監修：窪田敏行「連載」高強度・太径鉄筋を用いた配筋設計施工の品質保証

近畿大学名誉教授

第⑤回

機械式定着工法による接合部設計プログラム
益尾 潔 ●一般社団法人建築構造技術支援機構 代表理事

本組込みプログラムの基本事項
SABTEC 共通設計指針では、柱、梁主筋定着部および柱梁接合部設計プログラムの現状
現在、機械式定着工法による接合部せん断力の検定計算

接合部の検定は、図 1 のように、短期許容応力度設計またを取り扱うことができる一貫構造計算プログラムは見当たは終局強度設計によることとし、終局強度設計は、性能検らない。通常、これらの検定計算は、各定着工法設計指針定方式、技術基準方式または置換え方式によって行う。性に基づく EXCEL の表計算によって行われている。しかし、能検定方式では同指針 4 章～8 章の終局強度設計の検定を実建物における柱、梁主筋定着部および柱梁接合部は種々基本として行い、技術基準方式では同指針 10 章の技術基準の形態を有するので、これらの検定計算を EXCEL の表計算

解説書 7)に準拠した終局強度設計の検定、置換え方式では、だけで行うのは効率的でなく、また計算対象部位の的確な一貫構造計算プログラムによる接合部せん断検定を行うとモデルを用いて検定を行うことが難しい。

ともに、同指針 8 章によって同柱梁接合部内の柱、梁主筋以上の課題解消を目的とし、当機構では、技術支援業務定着部の検定を行う。

として、文献 1)～5)の設計指針(以下、SABTEC 共通設計指本組込みプログラムの基本事項は、以下の6点である。

針と称する)に適合した検定計算プログラムを一貫構造計① 機械式定着工法を採用したト形、T形、L形、十字形接算プログラム「BUILD.一貫Ⅳ＋」に組み込むプログラム開合部ならびに最下階の逆T形、逆L形接合部について、すべての柱、梁主筋定着部の検定を行う。

発を(株)構造ソフトに委託して行うこととした。

② 柱梁接合部の短期許容せん断力およびせん断終局耐力

SABTEC 共通設計指針 1 章 総則、2 章 材料は各定着工法

は、それぞれの柱梁接合部内の柱、梁主筋定着長さをの独自技術に関する規定であり、本組込みプログラム対象の 3 章～10 章の基本設計編、11 章～15 章の応用設計編は、各定着工法の共通規定とすることを基本としている。

考慮して算定する(図2 参照)。
③ 柱梁接合部内の主筋の材料強度は、性能検定方式の場合、靭性保証型指針6)による上限強度算定用材料強度と許容応力度設計(ルート1,2-1,2-2)

終局強度設計(ルート2-3, 3)
性能検定方式

技術基準方式

置換え方式

設計区分
短期許容応力度

接合部耐力余裕度 ※1および主筋材料強度比 ※2
主筋定着長さおよび背面かぶり厚さの検定

短期設計用
せん断力

接合部終局強度設計用せん断力

短期許容せん断力

接合部せん断終局耐力

接合部せん断検定

BUILD.一貫Ⅳ＋設計理論編マニュアル

接合部横補強筋比p jwhの検定(5.3 接合部の検討)(注)※1 接合部耐力余裕度は、技術基準解説書による接合部応力割増し係数と同じ意味とする。
※2 主筋材料強度比は、柱梁接合部内の主筋の規格降伏点に対する材料強度の比を表す。
性能検定方式の場合、材料強度は、靭性保証型耐震設計指針と同様、上限強度算定用材料強度とする。
図 1 柱、梁主筋定着部および柱梁接合部の検定フロー-1-

