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特開2024-130474ダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法および予測方法、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法ならびに鋼管－ダイアフラム仕口
(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】P2024130474
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】ダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法および予測方法、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法ならびに鋼管－ダイアフラム仕口
(51)【国際特許分類】
E04B 1/24 20060101AFI20240920BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
E04B1/24 L
E04B1/24 P
E04B1/24 M
E04B1/58 503H
【審査請求】未請求
【請求項の数】16
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2023040231
(22)【出願日】2023-03-15
(71)【出願人】
【識別番号】000001258
【氏名又は名称】ＪＦＥスチール株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110001542
【氏名又は名称】弁理士法人銀座マロニエ特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】永山 光
(72)【発明者】
【氏名】金城 陽介
(72)【発明者】
【氏名】大庭 諒介
(72)【発明者】
【氏名】森岡 宙光
【テーマコード（参考）】
2E125
【Ｆターム（参考）】
2E125AA04
2E125AB16
2E125BB01
2E125BD01
2E125CA90
(57)【要約】 （修正有）
【課題】寸法の異なる鋼管を通しダイアフラムを介して接合する際に簡易にかつ精度よく予測できるダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法および予測方法を提供する。
【解決手段】寸法の異なる鋼管を、無偏心配置、一方向偏心配置または二方向偏心配置で、通しダイアフラムを介して接合した接合部につき、あらかじめ、平面視で、ダイアフラムの板厚中央面上であって、ダイアフラムの縁部の線上または頂点、上側部材の平板部の内周面上、上側部材の角部の内周面上、下側部材の平板部の板厚中央線上、下側部材の角部の板厚中央線上、および、上側部材の内部に設けられた節点の４点以上を選択し、選択した節点を結ぶ複数の直辺からなる降伏線を有する接合部の解析モデルを設定し、上側部材にモーメントと軸力を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う降伏線の歪エネルギーの総和と外力による仕事とに基づきダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する。
【選択図】図１
【解決手段】寸法の異なる鋼管を、無偏心配置、一方向偏心配置または二方向偏心配置で、通しダイアフラムを介して接合した接合部につき、あらかじめ、平面視で、ダイアフラムの板厚中央面上であって、ダイアフラムの縁部の線上または頂点、上側部材の平板部の内周面上、上側部材の角部の内周面上、下側部材の平板部の板厚中央線上、下側部材の角部の板厚中央線上、および、上側部材の内部に設けられた節点の４点以上を選択し、選択した節点を結ぶ複数の直辺からなる降伏線を有する接合部の解析モデルを設定し、上側部材にモーメントと軸力を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う降伏線の歪エネルギーの総和と外力による仕事とに基づきダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する。
【選択図】図１
【特許請求の範囲】
【請求項1】
角形鋼管または円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺または径の長さが短い角形鋼管または円形鋼管からなる上側部材とを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、
あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上に複数の節点を設け、該節点の４点以上を選択し、前記接合部の解析モデルを設定し、
前記上側部材の対向する一対の箇所のうち一方の箇所に対して下向き荷重を付加し、他方の箇所に対して同等の上向き荷重を付加し、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、ダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上に複数の節点を設け、該節点の４点以上を選択し、前記接合部の解析モデルを設定し、
前記上側部材の対向する一対の箇所のうち一方の箇所に対して下向き荷重を付加し、他方の箇所に対して同等の上向き荷重を付加し、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、ダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項2】
角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材の径より対角線の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、または、角形鋼管からなる下側部材と該下側部材の辺より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、
前記下側部材のすべての外周が前記上側部材のすべての外周より外側になるように配置し、
前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、前記上側部材の角部の内周面上、および、前記上側部材の内部にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、
ａ）前記上側部材が前記角形鋼管の場合は前記上側部材の対向する一対の平板部のうち一方の平板部に対して下向き荷重を付加し、他方の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、
ｂ）前記上側部材が前記円形鋼管の場合は前記上側部材の円周の直径の一端に下向き荷重を付加し、他端に同等の上向き荷重を付加して、
前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
前記下側部材のすべての外周が前記上側部材のすべての外周より外側になるように配置し、
前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、前記上側部材の角部の内周面上、および、前記上側部材の内部にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、
ａ）前記上側部材が前記角形鋼管の場合は前記上側部材の対向する一対の平板部のうち一方の平板部に対して下向き荷重を付加し、他方の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、
ｂ）前記上側部材が前記円形鋼管の場合は前記上側部材の円周の直径の一端に下向き荷重を付加し、他端に同等の上向き荷重を付加して、
前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項3】
前記解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、
前記ダイアフラムの縁の一辺上の点をＡ、
前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうちの一の角部の板厚中央線上の点をＢ、
Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、
Ａに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＤ、
Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＥ、
Ａに最も近い前記上側部材の平板部の内周面上の点をＦ、
Ｄに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＧ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｂに最も近いダイアフラム縁上の点をＨ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記下側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の板厚中央線上の点をＩ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の内周面上の点をＪ、
前記上側部材の内部の点をＫ、
Ｊを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＬ、
Iを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＭ、
Ｈを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＮ、
Ｊに近い前記上側部材の角部のうちのＥを含まない角部の内周面上の点をＯ、
Ｆを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＰ、
Ｌに近い前記上側部材の角部のうちのＧを含まない角部の内周面上の点をＱ、
Ｉに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＲ、
Ｃを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＳ、
Ｍに近い前記下側部材の角部のうちのＤを含まない角部の板厚中央線上の点をＴ、
Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラムの縁上の点をＵ
としたとき、
前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、
ＢＣ、ＢＥ、ＢＩ、ＥＣ、ＥＦ、ＥＪ、ＤＣ、ＤＧ、ＤＭ、ＧＣ、ＧＦ、ＧＬ、ＱＬ、ＱＰ、ＱＳ、ＴＭ、ＴＱ、ＴＳ、ＯＪ、ＯＰ、ＯＳ、ＲＩ、ＲＯ、ＲＳの計２４本の降伏線が生じたとする、請求項２に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
前記ダイアフラムの縁の一辺上の点をＡ、
