解特集：建築特集説

日本建築学会「プレストレストコンクリート造建築物の保有水平耐力計算指針（案）・同解説」の発刊について
谷昌典＊

日本建築学会では 2020 年 1 月に「プレストレストコンクリート造建築物の保有水平耐力計算指針（案）・同解説」を発刊した。本指針案では，一次設計で中地震時の地震力に対して使用限界応力度を用いた損傷制御設計を行うとともに，二次設計で大地震時の安全性確保のために建築物の崩壊形に基づく保有水平耐力の確認を行う。既往の PC 梁および柱部材を対象とした実験データを収集し，構築した実験データベースに基づいて現行の部材種別の判定基準の妥当性を示した。
キーワード：保有水平耐力，崩壊形，部材種別，使用限界
部材構造性能小委員会を中心に，これらの課題について検1．は じ め に討を行い，2020 年 1 月に「プレストレストコンクリート

日本における PC 造建築物の構造設計では，1960 年の建造建築物の保有水平耐力計算指針（案）・同解説」（以下，設省告示第 223 号および 1961 年の日本建築学会「プレス本指針案）を発刊した。本指針案では，2016 年に発刊さトレストコンクリート設計施工規準・同解説」（以下，PCれた日本建築学会「鉄筋コンクリート構造保有水平耐力計規準） の制定以降，荷重係数を用いた終局強度設計が行算規準（案）・同解説」（以下，RC 保有耐力規準）4） と同

われてきた。1981 年の改正建築基準法施行令の施行によ様に，PC 造建築物の構造設計では位置付けが曖昧となっり二次設計が導入され，近年では，多くの PC 造建築物にている一次設計において損傷制御設計を行うとともに，二

おいて，一次設計を終局強度設計，二次設計を保有水平耐次設計では崩壊形に基づく 4 つの設計ルートと崩壊形の形

力計算で行うルート 3b による構造設計が行われている。日成を保証する設計を行うこととする。併せて，既往の実験

本建築センター「プレストレストコンクリート造設計施工

データを収集して構築したデータベースに基づき，現行の指針 1983 年版」（以下，PC 設計施工指針） では，構造PC 部材の部材種別判定基準の妥当性を検討した。

1）2）

特性係数 D s の判定基準となる PC 部材の部材種別の判定

2．全体構成および各章の概要

基準も含めた保有水平耐力の計算方法が示された。その後，「2009 年版プレストレストコンクリート造技術基準解説及

2.1

び設計・計算例」（以下，PC 技術基準解説）3）では，D s 算

本指針案は，全 7 章と付録の設計例 2 件から構成される。

全体構成

定用の部材種別の判定基準を，それまでの曲げじん性に基づく指標である限界鋼材係数 q cr による基準から，曲げじ

各章のタイトルと原案執筆担当を以下に示す。

ん性だけでなくせん断応力や付着に基づく基準の必要性や

章：材料および材料強度（傅1 章：総則（丸田誠），2 章：目標性能（深井悟），3金華），4 章：一次設計（河RC 部材との連続性も考慮して，RC 部材の基準に準じた本慎一郎），5 章：保有水平耐力の確認（馬上ものに変更された。しかし，PC 部材に RC 部材の部材種

構造解析（二村有則），7 章：部材の剛性・耐力と変形性別の判定基準を準用することの妥当性の検証が示されてい能（PC 部材構造性能小委員会），設計例 1：プレキャスト

ないことや，地震時における許容応力度設計が行われていプレストレストコンクリート（PCaPC）造 14 階建事務所（佐ない点が，中地震に対する損傷制御の確認を行う RC 造建

藤築物の一次設計と整合しないことなど，現状のルート 3b

リート造 4 階建事務所（山口高），設計例 2：場所打ちプレストレスト鉄筋コンク

2.2による構造設計に関する課題が残されていた。

恵），6 章：祥）

1 章 総則1 章には本指針案の適用範囲および用語が示されている。

そこで，日本建築学会プレストレストコンクリート構造

本指針案は，PC 造建築物を対象に，中地震動に対する運営委員会では，傘下の PC 耐震設計小委員会および PC

損傷制御性の確認を使用限界応力度で行い，大地震動に対する建築物の安全性を保有水平耐力計算により確認することに用いるもので，一次設計に関する内容も含む。具体的には，図 - 1 に示す設計フローに従い，仮定断面を設定し＊た建築物に対して静的増分解析を行い，一次設計で各部材

