静的増分ヒンジプロパティの定義

機能

静的増分解析のための非線形ヒンジプロパティを定義します。

ヒンジプロパティ計算時に適用される規準は設計規準で指定したものが適用されます。

設計規準別に適用される計算方式はRC、鉄骨、SRCに区分されます。[適用設計規準]

呼出

リボンメニュー：増分解析 > 材料断面 >  ヒンジプロパティ > 静的増分ヒンジプロパティ定義

入力

静的増分ヒンジプロパティの定義ダイアログボックス

割当ヒンジデータの表示nid

割当ヒンジデータの表示に✅を入れると以下のようになります。

割当ヒンジデータの表示 ヒンジプロパティを定義して要素に割当てた後、ダイアログの割当ヒンジデータの表示オプションにチェックオンしたら、各要素別に自動計算されたヒンジプロパティを確認することが出来ます。確認しようとするヒンジデータを指定(またはダブルクリック)した後、修正/表示ボタンをクリックしてヒンジデータを確認及び修正することが出来ます。

要素に割当てられたヒンジプロパティは静的増分ヒンジプロパティテーブルで確認できます。

確認したいヒンジデータをリストから選択し、修正/表示ボタンをクリック（またはダブルクリック）すると、ヒンジデータの確認または修正ができます。

要素にヒンジ特性が割り当てられると、自動生成されるヒンジデータには固有の名称が付与されます。

例えば「W307_Wall_2」の場合

W : 要素種類(B: Beam/Column, W : Wall, T: Truss, SPR: GL-Link)

307 : 要素番号

Wall_2 : 割り当てられたヒンジが参照するプッシュオーバーヒンジ特性の名称

各要素のヒンジ特性は断面情報に基づいて自動計算されます。したがって、RC部材は設計機能を用いて配筋量を決定した後、Modify Rebar Dataで鉄筋情報を入力する必要があります。また、Code Designを実行した場合は、設計結果の出力ウィンドウで［Update Rebar］ボタンを使用して、各部材に鉄筋情報を簡単に入力することができます。

要素に割当てられたヒンジプロパティは静的増分ヒンジプロパティテーブルで確認できます。

追加 : 塑性ヒンジのプロパティ定義

修正 : 指定されたヒンジ特性の修正/表示

削除 : 指定されたヒンジプロパティの削除

コピー : リストで選択されたヒンジ特性と同じ内容で複製し、別の名前で自動生成します。

ヒンジ定義は要素タイプ定義と要素による成分定義に区分されます。

1. 要素タイプの定義 : 一般的に要素タイプの定義は以下のような手順で行うことが出来ます。

a. 要素タイプの定義   b. 材質の定義   c. 非線形要素タイプの定義   d. 要素成分の定義

静的増分ヒンジプロパティの追加/修正ダイアログ

名称、解説 : 生成しようとするヒンジの名称(必須入力)と説明文(選択入力)を入力します。

要素種類 : 要素の種類を選択します。

梁/柱 : 梁及び柱部材  

壁 : 壁部材

トラス: ブレース部材         

汎用リンク : 汎用要素。6自由度成分に対するヒンジ特性を定義できます。

節点バネ支持 : ばね剛性支点。6自由度成分に対するヒンジ特性を定義できます。

“節点バネ支持のヒンジプロパティ”は静的増分解析において、支点に浮上りなどのヒンジ特性を考慮する場合に使用します。

ヒンジ特性を考慮する支点の境界条件は「支持条件」ではなく、「モデル＞境界条件＞節点バネ支持」で設定します。

「支持条件」が指定された節点の自由度は、支持条件が優先されヒンジ特性は計算に反映されません。

材料タイプ : 部材に使用された材料のタイプを選択します。

RC / SRC (被覆) : 鉄筋コンクリートまたは鉄骨鉄筋コンクリート(鉄骨埋め立て形)

鉄骨 / SRC (充填) : 鉄骨または鉄骨鉄筋コンクリート(充填形)

組積 : 組積造

壁タイプ : 壁要素のタイプを選択します。

膜 : 面外成分弾性    

板 : 面外非線形性考慮

要素タイプ : 曲げ要素の荷重－変形関係を定義します。

モーメント-回転角 (M-θ)  : モーメント-回転角関係で定義

モーメント－曲率 (M－φ Lumped)  : モーメント-曲率関係(両端塑性化)で定義

ヒンジ長さを考慮 ： ヒンジ長さを設定する場合にチェックします

モーメント-曲率 (M-φ Distributed) : モーメント-曲率関係(要素長さ方向の数値積分)で定義

組積造の鉛直要素で定義 : 組積造の垂直要素定義(モーメント-回転角関係で定義)

