s造構造計算書 設計法概要bb.nikken-bb.net/contents/16072/2017/1/siryo/0118.pdf3...
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1
Ｓ造構造計算書
設計法概要
設計法の詳細理解が最も重要
（１）構造特徴
（２）設計フロー
（３）基本事項
（４）筋かい破断防止
（１０）許容応力度設計（一次設計）
（１１）保有水平耐力計算（二次設計）
（６）局部座屈
（５）冷間成型角型鋼管
（９）保証設計
（７）柱脚
（８）筋かい応力割増
2
（１） Ｓ造の構造特徴
●自重に比して高強度で靭性のある鋼材による構造体
●超高層建物や大空間建物での利用価値が高い
●使用部材の工場生産、現地組立による品質保証
●座屈や変形に対する検討が要求される
●部材間の接合部に注意が必要
●ねばりのある構造物の設計可能
●局部座屈による破壊等のため納まりに要注意
●超高層建物や大空間建物では施工方法の検討が必要
Ｓ造設計法 特徴
3
スパン≦12m
階数≦2
延べ面積≦500m^2
平屋では3000m^2
Co≧0.3として許容応力度計算
筋かい端部・接合部の破断防止
BCR/BCPの応力割増
（２）設計フロー
ルート１-1 ルート1-2 ルート２ ルート３
使用上支障防止
屋根ふき材検討
高さ≦31m
層間変形角≦1/200
NO
NO
YES
偏心率≦0.15
NO
YES
スパン≦6m延べ面積≦500m^2
YES
階数≦3 高さ≦13m 軒高さ≦9m
*1:層間変形角は、外装材との関連で1/150程度まで許容できる。
保有水平耐力の確認
Qu≧Qun
Qun=Ds･Fes･Qud
転倒の防止(H/B＞4)
筋かいのβによる応力割増
筋かい端部接合部の破断防止
局部座屈等の防止
柱脚部の破断防止
Co≧0.3として許容応力度計算
筋かい端部・接合部の破断防止
局部座屈等の防止
柱脚部の破断防止
BCR/BCPの応力割増
剛性率≧0.6
偏心率≦0.15
塔状比≦4
*1
NO
YES
YES
BCR/BCPの耐力比確保
構造特性係数 Ds
形状係数 Fes
構造計画
仮定断面
Ｓ造設計法 設計フロー
4
●使用上の支障防止（たわみの検討）
① 部材寸法 （Ｓ造）
デッキプレート版 梁
② たわみの検討 （①の条件を満足しない場合）
δ ：固定荷重と積載荷重による弾性たわみ E
L
α*δE ≦
250
1 L ：有効長さ
α：変形増大係数
Ｓ造梁 α= 1
Ｓ造デッキ α= 1.5
●屋根ふき材の検討
屋根ふき材は平均速度圧( )にピーク風力係数( )を乗じた風圧力(W)により安全確認
W = q_
* Cf
_
（注）個々の部材寸法が小さいため局部的な風圧力に対する検討が必要、ピーク風圧係数にガスト影響係数が考慮されている。
q_
C f
_
t / L > 1/25 D / L > 1/15
D : 梁せい L : 有効長 t : 版厚
（３） 基本事項①
Ｓ造設計法 基本①
5
[解説]
（施行令 第82条） （告示 第1458号 ）
屋根ふき材等の耐風計算（技術基準解説書p406～411）
●風圧力（W）は速度圧（ ）にピーク風力係数（ ）を乗じて求める。
[注意事項]●帳壁については高さ13m超の建物に適用される。
●ピーク風力係数（ ）の外圧係数、内圧係数が表で与えられておりその差で評価する。なお切妻屋根
等の正圧にあってはここでガスト影響係数の考慮（Gpe）が行われている
●帳壁用ガラスの許容耐力はこの告示第1458号で与えられている。
●屋根ふき材は個々の部材寸法が小さいため局部的な風圧力に対する検討が必要であることを考慮して
ピーク風力係数を採用している。
●速度圧（ ）は高さ方向分布係数（Er）と基準風速（Vo）から計算する。建物用風圧力
計算と比較すると動的効果によるガスト影響係数は考慮されていない。
施行令第82条の4で屋根ふき材、外装材、野外に面する帳壁に対しは風圧力を計算しその安全性確認が要求されている。告示第1458号（最終改正告示第1231号）では速度圧の計算式やピーク風圧係数の表が与えられている。
[概要]
q_
q_
Cf
^
W = q * C_
f
^
Cf
^
q = 0.6*E *V_