Masanori TANIの応力が使用限界応力度以下となることを確認したのち，二次設計で崩壊形に基づいて算定した保有水平耐力が必要

京都大学大学院
工学研究科 准教授

保有水平耐力以上となることを確認して，設計が完了する。
保有水平耐力算定時の適用ルートは，RC 保有耐力規準

12

プレストレストコンクリート

特集 / 解説
2.4に倣い，崩壊形と構造特性係数に応じた A ルート〜 D ル

3 章 材料および材料強度

ートの 4 つが設定されている（図 - 2，3）。所定の条件を3 章には，コンクリート，PC 鋼材，鉄筋などの種類や品満足する全体崩壊形または部分崩壊形の建築物を適用範囲

質，材料定数，材料強度に関する規定がまとめられている。

とし，落階を生じる危険性のある局部崩壊形は適用外であ

本指針案では，コンクリートの種類，品質および使用材

る。各適用ルートの詳細および想定する崩壊形を確定させ料は PC 規準と JASS5 5）によることを原則としている。併るための保証設計の詳細は 5 章に示されている。

せて，目地，PC グラウトの品質および強度についても記載

本指針案の適用範囲は，高さ 60 m 以下の PC 建築物で，している。PC 鋼線，異形 PC 鋼線および PC 鋼より線は，

プレキャスト部材を圧着した PCaPC 架構，RC 構造の一部

原則として JIS G 3536，PC 鋼棒は JIS G 3109 を満足するに PC 部材を有する架構や，アンボンド PC 鋼材やプレグ

もの，またはこれらと同等以上の性能をもつものを用いる

ラウト PC 鋼材を用いた場合も含まれる。また，本指針案は，こととしているが，異形 PC 鋼棒は適用外である。アンボ

整形なフレーム構造への適用を前提としており，基本的にンド PC 鋼材およびプレグラウト PC 鋼材は使用可能であは梁曲げ降伏による全体崩壊形を推奨している。

り，それぞれ前述の JIS を満足する PC 鋼材を使用するこ

そのほか，PCaPC 造建築物への適用，低層建築物の保ととしている。普通強度鉄筋は JIS G 3112 を満足するもの，

有水平耐力，高層建築物の時刻歴応答解析，部分崩壊形のまたはこれらと同等以上の性能をもつものを用いることと保有水平耐力，ピロティ構造の取扱い，部材種別判定，柱しているが，異形鉄筋では呼び名 D41 以下，丸鋼では径梁接合部に関する規定について，留意事項が示されている。

19 mm 以下としている。また，SD490 を超える高強度鉄筋

2.3

2 章 目標性能については，国土交通大臣認定を取得したものを用いても2 章には耐震性能の目標および構造計算の基本事項が示よいこととしている。

されている。

PC 鋼材のヤング係数は PC 規準に，鉄筋およびコンク

本指針案では，耐震性能の目標を中地震，大地震の 2 つリートのヤング係数は日本建築学会「鉄筋コンクリート構のレベルに対して設定する。中地震に対しては，構造体が造計算規準・同解説」（以下，RC 規準）6）にそれぞれ倣う

損傷しないことを最低レベルとして設定し，具体的には，としている。コンクリート設計基準強度 F c は，PC 規準に

中地震時に建築物の各部材に生じる力が使用限界耐力以下基づき，コンクリートの引張ひび割れを許容しない場合は，であることを確認する。大地震に対しては，建築物の安全

プレテンション方式の場合で 35 N/mm2 以上，ポストテン性の確保を最低レベルとして設定し，具体的には各階の保ション方式の場合で 30 N/mm2 以上とし，引張ひび割れを有水平耐力が必要保有水平耐力以上であることを確認す

許容する場合は，日本建築学会「プレストレスト鉄筋コン

る。これらの具体的な検討方法は，それぞれ 4 章および 5

クリート（Ⅲ種 PC）構造設計・施工指針・同解説」（以下，章に詳述されている。また，地震力の設定方法や剛性分布

PRC 指針）7）に基づき，プレテンションの場合で 35 N/mm2の評価などの構造計算に関する基本事項が示されている。

以上，ポストテンション方式の場合で 24 N/mm2 以上とし

スタート

スタート

断面・配筋
（鉄筋，PC 鋼材）
・プレストレス力の設定① 崩壊形の計画

静的増分解析
NO②，③ 崩壊形の確認

1 次設計（使用限界応力度の確認）

柱の脆性破壊OK

条件 A

保有水平耐力（Qu）の算定
崩壊形の保証設計
部材種別の判定
構造特性係数の設定
必要保有水平耐力（Qun）の算定
NO

保有水平耐力の確認
Qu≧Qun

⒜

A ルート

⒝

B ルート

⒞

C ルート

⒟

D ルート

適用外

無し

崩壊形の確認
崩壊形形成時の部材応力算定

有り

判定

条件 B

全体崩壊形
梁曲げ破壊型

部分崩壊形
梁曲げ破壊型

条件 C
部分崩壊形
曲げ破壊型

靭性抵抗型
A ルート

条件 D
部分崩壊形
壁せん断破壊型

強度抵抗型

B ルート

C ルート

D ルート

④，⑤ 保有水平耐力（Qu）の算定⑥，⑦，⑧ 構造特性係数 Ds の算定⑥，⑧ 構造特性係数 Ds＝0.55⑨ 必要保有水平耐力（Qun）の算定⑩ 保有水平耐力の確認 Qu≧Qun

