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RC/SRC/S造の一貫構造計算

BUS-5


直感的な操作による思い通りの作業、高度な計算を実現。

平成19年6月改正建築基準法対応 (財)日本建築センター性能評価中

イメージ BUS-5は、改正された建築基準法に対応し構造計算をトータルにサポートする構造計算ソフトです。構造骨組の形状や配置を忠実にモデル化する機能と解析により、モデル化に関する悩みが解決します。もちろん、構造計算書や設計図書、構造計算概要書などの出力様式にも対応していますので提出書類をスピーディーに作成できます。

建物形状の自由度拡大

スパン数90(X,Y方向共)、80階、30,000節点までのRC/SRC/S造建物またはこれらが層ごとに混在した建物を扱います。X,Y方向フレームで構成される格子状建物を基本としますが、傾斜フレーム、中折れフレーム、傾斜部材を含む建物も扱えるほか、格子状の節点を任意に結ぶ任意軸が設定できるため、不整形な建物にも容易に対応できます。

平面図 任意軸を含む平面図 立面図
平面図 任意軸を含む平面図 立面図

使用できる材質一覧

コンクリート 普通コンクリート(Fc≦60N/mm2)および1種,2種軽量コンクリートを扱います。
鉄筋 材質 普通鉄筋
SR235、SR295、SD235、SD295、SD345、SD390、SD490が使用できます。
高強度せん断補強筋
RC造柱、はりのせん断補強筋としてKSS785、KW785(ストロングフープ,スミフープ,リバーボン785)、SBPD1275/1420(ウルボン)、UB785(ウルボン785)、SBPDN1275/1420(リバーボン1275)、SHD685(UHYフープ)が使用できます。
10[9]、13、16、19、22、25、29[28]、32、35、38、41mmまで使用できます。
(SR材は32mmまでで[ ]内の数値はSR材の径)
SRC造の鉄骨 SS400、SS490、STK(STKR)400、STK(STKR)490、SM400、SM490、SM520、SN400、SN490が使用できます。断面形状として、はりはH形、柱はH形を組み合わせた十字形、T形、L形と箱形、角形鋼管、鋼管とし、箱形は鋼板組立、H形は鋼板組立と圧延H形鋼とします。
S造の鉄骨 SS400、SS490、STK(STKR)400、STK(STKR)490、SM400、SM490、SM520、SN400、SN490、冷間成形角形鋼管(BCR295、BCP235、BCP325、BCP325T)、熱間成形角形鋼管(SHC400、SHC490、SHCK490、SHC275-EN、SHC-355-EN)、SUS304、SUS304N2A、SCS13A、SSC400が使用できます。断面形状として、はりはH形、溝形、角形鋼管、C形、柱はH形、箱形、角形鋼管、鋼管、C形とし、箱形は鋼板組立、H形は鋼板組立と圧延H形鋼とします。
S造の露出柱脚 ハイベース(日立機材)、ベースパック(岡部梶A旭化成建材)、NCベース(日本鋳造)、ジャストベース(コトブキ技研工業)、ISベース(アイエスケー)が使用できます。
アンカーボルト SS400、SS490、SNR400、SNR490、SD235、SD295、SD345、SD390、SD490、ABM400、AMB490(JSS建築構造用切削ねじアンカーボルト)、ABR400、ABR490(JSS建築構造用転造ねじアンカーボルト)
その他 コンクリート、鉄筋、鉄骨について、上記以外の材質を使用する場合や、上記の材質でも異なる許容応力度を使用する場合は直接入力することができます。

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BUS-5は、RC/SRC/S造建物の許容応力度等計算、保有水平耐力計算を一連して行います。またダイアログに従って行う簡単な操作により構造計算概要書を作成します。種々の検証法による構造安全性の確認や、基礎構造と上部構造を一体として計算できる機能などを追加するオプションソフトも充実しています。

許容応力度計算

準備・応力(擬似立体解析または立体解析による)・断面計算を一貫して行うほか、計算条件を変えながら、これらの計算を個別に行い、種々の試設計に威力を発揮します。なお、平成19年改正建築基準法および2007年版建築物の構造関係技術基準解説書によるRC/SRC造柱はり接合部のせん断力の検討、スリット付壁、冷間成形角形鋼管、S造露出柱脚部の計算が組み込まれています。