r2
02
Ｓ造設計法 基本①
6
[解説]
（施行令 第82条） （告示 第1459号）
●代表的な部材寸法規定値
使用上の支障（技術基準解説書p290）
木造
デッキプレート版
梁（床用）
①部材寸法
D/L ＞1/12
●施行令第82条第四号では変形や振動により使用上の支障が
起こらない確認が要求されている。
●この具体的な確認方法が告示第1459号に示されている。
●告示第1459号による確認方法は①部材寸法を規定値以上に
する②たわみの最大値が規定値以内に収まるのどちらか。
δmax
●●t
L
① t/L > Limit
②δmax * α /L ≦ 1/250
or
α：変形増大係数
Ｓ造梁（床用）
RC造
床版（片持以外）
床版（片持）
梁（床用）
t /Lx ＞1/25
D/L ＞1/15 D/L ＞1/10
t /Lx ＞1/30
t /Lx ＞1/10
D：梁せい L：梁有効長 t ：床版厚 Lx：床短辺有効長
●固定荷重と積載荷重（地震用で良い）による弾性たわみ（＊）を求めこれにクリープ等を考慮した変形
増大係数を乗じたものがスパンの1/250 以下であることを確かめる。（＊支持レベルからの鉛直変形量
でむくりがある場合はその影響を考慮して良い）
②たわみ計算
●変形増大係数（α）木造：α= 2 S造梁：α= 1 S造デッキ：α= 1.5 RC造梁：α= 8 RC造床版：α= 16
Ｓ造設計法 基本①
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●層間変形角（γ）
１次設計時の地震時応力解析結果より層間変形角を計算、階高(h)は床版上面間の寸法１階部分は基礎梁の関係で計算モデルより階高がかなり減少するので注意が必要
γ = δ/h δ：層間変位 h：階高
●剛性率（Rs）
層間変形角（γ）を利用して剛性率（Rs）を計算、1.0に近い方が各階均等な剛性になる
Rs = γs /γs
_R ：各階の剛性率S
γ ：各階層間変形角の逆数s
γ ：γ の平均値s
_
s
●偏心率（Re）
各層毎に重心(XG)と剛心(XK)を計算、これから偏心距離(ex)を求める。一方各部材の水平剛性(Dxi)と剛心からの距離によりねじり剛性(KT)を計算、ねじり剛性と各方向の水平剛性から弾力半径(rex ）を求め、偏心距離を弾力半径で除したものが各方向の偏心率（Rex)
（注）偏心率の計算では雑壁を考慮した場合と無視した場合の両ケースについて検討、不利なものを採用
XG = ΣN
ΣX*NXK =
ΣDY
ΣX*DY ex = | XK-XG |
KT = Σ{DX*(Y - YK)2 + DY*(X - XK)2 }
rex = ΣDx
KT
Rex = rex
eY
（３） 基本事項②
Ｓ造設計法 基本②
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[解説]
（施行令 第82条） （告示 第594号第3）
層間変形角の計算方法（技術基準解説書p294～296）
●地震被害の事例で、架構に損傷がなくてもその変形により仕上げ材が破損して建物の機能がなくなっ
たり、避難経路のドアが開かなくなったりしたことから規定されたものである。
●許容応力度計算で地震力による応力算定時の変形から求める。
[概要]
施行令第82条の2で層間変形角が定義され、１次設計の地震力に対し1/200（条件により1/120)以下であることが要求されている。具体的な計算方法が告示第594号第3に定められている。
階高のH
●仕上げがALC版で縦壁ロッキング構法や横壁カバープレート構法の場合は1/120まで緩和できる。ま
た安全が確かめられた構法では1/150まで緩和出来る。
告示第594号第3
●層間変形角の計算時高さ(H)は階高を用いる。計算モデルの高さ（梁心）
とは異なるので注意が必要である。（右図参照）
（δ/階高のH）
δ
計算ﾓﾃﾞﾙのH
●全ての鉛直部材について計算し各階毎にその最大値を採用する。
[注意事項]
●逆梁等により梁上面と床上面が一致しない場合は梁上面位置を用いる。
●地震用の応力解析にあっては耐震壁の剛性低下率や地盤ばねの評価等を考慮しても良いが十分な検証
が必要になる。
