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投稿者:小心者
〔偏心距離と剛心率による保有水平耐力の割増〕 建物が偏心をすることで問題なのは、建物が並進変形とならずに、剛心から大きく離れた柱や耐力壁の変形が増し、負担せん断力がそこに偏ることで、バランスの悪いせん断力分担となるために、小さな地震力で一部のフレームが崩壊に至るからです。 前述した高層でセットバックした建物において、図 4-5 のように剛心から離れた X1 通りに、より大きな(偏った)変形が生じました。この変形にはせん断変形の他に曲げ変形が含まれます。曲げ変形とは建物全体が曲げ変形することを指し、つまり、6F 階より下層の柱には軸力により、引張で伸びる(Y1 通りの)柱と圧縮で縮む(Y3 通りの)柱が存在して、建物全体を曲げようとする曲げ変形が加わっています。 このような下層階の曲げ変形により建物が傾いたことで増大した 6F 階の水平変位は、柱や耐力壁のせん断力を増加させる効果は小さく、せん断力が増えずに変形だけが増大しているという、悪さをしない変形だと言えます。 つまり、悪さをしない変形が加わったものの、あたかも悪さをする変形と同類として計算上はその変形を加算しているため偏心率を大きくさせ、保有水平耐力の割増に影響を与えることになりました。 そこで悪さをしない変形部分を取り除いたうえで偏心率等を算出する意味で、柱の軸変形を止めて計算をすると、図4-5で偏心距離(重心から剛心までの距離)が約15(m)であったものが、4 分の 1 の約 4(m)弱となり、偏心率は 5 分の 1 となりました。(図 4-6 参照) この建物は、柱の軸変形に伴う建物の曲げによる変形成分が、偏心に大きく関わっている事例と言えます。また図 4-6 における 6F 階は偏心のない平面配置となっていて、剛心位置も 6F 階の中央に移りました。このことをもってこのセットバックした高層建物のモデル化を建物の曲げ変形を無視して解析すればよい、と短絡的にいうことはできません。この建物はセットバックしているため柱軸力は偏っているという特性をもった建物ですので、この軸力をどこまで気に掛けるかという工学的な判断が偏心率に留まらずに伴う建物です。 構造設計において、偏心率を小さく抑えることはもっとも重要な構造計画と言えます。しかし構造計画を変更することは意匠設計者との攻防において容易に受け入れられないところかもしれません。とはいっても、構造計画に際しては平面的にも立体的にもバランスのよい配置を目指すことを第一に考えることは必要です。その上で計算上のモデル化を的確な工学的判断のもとで適切に対処することになります。 ※ピロティの上に載るセットバックのある此の建物(マンション)を、あの企業がどこまで気に掛けて的確な工学的判断のもとで適切に対処しているのかどうかは(設計でも、施工に於いても)・・・、謎です。
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