初めて学ぶ鉄骨構造 基礎知識
2020.05.21
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鉄骨構造の概要
鉄骨構造の特徴
- 鋼構造：橋・鉄塔・圧力容器・船なども含める
（【こうこうぞう】：【はし】・【てっとう】・【あつりょくようき】・【ふね】なども【ふく】める）
သံမဏိကိုယ်ထည်အဆောက်အ ဦး များ – တံတားများ၊ သံမဏိတာဝါတိုင်များ၊ ဖိအားပေးသင်္ဘောများ၊ သင်္ဘောများစသည်တို့လည်းပါဝင်သည်။ မေ)
- 鉄骨：鋼材を用いた建築骨組
（【てっこつ】：【こうざい】を【もち】いた【けんちくほねぐみ】）
သံမဏိဘောင် – သံမဏိဖြင့်ပြုလုပ်ထားသောအဆောက်အအုံဘောင် ([Tekkkotsu] – [Kozai] သည် [mochi] [Kenchiku Negurumi])
- コンクリートや木材：中実断面
（コンクリートや【もくざい】：【ちゅうじつだんめん】）
ကွန်ကရစ်နှင့်သစ်သား [Mokuzai]: အစိုင်အခဲအပိုင်း (Chujitsu Danmen)
- 鉄骨：薄板状のものが3枚、4枚と組み合わされた中空断面や開断面
（【てっこつ】：【うすいたじょう】のものが3【まい】、4【まい】と【く】み【あ】わされた【ちゅうくうだんめん】や【かいだんめん】）
သံမဏိဘောင် – အချည်းနှီးသောအပိုင်း (သို့) ပွင့်လင်းသောအပိုင်း ၃ ခုနှင့်ပါးလွှာသောသံမဏိပြားများနှင့်ပေါင်းစပ်ထားသည်။ [က] ကချူးyuခေါက်ဆွဲနှင့် Kaidanmen တို့အားပေးခဲ့သည်။
- 利点
【りてん】အားသာချက် [Riten]
-
- 鋼材は規格化された大量生産される工業製品なので、入手が容易で価格も比較的安く、品質が安定している。
（【こうざい】は【きかく】かされた【たいりょうせいさん】される【こうぎょうせいひん】なので、【にゅうしゅ】が【ようい】で【かかく】も【ひかくてきやす】く、【ひんしつ】が【あんてい】している。）သံမဏိသည်စံသတ်မှတ်ထားသောအစုလိုက်အပြုံလိုက်ထုတ်လုပ်သည့်စက်မှုထုတ်ကုန်တစ်ခုဖြစ်သောကြောင့်၎င်းသည်အလွယ်တကူရရှိနိုင်သည်၊ စျေးသိပ်မကြီးသော၊ တည်ငြိမ်သည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် [Kouzai] ကို [Kaku] တွင်ရေးသားထားခြင်း ဖြစ်၍၊ [Kyushu] မှာ [Yoi]၊ [Kaku] နှင့် [Hisatsu] တို့ဖြစ်သည်။ ] သည် [ante] ဖြစ်သည်။ )
- 鉄骨部材は工場で製作されるので、精度が高く、品質が安定し、現場の作業が少なく、工期が短縮できる。
（【てっこつぶざい】は【こうじょう】で【せいさく】されるので、【せいど】が【たか】く、【ひんしつ】が【あんてい】し、【げんば】の【さぎょう】が【すく】なく、【こうき】が【たんしゅく】できる。）သံမဏိကိုယ်ထည်ကိုစက်ရုံတွင်ထုတ်လုပ်သောကြောင့်တိကျမှုမြင့်မားပြီးအရည်အသွေးမှာလည်းတည်ငြိမ်သည်။ လုပ်ငန်းခွင်၌သေးငယ်ပြီးဆောက်လုပ်ရေးကာလကိုတိုနိုင်သည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် [Putting] ကို [Koujo] ဖြင့်မှတ်ထားပြီး Seido သည် [Takashi]၊ [Hisitsu] [Anten] နှင့် [Genba] ဖြစ်သည်။ gaku ဆိုတာမရှိပေမယ့် gaku မရှိပါဘူး။