準備計算

はり剛度増大率入力
はり剛度増大率入力

部材は個別に材質を指定できるほか、材料強度、許容応力度を直接入力できます。土木基準での設計、特殊な材質の使用や意図的な材料強度の変更にも簡単に対応できます。

計算機能

建物形状、部材寸法、積載荷重などから、柱軸力、はりCMQ、土圧などによる柱のCMQ、片持ばりのモーメント、層ごとの重量などを計算します。また、RC/SRC造では壁量を求めます。

荷重計算

地震力、風荷重、積雪荷重を自動計算しますが、建物固有周期Tや地震時層せん断力係数、風荷重、用途係数を直接入力することもできます。風荷重は屋根の吹き上げ、吹き降ろし荷重も考慮します。

壁のモデル化

壁は開口の大きさに応じて、耐震壁または一般壁として扱います。耐震壁として扱う場合は、壁エレメント置換かブレース置換のいずれかとします。また、一般壁の場合は柱・はりの剛域や剛性増大率を考慮したフレーム置換とします。これらのモデル化に伴う計算は自動的に行います。

基礎ばりのCMQ

べた基礎や布基礎の場合、地盤反力によって生じる基礎ばりのCMQの計算を行います。

スラブによるはり剛性増大率

RC/SRC造では床スラブの協力幅によるはりの曲げ剛性増大率を、S造では合成ばり効果によるはりの曲げ剛性増大率の自動計算を行います。

SRC、CFT柱の剛性増大率

SRC柱やCFT柱では、内蔵鉄骨や充填コンクリートによる剛性増大率を自動計算します。

パラペット重量

最上層の外周のパラペット重量を自動的に加算する機能を備えています。

雑壁

フレーム面内はもちろん、フレーム面外にある場合でも、偏心率や剛性率に雑壁の影響を考慮することができます。

解析条件の設定

応力計算条件の応力計算方法入力
応力計算条件の応力計算方法入力

スリット

柱・はりぎわの位置に配置されたスリットは、完全スリットまたは部分スリットのいずれかを指定でき、各々に対応したモデル化や応力の割増しを自動的に行います。

柱はり耐力比の検討

冷間成形角形鋼管の柱では、柱・はりがピン接合の場合や中間階での柱抜けの場合などに、柱はり耐力比の検討を行うかを指定できます。また、PH階を最上階とみなすかどうかの指定も可能です。

部分地下

部分地下階がある建物では、地盤の水平抵抗力を評価した回転剛性や地盤負担水平力の指定など、建物に適したモデル化を選ぶことができます。

多剛床と床の剛性

多剛床の指定や荷重ケース別の剛床解除ができます。また、開口のある床をブレース置換して床剛性を考慮したり、S造床面ブレースの剛性を考慮した解析もできます。

地震力

地震力の作用方向を任意に指定でき、水平荷重時に支点の浮き上がりを考慮して解析します。

応力計算

応力計算結果
応力計算結果

不整形な建物

立体フレーム解析、擬似立体解析のいずれかを選択できるので、斜め柱、下階柱抜け、中折れフレームや任意軸を持つ不整形な建物の応力を正確に求めることができます。

積雪荷重

指定により積雪荷重の応力計算を行います。

応力の割増

S造において、筋かいの負担する水平力の割合βにより断面計算時に応力の割増を行います。

杭頭曲げモーメント

上部構造と切り離した基礎ばりのみの応力解析モデルで、杭頭曲げモーメントを処理できます。「BUS-基礎構造」ソフト(別売)を用いて杭頭曲げモーメントを自動計算できます。

計算ルートの判別

層間変形角、剛性率、偏心率の計算を行い、自動的に計算ルートの判別を行います。

偏心率、剛性率の計算

主剛床について偏心率・剛性率の計算を行います。吹き抜けやツインタワーなどで多剛床になる場合は、別途CSV形式で出力する従剛床の偏心率などを参考に剛性バランスの適否を判断してください。

