建築基準法の構造に関する規定法第20条建築物は、自重、積載荷重、積雪、風圧、土圧および水圧ならびに地震その他の振動および衝撃に対して安全な構造のものとして、次に定める基準に適合するものでなければならない。一建築物の安全上必要な構造方法に関して政令で定める技術的基準に適合すること。二次に掲げる建築物にあっては、前号に定めるもののほか、政令で定める基準に従った構造計算によって確かめられる安全性を有すること。イ (略) ロ (略) ２．構造設計の流れ教科書2章、4章 2010/4/21 建築物に作用する荷重と外力（p.28～）  固定荷重（G）  積載荷重（P）  積雪荷重（S）  風荷重(風圧力)（W）固定荷重  地震荷重(地震力)（K）  土圧、水圧、etc 2 構造設計の流れと構造計画荷重・外力の組み合わせ（p.37）状態長期積載荷重短期一般常時 G+P 積雪時積雪時 G+P+S 暴風時 G+P+W 地震時 G+P+K 多雪地域 G+P G+P+0.7S G+P+S G+P+0.35S+W G+P+0.35S+K 地震力・風圧力 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 3 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画荷重に対する設計の目標各種の構造設計法  常時荷重  許容応力度設計法（p.31-）  終局強度設計法（p.37-）  限界状態設計法（信頼性設計）  性能基盤（評価）型設計法  限界耐力計算  時刻歴応答解析使用性・・・大きなひび割れや変形・振動などの障害を防ぐ  まれに生じる荷重（短期荷重）修復性・・・荷重状態が終了した後、建物本来の機能が素早く容易に復旧できるよう損傷を一定以内に留める  極めてまれに生じる荷重（大地震）実際の設計では、これらの設計法を建物の種類や検証する性能に応じて組み合わせて使用している安全性・・・人命を損なうような崩壊を起こさせない 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 4 5 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 6 1 許容応力度設計法建築基準法の耐震設計  概要：材料レベルで（荷重による応力度）＜（許容応力度）を確認  長所：  弾性応力解析でできる（手計算可能）  満足すべきクライテリアは明快  許容応力度設計の目標：中小地震で，大きな損傷を生じさせない弾性設計（使用性，修復性）  大地震に対しては，2次設計（限界耐力計算）水平力地震力  短所：  安全率の根拠や意味が明示的でない  達成される構造物の性能（や余裕度）がよく分からない  非線形（塑性レベル）の性能は評価できない 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 7 終局２次設計降伏１次設計層せん断力ひび割れ水平変形 2010/4/21 8 構造設計の流れと構造計画終局強度設計法限界状態設計法（信頼性設計）  概要：部材レベルで（応力・応答変形）＜（終局強度・変形能力）を確認  長所：  概要：構造物全体（部材）の（破壊確率）＜（許容破壊確率）を確認  長所：  終局的な破壊に対する安全性が検証できる  構造物の破壊過程や崩壊形を理解しやすい  確定論（壊れる/壊れない）でなく、確率的に安全性が評価できるので、性能の比較が可能  複数の限界状態（使用、修復、安全）を設定可能  短所：  短所：  非線形（塑性レベル）解析が必要  部材の終局強度、塑性変形能力を求める必要 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画  荷重や部材（材料）強度の統計値が必要  構造物全体の破壊確率を求めるには、複雑な計算が必要 9 性能基盤（評価）型設計法 2010/4/21 構造設計のフロー（建築基準法）  概要：構造物（部材）が各限界状態における（目標性能）を満足することを確認  長所：構造計画構造物の設計方針の決定超高層建築物 or 特別の構造方法  構造物に付与すべき目標性能が明示されるので、設計により達成される性能がわかりやすい（専門家だけでなく、ユーザーにも）構造計算許容応力度計算  構造物の性能は多岐に渡るので、検証作業も多くなりがち  性能を定量化し、計算で検証できる形にするのが難しい評価項目もある（ex.耐久性、居住性）構造設計の流れと構造計画 11 仕様規定 YES NO 限界耐力計算限界耐力計算と同等の検証法  短所： 2010/4/21 10 構造設計の流れと構造計画特別な検証法時刻歴応答解析など耐久性などの規定大臣認定適合性判定  建築確認 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 12 2 限界耐力計算等による設計のフロー（p.106）構造計画（P.107-）  構造計画とは、建築物に求められる性能を与えるため、構造計画（4.2節）断面・配筋の仮定準備計算（4.3節）     断面・配筋の変更使用限界に対する検討（4.4節）・弾性骨組解析損傷、安全限界に対する検討（4.6節）構造性能の目標の設定構造形式・使用材料架構・構造部材の配置部材の形状・寸法などを決定する最初の造形作業・弾塑性骨組解析・限界耐力計算最も経験と直感が必要とされる。構造図の作成（4.8節） 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 13 構造形式・使用材料 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 14 スーパーラーメン  材料・構造の選択：  RC造、PC造、S造、木造、ケーブル構造、膜構造…  構造形式：  ラーメン、耐震壁付ラーメン、壁式構造、フラットスラブ、シェル… 東京都庁舎 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 15 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 16 PCスーパーラーメン吊り構造の建築ミネアポリス連邦準備銀行テッド・デファンス（新凱旋門）香港上海銀行 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 17 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 18 3 ブロック割とエキスパンションジョイントスパン割と梁の配置  複雑な平面や長大な平面は、Exp.Jでブロックに分ける。  スパン：6-7mが一般的に経済的  柱の支配面積：20-50m2  長い建物は60m程度以下に分ける（乾燥収縮や温度応力、複雑な地震応答）  L型、コ型平面は、長方形になるように分ける 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 19 大スパンにする場合は、  梁・柱を太くする  直交方向のスパンを小さくする  大スパンの両側に小スパンを設ける 2010/4/21 梁の形状寸法柱の形状寸法  梁せい：スパンの1/10-1/12  剛比：柱の70%以上とする  スパンが5mを超える場合は小梁をかける  上層階や大スパンの梁は、常時荷重が厳しくなるが、下層階や短スパン梁は地震時応力で配筋が決まることが多い。  短スパン梁はせん断力が大きくなるので、せん断設計が重要。  断面積： 2010/4/21 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 21 構造設計の流れと構造計画 20 平均軸応力度が1-2N/mm2程度以下せん断力係数1.0に対する平均せん断応力度1-2N/mm2程度以下が望ましい  形状：短柱（h/D＜３）は避ける構造設計の流れと構造計画 22 構造設計の流れと構造計画 24 志賀マップ耐震壁の配置  構造物の剛性・耐力を支配する重要な構造要素  平面・立面的なバランスの良い配置  過去の地震では，壁率30cm2/m2以下の建物に被害  高さ方向に連層壁にする  平面内で均等にバランスよく配置 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 23 2010/4/21 4 平面内の剛性のバランスが悪い例剛心高さ方向の剛性のバランスが悪い例重心せん断破壊平面内の偏心高さ方向の剛性の不均一（ピロティ） 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 25 1995兵庫県南部地震の被害 2010/4/21 26 構造設計の流れと構造計画最近の高層RC造建物の構造計画  純フレーム、チューブ、コア壁およびそれらの組み合わせ展開チューブ架構複合ピロティ部の層崩壊 30～50F コア壁架構（1995兵庫県南部地震）制震化 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 27 他構造との組み合わせ 2010/4/21 構造設計の流れと構造計画 28 5