(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2023097158
(43)【公開日】2023-07-07
(54)【発明の名称】支持構造の設計方法
(51)【国際特許分類】
E04B 1/24 20060101AFI20230630BHJP
【ＦＩ】
E04B1/24 A
E04B1/24 Z
【審査請求】未請求
【請求項の数】8
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2021213348
(22)【出願日】2021-12-27
(71)【出願人】
【識別番号】000006655
【氏名又は名称】日本製鉄株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】100106909
【弁理士】
【氏名又は名称】棚井 澄雄
(74)【代理人】
【識別番号】100175802
【弁理士】
【氏名又は名称】寺本 光生
(74)【代理人】
【識別番号】100134359
【弁理士】
【氏名又は名称】勝俣 智夫
(74)【代理人】
【識別番号】100188592
【弁理士】
【氏名又は名称】山口 洋
(72)【発明者】
【氏名】廣嶋 哲
(72)【発明者】
【氏名】佐藤 圭一
(72)【発明者】
【氏名】宍戸 唯一
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 悠介
(57)【要約】
【課題】板状部材にＨ形断面部材の第１フランジが取り付けられる場合のＨ形断面部材の弾性横座屈耐力を、第１フランジに取り付く板状部材の拘束を考慮して設定することができる支持構造の設計方法を提供する。
【解決手段】第１フランジ２６、第２フランジ２７、及び第１フランジ及び第２フランジを互いに接合するウェブ２８を備える鋼製のＨ形断面部材２５と、第１フランジに取り付けられることによりＨ形断面部材により支持される板状部材３７と、を備える支持構造の設計方法であって、Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを数式により設定する。
【選択図】図３
【解決手段】第１フランジ２６、第２フランジ２７、及び第１フランジ及び第２フランジを互いに接合するウェブ２８を備える鋼製のＨ形断面部材２５と、第１フランジに取り付けられることによりＨ形断面部材により支持される板状部材３７と、を備える支持構造の設計方法であって、Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを数式により設定する。
【選択図】図３
【特許請求の範囲】
【請求項1】
第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（１）式により設定する、支持構造の設計方法。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【数1】
【請求項2】
前記未定係数αを、（３）式から（５）式により設定する、請求項１に記載の支持構造の設計方法。
【数2】
【請求項3】
第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（８）式により設定する、支持構造の設計方法。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【数3】
【請求項4】
前記未定係数αを、（１０）式から（１６）式により設定する、請求項３に記載の支持構造の設計方法。
【数4】
【請求項5】
第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（２１）式により設定する、支持構造の設計方法。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【数5】
【請求項6】
前記未定係数αを、（２３）式から（２５）式により設定する、請求項５に記載の支持構造の設計方法。
【数6】
【請求項7】
第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（２８）式により設定する、支持構造の設計方法。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【数7】
【請求項8】
前記未定係数αを、（３０）式から（３３）式により設定する、請求項７に記載の支持構造の設計方法。
【数8】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、支持構造の設計方法に関する。
【背景技術】
【0002】
床スラブや屋根を支持する梁、屋根を支持する母屋、壁材を支持する胴縁等、建築物の多くの部材で、Ｈ形断面の鋼材（Ｈ形断面部材）が用いられている。これらの部材のように支持する部材の重量や外力によって部材に曲げモーメントが生じる場合、鋼材重量に対する強軸回りの曲げ性能が高く断面効率が良いＨ形断面を用いるのが合理的なため、Ｈ形断面部材が一般的に用いられている。
一方で、Ｈ形断面部材は強軸回りの断面性能に優れるものの、弱軸まわりの断面性能は低いため、横座屈（部材が捩れながら面外方向へ移動する変形）が問題となる。横座屈が生じると急激な耐力劣化が生じ、Ｈ形断面部材の挙動が不安定になる。このため、Ｈ形断面部に横座屈が生じないように設計する必要がある。
一方で、Ｈ形断面部材は強軸回りの断面性能に優れるものの、弱軸まわりの断面性能は低いため、横座屈（部材が捩れながら面外方向へ移動する変形）が問題となる。横座屈が生じると急激な耐力劣化が生じ、Ｈ形断面部材の挙動が不安定になる。このため、Ｈ形断面部に横座屈が生じないように設計する必要がある。
【0003】
具体的には、国土交通省の告示平１３国交告第１０２４号「特殊な許容応力度及び特殊な材料強度を定める件」において、曲げ材の座屈の許容応力度が規定されている。この告示では、横座屈が生じ得る部材長さが長い場合等には、許容応力度を低減する。
Ｈ形断面部材の長さが長い場合やＨ形断面部材の幅が細い場合等の横座屈が生じやすい条件においては、許容応力度が低下し、Ｈ形断面部材が本来有している断面性能を発揮しない。このため、断面を大きくする必要が生じて鋼材量が増えてしまい、Ｈ形断面部材が非経済的な設計となる。
Ｈ形断面部材の長さが長い場合やＨ形断面部材の幅が細い場合等の横座屈が生じやすい条件においては、許容応力度が低下し、Ｈ形断面部材が本来有している断面性能を発揮しない。このため、断面を大きくする必要が生じて鋼材量が増えてしまい、Ｈ形断面部材が非経済的な設計となる。
【0004】
また、横座屈による許容応力度の低下を防ぐ方法として、横座屈防止用の補剛材を設置する方法がある。この方法の場合、十分な数の補剛材が設けられていれば、許容応力度の低下は生じない。しかし、補剛材の加工や施工による手間やコストが生じてしまい、非経済的である。
このような課題に対して、床や屋根（板状部材）による上フランジ（第１フランジ）の拘束効果を考慮することで、横座屈耐力の向上を図り、横座屈防止用の補剛材を省略する設計方法が採られる場合がある。特許文献１及び特許文献２では、上フランジがシヤコネクタによって床スラブに緊結されているＨ形断面梁について、上フランジの横移動が完全に拘束されたものとして、弾性横座屈耐力式を導出している。そしてこの弾性横座屈耐力式を、設計方法、分析方法に用いている。特許文献３及び特許文献４では、鉄骨梁と、鉄骨梁の上面にシヤコネクタにより接合された床スラブとを有する床構造について、上フランジの横移動と回転が完全に拘束されたものとして弾性横座屈耐力式を導出している。そしてこの弾性横座屈耐力式を、設計方法に用いている。
このような課題に対して、床や屋根（板状部材）による上フランジ（第１フランジ）の拘束効果を考慮することで、横座屈耐力の向上を図り、横座屈防止用の補剛材を省略する設計方法が採られる場合がある。特許文献１及び特許文献２では、上フランジがシヤコネクタによって床スラブに緊結されているＨ形断面梁について、上フランジの横移動が完全に拘束されたものとして、弾性横座屈耐力式を導出している。そしてこの弾性横座屈耐力式を、設計方法、分析方法に用いている。特許文献３及び特許文献４では、鉄骨梁と、鉄骨梁の上面にシヤコネクタにより接合された床スラブとを有する床構造について、上フランジの横移動と回転が完全に拘束されたものとして弾性横座屈耐力式を導出している。そしてこの弾性横座屈耐力式を、設計方法に用いている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0005】
