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建築物の構造概論4

建築物の構造と種類

構造名称	特徴
ラ―メン構造	柱とはりが剛で接合された骨組。応力としては柱には曲げモ―メント、せん断力、軸方向力、梁材には曲げモ―メントと せん断力が生じる
トラス構造	部材を三角形状にピン接合した単位を組み合わせて得られる構造体骨組、接点に作用する荷重を部材軸方向の力に分散して支持する。 大スパン空間に適応する。 部材の応力は軸方向力のみ生じる構造である。
シェル構造	卵の殻や貝殻等のように薄い曲板により、力学特性を生かして、種々の曲板形状により構成された構造である。ほとんどの応力を面内力として伝達させる構造である。大スパンに適する。
空気膜構造	構造体の内部と外部の空気圧の差により、膜面に張力、剛性を与える形状を得る構造形式。
ア―チ構造	全体をア―チ状に構成する構造である。応力は曲げモ―メント、せん断、軸方向力が生じる構造である。

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特に試験に出題されやすい構造記載しましたが、ここのポイントは応力は覚えましょう。間違えやすいのでしっかり暗記しましょう。

• ラ―メン構造・・・・柱には曲げモ―メント、せん断力、軸方向力、梁材には曲げモ―メントとせん断力が生じる
• トラス構造・・・・・大スパン空間に適応する。
  部材の応力は軸方向力のみ生じる構造である。
• シェル構造・・・・・ほとんどの応力を面内力として伝達させる構造である。大スパンに適する。
• 空気膜構造・・・・・膜面に張力、剛性を与える形状を得る構造形式。
• ア―チ構造・・・・・応力は曲げモ―メント、せん断、軸方向力が生じる構造である。

構造力学と荷重

構造力学

応力には軸方向力、せん断力、曲げモ―メントの3つがある。

軸方向力	はりの軸方向に働く力のこと。引張応力と圧縮力がある。
せん断力	部材内の面に作用して、面をずれさせるように作用する力である。
曲げモ―メント	部材を湾曲させようとする力。

支持形式

梁等の支持形式には、片持支持形式、単純支持形式、3ピン支持形式があります。

• 片持支持形式
  • 一端を固定し他端が自由になっている。
• 単純支持形式
  • 一端が回転端(ピン)、他端が移動端(ロ―ラ)になっている。
• 3ピン支持形式
  • 2つの回転端(ピン)で支持され、その中間にもう一つのピン接点を持つ。



荷重

荷重には鉛直荷重と水平荷重がある。


• 鉛直荷重は固定荷重、積雪荷重、積載重荷等
• 水平荷重は風圧力、地震力等
1. 固定荷重
   • 固定荷重は建物の自重のこと
2. 積載荷重
   • 積載重荷には家具、物品の重量並びに利用する人間の重量が含まれる。
3. 積雪荷重
   • 屋根に積もる雪の重量、積雪の多い地方では荷重はおおきく異なるが、単位荷重も地域により異なる。
4. 地震力
   • 地震による外力、建築物重量が重いほど地震力を受ける。瓦屋根のような重い屋根は地震に弱い。また、地盤の種類により異なる。
     地震力=(固定荷重　+　積雪荷重(+積雪荷重)) X その部分の地震層せん断力係数
5. 風圧力
   • 風による外力、建物が高くなるほど風圧力は大きくなる。風力係数　Ｘ　速度圧で計算。

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固定荷重には人の重量は含まれない←これ重要
含まれるのは積載荷重です。

片持ち梁

片持ち梁とは、1点を固定端とし他端を自由端とした梁です。以下のようなものです。




片持ち梁の最大のせん断応力は、片持ち梁の支点に生じる反力と同じ値です。
先端に集中荷重Pの作用する片持ち梁の場合、せん断応力＝反力＝Pとなります。




片持ち梁のせん断応力Ｑの公式を下記に示します。
Q=P
せん断力はどの箇所でも一定となります。



上記積載荷重については細かい数字は覚える必要はありません。
出題傾向としては
事務所の床の構造計画をする場合の積載荷重は、一般に教室より大きく設定されている。
このような感じで出題されます。
大小関係をしっかり覚えましょう。
良く出題されるのは教室と事務所です。
住宅の居室 < 教室 < 事務室
になります。

等分布荷重

等分布荷重とは線材であれば単位長さ、床材等では単位面積当たりの荷重が全長、もしくは全面にわたって一様に分布している荷重。


等分布荷重の作用する単純梁のせん断力は、梁中央で最も小さい。



建築物の構造計画

鉛直荷重に対する計画

1. 基礎にかかる力の不均衡は不同沈下の原因となるので出来るだけ避ける。
2. 鉛直荷重を地盤まで伝えるのは、鉛直方向の力の流れがバランスのよい構造とする。
3. 各階の柱・壁は、上下階がなるべく同一位置になるように配置する。

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まあなんとなくわかる問題だよね!
各階上下ともバランスが大事だということかな

水平荷重に対する計画

水平荷重でも建築物の骨組、耐力壁、筋かい等をバランスよく配置することが重要である。ねじれを防ぐために、平面的なバランス に対する偏心率の規定がある。他に立体的なバランスに対する剛性率、扉、窓など二次部材を保護するための層間変形角の規定がある。

1. 水平荷重には、骨組、耐力壁、筋かい(ブレ―ス)等により垂直構面を主として抵抗させる。
2. 建築物の骨組・耐力壁、筋かい等の耐力要素をバランスよく配置する。

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構造計画と構造設計に関する用語

• 筋かい(ブレースともいう。)
  • 骨組の壁面の垂直構面に入れる斜材。構面の変形を防ぎ、鋼性を高めるとともに地震力や風圧力に抵抗する。
• 吹きだまり
  • 積雪地帯において、雪と風を伴う吹雪や積雪が風に吹かれて生じる局所的な積雪。
• 水平ブレース
  • 床面や屋根面のような水平構面に入れる斜材。構面に変形を防ぎ、鋼製性を高めるとともに地震力や風圧力に抵抗する。
• 鋼性率
  • 地震荷重に対して求められる層間変形角の逆数を、各階の層間変形角の逆数の全階にわたる平均値で除した率のこと。立面的なバランスに対する規定。
• 層間変形角
  • 各階の層間変位をその層の高さで除した値のこと。2次部材(窓・扉等)に対する変形を制限する規定。
• 偏心率
  • 梁や柱の中心軸から離れた軸に沿って作用する荷重を偏心荷重と言い、各階の偏心距離を各階の弾力変形で除した値のこと。平面的なバランスに対する規定。