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RC/SRC/S造の一貫構造計算

BUS-5


【一般財団法人 日本建築センター性能評価申請中】

直感的な操作による思い通りの作業、高度な計算を実現。

イメージ BUS-5は、建築基準法、各種基規準類に準拠し構造設計をトータルにサポートする一貫構造計算ソフトウェアです。

建物形状の入力は部材の寄りを考慮した意匠寸法による入力から構造スパンや構造階高を求めることができます。データの入力はマウス操作を中心とした対話形式と、効率のよい入力が可能なテキスト形式による入力形式を選択できます。

また、基準となる通りのほかに任意軸と呼ぶ第3の通りを追加することで複雑な平面の建物形状の入力も意図するままに入力でき、モデル化に関する悩みを解決できます。

計算結果は、各種結果ウィンドウを用いた図化出力と帳票や図を用いたグラフィック形式の構造計算書出力により見やすく確認も容易です。また、各種CADソフトウェアやMicrosoft Excel、Microsoft Wordなどへ結果の貼り付けができますので計算結果資料の作成にも威力を発揮します。

使用材料 モデル化機能 一次設計 二次設計 出力 データ転送機能 準拠基準等

使用材料

リストから選択するだけで計算に必要な数値を取り込めます。

使用材料

コンクリート 普通コンクリート(Fc≦60N/mm2
1種、2種、3種、4種軽量コンクリート
鉄筋 材質 普通鉄筋
SR235、SR295、SD235、SD295、SD345、SD390、SD490
10[9]、13、16、19、22、25、29[28]、32、35、38、41mmまで
(SR材は32mmまでで[]内の数値はSR材の径)
SRC造の鉄骨 SS400、SS490、SM400、SM490、SM520、SN400、SN490、STKR400、STKR490、STK400、STK490
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、SM400、SM490、SM520、SN400、SN490、STKR400、STKR490、STK400、STK490、SUS304A、SUS316A、SUS304N2A、SSC400
冷間成形角形鋼管
BCR295、BCP235、BCP325、BCP325T
アンカーボルト SS400、SS490、SNR400、SNR490、SD235、SD295、SD345、SD390、SD490、ABM400、ABM490(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)
ボルト接合 高力ボルト(F7T、F8T、F9T、F10T、F11T、10T-SUS)、
中ボルト(SS400、SS490、SM400、SM520)、
リベット(SV330、SV400)

※上記以外の材質の入力は、各許容応力度の直接入力が可能です。

高強度せん断補強筋

RC柱、はりのせん断補強筋には普通鉄筋のほか下表の高強度せん断補強筋が使用可能です。

メーカー名 製品名 記号
高周波熱錬株式会社 ウルボン SBPD1275/1420
UB785
住友電工スチールワイヤー株式会社他 スミフープ
ストロングフープ
KSS785
JFEテクノワイヤ株式会社 リバーボン SBPDN1275/1420
KW785
北越メタル株式会社
株式会社コーテックス
UHYフープ SHD685
株式会社向山工場 エムケーフープ MK785
岸和田金属株式会社 スーパーフープ KH785
東京鉄鋼株式会社 パワーリング785 SPR785

※各製品の詳細については提供メーカーへご確認ください。

鋼材データベース

鋼材データベースの参照 対応断面形状の鉄骨(JIS規格品など)や下表の大臣認定鋼材、柱脚製品はデータベース化されています。

鋼材

メーカー名 種別 記号
JFEスチール株式会社 外法一定H形鋼 スーパーハイスレンドH
円形鋼管 P-385
厚板 HBL385
株式会社セイケイ 冷間成形角形鋼管 G385、G385T
新日鉄住金株式会社 外法一定H形鋼 ハイパービーム
ナカジマ鋼管株式会社 冷間成形角形鋼管 NBCP325EX、NBCP440
熱間成形鋼管 SHC400、SHC490、SHCK490、
SHC275-EN、SHC355-EN
日鐵住金建材株式会社 冷間成形角形鋼管 UBCR365

※各製品の詳細については提供メーカーへご確認ください。

柱脚製品

メーカー名 工法
日立機材株式会社 ハイベースNEO工法、スーパーハイベース工法、
ハイベース・エコ工法、クリアベース工法
日本鋳造株式会社 NCベースEXU工法
旭化成建材株式会社
岡部株式会社
ベースパック工法
コトブキ技研工業株式会社 ジャストベース(JET型)工法
アイエスケー株式会社 ISベース工法

※各製品の詳細については提供メーカーへご確認ください。

耐震・制振ブレース

メーカー名 工法
新日鉄住金エンジニアリング株式会社 アンボンドブレース
岡部株式会社 ビーアップブレース
JFEシビル株式会社 KTブレース、二重鋼管座屈補剛ブレース

※各製品の詳細については提供メーカーへご確認ください。

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モデル化機能

複雑な建物形状への対応も可能なモデル化機能を豊富に準備しています。

任意軸

X、Y方向の任意の軸交点間を結ぶ「任意軸」を自由に設定できます。任意軸により複雑な平面形状のモデル入力が簡単に行えます。また、任意軸を含む複雑な床、床組の配置も簡単にできます。