し、技術基準方式と置換え方式の場合、告示の材料強

本組込みプログラムにおける主な検定度とする。ただし、保有水平耐力およびDs算定時応力(1) 柱、梁主筋定着部の検定は、すべて告示の材料強度を用いて算定する。

本組込みプログラムでは、SABTEC 共通設計指針 8.1 節(ト④ 性能検定方式、技術基準方式ともに、接合部終局強度形、十字形接合部における梁主筋定着部)、8.2 節(T 形、L設計用せん断力は、図3の部分架構モデルを用いて算定形接合部における柱主筋定着部)、8.3 節(L 形接合部におけするか、または一貫構造計算プログラムによる弾塑性る梁主筋定着部)に準拠し、柱、梁主筋定着部の検定を行う。

増分解析値(Ds算定時応力)を用いて算定する。

梁主筋定着長さag、柱主筋定着長さac は、下式で決定⑤ 耐震壁架構内の付帯柱梁接合部のせん断力は検定対象する(図 5 参照)。ただし、L 形接合部内の梁上端筋の水平投影定着長さdh は式(1)のag と読み替える。

外とする(図4 参照)。

(梁主筋定着長さ) ag = max{agD,ago}⑥ 接合部せん断検定は、以下の点を前提とする。

ago = max{ao,X･Dc,n･db}

・T形、L形接合部におけるかんざし筋は各工法設計指針7.2(1)(柱主筋定着長さ) ac = max{acD,aco}

節によるものとし、柱、梁主筋の側面かぶり厚さは当該

aco = max{ao, X･Dg, n･db}

設計の標準配筋図に適合するものとする。

(2)

ここに、agD, acD：梁、柱主筋定着長さの設計値(入力値)

従来の一貫構造計算プログラムでは、折曲げ定着によるao：SABTEC 共通設計指針式(8.1)の必要定着長さ

梁主筋投影定着長さdhをα･Dcとし、αの値は骨組全体で1

ただし、ao≦25 db とする。

つだけ与え、柱梁接合部の短期許容せん断力およびせん断

Dc：柱せい、Dg：梁せい

終局耐力を算定している。Dcは柱せいを示す。この場合、

db：梁主筋または柱主筋の呼び名の値(直径)

各柱梁接合部内の柱、梁主筋定着長さに係わらず、最も不X：構造規定による柱せいまたは梁せいに対する倍数(表 1)

利な柱梁接合部でαの値が決定する。αの値が0.75を超え

n：構造規定による主筋の呼び名の値(直径)に対す0.8に近づくと、柱梁接合部内の柱、梁主筋定着部の配筋がる倍数(表 1)

輻輳し、特にD29を超える太径主筋の場合、現場施工が難し

なお、agD, acD を入力しない場合、定着長さは、ag=ago,くなる。これらの問題解消のために、本組込みプログラム

ac=aco として算定する。また、式(2)中の柱主筋必要定着

では、基本事項①、②を定めた。

長さao の算定時には、SABTEC 共通設計指針式(8.1)中の梁Djh, Djv：接合部有効せい

Djh=ag

上下主筋の重心間距離 jtg は柱両側最外縁主筋の中心間距

Djh =dhMc
Qcu

Ng 'MgVhQg
Vv

Qg 'Ng

離 jtco に読み替え、同指針式(8.1)中の係数 Sa は、k5=0.9Mg
Djv=acQg

Mg'

Qg

McMcMcとして同指針式(8.2)で算定する。

Mg

表 1 梁、柱主筋の定着長さ係数 X,n の一覧

Qc

Qc

Qcu

Ng

Vh

梁主筋
定着長さ ag

Nc

ト形接合部

(ト形接合部)(T 形接合部)(L 形接合部)
図 2 梁主筋定着長さag、柱主筋定着長さacおよび梁上端筋投影定着長さdhn(性能検定)(技術基準)
(共通)