【特許文献1】特許第６３４０２７６号公報
【特許文献2】特許第６４１４３７４号公報
【特許文献3】特許第６６９９６３９号公報
【特許文献4】特開２０２０－１５８９５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0006】
しかしながら、特許文献１から特許文献４に開示された設計方法は効率的な設計が可能となる有用なものであるが、上フランジの横移動及び回転が完全に拘束されるという条件下に限って効果が期待できるものである。このため、上フランジに取り付く面材（板状部材）が床スラブのように十分な剛性を有している場合については、適用することができる。しかし、屋根葺材や外壁材のような上フランジの完全な拘束を期待するには剛性が十分でない面材が取り付くような場合や、上フランジと床スラブを接合するシヤコネクタの剛性が十分でない場合には、適用することができない。
【0007】
このため、上フランジが屋根葺材や外壁材などによって不完全に拘束される場合については、横座屈に対する耐力向上効果はある程度発揮されるものの、それらの効果を考慮することなく、横座屈防止用の補剛材を設置する設計が一般的に行われている。つまり、上フランジが不完全な拘束を受ける場合については、補剛材の加工や施工による手間やコストが生じてしまい、非経済的な設計となっている。
【0008】
本発明は、このような問題点に鑑みてなされたものであって、板状部材にＨ形断面部材の第１フランジが取り付けられる場合のＨ形断面部材の弾性横座屈耐力を、第１フランジに取り付く板状部材による拘束を考慮して設定することができる支持構造の設計方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0009】
前記課題を解決するために、この発明は以下の手段を提案している。
本発明の支持構造の設計方法は、第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（１）式により設定することを特徴としている。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
本発明の支持構造の設計方法は、第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（１）式により設定することを特徴としている。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【0010】
【数1】
【0011】
この発明では、第１フランジが、ウェブの厚さ方向の移動に対する平行移動バネによる拘束と、Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りの回転に対する回転移動バネによる拘束を板状部材から受けると考えた。平行移動バネ及び回転移動バネの拘束力は、任意の剛性を有すると仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材の長手方向に直交する断面が、ウェブに沿う第１基準面に対して対称な、いわゆる１軸対称の場合に適用できる式として、（１）式を導出した。
このため、Ｈ形断面部材の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（１）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
このため、Ｈ形断面部材の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（１）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
【0012】
また、前記支持構造の設計方法において、前記未定係数αを、（３）式から（５）式により設定してもよい。
【0013】
【数2】
【0014】
この発明では、未定係数αを、（３）式から（５）式を用いて精緻に設定することができる。
【0015】
また、本発明の他の支持構造の設計方法は、第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（８）式により設定することを特徴としている。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、ＪｆＡ：前記第２フランジのサン・ブナンねじり定数、ＪｆＢ：前記第１フランジのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、ＩｆＡ：前記第２フランジの断面二次モーメント、ＩｆＢ：前記第１フランジの断面二次モーメント、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【0016】
【数3】
【0017】
この発明では、第１フランジが、ウェブの厚さ方向の移動に対する平行移動バネによる拘束と、Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りの回転に対する回転移動バネによる拘束を板状部材から受けると考えた。平行移動バネ及び回転移動バネの拘束力は、任意の剛性を有すると仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材の前記断面が１軸対称の場合に、Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数及びＨ形断面部材の長さによらず適用できる式として、（８）式を導出した。
従って、Ｈ形断面部材の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（８）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
従って、Ｈ形断面部材の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（８）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
【0018】
また、前記支持構造の設計方法において、前記未定係数αを、（１０）式から（１６）式により設定してもよい。
【0019】
【数4】
【0020】
この発明では、未定係数αを、（１０）式から（１６）式を用いて精緻に設定することができる。
【0021】
また、本発明の他の支持構造の設計方法は、第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（２１）式により設定することを特徴としている。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、ｎ：任意の正の整数をとる前記Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、ｌ：前記Ｈ形断面部材の長さ、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【0022】
【数5】
【0023】
この発明では、第１フランジが、ウェブの厚さ方向の移動に対する平行移動バネによる拘束と、Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りの回転に対する回転移動バネによる拘束を板状部材から受けると考えた。平行移動バネ及び回転移動バネの拘束力は、任意の剛性を有すると仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材の前記断面が、各フランジに沿う第２基準面に加えて前記第１基準面に対してそれぞれ対称な、いわゆる２軸対称の場合に適用できる式として、（２１）式を導出した。
このため、Ｈ形断面部材の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（２１）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
このため、Ｈ形断面部材の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（２１）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
