5.4 ブレースの設計 5.4.1 S ブレース 5.4 ブレースの設計 5.4.1 Sブレース INDEX：設計概要・軸力に対する計算・検定計算・引張ブレース指定された場合の取り扱い・圧縮ブレースの幅厚比チェック・注意事項（1）設計概要鉛直ブレースにはピン接合ブレースと剛接合ブレースという分類がある。一端でも剛接指定されたブレースは剛接合ブレースとなる。また、ピン接合ブレースは引張ブレース指定ができる。これらはブレースの形状パターンとは無関係に指定できるので、注意が必要である。水平ブレースはピン接合引張ブレースのみである。溝形鋼・アングル・平鋼・丸鋼には剛接合指定はできない。 Y 型、M 型、W 型ブレースは中央節点が必ず剛接合となるので（ユーザーは変更できない）自動的に剛接合ブレースとして扱われる。水平荷重に対するブレースの設計時の扱いを次表にまとめて示す。これらの扱いと別に、鉛直荷重に有効か無効かの指定が可能である。なお、引張ブレースを「鉛直荷重」に有効指定すると、長期応力が圧縮となった場合、長期応力に対する設計、検定がされないので注意すること。表-5.4.1.1 ブレースの設計時の扱い 1 次設計応材端接合条件指定力解析ピン接合ブレース剛接合ブレース引張ブレース指定存在応力に対し柱設計有り無し弾性剛性 1/2 の存在軸力存在軸力に対してを 2 倍して引張の引張・圧縮で設計み設計存在軸力に対して存在応力に対し柱設計存在軸力で引張の非線形引張・圧縮で設計み設計 (NL)* ＊：1 次設計の応力解析に非線形(NL)解析を指定した場合、弾性解析と非線形(NL)解析の両方が実行される。そのときの弾性解析は上表の弾性解析欄の扱いになっている。引張ブレースの 1 次設計（弾性）時の扱いの「軸力を 2 倍する」とは、組合せ応力が引張軸力の場合はその値を 2 倍とし、圧縮軸力の場合は軸力を 0 と扱っている。なお引張ブレースのこの扱いは、引張側と圧縮側のブレースが対称配置されている場合によい近似をあたえる。対象配置されていない場合等では、モデル化の妥当性に注意すること。 B-5.4.1-1 5.4 ブレースの設計 5.4.1 S ブレース 1）使用断面と設計時の扱いブレースは使用断面の種類により設計時の扱いの選択範囲が制限される。選択可能範囲を次表に示す。断面 H、□、○ ［ L、－、・表-5.4.1.2 使用断面と設計時の扱いピン接合剛接合圧縮全強座屈耐力圧縮全強座屈耐力 ○ ○ ○ ○ △ △ ○ ○ △ △ × × 引張ﾌﾞﾚｰｽ ○ ○ ○ △：チャンネル、アングル、平鋼、丸鋼は剛接ブレースは構成できないが、部材端条件は自動的にピン設定にはならないので注意すること。また、剛接ブレースとしての断面設計は計算できないため、注意メッセージが出力される。安全限界、保有耐力計算はＨ型鋼に近似して計算される。剛接合ブレースは鉄骨柱に準じて設計する。ピン接合ブレースの設計は（2）～（4）による。（2）軸力に対する計算 1）許容耐力許容引張力は下式による。 Nt  Ae  ft 許容圧縮力は下式による。 Nc  Ae  fc ここで Ae ：有効軸断面積 ft ：許容引張応力度 fc ：許容圧縮応力度 2）許容応力度許容引張応力度は下式による。 ft  1 F 1 .5 許容圧縮応力度は下式による。ただし、非線形(NL)解析時特性指定で降伏考慮かつ圧縮全強を選択した場合、弾性・非線形(NL)解析結果共通で、fc=ft とする。（座屈補剛ブレースのモデル化が可能） λ＞Λ 18 fc  65 F 2     B-5.4.1-2 5.4 ブレースの設計 5.4.1 S ブレース λ≦Λ 2  1  0. 4    F fc  2 3 2    2 3  π2E 0. 6 F ここで F ：鋼材の F 値（組立断面ではフランジとウェブの最小 F 値） E ：鋼材のヤング係数細長比は断面形状に応じ下記による。 ① H 形、角形管、円形鋼管、チャンネル   max( kx ky 、　) ix iy ② ダブルチャンネル、ダブルアングル形   max( λx、　λy ) x  kx ixa y  ky iya 1  d i ただし、1>20 のときは y  y 2  1 2 ③ アングル形   max( kx ky 、　) iv iv ここで kx ：強軸方向最大座屈長 ky ：弱軸方向最大座屈長 ix 、 iy ：座屈軸についての設計位置断面の断面 2 次半径ｄ：組立圧縮材の区画長さｉ： min( ix , iy , iu , iv ) ixa 、 iya ：組立後の断面の主軸に関する断面 2 次半径 iv ：最小の断面 2 次半径細長比は 250（指定値があれば指定値）以下とする。