態であることを示し、この段階でＲＣ梁の設計が完了することとなる。
【００６４】
しかし、残留値（ωｒ）が、図３に示す使用限界状態の制限目標値（ωｌｉｍ）を超えている場合には、すなわちωｒ＞ωｌｉｍなら、ステップＳ１０に戻り、ＲＣ梁の仕様変更を目的とする再設計を行う。ＲＣ梁の鉄筋量や断面等を変更し、その後、再度ステップＳ２０での確認を経た後、Ｓ３０の確認を再度行う。ＲＣ梁の仕様の有効性がステップＳ３０で確認されるまで、ステップＳ１０に戻り設計変更を行い、ステップＳ２０、Ｓ３０での有効性が確認されるまで、この手順を繰り返す。
【００６５】
このようにして、ＲＣ梁のせん断ひび割れ幅を構造設計の一つの指標として、常時荷重状態、使用限界状態の双方で、その有効性が確認されるまで設計変更を繰り替えしながら、想定震度で十分に使用できる安全な構造設計を行うことができる。
【００６６】
また、かかる構造設計方法では、ＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の最大値、残留値を算定しているため、クライアントにかかる算定値を提示しながら、制限目標値からのクライアントの求める安全率に十分に配慮した設計が容易に行える。
【００６７】
このようにＲＣ梁のせん断ひび割れ幅を、ステップＳ２０での常時荷重状態、ステップＳ３０での使用限界状態の両観点から判断することにより、想定される震度での構造物の使用安全性を確保することができる。
【００６８】
さらに、上記判定に加えて、ステップＳ１０で決定したＲＣ梁の仕様では、どの程度までのせん断ひび割れ幅なら、構造物の補修を行って再使用することができるかの判断を行うこともできる。
【００６９】
すなわち想定外の大きなせん断力が作用した場合には、当然に使用限界状態で算定した場合よりも大きなせん断ひび割れが発生するものと考えられるが、クライアントによっては、かかる場合には、基本的には建て直しを考慮するという場合と、できる限り補修して再使用を図るという方針の場合もある。そこで、構造物の補修可能性を、設計段階でクライアントに提示することは極めて重要な対応である。
【００７０】
かかる補修限界可能性の判断には、図３に示す補修限界可能状態に対応するせん断ひび割れ幅の制限目標値と、ＲＣ梁の残留値とを比較すればよい。残留値算定式から求めた残留値が制限目標値以下の場合には、すなわち、ωｒ≦２．０ｍｍの場合には、構造物を補修して再使用することができることを示す。
【００７１】
さらに、補修限界状態までの安全率を算定して、仕様決定に際して想定した震度からどの程度大きな地震が発生しても、構造物を補修して使用することができるかクライアントに定量的な情報を適切に提示することができる。
【００７２】
すなわち、使用限界状態及び補修限界状態（損傷限界状態とも言える）の評価では、地震力の強さを設計者が種々適切に想定することにより、例えば、新規の構造物が震度５程度の地震を受けると想定した場合に、その場合のＲＣ梁に生じるせん断ひび割れ幅の大きさをクライアントに定量的に提示することが可能となり、ＲＣ梁の耐震性能をクライアントとの間の打ち合わせ段階でより明確にすることができる。
【００７３】
以上の説明から明らかなように、本発明によるＲＣ梁のせん断ひび割れ幅の各種算定方法によれば、主筋歪みと繰り返し荷重の影響も考慮できる精度の良い残留せん断ひび割れ幅を算定することができる。
【００７４】
また、構造物の常時荷重状態、使用限界状態、補修限界状態に応じた構造設計方法を提示することにより、建築基準法に謳われている性能評価型設計法に対応することができる。性能評価型設計法とは、使用限界時、補修限界時、安全限界時の各状態における構造物や部材が保有する耐震性能を評価し、その性能レベルを表示する設計法であり、本発明により、例えば、新規の構造物がどの程度の震度の地震を受けた場合には、ＲＣ梁に生ずるせん断ひび割れ幅の大きさがどの程度になるかをクライアントに定量的、且つ具体的に明確に表示して、設計段階でクライアントの要望を定量的に把握しながら設計を進めることができる。
【００７５】
本発明は、上記実施の形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で必要に応じて変更してもよい。
【００７６】
上記説明では、せん断ひび割れ幅、最大値、残留値の判定に際しては、図３に示すような鉄筋の腐食性に着目して、一般の環境、腐食性環境の両観点からの条件設定を行っているが、ＲＣ梁に使用されている鉄筋の強度に影響を与えるその他の条件設定を行っても構わない。
【００７７】
また、上記実施の形態３では、ステップＳ３０をステップＳ２０の後工程とするフローを示したが、両者を並行ステップとしても構わず、ステップＳ２０、Ｓ３０の両方の有効性が確認された場合にのみ設計終了としてもよい。
【００７８】
【発明の効果】
本発明により、鉄筋コンクリート梁（ＲＣ梁）を構造要素として有する構造物の適切な設計を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】最大値算定式の有効性を示す実験結果を示すグラフ図である。
【図２】構造設計方法を示すフロー図てある。
【図３】せん断ひび割れ幅の制限目標値を表形式に示す図である。
【符号の説明】
Ｓ１０    ステップ
Ｓ２０    ステップ
Ｓ３０    ステップ
【図１】
2004332332.tif 000002
【図２】
2004332332.tif 000003
【図３】
2004332332.tif 000004