【0024】
また、前記支持構造の設計方法において、前記未定係数αを、（２３）式から（２５）式により設定してもよい。
【0025】
【数6】
【0026】
この発明では、未定係数αを、（２３）式から（２５）式を用いて精緻に設定することができる。
【0027】
また、本発明の他の支持構造の設計方法は、第１フランジ、第２フランジ、及び前記第１フランジ及び前記第２フランジを互いに接合するウェブを備える鋼製のＨ形断面部材と、前記第１フランジに取り付けられることにより前記Ｈ形断面部材により支持される板状部材と、を備える支持構造の設計方法であって、前記Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを（２８）式により設定することを特徴としている。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
ここで、α：０以上１未満の任意の実数をとる未定係数、Ｇ：前記Ｈ形断面部材のせん断弾性係数、Ｊ：前記Ｈ形断面部材のサン・ブナンねじり定数、ｄｂ：前記第１フランジ及び前記第２フランジの板厚中心間の距離、ｋｒ：前記第１フランジに前記Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる回転移動バネによる補剛剛性係数、Ｊｆ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれのサン・ブナンねじり定数、Ｊw：前記ウェブのサン・ブナンねじり定数、ｔｗ：前記ウェブの厚さ、ｋｈ：前記第１フランジに前記ウェブの厚さ方向の拘束力を作用させる平行移動バネによる補剛剛性係数、Ｅ：前記Ｈ形断面部材のヤング係数、Ｉ：前記第１フランジ及び前記第２フランジそれぞれの断面二次モーメント、Ｄｗ：前記ウェブの板剛度である。
【0028】
【数7】
【0029】
この発明では、第１フランジが、ウェブの厚さ方向の移動に対する平行移動バネによる拘束と、Ｈ形断面部材の長手方向に沿う軸線回りの回転に対する回転移動バネによる拘束を板状部材から受けると考えた。平行移動バネ及び回転移動バネの拘束力は、任意の剛性を有すると仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材の前記断面が２軸対称の場合に、Ｈ形断面部材の座屈波の半波の数及びＨ形断面部材の長さによらず適用できる式として、（２８）式を導出した。
従って、Ｈ形断面部材の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（２８）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
従って、Ｈ形断面部材の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジに取り付く板状部材による拘束をバネ要素として考慮して、（２８）式によりＨ形断面部材の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
【0030】
また、前記支持構造の設計方法において、前記未定係数αを、（３０）式から（３３）式により設定してもよい。
【0031】
【数8】
【0032】
この発明では、未定係数αを、（３０）式から（３３）式を用いて精緻に設定することができる。
【発明の効果】
【0033】
本発明の支持構造の設計方法では、板状部材にＨ形断面部材の第１フランジが取り付けられる場合のＨ形断面部材の弾性横座屈耐力を、第１フランジに取り付く板状部材による拘束を考慮して設定することができる。
【図面の簡単な説明】
【0034】
【図1】本発明の一実施形態の支持構造の設計方法が適用される支持構造が用いられた建築物の一部を破断した斜視図である。
【図2】第２Ｈ形断面部材の斜視図である。
【図4】同第２Ｈ形断面部材が変位する前の断面図である。
【図5】同第２Ｈ形断面部材に作用させる曲げモーメントを説明する側面図である。
【図6】同第２Ｈ形断面部材が変位した後の断面図である。
【図7】Ｈ形断面部材の所定の断面形状における、ｌ／Ｈに対する弾性横座屈耐力の変化を表す図である。
【図8】Ｈ形断面部材の所定の断面形状における、ｌ／Ｈに対する弾性横座屈耐力の変化を表す図である。
【図9】Ｈ形断面部材の所定の断面形状における、ｌ／Ｈに対する弾性横座屈耐力の変化を表す図である。
【図10】Ｈ形断面部材の所定の断面形状における、ｌ／Ｈに対する弾性横座屈耐力の変化を表す図である。
【図11】本発明の一実施形態の支持構造の設計方法が適用される他の支持構造が用いられた建築物の一部を破断した斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0035】
【0036】
〔１．支持構造が用いられた建築物の構成〕
支持構造４６，４７は、図１に示す建築物１に用いられている。建築物１は、複数の柱１０と、複数の大梁である第１Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）１５と、複数の小梁である第２Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）２５と、折板屋根３５と、を備えている。
なお、建築物１が備える柱１０、第１Ｈ形断面部材１５、及び第２Ｈ形断面部材２５の数は、それぞれ１つでもよい。
柱１０は、上下方向に沿って延びている。複数の柱１０は、互いに間隔を開けて配置されている。柱１０は、鋼製、ＲＣ（Reinforced Concrete）製、ＳＲＣ（Steel Reinforced Concrete）製等である。
支持構造４６，４７は、図１に示す建築物１に用いられている。建築物１は、複数の柱１０と、複数の大梁である第１Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）１５と、複数の小梁である第２Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）２５と、折板屋根３５と、を備えている。
なお、建築物１が備える柱１０、第１Ｈ形断面部材１５、及び第２Ｈ形断面部材２５の数は、それぞれ１つでもよい。
柱１０は、上下方向に沿って延びている。複数の柱１０は、互いに間隔を開けて配置されている。柱１０は、鋼製、ＲＣ（Reinforced Concrete）製、ＳＲＣ（Steel Reinforced Concrete）製等である。
【0037】
第１Ｈ形断面部材１５及び第２Ｈ形断面部材２５は、それぞれ鋼製である。
第１Ｈ形断面部材１５は、第１フランジ１６と、第２フランジ１７と、ウェブ１８と、を備えている。第１フランジ１６、第２フランジ１７、及びウェブ１８は、それぞれ鋼板により形成されている。第１フランジ１６及び第２フランジ１７は、それぞれ水平面に沿うように配置され、互いに上下方向に対向している。第１フランジ１６は、第２フランジ１７よりも上方に配置されている。
ウェブ１８は、第１フランジ１６と第２フランジ１７との間に配置されている。ウェブ１８は、第１フランジ１６の幅方向の中心及び第２フランジ１７の幅方向の中心を互いに接合している。
第１Ｈ形断面部材１５は、第１フランジ１６と、第２フランジ１７と、ウェブ１８と、を備えている。第１フランジ１６、第２フランジ１７、及びウェブ１８は、それぞれ鋼板により形成されている。第１フランジ１６及び第２フランジ１７は、それぞれ水平面に沿うように配置され、互いに上下方向に対向している。第１フランジ１６は、第２フランジ１７よりも上方に配置されている。
ウェブ１８は、第１フランジ１６と第２フランジ１７との間に配置されている。ウェブ１８は、第１フランジ１６の幅方向の中心及び第２フランジ１７の幅方向の中心を互いに接合している。
【0038】
大梁である第１Ｈ形断面部材１５のウェブ１８等には、図示しないガセットプレートが溶接等により接合されている。
第１Ｈ形断面部材１５は、隣り合う柱１０の間にかけ渡され、水平面に沿う方向に延びている。第１Ｈ形断面部材１５の両端部は、柱１０に溶接等でそれぞれ接合されている。
第１Ｈ形断面部材１５は、隣り合う柱１０の間にかけ渡され、水平面に沿う方向に延びている。第１Ｈ形断面部材１５の両端部は、柱１０に溶接等でそれぞれ接合されている。
【0039】