前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうちの一の角部の板厚中央線上の点をＢ、
Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、
Ａに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＤ、
Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＥ、
Ａに最も近い前記上側部材の平板部の内周面上の点をＦ、
Ｄに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＧ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｂに最も近いダイアフラム縁上の点をＨ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記下側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の板厚中央線上の点をＩ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の内周面上の点をＪ、
前記上側部材の内部の点をＫ、
Ｊを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＬ、
Iを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＭ、
Ｈを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＮ、
Ｊに近い前記上側部材の角部のうちのＥを含まない角部の内周面上の点をＯ、
Ｆを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＰ、
Ｌに近い前記上側部材の角部のうちのＧを含まない角部の内周面上の点をＱ、
Ｉに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＲ、
Ｃを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＳ、
Ｍに近い前記下側部材の角部のうちのＤを含まない角部の板厚中央線上の点をＴ、
Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラムの縁上の点をＵ
としたとき、
前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、
ＢＣ、ＢＥ、ＢＩ、ＥＣ、ＥＦ、ＥＪ、ＤＣ、ＤＧ、ＤＭ、ＧＣ、ＧＦ、ＧＬ、ＱＬ、ＱＰ、ＱＳ、ＴＭ、ＴＱ、ＴＳ、ＯＪ、ＯＰ、ＯＳ、ＲＩ、ＲＯ、ＲＳの計２４本の降伏線が生じたとする、請求項２に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項4】
角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材の径より対角線の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、または、角形鋼管からなる下側部材と該下側部材の辺より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、
前記下側部材の外面の一部と前記上側部材の外面の一部とが共通に外接する一平面を有するように配置し、
前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、および、前記上側部材の角部の内周面上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、
ａ）前記角形鋼管では前記一平面に対向する前記上側部材の一の平板部に対して下向き荷重を付加し、前記上側部材の他の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、
ｂ）円形鋼管では前記一平面に接する前記上側部材の円周上の点を一端とする直径の他端に下向き荷重を付加し、前記一端に同等の上向き荷重を付加して、
前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
前記下側部材の外面の一部と前記上側部材の外面の一部とが共通に外接する一平面を有するように配置し、
前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、および、前記上側部材の角部の内周面上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、
ａ）前記角形鋼管では前記一平面に対向する前記上側部材の一の平板部に対して下向き荷重を付加し、前記上側部材の他の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、
ｂ）円形鋼管では前記一平面に接する前記上側部材の円周上の点を一端とする直径の他端に下向き荷重を付加し、前記一端に同等の上向き荷重を付加して、
前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項5】
前記解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、
前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に直交する一のダイアフラム縁上の点をＡ、
Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部の板厚中央線上の点をＢ、
Ａに最も近い下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、
Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部から遠い角部の板厚中央線上の点をＤ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上でＡに近い位置の点をＥ、
Ａに近い前記上側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に遠い角部の内周面上の点をＦ、
前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に最も近いダイアフラム縁上の点をＧ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＥよりＡから遠い位置の点をＨ、
前記一平面上に揃えた前記上側部材の平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＩ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＪ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｇを含まないダイアフラム縁上の点をＫ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＨよりＡから遠い位置の点をＬ、
Ｊに近い前記上側部材の角部のうち、Ｆを含まない角部の内周面上の点をＭ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部のうち、Ｂを含まない角部の板厚中央線上の点をＮ、
Ｃを含む前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＯ、
Ｋに近い前記下側部材の角部のうち、Ｄを含まない角部の板厚中央線上の点をＰ、
Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＱ
としたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、
ＢＣ、ＢＥ、ＢＦ、ＣＤ、ＣＦ、ＤＦ、ＤＪ、ＥＦ、ＥＨ、ＦＩ、ＭＩ、ＬＭ、ＬＨ、ＰＭ、ＰＪ、ＯＮ、ＯＭ、ＮＯ、ＮＬ、ＮＭの計２０本の降伏線が生じたとする、請求項４に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に直交する一のダイアフラム縁上の点をＡ、
Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部の板厚中央線上の点をＢ、
Ａに最も近い下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、
Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部から遠い角部の板厚中央線上の点をＤ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上でＡに近い位置の点をＥ、
Ａに近い前記上側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に遠い角部の内周面上の点をＦ、
前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に最も近いダイアフラム縁上の点をＧ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＥよりＡから遠い位置の点をＨ、
前記一平面上に揃えた前記上側部材の平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＩ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＪ、
Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｇを含まないダイアフラム縁上の点をＫ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＨよりＡから遠い位置の点をＬ、
Ｊに近い前記上側部材の角部のうち、Ｆを含まない角部の内周面上の点をＭ、
前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部のうち、Ｂを含まない角部の板厚中央線上の点をＮ、
Ｃを含む前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＯ、
Ｋに近い前記下側部材の角部のうち、Ｄを含まない角部の板厚中央線上の点をＰ、
Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＱ
としたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、
ＢＣ、ＢＥ、ＢＦ、ＣＤ、ＣＦ、ＤＦ、ＤＪ、ＥＦ、ＥＨ、ＦＩ、ＭＩ、ＬＭ、ＬＨ、ＰＭ、ＰＪ、ＯＮ、ＯＭ、ＮＯ、ＮＬ、ＮＭの計２０本の降伏線が生じたとする、請求項４に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項6】
角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材とを用い、前記下側部材の隣り合う平板部の外面と対応する前記上側部材の隣り合う平板部の外面とをそれぞれ同一の平面上に揃えて、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するにあたり、
