コンクリート柱の設計

概要概要

の Concrete Column Design module enables the design of reinforced, non-prestressed concrete columns directly from SkyCiv S3D models in accordance with the following standards:

なので 3600:2018 – オーストラリア
CSA A23.3:24 – カナダ
ACI 318-25 – 米国 (メートル法とインペリアル法)
に 1992-1-1:2004 – ヨーロッパ
NZS 3101.1:2006 - ニュージーランド

The module automatically identifies concrete columns and transfers model geometry, 材料特性, analysis forces, and relevant design inputs to the corresponding クイックデザイン 電卓. Users can configure longitudinal and shear reinforcement, project-wide or column-specific design parameters, and braced or unbraced (揺れる) conditions for each bending direction.

Design checks use linear static analysis and code-specific simplified slenderness methods, サポートされている場合は揺れモーメントの倍率を含む. Geometrically nonlinear analysis is not performed. Strength and detailing checks are evaluated against all selected load combinations, with results available in individual column reports and a project-wide summary.

For detailed calculations and design checks, refer to the Quick Design documentation linked above.

入門

SkyCiv コンクリート柱設計 – 開口部モジュール — 開口部コンクリート柱設計モジュール.

このモジュールは、設計プロセスを左から右にガイドする一連のタブで構成されています。:

詳細 – プロジェクト情報を入力します, プロジェクト名も含めて, 会社, デザイナー, クライアント, と注意事項.
パラメーター – すべての列のデフォルトの設計パラメータを定義します, コンクリートカバーを含む, 鋼の降伏強さ, コンクリートグレード, 有効長さ係数, コード固有の設定.
セクション – セクション固有のプロパティを確認して構成します, カバーも含めて, 鋼の降伏強さ, およびコンクリートグレード. 各セクションの縦方向およびせん断鉄筋の配置を生成してプレビューする.
カラム – S3D モデルで自動的に識別された具体的な柱を確認します。. 補強配置を割り当てる, 有効長さ係数, 個々の柱に対する固定条件.
負荷 – 設計チェックに含める荷重の組み合わせを S3D モデルから選択します.
δs (スウェイファクター) – 階層を定義し、揺れモーメントの倍率を計算します. このタブは AS で使用できます 3600, CSA A23.3, およびACI 318. 見る揺れる柱と階.
結果 – 使用率の管理を見直す, 詳細チェック, 設計チェック実行後の設計レポート.

パラメーター

の パラメーター タブでは、プロジェクト全体に適用されるデフォルトのデザイン設定を定義します. 各パラメータには、 オーバーライド オプション. 有効時, 指定された値は、「セクション」タブまたは「列」タブで定義された対応する設定よりも優先されます。. 無効時, より具体的なセクションレベルまたは列レベルの値が優先されます。. 一般的な設計パラメータには次のものがあります。:

カバー – 鉄筋への透明なコンクリートカバー.
鋼の降伏強度とコンクリートのグレード – セクション固有の値が定義されていない場合に適用されるデフォルトの材料特性.
有効長さ係数 (k) – 曲げ軸ごとに個別に指定されたデフォルトの有効長係数.
揺れの方向 – 構造内ですべての列が中括弧で囲まれていることを定義します.

特定の設計標準には追加パラメータが利用可能です:

なので 3600 – 揺れモーメント倍率を手動で指定可能 (δs) モデルから計算するのではなく.
に 1992-1-1 – クリープ関連の設定を提供します, クリープ比を直接指定するか、負荷年齢を使用して計算するオプションを含む, 相対湿度, セメントクラス, と周囲温度.

セクションと鉄筋

SkyCiv コンクリート柱設計 – 鉄筋の自動生成 — コンクリート柱設計モジュールでの鉄筋配置の生成とプレビュー.

の セクション タブには、選択したコンクリート柱に関連付けられた各セクションが表示されます. セクションごとに, コンクリートのかぶりを確認または変更できます, 鋼の降伏強さ, およびコンクリートグレード, 利用可能な縦方向およびせん断鉄筋の配置を生成およびプレビューするだけでなく、. その後、配筋を個々の柱に割り当てることができます。 カラム 2 つの方法のいずれかを使用してタブを作成する:

割り当てられた増援 – 柱の特定の鉄筋配置を選択します. デザインチェックでは、選択した配置のみが評価されます。.
未割り当ての増援 (最適化) – 配筋を未割り当てのままにして、対応するセクションに対して生成されたすべての配置を評価します. モジュールは最適な配置を特定して報告します。.