- 鋼材は比強度が大きく、外力を支えるためにそれほど大きな自重を必要としないので、骨組が軽量となり高層建物・大スパンに適する。
（【こうざい】は【ひきょうど】が【おお】きく、【がいりょく】を【ささ】えるためにそれほど【おお】きな【じじゅう】を【ひつよう】としないので、【ほねぐみ】が【けいりょう】となり【こうそうたてもの】・【だい】スパンに【てき】する。）
သံမဏိသည်ကြီးမားသောတိကျသောစွမ်းအားရှိပြီးပြင်ပအင်အားကိုထောက်ပံ့ရန်အလေးချိန်များစွာမလိုအပ်ပါ။ ဘောင်သည်ပေါ့ပါးပြီးအထပ်မြင့်အဆောက်အ ဦး များနှင့်ကြီးမားသောအကျယ်အတွက်သင့်တော်သည်။ ([Kozai] သည် [Hyo] ကို [H] သုံးရန် [O] နှင့် [G] ကို [G] ရရန်သုံးသည်။ Negumi ကို Keiryo သို့ပြောင်းပြီး [Dai] span သို့ပြောင်းသည်။
- 靭性が大きいため、変形能力が高く、破壊に至るまでのエネルギー吸収が大きいので、耐震性に優れたものとなる。
（【じんせい】が【おお】きいため、【へんけいのうりょく】が【たか】く、【はかい】に【いた】るまでのエネルギー【きゅうしゅう】が【おお】きいので、【たいしんせい】に【すぐ】れたものとなる。）၎င်း၏မာကျောမှုကြောင့်မြင့်မားသောပုံပျက်သောစွမ်းရည်ရှိပြီး၊ အက်ကွဲခြင်းအထိစွမ်းအင်အမြောက်အများကိုစုပ်ယူနိုင်သဖြင့်အလွန်ကောင်းသောငလျင်ဒဏ်ခံနိုင်မှုရှိသည်။ အဘယ်ကြောင့်ဆိုသော် [Jisei] သည် [O]၊ စွမ်းအင်သည် [Taka] ku ဖြစ်ပြီး [စွမ်းအင်] သည် [Haikai] သို့ရောက်ရှိရန် [O] ဖြစ်သည်။ ၎င်းသည် “Shinsei” တွင်ချက်ချင်းရောက်လိမ့်မည်။ )
- 部材断面は薄い板要素から成り立っており、中実材ではないので溶接やボルトにより剛接合もピン接合も対応できる。
（【ぶざいだんめん】は【うす】い【いたようそ】から【な】り【た】っており、【ちゅうじつざい】ではないので【ようせつ】やボルトにより【ごうせつごう】もピン【せつごう】も【たいおう】できる。）
အင်္ဂါအပိုင်းပိုင်းသည်ပါးလွှာသောဒြပ်စင်များပါဝင်ပြီး၎င်းသည်အစိုင်အခဲပစ္စည်းမဟုတ်သောကြောင့်၎င်းကိုဂဟေနှင့်သံအားဖြင့်ခိုင်မာသောနှင့် pin အဆစ်နှစ်ခုလုံးအတွက်အသုံးပြုနိုင်သည်။ ([Buzai-danmen] သည် [jizutsu-zai] မဟုတ်ဘဲ [jasutsu-zai] မဟုတ်ဘဲ [na] ri [ta] မှ [ပါးလွှာသော] နှင့် [tayo-so] သည်။ ထို့ကြောင့် yosetsu နှင့် bolts ကို [pin] တွင်သုံးနိုင်သည်။ [Setogo] ကိုသင်လုပ်နိုင်ပါတယ်။
