耐震性能評価スピード計算法（限界耐力計算法）重量鉄骨造 ラーメン（X方向）

①□地震力算定用の建物荷重W：階高を２分した重さを最上階は7KN/㎡、他階は3.5KN/㎡とする。（スラブ厚130）W=10500KN
　　5F(300㎡),4F(300㎡),3F(300㎡),2F(300㎡),1F(300㎡)の場合、
　　R階:7×300㎡=2100KN、5階:3.5×300㎡×2=2100KN、4階:3.5×300㎡×2=2100KN、3階:3.5×300㎡×2=2100KN、2階:3.5×300㎡×2=2100KN、
②□1階X方向（S造ラーメン）の 保有水平耐力Quを求める。柱の曲げ耐力Mc=Zp･σyの式を用いる。（Zp：塑性断面係数、σy：降伏強度=基準強度F値）
　　柱（H型鋼）の上下の曲げ耐力Mcを求め、Mcを基に柱の剪断耐力（保有水平耐力Qu）を求める。
　　○鋼材SN400B(F=235N/mm2)、σy=235N/mm2(F値と同じ)
　　○1階梁の断面（H-600×200×11×17)のZp=2900cm3(学会性能表より)
　　○1階柱の断面（H-414×405×18×28)のZp=5030cm3(学会性能表より)
　　□1階梁の曲げ耐力Mg=Zp･σy=2900×10^3×235×10^-6=680KN･m（cm3=10^3mm3、N=10^-3KN、mm=10^-3m)
　　□1階柱の曲げ耐力Mc=Zp･σy=5030×10^3×235×10^-6=1180KN･m→柱の軸力を考慮し85%耐力とする。1185×0.85=1000KN･m

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風水とは、

　　□Qu=335+420+420+335=1510KN　　　　　　　　　　　　　　　　ラーメン4列あるので、保有水平耐力Qu=1510×4=6040KN
　□保有水平耐力時、層間変形角θ=1/50と変位δu=h/50（S造ラーメン）
　　S造ラーメンの大地震時の層間変形角θ=1/50と設定する。　θ=δ/hなので、δ=θh→δu=h/50
　　X方向、軒高h=16mの時、δ=16/50、δu=0.32m
　□保有水平耐力時、固有周期Tu=2π√(Mu･δu/Qu)
　　多質点系を１質点系に置換する。１質点系の有効質量Mu=建物重量×80％とする。尚、質量表示に変換（KN→t）
　　有効質量Mu=10500KN×80%=8400KN、更に質量に変換　8400KN→Mu=840t
　　X方向、Tu=2×3.14×√(840×0.32/6040)≒1.4秒、Tu≒1.4秒
③□骨組損傷開始時の降伏強度 地震力Qy＝建物重量W×Co
　　Co=0.25（250gal）程度で骨組みが損傷（降伏）すると仮定。標準剪断力係数Co=0.25=地震力Qy/建物重量W
　　Qy=10500×0.25=2700、Qy=2700KNで損傷が始まる。
　□損傷開始時、層間変形角θ=1/200と変位δy（S造ラーメン）
　　S造ラーメンの降伏強度Qyでの損傷時の層間変形角θ=1/200とする。(C0=0.25と仮定)　θ=δ/hなので、δ=θh→δy=h/200
　　X方向、軒高h=16mの時、δ=16/200、δy=0.08m
④□地震加速度の低減率Fh=1.5/(1+10h)
　　地震エネルギーの吸収効果は、損傷程度Df、及び減衰定数ｈから求められる、地震加速度の低減率Fhとして評価される。
　□骨組みの塑性損傷程度Df=δu/δy×Qy/Qu
　　X方向、Df=0.32/0.08×2700/6040≒1.8、Df≒1.8
　□減衰定数h=0.25(1-1/√Df)+0.05（木造は強度にばらつきがあるので0.2とする）
　　X方向、h=0.25(1-1/√1.8)+0.05≒0.12、h≒0.12
　　→低減率Fh=1.5/(1+10h)
　　X方向、Fh=1.5/(1+10×0.12)=0.68、Fh=0.68(68%)←これが知りたかった！地震時水平力が68％に低減される。
⑤□大地震時に骨組みに作用する地震加重Pi=Gs×mi(質量)×α×Bsi×Fh×Z　（Bsiは、R階1.5、5階1.0、4階0.8、3階0.6、2階0.4とする）
　□地震加速度応答スペクトルを用い、建物周期Tuより応答加速度αを算出。
　　Tu＜0.16秒の時、加速度α=(3.2+30Tu)、0.16秒＜Tu＜0.64秒の時、加速度α=8m/s2、0.64秒＜Tuの時、加速度α=5.12/Tu
　　X方向、Tu=1.4秒＞0.64秒なので、α=5.12/1.4=3.66、α=3.66m/s2（366gal）
　□表層地盤による加速度増幅率Gsを1.5倍とする。（２種地盤で1.5～2.025)
　　X方向、R階：PR=1.5×210t×3.66m/s2×1.5×0.68×1=1180、PR≒1180KN
　　X方向、5階：P3=1.5×210t×3.66m/s2×1.0×0.68×1=780、P3≒780KN
　　X方向、4階：P3=1.5×210t×3.66m/s2×0.8×0.68×1=620、P3≒620KN
　　X方向、3階：P3=1.5×210t×3.66m/s2×0.6×0.68×1=470、P3≒470KN
　　X方向、2階：P2=1.5×210t×3.66m/s2×0.4×0.68×1=310、P2≒310KN
⑥□必要保有水平耐力Qun（1階の層剪断力をQunとする）
　　大地震時の水平荷重によって各層には層剪断力が生じる。その層剪断力Qiにつり合う剪断耐力が必要保有水平耐力Qunである。
　　X方向、1階の層剪断力Qun=1180+780+620+470+310=3360、Qun=3360KN
　　※有効質量Mu用い、Qunを一発で出す方法。Mu=0.8Mall=840t、α=5.12/Tu=5.12/1.4=3.66m/s2、Fh=0.68。Qun=1.5×Mu×α×Fh=1.5×840t×3.66×0.68=3140KN
⑦□必要値Qun＜保有値Qnの確認
　　X方向、必要値Qun=3360KN＜保有値Qu=6040KN

P･Δ効果はQuの10％以内であることの確認

　□ΔQ×h=P×Δ　ΔQ=P×Δ/h　ΔQ=10500×0.32/16=210KN　ΔQ/Qu=210/6040=4% OK