OK

エンド

END

図- 1

設計フロー

Vol.62, No.4, July 2020

図- 2

適用ルート

13

図- 3

想定する崩壊形特集 / 解説ている。一次設計で用いる使用限界応力度は，コンクリー（図 - 3 ⒝ ）に適用でき，非崩壊層の数が全層数の 1/3 以下，トについては日本建築学会「プレストレストコンクリート

かつ崩壊層の大半の部分が崩壊して部分崩壊率が十分に高造建築物の性能評価型設計施工指針（案）・同解説」（以いことが条件となる。一部の層が未崩壊層のままである全下，PC 性能評価指針）8） の使用限界状態に相当するプレ体崩壊形や，一部の層が非崩壊層となる部分崩壊形も，大ストレス率λの関数として表される値（表 - 1），PC 鋼材

半の層が梁曲げ降伏型などの崩壊形になっている場合は，および鉄筋については，それぞれ 0.9 σpy およびσy（σpy，

全体崩壊形とほぼ同様とみなして適用範囲とする。崩壊層

σy：PC 鋼材および鉄筋の規格降伏強度）としている。

と非崩壊層の境界にある耐震壁や剛強な梁に接続された柱2.5の端部の降伏も許容している。C ルートは，図 - 3 ⒞ のよ

4 章 一次設計

うに一部の複数層で梁端部や柱頭・柱脚が曲げ降伏して崩4 章には，一次設計における長期および短期に生じる力

壊する部分崩壊形に適用できる。本ルートでは，全層におに対する設計方法が示されている。
常時に生じる長期の力および，地震時に生じる短期の力

いて法令で定める D s の最大値の 0.55 以上の値を用いて必はそれぞれ G + P + X +［0.7S］および G + P + X + K +［0.35S］

要保有水平耐力を算出し，それを上回る保有水平耐力を確（G，P，X，K，S はそれぞれ固定荷重，積載荷重，プレス保する必要がある。ただし，崩壊層が 1 層のみとなるピロ

トレス力，地震荷重，積雪荷重（多雪区域においてのみ考ティ形式は適用範囲外である。D ルートは図 - 3 ⒟ に示

慮）によって生じる力）により求めることとしている。短す耐震壁がせん断破壊して層崩壊する部分崩壊形に適用で期については，RC 規準の中地震時に対する損傷制御のたき，C ルート同様，全層で D s ≧ 0.55 の値を用いて算出しめの短期設計用せん断力と同様に，地震荷重 K の荷重係数

た必要保有水平耐力を上回る保有水平耐力を確保する必要

は 1.0 である。

がある。増分解析において最初に耐震壁にせん断破壊が生

長期荷重とプレストレス力を組み合せた長期に生じる断じた時点の層せん断力を保有水平耐力とし，柱のせん断破面力に対しては，プレストレス導入時から常時荷重載荷後壊が先行する局部崩壊形は適用範囲外としている。

に至る各段階の断面力の組合せに対して，断面縁応力度が各階，各方向の必要保有水平耐力 Qun は，RC 保有耐力規

材料の長期許容応力度を超えないように断面寸法，導入緊準と同様に，構造特性係数 D s ，形状係数 Fes ，地震力によ張力および PC 鋼材の配置を決定することとし，その詳細って各階に生ずる水平力 Qud の積として求める。なお，Ds

は PC 規準および PRC 指針による。

は RC 保有耐力規準に準じて算定することとする。また，Ds

短期に生じる曲げモーメントに対しては，部材のコンクの判定に用いる部材種別は，PC 造の梁部材および柱部材にリート，PC 鋼材および鉄筋の応力度は使用限界応力度以下

ついては PC 技術基準解説に示される表 - 2 に基づいて判とする。部材の使用限界曲げモーメントは，材料の線形弾定することとし，PC 造の耐震壁部材については RC 保有