図１から図３に示すように、第２Ｈ形断面部材２５は、第１フランジ２６と、第２フランジ２７と、ウェブ２８と、を備えている。第１フランジ２６、第２フランジ２７、及びウェブ２８は、それぞれ鋼板により形成されている。第１フランジ２６及び第２フランジ２７は、それぞれ水平面に沿うように配置され、互いに上下方向に対向している。第１フランジ２６は、第２フランジ２７よりも上方に配置されている。
ウェブ２８は、第１フランジ２６と第２フランジ２７との間に配置されている。ウェブ２８は、第１フランジ２６の幅方向の中心及び第２フランジ２７の幅方向の中心を互いに接合している。
Ｈ形断面部材１５，２５の長手方向（材軸方向）に直交する断面形状は、それぞれＨ形状である。
なお、Ｈ形断面部材１５，２５が配置される向きは、これに限定されない。第２Ｈ形断面部材２５及び第１Ｈ形断面部材１５は、Ｈ形鋼であってもよい。より詳しく説明すると、第２Ｈ形断面部材２５及び第１Ｈ形断面部材１５は、圧延Ｈ形鋼であってもよいし、溶接組立Ｈ形鋼であってもよい。
ウェブ２８は、第１フランジ２６と第２フランジ２７との間に配置されている。ウェブ２８は、第１フランジ２６の幅方向の中心及び第２フランジ２７の幅方向の中心を互いに接合している。
Ｈ形断面部材１５，２５の長手方向（材軸方向）に直交する断面形状は、それぞれＨ形状である。
なお、Ｈ形断面部材１５，２５が配置される向きは、これに限定されない。第２Ｈ形断面部材２５及び第１Ｈ形断面部材１５は、Ｈ形鋼であってもよい。より詳しく説明すると、第２Ｈ形断面部材２５及び第１Ｈ形断面部材１５は、圧延Ｈ形鋼であってもよいし、溶接組立Ｈ形鋼であってもよい。
【0040】
ここで、図４に示すように、第２Ｈ形断面部材２５の寸法を規定する。
第２Ｈ形断面部材２５の高さ（せい）を、Ｈ（ｍｍ）とする。第１フランジ２６及び第２フランジ２７の板厚中心間の距離（第１フランジ２６の厚さ方向の中心と第２フランジ２７の厚さ方向の中心との距離）を、ｄｂ（ｍｍ）とする。第１フランジ２６及び第２フランジ２７それぞれの厚さを、ｔｆ（ｍｍ）とする。ウェブ２８の厚さを、ｔｗ（ｍｍ）とする。第２Ｈ形断面部材２５の長さを、ｌ（ｍｍ）とする（図２参照）。
さらに、第２Ｈ形断面部材２５の諸元を以下のように規定する。
第２Ｈ形断面部材２５のヤング係数を、Ｅ（Ｎ／ｍｍ２）とする。第１フランジ２６の断面二次モーメントを、ＩｆＢ（ｍｍ４）とする。第２フランジ２７の断面二次モーメントを、ＩｆＡ（ｍｍ４）とする。第２Ｈ形断面部材２５のせん断弾性係数を、Ｇ（Ｎ／ｍｍ２）とする。第２Ｈ形断面部材２５のサン・ブナンねじり定数を、Ｊ（ｍｍ４）とする。第１フランジ２６のサン・ブナンねじり定数を、ＪｆＢ（ｍｍ４）とする。第２フランジ２７のサン・ブナンねじり定数を、ＪｆＡ（ｍｍ４）とする。ウェブ２８のサン・ブナンねじり定数を、Ｊｗ（ｍｍ４）とする。
ウェブ２８の板剛度を、Ｄｗ（Ｎｍｍ）とする。なお、板剛度Ｄｗは、後述する（５６）のように、Ｄｗ＝Ｅ・ｔｗ ３／（１２（1－ν２））のように計算できる。νは、第２Ｈ形断面部材２５のポアソン比（－）を表す。
第２Ｈ形断面部材２５の高さ（せい）を、Ｈ（ｍｍ）とする。第１フランジ２６及び第２フランジ２７の板厚中心間の距離（第１フランジ２６の厚さ方向の中心と第２フランジ２７の厚さ方向の中心との距離）を、ｄｂ（ｍｍ）とする。第１フランジ２６及び第２フランジ２７それぞれの厚さを、ｔｆ（ｍｍ）とする。ウェブ２８の厚さを、ｔｗ（ｍｍ）とする。第２Ｈ形断面部材２５の長さを、ｌ（ｍｍ）とする（図２参照）。
さらに、第２Ｈ形断面部材２５の諸元を以下のように規定する。
第２Ｈ形断面部材２５のヤング係数を、Ｅ（Ｎ／ｍｍ２）とする。第１フランジ２６の断面二次モーメントを、ＩｆＢ（ｍｍ４）とする。第２フランジ２７の断面二次モーメントを、ＩｆＡ（ｍｍ４）とする。第２Ｈ形断面部材２５のせん断弾性係数を、Ｇ（Ｎ／ｍｍ２）とする。第２Ｈ形断面部材２５のサン・ブナンねじり定数を、Ｊ（ｍｍ４）とする。第１フランジ２６のサン・ブナンねじり定数を、ＪｆＢ（ｍｍ４）とする。第２フランジ２７のサン・ブナンねじり定数を、ＪｆＡ（ｍｍ４）とする。ウェブ２８のサン・ブナンねじり定数を、Ｊｗ（ｍｍ４）とする。
ウェブ２８の板剛度を、Ｄｗ（Ｎｍｍ）とする。なお、板剛度Ｄｗは、後述する（５６）のように、Ｄｗ＝Ｅ・ｔｗ ３／（１２（1－ν２））のように計算できる。νは、第２Ｈ形断面部材２５のポアソン比（－）を表す。
【0041】
図１に示すように、第２Ｈ形断面部材２５は、対向する第１Ｈ形断面部材１５の間にかけ渡され、水平面に沿う方向に延びている。第２Ｈ形断面部材２５における長手方向の両端部は、第１Ｈ形断面部材１５のガセットプレートに、図示しない高力ボルト等により接続されている。
【0042】
折板屋根３５は、屋根葺材である。例えば、折板屋根３５は、金属板を折り曲げて構成されている。折板屋根３５は、水平面に沿う第１水平方向Ｄ１に延びる波形部材３６が、水平面に沿うとともに第１水平方向Ｄ１に直交する第２水平方向Ｄ２に複数並べられて構成されている。
波形部材３６は、底板３７と、第１傾斜板３８と、天板３９と、第２傾斜板４０と、を有している。底板３７、第１傾斜板３８、天板３９、及び第２傾斜板４０は、それぞれ板状部材（面材）である。
波形部材３６は、底板３７と、第１傾斜板３８と、天板３９と、第２傾斜板４０と、を有している。底板３７、第１傾斜板３８、天板３９、及び第２傾斜板４０は、それぞれ板状部材（面材）である。
【0043】
底板３７及び天板３９は、水平面に沿うように配置されている。天板３９は、底板３７よりも上方に配置されている。
第１傾斜板３８は、底板３７における第２水平方向Ｄ２の第１側Ｄ２１の端部から、第１側Ｄ２１に向かうに従い漸次、上方に向かうように傾斜している。
天板３９は、第１傾斜板３８における第１側Ｄ２１の端部から、第１側Ｄ２１に向かって延びている。第２傾斜板４０は、天板３９の第１側Ｄ２１の端部から、第１側Ｄ２１に向かうに従い漸次、下方に向かうように傾斜している。第２傾斜板４０は、第１側Ｄ２１に隣り合う波形部材３６の底板３７における、第２水平方向Ｄ２のうち第１側Ｄ２１とは反対側の第２側Ｄ２２の端部に連なっている。
第１傾斜板３８は、底板３７における第２水平方向Ｄ２の第１側Ｄ２１の端部から、第１側Ｄ２１に向かうに従い漸次、上方に向かうように傾斜している。
天板３９は、第１傾斜板３８における第１側Ｄ２１の端部から、第１側Ｄ２１に向かって延びている。第２傾斜板４０は、天板３９の第１側Ｄ２１の端部から、第１側Ｄ２１に向かうに従い漸次、下方に向かうように傾斜している。第２傾斜板４０は、第１側Ｄ２１に隣り合う波形部材３６の底板３７における、第２水平方向Ｄ２のうち第１側Ｄ２１とは反対側の第２側Ｄ２２の端部に連なっている。
【0044】
図３に示すように、折板屋根３５の底板３７は、第２Ｈ形断面部材２５において、第１フランジ２６を間に挟んでウェブ２８の反対側（上方）に配置されている。各底板３７は、第２Ｈ形断面部材２５の長手方向である第２水平方向Ｄ２に並べられている。
図１に示すように、折板屋根３５は、第１Ｈ形断面部材１５の第１フランジ１６及び第２Ｈ形断面部材２５の第１フランジ１６に、折板屋根３５の下方から支持されている。図３に示すように、この例では、折板屋根３５は、公知の金具及び締結部材等の仕口部材４１を介して、第２Ｈ形断面部材２５の第１フランジ２６に取り付けられている。
図１に示すように、折板屋根３５は、第１Ｈ形断面部材１５の第１フランジ１６及び第２Ｈ形断面部材２５の第１フランジ１６に、折板屋根３５の下方から支持されている。図３に示すように、この例では、折板屋根３５は、公知の金具及び締結部材等の仕口部材４１を介して、第２Ｈ形断面部材２５の第１フランジ２６に取り付けられている。
【0045】
このように、折板屋根３５は、第１フランジ２６に取り付けられることにより第２Ｈ形断面部材２５により支持される。
なお、図１に示すように、第２Ｈ形断面部材２５及び折板屋根３５で、支持構造４７が構成される。同様に、第１Ｈ形断面部材１５及び折板屋根３５で、支持構造４６が構成される。
折板屋根３５の底板３７、第１傾斜板３８、天板３９、及び第２傾斜板４０は、Ｈ形断面部材１５，２５の第１フランジ１６，２６にそれぞれ直接取り付けられていてもよい。
なお、図１に示すように、第２Ｈ形断面部材２５及び折板屋根３５で、支持構造４７が構成される。同様に、第１Ｈ形断面部材１５及び折板屋根３５で、支持構造４６が構成される。
折板屋根３５の底板３７、第１傾斜板３８、天板３９、及び第２傾斜板４０は、Ｈ形断面部材１５，２５の第１フランジ１６，２６にそれぞれ直接取り付けられていてもよい。