- 架構の形式が多様であり、建築物に応じた選択ができる。
（【かこう】の【けいしき】が【たよう】であり、【けんちくぶつ】に【おう】じた【せんたく】ができる。）
အမျိုးမျိုးသောဘောင်များရှိပြီးအဆောက်အ ဦး နှင့်အညီသင်ရွေးချယ်နိုင်သည်။ ([Keiko] ၏ [Keishi] မှာ [Tayou] ဖြစ်ပြီး [Kenchikutsu] တွင် [Ou] jita [Sentaku] ရှိသည်။ )
- 加工機器、特に溶接技術の進歩により、加工性が一段と高まった。
（【かこうきき】、【とく】に【ようせつぎじゅつ】の【しんぽ】により、【かこうせい】が【いちだん】と【たか】まった。）
အထူးသဖြင့်ဂဟေနည်းပညာထုတ်လုပ်သည့်စက်ကိရိယာများအတွက်တိုးတက်မှုများ၊ ([Kakoki], [Toku] နှင့် [Yosetsujyutsu ၏ [Shinpo] [Ichidan] နှင့် [Taka] တွင် [Kakosei] ကိုထား၏။ )
- 解体が容易で再利用もしやすい。
（【かいたい】が【ようい】で【さいりよう】もしやすい）
ဖြုတ်တပ်ရန်လွယ်ကူပြီးပြန်လည်အသုံးပြုနိုင်ရန်လည်းလွယ်ကူသည်။ ([Saitai] သည် [Yoi] ဖြစ်ပြီး [Sairi] ကိုသုံးရန်လွယ်သည်။
- 欠点
【けってん】အားနည်းချက်များ
- 素材の耐食性に乏しく、防錆処理が必要である。
（【そざい】の【たいしょくせい】に【とぼ】しく、【ぼうせいしょり】が【 ひつよう】である。）
အဆိုပါပစ္စည်းသည်ချေးသည်ကိုမခံသောကြောင့်အကျင့်ပျက်ခြစားမှုကိုကာကွယ်ရန်လိုအပ်သည်။ ([Sozai] အပိုင်းတွင်, [တစ် ဦး ချင်း] လယ်ပြင် [Tobo] ဖြစ်ပြီး, [Bousei] သည် [Hitsuyo] ဖြစ်သည်။ )
- 耐熱性に乏しいので耐火被覆を施さなければならない。
（【だんねつせい】に【とぼ】しいので【たいかひふく】を【ほど】こさなければならない。）
၎င်းသည်အပူခံနိုင်ရည်နည်းသောကြောင့်မီးခံဆေးကိုအသုံးပြုရမည်။ (ငါ (Dannettsu) ကိုကြောက်သောကြောင့်, []ရိယာ] ရေးသားဖို့ရှိသည်။
- 部材は薄板要素の組立材であり、座屈が生じたり、たわみが大きくなりやすい。
（【ぶざい】は【うすいたようそ】の【くみたてざい】であり、【ざくつ】が【しょう】じたり、たわみが【おお】きくなりやすい。）
အဆိုပါအင်္ဂါသည်ပါးလွှာသောဒြပ်စင်များတပ်ဆင်ထားသည့်ပစ္စည်းများဖြစ်ပြီးကြီးမားသောလမ်းလွဲမှုကိုဖြစ်ပေါ်စေနိုင်သည်။ ([Buzai] [ပေါ့ပါးသော Yosoi] ၏ [Kumi Tatezai] ဖြစ်ပြီး [Zakutsu] သည် [sho] နှင့်အလွယ်တကူပြောင်းနိုင်သည်။
- 骨組が軽量であることから、建物の耐震性の向上につながる反面、振動障害・耐風性・耐雪性に関しては重量のある建物に比べて不利となりやすい。
（【ほねぐみ】が【けいりょう】であることから、【たてもの】の【たいしんせい】の【こうじょう】につながる【はんめん】、【しんどうしょうがい】・【たいふうせ】・【たいせつせい】に【かん】しては【じゅうりょう】のある【たてもの】に【くら】べて【ふり】となりやすい。）