性およびひずみの平面保持を仮定し，コンクリート，PC

耐力規準に倣うこととしている。なお，表 - 2 に示す判定基

鋼材，鉄筋それぞれの使用限界応力度から決まる使用限界準については，既往の実験データに基づき，変形性能と判

曲げモーメントのうち，最小の値とする。ただし，曲げ解定指標の関係について検討を行い，現行の判定基準で問題

析等の精算解により算出される使用限界曲げモーメントを

表- 1

使用してもよい。解説には，材料の線形弾性を仮定した 2

プレストレス率λつの方法と，材料の非線形にも対応した詳細法の 3 つの使用限界曲げモーメントの算出方法が詳述されている。
短期に生じるせん断力に対しては，RC 規準の短期許容
せん断耐力 QAS と，主応力度に基づくせん断ひび割れ耐力
V c の大きい方の値を部材の使用限界せん断耐力とし，こ使用限界応力度：cσaλ≦ 0.52 Fc / 3

0.5 ＜λ＜ 0.75

（14/15λ+ 0.2）Fc

0.75 ≦λ≦ 1.00

0.9 Fc［注］λ= MPC（M/ PC + MRC），MPC：PC 鋼材による曲げ終局耐力，
MRC：鉄筋による曲げ終局耐力

れが短期設計用せん断力以上となることを確認する。
2.6

使用限界応力度（N/mm2）

5 章 保有水平耐力の確認

表- 25 章では，本指針で適用範囲とする建築物の崩壊形，必要保有水平耐力および保有水平耐力の算定方法，保証設計

条件
柱およびはりの区分の方法についてまとめている。
前述のとおり，本指針案では，RC 保有耐力規準に倣い，次に示す A ルート〜 D ルートの 4 つの適用ルートを設定している。A ルートは，原則として，梁曲げ降伏型などの全体崩壊形（図 - 3 ⒜ ）や連層耐震壁の壁脚が曲げ降伏して生じる全体崩壊形に適用できる。全体崩壊形において塑性ヒンジを許容する部位は，原則，各階の梁端部，最下階

FA

部材種別
FB
FC

FD

せん断破壊，付着割裂破壊および圧
縮破壊その他の構造耐力上支障のあ
破壊の形式
る急激な耐力低下のおそれのある破 FA，FB，壊を生じないことまたは FCh0 /D
2.5 以上2.0 以上−のいずれ0.35 以下
0.45 以下
0.55 以下 にも該当
σ0 /Fcしない場
柱p（%）
0.8 以下1.0 以下−t
合0.1 以下0.125 以下 0.15 以下
τu /Fc
はりの柱脚，最上階の柱頭，連層耐震壁の脚部とし，引張軸力

PC 造部材の部材種別

τu /Fc0.15 以下

0.2 以下−［注］h0：柱内法高さ（mm），D：柱せい（mm），σ0：柱断面に生ずる軸方向応力（有効プレストレス力も考慮）（N/mm2），pt：引張鉄筋比（%），Fc：コンクリート設計基準強度（N/mm2），τu：柱またははりの断面に生ずるせん断応力（N/mm2）（応力中心間距離は 0.8 Dとしてよい），各記号の詳細な定義は本指針案を参照のこと。

を受ける柱やせん断耐力に十分余裕のある連層耐震壁を有する架構の柱などにも条件付きで塑性ヒンジを許容している。B ルートは全体崩壊形と同等とみなしうる部分崩壊形

14

プレストレストコンクリート

特集 / 解説無いことを確認しており，その詳細は 7 章に示されている。

有水平耐力が余裕度をもって確保されていることを確認す

保有水平耐力 Q u は，崩壊形形成時における各階の柱やるものである。このときに用いる余裕度は 1.4 を基本とし，壁などの鉛直部材が負担するせん断力の和として算定し，

Ds = 0.55 の必要保有水平耐力を超えない値としている。

これが必要保有水平耐力 Q un 以上となることを確認する。

柱梁接合部破壊に対するせん断余裕度の確認では，柱梁

なお，本指針案では，構造耐力上主要な梁，柱，耐震壁お接合部のせん断耐力が崩壊形形成時応力の 1.1 倍以上とな

よび柱梁接合部には脆性破壊を生じさせないことを原則とることを確認する。

するが，脆性破壊を生じる部材を含む場合は，原則として層崩壊する架構の脆性的落階に対する安全余裕度の検討

部材の脆性破壊が初めて生じた時点での層せん断力を保有

では，強度抵抗型の C・D ルートで，層せん断力が要求値

水平耐力とする。ただし，脆性破壊した部材の鉛直支持能（D s = 0.55）を満足したあとや耐震壁のせん断破壊後も解力が喪失されない場合は，脆性破壊した部材を無視して増析を続行し，直後に柱がせん断破壊しないことを確かめる。
2.7