前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁の縁上および頂点上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の角部の板厚中央線上、および、前記上側部材の角部の円弧の中心上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択して、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部と対角位置にある前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点に対して下向き荷重を付加し上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加して前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁の縁上および頂点上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の角部の板厚中央線上、および、前記上側部材の角部の円弧の中心上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択して、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部と対角位置にある前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点に対して下向き荷重を付加し上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加して前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、
その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項7】
前記解析モデルとして、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の一方に接続し、前記２つの平板部に挟まれていない前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＡ、
Ａに近いダイアフラム縁のうち、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた平板部に近いダイアフラム縁上の点をＢ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｂに近い方の平板部の板厚中央線上の点をＣ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部の板厚中央線上の点をＤ、
前記下側部材内部に張り出した前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点をＥ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＦ、
Ｆに最も近いダイアフラム縁の頂点をＧ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｃを含まない平板部の板厚中央線上の点をＨ、
Ｈに近いダイアフラム縁上の点をＩ、
Ａを含む角部と対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＪ
としたとき、
前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＡＣ、ＡＥ、ＡＦ、ＣＤ、ＣＥ、ＤＥ、ＥＦ、ＨＥ、ＨＤ、ＪＦ、ＪＥ、ＪＨの計１２本の降伏線が生じたとする、請求項６に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の一方に接続し、前記２つの平板部に挟まれていない前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＡ、
Ａに近いダイアフラム縁のうち、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた平板部に近いダイアフラム縁上の点をＢ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｂに近い方の平板部の板厚中央線上の点をＣ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部の板厚中央線上の点をＤ、
前記下側部材内部に張り出した前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点をＥ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＦ、
Ｆに最も近いダイアフラム縁の頂点をＧ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｃを含まない平板部の板厚中央線上の点をＨ、
Ｈに近いダイアフラム縁上の点をＩ、
Ａを含む角部と対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＪ
としたとき、
前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＡＣ、ＡＥ、ＡＦ、ＣＤ、ＣＥ、ＤＥ、ＥＦ、ＨＥ、ＨＤ、ＪＦ、ＪＥ、ＪＨの計１２本の降伏線が生じたとする、請求項６に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
【請求項8】
請求項１に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、所定の関係式に基づき、前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、ダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、所定の関係式に基づき、前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、ダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【請求項9】
請求項２に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式１の（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、
請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
ここで、Ｍｙ：通しダイアフラム面外曲げ耐力、
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式１の（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、
請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【数1】
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
【請求項10】
請求項３に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、前記（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項９に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、前記（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項９に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【請求項11】
請求項４に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式２の（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
ここで、Ｍｙ：通しダイアフラム面外曲げ耐力、
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｕｌ：下側部材の軸歪エネルギー、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式２の（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【数2】
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｕｌ：下側部材の軸歪エネルギー、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
【請求項12】
請求項５に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、前記（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項１１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、前記（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項１１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【請求項13】
請求項６に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式３の（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
ここで、Ｍｙ：通しダイアフラム面外曲げ耐力、
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｕｌ：下側部材の軸歪エネルギー、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式３の（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【数3】
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｕｌ：下側部材の軸歪エネルギー、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
【請求項14】
請求項７に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、前記（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項１３に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、前記（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、請求項１３に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
