床スラブ付き梁端ピン接合部の挙動
その１

床スラブ付きブレース架構の実験
212-045 川本 侑司

1．はじめに高力ボルト引張ブレース構造における梁端接合部は，梁ウェブの柱みに高力ボルト接合したピンディテールとし，構造計算上はピン接合として扱われる(図 1)．一方，実際の建物で梁梁端ピンディテール接合部は，梁上に床スラブが存在することもあり，柱梁架構の変形時には，床スラブが梁端ピン接合部の回転変形を拘

図1

引張ブレース構造束し，梁端ピン接合部の曲げ耐力や回転剛性が上昇する
床スラブ詳細・全長：4,200mm
・幅：1,200mm
・厚さ：110mm
・頭付きスタッド：
13  13x80@200
・床スラブ内金網鉄筋：
6x100x100(SD295)・スパン内法：2,808mm:ひずみゲージ貼付断面

ものと考えられる．したがって，床スラブが付く場合に2,500は，梁端接合部をピンディテールとしても設計上ピン接合と仮定することはできないと言える．しかしながら，床スラブ付きの梁端ピンディテール接合部の最大曲げ耐力2,500や弾性剛性，変形性能などの力学挙動は明らかになっていない．
本研究では，床スラブ付き梁端ピン接合部の応力状態を把握し，最大曲げ耐力や変形性能を確認することを目4,000的としている．本報(その 1)では，実大ブレース架構実験

図2で得られた結果から，床スラブの有無がブレース架構の力学挙動に及ぼす影響を把握し，梁端接合部の応力状態について考察する．

400

軸部降伏時
水平耐力
▽

400

Q [kN]

2002．実験計画
試験体の概要を図 2 に示す．試験体は，スパン 4m，階高 2.5m の 2 層 1 スパン実大ブレース架構である．柱は H

試験体概要
Q [kN]

200

R [rad.]-0.040-0.02形鋼を弱軸使い，梁は H 形鋼を強軸使いとし，梁上には00.020.04

R [rad.]-0.040-0.02-20000.020.04-200

床スラブを設け，頭付きスタッドにより一体化する．床スラブは全長 4,200mm，幅 1,200mm，厚さ 110mm であり，-400-400

張り出し部分の自重を支持するために，直交梁を一定間(a) 純鉄骨隔で配している．なお , 頭付きスタッドの本数は , ブレー

図3ス軸部降伏時の水平耐力を上回り, かつ不完全合成梁の条件を満足するように決定した .

を比較することで床スラブの有無の影響を確認する．

-160-8008080160

160+9.0-160-80

実験より得られた荷重変形－関係を図 3 に示す . 縦軸は層せん断力 Q，横軸は平均層間変形角 R である．純鉄骨+6.6 -160+76.9+32.8+79.3+28.0-800800801601603．実験結果と考察
3.1 履歴挙動と曲げモーメント分布

荷重－変形関係-160-800

実験パラメータは床スラブの有無であり，純鉄骨試験体と床スラブ付き試験体の2体について結果を示し，両者(b) 床スラブ付き+4.4-160-80+11.3 -160-80080080160160-80080-80

試験体の最大耐力は，ブレース軸部降伏時の水平耐力の(a) 純鉄骨計算値とほぼ一致するが，床スラブ付き試験体では弾性

図4080-80080-80080(b) 床スラブ付き

曲げモーメント分布(+1/50rad. 時)

剛性，最大耐力が大きく上昇し，いずれも純鉄骨試験体

んど曲げモーメントが生じていないのに対し，床スラブに対する比率が約 1.5 倍になっていることがわかる．

付き試験体では大きな曲げモーメントとせん断力が作用

平均層間変形角+1/50rad.時における柱梁の曲げモーメしていることが確認できる．特に，床スラブが曲げ圧縮ント分布を図4に示す．曲げモーメントは柱梁に貼付したとなる正曲げを受ける左側の梁端及び柱において，負担ひずみゲージより得た．純鉄骨試験体では，柱梁にほとする応力の増大が見られる．鉄骨梁と柱の全塑性モーメ

ントは，それぞれ 175kN-m，80kN-m であるのに対し，柱梁断面では，正曲げ側と比較して床スラブの影響は小さ

梁節点では 120kN-m 程度の曲げモーメントが作用していく，曲げモーメント，軸方向力のいずれに対しても鉄骨る．梁は弾性域に留まっており，柱は塑性化している可梁の寄与が大きい．鉄骨梁が負担する軸方向力は，ブレー能性がある．しかし，柱節点付近にはガセットプレート