断面計算

断面計算条件入力
断面計算条件入力

断面計算

はり、柱(2軸応力にも対応)、耐震壁、壁面ブレース、床面ブレース、ベースプレート柱脚の断面計算(算定計算/検定計算)を行います。

計算ルート

計算ルートは、RC/SRC造では1、2-1、2-2、2-3、3を、S造ではルート1-1、1-2、2、3を扱います。自動的にルートの選択を行うほか、入力によりX、Y方向別にルートを指定できます。

許容応力度

法規による許容応力度のほか、直接許容応力度を入力できます。

断面計算位置

断面計算位置は、柱は柱頭と柱脚、はりは端部と中央に加えて、RC部材ではうちのりスパンの1/4の点またはハンチ始点、SRC/S部材ではハンチ位置と継手位置とします。端部断面計算位置は、長期・短期荷重時とも軸心、フェース、剛域端を指定できます。

RC部材

RC規準(1991)に対応した付着応力・定着応力の計算、柱はり接合部の短期許容応力度に対する計算が行えます。

RC造のせん断補強

X形配筋や高強度せん断補強筋を利用することができます。(ストロングフープ、スミフープ、リバーボン785、リバーボン1275、ウルボン、UB785、UHYフープに対応しています)

部材グループの断面計算

RC/SRC/S部材の算定計算では、部材をグループ分けして各グループに必要な鉄筋や鉄骨を求めることができます。また、この計算結果から配筋データを自動生成できます。

各種の割増率

RC/SRC部材では、設計用せん断力Qdを求める際、各種の割増率を入力により指定できます。

CFT柱

SRC充填タイプの鋼管コンクリート構造で、CFT告示による計算ができるほか、新都市ハウジング協会指針に対応した計算もできます。

アンカーボルトの伸び

S造露出柱脚のアンカーボルトの伸び能力の有無を指定し、保有耐力接合の判定や応力割増を自動で行う他、ベースプレートの板厚の算定計算も行います。JSS仕様のアンカーボルトは切削/転造ネジをデータベース化しています。また、データベースに登録された既製品露出柱脚は、製品名の指定だけで計算できます。

軽量鉄骨・S造根巻き柱脚

軽量鉄骨、S造根巻き柱脚の断面計算ができます。

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荷重計算とモデル化の概要

構造階高の自動計算

構造階高の自動計算

構造階高(Hki)は直接入力のほか、意匠階高(Hdi)と各層標準はりせい(Di)、床仕上面とはり上端の距離(Li)から自動計算もできます。

斜め軸の場合の荷重項

2方向板の場合

不整形な床形状の場合、2方向板では角の2等分線で、1方向板の場合では荷重伝達方向の2等分線で床を分割し、正確に負担面積を求めた後、荷重項を計算します。

逆ばりのモデル化

逆ばりのモデル化

逆ばりの場合、応力計算でのはり心は他のはりと同一に揃えますが、剛域で柱の剛性を調整します。断面計算に用いる柱うちのり長さは実際のはりの位置を用いて正確に求めます。

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建築データの入力

形状入力

壁板の配置
壁板の配置

開口の配置
開口の配置

壁形状・床構造を形状で直接入力できるので、入力状態が確認しやすく、煩雑になりがちな作業から開放されます。例えば壁形状の入力では、壁板と開口を別々に入力できるので、予め開口を含めた壁形状種類を作成する必要がなく、設計過程での壁厚や開口の変更も容易に行えます。

建築データを詳細に入力

部材の寄りやレベルなど、建物を詳細に定義するデータの入力機能が充実。意匠図と同一の寸法で建物データを入力できるので、そのまま構造図として利用できます。例えば、壁開口位置は意匠図と同じ寸法で入力できるため、袖壁長さなどが正確に計算できます。また部材心の平均、構造スパン、構造階高を自動計算する機能があります。

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保有水平耐力計算

荷重増分法や節点振り分け法により保有水平耐力を計算します。増分法の応力解析方法は、立体解析、擬似立体解析、平面フレーム解析(個々のフレームを別々に解くことも可能)を選択でき、部材端塑性化モデルはマルチスプリングモデルを選ぶことができ、立体解析に適した軸力と曲げモーメントの相関を正確に表現できる他、複雑な断面形状でもモデル化することなく、そのまま適用できます。