【請求項15】
請求項８～１４のいずれか１項に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法を用いて、前記ダイアフラム面外曲げ耐力を求め、上側部材に設計モーメントと設計軸力を与えた際に必要とされるダイアフラム面外曲げ耐力に対して、規格化された複数種類の板厚の鋼板から、必要とされる前記耐力を満たすのに十分な板厚の鋼板を前記ダイアフラム材料として選定する、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法。
【請求項16】
請求項１５に記載のダイアフラム板厚設計方法で設計したダイアフラムを用いて、角形鋼管または円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺または径の長さが短い角形鋼管または円形鋼管からなる上側部材とを接合した、鋼管－ダイアフラム仕口。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、寸法が異なる鋼管を通しダイアフラムを介して接合する際のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法および予測方法、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法ならびに鋼管－ダイアフラム仕口に関する。
【背景技術】
【0002】
従来、上下柱で寸法の異なる角形鋼管の柱梁接合部においては、図３に示すように、截頭角錐状のテーパー管８で接合部パネルを構成することが多い。図３に示すようなテーパー管を用いる柱梁接合部は、柱－ダイアフラム仕口の耐力および剛性を確保しやすいという特徴がある。
【0003】
このテーパー管８については、接合部の剛性を確保することが容易である一方、高価かつ少量生産で流通に難がある。また、これを利用した接合部の溶接施工の自動化が困難である。近年、施工の省力化が求められるようになり、テーパー管８の使用が問題になりつつある。
【0004】
テーパー管８を用いずに上下で寸法の異なる柱を接合する方法として、図２のように、下柱４と同寸法の角形鋼管を接合パネル３に用い、上下で寸法の異なる柱１、４を、ダイアフラム２、５を介して接合する工法がある。上ダイアフラム２の板厚が薄いと、上柱１が曲げを受けることにより上ダイアフラム２に大きな面外変形が生じる場合がある。その場合、上ダイアフラム２の剛性および耐力が落ちるため、ダイアフラム面外曲げ剛性および耐力の評価が必要である。
【0005】
特許文献１では、径の異なる上下柱を増厚ダイアフラムで接合する仕口のダイアフラム面外曲げ耐力を予測するにあたり、上柱に軸力Ｎが作用する場合の、上部通しダイアフラム５の面外曲げ降伏曲げ耐力ｆＭｙを、降伏線理論を用い、上柱の軸力Ｎを反映させて求める方法を開示している。
【0006】
特許文献２では、径の異なる上下柱を増厚ダイアフラムで接合する仕口のダイアフラム面外曲げ剛性を予測するにあたり、ダイアフラムを複数の多角形要素で分割し、各多角形要素は各境界となる辺で弾性的に折れ曲がり可能に回転バネで連結されているとした解析モデルを用いて、与えた荷重に対する回転バネにおける曲げ変形とせん断変形を加算し、釣り合い条件からダイアフラムの剛性を求める方法を開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１３－２８９９７号公報
【特許文献2】特開２０１５－４５２１１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0008】
しかしながら、従来技術では、以下のような課題があった。
寸法の異なる上下柱を増厚ダイアフラムで接合する仕口について、特許文献１に記載するような設計式を用いることでダイアフラム面外曲げ耐力を計算し、耐力の面から必要ダイアフラム厚を求めることが可能である。しかし、角形鋼管の角部寸法（半径）を考慮せず、角部が正角の長方形として仮定しているため、角部寸法が大きい鋼管については精度が低下する可能性がある。
寸法の異なる上下柱を増厚ダイアフラムで接合する仕口について、特許文献１に記載するような設計式を用いることでダイアフラム面外曲げ耐力を計算し、耐力の面から必要ダイアフラム厚を求めることが可能である。しかし、角形鋼管の角部寸法（半径）を考慮せず、角部が正角の長方形として仮定しているため、角部寸法が大きい鋼管については精度が低下する可能性がある。
【0009】
本発明は、上記の事情を鑑みてなされたものであって、寸法の異なる角形鋼管を通しダイアフラムを介して接合する際に簡易にかつ精度よく予測できるダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法および鋼管－ダイアフラム仕口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】
【0010】
上記課題を有利に解決する本発明の要旨は以下のとおりである。
［１］角形鋼管または円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺または径の長さが短い角形鋼管または円形鋼管からなる上側部材とを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上に複数の節点を設け、該節点の４点以上を選択し、前記接合部の解析モデルを設定し、前記上側部材の対向する一対の箇所のうち一方の箇所に対して下向き荷重を付加し、他方の箇所に対して同等の上向き荷重を付加し、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、ダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［２］角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材の径より対角線の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、または、角形鋼管からなる下側部材と該下側部材の辺より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、前記下側部材のすべての外周が前記上側部材のすべての外周より外側になるように配置し、前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、前記上側部材の角部の内周面上、および、前記上側部材の内部にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、ａ）前記上側部材が前記角形鋼管の場合は前記上側部材の対向する一対の平板部のうち一方の平板部に対して下向き荷重を付加し、他方の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、ｂ）前記上側部材が前記円形鋼管の場合は前記上側部材の円周の直径の一端に下向き荷重を付加し、他端に同等の上向き荷重を付加して、前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［３］前記解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記ダイアフラムの縁の一辺上の点をＡ、前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうちの一の角部の板厚中央線上の点をＢ、Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、Ａに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＤ、Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＥ、Ａに最も近い前記上側部材の平板部の内周面上の点をＦ、Ｄに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＧ、Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｂに最も近いダイアフラム縁上の点をＨ、Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記下側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の板厚中央線上の点をＩ、Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の内周面上の点をＪ、前記上側部材の内部の点をＫ、Ｊを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＬ、Iを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＭ、Ｈを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＮ、Ｊに近い前記上側部材の角部のうちのＥを含まない角部の内周面上の点をＯ、Ｆを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＰ、Ｌに近い前記上側部材の角部のうちのＧを含まない角部の内周面上の点をＱ、Ｉに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＲ、Ｃを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＳ、Ｍに近い前記下側部材の角部のうちのＤを含まない角部の板厚中央線上の点をＴ、Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラムの縁上の点をＵとしたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＢＣ、ＢＥ、ＢＩ、ＥＣ、ＥＦ、ＥＪ、ＤＣ、ＤＧ、ＤＭ、ＧＣ、ＧＦ、ＧＬ、ＱＬ、ＱＰ、ＱＳ、ＴＭ、ＴＱ、ＴＳ、ＯＪ、ＯＰ、ＯＳ、ＲＩ、ＲＯ、ＲＳの計２４本の降伏線が生じたとする、上記２に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［４］角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材の径より対角線の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、または、角形鋼管からなる下側部材と該下側部材の辺より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、前記下側部材の外面の一部と前記上側部材の外面の一部とが共通に外接する一平面を有するように配置し、前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、および、前記上側部材の角部の内周面上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、ａ）前記角形鋼管では前記一平面に対向する前記上側部材の一の平板部に対して下向き荷重を付加し、前記上側部材の他の