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特開2024-130507ダイアフラムの面外曲げ剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口
(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】P2024130507
(43)【公開日】2024-09-30
(54)【発明の名称】ダイアフラムの面外曲げ剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口
(51)【国際特許分類】
E04B 1/24 20060101AFI20240920BHJP
E04B 1/58 20060101ALI20240920BHJP
【ＦＩ】
E04B1/24 L
E04B1/24 M
E04B1/24 P
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 2023040267
(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】
【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剛性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、所定の配置で、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、所定の節点の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り、辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、剛体とみなされる複数の多角形要素に区分された接合部の解析モデルを設定し、上側部材に荷重を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う回転ばねの歪エネルギーの総和と荷重と変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、所定の多角形要素のせん断剛性を合成することにより、ダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する。
【選択図】図１
【解決手段】寸法の異なる鋼管を、所定の配置で、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、所定の節点の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り、辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、剛体とみなされる複数の多角形要素に区分された接合部の解析モデルを設定し、上側部材に荷重を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う回転ばねの歪エネルギーの総和と荷重と変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、所定の多角形要素のせん断剛性を合成することにより、ダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する。
【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剛性を予測するために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、
選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素に区分した第１の解析モデルと、
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、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点および接点、ならびに、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点にそれぞれ節点を設け、前記下側部材にかかる節点と前記上側部材にかかる節点とを結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素に区分した第２の解析モデルと、
を作成する、ダイアフラムの面外曲げ剛性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、
選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素に区分した第１の解析モデルと、
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、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点および接点、ならびに、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点にそれぞれ節点を設け、前記下側部材にかかる節点と前記上側部材にかかる節点とを結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素に区分した第２の解析モデルと、
を作成する、ダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために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、
前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、前記上側部材の内周面上、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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の前記第一多角形要素を設定し、
前記第２の解析モデルとして、前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、前記上側部材の対向する一対の延長線のうち、一方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる多角形の領域、および他方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、
請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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、
前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、前記上側部材の内周面上、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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の前記第一多角形要素を設定し、
前記第２の解析モデルとして、前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、前記上側部材の対向する一対の延長線のうち、一方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる多角形の領域、および他方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、
請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
【請求項3】
前記第１の解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記通しダイアフラムを分割して複数の第一多角形要素（Ｉ０１～Ｉ３２）を設定し、
前記各第一多角形要素は、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面上の点をＢ、
Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、
Ａを含むダイアフラム縁に平行な前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＥ、
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に最も近い一のダイアフラム縁上の点をＦ、
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に最も近い一の平板部の板厚中央面上の点をＧ、
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に最も近い一の平板部の内周面上の点をＨ、
前記上側部材の内部の点をＩ、
Ｆに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｅを含む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Ｋ、
Ｆに近い前記下側部材の角部であってＢを含まない角部の板厚中央面上の点をＬ、
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面上の点をＭ、
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Ｎ、
Ａに近い前記下側部材の他の角部の板厚中央面上の点をＯ、
Ｏに最も近い前記上側部材の角部の板厚中央面上の点をＰ、
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、他のダイアフラム縁上の点をＱ、
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、他の平板部の板厚中央面上の点をＲ、
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、他の平板部の内周面上の点をＳ、
Ｄを含む角部の対角位置にある前記上側部材の角部の内周面上の点をＴ、
Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＵ
としたとき、
ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ０１、
ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０２、
ＣＤ、ＤＥ、ＥＣにより形成される第一多角形要素Ｉ０３、
ＤＥ、ＥＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０４、
ＢＦ、ＦＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０５、
ＢＤ、ＤＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０６、
ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０７、
ＤＨ、ＨＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０８、
ＨＩ、ＩＪ、ＪＨにより形成される第一多角形要素Ｉ０９、
ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１０、
ＧＪ、ＪＬ、ＬＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１１、
ＦＧ、ＧＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ１２、
ＩＪ、ＪＫ、ＫＩにより形成される第一多角形要素Ｉ１３、
ＪＫ、ＫＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１４、
ＪＬ、ＬＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１５、
ＬＭ、ＭＮ、ＮＬにより形成される第一多角形要素Ｉ１６、
ＡＣ、ＣＯ、ＯＡにより形成される第一多角形要素Ｉ１７、
ＣＯ、ＯＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１８、
ＣＥ、ＥＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１９、
ＥＩ、ＩＰ、ＰＥにより形成される第一多角形要素Ｉ２０、
ＯＱ、ＱＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２１、
ＯＰ、ＰＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２２、
ＰＲ、ＲＳ、ＳＰにより形成される第一多角形要素Ｉ２３、
ＩＰ、ＰＳ、ＳＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２４、
ＩＳ、ＳＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２５、
ＲＳ、ＳＴ、ＴＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２６、
ＲＴ、ＴＵ、ＵＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２７、
ＱＲ、ＲＵ、ＵＱにより形成される第一多角形要素Ｉ２８、
ＩＫ、ＫＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２９、
ＫＭ、ＭＴ、ＴＫにより形成される第一多角形要素Ｉ３０、
ＭＴ、ＴＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３１、
ＭＮ、ＮＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３２
の計３２の第一多角形要素とし、
前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているものとし、
前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに複数の第二多角形要素（Ｊ０１～Ｊ０２）を設定し、
前記各多角形要素は、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、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに近い２点のうちの一方をｃ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃと対角の点をｅ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｅに最も近い点をｆ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａと対角の点をｇ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｇに最も近い点をｈ
としたとき、
ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０１、
ｅｆ、ｆｈ、ｈｇ、ｇｅにより形成される第二多角形要素Ｊ０２
はせん断変形するものとする、請求項２に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
前記各第一多角形要素は、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面上の点をＢ、
Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、
Ａを含むダイアフラム縁に平行な前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＥ、
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に最も近い一のダイアフラム縁上の点をＦ、
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に最も近い一の平板部の板厚中央面上の点をＧ、
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に最も近い一の平板部の内周面上の点をＨ、
前記上側部材の内部の点をＩ、
Ｆに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｅを含む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Ｋ、
Ｆに近い前記下側部材の角部であってＢを含まない角部の板厚中央面上の点をＬ、
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面上の点をＭ、
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Ｎ、
Ａに近い前記下側部材の他の角部の板厚中央面上の点をＯ、
Ｏに最も近い前記上側部材の角部の板厚中央面上の点をＰ、
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、他のダイアフラム縁上の点をＱ、
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、他の平板部の板厚中央面上の点をＲ、
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、他の平板部の内周面上の点をＳ、
Ｄを含む角部の対角位置にある前記上側部材の角部の内周面上の点をＴ、
Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＵ
としたとき、
ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ０１、
ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０２、
ＣＤ、ＤＥ、ＥＣにより形成される第一多角形要素Ｉ０３、
ＤＥ、ＥＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０４、
ＢＦ、ＦＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０５、
ＢＤ、ＤＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０６、
ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０７、