組積造の水平要素で定義 : 組積造の水平要素定義(モーメント-回転角関係で定義)

“ヒンジ長さを考慮”にチェックしない場合には、M-Theta要素と同様に要素両端に長さ0の非線形バネが設定されて解析されます。この際に、非線形バネは、モーメント-曲率関係として定義されます。ですので、モーメント-回転角の要素と同様に、要素の非線形性は要素両端の非線形バネにより、表現されます。

また、“ヒンジ長さを考慮”にチェックをして、積分点を端部に設定する場合とは違く挙動します。積分点の位置は降伏の判定の基準になる位置ということのみで、定義されたヒンジ長さが塑性化され、要素の剛性が変わります。

ヒンジ形式 : 非線形解析に使用されるヒンジ特性を設定します。

スケルトン：スケルトンモデルを使用

ファイバー : ファイバーモデルを使用

 変動軸力の考慮(軸力‐曲げ) : 解析ステップごとに要素の軸力－モーメントの変動を考慮するかどうかを選択します。

しない: 軸力の影響を考慮しない場合

P-M により考慮 : 軸力ー1軸モーメント変動を考慮した場合

P-M-M により考慮 : 軸力ー2 軸モーメント変動を考慮した場合

変動軸力の考慮(軸力‐せん断)：RCのみ: 解析ステップごとに要素の軸力－せん断力の変動を考慮するかどうかを選択します。

しない : 軸力の影響を考慮しない場合

P-Q により考慮：軸力ーせん断力変動を考慮して強度計算する場合

ファイバー断面 : ヒンジ形式がファイバーに選択された場合活性化され、Beam-Columnの場合、断面を定義し、壁の場合厚さを定義します。

自動設定、ユーザー定義

ファイバー名 : ファイバーに定義された断面がリストに表示され、該当タイプを選択します。

ファイバー壁の面外非線形 : ファイバー壁要素の面外非戦形性設定

非線形特性制御データのオプションの使用: 非線形特性正誤データに設定された値適用

ユーザー定義 : ユーザー指定

板タイプの面外非線形を考慮: 板タイプの壁要素の面外方向非線形性を考慮 

成分別プロパティ : 成分ごとの塑性ヒンジ特性を定義します。

Fx, Fy, Fz, Mx, My, Mz : 非線形プロパティを与えるための自由度

ヒンジ位置  : 非線形プロパティを定義するための要素断面の位置を指定

断面番号: 分散型ヒンジで属性を定義した場合、要素の分割個数を入力

スケルトン曲線 :  要素の骨格曲線を定義

静的増分で支援できるスケルトン曲線は次のようです。

1. バイリニアタイプ(スリップバイリニアタイプ) : 二線形骨格曲線

2. トリリニアタイプ(スリップトリリニアタイプ) : 三線形骨格曲線

3.  FEMAタイプ : FEMAで提案している曲線

スリップ履歴は要素タイプがトラスまたは汎用リンクの場合のみアクティブ化されます。

2. 要素による成分定義 : 要素成分の定義(d)は以下のように定義することが出来ます。

a. 変動軸力を考慮しない場合– プロパティ

[バイリニア / トリリニアタイプ]

バイリニアタイプ

トリリニアタイプ

入力方法

自動計算 : 降伏強度自動計算

自動計算時以下の設定が必要です。

1. 設計規準

2. DBによる材料、断面の設定

3. RCの場合正しい配筋情報が必要

ユーザー入力 : すべてのデータ入力及び設定をユーザーが定義

入力タイプ

降伏強度 – 剛性低減率 : 降伏強度と剛性低減率でスケルトン曲線を定義

降伏強度 - 降伏回転角 : 降伏強度とユーザー入力降伏変形でスケルトン曲線を定義

1. 入力方法 > ユーザー入力を選択した場合にのみ選択可能です。

2. 降伏変形は要素の種類、成分によって物理的な意味が違います。

 I–端、J-端の入力値タイプ

対称 : 配筋が対称の場合

非対称 : 配筋が非対称の場合

このオプションはモーメント-回転関係要素で、ユーザー入力の場合にのみアクティブ化されます。

また、入力方法 > 自動計算で、I-端、J-端が非対称の場合に自動反映されます。

降伏強度

入力方法を自動計算で設定した場合、降伏強度は自動計算されますので入力する必要がありませんし、

入力方法をユーザー入力で設定した場合ユーザーが降伏強度を直接入力します。

P1 : 1次降伏強度       P2 : 2次降伏強度 (ただし、P1≦P2)

