JP4028652B2

JP4028652B2 - Method for analyzing structure of unit building and method for designing unit building

Info

Publication number: JP4028652B2
Application number: JP36085498A
Authority: JP
Inventors: 和宏野原
Original assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Current assignee: Sekisui Chemical Co Ltd
Priority date: 1998-12-18
Filing date: 1998-12-18
Publication date: 2007-12-26
Anticipated expiration: 2018-12-18
Also published as: JP2000179037A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ユニット建物の構造解析方法とユニット建物の設計方法に係わるものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、建物の構造解析は柱，床梁，天井梁，耐力壁等構造強度に係わる全ての建築要素や建物の自重や積載荷重を対象に解析していた。
【０００３】
また、従来、ユニット建物とは、複数の建物ユニットを縦，横に積み重ね、基礎と建物ユニット及び建物ユニットどうしをアンカーボルト，ボルト，連結板等で接合したものである。
この建物ユニットには、基本形が４本の柱，４本の床梁，４本の天井梁から直方体を構成した柱・梁タイプと基本形が壁パネル，床パネル等から直方体を構成したパネルタイプとがある。
【０００４】
これらの、建物ユニットは、工業化率を高くするため標準化されている。この標準化された建物ユニットだけを他の補強もせずに組み合わせたのではユニット建物の強度が不足する場合があるという問題があった。
上記問題点を解決するユニット建物としては、例えば特許第２５９４３８２号公報において、水平方向に並設した複数の建物ユニットの天井梁の上に建物ユニットを渡って補強部材を一方向に架け渡されたユニット建物が記載されている。
【０００５】
また、従来、建物ユニットが標準化されていることから、建物ユニットのサイズのバリエーションには限度があり、ユニット建物のとりうる外形寸法に制限があるという問題があった。
上記問題点を解決する、ユニット建物にも一般の建物にも適用可能な技術として、特許第２７５４２７８号公報において、建物本体に沿って梁を配設し、この梁の両側に平面三角形状に２つの突出梁を結合し、この突出梁にそれぞれ耐力壁を配設した付属建物が記載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、建物の構造解析のために、柱，床梁，天井梁，耐力壁等構造強度に係わる全ての建築要素や建物の自重や積載荷重を対象に解析すると、大型のコンピューターで長時間かけて計算しなければならず、長い時間が必要となり、費用がかさむという問題があった。
【０００７】
また、上記特許第２５９４３８２号公報におけるユニット建物の場合補強部材を架け渡す方向が一方向に限られ、補強できる方向が限られるという問題点があった。
さらに、補強部材を架け渡した建物ユニットは高さが高くなるという問題点と、補強部材を採用しない建物ユニットとは、補強部材の高さだけ高さが不揃いになり、並設が困難という問題点があった。
【０００８】
また、上記特許第２７５４２７８号公報における付属建物の場合、その平面形状が三角形に限られるという問題があった。
【０００９】
本発明は上述の問題点に鑑みてなされたものであって、建物ユニットで構成されるユニット建物、及び、建物ユニットと付属建物で構成されるユニット建物の構造解析を簡単に行える構造解析方法と、建物ユニットだけで構成されたユニット建物、及び、建物ユニットと形状の限定されない付属建物とから構成されたユニット建物の設計方法とを提供することを目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
ユニット建物の構造解析方法は、直方体の骨組み構造体を備えた建物ユニットで構成されるユニット建物、又は、前記建物ユニットと付属建物とで構成されるユニット建物において、予め建物ユニットごとに水平荷重に対するバネ定数を求め、該建物ユニットごとのバネ定数を足し合わせて、ユニット建物の水平荷重に対する剛性を計算し、該剛性によって荷重を除すことで変形量を計算することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明のユニット建物の構造解析方法は、直方体の骨組み構造体を備えた建物ユニットで構成されるユニット建物、又は、前記建物ユニットと付属建物とで構成されるユニット建物において、前記建物ユニットの重心の基準点からの距離を重みとして、又は、前記建物ユニット及び前記付属建物の重心の基準点からの距離を重みとして、前記建物ユニットの重量の重み付き平均を計算して前記ユニット建物の重心とし、前記建物ユニットの基準点からの距離を重みとして、予め求めた水平荷重に対するバネ定数の重み付き平均を計算して前記ユニット建物の剛心とし、前記重心と前記剛心との距離として偏心距離を求めることを特徴とする。