ＤＨ、ＨＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０８、
ＨＩ、ＩＪ、ＪＨにより形成される第一多角形要素Ｉ０９、
ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１０、
ＧＪ、ＪＬ、ＬＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１１、
ＦＧ、ＧＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ１２、
ＩＪ、ＪＫ、ＫＩにより形成される第一多角形要素Ｉ１３、
ＪＫ、ＫＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１４、
ＪＬ、ＬＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１５、
ＬＭ、ＭＮ、ＮＬにより形成される第一多角形要素Ｉ１６、
ＡＣ、ＣＯ、ＯＡにより形成される第一多角形要素Ｉ１７、
ＣＯ、ＯＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１８、
ＣＥ、ＥＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１９、
ＥＩ、ＩＰ、ＰＥにより形成される第一多角形要素Ｉ２０、
ＯＱ、ＱＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２１、
ＯＰ、ＰＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２２、
ＰＲ、ＲＳ、ＳＰにより形成される第一多角形要素Ｉ２３、
ＩＰ、ＰＳ、ＳＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２４、
ＩＳ、ＳＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２５、
ＲＳ、ＳＴ、ＴＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２６、
ＲＴ、ＴＵ、ＵＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２７、
ＱＲ、ＲＵ、ＵＱにより形成される第一多角形要素Ｉ２８、
ＩＫ、ＫＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２９、
ＫＭ、ＭＴ、ＴＫにより形成される第一多角形要素Ｉ３０、
ＭＴ、ＴＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３１、
ＭＮ、ＮＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３２
の計３２の第一多角形要素とし、
前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているものとし、
前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに複数の第二多角形要素（Ｊ０１～Ｊ０２）を設定し、
前記各多角形要素は、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、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに近い２点のうちの一方をｃ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃと対角の点をｅ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｅに最も近い点をｆ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａと対角の点をｇ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｇに最も近い点をｈ
としたとき、
ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０１、
ｅｆ、ｆｈ、ｈｇ、ｇｅにより形成される第二多角形要素Ｊ０２
はせん断変形するものとする、請求項２に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために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、
前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、および、前記上側部材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、
選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、
前記第２の解析モデルとして、
ａ）前記下側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、
ｂ）前記上側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記上側部材の外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した平板部と前記平板部に直交する平板部の板厚中央面の延長線との交点の２点に節点を設け、
ｃ）前記下側部材が前記円形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点を節点とし
ｄ）前記上側部材が前記形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点のうち、前記下側部材内に張り出したものを節点とし、
前記上側部材にかかる節点どうしとそれぞれに近い位置の下側部材側の節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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、
前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、および、前記上側部材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、
選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、
前記第２の解析モデルとして、
ａ）前記下側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、
ｂ）前記上側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記上側部材の外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した平板部と前記平板部に直交する平板部の板厚中央面の延長線との交点の２点に節点を設け、
ｃ）前記下側部材が前記円形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点を節点とし
ｄ）前記上側部材が前記形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点のうち、前記下側部材内に張り出したものを節点とし、
前記上側部材にかかる節点どうしとそれぞれに近い位置の下側部材側の節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
【請求項5】
前記第１の解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記通しダイアフラムを分割して複数の多角形要素（Ｉ３３～Ｉ４８）を設定し、
前記各多角形要素は、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、
外面を一平面上に揃えた前記平板部に直交するダイアフラム縁の一辺上の点をＡ、
前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、一方の角部の板厚中央面上の点をＢ、
前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、他方の角部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｃに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、
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に近い一のダイアフラム縁上の点をＥ、
外面を一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＦ、
外面を一平面上に揃えた前記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Ｇ、
外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＨ、
Ｈに最も近いダイアフラム縁上の点をＩ、
Ｈに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＫ、
Ｃを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＬ、
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Ｍ
としたとき、
ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ３３、
ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３４、
ＢＤ、ＤＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３５、
ＢＥ、ＥＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３６、
ＣＨ、ＨＩ、ＩＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３７、
ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３８、
ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ３９、
ＤＦ、ＦＧ、ＧＤにより形成される第一多角形要素Ｉ４０、
ＦＧ、ＧＪ、ＪＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４１、
ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ４２、
ＨＪ、ＪＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４３、
ＨＩ、ＩＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４４、
ＥＦ、ＦＬ、ＬＥにより形成される第一多角形要素Ｉ４５、
ＦＪ、ＪＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４６、
ＪＫ、ＫＬ、ＬＪにより形成される第一多角形要素Ｉ４７、
ＫＬ、ＬＭ、ＭＫにより形成される第一多角形要素Ｉ４８
の計１６の多角形要素とし、
前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、
前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０３）を設定し、
前記各多角形要素は、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、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上の点をａ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上のａと異なる点をｃ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、
としたとき、
ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される多角形要素Ｊ０３
はせん断変形するとする、請求項４に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
前記各多角形要素は、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、
外面を一平面上に揃えた前記平板部に直交するダイアフラム縁の一辺上の点をＡ、
前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、一方の角部の板厚中央面上の点をＢ、
前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、他方の角部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｃに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、
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に近い一のダイアフラム縁上の点をＥ、
外面を一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＦ、
外面を一平面上に揃えた前記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Ｇ、
外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＨ、
Ｈに最も近いダイアフラム縁上の点をＩ、
Ｈに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＫ、
Ｃを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＬ、
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Ｍ
としたとき、
ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ３３、
ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３４、
ＢＤ、ＤＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３５、
ＢＥ、ＥＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３６、
ＣＨ、ＨＩ、ＩＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３７、
ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３８、
ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ３９、
ＤＦ、ＦＧ、ＧＤにより形成される第一多角形要素Ｉ４０、
ＦＧ、ＧＪ、ＪＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４１、
ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ４２、
ＨＪ、ＪＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４３、
ＨＩ、ＩＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４４、
ＥＦ、ＦＬ、ＬＥにより形成される第一多角形要素Ｉ４５、
ＦＪ、ＪＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４６、
ＪＫ、ＫＬ、ＬＪにより形成される第一多角形要素Ｉ４７、
ＫＬ、ＬＭ、ＭＫにより形成される第一多角形要素Ｉ４８
の計１６の多角形要素とし、
前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、
前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０３）を設定し、
前記各多角形要素は、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、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上の点をａ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上のａと異なる点をｃ、
前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、
としたとき、
ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される多角形要素Ｊ０３
はせん断変形するとする、請求項４に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために解析モデルを作成する方法であって、
前記第１の解析モデルとして、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面上、前記下側部材の角部の板厚中央面上、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、
選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、
前記第２の解析モデルとして、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に対向する前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点と、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点を除く、前記下側部材平板部の板厚中央面の延長線の交点と、を結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素を設定する、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
前記第１の解析モデルとして、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面上、前記下側部材の角部の板厚中央面上、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、