ス軸部降伏時の水平耐力とほぼ同程度の圧縮軸力であり，が存在するため，この部分の H 形断面柱が負担している

床スラブの有無によらず圧縮軸力下での梁端接合部の変曲げモーメントは小さくなっており ，塑性化が進行して形性能についての検討は必要である．

いるか否かは確認できていない．

4. まとめ1)

3.2 梁の応力負担本報(その1)では，床スラブ付き実大ブレース架構実験

次いで，ひずみゲージより得られた鉄骨梁の軸方向力を行い，床スラブの有無がブレース架構の力学挙動に与n s の履歴を図 5 に例示する．純鉄骨試験体では，常に圧縮える影響について確認し，梁端接合部の応力負担につい軸力を負担している．床スラブ付き試験体では，負曲げて検討した．

時には純鉄骨試験体と同様の挙動を示しているが，正曲（宮内研究室）げ時には大きな引張軸力を負担している．これは，正曲接触
負曲げげ時には合成効果によるモーメントを生じさせる偶力と正曲げ300

して鉄骨梁に引張軸力が作用するためである．
ここで，床スラブ付き試験体における梁の応力負担に200ついて検討する．引張ブレース構造では，ブレースの引100

張軸力は梁に圧縮軸力として伝達され，梁には曲げモー0

メント M と圧縮軸力 N が同時に作用する．このとき，梁ns [kN]

鉄骨梁には引張軸力

-0.04

-0.02

00.02-200・・・(1)

図5

梁の曲げモーメント M は左右の柱の曲げモーメント分=布から求まる．一方，鉄骨梁が負担する曲げモーメント
Nを用いて床スラブに作用する軸方向力 n c が求められる．

mse+nc

図6100

M [kN-m]

梁の応力負担100M

M [kN-m]

梁全体 M
合成効果 nc･e
鉄骨梁 ms
純鉄骨 ms

全体挙動における正載荷側の包絡線に対応する，ひずみゲージを貼付した梁断面における曲げモーメントと軸50nc･e

方向力の履歴を図7に示す．図中には上述の方法で算出した鉄骨梁の曲げモーメント m s と軸方向力 n s，床スラブの000.010.020.020.03
R [rad.]ms

M

純鉄骨試験体負曲げ側(a) 曲げモーメントの負担

験体のモーメントよりわずかに大きい．また，同断面で200

軸方向力の負担を見ると，純鉄骨試験体の梁には圧縮軸

1000300

ns

N [kN]

梁全体 N
鉄骨梁 ns200
100
R [rad.]00.010.020.030-100

純鉄骨試験体 -100-200-200-300-400

ブにはブレースの軸部降伏に伴う圧縮軸力より大きな圧N
nc

00.01

床スラブ nc
純鉄骨 nsnc0.02

純鉄骨試験体-300-400

R [rad.]

0.03

nsN

正曲げ側
負曲げ側
(b) 軸方向力の負担縮軸力が作用していることにも注意を要する．
これに対して，床スラブが引張となる負曲げを受ける

0.01

正曲げ側

ラブ試験体における鉄骨梁のモーメント m s は，純鉄骨試よって最大耐力が決定すると考えられる．一方，床スラ

0-50

300 N [kN]の梁端接合部では，高力ボルトの破断やはしぬけ破断に0.03-50

曲げモーメント n c･e の寄与率が高いことがわかる．床ス

梁には引張軸力が作用している．このような引張軸力下nc･e0

純鉄骨試験体げを受ける梁の曲げモーメントのうち，合成効果による力が作用しているのに対し，床スラブ付き試験体の鉄骨

50ms
R [rad.]

軸方向力 n c，合成効果による曲げモーメントの寄与分 n c･e，さらに純鉄骨試験体の結果も併せて示している．正曲+ns

方向力 N は，ブレースの水平力負担と各柱梁節点における力の釣り合いから算出できる．したがって，(1)，(2)式

負曲げ時

鉄骨梁の軸方向力(R 階梁)

Mm s と軸方向力 n s はひずみゲージから求められる．また，軸鉄骨梁にはブレースからの圧縮軸力

純鉄骨床スラブ付き-300次式が成立する．
・・・(2)

0.04-100

い，鉄骨梁の図心まわり曲げモーメントの釣り合いより，N  nc  ns

正曲げ時

R [rad.]全体の応力負担は図6のように表せる．軸方向力の釣り合M  ms  nc  e

床スラブが圧縮に抵抗

図7

R 階梁における応力の履歴(正載荷側包絡線)