【0046】
以下では、Ｈ形断面部材１５，２５のうち第２Ｈ形断面部材２５を例にとって、弾性横座屈耐力を検討した結果について説明する。
【0047】
〔２．Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力式の検討〕
図２に示すように、第２Ｈ形断面部材２５（以下、単にＨ形断面部材２５とも言う）の長手方向に、ｚ軸を規定した。フランジ２６，２７が対向する方向にｙ軸を規定し、ウェブ２８の厚さ方向に、ｘ軸を規定した。
Ｈ形断面部材２５に対して、以下の（１）から（６）の仮定を行う。
（１）折板屋根３５に取り付けられたフランジを、第１フランジ２６とする。第２フランジ２７は、折板屋根３５による直接的な拘束を受けない。
（２）折板屋根３５により、第１フランジ２６は、ｘ軸方向の移動と、ｚ軸（Ｈ形断面部材２５の長手方向に沿う軸線）回りの回転とを、弾性バネ拘束されている。
（３）Ｈ形断面部材２５は、反りを拘束されていない。
（４）荷重条件は、第２フランジ２７が圧縮される等曲げモーメントを対象とする。すなわち、図５に示すように、荷重は、Ｈ形断面部材２５の長手方向の端２５ａ，２５ｂにおいてｘ軸回りの曲げモーメントＭｃｒを作用させた。
（５）フランジ２６，２７とウェブ２８との交点は、Ｈ形断面部材２５が横座屈した後も直角を保つ。
（６）フランジ２６，２７の構面外変位は、任意の関数で与える。
図２に示すように、第２Ｈ形断面部材２５（以下、単にＨ形断面部材２５とも言う）の長手方向に、ｚ軸を規定した。フランジ２６，２７が対向する方向にｙ軸を規定し、ウェブ２８の厚さ方向に、ｘ軸を規定した。
Ｈ形断面部材２５に対して、以下の（１）から（６）の仮定を行う。
（１）折板屋根３５に取り付けられたフランジを、第１フランジ２６とする。第２フランジ２７は、折板屋根３５による直接的な拘束を受けない。
（２）折板屋根３５により、第１フランジ２６は、ｘ軸方向の移動と、ｚ軸（Ｈ形断面部材２５の長手方向に沿う軸線）回りの回転とを、弾性バネ拘束されている。
（３）Ｈ形断面部材２５は、反りを拘束されていない。
（４）荷重条件は、第２フランジ２７が圧縮される等曲げモーメントを対象とする。すなわち、図５に示すように、荷重は、Ｈ形断面部材２５の長手方向の端２５ａ，２５ｂにおいてｘ軸回りの曲げモーメントＭｃｒを作用させた。
（５）フランジ２６，２７とウェブ２８との交点は、Ｈ形断面部材２５が横座屈した後も直角を保つ。
（６）フランジ２６，２７の構面外変位は、任意の関数で与える。
【0048】
図６に示すように、第２フランジ２７の構面外変位（ｘ軸方向の変位）ｕＡ（ｍｍ）と、第１フランジ２６の構面外変位ｕＢ（ｍｍ）とを、任意の変位分布ｕ（ｍｍ）の関数として、（４１）式及び（４２）式で表す。
【0049】
【数9】
【0050】
ただし、αは未定係数である。
図４に示すように、第１フランジ２６は、平行移動バネ（水平バネ）５０及び回転移動バネ（回転バネ）５１により拘束されると仮定した。平行移動バネ５０は、第１フランジ２６の取り付く折板屋根３５による拘束を模擬したバネであり、第１フランジ２６に、ｘ軸方向（ウェブ２８の厚さ方向）の拘束力を作用させる。
回転移動バネ５１は、第１フランジ２６の取り付く折板屋根３５による拘束を模擬したバネであり、第１フランジ２６に、Ｈ形断面部材２５の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる。
第１フランジ２６に取り付く水平移動及び回転を拘束する弾性バネの剛性を、ウェブ２８の板剛度Ｄｗ及び板厚中心間の距離ｄｂの関数として、（４３）式及び（４４）式で表す。
図４に示すように、第１フランジ２６は、平行移動バネ（水平バネ）５０及び回転移動バネ（回転バネ）５１により拘束されると仮定した。平行移動バネ５０は、第１フランジ２６の取り付く折板屋根３５による拘束を模擬したバネであり、第１フランジ２６に、ｘ軸方向（ウェブ２８の厚さ方向）の拘束力を作用させる。
回転移動バネ５１は、第１フランジ２６の取り付く折板屋根３５による拘束を模擬したバネであり、第１フランジ２６に、Ｈ形断面部材２５の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させる。
第１フランジ２６に取り付く水平移動及び回転を拘束する弾性バネの剛性を、ウェブ２８の板剛度Ｄｗ及び板厚中心間の距離ｄｂの関数として、（４３）式及び（４４）式で表す。
【0051】
【数10】
【0052】
ただし、ｋｈは、平行移動バネ５０による補剛剛性係数（水平補剛剛性係数）（－）である。ｋｒは、回転移動バネ５１による補剛剛性係数（回転補剛剛性係数）（－）である。ＫＨは、平行移動バネ５０による、Ｈ形断面部材２５の長手方向の単位長さ当たりの補剛剛性（Ｎ／ｍｍ／ｍｍ）である。ＫＲは、回転移動バネ５１による、Ｈ形断面部材２５の長手方向の単位長さ当たりの補剛剛性（Ｎｍｍ／ｍｍ）である。
第２フランジ２７のねじり角φＡ（ｒａｄ）、第１フランジ２６のねじり角φＢ（ｒａｄ）、ウェブ２８の変位関数ｗ（ｍｍ）を任意の変位分布ｕ（ｍｍ）の関数として、（４５）式から（４７）式で表す。
第２フランジ２７のねじり角φＡ（ｒａｄ）、第１フランジ２６のねじり角φＢ（ｒａｄ）、ウェブ２８の変位関数ｗ（ｍｍ）を任意の変位分布ｕ（ｍｍ）の関数として、（４５）式から（４７）式で表す。
【0053】
【数11】
【0054】
ただし、第１フランジ２６とウェブ２８との交点を、ｙ軸の原点とする。
このとき、第１フランジ２６のｘ軸方向の平行移動とｚ軸回りの回転が弾性バネ拘束され、Ｈ形断面部材２５の長手方向の両端に、第２フランジ２７が圧縮される等曲げの外力が作用する。この場合の全ポテンシャルエネルギーΠ（Ｎｍｍ）は、（４８）式で表される。
このとき、第１フランジ２６のｘ軸方向の平行移動とｚ軸回りの回転が弾性バネ拘束され、Ｈ形断面部材２５の長手方向の両端に、第２フランジ２７が圧縮される等曲げの外力が作用する。この場合の全ポテンシャルエネルギーΠ（Ｎｍｍ）は、（４８）式で表される。
【0055】
【数12】
【0056】
ただし、νは、Ｈ形断面部材２５のポアソン比（－）である。Ｍｃｒは、Ｈ形断面部材２５の弾性横座屈耐力（弾性横座屈モーメント）（Ｎｍｍ）である。ｕＡ
’，ｕＢ
’は、ｕＡ，ｕＢをｚについて１階微分した関数である。ｕＡ
’’，ｕＢ
’’は、ｕＡ，ｕＢをｚについて２階微分した関数である。φＡ
’，φＢ
’は、φＡ，φＢをｚについて１階微分した関数である。
（４８）式に（４１）式から（４７）式を代入して整理すると、全ポテンシャルエネルギーΠは（４９）式で表される。
（４８）式に（４１）式から（４７）式を代入して整理すると、全ポテンシャルエネルギーΠは（４９）式で表される。
【0057】
【数13】
【0058】
以下の（５５）式から（５８）式の関係を用いて（４９）式を整理すると、全ポテンシャルエネルギーΠは、（５９）式で表される。
【0059】
【数14】
【0060】
ただし、Ｊｗは、ウェブ２８のサン・ブナンねじり定数（ｍｍ４）である。
次に、変位分布ｕにｓｉｎ波である（６０）式を用いて、式を整理する。ここで、ｎはｓｉｎ波（Ｈ形断面部材２５の座屈波）の半波の数を表し、任意の正の整数をとる。
次に、変位分布ｕにｓｉｎ波である（６０）式を用いて、式を整理する。ここで、ｎはｓｉｎ波（Ｈ形断面部材２５の座屈波）の半波の数を表し、任意の正の整数をとる。
【0061】
【数15】
【0062】
変位分布ｕを１階微分又は２階微分した式は、（６１）式及び（６２）式で表される。
【0063】
【数16】
【0064】
（６０）式から（６２）式を用いて、各定積分は（６３）式から（６５）式で表される。
【0065】
【数17】
【0066】
（６３）式から（６５）式を（５９）式に代入して整理すると、全ポテンシャルエネルギーΠは（７１）式で表される。
【0067】
【数18】
【0068】
ポテンシャルエネルギー最小の原理（Π＝０）より、（７１）式を弾性横座屈耐力Ｍｃｒについて整理することで（７２）式が得られる。
【0069】
【数19】
【0070】
ここで、αは、第１フランジ２６の変位に関する未定係数である。仮定した任意の第１フランジ２６の変位分布に応じて０以上、１未満の範囲の任意の実数をとることで、弾性横座屈耐力Ｍｃｒが与えられる。なお、未定係数αは弾性横座屈耐力Ｍｃｒが最小となる値を用いることが好ましい。そこで、（７２）式を未定係数αで偏微分した式を、展開する。未定係数αは、０以上１未満の任意の実数となる。このことを踏まえると、（７２）式による弾性横座屈耐力Ｍｃｒの最小解を与える未定係数αが、（７３）式で表される。
