短 期 連 載：S A B T E C 高 強 度 せ ん 断 補 強 筋 設 計 施 工 指 針（ 2 0 2 1 年 ）＝0.9 ・ ・

最終回＝0.9（ ＋（2））
・σ ・2

中段筋梁実験計画および実験結果（3）

ここで， / ：シアスパン比

中段筋基礎梁の設計
益 尾 潔 （ 一 社 ）建 築 構 造 技 術 支 援 機 構 代 表 理 事
たは下端側の中段筋基礎梁開発の背景＝−（：ヤング係数比に示すように，SD390およびSD490とした2段筋梁：上側と下側中段筋の全断面積（mm2）

試験体と中段筋梁試験体について，建研式加力装置：多段筋基礎梁の有効せい（図1）（mm）を用いた正負繰返し加力実験で確認されている。

（多段筋基礎梁の圧縮コンクリート縁から上端側

この場合，中段筋梁試験体では，上下引張側主筋または下端側主筋群の重心までの距離 1， 2）を各4-D19，上下中段筋を各4-D19とし，中段筋比としている。
＋

中段筋基礎梁の終局耐力の妥当性は，表1，図2：梁主筋の短期許容引張応力度）：中段筋比＝1.91％としている。

σ ：梁主筋の降伏強度

これらより，構造規定②では，中段筋比≦2.0％，：全主筋断面積（mm2）

ただし，SD345，SD390の場 合はσ ＝1.1×σ o，かつ，中段筋鋼種SD390の場合， 30N/mm2 以上と混合構造設計指針（2018年）1）の鉄骨露出柱脚・基， ：基礎梁幅とせい（mm）

SD490の場合はσ ＝σ o とする。

し，鋼種SD490の場合， 60N/mm2 としている。

礎梁主筋定着部編3章（2）で規定する直接基礎の場：コンクリートの設計基準強度（N/mm2）

σ o：規格引張降伏点

合，基礎梁上下主筋定着部の応力緩和のために用いまた，中段筋基礎梁の設計では，図1の中段筋基ることにしている。また，基礎梁鉄筋工事の施工性

礎梁断面の配筋諸元を用い，一次設計による長期お改善を意図し，中段筋梁の実験を基に，キョウエイよび短期許容応力度を確認することにしている。

線を図3に示す。同図中には，表2に記載の2段筋

中段筋基礎梁のせん断設計

裕度λ ＝

材角 ＝30×10−3 rad.程度までほぼ一定の耐力を維終局耐力を算定し，両式のせん断条件を満足するよ

持した後，SD390， 30のKB30-W-2とKB30-M-1試うに，せん断設計を行うことにしている。

験 体 お よび，SD490， 60のKB60-W-2とKB60-M-1

は式（2），曲げ終局耐力は式（3）表1 中段筋梁実験計画

表2で算定することができる。
中段筋基礎梁では，図1に示すように全主筋本数を変えずに，梁上下面から梁せい /3とした中段筋
範囲の上側と下側に中段筋を配置し，構造規定①〜③を満足すれば，剛性低下率，降伏曲げモーメン
ト，曲げ終局耐力を算定したうえで，従来の基礎梁と同様，せん断設計を行うことができる。ただし，試験体/ ≧2の場合

梁主筋Fc（N/mm2） 主筋（ pt ）鋼種

KB30-W-2α＝（0.043＋1.64 ・ ＋0.043）
・（KB30-M-1）2

KB60-W-2
KB60-M-1/ ＜2の場合
α ＝（−0.0836＋0.159）
・（）2（1）60

4+4-D19（1.91％）

SD
490

H52

①中段筋基礎梁の内法スパン長比 / は，3.0以上

H10740中段筋/3

1中段筋範囲B6とする。

520

30N/mm2 以上とし，SD490の場合

中段筋（負）引張側主筋60N/mm2と37 B1〜B3 37H4H8H3H7H2H1B5：中段筋基礎梁の引張鉄筋比

ただし，引張鉄筋断面積 は，上端側の，まB20.2

B7・B8H6〜H10H1〜H5B9・B10
B4〜B6B7H10H9H8H7H6H5H4H3H2H1B10B9（中段筋基礎梁）

B6B5B4a tT ，a tB：上端側，下端側引張鉄筋断面積
d toT ，d toB：上端側，下端側引張主筋群の重心位置
d 1 ＝D-d toT：上端引張時の有効せい
d 2 ＝D-d toB：下端引張時の有効せい（b）中段筋梁試験体（KB30（60）-M-1）
Bi：主筋ひずみ測定位置，Hi：横補強筋ひずみ測定値