バイリニアの降伏強度（自動計算）

トリリニアの降伏強度(自動計算)

剛性低減率

全体制御データの値を使用 : 静的増分全体制御で設定した値を使用

ユーザ定義 : ユーザー入力

AIJ 規準のαyを使用 : AIJ規準式によって計算されたαyを使用

α1：1次降伏後の剛性低減率(α1≦1.0)

α2：2次降伏後の剛性低減率(α2≦α1≦1.0)

αy使用時の参考内容

1. RCトリリニア、M-θ要素、AIJ規準の場合にのみ設定可能

2. 軸力変動を考慮しない場合には初期荷重の軸力を考慮してαy計算(固定軸力)

3. 軸力変動を考慮する場合(PMM)は変動軸力を考慮してαy計算 ⇒ 増分計算で変動する軸力考慮（変動軸力)

4. 入力方法 > 自動計算を選択した場合、自動的に計算されます

5. 入力方法 > ユーザー入力を選択した場合、ユーザー入力

6. αyの計算に使用されるせん断スパン比のユーザー設定可能(初期値は“自動”)

初期剛性

非弾性解析で使用される初期剛性を選択するか、使用者が直接入力します。

6EI/L , 3EI/L, 2EI/L : 曲げモーメント成分に対する集中形(Lumped)非弾性ヒンジに限って、曲げモーメントの分布に基づいて初期剛性を選択します。分布形(Distributed Type)の場合は選択できません。

6EI/L : 直線分布で仮定された曲げモーメントの両端の値は同じで、方向(=符号)は反対の場合

3EI/L : 片側の端部で曲げモーメントが０の場合

2EI/L : 両端の値、方向(=符号)とも同じの場合

ユーザー入力 : 入力タイプを降伏強度-剛性低減率に設定した場合、ユーザーが初期剛性を直接入力します。

弾性剛性 : 弾性剛性を初期剛性に使用。集中形(Lumped)ヒンジの曲げモーメント成分を除いた軸力、せん断力、ねじりモーメント成分に適用されます。

入力タイプを降伏強度-降伏回転角(或いは、降伏強度-降伏曲率)に設定した場合、ユーザーが入力した降伏強度と降伏回転角(或いは、降伏強度-降伏曲率)から初期剛性を自動計算します。

梁要素の断面性能増減係数を指定している場合は、増減係数を考慮した弾性剛性が反映されます。

初期ギャップ

要素タイプをトラスまたはMasonryに設定してスケルトン曲線をスリップに定義した場合、部材のスリップ量(引張、圧縮)を入力します。

[FEMA、変形率タイプ]

入力方法

自動計算 : 降伏強度自動計算

自動計算時以下の設定が必要です。

1. 設計規準

2. DBによる材料、断面の設定

3. RCの場合、正しい配筋情報が必要

ユーザー入力 : すべてのデータ入力及び設定をユーザーが定義

I端、J端の値タイプ

対称 : 配筋が対称の場合

非対称 : 配筋が非対称の場合

このオプションはモーメント-回転関係要素であり、ユーザー入力の場合のみアクティブ化されます。

また、入力方法 > 自動計算で、I-端、J-端が非対称の場合にのみ自動反映されます。

 I-端のプロパティ(J-端のプロパティ)

両端が非対称の場合、それぞれの端部に対するプロパティの入力及び計算値の確認をします。

ユーザー定義 : FEMA履歴をユーザーが定義する場合に使用します。

降伏強度 (MY)

入力方法 > ユーザー入力の場合、±方向に対する降伏強度(曲げモーメント)をユーザーが入力します。

降伏回転角 (DY)

入力方法 > ユーザー入力の場合、±方向に対する降伏変位(端部回転角)をユーザーが入力します。

許容範囲

構造物の性能状態に対する塑性率(全体変形/降伏変形)の指標を選択します。基本値はFEMA-273に提示された値が適用されます。

性能指標(IO, LS, CP)は左図の通りです。

初期剛性

非弾性解析で使用される初期剛性を選択するか、使用者が直接入力します。

6EI/L , 3EI/L, 2EI/L : 曲げモーメント成分に対する集中形(Lumped)非弾性ヒンジに限って、曲げモーメントの分布に基づいて初期剛性を選択します。分布形(Distributed Type)の場合は選択できません。