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、ｂ）円形鋼管では前記一平面に接する前記上側部材の円周上の点を一端とする直径の他端に下向き荷重を付加し、前記一端に同等の上向き荷重を付加して、前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［５］前記解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に直交する一のダイアフラム縁上の点をＡ、Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部の板厚中央線上の点をＢ、Ａに最も近い下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部から遠い角部の板厚中央線上の点をＤ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上でＡに近い位置の点をＥ、Ａに近い前記上側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に遠い角部の内周面上の点をＦ、前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に最も近いダイアフラム縁上の点をＧ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＥよりＡから遠い位置の点をＨ、前記一平面上に揃えた前記上側部材の平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＩ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＪ、Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｇを含まないダイアフラム縁上の点をＫ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＨよりＡから遠い位置の点をＬ、Ｊに近い前記上側部材の角部のうち、Ｆを含まない角部の内周面上の点をＭ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部のうち、Ｂを含まない角部の板厚中央線上の点をＮ、Ｃを含む前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＯ、Ｋに近い前記下側部材の角部のうち、Ｄを含まない角部の板厚中央線上の点をＰ、Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＱとしたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＢＣ、ＢＥ、ＢＦ、ＣＤ、ＣＦ、ＤＦ、ＤＪ、ＥＦ、ＥＨ、ＦＩ、ＭＩ、ＬＭ、ＬＨ、ＰＭ、ＰＪ、ＯＮ、ＯＭ、ＮＯ、ＮＬ、ＮＭの計２０本の降伏線が生じたとする、上記４に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［６］角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材とを用い、前記下側部材の隣り合う平板部の外面と対応する前記上側部材の隣り合う平板部の外面とをそれぞれ同一の平面上に揃えて、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するにあたり、前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁の縁上および頂点上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の角部の板厚中央線上、および、前記上側部材の角部の円弧の中心上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択して、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部と対角位置にある前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点に対して下向き荷重を付加し上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加して前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［７］前記解析モデルとして、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の一方に接続し、前記２つの平板部に挟まれていない前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＡ、Ａに近いダイアフラム縁のうち、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた平板部に近いダイアフラム縁上の点をＢ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｂに近い方の平板部の板厚中央線上の点をＣ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部の板厚中央線上の点をＤ、前記下側部材内部に張り出した前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点をＥ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＦ、Ｆに最も近いダイアフラム縁の頂点をＧ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｃを含まない平板部の板厚中央線上の点をＨ、Ｈに近いダイアフラム縁上の点をＩ、Ａを含む角部と対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＪとしたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＡＣ、ＡＥ、ＡＦ、ＣＤ、ＣＥ、ＤＥ、ＥＦ、ＨＥ、ＨＤ、ＪＦ、ＪＥ、ＪＨの計１２本の降伏線が生じたとする、上記６に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［８］上記１に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、所定の関係式に基づき、前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、ダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［９］上記２に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式１の（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１０］上記３に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、下記（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記９に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１１］上記４に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式２の（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１２］上記５に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、下記（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記１１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１３］上記６に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式３の（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１４］上記７に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、下記（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記１３に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１５］上記８～１４のいずれか１つに記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法を用いて、前記ダイアフラム面外曲げ耐力を求め、上側部材に設計モーメントと設計軸力を与えた際に必要とされるダイアフラム面外曲げ耐力に対して、規格化された複数種類の板厚の鋼板から、必要とされる前記耐力を満たすのに十分な板厚の鋼板を前記ダイアフラム材料として選定する、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法。
［１６］上記１５に記載のダイアフラム板厚設計方法で設計したダイアフラムを用いて、角形鋼管または円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺または径の長さが短い角形鋼管または円形鋼管からなる上側部材とを接合した、鋼管－ダイアフラム仕口。
