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日本建築学会大会学術講演梗概集（東海） 2021 年 9 月

高力ボルトによる異形鋼管フランジ継手の耐力および曲げ剛性の評価 その４
曲げ実験・実験結果
フランジ継手
曲げ剛性

高力ボルト
崩壊機構

耐力加力実験

○清水 紀花*笠原 康弘***

正会員
同１.はじめに同
同同

深澤 協三**
天野 一弥***
中野 達也****

変形の増大の伴い徐々に剛性が低下する。R=4%の加力サ

その４では，その３に引き続き，接合部を含む杭柱一体構造体の曲げ実験結果について報告する。
２.履歴特性２.１.杭柱一体構造体の M-R 関係

イクルの途中で，高力ボルトの破断により破壊に至る。
履歴ループ形状は第２サイクル目でスリップ型の形状を示した。
試験体 No.1 と No.4（偏心の有無）の M-R 曲線の比較を

試験体 No.1～No.3 について，接合部を含む杭柱一体構

図３（弾性範囲内加力）および図４（全加力サイクル）

造体の M-R 曲線を図１（弾性範囲内加力）および図２に示す。両試験体の初期剛性はほぼ一致している。また，（全加力サイクル）に示す。

R=4%の加力サイクルの途中で生じる高力ボルトの破断が，図１に示す通り，初期剛性は接合部フランジプレート板厚が大きいほど高い剛性を示した。

試験体 No.1 が正加力側（試験体下面引張側），試験体 No.4が負加力側（試験体上面引張側）で生じる相違点を除く

図２に示す通り，試験体 No.1 では，M=80kNm 付近からと，ほぼ同じ履歴特性を示している。
剛性低下を生じ，その後はほぼ一定の剛性で推移するが， ２.２. 柱杭接合部の M-θ関係
R=4%の加力サイクルの途中で高力ボルトの破断で破壊に試験体 No.1～No.3 について，柱杭接合部の M-θ 曲線を至る。履歴ループ形状は，比較的面積の小さいバイリニ

図５（弾性範囲内加力）および図６（全加力サイクル）ア型である。に示す。

試験体 No.2 では，M=50kNm 付近から剛性低下を生じ，M=150kNm 以降はほぼ一定の剛性を示し，R=4%以降の単M-R 曲線と同様に，初期剛性は接合部フランジプレート板厚が大きいほど高い剛性を示している。

調載荷でも耐力低下は生じていない。履歴ループ形状は，比較的面積の大きいバイリニア型である。

図６に示す通り，試験体 No.1 では M=80kNm 付近から，試験体 No.2 では M=50kNm 付近から，試験体 No.3 では

試験体 No.3 では，M=120kNm 付近から剛性低下を生じ， M=120kNm 付近から剛性低下を生じており，杭柱一体構試験体No.1(t=32mm)

50M (kN･m)

25

試験体No.2(t=16mm)0250

計算値（接合部＋回転剛性）-50-0.1

R (%)

00.10.2-75-0.3

図１
試験体No.1(t=32mm)

-0.1

R (%)

00.10.2200M (kN･m)

M (kN･m)-200-300-300-400-400

R (%)

2460.20.302460-20000.1-100-300-20

1000-200-4R (%)

試験体No.3(t=50mm)

300-100-6-0.1

M-R 曲線（弾性範囲内加力）

100-100-0.2

400

2000-0.3

0.3

試験体No.2(t=16mm)

300

100

M (kN･m)

-0.2

400

200

-50-750.3400300

計算値（接合部剛接合）

0計算値（接合部剛接合）-75-0.2

計算値（接合部＋回転剛性）-50

計算値（接合部剛接合）-0.3

計算値（接合部＋回転剛性）

25-25-25-25

試験体No.3(t=50mm)

50M (kN･m)

50M (kN･m)

757575-400-6

図２-4-2R (%)

0246-6-4-2R (%)

M-R 曲線（全加力サイクル）

Evaluation on the strength and bending stiffness of the flange bolted joint between different shape tubes Part4Bending test and Results
SHIMIZU Yoshika,et al.