6EI/L : 直線分布で仮定された曲げモーメントの両端の値は同じで、方向(=符号)は反対の場合

3EI/L : 片側の端部で曲げモーメントが０の場合

2EI/L : 両端の値、方向(=符号)とも同じの場合

ユーザー入力 : 入力タイプを降伏強度-剛性低減率に設定した場合、ユーザーが初期剛性を直接入力します。

弾性剛性 : 弾性剛性を初期剛性に使用。集中形(Lumped)ヒンジの曲げモーメント成分を除いた軸力、せん断力、ねじりモーメント成分に適用されます。

入力タイプを降伏強度-降伏回転角(或いは、降伏強度-降伏曲率)に設定した場合、ユーザーが入力した降伏強度と降伏回転角(或いは、降伏強度-降伏曲率)から初期剛性を自動計算します。

梁要素の断面性能増減係数を指定している場合は、増減係数を考慮した弾性剛性が反映されます。

b. 変動軸力を考慮する場合 – 

　M-N 相関曲面プロパティ

入力方法

自動計算 : 降伏強度の自動計算

ユーザー : ユーザーが用いたすべてのデータ入力

I-端、J-端の値タイプ

対称 : 配筋が対称の場合

非対称 : 配筋が非対称の場合

このオプションはモーメント-回転関係要素で、ユーザー入力の場合にのみアクティブ化されます。

また、入力方法 > 自動計算で、I-端、J-端が非対称の場合に自動反映されます。

タイプ (Y-軸、Z-軸)

対称 : Y、Z軸が対称の場合

非対称 : Y、Z軸が非対称の場合

成分プロパティ

Y、Z軸に対する剛性低減率、初期剛性などを設定します。

I&J端のプロパティ

両端が非対称の場合、各端部に対する属性を入力し、計算された値を確認します。

 降伏強度

Y、Z軸に対する降伏強度を定義します。

プログラム自動計算の場合には入力が不必要であり、ユーザー定義時にIndexにユーザーが値を入力します。

My-Mz関係補間

Ｍｙ-Ｍｚ相関関係を設定します。

楕円 (Alpha = 2.0) : 楕円で定義

線形 (Alpha = 1.0) : 直線で定義

ユーザー Alpha : ユーザー次数入力

強軸 : H形鋼の場合、強軸-弱軸を考慮した相関関数を反映します。強軸：Alpha = 2.0、弱軸：Alpha = 1.0 反映

 一次、二次降伏M-N相関曲線の形状

Y軸及びZ軸に対する降伏曲面をグラフで確認したり、テーブルで確認したりします。

値表示 : このボタンをクリックすると実際解析で用いられる値が出力されます。

スケルトン曲線による降伏強度と降伏曲面の定義

1. RCトリリニア

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
ひび割れ面 : PC0(t) - 引張側の降伏軸力 MC0 – 無軸力状態のひび割れモーメント   降伏(終局)曲面 : Pmax(c) – 圧縮側の降伏軸力 MY0 – 無軸力状態の終局モーメント(ユーザー入力不可)      MY,max – 最大終局モーメント	ひび割れ曲面 : PC0(ｔ)とMC0を用いてプログラフで 自動設定されるので、曲面設定は 必要ありません。   降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定 * 膜タイプの壁要素は面外方向が 弾性であるためモーメント-Y側 のみ設定します。

2. RCバイリニア、FEMA

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
降伏(終局)曲面 : Pmax(c) – 圧縮側の降伏軸力 MY0 – 無重力状態の終局モーメント(ユーザー入力不可)      MY,max – 最大終局モーメント	降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定 * 膜タイプの壁要素は面外方向が 弾性であるためモーメント-Y側 のみ設定します。

3. 鉄骨トリリニア

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
1次降伏曲面の定義 : PC(t) – 1次降伏曲面の引張側降伏軸力 MCｙ,z – 1次降伏曲面の最大降伏モーメント   2次(終局)曲面の定義 : Pmax(c) – 2次降伏曲面の圧縮側降伏軸力 MYｙ,z, max - 2次降伏曲面の最大降伏モーメント	1, 2次降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定

4. 鉄骨バイリニア、FEMA

降伏強度	降伏曲面	降伏曲面グラフ
2次(終局)曲面の定義 : Pmax(c) - 2次降伏曲面の圧縮側降伏軸力 MYｙ,z, max - 2次降伏曲面の最大降伏モーメント	降伏(終局)曲面 : 引張(－)、圧縮（＋）で設定

c. 材料タイプが組積の場合 - 組積造プロパティ

ヒンジプロパティ生成時の参考事項

1. モーメント-回転 (M-θ) 関係要素