分解析を行い，保有水平耐力を算定することを認めている。
本指針案で求められている保証設計は，架構のじん性確

6 章 構造解析

6 章では，構造解析の基本条件および解析条件，構造物

保のための保証設計（部材の脆性破壊の防止，梁曲げ降伏のモデル化がまとめられている。

型崩壊形形成の確認，および圧着接合部の保証設計），非PC 部材の使用比率は建築物によって異なることから，崩壊層の保有水平耐力の確認，柱梁接合部破壊に対するせ構成される部材の特徴を適切に考慮した構造解析が必要とん断余裕度の確認，および層崩壊する架構の脆性的落階になる。構造解析に関する基本的な考え方は RC 保有耐力規

対する安全余裕度の確認である。

準と共通する部分も多く，本指針案では PC 構造に特有な部材の脆性破壊の防止のための保証設計では，部材のせ項目を加えた構造解析上のポイントのみ記述しており，各ん断破壊防止と柱の軸力による破壊防止の 2 項目について事項の詳細な説明は RC 保有耐力規準に委ねるとしている。

確認を行う。前者は，PC 技術基準解説に基づき，部材の構造解析の基本条件として，解析は増分解析によること

せん断終局耐力が表 - 3 に示す設計用せん断力以上となるを原則とし，建築物を構成する架構の力学挙動および部材ことを確認する。なお，Q M の割増係数は RC 構造とは異の復元力特性を適切に表現しうるモデルを用いて，「力のなる点に注意する。また，後者は，崩壊形形成時の軸力に釣合条件と変形の適合条件」および「材料の非線形性と部

対して，塑性ヒンジ許容位置での軸耐力が確保されている

材モデルにおける非線形構成則」を満足する方法で行うこことを，PC 鋼材や有効プレストレス力を考慮した式 ⑴ にととしている。とくに，後者については，PC 部材特有のよって確認する。

材料特性を適切に設定する必要があることや，プレストレ−（Agσy ＋Apgσpy ）≤ Nc ＋Pe ≤ 0.67 Ac Fc

ス力の影響による PC 部材特有の復元力特性を適切にモデ⑴

ル化する必要がある。
また，長期荷重に加えて，プレストレス力を構造体に与ここで，N c：崩壊形形成時の軸力（圧縮正），Pe：有効プ
レストレス力，A c：柱の断面積，A g：柱断面内の引張に有効な主筋の断面積，Apg：柱断面内の引張に有効な PC 鋼材えることで発生する不静定応力を，解析では考慮することの断面積，F c：コンクリートの設計基準強度，σy：柱主筋の規格降伏点強度，σpy：PC 鋼材の規格降伏点強度である。

て解析を行うことが一般的である。このとき，プレストレス

表- 3を原則としている。不静定応力は長期荷重と同時に載荷し導入順序を含めた施工過程を考慮した検討を行い，不静定
応力を適切に評価する必要がある。とくに，使用限界レベ

部材じん性確保のための設計用せん断力

部材

部材の両端にヒンジが生じる状態

左欄に掲げる状態以外の状態

はりQSU ≧ QG + QP +（0.35 QS ）+1.3 QM

QSU ≧ QG + QP +（0.35 QS）+1.4 QM

柱QSU ≧ 1.3 QM

QSU ≧ 1.4 QM

耐震壁−

QSU ≧ 1.4 QM

ルでは初期応力の影響が大きくなるため注意が必要となる。
構造物のモデル化については，解析方法，地震力，剛床
仮定，支持条件，部材モデルおよび部材の復元力特性の考え方が概説されている。基本的な考え方は RC 保有耐力規準と共通する部分も多く，その詳細な説明は RC 保有耐力

［注］Q M：地震力によって生じるせん断力（崩壊形形成時のせん断力），
Q SU：PC 部材のせん断耐力，Q G ，Q p ，Q S ：固定荷重，積載荷重，積雪
荷重によって生じるせん断力

規準に委ねられている。ただし，PC 部材のモデル化に関しては，復元力特性の各特性値がプレストレス力の影響によって RC 部材とは異なるため，7 章に従って，適切に評梁曲げ降伏型崩壊形形成の確認では，全体崩壊形および価する必要がある。