【００１２】
また、本発明のユニット建物の設計方法は、直方体の骨組み構造体を備えた建物ユニットで構成されるユニット建物、又は、前記建物ユニットと付属建物とで構成されるユニット建物において、上記の構造解析方法により、構造的に必要十分な強度に建物ユニットを組み合わせることを特徴とする。
【００１３】
ここで、建物ユニットの水平荷重に対するバネ定数はその剛性を表し、風圧や地震力による水平荷重に対する構造強度の指標の一つである。
【００１４】
また、偏心距離は剛心と重心との距離のことであり、地震力に対する建物の捩じれやすさの指標の一つである。つまり、地震力は、建物の各階の重心に作用する。このため、重心と剛心との位置が一致しないと、建物は水平方向に変形するほか剛心まわりに回転する。偏心距離が大きい建物においては、建物の隅部で部分的に過大な変形を強いられる部材が生じ、それらの部材に損傷が生じることがある。
【００１５】
本発明における建物ユニットについてのバネ定数，重心，重量等のデータは、寸法違いの建物ユニットのそれぞれに対して外寸が同じで構造強度の異なるものに対応した各建物ユニットのバネ定数，重心，重量等のデータを準備するのが効果的である。具体的には、補強のない建物ユニットと外寸が同じで補助柱やブレースを設けた建物ユニットを標準化しておき、それらに対応する建物ユニットのデータを準備しておくことが効果的である。
【００１６】
本発明においては、建物ユニットのバネ定数や重さや重心を、予め実物による実験や測定により求めておくのがよい。
【００１７】
さらに、付属建物の重量や重心は設計図書から求めることができる。また、付属建物はユニット建物にピン接合することにより、水平荷重に対する剛性を建物ユニットだけに負担させることができ、構造解析が簡単にできる。
【００１８】
【作用】
ユニット建物の構造解析方法においては、予め求めた建物ユニットの水平荷重に対するバネ定数を使ってユニット建物の水平荷重に対する剛性を計算するので、通常は複雑な計算を必要とするユニット建物の水平荷重に対する剛性を簡単に計算することができる。
【００１９】
また、本発明のユニット建物の構造解析方法においては、前記建物ユニットの重心の基準点からの距離を重みとして、又は、前記建物ユニット及び前記付属建物の重心の基準点からの距離を重みとして、前記建物ユニットの重量の重み付き平均を計算して前記ユニット建物の重心とし、前記建物ユニットの基準点からの距離を重みとして、予め求めた水平荷重に対するバネ定数の重み付き平均を計算して前記ユニット建物の剛心とし、前記重心と前記剛心との距離として偏心距離を求めるので、通常は複雑な計算を必要とするユニット建物の偏心距離を簡単に計算することができる。
【００２０】
さらに、本発明のユニット建物の設計方法においては、上記の構造解析方法により、構造的に必要十分な強度に建物ユニットを組み合わせるので、構造的に最適なユニット建物の設計ができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例にもとづき図１〜図８を参照して説明する。
図１は本発明の建物ユニットの水平荷重に対するバネ定数の求め方を示す図であり、（ａ）は水平荷重と変形量の関係の求め方を示す正面図であり、（ｂ）は水平荷重と変形量の関係を示すグラフである。図２はユニット建物を模式的に示す平面図であり、図３は本発明のユニット建物の剛心の求め方を示す平面図であり、図４は本発明のユニット建物の重心の求め方を示す平面図であり、図５は本発明のユニット建物の偏心距離の求め方を示す平面図であり、図６は本発明の付属建物付きユニット建物の重心の求め方を示す平面図である。図７は本発明の建物ユニットの水平構面を示す斜視図であり、図８は付属建物付き建物ユニットの実施の形態を示す斜視図である。
【００２２】
図７は建物ユニットＵ1 ，Ｕ2 ，・・・・等から構成される建物ユニットを示す。
本発明において、ユニット建物の解析は図７に示すように、１階の水平構面Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ及び２階の水平構面ａ，ｂ，ｃ，ｄそれぞれについて行う。説明を簡単にするために、２階の水平構面ａ，ｂ，ｃ，ｄを例にとって説明する。
図１（ａ）において、建物ユニットＵ1 は４本の柱１，４本の天井梁３，４本の床梁４とで直方体に構成されており、１階の建物ユニットの締結ボルト（不図示）からなる支点５に締結されている。
この建物ユニットＵ1 に水平荷重Ｐ1 を加えると水平方向の変移量Ｓ1 の変形が生じる。この水平荷重Ｐと変形Ｓとの関係をグラフに表すと図１（ｂ）となる。このグラフから、直線部分の勾配Ｐ／Ｓ＝Ｋが剛性を表すバネ定数として求まる。ＰとＳとＫとの関係は数１，数２で示される。
【００２３】
【数１】