揺れる柱と階

SkyCiv コンクリート柱設計モジュール – [柱] タブ — コンクリート柱の設計 – [柱]タブ.

列は次のように分類できます。 筋交い または 支えのない (揺れる) [列]タブで曲げ方向ごとに個別に設定できます。. これらの分類はユーザー定義の設計仮定であり、構造解析モデルで指定されたサポート条件に直接対応する必要はありません。. AS用 3600, CSA A23.3, およびACI 318, 揺れモーメント倍率 (δs) モデルの形状と適用された荷重を使用して計算できます. この計算を実行するには, 列を最初に割り当てる必要があります階. 計算では、各階内のブレースのない柱の軸方向荷重と臨界座屈荷重の合計が考慮されます。. 使用 δs タブで:

階の割り当て – 立面図に基づいて柱を階層にグループ化します。.
揺れ係数の計算 – 選択した荷重の組み合わせに対して δs 計算を実行します。.
レビュー結果 – 各階の計算された δs 係数を表示します, 荷重の組み合わせ, そして曲げ方向.

計算したら, 揺れ係数は自動的に保持され、その後の設計チェックとレポートで使用されます。. 再計算が必要になるのは、構造モデルまたは設計入力が変更された場合、または計算を再度実行することを選択した場合のみです。.

設計理論と分析方法論

一般的な設計アプローチ

コンクリート柱設計モジュールでは、3 次元の 線形静的解析 一次隊員の戦力を獲得する, 選択した荷重の組み合わせのモーメントと変位. 次に、柱の細さを評価し、, 選択された設計標準で必要かつ許可されている場合, 簡素化された部材設計手順を使用して二次効果を組み込む.

SkyCiv コンクリート柱設計モジュール – ワークフロー — コンクリート柱の設計ワークフロー.

一次効果と二次効果

一次線形静解析では、元の解析を使用して平衡を計算します。, 変形していないジオメトリ. アキシアル荷重下の変位によって生じる追加モーメントは直接含まれません。. これらの二次効果は一般に次のように区別されます。:

局所的な P-δ 効果: 個々の柱の端部間の曲率によって生じる追加の曲がり.
全体的な P-Δ 効果: 柱端の相対移動によって生じる追加の曲がり, 階間変動を含む.

コード固有の簡略化された設計手法により、完全な幾何学的非線形解析を行わなくても、これらの効果を近似できます。, 前提条件と適用限界が満たされている場合に限ります. ローカルな効果とグローバルな効果を区別することが重要です: 部材の細さ計算は必ずしも全体的な構造安定性を確立するわけではありません.

有効長と部材の剛性

有効長さ係数は、柱の座屈に対する感受性に対する端部拘束と揺れ挙動の影響を反映します。. 瞬間拡大法, クリティカル荷重は通常、次の形式を取ります。:

P_{c} = \frac{{円周率}^{2} (番号)_{eff}}{{(k L)}^{2}}

P_c = \frac{\pi^2(番号)_{\Mathrm{eff}}}{(kL)^ 2}

ここに, P_c臨界座屈荷重です, (番号)_effコードで規定された有効曲げ剛性です。, k 有効長さ係数です, そして L サポートされていない長さです. 剛性の規定により亀裂が生じる可能性があります, 補強と持続的な負荷. 有効長係数は、関連する曲げ方向に対して個別に指定されます。.

ブレース＆スウェイデザイン

SkyCiv コンクリート柱設計 – CSA A23.3 揺れ係数の計算 — CSA A23.3 揺れ係数の計算 (AS300 と ACI も同様 318).

ブレース付き (揺れない) コラム 端部の重大な相対的な横方向の移動が抑制されている. 簡素化された設計は主に局所的な部材の曲率に対処します. 固定されていない (揺れる) コラム 地球規模の移動効果も発生する可能性がある. AS用 3600, CSA A23.3 および ACI 318, このモジュールは、揺れ抵抗柱の階層レベルの軸方向荷重と臨界座屈荷重を使用して揺れ拡大係数を計算します。. これらの要素は、関連するコード固有の設計瞬間に組み込まれます。. ローカルメンバーの効果は必要に応じて個別にチェックされます. ブレース付きとブレースなしの分類は、エンジニアによって提供される設計上の仮定です。. 実際の構造安定システムと一致していなければなりません, 解析モデル内の単なるサポートシンボルではありません.