部分崩壊形（A・B ルート）の梁曲げ降伏型崩壊層において，
非ヒンジ柱の曲げ耐力や柱曲げ降伏時層水平耐力が，崩壊

2.8

形形成時の応力や層せん断力に対してそれぞれ余裕をもっ7 章には，部材の性能評価の原則，梁，柱および接合部

7 章 部材の剛性・耐力と変形性能の耐力や部材種別などの評価のほか，RC 部材，耐震壁，て確保されていることの確認を行う。

地盤・基礎構造の取り扱いがまとめられている。

圧着接合部の保証設計では，目地モルタルの落下防止を確保したうえで，摩擦係数μ= 0.5として算定したせん断耐部材の剛性・耐力算定と変形性能評価の原則として，PC力が崩壊形形成時応力の 1.1 倍以上となることを確認する。

部材の耐力や剛性の算定には，コンクリート，鉄筋および非崩壊層の保有水平耐力の確認は，部分崩壊形・梁曲げPC 鋼材の非線形性を適切に考慮する必要がある。また，破壊型の B ルートを計画する場合に，部分崩壊形形成時

曲げ剛性および曲げ耐力の算定においては，鉄筋およびコに非崩壊層に作用する層せん断力に対して，非崩壊層の保ンクリートに平面保持仮定を適用し，PC 鋼材とコンクリ

Vol.62, No.4, July 202015

特集 / 解説ートとの付着すべりは，PC 鋼材のひずみ適合係数 F 値な

データを収集して構築されたデータベースに基づく検討にどを用いて適切に評価する。鉄筋の応力とひずみの関係は，基づき，表 - 2 に示した PC 技術基準解説の判定基準で判圧縮および引張ともに規格降伏点強度までは線形弾性と定することとしている。なお，表 - 2 の判定基準は RC 部

し，材料強度に達するひずみを超える場合には，鉄筋の応材の基準を準用したものであり，この妥当性を検証するた力はこの強度に等しいものとする。PC 鋼材の応力とひずめに，1976 〜 2015 年に国内で刊行された論文集などから

みの関係は，0.2 % オフセット耐力までは線形弾性とし，抽出した，PC 梁試験体 187 体，PC 柱試験体 70 体の実験

これを超える場合は，PC 鋼材の引張力は耐力に等しいも結果を対象に，変形性能と判定指標の関係について検討をのとする。部材耐力の算定に際して地震動による変動軸力行った。なお，PC 部材の履歴吸収エネルギーの性状はプを適切に考慮すること，PC 鋼材定着部が十分な定着性能

レストレス力が大きくなるに従って RC 部材とは異なるもを保有していなければならないことを併せて示している。

のとなることから，RC 部材と同一の部材種別が与えられ

梁部材および柱部材の復元力特性は，PC 性能評価指針

た場合に，PC 部材に要求される変形性能については検討に倣い，曲げひび割れ，曲げ降伏，曲げ終局耐力を折れ点の余地があるが，現状では十分な知見が無いこともあり，とする 4 折れ線で評価する。曲げおよびせん断の初期剛性

RC 部材の「FA と同等の変形性能を有する部材」の目安とは弾性理論により算出し，曲げひび割れ耐力は，一体打ちされている限界変形角 2.5 %（梁部材），2.0 %（柱部材）4）と圧着接合の場合で異なるコンクリート曲げひび割れ強度を用いて算出する。曲げ降伏点については，耐力は曲げ終を基準とした。図 - 4，5 に実験で得られた梁部材および柱部材の限界変形角 Ru とせん断余裕度 Qsu / Qmu の関係を，

局耐力の 0.9 倍とし，割線剛性は PC 鋼材やプレストレス

図 - 6 に梁部材の限界変形角 R u とせん断応力度比 τu / σ Bの影響を考慮した降伏点剛性低下率αy を用いて求める。
曲げ終局耐力は，圧縮側コンクリートの応力状態をストレの関係を，図 - 7 に柱部材の限界変形角 R u とプレストレ
スレベルと軸力比の和ηP +ηN の関係をそれぞれ示す。梁

スブロック係数により評価し，普通鉄筋および PC 鋼材が部材では，せん断余裕度の増加に伴って，限界変形角の下降伏状態にあることを仮定して，断面内における力の釣合いを基に得られる評価式による。ただし，中立軸より圧縮限値が増加する傾向が見られたが，梁部材すべての試験体がせん断破壊防止に対する保証設計（Q su / Q mu ≧ 1.3）に側に位置する PC 鋼材を圧縮側 PC 鋼材と定義して，そのよって FA 部材または FD 部材と判定され，せん断応力度

引張力を梁の場合は有効緊張力，柱の場合は PC 鋼材深さ比によって FB 部材，FC 部材と判定された試験体は存在や鋼材係数や軸力比による指標から算定される値として，しなかった。鋼材係数 q pr が 0.4 を上回る試験体やせん断