なお、未定係数αは、（７３）式によらず、収斂計算や表計算ソフトのソルバー等で弾性横座屈耐力Ｍｃｒが最小となる値を求めてもよい。
なお、未定係数αは、（７３）式によらず、収斂計算や表計算ソフトのソルバー等で弾性横座屈耐力Ｍｃｒが最小となる値を求めてもよい。
【0071】
【数20】
【0072】
ここで、Ｘ及びＹは、（７４）式及び（７５）式で表される。
【0073】
【数21】
【0074】
（７２）式による弾性横座屈耐力Ｍｃｒは、ｓｉｎ波の半波の数ｎに依存する。しかし、弾性横座屈耐力Ｍｃｒにおいて、ｎに任意の正の整数を代入して得られる座屈荷重の最小値は、ｎに関わらず一定値となる。この時の弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎは（７６）式で与えられる。
【0075】
【数22】
【0076】
弾性横座屈耐力Ｍｃｒの場合と同様に、αは第１フランジ２６の変位に関する未定係数であり、仮定した任意の第１フランジ２６の変位分布に応じて０以上、１未満の範囲の任意の実数をとることで弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎが与えられる。なお、未定係数αは弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎが最小となる値を用いることが好ましい。そこで、（７６）式を未定係数αで偏微分した式を展開し、高次の項は微小として無視して整理する。未定係数αは０以上１未満の値となることを踏まえると、（７６）式による弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎの最小解を与える未定係数αが、（７７）式で表される。
なお、（７７）式は近似解であるため、水平補剛剛性係数ｋｈおよび回転補剛剛性係数ｋｒが極めて小さい場合等の特殊な条件下において、（７７）式の平方根内が負の値となり、αが求められない場合が生じる。その場合は、（７７）式の平方根内を０として扱うことでαを求め、（７６）式による弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎを求めることができる。また、未定係数αは（７７）式によらず、収斂計算や表計算ソフトのソルバー等で弾性横座屈耐力Ｍｃｒが最小となる値を求めてもよい。
なお、（７７）式は近似解であるため、水平補剛剛性係数ｋｈおよび回転補剛剛性係数ｋｒが極めて小さい場合等の特殊な条件下において、（７７）式の平方根内が負の値となり、αが求められない場合が生じる。その場合は、（７７）式の平方根内を０として扱うことでαを求め、（７６）式による弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎを求めることができる。また、未定係数αは（７７）式によらず、収斂計算や表計算ソフトのソルバー等で弾性横座屈耐力Ｍｃｒが最小となる値を求めてもよい。
【0077】
【数23】
【0078】
ここで、Ｕ，Ｖ，Ｗ，Ｘ，Ｙ，Ｚは、（７８）式から（８３）式で表される。
【0079】
【数24】
【0080】
以上では、フランジ２６，２７の断面寸法が互いに異なる１軸対称の断面を対象として、式を誘導した。図３に示すように、１軸対称の断面では、Ｈ形断面部材２５の長手方向に直交する断面が、ウェブ２８に沿う第１基準面Ｓ１に対して対称である。
一方で、Ｈ形断面部材２５の前記断面が、各フランジ２６，２７に沿う第２基準面Ｓ２に加えて前記第１基準面Ｓ１に対してそれぞれ対称な、いわゆる２軸対称の場合については、（８７）式及び（８８）式に示す関係を用いて式を整理することができる。
一方で、Ｈ形断面部材２５の前記断面が、各フランジ２６，２７に沿う第２基準面Ｓ２に加えて前記第１基準面Ｓ１に対してそれぞれ対称な、いわゆる２軸対称の場合については、（８７）式及び（８８）式に示す関係を用いて式を整理することができる。
【0081】
【数25】
【0082】
ただし、Ｉは、各フランジ２６，２７の断面二次モーメント（ｍｍ４）である。Ｊｆは、各フランジ２６，２７のサン・ブナンねじり定数（ｍｍ４）である。
このとき、弾性横座屈耐力Ｍｃｒは（８９）式から（９２）式で表される。
このとき、弾性横座屈耐力Ｍｃｒは（８９）式から（９２）式で表される。
【0083】
【数26】
【0084】
弾性横座屈耐力の最小値Ｍｃｒ，ｍｉｎは、（９３）式から（９７）式で表される。
【0085】
【数27】
【0086】
〔３．支持構造の設計方法〕
以上説明したように、Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを精緻に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（７２）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒにより設定する。このとき、未定係数αを、（７３）式から（７５）式により設定することが好ましい。
Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（７６）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒ，ｍｉｎにより設定する。（７６）式は、Ｈ形断面部材２５の座屈波の半波の数ｎ、及びＨ形断面部材２５の長さｌによらない式である。
このとき、未定係数αを、（７７）式から（８３）式により設定することが好ましい。
以上説明したように、Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを精緻に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（７２）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒにより設定する。このとき、未定係数αを、（７３）式から（７５）式により設定することが好ましい。
Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（７６）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒ，ｍｉｎにより設定する。（７６）式は、Ｈ形断面部材２５の座屈波の半波の数ｎ、及びＨ形断面部材２５の長さｌによらない式である。
このとき、未定係数αを、（７７）式から（８３）式により設定することが好ましい。
【0087】
Ｈ形断面部材２５の断面が２軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅ精緻に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（８９）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒにより設定する。このとき、未定係数αを、（９０）式から（９２）式により設定することが好ましい。
Ｈ形断面部材２５の断面が２軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（９３）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒ，ｍｉｎにより設定する。（９３）式は、Ｈ形断面部材２５の座屈波の半波の数ｎ、及びＨ形断面部材２５の長さｌによらない式である。
このとき、未定係数αを、（９４）式から（９７）式により設定することが好ましい。
Ｈ形断面部材２５の断面が２軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定するには、本実施形態の支持構造の設計方法では、（９３）式に示すＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｃｒ，ｍｉｎにより設定する。（９３）式は、Ｈ形断面部材２５の座屈波の半波の数ｎ、及びＨ形断面部材２５の長さｌによらない式である。
このとき、未定係数αを、（９４）式から（９７）式により設定することが好ましい。
【0088】
〔４．Ｈ形断面部材の弾性横座屈耐力の検討〕