ဘောင်သည်ပေါ့ပါးသောကြောင့်အဆောက်အအုံ၏မြေငလျင်ဒဏ်ခံမှုကိုတိုးတက်စေသော်လည်းတချိန်တည်းတွင်မိုးသည်းထန်စွာသောအဆောက်အ ဦး များထက်တုန်ခါမှု၊ လေဒဏ်နှင့်နှင်းများကိုပိုမိုဆိုးရွားစေသည်။ (Honegumi သည် [Keiryo] ဖြစ်သောကြောင့် [Tatemono] ၏ [Shinsei], [Hanmen], [Shinsho] နှင့် [Taifuse] တို့၏ [Koujo] နှင့်ချိတ်ဆက်ထားသည်။ [သင် [ပြင်းထန်သော] နှင့် [Memo] တွင်ရှိစဉ်ဟန်ဆောင်ဟန်ဆောင်ခံရရန်လွယ်ကူသည်။
- 遮音性が乏しい。
（【しゃおんせい】が【とぼ】しい。）ညံ့ဖျင်းသောအသံကာကွယ်မှု။ ([Shoonsei] ပျက်ကွက်သည်။ )
鋼材
構造用鋼材の材質と形状
-
- 形鋼
【かたこう】ပုံဖော်သံမဏိ
- 等辺山形鋼（アングル） 等辺アングル
【とうへんやまがたこう】（あんぐる）【とうへん】あんぐる
Equilateral Yamagata သံမဏိ [Tohen Yamagata] (Angle) Equilateral [Tohen] Angle
- 不等辺山形鋼 不等辺アングル
（【ふとうへんやまがたこう】【ふとうへん】あんぐる）
မညီမျှသောထောင့် Yamagata [Futouhen Yamagata] မညီမျှသောထောင့် [Futouhen] ထောင့်
- みぞ形鋼 チャンネル
（みぞ【がたこう】ちゃんねる）
grooved သံမဏိ [Gatakou] ရုပ်သံလိုင်း
- I形鋼 アイビーム
（I【がたこう】あいびーむ）
ငါသံမဏိ [Gatakou] မျက်လုံးရောင်
- H形鋼
H【がたこう】H-shaped သံမဏိ
鉄骨の構造設計
構造設計の概要
- 建築物がその機能を発揮するためには、建物に作用する各種の外力に対し、強度・変形の両面において十分安全でなければならない。
- 構造体各部に作用するさまざまな応力は、構造物を構成する全ての部材と接合部を経由して柱脚から基礎に伝達させることから、この力の伝達経路上の全ての部材や接合部で、有害な変形や損傷の発生を防止する必要がある。
- 構造計算
- 許容応力度設計（弾性設計法）
- 想定する作用力に対して部材応力と伸びやたわみなどの変形を、弾性範囲に留めるように部材や接合部を設計する
- 終局強度設計（塑性設計法）
- 建築物の終局強度を前提として部材や接合部の安全性を検討する
- 限界耐力設計法
- 時刻歴応答解析法
- いずれの設計法を用いても、通常想定する荷重に対しては弾性設計である許容応力度による検討を行う
- 構造設計
- 構造計画と骨組の選定
- 設計荷重の算定
- 応力と設計応力の算定
- 部材と接合部の設計
- 基礎の設計
- 構造全体・部材・接合部などの「設計」→必要とする耐力・剛性等の性能を充足するように、架構形式、鋼種、部材の断面形状を決めることである。
- 架構形式と部材や接合部は設計者が仮定し、その仮定した断面・形状について耐力や剛性を算定し、必要な性能の充足状況を検討する
- 外力
- 作用時間の長短、作用方向（水平・鉛直）、作用形態（集中・分布）、作用状況（動的・静的）
- 応力（部材の中に発生する力）
- 曲げモーメント M
- 引張軸力 T
- 圧縮軸力 C
- せん断力 Q
- 軽微なブレースやトラスの部材などで、引張力のみが作用する部材→引張材