座屈長さは指定によるが、指定がない場合は部材の支点間距離（2.3.3 部材の形式と断面形状を参照）とする。 B-5.4.1-3 5.4 ブレースの設計 5.4.1 S ブレース 3）有効断面積アングル材、チャンネル材以外の部材では全断面を有効とし、アングル材、チャンネル材は、引張時においては下図の突出部を除いた有効断面とする（圧縮時は全断面）。さらに 5.6.1 鉄骨の有効断面に示すように、ボルト孔欠損、スカラップなどを考慮した有効率を乗じる。ウェブの軸力に対しての有効率はせん断に対する値とする。 h/2 h/2 h 図-5.4.1.1 有効断面（3）検定計算 σ／f の最大値を検定比として保存する。（4）引張ブレース指定された場合の取り扱い引張ブレースは圧縮力に対しては設計しない。引張ブレース指定されたブレースは弾性応力解析モデル上は軸剛性（断面積）を 1／2 に低減してモデル化している。設計では、弾性解析の組合せ応力が引張軸力の場合はその値を 2 倍とし、圧縮軸力の場合は軸力を 0 と扱っている。引張ブレースを弾性解析ケースにて設計する場合は、モデル化の妥当性に対して充分注意する必要がある。 B-5.4.1-4 5.4 ブレースの設計 5.4.1 S ブレース（5）圧縮ブレースの幅厚比チェック引張のみ指定でない鉛直ブレース（ピン・剛）、水平ブレース（ピン）について、設計ルートによらず、「鋼構造限界状態設計指針・同解説(1998)」の 2.1(2)による幅厚比のチェックを行う。なお本チェックは中間情報を出力せず、メッセージ出力のみ行う。検討位置、検討対象断面は以下とする。・端部、中央それぞれ検討する。・適用鋼材は、 H 形鋼は SS400, SM400, SM490, SN400, SN490, SA440、角形鋼管は、 SS400, SM400, SM490, SN400, SN490, BCP235, BCP325, BCR295, BCP325T、円形鋼管は、STK400, STK490 とする。適用鋼材から外れる場合は検討を行わず、補助メッセージを出力する。・フランジとウェブの強度が異なる場合（ハイブリッド断面材の場合）は検討を行わず、補助メッセージを出力する。・角形鋼管が正方形でない場合、また、角形鋼管でフランジ、ウェブの板厚が異なる場合は検討を行わず、補助メッセージを出力する。検討条件は以下とする。検討条件を満たさない場合、補助メッセージを出力する。（鋼構造限界状態設計指針・同解説(2002)より）【p.121, 表 2.2 より】（ii）H 形断面(SN400, SN490, SA440)形鋼およびビルド材 b / tf 2 kf / de  Fy  de / tw 2  kw / 2 Fy  2 1 d / tw  700 / Fy かつ、 1 2  ny  Af    1  ny   Aw  2  tw ただし、 Aw  ny  1 2  Af    Aw のとき、de ＝d ここで Fy：鋼材のF値(N/mm2) b, tf：片側フランジ幅(=B／2)、フランジ厚 d, tw：ウェブせい(=H－2tf)、ウェブ厚。 Af, Aw： Af = 2×b×tf, Aw = d×tw ny：Ncmax／Ny γ：Fyf／Fyw = 1(フランジ強度=ウェブ強度) Ncmax：作用軸力（最大圧縮力） Ny：Ny = A×Fy A：圧縮断面積(フル断面) B-5.4.1-5 5.4 ブレースの設計 5.4.1 S ブレース kf, kw は鋼材種別に応じた係数で、以下による。 kf kw 鋼材 SN400 220 700 SN490 260 620 SA440 270 440 （iv）正方形中空断面(SN400, SN490, BCP235, BCP325, BCR295, BCP325T) B  24 （冷間成形）、 t B 500 （ビルド材）  t Fy ここで Fy：鋼材のF値(N/mm2) B, t：正方形中空断面の 1 辺の長さ、板厚（vi）冷間成形円形中空断面(BCP235, BCP325, BCR295, BCP325T) D  36 （冷間成形） t ここで Fy：鋼材のF値(N/mm2) D, t：円形中空断面の直径、板厚（6）注意事項 ➀継手位置継手位置は柱・梁中心からの位置を取るが、継手位置が柱または梁フェイス位置より端部に設定された場合、継手なし扱いとなり、全長にわたり端部の断面が採用されるので、注意を要する。 ②端部接合部本システムではガセットプレートやボルト本数、位置を設定できない。よってブレース端部接合部の設計は内部計算しない。ブレースとフレームの取り付き位置を考慮したい場合は、偏心による付加応力を追加荷重として与えて評価する必要がある。端部接合部は設計者によってその安全性を確認する必要がある。 B-5.4.1-6