●一次設計用地震に対する検討なので必要により安全率を考慮する。
Ｓ造設計法 基本②
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●風荷重
（ⅰ） 評価方法
a）地域から基準風速（v0 m/s)、場所より地表面粗度区分（Ⅰ～Ⅳ）を定める。
b）基準風速（v0 m/s)と風速高さ係数(Er)及び動的効果を考慮したガスト影響係数(Gf)より速度圧(q N/m^2)を求める。
c）速度圧(q N/m^2)に風力係数(Cf)を乗じたものが風圧力(P N/m^2)で、これに受圧面積(A)を乗じたものが風荷重となる。
q = 0.6*E*V02 E = Er
2*G fEr = 1.7*(
ZG
H)α
P = Cf*q 風荷重＝ P*A
（ⅱ） 留意事項
●基準風速（v0 m/s)は平坦で開けた場所（地表面祖度区分Ⅱ）の高さ10mでの平均風速より定めたもので再現期間50年の値
●高さ(H)は建物高さと軒高さの平均
●ガスト影響係数(Gf)や係数( ZG,α）は地表面粗度区分(Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ,Ⅳ)により表で与えられる。
●地表面祖度区分で(Ⅰ)は海岸、(Ⅱ)は田園、(Ⅲ)は住宅地、(Ⅳ)は市街地、通常(Ⅲ)が多い
●風力係数(Cf)は高さ方向に異なる外圧係数(Cpe)と建物内で一定な内圧係数(Cpi)の差
（３） 基本事項③
Ｓ造設計法 基本③
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[概要]
風圧力(1)（技術基準解説書P246～260）
（施行令 第87条）
●基準風速(Vo)は30~46m/sの範囲で各地区毎に表で与えられている。（東京23区は34m/s）
（告示 第1454号）
施行令第87条と告示第1454号を紹介、その解説と注意事項が記述されている。
① 施行令第87条
●風圧力を速度圧(q)と風力係数(Cf)の積で定義
② 告示第1454号
●速度圧(q)を速度圧高さ方向分布係数(E)と基準風速(Vo)で計算する評価式を提示
●他の建物や防風林等による速度圧の1/2までの低減を容認している。
●風力係数(Cf)は告示式あるいは風洞実験によって求める。
q = 0.6*E*V02
●速度圧高さ方向分布係数(E)を平均風速の高さ方向分布係数(Er)とガスト影響係数(Gf)で定義 E = E *Gr2
f
●平均風速の高さ方向分布係数(Er)とガスト影響係数(Gf)の評価式を提示
いずれも建物高さと軒高さの平均(H)と地表面粗度区分（Ⅰ～Ⅳ）の関数になっている。
●地表面粗度区分：(Ⅰ)は海岸、(Ⅱ)は田園、(Ⅲ)は住宅地、(Ⅳ)は市街地、通常(Ⅲ)を用いることが多い。
●風力係数(Cf)は外圧係数(Cpe)と内圧係数(Cpi)の差として定義
●外圧係数(Cpe)、内圧係数(Cpi)を建物形状に応じて評価する図表が与えられている。
●風上壁面外圧係数(Cpe)は評価位置（地盤面からの高さ：Z）により変化する。
[解説]
Cf = Cpe - Cpi
Ｓ造設計法 基本③
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●地震荷重
（ⅰ）評価方法
b）支持地盤の種別（第１種、第２種、第３種）と建物固有周期(T)より振動特性係数(Rt)を設定
a）建物の１次固有周期(T)を建物高さ(h)より計算 T = h*( 0.02 + 0.01*α)
c）建物各階の重量wj(N)を基本に層せん断力分布係数(Ai)を求める。
Rt = 1 ( T<Tc ) Rt = 1-0.2*(Tc
T-1) Rt =
T
1.6*Tc ( Tc≦T<2*Tc ) ( 2*Tc≦T )
A i = 1+(αi
1-αi)*
1+3*T
2*Tα i =
W
W i
d）振動特性係数(Rt)と層せん断力分布係数(Ai)及び地域係数(Z)、ベースシア係数(C0)をかけ合わせたものが各層の層せん断力係数(Ci) Ci = Z*Rt*Ai*C0
e)地下震度(k)は地下深さH(m)と地域係数(Z)より計算 k ≧0.1*(1-40
H)*Z かつ k≧0.05*Z
（ⅱ）留意事項