保有水平耐力計算

保有水平耐力計算条件入力
保有水平耐力計算条件入力

解析条件等入力
解析条件等入力

解析モデル

平面MN、平面MS、擬似立体MN、擬似立体並進MN、擬似立体MS、擬似立体並進MS、立体MS、立体並進MSモデル、節点振り分けモデルを扱います。各MSモデルには、直接入力によりMNモデルを混在させることもできます。

MNモデル 曲げ耐力はM-N曲線により求めます。
MSモデル 曲げ耐力はマルチスプリングモデルにより求めます。

立体解析

立体解析では、柱や壁端部に2方向のMS(マルチスプリング)モデルを採用しているため、不整形な建物の任意方向の保有水平耐力を正確に求めることができ、2軸応力を受ける柱耐力のM-N関係も正確に表現できます。また、直交フレームの拘束効果も自動的に考慮します。床の回転変位を拘束(並進モデル)することもできます。

擬似立体解析

擬似立体解析は、指定により直交フレームの拘束効果も考慮できます。柱や壁端部に1方向のMSモデルを採用するか、各規準式により求めたM-N曲線により柱・壁の曲げ耐力を求めるMNモデルを採用するかを選択できます。床の回転変位の拘束もできます。

平面フレーム解析

平面フレーム解析は、1フレームずつ単独に解く方法で、柱・壁にはMSモデルまたはMNモデルを指定できます。

節点振り分けモデル

柱はり架構は節点振り分け法、壁は仮想仕事法で計算します。整形な建物に利用できる手計算レベルの解析法です。

計算の終了条件

保有水平耐力確定時とDS算定時について終了条件を設定することができます。終了条件は、必要保有水平耐力に達した時点や、指定した層間変形角に達した時点、崩壊機構形成時まで計算させたり、伸び能力のない露出柱脚(立体解析を除く)にヒンジが発生した時などを設定することができます。

必要Pw

せん断破壊しない必要Pwの算定ができます。

柱はり接合部の検討

ルート3で指定されているRC/SRC造の柱はり接合部の設計用せん断力とせん断耐力を比較し、不足する場合は接合する柱の部材ランクをFDとします。

冷間成形角形鋼管

冷間成形角形鋼管を使用したときの全体崩壊か局部崩壊かの判別をします。局部崩壊の場合は、材質に応じて定められた柱耐力の低減率を用いて冷間成形角形鋼管の保有水平耐力計算を算定します。

部分スリット

部分スリットに対応した保有水平耐力計算が可能で、部分スリットに面する部材の設計用せん断力の割増を行います。

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解析の概要

はりの塑性化モデル
はりの塑性化モデル

柱のMSモデル
柱のMSモデル

RC袖壁付柱の軸バネモデル
RC袖壁付柱の軸バネモデル

解析モデル

柱・はりは線材に、耐震壁は開口が小さい場合は壁エレメントに置換し、開口が大きい場合は、たれ壁・腰壁・そで壁と考え、剛性や剛域を考慮した解析モデルを用います。

外力分布

1次設計で用いたAi分布から求めた外力分布に比例する増分荷重を与えて解析します。外力分布形を直接指定することもできます。

浮上りの考慮

各荷重ステップ計算後に、浮上りと支点の圧縮耐力の検討を行い、浮上りや圧縮降状が発生した場合は支点の解除を行います。

塑性化の判定

解析モデルに増分荷重を与えて応力解析を行い、材端応力を求めます。次いで下図のような柱・はり・壁の塑性化を考慮したモデルにより応力と耐力を比較します。解析に伴い、曲げひび割れやせん断ひび割れによる剛性低下を指定できます。特に鉛直部材にMSばねを用いたモデルは、モーメントの増大による曲げ剛性の低下を正確に評価できます。

部材種別とDsの判定

個材としての部材種別を判定した後、フレームや耐震壁の種別および耐震壁の水平耐力負担率βuより構造特性係数Dsを求めます。また露出柱脚でのアンカーボルトの伸び能力を考慮したDs値を算定できます(Ds値を別途直接入力することも可能)。