選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、
前記第２の解析モデルとして、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に対向する前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点と、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点を除く、前記下側部材平板部の板厚中央面の延長線の交点と、を結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素を設定する、請求項１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
【請求項7】
前記第１の解析モデルとして、前記通しダイアフラムを分割して複数の第一多角形要素（Ｉ４９～Ｉ５６）を設定し、
前記各多角形要素は、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、
前記下側部材の角部であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない平板部とに挟まれた角部の板厚中央面上の点をＡ、
Ａに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ａに最も近い平板部に平行な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２つの平板部に挟まれた前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＣ、
前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、
Ｄに最も近い前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＥ、
Ｅに近い２つのダイアフラム縁の交点をＦ、
Ｃに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ｂを含まない平板部に平行なダイアフラム縁上の点をＧ、
Ａに対向する前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＨ、
としたとき、
ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ４９、
ＡＣ、ＣＤ、ＤＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５０、
ＡＤ、ＤＥ、ＥＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５１、
ＡＥ、ＥＦ、ＦＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５２、
ＥＦ、ＦＨ、ＨＥにより形成される第一多角形要素Ｉ５３、
ＤＥ、ＥＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ５４、
ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５５、
ＣＧ、ＧＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５６
の計８の多角形要素とし、
前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、
前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０４～０５）を設定し、
前記各第二多角形要素は、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、
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２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｂ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられていない前記下側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｃ、
下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、ａに対向する点をｄ
としたとき、
ａｂ、ｂｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０４、
ｂｃ、ｃｄ、ｄｂにより形成される第二多角形要素Ｊ０５
はせん断変形するとする、請求項６に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
前記各多角形要素は、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、
前記下側部材の角部であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない平板部とに挟まれた角部の板厚中央面上の点をＡ、
Ａに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ａに最も近い平板部に平行な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２つの平板部に挟まれた前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＣ、
前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、
Ｄに最も近い前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＥ、
Ｅに近い２つのダイアフラム縁の交点をＦ、
Ｃに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ｂを含まない平板部に平行なダイアフラム縁上の点をＧ、
Ａに対向する前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＨ、
としたとき、
ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ４９、
ＡＣ、ＣＤ、ＤＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５０、
ＡＤ、ＤＥ、ＥＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５１、
ＡＥ、ＥＦ、ＦＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５２、
ＥＦ、ＦＨ、ＨＥにより形成される第一多角形要素Ｉ５３、
ＤＥ、ＥＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ５４、
ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５５、
ＣＧ、ＧＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５６
の計８の多角形要素とし、
前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、
前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０４～０５）を設定し、
前記各第二多角形要素は、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、
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２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｂ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられていない前記下側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｃ、
下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、ａに対向する点をｄ
としたとき、
ａｂ、ｂｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０４、
ｂｃ、ｃｄ、ｄｂにより形成される第二多角形要素Ｊ０５
はせん断変形するとする、請求項６に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、
前記第２の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、
前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、ダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、
前記第２の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、
前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、ダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルおよび前記第２の解析モデルに対して、
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た場合、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た場合について、
前記第１の解析モデルに対して、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、
前記第２の解析モデルに対して、荷重に対して生じる多角形の領域のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、
請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルおよび前記第２の解析モデルに対して、
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た場合、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た場合について、
前記第１の解析モデルに対して、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、
前記第２の解析モデルに対して、荷重に対して生じる多角形の領域のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、
請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤ－Ｈ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、Ｐ－Ｓ－Ｔに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム曲げ剛性を予測し、
前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、ｆ－ｇに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、
前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性を合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、請求項９に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤ－Ｈ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、Ｐ－Ｓ－Ｔに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム曲げ剛性を予測し、
前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、ｆ－ｇに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、
前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性を合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、請求項９に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルに対して、
ａ）前記上側部材が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た場合、または、
ｂ）前記上側部材が前記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た場合について、
その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づきダイアフラムの曲げ剛性算出し、
前記第２のモデルに対して、
前記上側部材の前記一平面に対向する位置に対して下向き荷重を付加した場合について、その際に生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルに対して、
ａ）前記上側部材が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た場合、または、
ｂ）前記上側部材が前記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た場合について、
その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づきダイアフラムの曲げ剛性算出し、
前記第２のモデルに対して、
前記上側部材の前記一平面に対向する位置に対して下向き荷重を付加した場合について、その際に生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルに対して、
前記解析モデルに対して作用する荷重としてＤ－Ｇ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、外面を一平面上に揃えた上側部材の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、これらの荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、該歪エネルギーの和と前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、
前記第２の解析モデルに対して、
作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、前記一平面側の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、
前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、請求項１１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルに対して、
前記解析モデルに対して作用する荷重としてＤ－Ｇ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、外面を一平面上に揃えた上側部材の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、これらの荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、該歪エネルギーの和と前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、
前記第２の解析モデルに対して、
作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、前記一平面側の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、
前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、請求項１１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルに対して、
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内周面上の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下側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、
前記第２の解析モデルに対して、外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した前記上側部材の平板部に対して下向き荷重を付加し、該平板部に対向する平板部に対して上向きに同等の荷重を付加した場合について、その際に生じる第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルに対して、
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内周面上の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下側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、
前記第２の解析モデルに対して、外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した前記上側部材の平板部に対して下向き荷重を付加し、該平板部に対向する平板部に対して上向きに同等の荷重を付加した場合について、その際に生じる第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、請求項８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、
前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤに下向きに作用する荷重を与え、
この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられるエネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、