●振動特性係数(Rt)計算時のTcは第１種（岩盤、硬質砂礫等）で0.4秒、第２種（１種、３種以外）で0.6秒、第３種（粘土等の沖積層)で0.8秒
●ベースシア係数(C0)は１次設計用で0.2（木造で地盤が軟弱な場合は0.3）、２次設計（必要保有耐力計算）用で1.0、この1.0は関東大震災クラスの大地震（地震加速度:300～400Ｇａｌ）を想定
●地下の定義は階高の2/3以上、外周側面の75%以上が地盤と接しているもの。
●建物高さ(h)は地盤面から構造躯体の最高高さまで(m)
（３） 基本事項④
Ｓ造設計法 基本④
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[解説]
地震力(2)（技術基準解説書P260～271）
（施行令 第88条）
●建物１次固有周期についても重力式や固有値解析の利用が可能だが初期剛性を使うこと、基礎や基礎杭
の変形を認めないことが条件になっている。
●各種地盤が混在する場合や長い支持杭のある場合の地盤種別判定例が
掲載されている。
●振動特性係数(Rt)の計算にあっては支持位置の地盤種別判定が必要になる。第1種地盤は岩盤や硬
質砂れき層等第３紀以前の地層、第3種地盤は腐植土、泥土等による沖積層、第2種は第1種、第3
種以外のもの
●地盤種別判定の留意事項として①支持層の厚さは5~10m以上 ②沖積層の深さが30m以上になると
第３種 ③地盤周期を常時微動測定やせん断波速度により定めることが記載されている。
●振動特性係数(Rt)の算定にあって建築物の固有周期や地盤種別判定において告示式を使用しなかっ
た場合、告示で示された計算式による値の3/4を下回らないものとする。
●常時微動の測定上の留意事項やせん断波速度による地盤周期計算式が示されている。
●Ai分布は建築物の上階になるほど大きくなり、かつ建築物の１次固有周期
が長いほどその傾向が著しくなる。これは高層建物ほど大きくしなるよう
に振動し層せん断力係数は上階にいくに従い大きくなることを考慮したも
のである。
●Ai分布は二乗和の平方根によって求めるモーダルアナリシスに従って計
算して良い。この時用いる加速度応答スペクトルは振動特性係数、もし
くは超高層建築物に用いる加速度応答スペクトルに地盤増幅を考慮し
たもので良い。地震層せん断力係数の分布係数Ai
T：設計用１次固有周期
（告示 第1793号第 1 最終告示第597号）Ｓ造設計法 基本④
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（４）筋かい端部破断防止 (技術基準解説書P584～589)
次の5箇所について母材強度の1.2倍以上の安全性Aj･σu≧1.2Ag･F があることを確認する。
筋かい軸部 HTB はしあき ｶﾞｾｯﾄﾌﾟﾚｰﾄ 溶接部
(Ag-Ad)･bσu 0.75n･m･fA･fσu n･be･bt･bσu (2/√3L･gt-Ad)･gσu 0.7S･Le･aσu/√3
筋かい端部が、筋かい母材に先行して破断しないことを確認する。
［概要］
［解説］
bσu：筋かいの破断強度(N/mm2)
Ag：筋かいの断面積(mm2)
Ad：筋かいの欠損断面積(mm2)
形状係数
fσu：HTBの破断強度(N/mm2)
fA：HTBの断面積(mm2)
n･m：HTBの本数とせん断面数
bσu：筋かいの破断強度(N/mm2)
be：筋かいのはしあき(mm)
bt：筋かいの板厚(mm)
n：HTBの本数
30°
2/√3L
gσu：ｶﾞｾｯﾄﾌﾟﾚｰﾄの破断強度(N/mm2)
L：応力方向両端HTBの距離(mm)
gt：ｶﾞｾｯﾄﾌﾟﾚｰﾄの板厚(mm)
Ad：破断面の欠損断面積(mm2)
aσu：溶接の破断強度(N/mm2)
S：隅肉溶接ｻｲｽﾞ(mm)
Le：隅肉溶接有効長さ(mm)
(告示第1791号第2)
穴控除 筋かい
ｶﾞｾｯﾄﾌﾟﾚｰﾄ
L
変形能力確保Ｓ造設計法
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BCR295
BCP235
BCP325
BCR
BCP
［解説］
兵庫県南部地震で一般構造用角形鋼管STKRの破壊が
目立ち、SN-B材と同等性能をもつBCR及びBCPが規格化
［注意事項］