【００２４】
【数２】

【００２５】
図２は建物ユニットＵ1 ，Ｕ2 ，Ｕ3 から構成されるユニット建物であり、各建物ユニットは柱１と壁２を有している。
また、各建物ユニットはそれぞれの壁の長さ方向のバネ定数Ｋ_{1 1}，Ｋ_{1 2}，・・，Ｋ_{3 4}は補強のなされていない実物の建物ユニットＵ1 ，Ｕ2 ，Ｕ3 を使った測定により求められている。
【００２６】
図３に示すように、横軸Ｘ，縦軸Ｙの座標軸上に上記ユニット建物を配置する。ここで、座標軸は計算上の設定であり、実際のユニット建物を配置する必要はない。
このようにすると、Ｘ軸方向の水平荷重Ｐx ，Ｙ軸方向の水平荷重Ｐy が働いたときのＸ軸方向の変形Ｓx ，Ｙ軸方向の変形Ｓy は数３，数４で求めることができる。
【００２７】
【数３】

【００２８】
【数４】

【００２９】
ユニット建物の水平荷重に対する安全性を確認するには、地震力や風力を水平荷重Ｐx ，Ｐy として変形Ｓx ，Ｓy を計算することによりできる。
【００３０】
次に、上記バネ定数Ｋ_{1 1}，・・，Ｋ_{3 4}を使った剛心Ｇの求め方を説明する。剛心Ｇの横軸Ｘ，縦軸Ｙ上の座標点Ｇx ，Ｇy は数５，数６で求めることができる。
【００３１】
【数５】

【００３２】
【数６】

【００３３】
次に、重心Ｏの求め方を図４で説明する。
図４に示すように、横軸Ｘ，縦軸Ｙの座標軸上に上記ユニット建物を配置する。
ここで、建物ユニットＵ1 ，Ｕ2 ，Ｕ3 の重心をＯ₁，Ｏ₂，Ｏ₃、重量をＷ₁，Ｗ₂，Ｗ₃とする。
重心Ｏの横軸Ｘ，縦軸Ｙ上の座標点Ｏx ，Ｏy は数７，数８で求めることができる。
【００３４】
【数７】