前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂに下向きに作用する荷重を、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記上側部材の平板部に挟まれた角部に対し上向きに同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、
前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、請求項１３に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤに下向きに作用する荷重を与え、
この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられるエネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、
前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂに下向きに作用する荷重を、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記上側部材の平板部に挟まれた角部に対し上向きに同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、
前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、請求項１３に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
【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剛性の予測方法を用いて、前記ダイアフラム面外曲げ剛性を求め、上側部材に設計荷重を与えた際に必要とされるダイアフラム面外曲げ剛性に対して、規格化された複数種類の板厚の鋼板から、必要とされる前記剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口。
【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剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口に関する。
【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。
【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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特開２０１５－４５２１１号公報
【特許文献2】特開２０１３－２８９９７号公報
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】川井忠彦、近藤一夫：新しい離散化モデルによる板の曲げ崩壊解析、日本造船学会秋季講演会、１９７７．１１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
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に記載の方法は、１方向偏心および２方向偏心配置に限定されており、偏心なしの場合は記載されていない。また、複数種類の応力と変形について剛性を算出しており、やや計算が煩雑である。その他、角形鋼管の角部寸法（半径）を考慮せず、角部を正角として仮定しているため、角部寸法の値によっては計算が適用できない可能性がある。
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に記載の方法は、１方向偏心および２方向偏心配置に限定されており、偏心なしの場合は記載されていない。また、複数種類の応力と変形について剛性を算出しており、やや計算が煩雑である。その他、角形鋼管の角部寸法（半径）を考慮せず、角部を正角として仮定しているため、角部寸法の値によっては計算が適用できない可能性がある。
【0010】
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剛性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－ダイアフラム弾性ばね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】
【0011】
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剛性を予測するために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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素に区分した第１の解析モデルと、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、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点および接点、ならびに、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点にそれぞれ節点を設け、前記下側部材にかかる節点と前記上側部材にかかる節点とを結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素に区分した第２の解析モデルと、を作成する、ダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために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、前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、前記上側部材の内周面上、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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の前記第一多角形要素を設定し、前記第２の解析モデルとして、前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、前記上側部材の対向する一対の延長線のうち、一方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる多角形の領域、および他方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
［３］前記第１の解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記接合部の解析モデルとして、前記通しダイアフラムを分割して複数の第一多角形要素（Ｉ０１～Ｉ３２）を設定し、前記各第一多角形要素は、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面上の点をＢ、Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＣ、Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、Ａを含むダイアフラム縁に平行な前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＥ、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に最も近い一のダイアフラム縁上の点をＦ、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に最も近い一の平板部の板厚中央面上の点をＧ、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に最も近い一の平板部の内周面上の点をＨ、前記上側部材の内部の点をＩ、Ｆに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、Ｅを含む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Ｋ、Ｆに近い前記下側部材の角部であってＢを含まない角部の板厚中央面上の点をＬ、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面上の点をＭ、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Ｎ、Ａに近い前記下側部材の他の角部の板厚中央面上の点をＯ、Ｏに最も近い前記上側部材の角部の板厚中央面上の点をＰ、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、他のダイアフラム縁上の点をＱ、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、他の平板部の板厚中央面上の点をＲ、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、他の平板部の内周面上の点をＳ、Ｄを含む角部の対角位置にある前記上側部材の角部の内周面上の点をＴ、Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＵとしたとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ０１、ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０２、ＣＤ、ＤＥ、ＥＣにより形成される第一多角形要素Ｉ０３、ＤＥ、ＥＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０４、ＢＦ、ＦＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０５、ＢＤ、ＤＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０６、ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０７、ＤＨ、ＨＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０８、ＨＩ、ＩＪ、ＪＨにより形成される第一多角形要素Ｉ０９、ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１０、ＧＪ、ＪＬ、ＬＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１１、ＦＧ、ＧＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ１２、ＩＪ、ＪＫ、ＫＩにより形成される第一多角形要素Ｉ１３、ＪＫ、ＫＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１４、ＪＬ、ＬＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１５、ＬＭ、ＭＮ、ＮＬにより形成される第一多角形要素Ｉ１６、ＡＣ、ＣＯ、ＯＡにより形成される第一多角形要素Ｉ１７、ＣＯ、ＯＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１８、ＣＥ、ＥＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１９、ＥＩ、ＩＰ、ＰＥにより形成される第一多角形要素Ｉ２０、ＯＱ、ＱＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２１、ＯＰ、ＰＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２２、ＰＲ、ＲＳ、ＳＰにより形成される第一多角形要素Ｉ２３、ＩＰ、ＰＳ、ＳＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２４、ＩＳ、ＳＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２５、ＲＳ、ＳＴ、ＴＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２６、ＲＴ、ＴＵ、ＵＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２７、ＱＲ、ＲＵ、ＵＱにより形成される第一多角形要素Ｉ２８、ＩＫ、ＫＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２９、ＫＭ、ＭＴ、ＴＫにより形成される第一多角形要素Ｉ３０、ＭＴ、ＴＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３１、ＭＮ、ＮＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３２の計３２の第一多角形要素とし、前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているものとし、前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに複数の第二多角形要素（Ｊ０１～Ｊ０２）を設定し、前記各多角形要素は、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに近い２点のうちの一方をｃ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃと対角の点をｅ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｅに最も近い点をｆ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａと対角の点をｇ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｇに最も近い点をｈとしたとき、ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０１、ｅｆ、ｆｈ、ｈｇ、ｇｅにより形成される第二多角形要素Ｊ０２はせん断変形するものとする、上記２に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために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、前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、および、前記上側部材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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、前記第２の解析モデルとして、ａ）前記下側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、
ｂ）前記上側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記上側部材の外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した平板部と前記平板部に直交する平板部の板厚中央面の延長線との交点の２点に節点を設け、ｃ）前記下側部材が前記円形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点を節点としｄ）前記上側部材が前記形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点のうち、前記下側部材内に張り出したものを節点とし、前記上側部材にかかる節点どうしとそれぞれに近い位置の下側部材側の節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
［５］前記第１の解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記通しダイアフラムを分割して複数の多角形要素（Ｉ３３～Ｉ４８）を設定し、前記各多角形要素は、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、外面を一平面上に揃えた前記平板部に直交するダイアフラム縁の一辺上の点をＡ、前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、一方の角部の板厚中央面上の点をＢ、前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、他方の角部の板厚中央面上の点をＣ、Ｃに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、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に近い一のダイアフラム縁上の点をＥ、外面を一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＦ、外面を一平面上に揃えた前記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Ｇ、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＨ、Ｈに最も近いダイアフラム縁上の点をＩ、Ｈに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＫ、Ｃを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＬ、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Ｍとしたとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ３３、ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３４、ＢＤ、ＤＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３５、ＢＥ、ＥＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３６、ＣＨ、ＨＩ、ＩＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３７、ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３８、ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ３９、ＤＦ、ＦＧ、ＧＤにより形成される第一多角形要素Ｉ４０、ＦＧ、ＧＪ、ＪＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４１、ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ４２、ＨＪ、ＪＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４３、ＨＩ、ＩＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４４、ＥＦ、ＦＬ、ＬＥにより形成される第一多角形要素Ｉ４５、ＦＪ、ＪＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４６、ＪＫ、ＫＬ、ＬＪにより形成される第一多角形要素Ｉ４７、ＫＬ、ＬＭ、ＭＫにより形成される第一多角形要素Ｉ４８の計１６の多角形要素とし、前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０３）を設定し、前記各多角形要素は、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上の点をａ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上のａと異なる点をｃ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、としたとき、ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される多角形要素Ｊ０３はせん断変形するとする、上記４に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために解析モデルを作成する方法であって、前記第１の解析モデルとして、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面上、前記下側部材の角部の板厚中央面上、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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、前記第２の解析モデルとして、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に対向する前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点と、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点を除く、前記下側部材平板部の板厚中央面の延長線の交点と、を結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素を設定する、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