L形接合部

2/3

3/4

3/43/42/3

L形、T形
接合部
3/4

1215161416(12)圧縮軸力 引張軸力

X

柱主筋
定着長さ ac

上端筋

下端筋

1) L形接合部内の梁上端筋のXとnの値は、水平投影定着長さの値とする。
h i+1 /22) 柱主筋定着長さac のnの値(12)は、耐震壁架構の付帯柱梁接合部内の柱反曲点主筋定着部に適用する。
h i/2
 j /2

jL /2

 jR /2(ト形部分架構)(十字形部分架構)
図 3 部分架構モデル
付帯梁付帯柱梁接合部

壁板付帯柱3) ト形、十字形接合部内の柱主筋定着の場合、T形、L形接合部内の柱主筋に準じ、X=3/4、n=16とする。
4) 十字形接合部内の梁主筋定着の場合、ト形接合部内の梁主筋に準じ、X=3/4、n=12とする。
5) T形接合部内の梁主筋定着の場合、L形接合部内の梁主筋に準じ、上端筋X=3/4、n=16、下端筋X=3/4、n=14とする。
6) 鉛直段差梁付き十字形接合部の梁主筋定着の場合、Xの値は3/4、nの値は12とする。
7) 鉛直段差梁付きT形接合部の場合、L形接合部に準じ、梁上端筋のXの値は3/4、nの値は16、梁下端筋のXの値は3/4、nの値は14とする。
8) 鉛直段差梁付きT形、十字形接合部の柱主筋のXとnの値は、L形、T形接合部の場合と同じとする。
9) 許容応力度設計による柱、梁主筋のXとnの値は、技術基準方式と同じ値とする。

【 耐震壁架構】
図 4 耐震壁架構における付帯柱梁接合部-2-

Cbag(b) 接合部終局強度設計用せん断力の算定
Cb

本組込みプログラムでは、基本事項④に示すように、接Cs
A

A

ac

合部終局強度設計用せん断力は、部分架構モデルを用いてDg

Cs算定するか、または一貫構造計算プログラムによる弾塑性増分解析値(Ds 算定時応力)を用いて算定する。部分架構モ

仕口面

デルは、図 3 に示すように、柱の反曲点位置を階高中央、梁の反曲点位置をスパン中央として切り出した部分架構でDc(a) 梁主筋定着長さag(b) 柱主筋定着長さ
ac
図 5 梁、柱主筋の定着長さあり、実験の応力状態と一致する。すなわち、部分架構モ
デルによる接合部終局強度設計用せん断力は、最大耐力実(2) 柱梁接合部せん断力の検定(a) 検定式験値と対応し、実験によって検証されている。
最上階の L 形部分架構モデルの場合、図 6 に示すように、本組込みプログラムでは、SABTEC 共通設計指針 4.3 節(接柱、梁は、水平力による変動軸力に伴い、L 形が閉じる加合部せん断力の設計条件)に準拠し、柱梁接合部せん断力の力時に圧縮軸力、L 形が開く加力時に引張軸力を受ける。

検定を下式で行う。

本組込みプログラムでは、この点を考慮した SABTEC 共通設(ト形接合部)
Vpuh＞λp･Vmuh

計指針 5.1 節の算定式によって、式(4)中の接合部終局強度(3)

設計用せん断力 Vmuh, Vmuv を算定する。

(T 形、L 形接合部)
Vpuh＞λp･Vmuh、かつ、Vpuv＞λp･Vmuv

Vh(Vv)(4)

ここに、λp：接合部耐力余裕度

Qg
Mg

Qg

Mc

Ng=QcuDg

Ng=QcuMcVmuh, Vmuv：水平方向および鉛直方向のVh(Vv)

Qg=Qcu ･(h/)

柱梁接合部の終局強度設計用せん断力

h/2Qcu

Qcu

Nc=Qg

Nc=Qg

接合部せん断終局耐力

ho /2Nc,Ng:引張軸力

Nc,Ng :圧縮軸力

Vpuh, Vpuv：水平方向および鉛直方向のMg

o/2
/2Dc

Dc

o/2
/2(a) L 形が閉じる加力時 (b) L 形が開く加力時
図 6 L 形部分架構の応力状態性能検定方式ではλp=1.0、技術基準方式ではλp=1.1 として検定を行う。すなわち、性能検定方式の場合、表 2 に示すように、設計区分Ⅰ、Ⅱに応じて設計限界層間変形角

