RC造の保有水平耐力計算とは?DS値の選定・梁崩壊形・短柱対策(令第82条の3)
ルート君
RC造の保有水平耐力計算って、何に気をつけるの?
令第82条の3の保有水平耐力計算では、柱・梁・耐震壁の靭性を確保し、梁崩壊形(全体崩壊形)を誘導することが基本方針です。
ルート2では耐震壁の配置バランス(剛性率・偏心率)が、ルート3では崩壊機構の形状とDS値の選定が重要になります。
計算ルートによってRC造でのポイントはどう違うのか
| 計算ルート | RC造での主な確認事項 |
|---|---|
| ルート1(許容応力度計算) | 柱・梁・耐震壁・接合部の許容応力度確認。4階以下・高さ20m以下・RC造の特定建築物は適用可。 |
| ルート2(許容応力度等計算) | ルート1に加えて層間変形角1/200以下・Rs≧0.6・Re≦0.15の3項目を確認。耐震壁の配置が重要。 |
| ルート3(保有水平耐力計算) | 崩壊機構の確認・各部材のDs値選定・保有水平耐力Quの算定。梁崩壊形を目指す。 |
RC造の靭性ランクAを達成するにはどんな条件が必要か
| 部材 | 靭性ランクA(DS小)の条件 | DS値の目安 |
|---|---|---|
| 柱・梁(ラーメン) | 帯筋比・あばら筋比≧0.2%・間隔≦100mm・せん断破壊先行なし | 梁崩壊形(全体崩壊形)を確保できた場合:0.30 柱崩壊形(靭性不足・特定階崩壊):0.40〜0.45 |
| 耐震壁 | 壁厚≧12cm・壁筋比≧0.25%・壁板のせん断破壊先行なし | 0.35〜0.55(靭性ランク・形式による) |
梁崩壊形を誘導するにはどんな設計が必要か
柱よりも梁が先に塑性ヒンジを形成することで、全体崩壊形(梁崩壊形)が実現します。
柱の全塑性曲げモーメントMpcが梁の全塑性曲げモーメントMpbより大きくなるよう(柱強・梁弱の設計)、柱断面を十分に確保することが重要です。
短柱・ピロティはなぜ耐震設計上のリスクになるのか
階高の低い短柱(スパンドレル・腰壁・垂れ壁付き)は、曲げ変形より先にせん断破壊が生じやすく、靭性が低下します。
短柱のせん断補強(帯筋の増量、スリット設置等)が必要です。
ピロティ構造では1階の剛性が極端に低下し、1階が柱崩壊形となるリスクがあります。
ルート3での検討が必要になる場合があります。
なぜRC造では梁崩壊形を誘導しなければならないのか
柱崩壊形(特定階の柱が一斉に降伏)では、その階に変形が集中して「層崩壊」が生じ、建物が一気に倒壊する危険があります。
梁崩壊形(全体崩壊形)では各層の梁がほぼ同時に降伏し、変形が全体に分散されるため、倒壊に至るまでのエネルギー吸収量が大きくなります。
このため建築基準法の保有水平耐力計算では、崩壊機構の形状をDSに反映させ、梁崩壊形を誘導する設計に対してDS値を小さくすることで(必要耐力を低減)、梁崩壊形を目指す設計が有利になるよう規定されています。
試験で問われやすいポイント
- 梁崩壊形(全体崩壊形)を誘導するには柱強・梁弱の設計が必要。柱の全塑性曲げモーメントMpc>その節点に集まる梁の全塑性曲げモーメントΣMpbとなるよう柱断面を設計する。
- 令和3年 学科4 問95(選択肢2正):腰壁・垂れ壁付き柱でせん断破壊が先行すると、スリット設置により柱を独立させることで変形能力が向上(DS値を小さくできる方向)する。スリット=耐力向上ではなく変形能力向上。
- ピロティ構造では1階柱の変形角が他の階より極端に大きくなりやすく(Rs低下)、柱崩壊形のリスクがある。ルート3での詳細な崩壊機構確認とDs値の増大(靭性低下)への対応が必要。
一問一答
Q. RC造ラーメンで梁崩壊形を実現するための設計方針は?
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A. 「柱強・梁弱」の設計原則:各節点で柱の全塑性曲げモーメントMpcの和が梁の全塑性曲げモーメントΣMpbを上回るよう(Mpc上+Mpc下>ΣMpb)、柱断面を大きく・鉄筋量を多くすることで梁が先に曲げ降伏するよう誘導する。
Q. 腰壁・垂れ壁付き短柱でせん断破壊が先行する場合のDS値への影響は?
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A. せん断破壊先行→靭性が極端に低下→DS値が大きくなる(0.40〜0.55程度)。スリットを設置して柱をフレームから独立させると短柱化が解消され、曲げ降伏先行となりDS値を小さくできる(R3問95)。
Q. RC造でDS=0.30(靭性ランクA)とするための主な条件は?
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A. 梁崩壊形(全体崩壊形)であること、かつ梁のあばら筋比≧0.2%・せん断破壊先行なし(曲げ破壊先行型)の条件を満たすこと。DS=0.30には柱帯筋は比≧0.2%・間隔≦100mmかつせん断破壊先行なしが必要(令82条の3・告示第1792号)。
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参照
- 建築基準法施行令 第78条の2(RC造耐力壁の仕様)
- 建築基準法施行令 第82条の2(層間変形角)/第82条の6第二号(剛性率・偏心率)
- 建築基準法施行令 第82条の3(保有水平耐力計算)
- 昭和55年建設省告示第1792号(DSの数値)