それぞれ曲げ終局耐力を算定する。また，アンボンド PC

補強筋比が 0.3 % を下回る一部の試験体を除き，大半の試部材への対応として，曲げ終局耐力時の PC 鋼材応力増分

験体で限界変形角 2.5 % を上回った。柱部材では，せん断の算定式が示されている。

余裕度の減少およびプレストレスレベルと軸力比の和の増

せん断ひび割れ耐力は，日本建築学会「鉄筋コンクリー

加に伴って，限界変形角が徐々に減少する傾向が見られ，

ト造建物の靱性保証型耐震設計指針・同解説」（以下，RC

一部のプレストレスレベルと軸力比の和が大きな試験体や靭性指針）9）の引張主応力度に基づく評価式により算定す

せん断補強筋比が小さい試験体を除いて，大半の試験体でる。無開口の梁部材および柱部材のせん断終局耐力評価式

限界変形角 2.0 % を上回った。以上より，表 - 2 によるは，PC 性能評価指針に倣い，RC 規準の短期許容せん断

PC 梁部材および柱部材の FA 部材の大半が，RC の「部材力の設計式に平均プレストレスの効果を考慮した評価式，

種別 FA と同等の変形性能を有する部材」の下限以上の変PC 規準に示される塑性理論に基づいたトラス機構とアー形性能を有することが示されたことから，本指針案でも表チ機構の和として評価する評価式，RC 靭性指針に示され- 2 によって部材種別判定を行うこととした。なお，RC 保

るヒンジ部の塑性変形に応じた耐力低下を考慮するトラス

有耐力規準に示される，せん断補強指標等による部材種別

機構およびアーチ機構に基づく評価式の 3 式を採用していの格上げは，検証に用いる実験データが十分ではないことる。なお，アンボンド PC 部材の場合はトラス機構が形成から，本指針案では採用を見送ることとした。ただし，今されないとして，トラス機構とアーチ機構に基づく 2 式の後の検討によっては，判定基準を修正する可能性も残されアーチ機構による負担せん断力のみで耐力を求めることとていることに注意されたい。
柱梁接合部の部材種別については，建築物の崩壊形形成

し，圧着工法については，使用する PC 鋼材の種類に関係無く，各式においてせん断補強筋比 p w を実際の値の半分時に柱梁接合部がせん断破壊を生じる場合に，柱梁接合部

として，それぞれ耐力を算定する。有開口梁のせん断終局に接続する柱および梁の部材種別を FD とする。また，柱梁耐力は，PC 性能評価指針に倣い，開口上下の圧縮弦材と接合部のせん断破壊防止の保証設計に用いるせん断終局耐引張弦材における傾斜角 45 度のトラス機構によるせん断

力 Vju は，PC 性能評価指針に示される RC 柱梁接合部の耐終局強度の和とする PC 規準の式を採用している。また，

力式を準用した評価式により算定する。そのほか，PC 鋼

円形開孔周囲に斜め筋を配置した場合のせん断終局耐力式

材をアンボンドとした場合のシースなどによる体積欠損，として，RC 規準の提案式とそれにプレストレスの寄与を

水平二方向入力，PC 鋼材の付着や定着具の設置位置がせ考慮した式，RC 靭性指針による式の 3 式のいずれかを使ん断終局耐力に及ぼす影響についても概説している。なお，