［７］前記第１の解析モデルとして、前記通しダイアフラムを分割して複数の第一多角形要素（Ｉ４９～Ｉ５６）を設定し、前記各多角形要素は、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、前記下側部材の角部であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない平板部とに挟まれた角部の板厚中央面上の点をＡ、Ａに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ａに最も近い平板部に平行な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２つの平板部に挟まれた前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＣ、前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、Ｄに最も近い前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＥ、Ｅに近い２つのダイアフラム縁の交点をＦ、Ｃに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ｂを含まない平板部に平行なダイアフラム縁上の点をＧ、Ａに対向する前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＨ、としたとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ４９、ＡＣ、ＣＤ、ＤＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５０、ＡＤ、ＤＥ、ＥＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５１、ＡＥ、ＥＦ、ＦＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５２、ＥＦ、ＦＨ、ＨＥにより形成される第一多角形要素Ｉ５３、ＤＥ、ＥＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ５４、ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５５、ＣＧ、ＧＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５６の計８の多角形要素とし、前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０４～０５）を設定し、前記各第二多角形要素は、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、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２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｂ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられていない前記下側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｃ、下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、ａに対向する点をｄとしたとき、ａｂ、ｂｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０４、ｂｃ、ｃｄ、ｄｂにより形成される第二多角形要素Ｊ０５はせん断変形するとする、上記６に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、前記第２の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、ダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルおよび前記第２の解析モデルに対して、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た場合、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た場合について、前記第１の解析モデルに対して、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、前記第２の解析モデルに対して、荷重に対して生じる多角形の領域のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤ－Ｈ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、Ｐ－Ｓ－Ｔに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム曲げ剛性を予測し、前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、ｆ－ｇに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性を合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、上記９に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、ａ）前記上側部材が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た場合、または、ｂ）前記上側部材が前記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た場合について、その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づきダイアフラムの曲げ剛性算出し、前記第２のモデルに対して、前記上側部材の前記一平面に対向する位置に対して下向き荷重を付加した場合について、その際に生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、前記解析モデルに対して作用する荷重としてＤ－Ｇ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、外面を一平面上に揃えた上側部材の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、これらの荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、該歪エネルギーの和と前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、前記一平面側の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、上記１１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、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内周面上の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下側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、前記第２の解析モデルに対して、外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した前記上側部材の平板部に対して下向き荷重を付加し、該平板部に対向する平板部に対して上向きに同等の荷重を付加した場合について、その際に生じる第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤに下向きに作用する荷重を与え、この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられるエネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂに下向きに作用する荷重を、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記上側部材の平板部に挟まれた角部に対し上向きに同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、上記１３に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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剛性の予測方法を用いて、前記ダイアフラム面外曲げ剛性を求め、上側部材に設計荷重を与えた際に必要とされるダイアフラム面外曲げ剛性に対して、規格化された複数種類の板厚の鋼板から、必要とされる前記剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口。
［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剛性を予測するために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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素に区分した第１の解析モデルと、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、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点および接点、ならびに、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の頂点にそれぞれ節点を設け、前記下側部材にかかる節点と前記上側部材にかかる節点とを結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素に区分した第２の解析モデルと、を作成する、ダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために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、前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、前記上側部材の内周面上、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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の前記第一多角形要素を設定し、前記第２の解析モデルとして、前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、前記上側部材の対向する一対の延長線のうち、一方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる多角形の領域、および他方の延長線上の２節点とそれぞれに最も近い位置の下側部材側の２節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
［３］前記第１の解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記接合部の解析モデルとして、前記通しダイアフラムを分割して複数の第一多角形要素（Ｉ０１～Ｉ３２）を設定し、前記各第一多角形要素は、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面上の点をＢ、Ａに最も近い前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＣ、Ｂに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、Ａを含むダイアフラム縁に平行な前記上側部材の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＥ、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に最も近い一のダイアフラム縁上の点をＦ、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に最も近い一の平板部の板厚中央面上の点をＧ、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に最も近い一の平板部の内周面上の点をＨ、前記上側部材の内部の点をＩ、Ｆに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、Ｅを含む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Ｋ、Ｆに近い前記下側部材の角部であってＢを含まない角部の板厚中央面上の点をＬ、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面上の点をＭ、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Ｎ、Ａに近い前記下側部材の他の角部の板厚中央面上の点をＯ、Ｏに最も近い前記上側部材の角部の板厚中央面上の点をＰ、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、他のダイアフラム縁上の点をＱ、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、他の平板部の板厚中央面上の点をＲ、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、他の平板部の内周面上の点をＳ、Ｄを含む角部の対角位置にある前記上側部材の角部の内周面上の点をＴ、Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＵとしたとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ０１、ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０２、ＣＤ、ＤＥ、ＥＣにより形成される第一多角形要素Ｉ０３、ＤＥ、ＥＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０４、ＢＦ、ＦＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０５、ＢＤ、ＤＧ、ＧＢにより形成される第一多角形要素Ｉ０６、ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０７、ＤＨ、ＨＩ、ＩＤにより形成される第一多角形要素Ｉ０８、ＨＩ、ＩＪ、ＪＨにより形成される第一多角形要素Ｉ０９、ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１０、ＧＪ、ＪＬ、ＬＧにより形成される第一多角形要素Ｉ１１、ＦＧ、ＧＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ１２、ＩＪ、ＪＫ、ＫＩにより形成される第一多角形要素Ｉ１３、ＪＫ、ＫＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１４、ＪＬ、ＬＭ、ＭＪにより形成される第一多角形要素Ｉ１５、ＬＭ、ＭＮ、ＮＬにより形成される第一多角形要素Ｉ１６、ＡＣ、ＣＯ、ＯＡにより形成される第一多角形要素Ｉ１７、ＣＯ、ＯＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１８、ＣＥ、ＥＰ、ＰＣにより形成される第一多角形要素Ｉ１９、ＥＩ、ＩＰ、ＰＥにより形成される第一多角形要素Ｉ２０、ＯＱ、ＱＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２１、ＯＰ、ＰＲ、ＲＯにより形成される第一多角形要素Ｉ２２、ＰＲ、ＲＳ、ＳＰにより形成される第一多角形要素Ｉ２３、ＩＰ、ＰＳ、ＳＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２４、ＩＳ、ＳＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２５、ＲＳ、ＳＴ、ＴＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２６、ＲＴ、ＴＵ、ＵＲにより形成される第一多角形要素Ｉ２７、ＱＲ、ＲＵ、ＵＱにより形成される第一多角形要素Ｉ２８、ＩＫ、ＫＴ、ＴＩにより形成される第一多角形要素Ｉ２９、ＫＭ、ＭＴ、ＴＫにより形成される第一多角形要素Ｉ３０、ＭＴ、ＴＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３１、ＭＮ、ＮＵ、ＵＭにより形成される第一多角形要素Ｉ３２の計３２の第一多角形要素とし、前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているものとし、前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに複数の第二多角形要素（Ｊ０１～Ｊ０２）を設定し、前記各多角形要素は、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに近い２点のうちの一方をｃ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃと対角の点をｅ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｅに最も近い点をｆ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａと対角の点をｇ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｇに最も近い点をｈとしたとき、ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０１、ｅｆ、ｆｈ、ｈｇ、ｇｅにより形成される第二多角形要素Ｊ０２はせん断変形するものとする、上記２に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために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、前記第１の解析モデルとして、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、前記下側部材の板厚中央面上、および、前記上側部材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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、前記第２の解析モデルとして、ａ）前記下側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、
ｂ）前記上側部材が前記角形鋼管にあっては、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、前記上側部材の外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した平板部と前記平板部に直交する平板部の板厚中央面の延長線との交点の２点に節点を設け、ｃ）前記下側部材が前記円形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記下側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点を節点としｄ）前記上側部材が前記形鋼管にあっては、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、前記一平面に平行な辺を持ち、前記上側部材の板厚中央面に外接する多角形の各頂点のうち、前記下側部材内に張り出したものを節点とし、前記上側部材にかかる節点どうしとそれぞれに近い位置の下側部材側の節点とを結ぶ複数の直辺からなる前記第二多角形要素を設定する、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
［５］前記第１の解析モデルとして、前記下側部材および前記上側部材を角形鋼管とし、前記通しダイアフラムを分割して複数の多角形要素（Ｉ３３～Ｉ４８）を設定し、前記各多角形要素は、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、外面を一平面上に揃えた前記平板部に直交するダイアフラム縁の一辺上の点をＡ、前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、一方の角部の板厚中央面上の点をＢ、前記下側部材の角部であってＡに近い２つのうち、他方の角部の板厚中央面上の点をＣ、Ｃに最も近い前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、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に近い一のダイアフラム縁上の点をＥ、外面を一平面上に揃えた前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＦ、外面を一平面上に揃えた前記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Ｇ、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する前記下側部材の平板部の板厚中央面上の点をＨ、Ｈに最も近いダイアフラム縁上の点をＩ、Ｈに近い前記上側部材の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、Ｂを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＫ、Ｃを含む角部の対角位置にある前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＬ、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Ｍとしたとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ３３、ＢＣ、ＣＤ、ＤＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３４、ＢＤ、ＤＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３５、ＢＥ、ＥＦ、ＦＢにより形成される第一多角形要素Ｉ３６、ＣＨ、ＨＩ、ＩＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３７、ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ３８、ＤＧ、ＧＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ３９、ＤＦ、ＦＧ、ＧＤにより形成される第一多角形要素Ｉ４０、ＦＧ、ＧＪ、ＪＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４１、ＧＨ、ＨＪ、ＪＧにより形成される第一多角形要素Ｉ４２、ＨＪ、ＪＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４３、ＨＩ、ＩＫ、ＫＨにより形成される第一多角形要素Ｉ４４、ＥＦ、ＦＬ、ＬＥにより形成される第一多角形要素Ｉ４５、ＦＪ、ＪＬ、ＬＦにより形成される第一多角形要素Ｉ４６、ＪＫ、ＫＬ、ＬＪにより形成される第一多角形要素Ｉ４７、ＫＬ、ＬＭ、ＭＫにより形成される第一多角形要素Ｉ４８の計１６の多角形要素とし、前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０３）を設定し、前記各多角形要素は、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上の点をａ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた前記平板部に対向する平板部の延長線上のａと異なる点をｃ、前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、としたとき、ａｂ、ｂｄ、ｄｃ、ｃａにより形成される多角形要素Ｊ０３はせん断変形するとする、上記４に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を予測するために解析モデルを作成する方法であって、前記第１の解析モデルとして、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面上、前記下側部材の角部の板厚中央面上、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、選択した節点と該節点を結ぶ複数の直辺からなり、該辺の一を境に相互に回転ばねにて折れ曲がり可能に連結され、かつ、曲げ力に対して剛体とみなされる複数の第一多角形要素を設定し、前記第２の解析モデルとして、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、前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点、および前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点にそれぞれ節点を設け、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部に対向する前記上側部材の平板部の板厚中央面の延長線上の交点と、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点を除く、前記下側部材平板部の板厚中央面の延長線の交点と、を結ぶ複数の直辺からなる第二多角形要素を設定する、上記１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の解析モデル化方法。
［７］前記第１の解析モデルとして、前記通しダイアフラムを分割して複数の第一多角形要素（Ｉ４９～Ｉ５６）を設定し、前記各多角形要素は、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、前記下側部材の角部であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない平板部とに挟まれた角部の板厚中央面上の点をＡ、Ａに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ａに最も近い平板部に平行な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２つの平板部に挟まれた前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＣ、前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の角部の内周面上の点をＤ、Ｄに最も近い前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＥ、Ｅに近い２つのダイアフラム縁の交点をＦ、Ｃに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記２つの平板部のうち、Ｂを含まない平板部に平行なダイアフラム縁上の点をＧ、Ａに対向する前記下側部材の角部の板厚中央面上の点をＨ、としたとき、ＡＢ、ＢＣ、ＣＡにより形成される第一多角形要素Ｉ４９、ＡＣ、ＣＤ、ＤＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５０、ＡＤ、ＤＥ、ＥＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５１、ＡＥ、ＥＦ、ＦＡにより形成される第一多角形要素Ｉ５２、ＥＦ、ＦＨ、ＨＥにより形成される第一多角形要素Ｉ５３、ＤＥ、ＥＨ、ＨＤにより形成される第一多角形要素Ｉ５４、ＣＤ、ＤＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５５、ＣＧ、ＧＨ、ＨＣにより形成される第一多角形要素Ｉ５６の計８の多角形要素とし、前記各第一多角形要素は曲げ力に対して剛体であって、かつ各境界となる辺で折れ曲がり可能に回転ばねで連結されているとし、前記第２の解析モデルとして、前記通しダイアフラムに第二多角形要素（Ｊ０４～０５）を設定し、前記各第二多角形要素は、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、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２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない前記下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、前記下側部材の内部に張り出した前記上側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｂ、上下部材の外面が同一平面上に揃えられていない前記下側部材の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｃ、下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、ａに対向する点をｄとしたとき、ａｂ、ｂｃ、ｃａにより形成される第二多角形要素Ｊ０４、ｂｃ、ｃｄ、ｄｂにより形成される第二多角形要素Ｊ０５はせん断変形するとする、上記６に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、前記第２の解析モデルに対して、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、荷重に対して生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、ダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルおよび前記第２の解析モデルに対して、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た場合、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た場合について、前記第１の解析モデルに対して、荷重に対して生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、前記第２の解析モデルに対して、荷重に対して生じる多角形の領域のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤ－Ｈ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、Ｐ－Ｓ－Ｔに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム曲げ剛性を予測し、前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、ｆ－ｇに含まれる平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性を合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、上記９に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、ａ）前記上側部材が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た場合、または、ｂ）前記上側部材が前記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た場合について、その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づきダイアフラムの曲げ剛性算出し、前記第２のモデルに対して、前記上側部材の前記一平面に対向する位置に対して下向き荷重を付加した場合について、その際に生じる前記第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、前記解析モデルに対して作用する荷重としてＤ－Ｇ－Ｊに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、外面を一平面上に揃えた上側部材の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、これらの荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられる歪エネルギーの和を求め、該歪エネルギーの和と前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂ－ｄに含まれる平板部に下向きに作用する荷重を、前記一平面側の平板部に上向きに作用する同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、上記１１に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、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内周面上の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下側部材の角部に対して同等の上向き荷重を付加した場合について、その際に生じる変位に伴う前記回転ばねの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荷重と前記荷重の付加に伴う変位とに基づき算出したダイアフラムの曲げ剛性に、前記第２の解析モデルに対して、外面を一平面上に揃えた辺に平行で、かつ前記下側部材内に張り出した前記上側部材の平板部に対して下向き荷重を付加し、該平板部に対向する平板部に対して上向きに同等の荷重を付加した場合について、その際に生じる第二多角形要素のせん断変形を考慮したダイアフラムのせん断剛性を合成することにより、前記通しダイアフラムの面外曲げ剛性を予測する、上記８に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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、前記通しダイアフラムの曲げ剛性を予測するにあたり、前記第１の解析モデルに対して、作用する荷重としてＤに下向きに作用する荷重を与え、この荷重によって変位δｍが生じたとし、このとき前記各回転ばねに蓄えられるエネルギーの和を求め、これを用いて前記荷重と前記変位δｍとの関係からダイアフラム面外曲げ剛性を予測し、前記第２の解析モデルに対して、作用する荷重としてｂに下向きに作用する荷重を、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた前記上側部材の平板部に挟まれた角部に対し上向きに同等の荷重を与え、この荷重によって変位δｓが生じたとし、前記荷重と前記変位δｓとの関係からダイアフラムせん断剛性を予測し、前記ダイアフラム曲げ剛性と前記ダイアフラムせん断剛性とを合成することでダイアフラム面外曲げ剛性を予測する、上記１３に記載のダイアフラムの面外曲げ剛性の予測方法。