図1 多段筋基礎梁と中段筋基礎梁

図2SABTEC高強度せん断補強筋設計施工指針（2021年）●520

1,2000037 B1〜B3 37B1520

KB30‑W‑2（2段筋） KB30‑M‑1（中段筋）

0.4

300520/（30‑W‑2）

0.80.6

B4〜B6B4KB60‑W‑2（2段筋） KB60‑M‑1（中段筋）

137（多段筋基礎梁）

1.4
1.2

H6〜H10
H1〜H5H6

梁主筋：4+4‑D19740以下とする。

Qfu ：平面保持仮定による曲げ耐力時せん断力
Qfu o：略算式による曲げ耐力時せん断力
Qsu ：荒川mean 式によるせん断終局耐力
Q max：最大耐力実験値

B11,200B3する。
釣合い鉄筋比

KB60-W-2 2 段筋 661 484 0.73 630 0.95 0.77 708 1.07 1.13KB60-M-1 中段筋 653 432 0.66 630 0.96 0.69 713 1.09 1.13B8

③中段筋基礎梁の引張鉄筋比 は，曲げ終局強度時

KB30-M-1 中段筋 513 346 0.68 518 1.01 0.67 534 1.04 1.03

0.95（a）2 段筋梁試験試験体（KB30（60）-W-2）/3≦2.0％かつ中段筋鋼種SD390の場合

H9

配筋 Q fu Q su Q su Q fuo Q fu o Q su Q max Q max Q max（kN） /Q fu （kN） /Q fu /Q fu o（kN） /Q fu /Q fu o
方式 （kN）

KB30-W-2 2 段筋 527 380 0.72 518 0.98 0.73 545 1.04 1.05
4-D10@100B2B3/3（正）引張側主筋

構造規定

3 8SD390

梁主筋：①4＋4‑D19,②4＋2‑D19

呼び名，本数は同じとしている。

＝ /4+4-D19（1.91％）

中段筋梁と2段筋梁試験体の終局耐力一覧

試験体pw（％）

配筋

内法スパン長L =1,200mm（L /D =3.0），梁幅b×梁せいD =300mm×400mm
Fc：コンクリートの目標圧縮強度，pt：引張鉄筋比，pw：横補強筋比
横補強筋鋼種：すべてUSD685（溶接閉鎖型）
KB30-W-2，KB60-W-2：2 段筋梁，KB30-M-1，KB60-M-1：中段筋梁
中段筋比ptn =1.91%（上下中段筋とも，4-D19）