設計標準手法

なので 3600:2018 — オーストラリア

参照: 句 10.4 — 細い柱のデザイン.

ブレース付き柱 (句 10.4.2): 該当する一次モーメントは必要に応じて拡大されます, 設計軸力を利用する, モーメント分布, 臨界座屈荷重とコードで規定された有効剛性と長さ.

ブレースのない柱 (句 10.4.3): 設計では、適用可能な揺れ倍率規定により揺れの影響を考慮しています。, メンバーの細さだけでなく. このモジュールは、揺れに抵抗する柱の軸方向荷重と臨界座屈荷重の組み合わせを使用して、階の揺れ係数を計算します。. 次に、適用可能な設計モーメントがコードに従って決定されます。. 制限事項: 簡略化された手順は、規格で指定された範囲内でのみ有効です. 複雑なグローバルな不安定性やその範囲外の状況には、別個のものが必要です, 適切な安定性評価.

NZS 3101.1:2006 - ニュージーランド

参照: 句 10.3.2 — 柱の細さ効果.

ブレース付き柱 (句 10.3.2.3): 対象となるカラムでは、簡略化されたモーメント倍率手順を使用できます。. 適用性は規定の細さによって異なります, 相対変位と塑性領域制限. 第2条に基づき細長効果が無視できない場合 10.3.2.3.4, 瞬間は条項の下で拡大されます 10.3.2.3.5 軸力を利用して, 臨界座屈荷重とモーメント分布.

ブレースのない柱 (サポートされていません): 簡略化されたブレース付き柱拡大法は、一般的なスウェイフレーム手順ではありません。. スコープ外のメンバーには、標準で許可されている代替メソッドが必要です, 必要に応じて二次構造解析を含む. 制限事項: 一次部材の設計だけでは、ブレースのない柱や簡略化された方法に不適格な部材に対する適合性は確立されません。.

に 1992-1-1:2004 — ユーロコード 2

参照: 句 5.8 — アキシアル荷重による二次効果の解析. ユーロコード 2 一般的な非線形解析が可能 (句 5.8.6), 公称剛性 (句 5.8.7) および公称曲率 (句 5.8.8). モジュールは、 公称曲率法 個々の列効果について. 細身 (句 5.8.3): 部材の細さは λ = l₀/私, 私はどこで₀は有効長、i はひび割れのないコンクリート部分の回転半径です。. コードの細さを制限することで、メンバーの二次効果を無視できるかどうかが決まります. 公称曲率 (句 5.8.8): 細いとみなされる柱は、追加の瞬間を考慮して設計する必要があります, M2:

M_{エド} それを計算するために{0エド} + M_2

世界的な安定性: 公称曲率法は主にメンバーレベルの効果に対処します. 世界的な二次効果は無視できるものであることを示すか、条項に基づいて個別に説明する必要があります。 5.8; 条項の簡略化された基準 5.8.3.3 条件を満たした場合のみ利用可能. 適用される国家附属書の規定も考慮する必要がある.

CSA A23.3:24 — カナダ

参照: 条項 10.13–10.16 — 細さの影響.

揺れないコラム (句 10.15): メンバーモーメントは、一次モーメント分布を使用して必要に応じて拡大されます。, 軸力, 有効長と所定の有効剛性.

揺れる柱 (句 10.16): このコードは、一次の非揺れと拡大揺れの終了瞬間コンポーネントを組み合わせています。:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 ん s} + {NS}_{s} M_{2 s}

M_2 = M_{2ns} + \delta_s M_{2s}

このモジュールは、Clause の簡易臨界荷重ベースの揺れ拡大法を使用します。 10.16.3.2:

\

delta_s = \frac{1}{1-\フラク{\sum P_f}{\phi_m\sum P_c}}

ここに, ΣP_f階内の合計垂直荷重を表し、ΣP_c揺れに抵抗する柱の臨界座屈荷重の合計. 臨界荷重は、コードで規定された有効長と剛性を使用して計算されます。. 制限事項: この方法では、揺れモーメント成分と非揺れモーメント成分を適切に分離する必要があります。, 適切な階レベルの安定性情報, 該当する場合は追加の局所細さチェック.

ACI 318-25 — 米国

参照: セクション 6.6.4 — 細さ効果, モーメント拡大法.

