2019年11月05日

構造の経済設計「大梁の断面算定方法」

 経済的な大梁の断面算定方法について、説明します。



 前々回、上部構造全体における型枠、鉄筋、コンクリートの金額の比較を行いました。同じように梁断面について、比較を行います。

梁断面.pngB✕D:550×850
上端筋:8-D29
下端筋:6-D29
STP:4-D13@200
腹 筋:2-D10
CON:Fc27

■梁断面における各工事の価格
梁数量.png

 上部構造全体では型枠工事の金額が最も大きかったですが、梁や柱については鉄筋の金額が一番大きくなります。では、断面算定でNGであった場合、鉄筋を増やすよりも梁せいを上げた方が経済的かと言うとそうではありません。

 まず、最初に確認が必要なのは、型枠数量は梁断面を上げても、そのまま増えてないと言う事です。下図に壁付の梁と壁なしの梁の断面を示します。
梁型枠.png

 梁幅を増やしても、スラブ型枠と相殺されるので梁底型枠は増えません。また、壁付きの場合は梁せいを上げてみ壁型枠と相殺されるので梁側型枠は増えません。なお、スラブ、壁と重なっている部分はコンクリート数量も増えません。

 以下にシミュレーションをしてみます。
ケース@:<壁なし梁>鉄筋本数を増やす。(上端筋 8-D29 → 9-D29)
ケースA:<壁なし梁>梁せいを上げる。(梁せい 850 → 900)
ケースB:<壁なし梁>梁幅を上げ、鉄筋本数を増やす。上端筋 8-D29 → 9-D29、梁幅 550 → 600
ケースC:<壁付き梁>梁せいを上げる。(梁せい 850 → 950)

梁比較.png

 ケース@はまだ、主筋が並ぶ余地がありますので、単純に主筋本数を増やす方法です。この断面、配筋で断面算定がNGとなる場合、まず、普通に行う事です。鉄筋量が増え、価格は2%アップ、耐力は13%アップします。

 ケースAは、梁せいを上げる方法です。型枠数量とスターラップ、コンクリートが増えます。価格は4%、耐力は6%アップします。

 ケースBは、主筋本数を増やすために梁幅も上げる方法です。型枠はスラブ型枠と相殺され、増えませんが、鉄筋、コンクリートが増え、価格は4%アップ、耐力は13%アップします。価格増はケースAと同じですが、耐力増はこちらの方が大きくなります。

 ここから、分かるように断面算定のNGを解消する場合、梁せいを上げるよりも梁幅を増やして、主筋本数を上げる方が経済的です。

 最後にケースCは、壁付きの梁において、梁せいを上げる方法です。型枠は壁型枠と相殺されるので増えません。若干のコンクリートとスターラップが伸びる分の鉄筋量は増えるのみです。価格増はケースA、Bと同等で耐力はケースBと同等です。

 壁付きの梁であれば、梁せいを上げる事が経済的となります。但し、梁せいは階高に影響することが多く、梁せいを上げたことで階高が上がってしまうのであれば、その階全体に影響し、コストも増えてしまいます。
 また、梁幅も無条件に上げる事もできません。梁幅を上げることでパイプスペース(PS)が押され、デッドスペースが増えてしまうようであれば、建物全体としての経済性は損なわれてしまいます。

 まとめると以下になります。


≪まとめ≫
●壁付の梁は階高、意匠、設備に影響しない範囲で梁せいは極力大きくとる。
●曲げ耐力を上げる場合は意匠、設備に影響しない範囲まで梁幅を上げ、鉄筋本数を増やす。
●基本は梁せいを上げるよりも鉄筋本数(梁幅)を増やすことを優先する。




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posted by 建築構造設計べんりねっと at 08:16| Comment(0) | TrackBack(0) | 経済設計手法