設計にはBCR，BCPを用いることとし、原則としてSTKRは用いない。
BCR及びBCP：建築構造用冷間成形角形鋼管として
制定(鉄鋼連盟規格=JIS規格外)
Ｓ造設計法 (告示第593号第1 告示第1791号第2 第594号第4) 冷間成形角型鋼管応力割増
（５）冷間成形角形鋼管の応力割増 (技術基準解説書P319～327)
http://news-sv.aij.or.jp/kinki/activity/research/s_struct/tekkotu-j.pdf
詳細は冷間成形角形鋼管設計・施工ﾏﾆｭｱﾙ（日本建築ｾﾝﾀｰ）
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ﾙｰﾄ1の場合は、柱の地震時応力(Co=0.3)を下記に示す割増を行って許容応力度
検討を行う。（告示第593号第1）
内ﾀﾞｲﾔﾌﾗﾑ形式 BCR：1.2 BCP：1.1
内ﾀﾞｲﾔﾌﾗﾑ形式以外 BCR：1.3 BCP：1.2
（５）冷間成形角形鋼管の応力割増 (技術基準解説書P319～327)
詳細は冷間成形角形鋼管設計・施工ﾏﾆｭｱﾙ（日本建築ｾﾝﾀｰ）［注意事項］
ﾙｰﾄ3で全体崩壊とならない場合は、当該階及
び最上階柱頭部及び1階の柱脚について、下記
に示す柱耐力の低減を行ったうえで、保有水平
耐力の確認を行う。 （告示第594号第4）
内ﾀﾞｲﾔﾌﾗﾑ形式 BCR：0.8 BCP：0.85
内ﾀﾞｲﾔﾌﾗﾑ形式以外 BCR：0.75 BCP：0.8
一般構造用角型鋼管(STKR)の場合
内ダイヤフラム型式 : 1.3
内ダイヤフラム型式以外 : 1.4
(告示第593号第1 告示第1791号第2 第594号第4)
ルート1 ﾙｰﾄ2 ﾙｰﾄ3
冷間成形角型鋼管応力割増Ｓ造設計法
BCR及びBCP
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柱に冷間成形角形鋼管を用いた場合に、梁崩壊メカニズムであることを確認
(告示第593号第1 告示第1791号第2 第594号第4)
←各節点ごとに∑Mpc≧∑1.5Mpb
Mpc=ν･σy･Zp
ここにν：軸力比nによる低減係数
Mpb=σy･Zp
ルート1 ﾙｰﾄ2 ﾙｰﾄ3
（５）角形鋼管の崩壊防止 (技術基準解説書P319～327)
［解説］
ﾙｰﾄ2の場合
Mpc
Mpb
Mpp
ﾙｰﾄ3の場合
∑Mpc≧∑min(1.5Mpb,1.3Mpp) ←各層ごとに
ﾙｰﾄ2では各節点毎に，ﾙｰﾄ3では各層毎の確認に注意
Mpp=ν･σy/√3･Ve
ここにν：軸力比nによる低減係数
Ve：ﾊﾟﾈﾙの体積（mm3）=2･dc･db･tc
dc
db(除く最上階柱頭部及び1階の柱脚)
冷間成形角型鋼管接合部
注１）ルート２でSTKRを使用した
場合柱脚応力の割増必要
●内ダイヤフラム型式 :1.3
●内ダイヤフラム型式以外 :1.4
Ｓ造設計法
注２）ルート３でSTKRを使用した
場合、上記の柱脚応力割増
の他、梁耐力1.5倍で全体崩
壊の確認必要
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（６）局部座屈の防止(技術基準解説書P315~320)
［概要］
［解説］
(告示第1791号第2)
断面 部位 FA FB FC FD
柱H形鋼
FLG 9.5√ 12√ 15.5√
FA,FB,FC
以外
WEB 43√ 45√ 48√
角形鋼管 33√ 37√ 48√
円形鋼管 50・235/F 70・235/F 100・235/F
梁H形鋼
FLG 9√ 11√ 15.5√
WEB 60√ 65√ 71√
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
235/F
従来の「当面の緩和値」が廃止され、ﾙｰﾄ2ではFAであることが求められることになった。(告示第1791号第2)
建築学会S規準の幅厚比は、概ね上記のFCに相当する。
B/t［注意事項］
b b
dtw
tf
FLG： b/tf
WEB： (d-2tf)/tw
t t
B D
ルート１、ルート２共使用部材は下記の部材種別のうちＦＡ適用が要求される。
D/t
Ｓ造設計法 変形能力確保
