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崩壊形の判定方法 例題

この記事の要点

崩壊形の判定は全体崩壊形と部分崩壊形の2種類があります。判定式ΣMpc ≧ min(1.5ΣMpb, 1.3ΣMpp)を満たせば全体崩壊形、満たさなければ部分崩壊形と判定されます。例題で繰り返し練習することが重要です。

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崩壊形の判定では、例えば一般的な鉄骨ラーメン構造を下図のように部分的に取り出してみます。すると、2階建て以上の建物で中柱の場合は、1本の柱(柱頭と柱脚)に対して1つのパネル、2つの梁が取りつきます。


以上の全塑性耐力を計算して比較すれば良いです。


・柱耐力Mpc(梁耐力Mpb)


柱耐力(梁耐力)=Zp×F値 で算定されます。


Zp:全塑性モーメント、F値:鋼材の基準強度。また、柱脚と柱頭の2カ所あるため、上記の算定結果に『2』を乗じます。梁についても同様です。


・パネル耐力Mpp

パネル耐力=Ve×F/√3

パネルの体積:Ve=2×dc×dt×tp、dc:パネルの高さ(梁フランジの中心間距離)、dt:パネルの幅(柱の板厚中心間距離)、tp:柱の板厚


以上、それぞれ耐力を算定した結果を下記で検討します。


ΣMpc ≧ min(1.5ΣMpb , 1.3ΣMpp)


OKならば全体崩壊形、NGなら部分崩壊形と判定されます。

混同しやすい用語

全体崩壊形

梁の塑性ヒンジが先に形成されて崩壊する形式。建物全体が変形するが柱は弾性を保つため、安全性が高い(梁降伏型)。

部分崩壊形

柱の塑性ヒンジが先に形成されて局部的に崩壊する形式。特定の階が集中的に変形して危険(柱降伏型)。

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理解度チェック

Q.

全体崩壊形と部分崩壊形の違いを説明してください。

答えを見る

全体崩壊形は梁の塑性ヒンジが先に形成されて崩壊する形式で、柱は弾性を保ち建物全体が変形するため安全性が高い(梁降伏型)です。部分崩壊形は柱の塑性ヒンジが先に形成され特定の階が集中的に変形する形式で危険(柱降伏型)です。

Q.

崩壊形の判定式を答え、判定結果を説明してください。

答えを見る

ΣMpc ≧ min(1.5ΣMpb, 1.3ΣMpp) を満たせば全体崩壊形、満たさなければ部分崩壊形と判定されます(Mpc:柱耐力、Mpb:梁耐力、Mpp:パネル耐力)。

Q.

柱耐力Mpcとパネル耐力Mppの算定式を答えてください。

答えを見る

柱耐力(梁耐力)=Zp×F値(Zpは全塑性モーメント、Fは鋼材の基準強度)で、柱頭・柱脚の2か所あるため2を乗じます。パネル耐力=Ve×F/√3(Veはパネルの体積=2×dc×dt×tp)で算定します。

ハナダユキヒロ

この記事を書いた人

ハナダユキヒロミツメラボ

設計事務所に7年勤務。2010年より「建築学生が学ぶ構造力学」を運営(16年以上)。著書「わかる構造力学」「わかる構造力学(改訂版)」(工学社)。

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