弾塑性増分解析値を用いる場合、十字形、ト形接合部のRuD を定め、基本事項①に示すように、靭性保証型指針 6)

終局強度設計用せん断力 Vmuh は、靭性保証型指針 6)およびと同様、上限強度算定用材料強度を用い、接合部せん断破技術基準解説書 7)と同様、下式で算定する(図 7 参照)。

壊防止の設計条件を考慮しているので、λp=1.0 とし、技術(ト形接合部)

基準方式の場合、技術基準解説書 7)に従い、λp=1.1 とした。

(十字形接合部) Vmuh=TgM+TgM’-QcM

Vmuh=TgM-QcM

(5)
(6)

T 形接合部における鉛直方向の終局強度設計用せん断力

表 2 設計限界層間変形角 RuD の下限値

Vpuv は、図 7 のト形接合部に接続する梁を柱に置き換え、設計区分接合部の種類

ⅠⅡ

下式で算定する。

ト形、L形、十字形

1/75

1/50

T形

1/100

1/67

(T 形接合部)(潜在ヒンジ)(降伏ヒンジ)

Vmuv = TcM-QgM(7)

ここに、TgM, TgM’：それぞれ左右梁端仕口面(ヒンジ発生位置)でのメカニズム時梁主筋全引張力

T 形、L 形接合部のせん断力の検定は、式(4)に示すよう

TcM：柱端仕口面(ヒンジ発生位置)でのメカニズムに、水平方向と鉛直方向について行う。これは、T 形、L 形

時柱主筋全引張力

接合部における柱主筋定着長さac に起因するせん断破壊

QcM：メカニズム時柱せん断力を防止するためである。

QgM：メカニズム時梁せん断力

また、既往実験 8)によると、転倒モーメントによる過大
Cs 'な引張軸力を受ける下層階外柱と接続するト形接合部では、早期にせん断破壊を起こす恐れがある。これらより、
SABTEC 共通設計指針では、ト形接合部に接続する柱が引張

Qc

Cc '

Vh

Tg '

Qc

Qc

Tg
Mg

Tg
Mg

VhCc

Cc

Mg '

軸力 N を受ける場合、上下柱ともに、｜N｜は 0.75ag･σyoを超えないことを基本としている。本組込みプログラムでCsQcCs(十字形接合部)(ト形接合部)
図 7 メカニズム時接合部設計用せん断力は、この点も検定する。ag は柱主筋の全断面積、σyo は柱主筋の規格降伏点を示す。

最上階の L 形接合部の場合、技術基準解説書 7)では、終局強度設計用せん断力 Vmuh は、式(5)中の QcM を 0 とするか、-3-

上層の階高 h を 0 として求めた QcM を用いて算定してもよ

表 3 R80a の算定式および補正係数αwo,βwいとしている。QcM=0 とすると、Vmuh=TgM となるので、Vmuhα wo
R80aの算定式

は、後者の QcM を用いた場合よりも大きくなり、後者の場

ト形、十字形接合部 R80a=0.03λ p
T形接合部
R80a=0.024λ p
L形接合部
R80a=0.03λ p合、Vmuh は過小評価になる。
ただし、柱梁接合部の設計条件は、検定比 Vpuh/Vmuh お

直交梁 片側直交なし
梁付き

0.40.60.6

両側直交梁付き

βw1.01.21.2194.88.90.60.70.8(注)上表中のλp は、min(λph,λpv)とする。
λph=Vpuh/Vmuh, λpv=Vpuv/Vmuv（式(3)、式(4) 参照）

よび接合部耐力余裕度λp によって決定するので、Vmuh の過小評価は、必ずしも危険側の評価にならない。

あとがき(c) 接合部せん断終局耐力の算定
本組込みプログラムでは、SABTEC 共通設計指針 6 章に準本組込みプログラムは、冒頭で前述したように、機械式拠し、下式によって、水平方向および鉛直方向の接合部せ定着工法による実務設計で抱える課題解消を目的とし、ん断終局耐力 Vpuh, Vpuv を算定する。ただし、ト形およびSABTEC 共通設計指針の主として 3 章～10 章の基本設計編を十字形接合部の Vpuv は算定しない。