［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剛性の予測方法を用いて、前記ダイアフラム面外曲げ剛性を求め、上側部材に設計荷重を与えた際に必要とされるダイアフラム面外曲げ剛性に対して、規格化された複数種類の板厚の鋼板から、必要とされる前記剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口。
【発明の効果】
【0012】
本発明にかかるダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を、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剛性を予測することができる。また、その予測方法により、必要な剛性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－ダイアフラム弾性ばね仕口を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【0013】
【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剛性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せん断剛性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剛性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6】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せん断剛性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7】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剛性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8】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せん断剛性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9】回転ばね理論を説明する模式図であって、（ａ）は平面図を表し、（ｂ）は正面図を表す。
【図10】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】
【0014】
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。
【0015】
本実施形態では、非特許文献１に記載の回転ばね理論に基づいて、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剛性を予測する。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。図９には、節点ｏ、ａ、ｂおよび節点ｏ、ｂ、ｃでそれぞれ構成された多角形要素Ｉ１とＩ２とを示す。Ｉ１とＩ２とは節点ｏ－ｂ間に挿入された回転ばね９で接続されている。この回転ばね９の剛性Ｋは、回転ばね９と節点ａ、ｃとのそれぞれの距離ｘ、ｙおよび回転ばね９の長さｌを用いて、下記数式１の（１）式のように表せる。
【0016】
【数1】
【0017】
ここで、Ｄは板定数であり、ヤング係数Ｅ、多角形要素板厚ｔ、ポアソン比νを用いて下記数式２の（２）式のように求められる。
【0018】
【数2】
【0019】
多角形要素Ｉ１およびＩ２のなす角すなわち回転ばねの回転角θは、各節点の直交座標をｏ（ｘ０、ｙ０、ｚ０）と、ａ（ｘ１、ｙ１、ｚ１）、ｂ（ｘ２、ｙ２、ｚ２）およびｃ（ｘ３、ｙ３、ｚ３）として以下のように求められる。
多角形要素Ｉ１およびＩ２の法線をｎＡおよびｎＢとすると、その方向余弦ｎＡ（ｌＡ、ｍＡ、ｎＡ）およびｎＢ（ｌＢ、ｍＢ、ｎＢ）は、下記数式３および４の（３）式および（４）式で表される。
多角形要素Ｉ１およびＩ２の法線をｎＡおよびｎＢとすると、その方向余弦ｎＡ（ｌＡ、ｍＡ、ｎＡ）およびｎＢ（ｌＢ、ｍＢ、ｎＢ）は、下記数式３および４の（３）式および（４）式で表される。
【0020】
【数3】
【数4】
【0021】
ここで、上記式中の記号は下記数式５および６の（５）および（６）式で表される。
【0022】
【数5】
【0023】
【数6】
【0024】
回転ばねのベクトルの変形後の方向余弦Ｃ（ｌＣ、ｍＣ、ｎＣ）は、下記数式７の（７）式で表される。
【0025】
【数7】
【0026】
回転ばねの回転角θについては下記数式８の（８）式の関係が成り立つ。
【0027】
【数8】
【0028】
したがって、回転ばねの回転角θは下記数式９の（９）式で求められる。
【0029】
【数9】
【0030】
右辺を展開すると、下記数式１０の（１０）式となる。
【0031】
【数10】
【0032】
ここで、ｌＣは下記数式１１の（１１）式で表される。
【0033】
【数11】
【0034】
回転ばね９に蓄えられる歪エネルギーＵは下記数式１２の（１２）式のように求められる。
【0035】
【数12】
【0036】
＜第一実施形態＞
第一の実施形態として、図１および図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の曲げ剛性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。以下におなじ。
図１および図４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。
まず、図１に示すように、ダイアフラム曲げ剛性の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、第一多角形要素１０の節点Ａ～Ｕを以下のように定める。
ダイアフラム２の縁の一辺上の点をＡ、
下側部材３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面上の点をＢ、
Ａに最も近い下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｂに最も近い上側部材１の角部の内周面上の点をＤ、
Ａを含むダイアフラム２縁に平行な上側部材１の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＥ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交するダイアフラム２縁のうち、Ｂに最も近い一のダイアフラム２縁上の点をＦ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する下側部材３の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の板厚中央面上の点をＧ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する上側部材１の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＨ、
上側部材１の内部の点をＩ、
Ｆに近い上側部材１の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｅを含む上側部材１の平板部に対向する上側部材１の平板部の内周面上の点をＫ、
Ｆに近い下側部材３の角部であってＢを含まない角部の板厚中央面上の点をＬ、
Ｃを含む下側部材３の平板部に対向する下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＭ、
Ａを含むダイアフラム２縁に対向するダイアフラム２の縁上の点をＮ、
Ａに近い下側部材３の他の角部の板厚中央面上の点をＯ、
Ｏに最も近い上側部材１の角部の板厚中央面上の点をＰ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交するダイアフラム２縁のうち、他のダイアフラム２縁上の点をＱ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する下側部材３の平板部のうち、他の平板部の板厚中央面上の点をＲ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する上側部材１の平板部のうち、他の平板部の内周面上の点をＳ、
Ｄを含む角部の対角位置にある上側部材１の角部の内周面上の点をＴ、
Ｂを含む角部の対角位置にある下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＵ
とする。
節点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｋ、Ｍ、Ｎ、Ｑ、ＲおよびＳは、各辺の中点であることが好ましい。節点Ｂ、Ｌ、ＯおよびＵは、下側部材３の角部の板厚中央面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ｄ、Ｊ、ＰおよびＴは、上側部材１の角部の板厚内周面の線をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ｉは、上側部材１の軸心であることが好ましい。
第一の実施形態として、図１および図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の曲げ剛性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。以下におなじ。
図１および図４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。
まず、図１に示すように、ダイアフラム曲げ剛性の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、第一多角形要素１０の節点Ａ～Ｕを以下のように定める。
ダイアフラム２の縁の一辺上の点をＡ、
下側部材３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面上の点をＢ、
Ａに最も近い下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｂに最も近い上側部材１の角部の内周面上の点をＤ、
Ａを含むダイアフラム２縁に平行な上側部材１の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＥ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交するダイアフラム２縁のうち、Ｂに最も近い一のダイアフラム２縁上の点をＦ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する下側部材３の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の板厚中央面上の点をＧ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する上側部材１の平板部のうち、Ｂに最も近い一の平板部の内周面上の点をＨ、
上側部材１の内部の点をＩ、
Ｆに近い上側部材１の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｅを含む上側部材１の平板部に対向する上側部材１の平板部の内周面上の点をＫ、
Ｆに近い下側部材３の角部であってＢを含まない角部の板厚中央面上の点をＬ、
Ｃを含む下側部材３の平板部に対向する下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＭ、
Ａを含むダイアフラム２縁に対向するダイアフラム２の縁上の点をＮ、
Ａに近い下側部材３の他の角部の板厚中央面上の点をＯ、
Ｏに最も近い上側部材１の角部の板厚中央面上の点をＰ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交するダイアフラム２縁のうち、他のダイアフラム２縁上の点をＱ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する下側部材３の平板部のうち、他の平板部の板厚中央面上の点をＲ、
Ａを含むダイアフラム２縁に直交する上側部材１の平板部のうち、他の平板部の内周面上の点をＳ、
Ｄを含む角部の対角位置にある上側部材１の角部の内周面上の点をＴ、
Ｂを含む角部の対角位置にある下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＵ
とする。
節点Ａ、Ｃ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｋ、Ｍ、Ｎ、Ｑ、ＲおよびＳは、各辺の中点であることが好ましい。節点Ｂ、Ｌ、ＯおよびＵは、下側部材３の角部の板厚中央面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ｄ、Ｊ、ＰおよびＴは、上側部材１の角部の板厚内周面の線をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ｉは、上側部材１の軸心であることが好ましい。
【0037】
Ｄ、Ｈ、Ｊを含む辺に鉛直下向きの軸力Ｐ‘が作用し，鉛直下向きの変位δｍが、Ｐ、Ｓ、Ｔを含む辺に鉛直上向きの軸力Ｐ‘が作用し，鉛直上向きの変位δｍが生じたとする。対称性を考慮し、Ｄ、Ｈ、Ｊを含む辺に鉛直下向きの軸力Ｐ‘によって生じた鉛直下向きの変位δｍにより、回転ばね９を配置した辺ＢＣ、ＢＤ、ＢＧ、ＣＤ、ＤＧ、ＤＥ、ＤＨ、ＨＪ、ＪＫ、ＧＪ、ＪＭ、ＧＬ、ＪＬ、およびＬＭに蓄えられる歪エネルギーを求める。得られた回転ばねの歪エネルギーを用いて全ダイアフラムにおける全回転ばねに蓄えられる歪エネルギーＵｍを計算すると、下記数式１３の（１３）式が得られる。
【0038】
【数13】
【0039】
したがって、カスティリアーノの定理からこれを変位δｍで偏微分することで上側部材１がダイアフラム２に作用する力Ｐ’と変位δｍの関係が下記数式１４の（１４）式のように求められる。Ｋｍは剛体ばねモデルによる曲げ剛性を表す。
【0040】
【数14】
【0041】
ここで、ダイアフラム２の曲げ変形角θｄｍは下記数式１５の（１５）式で表される。
【0042】
【数15】
【0043】
上側部材１に作用する曲げモーメントＭｄｍは、下記数式１６の（１６）式で求められる。
【0044】
【数16】
【0045】
（１４）～（１６）式を用いて、下記数式１７の（１７）式が導かれる。
【0046】
【数17】
【0047】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２の面外曲げ剛性Ｋｄｍは下記数式１８の（１８）式で与えられる。
【0048】
【数18】
【0049】
次に、図４に示すように、ダイアフラムせん断剛性の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、第二多角形要素１１の節点ａ～ｈを以下のように定める。
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに近い２点のうちの一方をｃ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃと対角の点をｅ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｅに最も近い点をｆ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａと対角の点をｇ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｇに最も近い点をｈ
とする。
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに近い２点のうちの一方をｃ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃと対角の点をｅ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｅに最も近い点をｆ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａと対角の点をｇ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｇに最も近い点をｈ
とする。
【0050】
ｂ、ｄを含む辺に鉛直下向きの軸力Ｐ’が作用し，鉛直下向きの変位δｓが、ｆ、ｈを含む辺に鉛直上向きの軸力Ｐ’が作用し，鉛直上向きの変位δｓが生じたとする。対称性を考慮し、ｂ、ｄを含む辺に鉛直下向きの軸力Ｐ’が作用し，鉛直下向きの変位δｓにより、多角形ａｂｄｃがせん断変形したとすると、Ｐ’とδｓの関係は下記数式１９の（１９）式で表される。ここで、Ｂ１は上側部材１の対向する平板部の板厚中央間距離の半分を、Ｂ２は下側部材３の対向する平板部の板厚中央間距離の半分を、Ｋｓはせん断剛性を表す。
【0051】
【数19】
【0052】
また、ダイアフラム２の変形角θｄｓは下記数式２０の（２０）式で表される。
【0053】
【数20】
【0054】
上側部材１に作用する曲げモーメントＭｄｓは、下記数式２１の（２１）式で求められる。
【0055】
【数21】
【0056】
（１９）～（２１）式を用いて、下記数式２２の（２２）式が導かれる。
【0057】
【数22】
【0058】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２のせん断剛性Ｋｄｓは下記数式２３の（２３）式で与えられる。
【0059】
【数23】
【0060】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２の曲げとせん断を考慮した剛性Ｋｄは下記数式２４の（２４）式で与えられる。
【0061】
【数24】
【0062】
＜第二実施形態＞
第二の実施形態として、図５および６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の曲げ剛性を予測することを検討する。
まず，図５に示すように、ダイアフラム曲げ剛性の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、第一多角形要素１０の節点Ａ～Ｍを以下のように定める。