［１］角形鋼管または円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺または径の長さが短い角形鋼管または円形鋼管からなる上側部材とを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上に複数の節点を設け、該節点の４点以上を選択し、前記接合部の解析モデルを設定し、前記上側部材の対向する一対の箇所のうち一方の箇所に対して下向き荷重を付加し、他方の箇所に対して同等の上向き荷重を付加し、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、ダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［２］角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材の径より対角線の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、または、角形鋼管からなる下側部材と該下側部材の辺より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、前記下側部材のすべての外周が前記上側部材のすべての外周より外側になるように配置し、前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、前記上側部材の角部の内周面上、および、前記上側部材の内部にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、ａ）前記上側部材が前記角形鋼管の場合は前記上側部材の対向する一対の平板部のうち一方の平板部に対して下向き荷重を付加し、他方の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、ｂ）前記上側部材が前記円形鋼管の場合は前記上側部材の円周の直径の一端に下向き荷重を付加し、他端に同等の上向き荷重を付加して、前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［３］前記解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記ダイアフラムの縁の一辺上の点をＡ、前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうちの一の角部の板厚中央線上の点をＢ、Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、Ａに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＤ、Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＥ、Ａに最も近い前記上側部材の平板部の内周面上の点をＦ、Ｄに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＧ、Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｂに最も近いダイアフラム縁上の点をＨ、Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記下側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の板厚中央線上の点をＩ、Ａを含むダイアフラム縁に直交する前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い平板部の内周面上の点をＪ、前記上側部材の内部の点をＫ、Ｊを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＬ、Iを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＭ、Ｈを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＮ、Ｊに近い前記上側部材の角部のうちのＥを含まない角部の内周面上の点をＯ、Ｆを含む平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＰ、Ｌに近い前記上側部材の角部のうちのＧを含まない角部の内周面上の点をＱ、Ｉに近い前記下側部材の角部のうちのＢを含まない角部の板厚中央線上の点をＲ、Ｃを含む平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＳ、Ｍに近い前記下側部材の角部のうちのＤを含まない角部の板厚中央線上の点をＴ、Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラムの縁上の点をＵとしたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＢＣ、ＢＥ、ＢＩ、ＥＣ、ＥＦ、ＥＪ、ＤＣ、ＤＧ、ＤＭ、ＧＣ、ＧＦ、ＧＬ、ＱＬ、ＱＰ、ＱＳ、ＴＭ、ＴＱ、ＴＳ、ＯＪ、ＯＰ、ＯＳ、ＲＩ、ＲＯ、ＲＳの計２４本の降伏線が生じたとする、上記２に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［４］角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、円形鋼管からなる下側部材と該下側部材の径より対角線の長さが短い角形鋼管からなる上側部材との組み合わせ、または、角形鋼管からなる下側部材と該下側部材の辺より径の長さが短い円形鋼管からなる上側部材との組み合わせを用い、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するための解析モデルを作成する方法であって、前記下側部材の外面の一部と前記上側部材の外面の一部とが共通に外接する一平面を有するように配置し、前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁部を通る線上、前記下側部材の平板部の板厚中央線上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の平板部の内周面上、および、前記上側部材の角部の内周面上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択し、ａ）前記角形鋼管では前記一平面に対向する前記上側部材の一の平板部に対して下向き荷重を付加し、前記上側部材の他の平板部に対して同等の上向き荷重を付加し、または、ｂ）円形鋼管では前記一平面に接する前記上側部材の円周上の点を一端とする直径の他端に下向き荷重を付加し、前記一端に同等の上向き荷重を付加して、前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［５］前記解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に直交する一のダイアフラム縁上の点をＡ、Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部の板厚中央線上の点をＢ、Ａに最も近い下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＣ、Ａに近い前記下側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部から遠い角部の板厚中央線上の点をＤ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上でＡに近い位置の点をＥ、Ａに近い前記上側部材の角部のうち、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に遠い角部の内周面上の点をＦ、前記一平面上に揃えた上下部材の平板部に最も近いダイアフラム縁上の点をＧ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＥよりＡから遠い位置の点をＨ、前記一平面上に揃えた前記上側部材の平板部に対向する前記上側部材の平板部の内周面上の点をＩ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＪ、Ａを含むダイアフラム縁に直交するダイアフラム縁のうち、Ｇを含まないダイアフラム縁上の点をＫ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央線上で、ＨよりＡから遠い位置の点をＬ、Ｊに近い前記上側部材の角部のうち、Ｆを含まない角部の内周面上の点をＭ、前記一平面上に揃えた前記下側部材の平板部に近い角部のうち、Ｂを含まない角部の板厚中央線上の点をＮ、Ｃを含む前記下側部材の平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央線上の点をＯ、Ｋに近い前記下側部材の角部のうち、Ｄを含まない角部の板厚中央線上の点をＰ、Ａを含むダイアフラム縁に対向するダイアフラム縁上の点をＱとしたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＢＣ、ＢＥ、ＢＦ、ＣＤ、ＣＦ、ＤＦ、ＤＪ、ＥＦ、ＥＨ、ＦＩ、ＭＩ、ＬＭ、ＬＨ、ＰＭ、ＰＪ、ＯＮ、ＯＭ、ＮＯ、ＮＬ、ＮＭの計２０本の降伏線が生じたとする、上記４に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［６］角形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材とを用い、前記下側部材の隣り合う平板部の外面と対応する前記上側部材の隣り合う平板部の外面とをそれぞれ同一の平面上に揃えて、通しダイアフラムを介して前記下側部材の上端全周および前記上側部材の下端全周を接合した接合部につき、前記通しダイアフラムの曲げ耐力を予測するにあたり、前記解析モデルとして、あらかじめ、平面視で、前記通しダイアフラムの板厚中央面上であって、前記通しダイアフラムの縁の縁上および頂点上、前記下側部材の角部の板厚中央線上、前記上側部材の角部の板厚中央線上、および、前記上側部材の角部の円弧の中心上にそれぞれ節点を設け、設けられた節点の４点以上を選択して、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部と対角位置にある前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点に対して下向き荷重を付加し上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加して前記上側部材にモーメントを与え、かつ、前記上側部材の軸に対して下向きに荷重を加算して付加して軸力を与えた場合について、その際に生じる各節点の変位に伴い、節点間を結ぶ線分上に降伏線を置く、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［７］前記解析モデルとして、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の一方に接続し、前記２つの平板部に挟まれていない前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＡ、Ａに近いダイアフラム縁のうち、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた平板部に近いダイアフラム縁上の点をＢ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｂに近い方の平板部の板厚中央線上の点をＣ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた前記上側部材の角部の板厚中央線上の点をＤ、前記下側部材内部に張り出した前記上側部材の角部の板厚中央線をなす円弧の中心点をＥ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に挟まれた角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＦ、Ｆに最も近いダイアフラム縁の頂点をＧ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記下側部材の平板部のうち、Ｃを含まない平板部の板厚中央線上の点をＨ、Ｈに近いダイアフラム縁上の点をＩ、Ａを含む角部と対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央線上の点をＪとしたとき、前記解析モデルの上側部材に作用する前記モーメントおよび前記軸力を与え、これによって各節点に変位が生じ、ＡＣ、ＡＥ、ＡＦ、ＣＤ、ＣＥ、ＤＥ、ＥＦ、ＨＥ、ＨＤ、ＪＦ、ＪＥ、ＪＨの計１２本の降伏線が生じたとする、上記６に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法。