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兵庫県南部地震での露出型柱脚被害により規定
設計の仮定 実際の応力
反曲点高比
柱脚が破壊
秋山式と呼ばれる実験式で、計算ﾙｰﾄや露出柱脚の形状にかかわらず本式によっ
て回転剛性を評価する。
（７）柱脚の破断防止①露出型柱脚(技術基準解説書P597～604)
［解説］
露出型柱脚は従来ﾋﾟﾝとして設計、柱脚の持つ固定度により
破壊され、多くの被害
［注意事項］
M E･nt･Ab･(dt+dc)2
θ 2･LbKBS= =
実際の固定度に対応した応力で柱脚を設計する必要あり
Ｓ造設計法 柱脚の破断防止
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ﾙｰﾄ1-1 ﾙｰﾄ1-2 ﾙｰﾄ2
露出柱脚の固定度を適切に評価して、建物及び柱脚の許容応力度検討
ｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄの伸び能力
柱脚の保有耐力接合の判定
地震力をγ倍にして柱脚の終局耐力を確認
地震力γ倍にしてｺﾝｸﾘｰﾄとｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄの応力がF値以下であることを確認
END
No
Yes
No
簡略なﾋﾟﾝ柱脚(ﾀｲﾌﾟⅠ)では反曲点高比を0.3としてよい
（ﾙｰﾄ3を除き記載）（７）柱脚の破断防止①露出型柱脚 (技術基準解説書P597～604)
Yes
β5/70
1
2
1
2.5
1.67
ﾙｰﾄ1-2
ﾙｰﾄ2γ
殆ど現実的でないﾌﾛｰ
ABR,ABM
筋かい分担率
Ｓ造設計法 柱脚の破断防止
20
ｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄの伸び能力
柱脚の保有耐力接合の判定
保有水平耐力の確認
END
Yes
No
Yes
No
1階Dsを0.05割増して保有水平耐力の確認
保有水平耐力の確認
1階Dsを0.55として保有水平耐力の確認
柱脚の保有耐力接合の判定
Yes
No
履歴特性のｽﾘｯﾌﾟを考慮
ﾙｰﾄ3
露出柱脚の固定度を適切に評価して、建物及び柱脚の許容応力度検討
（ﾙｰﾄ1-1,1-2,2を除き記載）
（７）柱脚の破断防止①露出型柱脚 (技術基準解説書P597～604)
ABR,ABM
出来るだけ避けるﾌﾛｰ
殆ど現実的でないﾌﾛｰ
Ｓ造設計法 柱脚の破断防止
21
根巻型柱脚の根巻高さと終局耐力の評価法
この根巻高さを確保すれば、ｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄやﾍﾞｰｽﾌﾟﾚｰﾄは、建方用の仮設でよい。
（７）柱脚の破断防止②根巻型柱脚 (技術基準解説書P604～605)
［解説］
ﾍﾞｰｽﾌﾟﾚｰﾄ位置での鉄骨の曲げﾓｰﾒﾝﾄがゼロとなる根巻高
さを下式により求める。最低値をS柱径の2.5～3倍とする。
［注意事項］
bh= + 2( )2+sQu
be･FB
sQu
be･FB
4･sMu
be･FB
根巻脚部の終局曲げﾓｰﾒﾝﾄは下式となる。
Mu=0.9at･σu･d
sQu
sMu
bh
sMu
S曲げﾓｰﾒﾝﾄ
RC曲げﾓｰﾒﾝﾄ
Ｓ造設計法 柱脚の破断防止
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埋込型柱脚の埋込深さと終局耐力の評価法
この埋込深さを確保すれば、ｱﾝｶｰﾎﾞﾙﾄやﾍﾞｰｽﾌﾟﾚｰﾄは、建方用の仮設でよい。
（７）柱脚の破断防止③埋込型柱脚 (技術基準解説書P606～607)
［解説］
ﾍﾞｰｽﾌﾟﾚｰﾄ位置での鉄骨の曲げﾓｰﾒﾝﾄがゼロとなる埋込深さを
下式により求める。最低値を柱径の2倍とする。
［注意事項］
sQu
sMu
bh
柱脚の終局曲げﾓｰﾒﾝﾄはS柱の
終局曲げﾓｰﾒﾝﾄによることができる。
sMu
S曲げﾓｰﾒﾝﾄ
RC曲げﾓｰﾒﾝﾄ
bh= + 2( )2+sQu
be･FB
sQu
be･FB
4･sMu
be･FB
Ｓ造設計法 柱脚の破断防止
23
β：一次設計地震力に対する各階の筋かいの分担率
S造ルート2における筋かいの地震応力割増し