外面を一平面上に揃えた平板部に直交するダイアフラム２縁の一辺上の点をＡ、
下側部材３の角部であってＡに近い２つのうち、一方の角部の板厚中央面上の点をＢ、
下側部材３の角部であってＡに近い２つのうち、他方の角部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｃに最も近い上側部材１の角部の内周面上の点をＤ、
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に近い一のダイアフラム縁上の点をＥ、
外面を一平面上に揃えた下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＦ、
外面を一平面上に揃えた平板部に対向する上側部材１の平板部の内周面上の点をＧ、
外面を一平面上に揃えた平板部に対向する下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＨ、
Ｈに最も近いダイアフラム縁上の点をＩ、
Ｈに近い上側部材１の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｂを含む角部の対角位置にある下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＫ、
Ｃを含む角部の対角位置にある下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＬ、
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Ｍ
とする。
節点ＤおよびＪは、上側部材１の各角部の内周面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ｂ、Ｃ、ＬおよびＫは、下側部材３の各角部の板厚中央面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＭは、各辺の中点であることが好ましい。
第二の実施形態として、図５および６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の曲げ剛性を予測することを検討する。
まず，図５に示すように、ダイアフラム曲げ剛性の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、第一多角形要素１０の節点Ａ～Ｍを以下のように定める。
外面を一平面上に揃えた平板部に直交するダイアフラム２縁の一辺上の点をＡ、
下側部材３の角部であってＡに近い２つのうち、一方の角部の板厚中央面上の点をＢ、
下側部材３の角部であってＡに近い２つのうち、他方の角部の板厚中央面上の点をＣ、
Ｃに最も近い上側部材１の角部の内周面上の点をＤ、
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に近い一のダイアフラム縁上の点をＥ、
外面を一平面上に揃えた下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＦ、
外面を一平面上に揃えた平板部に対向する上側部材１の平板部の内周面上の点をＧ、
外面を一平面上に揃えた平板部に対向する下側部材３の平板部の板厚中央面上の点をＨ、
Ｈに最も近いダイアフラム縁上の点をＩ、
Ｈに近い上側部材１の角部であってＤを含まない角部の内周面上の点をＪ、
Ｂを含む角部の対角位置にある下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＫ、
Ｃを含む角部の対角位置にある下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＬ、
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Ｍ
とする。
節点ＤおよびＪは、上側部材１の各角部の内周面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ｂ、Ｃ、ＬおよびＫは、下側部材３の各角部の板厚中央面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点Ａ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、ＩおよびＭは、各辺の中点であることが好ましい。
【0063】
回転ばね９を配置した辺ＢＣ、ＢＤ、ＢＦ、ＣＤ、ＣＨ、ＤＦ、ＤＧ、ＤＨ、ＪＦ、ＪＧ、ＪＨ、ＫＪ、ＫＨ、ＬＫ、ＬＪ、ＬＦに蓄えられる歪エネルギーを求める。得られた回転ばねの歪エネルギーを用いて全ダイアフラムにおける全回転ばねに蓄えられる歪エネルギーＵを計算すると、下記数式２５の（２５）式が得られる。
【0064】
【数25】
【0065】
したがって、カスティリアーノの定理からこれを変位δｍで偏微分することで上側部材１がダイアフラム２に作用する力Ｐ’と変位δｍの関係が下記数式２６の（２６）式のように求められる。Ｋｍは剛体ばねモデルによる曲げ剛性を表す。
【0066】
【数26】
【0067】
ここで、ダイアフラム２の面外変形角θｄｍは下記数式２７の（２７）式で表される。
【0068】
【数27】
【0069】
上側部材１に作用する曲げモーメントＭｄｍは、下記数式２８の（２８）式で求められる。
【0070】
【数28】
【0071】
（２７）式と（２８）式とを用いて、下記数式２９の（２９）式が導かれる。
【0072】
【数29】
【0073】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２の面外曲げ剛性Ｋｄｍは下記数式３０の（３０）式で与えられる。
【0074】
【数30】
【0075】
次に、図６に示すように、ダイアフラムせん断剛性の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、第二多角形要素１１の節点ａ～ｄを以下のように定める。
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた平板部に対向する平板部の延長線上の点をａ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた平板部に対向する平板部の延長線上のａと他の点をｃ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ
とする。
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた平板部に対向する平板部の延長線上の点をａ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってａに最も近い点をｂ、
下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、外面を一平面上に揃えた平板部に対向する平板部の延長線上のａと他の点をｃ、
上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点であってｃに最も近い点をｄ
とする。
【0076】
ｂ、ｄを含む辺に鉛直下向きの軸力Ｐ’が作用し，鉛直下向きの変位δｓが生じたとする。多角形ａｂｄｃがせん断変形したとすると、Ｐ’とδｓの関係は下記数式３１の（３１）式で表される。ここで、Ｂ１は上側部材１の対向する平板部の板厚中央間距離の半分を、Ｂ２は下側部材３の対向する平板部の板厚中央間距離の半分を、Ｋｓはせん断剛性を表す。
【0077】
【数31】
【0078】
また、ダイアフラム２の変形角θｄｓは下記数式３２の（３２）式で表される。
【0079】
【数32】
【0080】
上側部材１に作用する曲げモーメントＭｄｓは、下記数式３３の（３３）式で求められる。
【0081】
【数33】
【0082】
（３１）～（３３）式を用いて、下記数式３４の（３４）式が導かれる。
【0083】
【数34】
【0084】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２のせん断剛性Ｋｄｓは下記数式３５の（３５）式で与えられる。
【0085】
【数35】
【0086】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２の曲げとせん断を考慮した剛性Ｋｄは下記数式３６の（３６）式で与えられる。
【0087】
【数36】
【0088】
＜第三実施形態＞
第三の実施形態として、図７および８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の曲げ剛性を予測することを検討する。
まず、図７に示すように、ダイアフラム曲げ剛性の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、多角形要素１０の節点Ａ～Ｈを以下のように定める。
下側部材３の角部であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない平板部とに挟まれた角部の板厚中央面上の点をＡ、
Ａに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた２つの平板部のうち、Ａに最も近い平板部に平行な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２つの平板部に挟まれた下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＣ、
下側部材３の内部に張り出した上側部材１の角部の内周面上の点をＤ、
Ｄに最も近い下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＥ、
Ｅに近い２つのダイアフラム縁の交点をＦ、
Ｃに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた２つの平板部のうち、Ｂを含まない平板部に平行なダイアフラム縁上の点をＧ、
Ａに対向する下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＨ
とする。
節点Ａ、Ｃ、ＥおよびＦは、下側部材３の各角部の板厚中央面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点ＢおよびＧは、下側部材３の断面内部に張り出した上側部材１の平板部の内周面線の延長線とダイアフラム２縁との交点であることが好ましい。節点Ｄは、上側部材１の角部の内周面線をなす円弧の中点であることが好ましい。
第三の実施形態として、図７および８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の曲げ剛性を予測することを検討する。
まず、図７に示すように、ダイアフラム曲げ剛性の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、多角形要素１０の節点Ａ～Ｈを以下のように定める。
下側部材３の角部であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない平板部とに挟まれた角部の板厚中央面上の点をＡ、
Ａに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた２つの平板部のうち、Ａに最も近い平板部に平行な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２つの平板部に挟まれた下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＣ、
下側部材３の内部に張り出した上側部材１の角部の内周面上の点をＤ、
Ｄに最も近い下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＥ、
Ｅに近い２つのダイアフラム縁の交点をＦ、
Ｃに近いダイアフラム縁であって、上下部材の外面が同一平面上に揃えられた２つの平板部のうち、Ｂを含まない平板部に平行なダイアフラム縁上の点をＧ、
Ａに対向する下側部材３の角部の板厚中央面上の点をＨ
とする。
節点Ａ、Ｃ、ＥおよびＦは、下側部材３の各角部の板厚中央面をなす円弧の中点であることが好ましい。節点ＢおよびＧは、下側部材３の断面内部に張り出した上側部材１の平板部の内周面線の延長線とダイアフラム２縁との交点であることが好ましい。節点Ｄは、上側部材１の角部の内周面線をなす円弧の中点であることが好ましい。
【0089】
回転ばね９を配置した辺ＡＣ、ＡＤ、ＡＥ、ＣＤ、ＤＥ、ＨＣ、ＨＤおよびＨＥに蓄えられる歪エネルギーを求める。得られた回転ばねの歪エネルギーを用いて全ダイアフラムにおける全回転ばねに蓄えられる歪エネルギーＵを計算すると、対称性から、下記数式３７の（３７）式が得られる。
【0090】
【数37】
【0091】
したがって、カスティリアーノの定理からこれを変位δｍで偏微分することで上側部材１がダイアフラム２に作用する力Ｐ’と変位δｍの関係が下記数式３８の（３８）式のように求められる。Ｋｍは剛体ばねモデルによる曲げ剛性を表す。
【0092】
【数38】
【0093】
ここで、ダイアフラム２の曲げ変形角θｄｍは下記数式３９の（３９）式で表される。ここで、LabはＣＤ間の距離である。
【0094】
【数39】
【0095】
上側部材１に作用する曲げモーメントＭｄｍは、下記数式４０の（４０）式で求められる。
【0096】
【数40】
【0097】
（３９）式と（４０）式とを用いて、下記数式４１の（４１）式が導かれる。
【0098】
【数41】
【0099】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２の面外曲げ剛性Ｋｄｍは下記数式４２の（４２）式で与えられる。
【0100】
【数42】
【0101】
次に、図８に示すように、ダイアフラムせん断剛性の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、第二多角形要素１１の節点ａ～ｄを以下のように定める。
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた下側部材３の２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
下側部材３の内部に張り出した上側部材１の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｂ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられていない下側部材３の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｃ、
下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、ａに対向する点をｄ
とする。
上下部材の外面が同一平面上に揃えられた下側部材３の２つの平板部のうち一の平板部と、上下部材の外面が重なっていない下側部材３の平板部の板厚中央面の延長線の交点をａ、
下側部材３の内部に張り出した上側部材１の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｂ、
上下部材の外面が同一平面上に揃えられていない下側部材３の２つの平板部の板厚中央面の延長線の交点をｃ、
下側部材の平板部の板厚中央面の延長線の交点であって、ａに対向する点をｄ
とする。
【0102】
ｂに鉛直下向きの軸力Ｐ‘が作用し，鉛直下向きの変位δｓが生じたとする。多角形ａｂｃおよびｂｃｄがせん断変形したとすると、Ｐ’とδｓの関係は下記数式４３の（４３）式で表される。ここで、Ｂ１は上側部材１の対向する平板部の板厚中央間距離の半分を、Ｂ２は下側部材３の対向する平板部の板厚中央間距離の半分を、Ｋｓはせん断剛性を表す。
【0103】
【数43】
【0104】
また、ダイアフラム２の変形角θｄｓは下記数式４４の（４４）式で表される。ここで、Ｌａｂ２は上側部材１の平板部の板厚中央面の延長線の交点のうち、対向する２点間の距離である。
【0105】
【数44】
【0106】
上側部材１に作用する曲げモーメントＭｄｓは、下記数式４５の（４５）式で求められる。
【0107】
【数45】
【0108】
（４３）～（４５）式を用いて、下記数式４６の（４６）式が導かれる。
【0109】
【数46】
【0110】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２のせん断剛性Ｋｄｓは下記数式４７の（４７）式で与えられる。
【0111】
【数47】
【0112】
すなわち、本実施形態のダイアフラム２の曲げとせん断を考慮した剛性Ｋｄは下記数式４８の（４８）式で与えられる。
【0113】
【数48】
【0114】
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0115】
図１０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）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、ＢＣＲは冷間ロール成形角形鋼管を表し、ＢＣＰは冷間プレス成形角形鋼管を表し、括弧内の続く数値は、降伏点の下限値をＭＰａで表す。上側部材１と下側部材３の辺長差は１５０ｍｍとした。ダイアフラム２の板厚はそれぞれ１００ｍｍ、６０ｍｍおよび４５ｍｍとした。ダイアフラム２の鋼材規格はＴＭＣＰ３２５ＣまたはＴＭＣＰ３８５Ｃを用い、ダイアフラムは、下側部材の辺長に６０ｍｍ加算した辺長の正方形とした。
【0116】
【表1】
【0117】
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。特に同軸および１方向偏心配置について、上記実施形態のダイアフラム面外曲げ剛性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剛性を精度良く評価できていることが分かる。
【0118】
【表2】
【産業上の利用可能性】
【0119】
本発明のダイアフラムの面外曲げ剛性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剛性を、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剛性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－ダイアフラム弾性ばね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】
【0120】
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 回転ばね
１０ （第一）多角形要素
１１ （第二）多角形要素
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 回転ばね
１０ （第一）多角形要素
１１ （第二）多角形要素
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