上側と下側中段筋はそれぞれ1段とし,中段筋鋼種，②中段筋比

30

横補強筋

133 134 133
400

モーメント37

中段筋基礎梁設計の基本事項/中段筋基礎梁の剛性低下率α は式（1），降伏曲げ＝0.72を破線で示している。

に従い，荒川mean式または，修正塑性式でせん断

400

中段筋基礎梁の剛性低下率，降伏曲げモーメント，曲げ終局耐力の算定/

図3によると，各試験体ともに，梁曲げ降伏後，部37

段筋基礎梁の設計が盛り込まれている 2）。

梁試験体KB30-W-2の荒川mean式によるせん断余中段筋基礎梁の場合，SABTEC指針（2021年）2）

リング685設計施工指針に中段筋基礎梁の設計が盛り込まれたことより，SABTEC指針（2021年）に中また，2段筋梁と中段筋梁試験体の正加力時包絡37

中段筋基礎梁は，SABTEC機械式定着工法RCS102030 40 50（×10−3rad）607080

Q fu：曲げ終局耐力計算値，
Q su：荒川 mean 式によるせん断耐力計算値

図3

中段筋梁と2段筋梁試験体の正加力時包絡線300

中段筋梁と2段筋梁試験体の配筋詳細● 建築技術 2022.02

3 9

1.5

せん断破壊型安全率
回帰勾配1.28max/

表3精算式と略算式による曲げ終局耐力時せん断力の算定結果

主筋
鋼種

1.0
2段筋
◇

中段筋
◆SD
390

荒川mean式
/
0.5

1.0

1.5

中段筋

2.0

せん断破壊型安全率
回帰勾配1.28

max/

中段筋

1.0

荒川mean式
/
0.0
0.0

0.5

1.0

1.5

518

515

0.23

13.4

1.3

Q fu o
/Q fu

518

513

0.23

13.3

1.01

502

0.26

11.6

1.03

2.5

518

500

0.28

10.6

1.04

2.0518

501

0.31

9.8

1.03

630

643

0.22

13.8

0.98

630

647

0.20

15.40.97

3.0630643

0.22

13.72.5630

648

0.24

12.8

0.97

2.0630663

0.26

11.80.95

4Mc（α ）test･

0.10.20.30.4

耐力

00.5

図6 （αy ）test−（αy ）cal関係（80（圧縮側）

は式（3）で実用上十分な精度で評価できる。

30N/mm2 以上とし，SD490の場合

60N/mm2 と

（圧縮側）

εεε/ε
0.0

0.0−5−4−3−2−101（a）主筋鋼種 SD390の場合

2−5−4−3−2−1012

中段筋梁と 2 段筋梁試験体の終局耐力

また，表2，図4によると，せん断余裕度1.1の場合，おおむね，最大耐力実験値

中段筋梁と2段筋梁試験体の終局耐力一覧を表2，中段筋梁と一般梁実験の耐力安全率

max/−せん（3）の曲げ終局耐力時せん断力

は平面保持仮定に基づく精算式による曲げ終局耐力時せん断力，略算式による曲げ終局耐力時せん断力，mean式によるせん断終局耐力を示す。

ここで，中段筋梁の略算式は式（3）であり，2段＝0.9 ・σ ・ ）としている。

ず，60N/mm2 未満の場合，o を上まわる。こ礎梁と同様，せん断設計を行うことができる。

中段筋梁と 2 段筋梁試験 体の曲げ終局耐力時中立軸位置比 Xn /D要素分割位置のひずみとほぼ一致する。

：コンクリートのヤング係数， ：梁断面2次モによる（）calは，既往実験と同様，それぞれ実験ントは式（2）で算定してもよいとしている。

おわりに段筋基礎梁設計の主要規定とそれらの実験的ならび

中 段 筋 梁 の 剛 性 低 下 率 および 降 伏 曲 げモーメントを図6に示す。剛性低下率実験値（α ）test は，図7のに理論的根拠について紹介した。
（ますお きよし）【参考文献】
1）（一社）建築構造技術支援機構：SABTEC機械式定着工法RCS混合構造設計指針（2018年），2018年11月
2）益尾潔： SABTEC高強度せん断補強筋設計施工指針（2021年）第表1の試験体と同一断面寸法の中段筋梁と，2段式（6）で求めている。図6中には， / ＝3.0の21回 SABTEC指針（2021年）の概要，建築技術2022年1月号，pp.58

筋梁の略算式と精算式による曲げ終局耐力時せん断段筋梁および中段筋梁実験結果と，SABTEC指針力の算定結果を表3に示す。精算式は平面保持仮定（2021年）2）の検討対象試験体（12体）ならびに /≧4.0かつ≧0.9の（14体）3）の既往実験結/果を示している。
＝10×10−3 radとし，（計算耐力はコンクリートおよび鉄筋の実強度を用いる。また，同表中の計算耐力は，実験に供した主筋平面保持仮定による曲げ終局耐力としている。とコンクリートの実強度を用いて算定している。

次に，式（2）8）の降伏曲げモーメント（

表3によると，中段筋梁の曲げ終局耐力時せん断力の比）test ＝ 0.92−（）cal/，（ ）testは）test/

2 関係を図8に示す。また，図8には，中段筋位置係数 ＝2.0〜4.0では， / ＝3.0の中段筋梁実験結果とSABTEC指針倍， max の1.03〜1.13倍であり，2段筋梁試験体とは，SD390の場合1.01〜1.04，SD490の場合0.95〜（2021年）2）の検討対象試験体（12体）の既往実験同様， max に対して安全側に評価されている。

0.98であり，結果を示している。

o/oとの差異は小さく，曲げ終局SABTEC高強度せん断補強筋設計施工指針（2021年）●● 建築技術 2022.02〜593）益尾潔：鉄筋コンクリート柱，はり部材の終局せん断耐力ならびに降伏変形の評価，日本建築学会構造系論文報告集，第452号，pp.8797, 1993年10月
4）林哲平，小寺耕一朗，益尾潔：SD490および785N/mm2 級横補強筋を用いたRC梁の構造性能，日本建築学会大会学術講演梗概集，構図7中 の（ ）test は，参 考 文 献3）の 定 義 よ り，であり，実験に供した中段筋梁では ＝3としていの0.96〜1.01）test：梁主筋降伏時曲げモーメント，