（８）筋かい応力割増（S造ルート2） (技術基準解説書P319～323)
［解説］
筋かいの分担率に応じて、地震時応力を最大で1.5倍に割増す。
筋かいの分担率
β
筋かいの地震時応力の割増し
β≦5/7 1+0.7β
β＞5/7 1.5
筋かいの破断 1995兵庫県南部地震
筋かいの分担率は、一次設計地震力に対する設計分担率
筋かいの取付く全ての部材（梁柱等）について、応力割増しを行う。また下階への
伝達にも配慮する。(技術基準解説書P580)
［注意事項］
Ｓ造設計法 筋かい応力割増（告示 第1791号第2 ）
24
（９）保証設計①(保有耐力接合と保有耐力横補剛) (P581～582,P589～596)
S造建物全体が崩壊メカニズムに達しても、耐力を失わない保証
S部材は柱梁の座屈あるいは仕口部・継手部の破断で、耐力を失う恐れ
［解説］
保証設計は、ﾙｰﾄ2及びﾙｰﾄ3において適用が必要
［注意事項］
部位 応力 400級 490級
仕口部 曲げ 1.3 1.2
継手部 曲げ・せん断 1.3(*) 1.2(*)
M
M
Mu≧α･Mp
Mu：仕口部や継手部の破断耐力(kN･m)＝aZp･σu
Mp：母材の全塑性ﾓｰﾒﾝﾄ(kN･m) ＝Zp･σy
接合部係数：α
*：継手部が部材の塑性化領域(材端からｽﾊﾟﾝの1/10または梁せいの2倍以内)の範囲外の場合は、0.1ず
つ減じることが出来る。
ここにσu：破断強度(N/mm2)
Ｓ造設計法 変形能力確保
25
⑯S造の保証設計②(仕口部の保有耐力接合) (技術基準解説書P589～593)
S造の保証設計のうち柱梁の仕口部（溶接部）の保有耐力接合検討
［解説］
仕口部の保有水平耐力の検討は、「仕口の最大曲げ強さの検討」とも呼ばれる。
［注意事項］
仕口部 母材
Mu=aZp･σu Mp=Zp･σy
tf
Htw
B
Mu≧α･Mp
r
tw
B
ｻｲｽﾞSH
S
tf
σu：溶接の破断強度(N/mm2) σy：梁鉄骨の降伏点強度（N/mm2）
Ｓ造設計法 変形能力確保
26
母材(穴控除) HTB
母材(はしあき) ｽﾌﾟﾗｲｽﾌﾟﾚｰﾄについてMu=aZp･σu
鉄骨構造標準接合部SCSS (鉄骨構造標準接合部委員会編) に多くの種類が掲載
H
B
tf
Htw
B
Mp=Zp･σy
Mu≧α･Mp
（９）S造の保証設計③(継手部の保有耐力接合) (技術基準解説書P589～591)
［解説］
［注意事項］
継手部 母材
鋼構造接合部設計指針（日本建築学会）
σu：母材・ｽﾌﾟﾗｲｽﾌﾟﾚｰﾄの破断強度(N/mm2)
σy：梁鉄骨の降伏点強度（N/mm2）
S造の保証設計のうち継手部の保有耐力接合検討
Ｓ造設計法 変形能力確保
27
400級 λy≦170+20n
490級 λy≦130+20n
ここに λy＝L/iy
L: 梁の長さ(mm)
iy: 弱軸まわりの断面2次半径(mm)1 n2･･
L
横補剛
S造の保証設計(保有耐力横補剛) (技術基準解説書P593～596)
［概要］S梁端部が塑性状態に達する前に、横座屈が生じないように横補剛を設ける。
［解説］
梁のスパン内に n 箇所の横補剛を均等間隔に設ける方法をしめす。
ここに横補剛材の剛性は下記による。（鋼構造限界状態設計指針P239～244）
hh’
圧縮側ﾌﾗﾝｼﾞに設けられる横補剛材 小梁などによるねじれ拘束
梁の全塑性ﾓｰﾒﾝﾄを梁せいで除した
値(Nf)3％(*1)の耐力とNfの5倍の力
を横補剛区間長さで除した剛性
梁の全塑性ﾓｰﾒﾝﾄを梁せいで除した値(Nf)
にh’を乗じた曲げ耐力とNf*h^2の20倍の力
を横補剛区間長さで除した曲げ剛性
「梁全長にわたって均等間隔で横補剛を設ける方法」以外に「梁端部に近い部分に設ける方法」もある。
［注意事項］
Stud
(*1)技術基準解説書では2%
Ｓ造設計法 変形能力確保
28
（１０） 許容応力度計算（一次設計）
応力の割増
●地上4階建以上、または高さ20mを超えるもので常時荷重の20%以上の
荷重を支持する柱が端部にある場合（4本柱等）は斜め方向地震を考
えるかあるいは地震力を1.25倍する。
●地上4階建以上、または高さ20mを超えるもので屋上から突出する部分で
高さが2mを超えるものは水平震度1.0Z以上とする。なお支持部分の検討