【００３５】
【数８】

【００３６】
重心Ｏと剛心Ｇとの距離が偏心距離であり、この距離が小さいほど捩じれのない良好な建物である。
図２〜図４に示すユニット建物は、数５，数６で計算された剛心Ｇ（Ｇx ，Ｇy ）と、数７，数８で計算された重心Ｏ（Ｏx ，Ｏy ）との距離が大きいため、偏心距離が大きいということであり、地震力が加わったときには捩じれが大きいという問題点がある。
【００３７】
そこで、図５に示すように建物ユニットＵ1 をブレース６を追加した建物ユニットＵ´1 に置きかえて、バネ定数をＫ_{1 4}からＫ´_{1 4}（実験等により求めておく）と大きくし、建物ユニットＵ3 をブレース７を追加した建物ユニットＵ´3 に置きかえて、バネ定数をＫ_{3 2}からＫ´_{3 2}（実験等により求めておく）と大きくした。
その結果、剛心をＧ（Ｇx ，Ｇy ）からＧ´（Ｇx ´，Ｇy ´）に移動させることができ、偏心距離を小さくすることができる。
満足できる程度の偏心距離にできたら、対応する建物ユニットの配置に基づいてユニット建物を設計する。このような設計を経てユニット建物を建築する。
【００３８】
図６はユニット建物にピン接合されたピン構造の付属建物Ａ1 付きユニット建物を示す。
図６により付属建物Ａ1 付きユニット建物の偏心距離の求め方を説明する。
ここで、付属建物Ａ1 はピン構造であり、ユニット建物にピン接合されているので、剛性を持たないものとし、重量をＷa とする。
【００３９】
剛心は付属建物Ａ1 が剛性をもたないので図３に示すＧ（Ｇx ，Ｇy ）となる。
【００４０】
重心Ｏ´の横軸Ｘ，縦軸Ｙ上の座標点Ｏ´x ，Ｏ´y は、数９，数１０で求めることができる。
【００４１】
【数９】