Ｈ形断面部材２５の弾性横座屈耐力の評価式の精度を確認するため、ＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）による弾性座屈解析結果との比較を行った。図２に示す解析モデルは、Ｈ形断面部材２５を４節点シェル要素によって構成している。
Ｈ形断面部材２５の弾性横座屈耐力の評価式の精度を確認するため、ＦＥＭ（Finite Element Method：有限要素法）による弾性座屈解析結果との比較を行った。図２に示す解析モデルは、Ｈ形断面部材２５を４節点シェル要素によって構成している。
【0089】
第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５による拘束効果として、図４における第１フランジ２６の断面中心の節点を、以下のように拘束した。すなわち、この節点について、ｘ軸方向の移動を水平バネ５０により、ｚ軸回りの回転を回転バネ５１により拘束した。
【0090】
また、Ｈ形断面部材２５の長手方向の両端部は、Ｈ形断面部材２５のねじれに対して固定端、フランジ２６，２７の反りに関しては自由端とした。すなわち、図２に示すように、Ｈ形断面部材２５の長手方向の第１端２５ａにおいて、ｄｘ＝０，ｄｙ＝０，ｄｚ＝０，ｒｏｔｚ（ｚ軸回りの回転）＝０とした。Ｈ形断面部材２５の長手方向における第１端２５ａとは反対の第２端２５ｂにおいて、ｄｙ＝０，ｄｘ＝０，ｒｏｔｚ＝０とした。
【0091】
この解析モデルに対して、Ｈ形断面部材２５の寸法、水平バネ５０による水平補剛剛性係数ｋｈ、及び回転バネ５１による回転補剛剛性係数ｋｒを変数に設定した。具体的には、Ｈ形断面部材２５として、長手方向の断面寸法の異なる４種類を用いた。４種類のうち２種類は、２枚のフランジ２６，２７の幅が異なる１軸対称の断面とした。１軸対称の断面では、Ｈ形断面部材２５の長手方向に直交する断面が、第１基準面Ｓ１に対して対称である。
また、バネによる補剛剛性については、補剛剛性係数ｋｈ，ｋｒが０（水平バネ５０及び回転バネ５１がない状態に等しい）のものから十分に大きい範囲までの５段階として設定した。これらの組合せとなる表１に示す、合計２０ケースのサンプルについて、Ｈ形断面部材２５の高さＨに対するＨ形断面部材２５の長さｌの比（ｌ／Ｈ）が６～５０の範囲で、Ｈ形断面部材２５の長さを変更して解析を行った。
また、バネによる補剛剛性については、補剛剛性係数ｋｈ，ｋｒが０（水平バネ５０及び回転バネ５１がない状態に等しい）のものから十分に大きい範囲までの５段階として設定した。これらの組合せとなる表１に示す、合計２０ケースのサンプルについて、Ｈ形断面部材２５の高さＨに対するＨ形断面部材２５の長さｌの比（ｌ／Ｈ）が６～５０の範囲で、Ｈ形断面部材２５の長さを変更して解析を行った。
【0092】
【表1】
【0093】
例えば、サンプルＮｏ．１－１において、Ｈ形断面部材２５の高さＨは、４００ｍｍである。第１フランジ２６の幅Ｂ１は１００ｍｍであり、第２フランジ２７の幅Ｂ２は１５０ｍｍである。ウェブ２８の厚さｔｗは６ｍｍであり、フランジ２６，２７それぞれの厚さｔｆは９ｍｍである。
（水平補剛剛性係数ｋｈ、回転補剛剛性係数ｋｒ）の組として、（０，０）、（１，１）、（６，２）、（１０，２０）、（１０００，１０００）を用いた。
（水平補剛剛性係数ｋｈ、回転補剛剛性係数ｋｒ）の組として、（０，０）、（１，１）、（６，２）、（１０，２０）、（１０００，１０００）を用いた。
【0094】
図７から図１０に、Ｈ形断面部材２５の断面形状ごとに、弾性座屈解析の結果、本発明による弾性横座屈耐力Ｍｅ、及び弾性横座屈耐力Ｍｅの最小値を比較した結果を示す。図７及び図９に対応するＨ形断面部材２５の断面は、２枚のフランジ２６，２７の幅が互いに異なる１軸対称の断面である。図中の曲線は、（７２）式による計算値である弾性横座屈耐力Ｍｅを表す。図中の直線は、（７６）式による計算値である弾性横座屈耐力Ｍｅを表す。
また、図８及び図１０に対応するＨ形断面部材２５の断面は、２枚のフランジ２６，２７の断面寸法が互いに等しい２軸対称の断面である。図中の曲線は、（８９）式による計算値である弾性横座屈耐力Ｍｅを表す。図中の直線は、（９３）式による計算値である弾性横座屈耐力Ｍｅを表す。
なお、図７から図１０において、水平補剛剛性係数ｋｈ及び回転補剛剛性係数ｋｒがそれぞれ０となるケースについては、（７６）式又は（９３）式による弾性横座屈耐力の最小値は０となるため、記載を省略している。
図７から図１０中には、ＦＥＭによる弾性座屈解析結果である弾性横座屈耐力ＭＦＥＭも示した。
また、図８及び図１０に対応するＨ形断面部材２５の断面は、２枚のフランジ２６，２７の断面寸法が互いに等しい２軸対称の断面である。図中の曲線は、（８９）式による計算値である弾性横座屈耐力Ｍｅを表す。図中の直線は、（９３）式による計算値である弾性横座屈耐力Ｍｅを表す。
なお、図７から図１０において、水平補剛剛性係数ｋｈ及び回転補剛剛性係数ｋｒがそれぞれ０となるケースについては、（７６）式又は（９３）式による弾性横座屈耐力の最小値は０となるため、記載を省略している。
図７から図１０中には、ＦＥＭによる弾性座屈解析結果である弾性横座屈耐力ＭＦＥＭも示した。
【0095】
Ｈ形断面部材２５の寸法やバネによる補剛剛性係数ｋｈ，ｋｒにかかわらず、（７２）式及び（８９）式による弾性横座屈耐力Ｍｅは、弾性横座屈耐力ＭＦＥＭと良い対応を示している。また、（７６）式及び（９３）式による弾性横座屈耐力Ｍｅの最小値は、Ｈ形断面部材２５の寸法や補剛剛性係数ｋｈ，ｋｒにかかわらず、弾性横座屈耐力ＭＦＥＭの下限値を精度良く捉えている。
【0096】
〔５．本実施形態の効果〕
以上説明したように、本実施形態の設計方法において、Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを精緻に設定したいことがある。本設計方法では、第１フランジ２６が折板屋根３５により拘束されると考え、その拘束力は折板屋根の剛性に依るため、任意の剛性を有する平行移動バネ５０及び回転移動バネ５１により拘束されるものと仮定している。平行移動バネ５０は、ウェブ２８の厚さ方向の拘束力を作用させるバネ要素である。回転移動バネ５１は、Ｈ形断面部材２５の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させるバネ要素である。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材２５の長手方向に直交する断面が１軸対称の場合に適用できる式として、（７２）式を導出した。
このため、Ｈ形断面部材２５の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（７２）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
以上説明したように、本実施形態の設計方法において、Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを精緻に設定したいことがある。本設計方法では、第１フランジ２６が折板屋根３５により拘束されると考え、その拘束力は折板屋根の剛性に依るため、任意の剛性を有する平行移動バネ５０及び回転移動バネ５１により拘束されるものと仮定している。平行移動バネ５０は、ウェブ２８の厚さ方向の拘束力を作用させるバネ要素である。回転移動バネ５１は、Ｈ形断面部材２５の長手方向に沿う軸線回りに拘束力を作用させるバネ要素である。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材２５の長手方向に直交する断面が１軸対称の場合に適用できる式として、（７２）式を導出した。
このため、Ｈ形断面部材２５の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（７２）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
【0097】
本実施形態による設計方法を用いると、第１フランジ２６の拘束部に任意の平行移動バネ５０による水平補剛剛性及び回転移動バネ５１による回転補剛剛性を有するＨ形断面部材２５について、その拘束効果を考慮した弾性横座屈耐力Ｍｅを適切に評価することができる。これにより、拘束効果を考慮しない場合に比べて弾性横座屈耐力を高く見込むことができ、結果として補剛材の省略と加工・施工コストの削減ができ、経済的な設計が可能となる。