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計算結果出力

計算結果出力

伏図・MNインタラクション
伏図・MNインタラクション

荷重-層間変位・Qu-Qun
荷重-層間変位・Qu-Qun

単位(BUS-5、DOC-RC/SRC、BUS-COST共通)

出力する時点で、入力と独立して従来単位系/SI単位系のいずれかを選択できます。

保有水平耐力

保有水平耐力計算(立体解析)で任意方向加力としたときの加力方向に対する保有水平耐力を出力します。

塔屋階や地下階

保有水平耐力計算では、塔屋階や地下階は算定対象外ですが、指定により算定結果を出力できます。

構造計算概要書

構造計算概要書出力例
構造計算概要書出力例

指定により建築基準法施行規則第1条の3に示された書式に従って構造計算概要書を出力します。

ダイアログに従って設計方針や出力条件を入力するだけで、計算結果を構造計算概要書の形式にまとめて出力します。出力はBUS-5の画面上、または、Wordデータとして出力できます。

構造計算概要書の中身はツリーウィンドウにカテゴリごとに表示されるので、内容の確認が容易です。

構造計算概要書作成用ダイアログ

構造計算書

構造計算概要書出力例1

構造計算概要書出力例2

構造計算概要書出力例3

グラフィック形式で、表と伏図/架構図を用いて計算結果をコンパクトで見やすく出力します。カラー表現もでき、計算結果の要点を容易に確認できます。出力をExcelやWordで利用できます。

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スイスイ進む入力作業

フレーム図
フレーム図

表形式によるはり形状入力
表形式によるはり形状入力

データ入力

データは、ダイアログや図形によるインタラクティブな入力と、テキスト形式による一括入力が行えます(対話入力/テキスト入力共に、従来単位系/SI単位系入力が選択可能)。また、部材断面形状や配筋データなどは、表形式でも入力できます。

図面入力

建物形状や部材の配置は、スケールに忠実な伏図または架構図で行い、入力しながら図面として確認できるため、ミスを防ぎやすく、床組みや壁開口位置などの確認も入力と同時に行えます。

細かな設定

図面上でデータ配置を行う場合に、配置対象データだけを表示するなど、データ作成に便利な細かな設定ができます。また、部材を連続的に配置・削除できるため、効率的な入力が行えます。

データベース

鋼材、既製柱脚、JSSアンカーボルトに関する諸数値がデータベース化されているため、これらの入力を行う際に製品名を選択するだけで、形状、材質、回転剛性など、計算に必要な全データを取り込めます。

リストから選ぶだけで計算に必要な数値を取り込めます
鋼材 JIS H形鋼、H形鋼(外法一定)、鋼管、鋼管柱、角形鋼管、等辺山形鋼 等
既製柱脚
NCベース 日本鋳造(株)
スーパーハイベース 日立機材(株)
ベースパック 岡部(株)、旭化成建材(株)
ジャストベース コトブキ技研工業(株)
ISベース アイエスケー(株)
JSSアンカーボルト JSS切削ねじアンカーボルト、JSS転造ねじアンカーボルト

※順次、新製品に更新しています。

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準拠基準

計算の方法は、建築構造に関する法令や、下記の基準類に基づいています。

  • 2007年版建築物の構造関係技術基準解説書
  • 2008年版冷間成形角形鋼管設計・施工マニュアル
  • 鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説 1999年改
  • 鉄骨鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説 2001年改
  • 鋼構造設計基準・同解説 2005年版
  • 鋼構造塑性設計指針 1975年
  • 軽鋼構造設計基準・同解説
  • X形配筋部材の設計と施工
  • ステンレス建築構造設計基準・同解説
  • 地震力に対する建築物の基礎の設計指針
  • 建築基礎構造設計指針 2001年改
  • 建築耐震設計における保有水平耐力と変形性能 1990年
  • 鋼構造座屈設計指針 1996年
  • 2001年版東京都建築構造設計指針
  • コンクリート充填鋼管造技術基準・同解説 2008年改
  • 2001年版CFT構造技術指針・同解説

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