【わかりやすい構造設計】一貫計算では検討できない個別検討項目（随時更新）

現在の構造設計では一貫計算は欠かせないツールになっています。おおよその検討は一貫計算内で対応できますが、それで全ての検討ができるわけではありません。重要な個別検討は一貫計算以外で行う必要があります。

今回の記事では一貫計算外でよく検討が必要となる内容と検討方法の参考になるものを紹介していきたいと思います。

①検討項目

どんな計画にしている場合には一貫計算とは別に検討する必要があるのかを解説します。具体的な検討方法は②参考資料で紹介している書籍やサイトを参考に理解を深めてください。

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スラブの面内せん断力の検討／非剛床部分の梁の水平方向の応力に対する検討

吹き抜けによってスラブ範囲が少なっている場合や平面形状が極端に長方形になっている場合には少ないスラブや梁の面外方向の耐力で伝達できているかを確認する必要があります。特に耐震壁付近のスラブが少ない場合には要注意です。

また剛床仮定を前提で計算していることも踏まえると、特に大地震時の検討の際にどの耐力を採用するのかの判断が重要になります。基本的は鉄筋は考慮しないコンクリートの耐力で満足するくらいの安全率を有していた方がよいと思っています。

スラブで基本は力を伝達しますがそれによって周辺の梁も軸力が発生することもあるので、周辺条件も確認するようにしましょう。

参考：「非剛床」設定の基本と3つの留意点
参考：１．超高層建築物の構造設計実務

ねじれに対する検討

一貫計算に限らず、見落とされがちなのが「ねじれ応力」になります。具体的には以下のような事例があります。

・片持ち梁やスラブが取り付く梁
・梁側面に取り付ける外壁の離れが大きい場合
・湾曲した梁（カーブ梁）
・平面形状や剛性が不整形な建物
・2本杭のフーチング
・偏心した布基礎

以下の参考記事で解説しているので詳細はそちらを参照してください。

参考：見落としがちな「ねじれ応力」とは？発生事例

RC造

ピロティ柱・梁

上階が耐震壁で下階で耐震壁が抜けた場合のピロティ階の柱については個別に他の柱に比べて安全率を高めておく必要があり、どの程度のクライテリアにするのかを考える必要があります。一貫計算内でもクライテリアを設定して検討することもできますが、個別部材ごとには設定できないのでワーニングメッセージだけでなく数値で確実に確認するようにしましょう。

また耐震壁の枠梁は一貫計算では算定外の部材として扱われますがピロティ柱の柱頭部の大梁については曲げモーメントと軸力に対して個別の検討が必要になります。

参考：１．超高層建築物の構造設計実務

方立壁の検討

柱には取り付いてなくても上下部分にスリットを設けていない二次壁（方立壁）については、変形を拘束してせん断力を負担してしまいます。しかし一貫計算内では、梁の剛度増大率や剛域には影響しない壁として扱われてしまいます。

実際には方立壁がせん断力を負担すると大梁には付加応力として曲げモーメント及びせん断力が発生します。なので想定よりもヒンジが早めに発生する可能性や、せん断破壊する可能性があります。
方立壁の剛性に応じて、壁が負担するせん断力を設定して大梁に付加する応力を設定して、少なくとも大梁のせん断設計の余裕度を確保するよにしましょう。

参考：二次壁の利用と構造スリットの評価と留意点

最上階の柱頭部主筋の定着長さ

最上階の大梁せいが小さい場合には十分な定着長さが確保できない場合があります。柱頭部の柱主筋においては4隅の主筋はフックを設ける必要があります。しかし、他の主筋については定着長さが確保できれば直線定着にしておきたい部分です。フックがあると地組した梁の鉄筋の落とし込みができない、配筋が非常に込み合うということがよくあります。あとからフックを付けようとすると、ステッキ筋を後で重ね継手として差し込むか、かご筋を配置する必要があります。

これらを改善するために鉄筋径やコンクリート強度、鉄筋のなきなどを踏まえた計算式で定着長を設定することができます。計算することで一般的な標準図の定着長さよりも短くできます。配筋おさまりがパターンが複雑にならない範囲で個別検討で設定することで納まりの改善が図れます。

参考：１．超高層建築物の構造設計実務

鉄骨造

横補剛材の検討

一貫計算の中では必要な横補剛間隔や本数については算出してくれますが、横補剛としての耐力や剛性、接合部のボルトの耐力が満足してくれているかは検討してくれません。

なので横補剛部材として使用している部材については別途検討が必要です。スラブの取り付きの有無でも検討方法が変わってきます。

参考：横補剛はなぜ必要？役割と性能を解説
参考：３．建築物の構造設計実務のポイント

完全合成梁の検討

一貫計算の中で合成梁としての評価はできますが、剛性梁として評価するために必要なスタッド仕様については別途確認する必要があります。

参考：合成梁・不完全合成梁の使い分けと評価のポイント
参考：２．2015年構造設計Q＆A集 

②参考資料

検討方法の詳細については各種基準書に立ち戻って理解することが重要ですが、どんな場合にどんな検討をするのかと言ったことを大きく知った上で基準の内容を活かすことができるとも言えます。

なので今回紹介する参考資料というのは、具体的な基準書の紹介ではなくどの基準書のどの部分を参照するればよいのかの照準が絞るために参考になる資料を紹介します。

サイト

いずれのサイトとも実務での指摘とその回答という形で紹介されているので非常に実践向きの内容になっています。その分そのまま使用できるため、内容についての理解が不十分なままでもそのまま数値を当てはめて検討書を作ることもできてしまいます。また、事例があるからといって必ず正しいとは限らないでの内容の理解は不可欠になります。

大阪府構造計算適合性判定　指摘事例集　-よくある指摘事例とその解説-

愛知県建築住宅センター　構造計算適合性判定　判定内容事例集

福岡県建築住宅センター　判定事例による質疑事項と設計者の対応集

一般財団法人 日本建築防災協会　構造設計者向け留意事項集

書籍

１．超高層建築物の構造設計実務

この書籍は超高層建築物というのがタイトルに入っていますが、超高層建築物に限らず参考になる内容がたくさんあります。中低層の建築物でも使えるし、構造種別においてもRC造にS造、CFT造、SRC造、混構造、制振、免震といった幅広い内容に対応しています。一度目次を眺めておくだけでも、なにか迷ったときに参考にしようと思えます。

２．2015年構造設計Q＆A集 

タイトルの通り幅広い内容に対してQ&A形式でまとめられていて非常に見やすい構成になっています。回答の中で具体的な事例や参考図書の記載もあるので、不明点を自分で調べやすく理解を深めやすくなっています。内容についても幅広くまんべんなくまとめられています。

３．建築物の構造設計実務のポイント

扱われている項目は前述の２冊に比べると少ないですが、モデル化や保有水平耐力計算と根本的でベースになる部分について実務上での扱いに寄った形で詳細に解説してくれています。
よく使う個別の検討項目についてもいくつか解説があり、項目が少ない代わりに非常に丁寧な解説になっています。