― 959 ―

1) 初期剛性は接合部フランジプレート厚が大きいほど高造体の剛性低下は，柱杭接合部の剛性低下と対応している。

い剛性を示した。

２.３.初期剛性７に示す柱杭接合部位置に回転ばねを設けた単純梁モデ

2) 試験体 No.1 および No.4 の履歴特性の比較から，柱と杭の偏心による影響は少ないことが明らかとなった。
3) 杭柱一体構造体の初期剛性は，柱杭接合部の回転剛性

ルに，実験と同じ２点集中荷重を作用させて求めた値でを考慮した単純梁モデルで評価できる。

ある。柱杭接合部位置に設けた回転ばねの値は，図５に4) 既報 1)に示される「柱杭接合部を剛接合とみなすことのできる回転剛性 Kreq」は柱杭接合部の剛接条件を評価できる。

図１中に初期剛性の計算値を示す。この計算値は，図示す各試験体接合部の M-θ 曲線の弾性範囲内加力時の割線剛性から求めたものである。図１に示す通り，計算値は参考文献
1) 笠原康弘，中野達也，天野一弥，磯田充樹，深澤協三：高力ボルトによる異形鋼管フランジ継手の耐力および曲げ剛性の評価（その１～その２），日本建築学会大会学術講演梗概集，構造Ⅲ，pp.831-834,2020 .9

実験値とほぼ一致しており，杭柱一体構造体の初期剛性は，柱杭接合部の回転剛性を考慮した単純梁モデルで評価できることがわかる。

60

図１中に，柱杭接合部を剛接合とした場合の初期剛性

400No.1（偏心無）40剛性の計算値との比率は，試験体 No.1 が 0.85，試験体No.2 が 0.64，試験体 No.3 が 0.92 である。表１に，柱杭接200200-300-400-60の比較を示す。試験体 No.3 では柱杭接合部の回転剛性の-0.2

実験値は Kreq の約 1.8 倍であった。それに対して，試験体No.3 の柱杭接合部の回転剛性を考慮した初期剛性の計算

図３ M-R 曲線（弾性範囲内加力）

値の剛接合時の初期剛性の計算値に対する低下率は 8％に

表１ 回転剛性比較留まっており、既報 1)で提案した Kreq は柱杭接合部の剛接試験体No.

条件を評価できていることがわかる。
３．まとめ
本報では，接合部を含む杭柱一体構造体の曲げ実験を行い，以下の結論を得た。

R (%)

00.10-200.981.740.56

20.32

3.480.09

31.99

1.111.780-40-60-0.2 -0.15 -0.1 -0.05

θ (%)

00.05

0.1

0.150.2

θ (%)

00.05

0.1

0.15

0-0.2 -0.15 -0.1 -0.05

0.2

θ (%)

300

-200-200-200-300

-300

-300

-400-400-20

θ (%)

246810

東京電機大学大学院
日本建設業経営協会
株式会社 三誠
宇都宮大学 准教授

中央技術研究所
博士（工学）

0.2

46810-400-8

図６
***
***
****

0.15

0-100-4

0.1

1000-100-60.05

試験体No.3(t=50mm)

200-100-80

400

100020M (kN･m)

100

図７ 回転ばねモデル

M-θ曲線（弾性範囲内加力）
試験体No.2(t=16mm)

200

M (kN･m)2005-60-0.2 -0.15 -0.1 -0.05300

試験体No.1(t=32mm)

4-40400300

3-20

図５4002

試験体No.3(t=50mm)

40-20-601

6020-400R (%)

図４ M-R 曲線（全加力サイクル）

1M (kN･m)

20-3 -2 -1

0.2

実験値
計算値K req 実験値
×10⁵×10⁵/計算値(KN･m/rad) (KN･m/rad)

試験体No.2(t=16mm)

40M (kN･m)

M (kN･m)

40M (kN･m)

-0.1

60

試験体No.1(t=32mm)

0-200-40

杭接合部を剛接合とみなすことのできる回転剛性 Kreq」と60

100-100-20合部の初期剛性の実験値と，既報 1)に示される計算値「柱No.1（偏心無）No.4（偏心有）300

No.4（偏心有）M (kN･m)M (kN･m)の計算値を示す。柱杭接合部の回転剛性を考慮した初期-6-4-20

θ (%)

246810-8-6-4-20

θ (%)

2M-θ曲線（全加力サイクル）
*
**
***
****

Graduate school of Tokyo Denki University
JARGC Central Research Institute for Construction Technology
SANSEI INC.
Associate Prof, Utsunomiya University, Dr. Eng.

― 960 ―