【００４２】
【数１０】

【００４３】
重心Ｏ（Ｏx ，Ｏy ）より重心Ｏ´（Ｏ´x ，Ｏ´y ）の方が剛心Ｇ（Ｇx ，Ｇy ）に近い。つまり、ピン構造の付属建物Ａ1 をピン接合することにより、ユニット建物の偏心距離を小さくできた。
満足できる程度の偏心距離にできたら、対応する建物ユニットと付属建物の配置に基づいてユニット建物を設計する。このような設計を経てユニット建物を建築する。
【００４４】
以上、本発明の実施例を図面により説明したが、本発明の具体的構成はこの実施例に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計の変更等があっても本発明に含まれる。
【００４５】
例えば、ユニット建物は２階建て以上でもよい。また、捩じれやすさは偏心率によって評価してもよい。
【００４６】
また、建物ユニットは壁パネルと床パネルとから構成されるパネルタイプであっても構わない。
【００４７】
このような方法によって、例えば図８の様な建物ユニットＵ1 ，Ｕ2 ，・・・，付属建物Ａ2 とから構成されるユニット建物が建築できる。
なお、構造解析や設計にコンピューター等の補助手段を用いることがよいことはいうまでもない。
【００４８】
【発明の効果】
上記の構造解析方法においては、通常は複雑な計算を必要とするユニット建物の水平荷重に対する構造強度を簡単に計算することができるので、ユニット建物の水平荷重に対する剛性を短い時間で費用をあまりかけずに計算する事ができる。つまり、ユニット建物が水平荷重に対して必要十分な剛性をもっているかどうかを短い時間で費用をあまりかけずに計算する事ができるので、ユニット建物の構造的最適設計を簡単に行うことができる。
【００４９】
また、本発明の構造解析方法においては、通常は複雑な計算を必要とするユニット建物の偏心距離を簡単に計算することができるので、ユニット建物の地震力に対する捩じれやすさを短い時間で費用をあまりかけずに計算することができる。つまり、ユニット建物が地震力に対して必要十分な捩じれにくさを持っているかどうかを短い時間で費用をあまりかけずに計算する事ができるので、ユニット建物の構造的最適設計を簡単に行うことができる。
【００５０】
また、本発明のユニット建物の設計方法においては、構造的に必要十分な強度に建物ユニットを組み合わせることにより、構造的に最適なユニット建物の設計ができるので、経済的で住まいがってのよいユニット建物を短時間に安い経費で設計することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建物ユニットの水平荷重に対するバネ定数の求め方を示す図であり、（ａ）は水平荷重と変形量の関係の求め方を示す模式図、（ｂ）は水平荷重と変形量の関係を示すグラフである。
【図２】ユニット建物を模式的に示す平面図である
【図３】本発明のユニット建物の剛心の求め方を示す平面図である。
【図４】本発明のユニット建物の重心の求め方を示す平面図である。
【図５】本発明のユニット建物の偏心距離の求め方を示す平面図である。
【図６】本発明の付属建物付きユニット建物の重心の求め方を示す平面図である。
【図７】本発明の建物ユニットの水平構面を示す斜視図である。
【図８】本発明の付属建物付き建物ユニットの実施の形態を示す斜視図である。
【符号の説明】
Ｕ1 ，Ｕ2 ，Ｕ3 ，Ｕ4 ，Ｕ5 ，Ｕ6 建物ユニット
Ａ1 ，Ａ2 付属建物
ＰＰX ＰY 水平荷重
Ｋバネ定数
Ｇ剛心
Ｏ重心[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a unit building structural analysis method and a unit building design method.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, structural analysis of buildings has been performed on all building elements related to structural strength such as columns, floor beams, ceiling beams, bearing walls, building weight, and load.
[0003]
Conventionally, a unit building is a structure in which a plurality of building units are stacked vertically and horizontally, and the foundation, the building unit, and the building unit are joined together by anchor bolts, bolts, connecting plates, and the like.
This building unit consists of a pillar / beam type whose basic shape is composed of four columns, four floor beams and four ceiling beams, and a panel type whose basic shape is composed of wall panels, floor panels, etc. There is.
[0004]
These building units are standardized in order to increase the industrialization rate. There is a problem that the strength of the unit building may be insufficient if only the standardized building unit is combined without any other reinforcement.
As a unit building that solves the above problems, for example, in Japanese Patent No. 2594382, a reinforcing member is bridged in one direction across the building unit on the ceiling beam of a plurality of building units arranged in parallel in the horizontal direction. The unit building is listed.
[0005]
Conventionally, since the building unit has been standardized, there is a limit to the variation in the size of the building unit, and there is a problem that the external dimensions that the unit building can take are limited.
As a technique that can be applied to both unit buildings and general buildings to solve the above-mentioned problems, in Japanese Patent No. 2754278, beams are arranged along the building body, and two triangular planes are formed on both sides of the beams. An attached building is described in which two protruding beams are connected and a bearing wall is arranged on each of the protruding beams.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, for the structural analysis of buildings, analyzing all building elements such as columns, floor beams, ceiling beams, bearing walls, etc., and the building's own weight and load, it takes a long time with a large computer. There is a problem that it has to be calculated, requires a long time, and is expensive.
[0007]
Further, in the case of a unit building in the above-mentioned Japanese Patent No. 2594382, there is a problem that the direction in which the reinforcing member is bridged is limited to one direction and the direction in which the reinforcing member can be reinforced is limited.
Furthermore, the problem is that the height of the building unit that spans the reinforcing member is high, and the problem that the building unit that does not use the reinforcing member is uneven in height due to the height of the reinforcing member, making it difficult to line up. There was a point.
[0008]
Further, in the case of the attached building in the above-mentioned Japanese Patent No. 2754278, there is a problem that the planar shape is limited to a triangle.
[0009]
The present invention has been made in view of the above problems, and a structural analysis method that can easily perform structural analysis of a unit building composed of building units, and a unit building composed of a building unit and an attached building, and An object of the present invention is to provide a unit building composed of only building units, and a design method for a unit building composed of a building unit and an attached building whose shape is not limited.
[0010]
[Means for Solving the Problems]
Structure analysis method units building unit building constructed building unit having a rectangular parallelepiped frame structure, or, in the unit building constructed by the accessory building and the building unit, horizontal load per advance building unit The spring constant is obtained for the building unit, the spring constant for each building unit is added, the rigidity with respect to the horizontal load of the unit building is calculated, and the deformation is calculated by dividing the load by the rigidity.
[0011]
Further, the unit building structural analysis method of the present invention is a unit building composed of a building unit having a rectangular parallelepiped frame structure, or a unit building composed of the building unit and an attached building. A weighted average of the weight of the building unit is calculated by using a distance from a reference point of the center of gravity of the building unit or a weight from a reference point of the center of gravity of the building unit and the attached building as a weight. The center of gravity, the distance from the reference point of the building unit as a weight, the weighted average of the spring constant for the horizontal load obtained in advance is calculated as the rigid center of the unit building, and the distance between the center of gravity and the rigid center It is characterized by obtaining an eccentric distance.