も必要
●外壁から突出する部分の長さが2mを超えるものは鉛直震度
1.0Z以上とする。なお支持部分の検討も必要
Ｓ造設計法 一次設計
29
保有水平耐力検討
b)幅厚比や細長比により部材別種別(FA～ＦＤ）を定め、さらに部材群としての種別を決定し、筋かいの耐力比により各層毎に構造特性係数(Ds)を決定
d)必要保有水平耐力(Qun)をC0=1.0で求めた２次設計用層せん断力(Qud)に形状係数（Fes）及び構造特性係数（Ds）を乗じて計算、保有水平耐力(Qu)が上回っていることを確認
(ⅱ）留意事項
●保有耐力時の変形角としては「２００７年版：技術基準解説書」によると階高の1/75まで
●保有耐力の確保するために保証設計といわれる条件の満足が必要
Qu > Qun
Qun = Ds*Fes*Qud Qud ：C0 = 1.0の層せん断力
D ：構造特性係数s F ：形状係数es
（１１） 保有水平耐力計算（二次設計）
（ⅰ）検討方法
a）各部材の非線形特性を仮定しＡｉ分布による外力を順次増加させながら増分解析を行い保有水平
耐力(Qu)時を設定
c)一次設計時に求めた偏心率(Re)、剛性率(Rs)から形状係数(Fes)を設定
Ｓ造設計法 二次設計
30
●形状係数(Fes)の計算では剛性率が0.6以下、偏心率が0.15以上になった場合1.0より大きくなる。
●構造特性係数(Ds)は部材毎に種別を判定した後それらの割合から部材群としての種別を定める。この部材群種別と筋交の保有水平耐力割合から各層のDsを決定
●構造特性係数(Ds)はＳ造で0.25～0.50の範囲
●構造特性係数(Ds)は構造体が降伏後に塑性変形することが前提、塑性変形能力の確認が必要
●Ｓ造の場合構造特性係数(Ds)は柱、梁で幅厚比、筋交では細長比により一義的に定まる
μ：塑性率
Qe
弾性応答せん断力
Qy
塑性率(μ)
完全弾塑性応答
Qy = 2μ-1
Qe
(ⅱ）留意事項
Ｓ造設計法 二次設計
31（施行令 第82条）
保有水平耐力検討（技術基準解説書p301～313）
[注意事項]
●中高層共同住宅のような板状建物では浮き上がりによって保有水平耐力が支配されることがある。こ
の様な場合は浮き上がりが生じない条件で保有水平耐力を求めた後塔状比が4.0以上では転倒防止
の検討を行えば良い。これは地震により転倒被害の起こった事例は少ないこと等を考慮したものである。
●保有水平耐力の算定にあたって上下地震の影響は考慮しなくて良い。
●耐力壁の脚部については浮き上がりや圧縮沈下の影響を考慮して保有水平耐力を検討するが、全体に
及ばない限り部分的な浮き上がりや圧縮沈下は許容される。
●脆性部材を持つ建物の保有水平耐力は原則として脆性部材破壊時における各部材の負担せん断力の和
(Qun1)とする。なお脆性部材が破壊しても他部材により鉛直力の負担が出来る場合は脆性部材を無視し、
靱性部材のみでDs値を定め保有水平耐力(Qun2)を計算することが出来る。
①告示第594号第4
●保有水平耐力の計算は建物の直行する２方向についてそれぞれ正負の地震力について行う。
×
×
せん断力 せん断力 せん断力
変形変形 変形
脆性部材 靭性部材 両部材の混在架構
×
×
＋ ＝
Qun1
Qun2
（告示 第594号第4、 第1792号第1、第7 ）Ｓ造設計法 保有水平耐力
32
●柱、梁の各部位毎の部材種別
●筋かいの部材種別
●部材郡種別
●層毎方向毎のDs
Ｄｓ評価法
部材の耐力の割合 部材群としての種別
γA≧0.5 かつ γC≦0.2 A
γC＜0.5 （部材群としての種別がAの場合を除く。） B
γC≧0.5 C
A割合 B割合 C割合
≧0.5 ≦0.2
＜0.5
≧0.5
筋かい BA
または
βu=0
BB BC
柱・梁 βu≦0.3 0.3＜βu≦0.7
βu＞0.7 βu≦0.3 0.3＜βu≦0.7
βu＞0.7
FA 0.25 0.25 0.30 0.35 0.30 0.35 0.40
FB 0.30 0.30 0.30 0.35 0.30 0.35 0.40
FC 0.35 0.35 0.35 0.40 0.35 0.40 0.45
FD 0.40 0.40 0.45 0.50 0.40 0.45 0.50
Ｓ造設計法 Ds 評価