- 柱やトラスな部材などで、圧縮力が作用する部材→圧縮材
- 梁などの曲げモーメントおよびせん断力が作用する部材→曲げ材
- 破損（耐力）と変形（剛性）
- 使用している部材の断面形状によって定まる断面性能を用いて安全性を検討する
- 断面積 A
- 断面一次モーメント S
- 断面二次モーメント I
- 断面係数 Z
- 断面二次半径 i
- 建築物の使用する部位や発生応力の状況および納まりの適合性に対して最適となるように鋼種と断面形状を多様な鋼材の中から選定する
- 耐力面では発生する応力M、T、C、Qを断面性能を用いて応力度に換算し、鋼材ごとの許容応力度以下となるようにする
- 応力的には、許容応力度より十分小さくても、変形が限界値となることは鉄骨では生じうるので、剛性の安全性として作用する応力時の変形を求め、許容限界以内にあるようにする
- 接合部では耐力と剛性について部材の連続性と施工性を確保することになる
- 存在応力設計
- 構造物の自重や外力によって接合部分に生じる応力に対し、安全となるように設計する方法
- 部材の耐力の半分は伝達できるようにするのが一般的
- 全強設計
- 接合部の強さを接合部位に存在している応力ではなく、接合される部材そのものの耐力と同等以上にする方法
- ボルト接合部で部材にボルト孔欠損が生じる場合は、欠損断面の部材耐力を伝達できるようにしている
- 保有耐力設計
- 接合部の最大強さが、部材の降伏強さを一定の安全率をもって上まわるように設計する方法
- 地震時に部材が塑性変形した場合にも、接合部が破断しないようにし、構造物のねばり強さを確保するための条件として用いられている
- ほとんど全強設計と保有耐力設計が使われる
耐震設計概要
耐震設計体系の概要
- 1号建築物 高さ60mより高い
- 2号建築物 高さ31m〜60m
- 設計ルート2 許容応力度計算
- 柱・壁・筋かいといった耐震要素の配置バランスの検討を要求される
- 各層の層間変形角・偏心率・剛性率により、耐震要素の配置バランスを検討する
- 耐震要素の配置バランスが良い建築物は、部材および接合部が終局状態まで所要の耐力を発揮し、粘り強く抵抗することができるように、さらに部材断面の幅厚比、横補剛間隔、接合部の最大強さを検討する
- 耐震要素の配置バランスが悪い建築物は、ルート3に移して二次設計を行う
- 設計ルート3 保有水平耐力計算
- 激震時の地震力に対して倒壊しないために必要な設計上想定する必要保有水平耐力と、塑性解析によって建物が保有する水平耐力として求められる終局耐力とを比較し、保有水平耐力が必要保有水平耐力を上回っていることを確認する
- 設計ルート2および3では、一次設計を行うとともにまれに発生する大地震を対象とし、そのような地震に対して倒壊しないことを確認するための二次設計とで構成
- 限界耐力計算
- 許容応力度計算で用いる構造規定は適用しない
- 耐久性等に関する使用規定は適用される
- 損傷限界レベルでは、建物が存在している期間中に、1度は遭遇する可能性の高い大きな外力に対して建築物が損傷しないことを確認する
- 安全限界レベルでは、500年再現期待値相当の地震・積雪・暴風に対して倒壊・崩壊しないことを確認
- 地震以外に積雪および暴風も対象としている点が、保有水平耐力計算における二次設計と大きく異なっている
- 3号建築物 高さ31m以下
- 設計ルート1 許容応力度に基づいて安全性を確認する一次設計のみを行い、構造方法規定を満たしていることを確認する
- ルート1-2では、さらにルート2の場合のように、耐震要素の配置バランスや部材断面の幅厚比、接合部の破壊防止の検討が必要である
- 4号建築物 木造住宅などで構造計算が不要
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