一般財団法人 大成学術財団
2017 年度 助成研究梗概書

スラブ付き EWECS 柱梁十字形接合部の構造性能評価法の開発
大阪大学

1. はじめにEWECS（Engineering Wood Encased Concrete-Steel）構造新たな合成構造システムである。申請者は平成 28 年度に400

ColumnH-280x200x9x16は内蔵鉄骨，コンクリートおよび集成材から構成される

Beam
H-300x150x10x15

梁曲げ降伏先行型スラブ付き EWECS 柱梁接合部の構造実

Panel zone
H-280x200x4.5x16

験を行い，当該接合部が大変形時まで耐力低下の少ない

卓 1*○鈴木635

合成梁
せん断耐力

1670

静的載荷実験
破壊モード

635

合成構造
復元力特性

安定した復元力特性を有することを示してきた。本研究では，パネルせん断破壊先行型スラブ付き EWECS 柱梁接290885

図14040

BH-280x200x9x16 (Strong-Axis)
BH-280x150x9x16 (Weak-Axis)

JS1320400800

図2る。一方の 2018 年度の試験体 JST3 および JST0 の柱鉄骨断面は T 形となっている。表 2 にコンクリートと集成材の材料特性を，表 3 に鋼材の材料特性をそれぞれ示す。
軸力は載荷フレームに取り付けた 2 台の鉛直ジャッキに柱ャッキによって水平力を作用させた。水平力載荷は梁端パネル

2017年度試験体では，R=1.5×10 radの載荷サイクルまで両試験体の履歴特性に顕著な差は認められない。H形柱鉄骨断面試験体JS1では耐力低下が確認されたのに対して，
十字形柱鉄骨断面試験体JSO1では最終載荷サイクルまで顕著な耐力低下は確認されなかった。両試験体ともにパネルせん断破壊が先行したものと判断された。しかし，柱鉄骨断面が十字形の試験体JSO1では，弱軸フランジのせん断力への寄与により顕著な耐力低下が生じなかったものと推察された。
2018年度試験体では，軸力比0.3とした試験体JSOE1はDevelopment of Structural Performance Evaluation Method for
Composite Beam-EWECS Column Joints

試験体軸力 (kN)
集成材
コンクリート (mm)
面内鉄骨
面外面内面外t×B (mm)
スラブ
鉄筋
強軸ウェブ
弱軸フランジ

表2JSOE1 JSOE2

断面詳細（上段：柱，下段：梁）表 1 試験体諸元

鉄骨

梁

支承間距離で除した相対変形角による変位制御とした。

-2100

H-300x150x10x15

JS1 JSO2となっており，H-300×150×6.5×9 の直交梁が取り付いてい図3に各試験体のせん断力－変形角関係をそれぞれ示す。

170 30100
Stud Bolts
2-φ13@75

H-300x150x10x15直交梁が取り付いていない。JSO1 の柱鉄骨断面は十字形

3. 実験結果

1205602-D6@1002017 年度の試験体 JS1 の柱鉄骨断面は H 形となっており，部に取り付けたピン支承間の相対鉛直変位 δ を左右ピン

20 200

JSOE1 JSOE2

2018 年度の実験変数は柱軸力比をそれぞれ選択した。

よって一定軸力を作用させ，反力壁に取り付けた水平ジ40

BH-280x200x9x16 (Strong-Axis)
BT-165x150x9x16 (Weak-Axis)

JSO1

れぞれ示す。2017 年度の実験変数は柱鉄骨の断面形状を，208540400
320402028060
320
4002004004040

BH-280x200x9x1620280
85 150604020040208540

320
40060206040

2. 静的載荷実験

験体形状を，図 2 に部材断面を，表 1 に試験体概要をそ

290

試験体形状

2028085 150

28040果を報告する。

40032020320を述べるとともに，パネルせん断耐力評価方法の検討結スケールのものであり，4 体を検討対象とした。図 1 に試885

20合部の構造実験を実施した。本報では，実験結果の概要

試験体は中高層フレーム建築物を想定した実大の約 1/2

4002750

JS1

JSO1
JSOE1
JSOE2
1,460
1,2000
材種：スギ，厚さ：40 mm
320x320
H-280x200x9x16
H-280x
ウェブ：PL-6
150x9x16
フランジ PL-16
H-300x150x10x15
H-300x150x10x15
100x800
100x560
2-D6@100PL-4.5PL-9