用してよいこととしている。

RC 保有耐力規準で取り上げられた接合部曲げ降伏破壊に梁部材および柱部材の部材種別については，既往の実験対する設計については，PC では知見が少なく，柱梁曲げ耐

16

プレストレストコンクリート

特集 / 解説
Qsu /Qmu = 1.3

6
5
4
3

Ru = 2.5 %

2
1
0

0

図- 4

1

2

3

4

5

6

せん断余裕度 Qsu / Qmu

7

梁部材の Ru－Qsu/Qmu 関係

限界変形角実験値 Ru（％）

限界変形角実験値 Ru（％）

FA
FD

7

（×，
＋は qpr＞0.4）

6
5
4
3

Ru = 2.5 %

2
1
0

0

図- 6

0.05

0.1

せん断応力度比τu /σB

5
4
3
2

梁部材の Ru－τu/σB 関係

0

0.5

1

1.5

2

2.5

3

せん断余裕度 Qsu / Qmu

柱部材の Ru －Qsu/Qmu 関係

8
7
6
5

FA
FB
FD
FA
FD

4
3
2

Ru = 2.0 %

1
0

0.15

Ru = 2.0 %

1

図- 5

τu /σB = 0.15
8

6

0

8

FA
FB
FD
FA
FD

7

ηp＋ηN＝0.55（×，＋は qpr＞0.4）

ηp＋ηN＝0.35

78ηp＋ηN＝0.45FAFD

限界変形角実験値 Ru（％）

限界変形角実験値 Ru（％）

Qsu / Qmu = 1.3

8

0

図- 7

0.1

0.2

0.3

0.4

0.5

0.6

0.7

0.8

プレストレスレベル＋軸力比ηp＋ηN

柱部材の Ru － ηP ＋ηN 関係

力比との関係についても研究途上であるため，本指針案でられた部材種別の格上げや接合部曲げ降伏の概念など，本は柱梁接合部の曲げ降伏耐力を評価するには至らなかった。

指針案では採用できなかった課題が残されている。また，

耐震壁を含む RC 部材および RC 造の基礎構造部材につ依然としてアンボンド PC 部材に関する知見も不足していいては，それぞれ RC 保有耐力規準および日本建築学会る。著者が主査を務める PC 耐震設計小委員会およびアン「鉄筋コンクリート基礎構造部材の耐震設計指針（案）・同

ボンド PC 部材性能 WG をはじめ，各小委員会および WG

解説」10）に基づいて設計することとしている。PC 造の耐で更なる検討を行い，その成果を次回の改定に反映してい震壁や基礎梁については，現状では研究事例が少なく，本きたいと考えている。

指針案では具体的な設計法を提示するには至らなかった。
2.9

謝

付録（設計例）

本指針案は，日本建築学会・プレストレストコンクリー

付録には PCaPC 造 14 階建事務所（設計例 1 ）と場所打ち

ト構造運営委員会，PC 耐震設計小委員会，PC 部材構造性

PRC 造 4 階建事務所（設計例 2）の設計例 2 例を示している。

能小委員会の委員の皆様のご尽力により刊行されました。

設計例 1 は，柱および梁を PCaPC 造とした純ラーメン

本解説記事の執筆にあたり，丸田 誠・静岡理工科大教授

構造で，高さ 57.7 m，桁行方向 6 m × 5 スパン，梁間方向（前プレストレストコンクリート構造運営委員会主査），島14 m × 2 スパンの整形な建築物である。設計例 2 は，梁崎和司・神奈川大教授（前 PC 耐震設計小委員会主査）を

間方向の梁が PRC 造，桁行方向の梁およびすべての柱がはじめ，関係者各位に感謝申し上げます。

RC 造の純ラーメン構造で，高さ 16.7 m，桁行方向 6 m ×
4 スパン，梁間方向 12 m × 2 スパンの整形な建築物である。

参考文献

いずれの設計例も，長期荷重およびプレストレスによる1 ）日本建築学会：プレストレストコンクリート設計施工規準・同解説，19982 ）日本建築センター：プレストレストコンクリート造設計施工指針，
1983 年版，1983
3 ）国土技術政策総合研究所，建築研究所監修：2009 年版プレスト
レストコンクリート造技術基準解説及び設計・計算例，20094 ）日本建築学会：鉄筋コンクリート構造保有水平耐力計算規準（案）・同解説，20165 ）日本建築学会：建築工事標準仕様書・同解説 JASS5 鉄筋コンクリート工事 2018，20186 ）日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説，20187 ）日本建築学会：プレストレスト鉄筋コンクリート（Ⅲ種 PC）構
造設計・施工指針・同解説，2003
8 ）日本建築学会：プレストレストコンクリート造建築物の性能評
価型設計施工指針（案）・同解説，20159 ）日本建築学会：鉄筋コンクリート造建物の靱性保証型耐震設計
指針・同解説，1999
10）日本建築学会：鉄筋コンクリート基礎構造部材の耐震設計指針（案）・同解説，2017

不静定応力を作用させた後，増分解析を行っている。一次設計として，中地震により建築物の各部に生じる力が使用
限界耐力以下であることを確認することで，中地震に対して構造体が損傷しないことを検証し，二次設計として，A
ルートの梁曲げ降伏型の全体崩壊形を考慮した D s（= 0.3）を用いて，保有水平耐力が必要保有水平耐力以上となることを確認した。また，部材の脆性破壊防止および層崩壊防止のための保証設計により，建築物の崩壊形を保証し，十分な変形性能を有することを確認した。

3．お わ り に
本指針案は，PC 建築物の保有水平耐力計算に関する最新の知見を集約しており，実務設計において活用していただければ幸いである。ただし，RC 構造に比べて実験デー【2020 年 4 月 30 日受付】

タが圧倒的に少なく，RC 保有耐力規準で新たに取り上げVol.62, No.4, July 2020辞17