［８］上記１に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、所定の関係式に基づき、前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、ダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［９］上記２に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式１の（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１０］上記３に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、
前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、下記（１）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記９に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１１］上記４に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式２の（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１２］上記５に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、下記（２）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記１１に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１３］上記６に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび軸力による仕事との関係から、下記数式３の（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１４］上記７に記載の解析モデル化方法で設定した解析モデルを用いて、ダイアフラムの面外曲げ耐力を予測するにあたり、前記降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和を求め、前記歪エネルギーの総和と前記モーメントおよび前記軸力による仕事との関係から、下記（３）式に基づき前記通しダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する、上記１３に記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法。
［１５］上記８～１４のいずれか１つに記載のダイアフラムの面外曲げ耐力の予測方法を用いて、前記ダイアフラム面外曲げ耐力を求め、上側部材に設計モーメントと設計軸力を与えた際に必要とされるダイアフラム面外曲げ耐力に対して、規格化された複数種類の板厚の鋼板から、必要とされる前記耐力を満たすのに十分な板厚の鋼板を前記ダイアフラム材料として選定する、鋼管接合部のダイアフラム板厚設計方法。
［１６］上記１５に記載のダイアフラム板厚設計方法で設計したダイアフラムを用いて、角形鋼管または円形鋼管からなる下側部材と該下側部材より辺または径の長さが短い角形鋼管または円形鋼管からなる上側部材とを接合した、鋼管－ダイアフラム仕口。
【0011】
【数1】
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
【0012】
【数2】
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｕｌ：下側部材の軸歪エネルギー、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
【0013】
【数3】
Ｕｓｕｍ：降伏線に蓄えられる歪エネルギーの総和、
Ｕｌ：下側部材の軸歪エネルギー、
Ｎｄ：ダイアフラムに作用する軸力、
δＮ：軸力によるダイアフラムの変位、
θｄ：節点の変位により生じたダイアフラム回転角
を表す。
【発明の効果】
【0014】
本発明にかかるダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法および予測方法によれば、通しダイアフラムで寸法の異なる角形鋼管や円形鋼管からなる上下部材を接合するにあたり、接合した仕口のダイアフラムの面外曲げ耐力を、上下部材の角部寸法などを考慮して簡便に精度良く評価することができる。特に、下側部材の外周を上側部材の外側に配置した場合、上下の部材の外面を一平面上に揃えた場合、および、上下の部材の隣り合う平板部の外面をそれぞれ同一の平面上に揃えた場合に、それぞれ適した解析モデルを設定することで簡便に精度よくダイアフラムの面外曲げ耐力を予測することができる。また、その予測方法により、必要な耐力を満たすのに十分な板厚の鋼板を選定することができる。また、その板厚のダイアフラムを用いて、鋼管－ダイアフラム仕口を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0015】
【図1】本発明の一実施形態にかかる寸法の異なる角形鋼管を同軸配置で通しダイアフラムに接合した接合構造のダイアフラム面外曲げ耐力評価のための解析モデルの構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図を表し、（ｂ）はＸ－Ｘ視断面図を表す。
【図2】上記実施形態にかかるダイアフラムを上ダイアフラムとした柱梁接合構造を模式的に表す斜視図である。
【図3】テーパー管を接合パネルに用いた従来の柱梁接合構造を模式的に示す斜視図である。
【図4】本発明の他の実施形態にかかる、寸法の異なる角形鋼管を一方向偏心配置で通しダイアフラムに接合した接合構造のダイアフラム面外曲げ耐力評価のための解析モデルの構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図を表し、（ｂ）はＸ－Ｘ視断面図を表す。
【図5】本発明の別の実施形態にかかる、寸法の異なる角形鋼管を二方向偏心配置で通しダイアフラムに接合した接合構造のダイアフラム面外曲げ耐力評価のための解析モデルの構成を示す模式図であり、（ａ）は平面図を表し、（ｂ）はＹ－Ｙ視断面図を表す。
【図6】有限要素法（ＦＥＭ）解析モデルの接合要素を表す斜視図である。
【発明を実施するための形態】
【0016】
以下、本発明の実施の形態について具体的に説明する。なお、各図面は模式的なものであって、現実のものとは異なる場合がある。また、以下の実施形態は、本発明の技術的思想を具体化するための設備や方法を例示するものであり、構成を下記のものに特定するものでない。すなわち、本発明の技術的思想は、特許請求の範囲に記載された技術的範囲内において、種々の変更を加えることができる。
【0017】
本実施形態では、降伏線理論を用いて、通しダイアフラムで寸法の異なる角形鋼管からなる上下部材を接合するにあたり、接合した仕口のダイアフラムの面外曲げ耐力を予測する。通しダイアフラムは下側部材の板厚より大きい板厚の鋼板からなり、通しダイアフラムの縁の辺長は下側部材の辺長と同じか、または、より長いものを用いる。降伏線理論において、降伏線ＸＹに蓄えられるエネルギーＵＸＹは、降伏線の単位長さ当たりのモーメントをｄＭ、降伏線長さをｌ、降伏線の回転角をθとすると、下記数式４の（４）式で表せる。
【0018】
【数4】
【0019】
降伏線の単位長さ当たりのモーメントをｄＭは、降伏線の生じる材料の降伏応力度をσｙ、板厚をｔとすると、最外縁降伏状態ではｄＭ＝（σｙ・ｔ２）／６、前断面降伏状態ではｄＭ＝（σｙ・ｔ２）／４である。
【0020】
上下で寸法の異なる部材を接合した接合部について、外力による仕事Ｅを求めると、外力による仕事は曲げ（モーメント）成分と軸力成分に分けられるので、曲げ成分をＥＭ、軸力成分をＥＮとすると、下記数式５の（５）式で表せる。
【0021】
【数5】
【0022】
ここで、曲げについては、降伏モーメントをＭｙ、ダイアフラム回転角をθｄとして、下記数式６の（６）式で表せる。
【0023】
【数6】
【0024】
軸力については、軸力をＮｄ、ダイアフラム軸力変位をδＮとして、下記数式７の（７）式で表せる。
【0025】
【数7】
【0026】
＜第一実施形態＞
第一の実施形態として、図１に示す、角形鋼管からなる下側部材３と下側部材３より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材１とを用い、下側部材３のすべての平板部の外面が上側部材１のすべての平板部の外面より外側になるように配置（無偏心配置）し、通しダイアフラム２を介して下側部材３の上端全周および上側部材１の下端全周を接合した接合部につき、通しダイアフラム２の曲げ耐力を予測することを検討する。ここで、「辺の長さが短い」とは、角形鋼管の断面が略正方形であれば一辺の長さで比較し、略長方形であれば長辺どうしおよび短辺どうしの長さで比較する。以下に同じ。
図１の例では、下側部材３と上側部材１との軸心を相互に一致させて、いわゆる同軸配置とした。
解析モデルを設定するにあたり、平面視で、通しダイアフラム２の板厚中央面上に、節点Ａ～Ｕの直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を下記数式８のように定める。ここで、軸心位置を原点（０、０、０）と置く。
第一の実施形態として、図１に示す、角形鋼管からなる下側部材３と下側部材３より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材１とを用い、下側部材３のすべての平板部の外面が上側部材１のすべての平板部の外面より外側になるように配置（無偏心配置）し、通しダイアフラム２を介して下側部材３の上端全周および上側部材１の下端全周を接合した接合部につき、通しダイアフラム２の曲げ耐力を予測することを検討する。ここで、「辺の長さが短い」とは、角形鋼管の断面が略正方形であれば一辺の長さで比較し、略長方形であれば長辺どうしおよび短辺どうしの長さで比較する。以下に同じ。
図１の例では、下側部材３と上側部材１との軸心を相互に一致させて、いわゆる同軸配置とした。
解析モデルを設定するにあたり、平面視で、通しダイアフラム２の板厚中央面上に、節点Ａ～Ｕの直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を下記数式８のように定める。ここで、軸心位置を原点（０、０、０）と置く。
【0027】
【数8】
【0028】
ここで、Ｂｃｕ：上側部材１の辺長、ｔｃｕ：上側部材１の板厚、Ｂｃｌ：下側部材３の辺長、ｔｃｌ：下側部材３の板厚、ｘ：上側部材１の曲げ軸－軸芯間距離、ｒｕ＿ｏｕｔ：上側部材１の角部外周半径、ｒｕ＿in：上側部材１の角部内周半径、ｒｌ＿ｏｕｔ：下側部材３の角部外周半径、ｒｌ＿ｍｉｄ：下側部材３の角部板厚中央線の半径、δ1：上側部材１の引張側節点変位、δ2：上側部材１の圧縮側節点変位、ｌｄ：通しダイアフラム２の突出長さであり、δ1とδ2の関係およびＢ２は、下記数式９の（８）式および（９）式で表される。
【0029】
【数9】
【0030】