※任意軸を含む架構の解析は立体解析で行う必要があります。

部材のモデル化

はり、柱部材は剛域と危険断面位置を別々にモデル化できます。壁部材は「壁エレメント置換」または「ブレース置換」にモデル化できます。耐震壁とならない場合は開口位置などを考慮して壁周辺部材の剛性や剛域などの計算に考慮されます。また最大6個の開口を配置でき、その開口タイプの1つとして構造スリットを配置することもできます。S造はりは水平方向剛性を考慮することができます。

パネルゾーンのモデル化

S造の柱、はり接合部(パネルゾーン)のモデル化ができます。
パネルゾーンのせん断変形、耐力を考慮した解析が可能です。

ダミー部材(ダミー柱、ダミーはり)

実際にはない、はりや柱を壁、床部材などの部材配置用として簡便に設定できます。荷重拾いや解析上は考慮しないダミー部材と指定できます。

ダミー階

床のない中間層など階として扱いたくない層がある場合「ダミー階」として指定することができます。応力解析は入力形状通り行い、ダミー階の出力をマスクすることや、偏心率、剛性率、層間変形角などの出力結果を補正することが可能です。また、偏心率算定時の「ダミー階」に属する節点荷重の上下階への振り分け方法など補正に必要な各機能も用意しています。

※建物形状により、別途補足の検討が必要になる場合があります。

ブレース材取り付き位置(節点自動作成機能)

K形、V形ブレースなど、上下のはりに中間節点が必要なタイプも指定により形状通り解析できます。また、S造建物の場合、柱脚部にベースプレートを配置すると地中ばり上端に節点を自動生成し、ブレースの取り付き位置や角度が自動的に補正されます。

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一次設計

準備計算

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MQ、層ごとの重量などを計算します。RC/SRC造ではルート判定用の柱量、壁量も求めます。

基礎重量、基礎ばりのCMQ

基礎形状を配置すると基礎重量の計算やべた基礎や布基礎における地盤反力により生じる基礎ばりのCMQの計算を行います。基礎フーチング重量は浮上り抵抗重量として考慮できます。
また、BUS-基礎構造(別売)を併用すると指定により杭の引き抜き抵抗力を算出し、浮き上がり抵抗重量として考慮できます。

材料種別

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、BUS-5でサポートしていない材質にも対応します。
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。

荷重計算

地震力、風荷重、積雪荷重は計算条件の設定により自動計算します。建物固有周期、地震時層せん断力係数、風荷重、用途係数などを直接入力することもできます。
風荷重は壁面と屋根の吹き上げ、吹き降ろし荷重も考慮します。

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柱、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。

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。

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応力計算

不整形な建物

複雑な形状の建物例
複雑な形状の建物例
立体フレーム解析、擬似立体解析を選択できます。斜め柱、下階柱抜け、中折れフレームを持つ不整形な建物の応力を正確に求めます。さらに立体フレーム解析では、任意軸を設定することでより複雑な形状の建物の入力と解析が行えます。

杭頭曲げモーメントの考慮

指定により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(別売)を併用すると杭頭曲げモーメントを算定してBUS-5で考慮することもできます。

計算ルートの判別

層間変形角、剛性率、偏心率、壁量・柱量の計算を行い、自動的に計算ルートの判別を行います。
S造建物では、はり横補剛、露出柱脚保有耐力接合、露出柱脚基礎コンクリート破断の防止、冷間成形角形鋼管の柱はり耐力比を考慮した計算ルート判定表を出力します。

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断面計算

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を行います。S造はりは、指定により軸力の考慮、弱軸方向(面外方向)の断面計算も行います。

許容応力度

法規による許容応力度を求めます。

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。

部材グループの断面計算

RC/SRC/S部材の検定計算では、グループ分けした部材の最大検定比の計算を行います。
RC/SRC部材の算定計算では、部材の符号でグループ分けして必要な鉄筋本数や鉄骨板厚を求めることができます。また、算定計算結果から配筋データをはり符号、柱符号の配筋として保存することができます。断面リストをまとめる場合に大変便利な機能です。

CFT柱

SRC造充填タイプの鋼管コンクリート構造で、CFT告示、新都市ハウジング協会指針に対応した計算を行います。

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位置、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。

断面計算位置

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二次設計

偏心率、剛性率、層間変形角の計算

偏心率、剛性率

主剛床について偏心率、剛性率の計算を行い、建物の剛性バランスの確認を行います。
偏心率計算は3種類の方法から選択することができ、不整形な平面形状の建物の偏心率を求めることができます。

層間変形角

各層の各床上端間距離を用いて各層の柱の方向ごとに計算し、その最大値をルート判定、剛性率の計算に考慮します。
S造建物の床などのように、はり、スラブ上端高さが同じでない場合は、その補正も可能です。

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保有水平耐力計算

解析モデル

解析条件等
解析条件等
下表の解析モデルを扱います。
BUS-基礎構造(別売)と併用する場合、杭を考慮した杭一体立体モデルとして解析ができます。
各MS(マルチスプリング)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。