コンクリートおよび集成材の材料特性

試験体
コンクリートの圧縮強度 (N/mm2)
杉集成材の圧縮強度 (N/mm2)

JS1
47.5

JSO1
47.4
37.8

JSOE1
JSOE2
38.6
41.3
23.2

表 3 鋼材の材料特性
JSO JSO1
JSOE1 JSOE2
降伏強度 (N/mm2) 降伏強度 (N/mm2)
フランジ
PL-16 (SS400)
264
265
柱ウェブ
PL-9 (SS400)
289305
フランジPL-15 (SS400)
300
282
梁ウェブ
PL-10 (SS400)
295
340
ダイアフラム PL-16 (SS400)
264
265
接合部 強軸ウェブ PL-4.5 (SS400)295
300
弱軸フランジ PL-9 (SS400)
289
305
スラブ
D6 (SD295A)
316
429

SUZUKI Suguru

600

JS1400

Shear force (kN)Shear force (kN)

600

200
0-200-400-600-5-4-3-2-10

12

34200
0-200-400-600

5

JSO1400-5-4-3-2

Drift angle (x10 rad)

0

12

345

Drift angle (x10 rad)600

JSOE1400

Shear force (kN)Shear force (kN)

-1-2

600

2000-200-400-600-2Qmax=407kN-5-4-3-2-1012345JSOE24002000-200-400-600

Qmax=389kN-5-2-4-3-2-1012345-2

Drift angle (x10 rad)

Drift angle (x10 rad)

図3

履歴特性
表4

軸力比0.0とした試験体JSOE2と比べて初期剛性および耐終局強度の計算結果（層せん断力換算値）

試験体
最大耐力 (kN)
梁曲げ耐力 cbQ (kN)
接合部せん断耐力 cjQ(kN)
接合部せん断余裕度
実験値 / 梁曲げ強度
実験値 / パネルせん断強度-2力が高い。両試験体ともにR=2.4×10 radのピーク時に最大耐力が記録され，最終載荷サイクルまで顕著な耐力低下は確認されなかった。以上の結果から，T字形柱鉄骨断面試験体においても前述の十字形の試験体と同様にパネ

JS14375063780.750.861.16JSO15475064660.921.081.17JSOE14074893710.760.83
1.10JSOE23894933830.780.79
1.02

ルせん断破壊が生じたものの，パネル弱軸鉄骨フランジのせん断力への寄与に伴い顕著な耐力低下が確認されな判定結果は良好な対応関係を示した。また，実験の最大耐力およびパネルせん断耐力の計算結果の比率は 1.02～
4. 終局強度計算
1.17 となり，概ね評価可能であった。
EWECS 柱梁接合部のパネルせん断強度は SRC 規準 1)をまとめ基に提案された式(1)から(2)を用いて算出した。式(1)では， 1) 本研究対象のすべての試験体においてパネルせん断破
右辺第 3 項においてパネル弱軸鉄骨フランジの寄与を考壊の発生が認められた。
かったものと推察された。

慮している。また，本研究では，文献 2)の接合部有効断2)

柱鉄骨断面形状がH形の試験体ではパネルせん断破壊面積の考え方を基に，接合部有効幅に制限を設けることに伴う耐力低下が確認されたものの柱鉄骨断面が十字とした（式(2)）。式中の記号は文献 2)および 3)を参照され形およびT字形の試験体ではせん断破壊後も顕著な耐たい。
Q p  j Fs j  c c Ae  1.2 sw  y sw Ac

力低下は確認されなかった。
3   2 3 sf  y sf A

3Ae   b b  a1 b  a 2 b  c D(1)3)

本報に示した試験体のパネルせん断耐力は SRC 規準式を基に，弱軸フランジの影響を考慮し，パネル(2)コンクリートの有効幅に制限を加えることで概ね評価可能であった。

表 4 に各試験体の終局強度計算結果を示す。同図には， 参考文献
一般化累加強度理論により算出した合成梁の曲げ終局強1) 日本建築学会：鉄骨鉄筋コンクリート計算規準・同解説，度時の柱せん断力換算値の結果も併せて示した。全ての2016
試験体においてパネルせん断耐力の計算値は梁曲げ耐力
2) 日本建築学会：鉄筋コンクリート造建物の終局強度型耐計算値と比べて低くなり，パネルせん断破壊先行型と判
震設計指針・同解説，1990
断された実験結果と終局強度評価に基づく破壊モードの*大阪大学大学院工学研究科助教・博士（工学）* Osaka University, Assistant Professor