【0098】
未定係数αを、（７３）式から（７５）式により設定する。このため、未定係数αを、（７３）式から（７５）式を用いて精緻に設定することができる。
【0099】
また、本実施形態の設計方法において、Ｈ形断面部材２５の断面が１軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定したいことがある。この場合の設計方法において、第１フランジ２６が折板屋根３５により拘束されると考え、その拘束力は折板屋根の剛性に依るため、任意の剛性を有する平行移動バネ５０及び回転移動バネ５１により拘束されるものと仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材２５の前記断面が１軸対称の場合に、Ｈ形断面部材２５の座屈波の半波の数ｎ及びＨ形断面部材２５の長さｌによらず適用できる式として、（７６）式を導出した。
従って、Ｈ形断面部材２５の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（７６）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
従って、Ｈ形断面部材２５の前記断面が１軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（７６）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
【0100】
未定係数αを、（７７）式から（８３）式により設定する。これにより、未定係数αを、（７７）式から（８３）式を用いて精緻に設定することができる。
【0101】
また、本実施形態の設計方法において、Ｈ形断面部材２５の断面が２軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを精緻に設定したいことがある。この場合の設計方法において、第１フランジ２６が折板屋根３５により拘束されると考え、その拘束力は折板屋根３５の剛性に依るため、任意の剛性を有する平行移動バネ５０及び回転移動バネ５１により拘束されるものと仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材２５の前記断面が２軸対称の場合に適用できる式として、（８９）式を導出した。
このため、Ｈ形断面部材２５の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（８９）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
このため、Ｈ形断面部材２５の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（８９）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定することができる。
【0102】
未定係数αを、（９０）式から（９２）式により設定する。このため、未定係数αを、（９０）式から（９２）式を用いて精緻に設定することができる。
【0103】
また、本実施形態の設計方法において、Ｈ形断面部材２５の断面が２軸対称の場合に弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定したいことがある。この場合の設計方法において、第１フランジ２６が折板屋根３５により拘束されると考え、その拘束力は折板屋根３５の剛性に依るため、任意の剛性を有する平行移動バネ５０及び回転移動バネ５１により拘束されるものと仮定している。発明者等は鋭意検討の結果、Ｈ形断面部材２５の前記断面が２軸対称の場合に、Ｈ形断面部材２５の座屈波の半波の数ｎ及びＨ形断面部材２５の長さｌによらず適用できる式として、（９３）式を導出した。
従って、Ｈ形断面部材２５の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（９３）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
従って、Ｈ形断面部材２５の前記断面が２軸対称の場合に、第１フランジ２６に取り付く折板屋根３５の拘束をバネ要素として考慮して、（９３）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを簡単に設定することができる。
【0104】
未定係数αを、（９４）式から（９７）により設定する。これにより、未定係数αを、（９４）式から（９７）を用いて精緻に設定することができる。
【0105】
以上、本発明の一実施形態について図面を参照して詳述したが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の構成の変更、組み合わせ、削除等も含まれる。
例えば、図１１に示すように、建築物１Ａでは、大梁である第１Ｈ形断面部材１５に、母屋である第２Ｈ形断面部材２５を介して、折板屋根３５が取り付けられている。
さらに、柱１０に、胴縁である第２Ｈ形断面部材２５が固定され、この第２Ｈ形断面部材２５に、外壁材５５が仕口部材（不図示）を介して取り付けられている。なお、第２Ｈ形断面部材２５及び外壁材５５で、支持構造５７が構成される。
例えば、外壁材５５は、複数のサイディングボード（板状部材）５６を有している。各サイディングボード５６は、鋼製やセメント製等であり、上下方向に沿って延びている。複数のサイディングボード５６は、第２Ｈ形断面部材２５の長手方向に並べられている。複数のサイディングボード５６は、第１フランジ２６を間に挟んでウェブ２８の反対側に配置されるとともに、仕口部材（不図示）を介して第１フランジ２６にそれぞれ取り付けられている。
例えば、図１１に示すように、建築物１Ａでは、大梁である第１Ｈ形断面部材１５に、母屋である第２Ｈ形断面部材２５を介して、折板屋根３５が取り付けられている。
さらに、柱１０に、胴縁である第２Ｈ形断面部材２５が固定され、この第２Ｈ形断面部材２５に、外壁材５５が仕口部材（不図示）を介して取り付けられている。なお、第２Ｈ形断面部材２５及び外壁材５５で、支持構造５７が構成される。
例えば、外壁材５５は、複数のサイディングボード（板状部材）５６を有している。各サイディングボード５６は、鋼製やセメント製等であり、上下方向に沿って延びている。複数のサイディングボード５６は、第２Ｈ形断面部材２５の長手方向に並べられている。複数のサイディングボード５６は、第１フランジ２６を間に挟んでウェブ２８の反対側に配置されるとともに、仕口部材（不図示）を介して第１フランジ２６にそれぞれ取り付けられている。
【0106】
本設計方法では、Ｈ形断面部材２５の断面が２軸対称の場合において、（７２）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定してもよいし、（７６）式によりＨ形断面部材２５の弾性横座屈耐力Ｍｅを設定してもよい。
Ｈ形断面部材２５の第１フランジ２６は、折板屋根３５の底板３７に直接取り付けられてもよいし、仕口部材を介して取り付けられてもよい。
Ｈ形断面部材２５の第１フランジ２６は、折板屋根３５の底板３７に直接取り付けられてもよいし、仕口部材を介して取り付けられてもよい。
【符号の説明】
【0107】
１５ 第１Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）
１６，２６ 第１フランジ
１７，２７ 第２フランジ
１８，２８ ウェブ
２５ 第２Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）
３５ 折板屋根（板状部材）
３７ 底板（板状部材）
３８ 第１傾斜板（板状部材）
３９ 天板（板状部材）
４０ 第２傾斜板（板状部材）
４６，４７，５７ 支持構造
５０ 平行移動バネ
５１ 回転移動バネ
５６ サイディングボード（板状部材）
１６，２６ 第１フランジ
１７，２７ 第２フランジ
１８，２８ ウェブ
２５ 第２Ｈ形断面部材（Ｈ形断面部材）
３５ 折板屋根（板状部材）
３７ 底板（板状部材）
３８ 第１傾斜板（板状部材）
３９ 天板（板状部材）
４０ 第２傾斜板（板状部材）
４６，４７，５７ 支持構造
５０ 平行移動バネ
５１ 回転移動バネ
５６ サイディングボード（板状部材）
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】