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3.5 耐震壁のせん断形状係数 κ

側柱付き耐震壁は、壁板をウェブ・両端の側柱をフランジとする平面 I 形断面とみなし、せん断形状係数 κ を材料力学の定義(Timoshenko 梁のせん断補正係数)から厳密に算定します。

算定式

\[ \kappa = \frac{A}{I^2} \int \frac{Q(y)^2}{b(y)} , dy \]

  • \( A \): 断面積、\( I \): 断面二次モーメント
  • \( Q(y) \): 位置 \( y \) より上の断面一次モーメント
  • \( b(y) \): 位置 \( y \) における断面幅(ウェブ部は壁厚 \( t \)、フランジ部は側柱幅)

面内曲げの断面は「壁長方向を断面のせい、壁厚方向を断面の幅」とみなし、断面のせいは側柱外面間の全長 \( D \)、フランジは両端の側柱(沿壁方向せい \( d_c \)・壁直交方向幅 \( b_c \))、ウェブは壁板(せい \( D - 2 d_c \)・幅 \( t \))です。

性質

  • 一様矩形(側柱なし、または側柱幅が壁厚に等しい)では \( \kappa = 1.2 \)(= KAPPA_RC)。
  • 側柱が大きいほど \( \kappa \) は増大し、極限ではせん断断面積 \( A/\kappa \) がウェブ断面積に漸近します(I 形断面ではせん断をウェブがほぼ全負担します)。
  • せん断断面積 \( A/\kappa \) は総断面積を超えません。

実装section_shape::wall_shear_shape_factor_isection が算定しますが、退化入力(寸法が非正など)では 1.2 にフォールバックします。