本連載第2回「中段筋基礎梁の設計」として，中（せん断破壊型）の回帰勾配（1.28）を示している。

oは

（6）

関係を基に式（5）で算定し,式（5）中の をる梁上下面からの中段筋位置までの距離の比の逆数

4 0

ここで，
（＝ ＋2×（ /4）段筋梁の剛性低下率α は式（1），降伏曲げモーメ図5に，中段筋位置係数 ＝3とした精算式によ式（1）6），7）の剛性低下率（α ）test−（α ）cal 関係値（○）3），4）を示し，図4（a）（, b）ともに，る曲げ終局耐力時せん断力＝6 ･ / ,（5）すれば，中段基礎梁として扱ってもよいと判断できる。

れらより，SABTEC指針（2021年）2）で規定する中る。表3中の中段筋位置係数 は，梁せい に対す

表2に示すように，中段筋梁試験体の式（3）によ）test/｛ ･（ ）test｝

値の0.7〜1.3倍程度となるので，一般梁と同様，中段筋梁主筋ひずみよりも小さく，コンクリート断面

図4（b）では1段筋梁と2段筋梁（以下，一般梁）実験て算定している。

10/ を0.25以下に制限

max は式に基づく曲げ終局耐力式，略算式は式（3）としてい≦1.0/ は，0.26および0.22となる。

ると，SD390，SD490ともに，中段筋ひずみは，2

図4（a）では2段筋梁と中段筋梁実験値（◇，◆），/8

図6の式（1）による（α ）cal および，図8の式（2）

oはは荒川

6

る曲げ終局耐力時各部ひずみ分布を示す。図5によ段筋基礎梁は，基本事項を満足する場合，従来の基関係を図4に示す。

4

る終局時中立軸比o≧/2ーメント， ：剛域を考慮した梁スパン長（b）主筋鋼種 SD490の場合

図5 n =3とした精算式による曲げ終局耐力時各部ひずみ分布0

図8 （My ）test/bD 2−（My ）cal/bD 2関係（α ）test ＝（＝（ ）cal/ 2（N/mm2）

数 ＝3としたSD390とSD490の場合，精算式によ
これらの点を考慮すると，構造規定②にかかわら（引張側））test

図7 剛性低下率実験値（αy ）testの定義

これ らより，構 造 規 定 ② で は，SD390の 場 合

0.5（引張側）

2（α ）cal

0.00.01.0

2段筋＝3.0
Concrete0.5

耐力の80％低下時限界部材角実験値である。

筋梁の略算式は慣用式（（ / ＝3.0）
2段筋 中段筋 一般梁
◇◆
○0.1/

SD490

1.0

2段筋＝3.0Concreteを超える大変形域までほぼ一致している。 80 は最大max は最大耐力実験値，8している。一方，表3に示すように，中段筋位置係SD390

試験体の正加力時包絡線は，それぞれ限界部材角/）test

60.20.98

2.0

中段筋梁と一般梁実験の耐力安
全 率Q max /Q fu− せ ん 断 余 裕 度
Q su /Q fu 関係

断余裕度（0.70.31.01

Test＝Cal210 （ ）test/（N/mm2）

Test/Cal＝10.4518（b）2 段筋梁実験の場合

図4Xn /DDφu（× 10−3）（注）梁上下縁からの中段筋位置：±D /n ，D ：梁せい
Qfu o，Qfu：略算式および精算式の曲げ終局耐力時せん断力
Xn：終局時中立軸位置，Φu：終局時曲率（材料強度）SD390：σsy =452N/mm2，
σB =30.9N/mm2，SD490：σsy =549N/mm2，
σB= 58.8N/mm2‫ۑ‬既往実験

0.5

Q fu（kN）

4.0

4.0SD490

精算式

Q fu o（kN）

3.0

2 段筋（a）中段筋梁実験の場合
1.5

略算式

中段筋位置係数 n2 段筋

0.50.00.0

配筋種別0.5 （α ）test

造Ⅳ，pp.457-458, 2015年9月
5）（一社）日本建築防災協会：2017年改訂版 既存鉄筋コンクリート造建
築物の耐震診断基準・同解説，付則2壁 ，pp.271-276, 2017年7月
6）菅野俊介：鉄筋コンクリート部材の復元力特性に関する研究，コンク
リートジャーナル，Vol.11, No.2, pp.1-9, 1973年2月
7）菅野俊介，東端泰夫，山口育雄：鉄筋コンクリート短柱の崩壊防止に関する研究（その18），日本建築学会大会梗概集，pp.1,323〜1,324,1974年10月
8）（一社）日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算規準8条，pp.68〜
88, 2018年12月

4 1