[0012]
Further, the unit building design method of the present invention is the above-described structural analysis in a unit building composed of a building unit having a rectangular frame structure or a unit building composed of the building unit and an attached building. According to the method, the building unit is combined with a structurally necessary and sufficient strength.
[0013]
Here, the spring constant for the horizontal load of the building unit represents its rigidity, and is one of the structural strength indicators for the horizontal load caused by wind pressure or seismic force.
[0014]
Eccentric distance is the distance between the rigid center and the center of gravity, and is one of the indicators of the ease of twisting of buildings against seismic forces. That is, the seismic force acts on the center of gravity of each floor of the building. For this reason, if the positions of the center of gravity and the rigid core do not coincide, the building is deformed in the horizontal direction and rotated around the rigid core. In a building having a large eccentric distance, members that are forced to be excessively deformed at the corners of the building are generated, and the members may be damaged.
[0015]
The data of the spring constant, center of gravity, weight, etc. for the building unit in the present invention are the same for each building unit of different dimensions, but the spring constant, center of gravity, It is effective to prepare data such as weight. Specifically, it is effective to standardize a building unit that has the same external dimensions as an unreinforced building unit and is provided with auxiliary pillars and braces, and prepare data for the corresponding building unit. .
[0016]
In the present invention, the spring constant, weight, and center of gravity of the building unit are preferably obtained in advance by experiments and measurements using real objects.
[0017]
Furthermore, the weight and center of gravity of the attached building can be obtained from the design book. In addition, by attaching the attached building to the unit building, the rigidity against the horizontal load can be borne only by the building unit, and the structural analysis can be simplified.
[0018]
[Action]
In the structural analysis method units building, beforehand so determined to calculate the rigidity against horizontal load unit building with a spring constant with respect to a horizontal load of the building units, usually horizontal load unit buildings that require complex calculations The rigidity with respect to can be easily calculated.
[0019]
Further, in the structure analysis method of the unit building of the present invention, the weight from the reference point of the center of gravity of the building unit or the weight from the reference point of the center of gravity of the building unit and the attached building, The weighted average of the weight of the building unit is calculated as the center of gravity of the unit building, the weight from the reference point of the building unit is used as the weight, and the weighted average of the spring constant for the horizontal load obtained in advance is calculated. Since the eccentric distance is calculated as the distance between the gravity center and the center of gravity of the unit building, the eccentric distance of the unit building that normally requires complicated calculation can be easily calculated.
[0020]
Furthermore, in the unit building design method of the present invention, the building unit is combined with a structurally necessary and sufficient strength by the above structural analysis method, so that a structurally optimal unit building can be designed.
[0021]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS.
FIG. 1 is a view showing how to obtain the spring constant for the horizontal load of the building unit of the present invention, (a) is a front view showing how to find the relationship between the horizontal load and the deformation, and (b) is the horizontal load. It is a graph which shows the relationship between and deformation amount. FIG. 2 is a plan view schematically showing a unit building, FIG. 3 is a plan view showing how to obtain the rigidity of the unit building of the present invention, and FIG. 4 shows how to obtain the center of gravity of the unit building of the present invention. FIG. 5 is a plan view showing how to obtain the eccentric distance of the unit building of the present invention, and FIG. 6 is a plan view showing how to obtain the center of gravity of the unit building with attached building of the present invention. FIG. 7 is a perspective view showing a horizontal plane of the building unit of the present invention, and FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment of the building unit with an attached building.
[0022]
FIG. 7 shows a building unit composed of building units U1, U2,.
In the present invention, as shown in FIG. 7, the unit building is analyzed for the horizontal composition planes A, B, C and D on the first floor and the horizontal composition planes a, b, c and d on the second floor. In order to simplify the description, the horizontal composition planes a, b, c, and d on the second floor will be described as an example.
In FIG. 1 (a), the building unit U1 is composed of four pillars 1, four ceiling beams 3, and four floor beams 4, and has a fastening bolt (not shown) for the building unit on the first floor. ) Is fixed to a fulcrum 5 consisting of
When a horizontal load P1 is applied to the building unit U1, the horizontal displacement S1 is deformed. The relationship between the horizontal load P and the deformation S is shown in a graph in FIG. From this graph, the slope P / S = K of the straight line portion is obtained as a spring constant representing rigidity. The relationship between P, S, and K is expressed by Equation 1 and Equation 2.
[0023]
[Expression 1]