@ 立体解析 立体MSモデル
立体並進MSモデル
立体MNモデル
立体並進MNモデル
A 擬似立体解析 擬似立体MSモデル
擬似立体並進MSモデル
擬似立体MNモデル
擬似立体並進MNモデル
B 平面フレーム解析 平面フレームMSモデル
平面フレームMNモデル
節点振り分け法

MSモデル:曲げ耐力はMSモデルにより求めます。
MNモデル:曲げ耐力はM-N曲線により求めます。

− @ 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軸応力を受ける柱や片側そで壁付柱の軸力と曲げ耐力の関係も正確に表現できます。指定により各規準式より求めたM-N曲線によるMNモデルとすることができます。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。

− A 擬似立体解析

擬似立体解析は、平面フレーム解析に床の回転変形を考慮した解析です。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。

− B 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。
節点振り分け法は、フレームは節点振り分け法、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計算法です。

外力分布

一次設計で用いた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。外力分布形は直接指定することもできます。

保有水平耐力計算の終了条件

保有水平耐力計算条件
保有水平耐力計算条件
保有水平耐力時とDs算定時についてそれぞれの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、伸び能力のない露出柱脚にヒンジが発生した時などの細かな設定を行うことができます。

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バネを用いたモデルは、モーメントの増大による曲げ剛性の低下を適切に評価できます。

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出力

効率的作業を後押しする見やすい出力、図や表は検討書作成など二次的利用が可能です。

変位図

変位図
変位図
荷重ケース別の変位をアイソメ図、フレーム図、伏図の状態で表示します。

応力図

応力図
応力図
許容応力度計算、保有水平耐力計算の応力図を荷重ケース別にアイソメ図、フレーム図、伏図の状態で表示します。

断面算定・検定比図の表示

断面算定・検定比図
断面算定・検定比図
断面計算の計算結果をフレーム図、伏図の状態で表示します。算定計算結果では、求まった鉄筋本数を確認できます。検定計算結果では、検定比の表示や応力度比による色分け表示もできます。

準備計算結果図の表示

準備計算結果図
準備計算結果図
準備計算結果から節点重量、荷重項、剛域長さ、危険断面位置、剛性増大率をフレーム図、伏図の状態で表示します。
架構形状を重ねて表示でき、剛域、危険断面位置の確認が容易です。

重心、剛心図の表示

重心、剛心図
重心、剛心図
重心、剛心位置を伏図の状態に表示します。

終局時計算結果図の表示

終局時計算結果図
終局時計算結果図
保有水平耐力計算結果から部材応力、部材終局強度、ヒンジ図、終局時機構図、部材塑性率、部材余裕率、部材種別などをフレーム図、伏図の状態で表示します。

Qu-Qun図の表示

Qu-Qun図
Qu-Qun図
保有水平耐力(Qu)と必要保有水平耐力(Qun)の関係をグラフで表示します。

荷重−変位図の表示

荷重変位図(Q-δ図)
荷重変位図(Q-δ図)
保有水平耐力計算結果から各計算ステップの変位とせん断力をグラフで表示します。保有水平耐力時とDs算定時のそれぞれを表示できます。

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データ転送機能

BUS-5の建物形状データから各種構造計算ソフトウェアへのデータ転送機能が充実しています。

@ 準備計算まで終了している場合は、建物形状、部材断面形状、重量、荷重項を含めたFAP-3データファイルとして作成できます。

A 許容応力度計算または保有水平耐力計算まで終了している場合は、建物形状、部材断面形状、壁、床の配置などをSNAPデータファイルとして作成できます。
詳細はこちらをご覧ください。

B 床部材、小ばり部材などの2次部材の計算は、KT-SUBへデータを転送して検討できます。

C 断面リストのCADデータを作成するBUS-断面リスト用のデータを出力できます。

D 構造図のCADデータを作成するDS-ST1用のデータを出力できます。

E BUS-5の計算結果表示ウィンドウからCADソフトウェアへのデータ(MPW、DXF形式)を出力できます。

F HOUSE-ST1の支点反力を読み込みできます。

G 既製品露出柱脚製品を使用した場合、柱脚配置位置の製品名、存在応力などをメーカー製の柱脚検討ソフトウェアの検討用データとしてエクスポートできます。

H ST-Bridgeとは、(一社)IAI 日本(buildingSMART)の構造分科会にて策定されている建築構造分野での情報交換のための標準フォーマットです。ST-Bridge形式でエクスポートされたBUS-5の建物データは、ST-Bridgeに対応した各種BIM関連ソフトで利用可能です。

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準拠基準等

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。

国土交通省住宅局建築指導課他監修

一般社団法人 日本建築学会

一般社団法人 日本建築士事務所協会連合会

独立行政法人 建築研究所監修

建設省住宅局建築指導課監修

東京都建築構造行政連絡会監修

一般社団法人 新都市ハウジング協会

国土交通省国土技術政策総合研究所他編集

ステンレス建築構造設計基準作成委員会

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※「BUS-5」は、株式会社構造システムの著作物であり、著作権およびその他の権利は株式会社構造システムに帰属します。