基に開発されている。読者の皆様方に活用して頂きたい。

Vpuh=κu･φ･Fj･bj･Djh, Vpuv=κu･φ･Fj･bj･Djv(8)

ただし、特殊な段差梁付き柱梁接合部など、本組込みプ

ここに、κu： 柱梁接合部の形状係数

ログラムを適用できない場合があるので注意してほしい。

φ： 直交梁の有無による補正係数

これらについては、別途、検討対象の柱、梁主筋定着部おFj：接合部基準せん断強度

よび柱梁接合部の構造諸元および応力条件を考慮した

bj：接合部有効幅

EXCEL の表計算などによって検討する必要がある。

Djh, Djv：水平、鉛直方向の接合部有効せい
式(8)は靭性保証型指針式 6)に準じた算定式であり、φ,【参考文献】

Fj,bj,Djh, Djv およびト形、T 形、十字形接合部の形状係数1)κu は、靭性保証型指針式 6)と同様に定められている。

年 (SABTEC 評価 12-01)、2012 年 5 月 22 日

一方、SABTEC 共通設計指針では、性能検定方式の場合、

2)

L 形接合部の形状係数κu は、実験結果に基づき、L 形が閉(株)伊藤製鐵所：オニプレート定着工法設計指針 2012
年 (SABTEC 評価 12-03)、2012 年 7 月 26 日

じる加力時では 0.6、L 形が開く加力時では 0.4 としている

3)(図 6 参照)。ただし、弾塑性増分解析では、通常、剛床仮(株)伊藤製鐵所：FRIP 定着工法設計指針 2012 年(SABTEC 評価 12-04)、2012 年 7 月 26 日

定によるので、水平力時の変動軸力は考慮されない。この4)

場合、L 形接合部の形状係数κu は、加力方向に係わらず、(株)ディビーエス：DB ヘッド定着工法設計指針 2012
年 (SABTEC 評価 11-03R1)、2012 年 9 月 20 日

0.4 とする。

5)

共 英 製 鋼 ( 株 ) ： タ フ 定 着 工 法 設 計 指 針 2012 年6)日本建築学会：鉄筋コンクリート造建築物の靱性保証(SABTEC 評価 12-02)、2012 年 10 月 31 日

(3) 接合部横補強筋比の検定
本組込みプログラムでは、性能検定方式の場合、SABTEC

型耐震設計指針・同解説、1999

共通設計指針式(7.1)の接合部必要横補強筋比 pjwho を用い7)て検定を行う。
pjwho={(φs･RuD/R80a)-αwo}･Fc/(βw･σwy)

JFE 条鋼(株)：DS ネジプレート定着工法設計指針 2012

国土交通省住宅局監修：2007 年版 建築物の構造関係
技術基準解説書、2007(9)8)

ここに、φs：安全率(φs=2.0)

木村秀樹、高津比呂人、ウサレム ハッサン、石川祐次

RuD：設計限界層間変形角(表 2)：変動軸力を受けるト型柱梁接合部に関する実験、JCI

R80a：接合部耐力余裕度λp で決まる

年次論文集，Vol.29, No.3, pp.229-234, 2008

限界層間変形角(表 3)αwo,βw：表 3 による補正係数
σwy：接合部横補強筋の降伏強度
Fc：コンクリートの設計基準強度
接合部横補強筋の降伏強度σwy は、SD295～SD390 では規格降伏点の 1.1 倍、SD490、685N/mm2 級、785N/mm2 級では規格降伏点の 1.0 倍、1275N/mm2 級では 785N/mm2 とする。
式(9)は、限界層間変形角実験値を基に定められた保証限界層間変形角 R80min が表 2 の設計限界層間変形角 RuD に安全率φs を乗じた値以上となるように導出されている。

-4-