[0024]
[Expression 2]

[0025]
FIG. 2 shows a unit building composed of building units U 1, U 2 and U 3, and each building unit has a column 1 and a wall 2.
In addition, each building unit has its spring constants K _{1 1} , K _{1 2} ,..., K _{3 4} in the length direction of each wall, measured by using actual building units U 1, U 2, U ₃ which are not reinforced. It has been demanded.
[0026]
As shown in FIG. 3, the unit building is arranged on the coordinate axes of the horizontal axis X and the vertical axis Y. Here, the coordinate axis is a calculation setting, and it is not necessary to arrange an actual unit building.
In this way, the deformation Sx in the X-axis direction and the deformation Sy in the Y-axis direction when the horizontal load Px in the X-axis direction and the horizontal load Py in the Y-axis direction are applied can be obtained by

Equations

3 and 4.
[0027]
[Equation 3]

[0028]
[Expression 4]

[0029]
In order to confirm the safety against the horizontal load of the unit building, it is possible to calculate the deformations Sx and Sy by using the seismic force and wind force as the horizontal loads Px and Py.
[0030]
Next, how to obtain the rigid center G using the spring constants K _{1 1} ,..., K _{3 4} will be described. Coordinate points Gx and Gy on the horizontal axis X and the vertical axis Y of the rigid center G can be obtained by

Equations

5 and 6.
[0031]
[Equation 5]

[0032]
[Formula 6]

[0033]
Next, how to obtain the center of gravity O will be described with reference to FIG.
As shown in FIG. 4, the unit building is arranged on the coordinate axes of the horizontal axis X and the vertical axis Y.
Here, the center of gravity of the building unit _{U1, U2, U3 O 1,} O 2, O 3, the weight and _{_{_{W 1, W 2, W 3}}} .
The coordinate points Ox and Oy on the horizontal axis X and the vertical axis Y of the center of gravity O can be obtained by Equations 7 and 8.
[0034]
[Expression 7]

[0035]
[Equation 8]

[0036]
The distance between the center of gravity O and the rigid center G is the eccentric distance, and the smaller the distance, the better the building without twisting.
2 to 4, the distance between the rigid center G (Gx, Gy) calculated by

Equations

5 and 6 and the center of gravity O (Ox, Oy) calculated by Equations 7 and 8 is Since it is large, it means that the eccentric distance is large, and there is a problem that twisting is large when seismic force is applied.
[0037]
Therefore, the building unit U1 as shown in FIG. 5 replaced the building unit U'1 added a brace 6, and as large as K'a spring constant from K _{_{1 4} 1 4} (previously obtained by experiments or the like), building The unit U3 was replaced with a building unit U'3 to which the brace 7 was added, and the spring constant was increased from K _{3 2} to K ' _{3 2} (determined by experiment etc.).
As a result, the rigid core can be moved from G (Gx, Gy) to G ′ (Gx ′, Gy ′), and the eccentric distance can be reduced.
When the eccentric distance is satisfactory, the unit building is designed based on the arrangement of the corresponding building unit. A unit building is constructed through such a design.
[0038]
FIG. 6 shows a unit building with an attached building A1 having a pin structure pin-connected to the unit building.
The method for obtaining the eccentric distance of the unit building with attached building A1 will be described with reference to FIG.
Here, since the attached building A1 has a pin structure and is pin-connected to the unit building, it is assumed that it does not have rigidity and the weight is Wa.
[0039]
The rigid core is G (Gx, Gy) shown in FIG. 3 because the attached building A1 does not have rigidity.
[0040]
The coordinate points O′x and O′y on the horizontal axis X and the vertical axis Y of the center of gravity O ′ can be obtained by Equations 9 and 10.
[0041]
[Equation 9]