本実施形態の内力による歪エネルギーＵを求めると、Ｕは降伏線９である線分ＢＣ、ＢＥ、ＢＩ、ＥＣ、ＥＦ、ＥＪ、ＤＣ、ＤＧ、ＤＭ、ＧＣ、ＧＦ、ＧＬ、ＱＬ、ＱＰ、ＱＳ、ＴＭ、ＴＱ、ＴＳ、ＯＪ、ＯＰ、ＯＳ、ＲＩ、ＲＯ、ＲＳに蓄えられる歪エネルギーの合計Ｕｓｕｍであり、下記数式１０の（１０）式となる。なお、各降伏線９に蓄えられる歪エネルギーの計算にあたっては要素境界１０を考慮する。
【0031】
【数10】
【0032】
外力による仕事Ｅは、上記（５）式、（６）式および（７）式で求めることができる。ただし、ダイアフラム回転角θｄ、ダイアフラム軸力変位δＮおよび軸力Ｎｄは下記数式１１のそれぞれ（１１）式、（１２）式および（１３）式である。式中の、ｎ：軸力比、σｙｃ：上側部材１の降伏応力度、Ａｃｕ：上側部材１の断面積とする。
【0033】
【数11】
【0034】
＜第二実施形態＞
第二の実施形態として、図４に示す、角形鋼管からなる下側部材３と下側部材３より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材１とを用い、下側部材３の一の平板部の外面と上側部材１の一の平板部の外面とを一平面上に揃えて、いわゆる一方向偏心配置とし、通しダイアフラム２を介して下側部材３の上端全周および上側部材１の下端全周を接合した接合部につき、通しダイアフラム２の曲げ耐力を予測することを検討する。
解析モデルを設定するにあたり、平面視で、通しダイアフラム２の板厚中央面上に、節点Ａ～Ｑの直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を下記数式１２のように定める。ここで、下側部材３の軸心位置を原点（０、０、０）と置く。
第二の実施形態として、図４に示す、角形鋼管からなる下側部材３と下側部材３より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材１とを用い、下側部材３の一の平板部の外面と上側部材１の一の平板部の外面とを一平面上に揃えて、いわゆる一方向偏心配置とし、通しダイアフラム２を介して下側部材３の上端全周および上側部材１の下端全周を接合した接合部につき、通しダイアフラム２の曲げ耐力を予測することを検討する。
解析モデルを設定するにあたり、平面視で、通しダイアフラム２の板厚中央面上に、節点Ａ～Ｑの直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を下記数式１２のように定める。ここで、下側部材３の軸心位置を原点（０、０、０）と置く。
【0035】
【数12】
【0036】
ここで、Ｂｃｕ：上側部材１の辺長、ｔｃｕ：上側部材１の板厚、Ｂｃｌ：下側部材３の辺長、ｔｃｌ：下側部材３の板厚、ｘ：上側部材１の曲げ軸－軸芯間距離、ｒｕ＿ｏｕｔ：上側部材１の角部外周半径、ｒｕ＿in：上側部材１の角部内周半径、ｒｌ＿ｏｕｔ：下側部材３の角部外周半径、ｒｌ＿ｍｉｄ：下側部材３の角部板厚中央線の半径、δ1：上側部材１の引張側節点変位、δ2：上側部材１の圧縮側節点変位、ｌｄ：通しダイアフラム２の突出長さであり、Ｂ２は上記（９）式で、δ1とδ2の関係は下記数式１３の（１４）式で表される。
【0037】
【数13】
【0038】
本実施形態の内力による歪エネルギーＵを求めると、Ｕは降伏線９である線分ＢＣ、ＢＥ、ＢＦ、ＣＤ、ＣＦ、ＤＦ、ＤＪ、ＥＦ、ＥＨ、ＦＩ、ＭＩ、ＬＭ、ＬＨ、ＰＭ、ＰＪ、ＯＮ、ＯＭ、ＮＯ、ＮＬ、ＮＭに蓄えられる歪エネルギーおよび下側部材３の軸歪エネルギーの合計となる。まず、降伏線９に蓄えられる歪エネルギーの総和Ｕｓｕｍは、下記数式１４の（１５）式となる。なお、各降伏線９に蓄えられる歪エネルギーの計算にあたっては要素境界１０を考慮する。
【0039】
【数14】
【0040】
一方、図４の軸歪領域１１に示すように、下側部材３の軸歪エネルギーＵｌは下記数式１５の（１６）式となる。
【0041】
【数15】
【0042】
したがって、内力Ｕの合計は下記数式１６の（１７）式となる。
【0043】
【数16】
【0044】
外力による仕事Ｅは、上記（５）式、（６）式および（７）式で求めることができる。ただし、ダイアフラム回転角θｄは上記（１１）式とし、軸力Ｎｄは上記（１３）式とし、ダイアフラム軸力変位δＮは下記数式１７の（１８）式である。
【0045】
【数17】
【0046】
＜第三実施形態＞
第三の実施形態として、図５に示す、角形鋼管からなる下側部材３と下側部材３より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材１とを用い、下側部材３の隣り合う平板部の外面と対応する上側部材１の隣り合う平板部の外面とをそれぞれ同一の平面上に揃えて、いわゆる二方向偏心配置とし、通しダイアフラム２を介して下側部材３の上端全周および上側部材１の下端全周を接合した接合部につき、通しダイアフラム２の曲げ耐力を予測することを検討する。
解析モデルを設定するにあたり、平面視で、通しダイアフラム２の板厚中央面上に、節点Ａ～Ｇの直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を下記数式１８のように定める。ここで、下側部材の軸心位置を原点（０、０、０）と置く。
第三の実施形態として、図５に示す、角形鋼管からなる下側部材３と下側部材３より辺の長さが短い角形鋼管からなる上側部材１とを用い、下側部材３の隣り合う平板部の外面と対応する上側部材１の隣り合う平板部の外面とをそれぞれ同一の平面上に揃えて、いわゆる二方向偏心配置とし、通しダイアフラム２を介して下側部材３の上端全周および上側部材１の下端全周を接合した接合部につき、通しダイアフラム２の曲げ耐力を予測することを検討する。
解析モデルを設定するにあたり、平面視で、通しダイアフラム２の板厚中央面上に、節点Ａ～Ｇの直交座標（ｘ、ｙ、ｚ）を下記数式１８のように定める。ここで、下側部材の軸心位置を原点（０、０、０）と置く。
【0047】
【数18】
【0048】
ここで、Ｂｃｕ：上側部材１の辺長、ｔｃｕ：上側部材１の板厚、Ｂｃｌ：下側部材３の辺長、ｔｃｌ：下側部材３の板厚、ｘ：上側部材１の曲げ軸－軸芯間距離、ｒｕ＿ｏｕｔ：上側部材１の角部外周半径、ｒｌ＿ｏｕｔ：下側部材３の角部外周半径、ｒｌ＿ｍｉｄ：下側部材３の角部板厚中央線の半径、δ1：上側部材１の引張側節点変位、δ2：上側部材１の圧縮側節点変位、ｌｄ：通しダイアフラム２の突出長さであり、Ｌｃｄ、Ｌｃｄ１、Ｌｃｄ２およびδ2は下記数式１９のそれぞれ（１９）式、（２０）式、（２１）式および（２２）式で表される。
【0049】
【数19】
【0050】
本実施形態の内力による歪エネルギーＵを求めると、Ｕは降伏線９である線分ＡＣ、ＡＥ、ＡＦ、ＣＤ、ＣＥ、ＤＥ、ＥＦ、ＨＥ、ＨＤ、ＪＦ、ＪＥ、ＪＨに蓄えられる歪エネルギーおよび下側部材の軸歪エネルギーの合計となる。まず、降伏線に蓄えられるエネルギーＵｓｕｍは、下記数式２０の（２３）式となる。なお、各降伏線９に蓄えられる歪エネルギーの計算にあたっては要素境界１０を考慮する。
【0051】
【数20】
【0052】
一方、図５の軸歪領域１１に示すように、下側部材３の軸歪エネルギーＵｌは下記数式２１の（２４）式となる。
【0053】
【数21】
【0054】
したがって、内力による歪エネルギーＵの合計は上記（１７）式となる。
【0055】
外力による仕事Ｅは、上記（５）式、（６）式および（７）式で求めることができる。ただし、ダイアフラム回転角θｄ、ダイアフラム軸力変位δＮおよび軸力Ｎｄは下記数式２２のそれぞれ（２５）式、（２６）式および（２７）式である。式中の、ｎ：軸力比、σｙｃ：上側部材１の降伏応力度、Ａｃｕ：上側部材１の断面積とする。
【0056】
【数22】
【0057】
＜ダイアフラムの面外曲げ耐力の予測＞
外力仕事Ｅと、上記第一～第三の各実施形態それぞれの軸配置形式について計算した内力による歪エネルギーＵから降伏モーメントを求めると、Ｅ＝Ｕであることから、下記数式２３の（２８）式が導かれる。
外力仕事Ｅと、上記第一～第三の各実施形態それぞれの軸配置形式について計算した内力による歪エネルギーＵから降伏モーメントを求めると、Ｅ＝Ｕであることから、下記数式２３の（２８）式が導かれる。
【0058】
【数23】
【0059】
ただし、上側部材１の曲げ軸－軸芯間距離ｘについては、下記数式２４の（２９）式の関係を満たすものとする。
【0060】
【数24】
【0061】
上記実施例では、角形鋼管を上下部材とする例を示したが、円形鋼管を上下部材として、または角形鋼管と円形鋼管を上下部材として組み合わせて用いることもできる。上下部材に円形鋼管を用いる場合は，円形鋼管板厚中央面上または内周面上の節点を例えば円周方向中心角で４５°ごとに取る等の対応により適用できる。
【実施例0062】
図６に示すように、寸法の異なる上下部材１、３を通しダイアフラム２を介して接合した接合部を対象として、上側部材１頂部に強制変位を与えることで単調載荷する有限要素法（ＦＥＭ）を用いた解析を実施した。解析モデルリストを表１に示す。同軸配置、一方向偏心配置および二方向偏心配置のそれぞれについて、上側部材１は□－３５０×３５０×２５（ＪＢＣＲ３８５）、□－４５０×４５０×２５（ＪＢＣＲ３８５）および□－８５０×８５０×５０（ＢＣＰ３２５）の角形鋼管を用い、下側部材３は□－５００×５００×２５（ＪＢＣＲ３８５）および□－１０００×１０００×５０（ＢＣＰ３２５）の角形鋼管を用いた。ここで、角形鋼管の規格値は、□－辺長×辺長×板厚を表し、ＪＢＣＲ３８５は強度３８５Ｎ／ｍｍ２の冷間ロール成形角形鋼管を表し、ＢＣＰ３２５は強度３２５Ｎ／ｍｍ２の冷間プレス成形角形鋼管を表す。上側部材１と下側部材３の辺長差は５０ｍｍまたは１５０ｍｍとした。ダイアフラム２の板厚はそれぞれ３２ｍｍ～９０ｍｍとした。ダイアフラムの鋼材規格は、上側部材１および下側部材３がＪＢＣＲ３８５の場合はＴＭＣＰ３８５Ｃを、ＢＣＰ３２５の場合はＴＭＣＰ３２５Ｃを用い、ダイアフラム２は、下側部材の辺長に６０ｍｍ加算した辺長の正方形とした。軸力比は、０および０．３を用いた。
【0063】
【表1】
【0064】
表２に、表１の条件での上記各実施形態の評価式による計算結果と有限要素法（ＦＥＭ）による構造解析結果を示す。いずれの場合でも上記実施形態のダイアフラム面外曲げ耐力評価式を使用することで、ＦＥＭ解析結果から求められたダイアフラム面外曲げ耐力を精度良く評価できていることが分かる。
【0065】
【表2】
【産業上の利用可能性】
【0066】
本発明のダイアフラムの面外曲げ耐力の解析モデル化方法および予測方法によれば、通しダイアフラムを介して寸法の異なる角形鋼管からなる上下部材を接合するにあたり、接合した仕口のダイアフラムの面外曲げ耐力を、上下部材の角部寸法を考慮して簡便に精度良く評価することができる。また、その予測方法により得られた耐力を満たすのに十分な板厚の鋼板を選定することができる。また、その板厚のダイアフラムを用いて、鋼管－ダイアフラム仕口を得ることができるので産業上有用である。
【符号の説明】
【0067】
１ 上側部材（上柱）
２ ダイアフラム（通しダイアフラム、上ダイアフラム）
３ 下側部材（接合パネル）
４ 下柱
５ 下ダイアフラム
６ 梁フランジ
７ 梁ウェブ
８ テーパー管
９ 降伏線
１０ （計算用の）要素境界
１１ 軸歪領域
２ ダイアフラム（通しダイアフラム、上ダイアフラム）
３ 下側部材（接合パネル）
４ 下柱
５ 下ダイアフラム
６ 梁フランジ
７ 梁ウェブ
８ テーパー管
９ 降伏線
１０ （計算用の）要素境界
１１ 軸歪領域
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