[0042]
[Expression 10]

[0043]
The center of gravity O '(O'x, O'y) is closer to the rigid center G (Gx, Gy) than the center of gravity O (Ox, Oy). That is, the eccentric distance of the unit building can be reduced by pin-jointing the attached building A1 having a pin structure.
When the eccentric distance is satisfactory, the unit building is designed based on the arrangement of the corresponding building unit and attached building. A unit building is constructed through such a design.
[0044]
Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the specific configuration of the present invention is not limited to these embodiments, and the present invention can be changed even if there is a design change or the like without departing from the gist of the present invention. include.
[0045]
For example, the unit building may be two stories or more. Further, the ease of twisting may be evaluated by the eccentricity.
[0046]
The building unit may be a panel type composed of a wall panel and a floor panel.
[0047]
By such a method, for example, a unit building composed of building units U1, U2,...
Needless to say, auxiliary means such as a computer may be used for structural analysis and design.
[0048]
【The invention's effect】
In structural analysis method described above, since normally it is possible to calculate the structural strength against the horizontal load of the unit building requiring complex calculations easier, the rigidity against horizontal load of the unit building in a short time It can be calculated without much expense. That is, it is possible to calculate whether the unit building has the necessary and sufficient rigidity with respect to the horizontal load in a short time and without much cost, so that the structural optimum design of the unit building can be easily performed.
[0049]
In the structural analysis method of the present invention, the eccentric distance of a unit building that normally requires complicated calculations can be easily calculated. Therefore, the ease of twisting of the unit building against the seismic force can be reduced in a short time. It can be calculated without much. In other words, it is possible to calculate whether a unit building has the necessary and sufficient resistance to seismic force in a short time and without much cost. Can do.
[0050]
Further, in the unit building design method of the present invention, a unit building that is structurally optimal can be designed by combining building units with structurally necessary and sufficient strength, so that it is economical and comfortable to live. Unit buildings can be designed in a short time at a low cost.
[Brief description of the drawings]
1A and 1B are diagrams showing how to obtain a spring constant with respect to a horizontal load of a building unit of the present invention. FIG. 1A is a schematic diagram showing how to obtain a relationship between a horizontal load and a deformation amount, and FIG. It is a graph which shows the relationship of deformation amount.
FIG. 2 is a plan view schematically showing a unit building. FIG. 3 is a plan view showing how to obtain the rigidity of the unit building of the present invention.
FIG. 4 is a plan view showing how to obtain the center of gravity of the unit building of the present invention.
FIG. 5 is a plan view showing how to determine the eccentric distance of the unit building of the present invention.
FIG. 6 is a plan view showing how to obtain the center of gravity of a unit building with an attached building according to the present invention.
FIG. 7 is a perspective view showing a horizontal surface of a building unit according to the present invention.
FIG. 8 is a perspective view showing an embodiment of a building unit with an attached building according to the present invention.
[Explanation of symbols]
U1, U2, U3, U4, U5, U6 Building unit A1, A2 Attached building P PX PY Horizontal load K Spring constant G Stiffness O Center of gravity

Claims

In a unit building composed of a building unit with a rectangular frame structure, or a unit building composed of the building unit and an attached building,
Calculate the weighted average of the weight of the building unit using the weight from the reference point of the center of gravity of the building unit or the weight from the reference point of the center of gravity of the building unit and the attached building as the weight The center of gravity of the unit building,
Using the distance from the reference point of the building unit as a weight, calculating the weighted average of the spring constant for the horizontal load obtained in advance as the rigidity of the unit building,
A structural analysis method of a unit building, wherein an eccentric distance is obtained as a distance between the center of gravity and the rigid center.

In a unit building composed of a building unit with a rectangular frame structure, or a unit building composed of the building unit and an attached building,
A unit building design method according to claim 1 , wherein the building unit is combined with a structurally necessary and sufficient strength by the structural analysis method for a unit building.