揺れないコラム (セクション 6.6.4.5): 部材モーメント拡大法は一次モーメント分布を使用します。, 軸力と臨界座屈荷重. その一般的な表現は、:

M_{c} = NS M_{2}

M_c = \delta M_2

\

delta = \max\left[1,\フラク{Cm}{1-\フラク{P_u}{0.75P_c}}\正しい]

ここに, C_メートルモーメント分布を考慮します, P_あなた因数分解された軸力です, およびP_c臨界座屈荷重です. 最小モーメントおよびその他のコード要件も適用されます.

揺れる柱 (セクション 6.6.4.6): 一次非揺れモーメントと拡大揺れモーメントを組み合わせた設計:

M_1 = M_{1ns} + \

delta_s M_{1s}

M_{2} = M_{2 ん s} + {NS}_{s} M_{2 s}

M_2 = M_{2ns} + \delta_s M_{2s}

このモジュールは、簡略化された臨界荷重ベースの揺れ拡大手順を使用します。:

\

delta_s = \frac{1}{1-\フラク{\sum P_u}{0.75\sum P_c}}

制限事項: 単純化された階の倍率は主に平面フレームの動作に基づいています.

設計手法の概要

設計基準	ブレース付き / 揺れない	固定されていない / 揺れる
なので 3600:2018	モーメント倍率 — 10.4.2	揺れ倍率 — 10.4.3
NZS 3101.1:2006	対象となる中括弧の倍率 — 10.3.2.3	許可された代替解析/設計ルート
に 1992-1-1:2004	公称曲率 — 5.8.8	部材の曲率; 世界的な安定性は別途検証される
CSA A23.3:24	モーメント倍率 — 10.15	揺れ倍率 — 10.16
ACI 318-25	モーメント倍率 — 6.6.4.5	揺れ倍率 — 6.6.4.6

範囲と制限事項

このモジュールは、線形静的解析に続いて、コードで規定された単純化された細さ方法を適用します。. それ 一般的な幾何学的非線形解析は実行しません または、考えられるすべてのグローバル不安定モードを個別に検証します. エンジニアは次のことを確認する必要があります。:

ブレースの分類, 有効長と拘束条件は実際の構造挙動を反映します.
適用部材剛性, クリープと持続荷重の仮定が満たされている.
揺れの倍率は必要な階荷重を使用します, 制振部材とモーメント部品.
コード固有の制限と資格要件がすべて満たされている.
重大なねじれ, 不規則または複雑な全体的な安定性挙動は、必要に応じて適切な追加方法によって評価されます。.

簡易手続が認められない場合, 適切な二次解析またはコードで許可された別の設計ルートが必要です.

デザインチェックの実行

SkyCiv コンクリート柱設計モジュール – チェックボタン — コンクリート柱の設計 – 設計チェックの実行.

クリック 小切手, タブナビゲーションの右上にあります, 選択したすべての列に対してデザインチェックを実行し、組み合わせをロードします。. 設計チェックを続行する前に, 次の要件を満たす必要があります:

選択した各柱には、有効な配筋配置が割り当てられているか、配筋の最適化のために明示的に未割り当てのままにしておく必要があります。.
揺れモーメント倍率の計算に必要な階層の割り当てが完了している必要があります.

の 小切手 該当する要件がすべて満たされるまで、ボタンは無効のままになります. ボタンが無効になっている場合, カーソルを合わせると、未解決の要件が表示されます.

結果の読み取り

デザインチェック完了後, の結果タブには、各列と選択した荷重の組み合わせの設計結果が表示されます。. 結果には次のものが含まれます:

軸方向の使用法 – 軸方向設計比の管理.
二軸曲げの利用 – 二軸モーメント設計比の管理 (選択された設計基準).
せん断利用率 (あなた/Vz) – 各方向のせん断設計比を管理.
ディテールチェック – 該当する鉄筋詳細要件の合否ステータス.
全体の支配比率 – 最高の管理稼働率, 結果表の上部にある制御要素を使用して.

詳細なレポートは、個々の列レベルとプロジェクトレベルの両方で利用できます。:

個別コラムレポート – 柱と荷重の組み合わせを選択して、詳細な設計計算と結果を表示します.
概略報告 - クリック概要プロジェクトをカバーする統合レポートを生成してダウンロードするには.

3D モデルビューでは、支配的な使用率に応じて列も色分けされます。, 設計能力に近づいている、または設計能力を超えているカラムを簡単に識別できるようになります。.

設計ログ

の 設計ログ ボタン, 隣にあります 小切手, を開きます メンバーデザインログ. このログには、最近の設計チェック中に記録された警告とエラーの履歴が保持されます。, 結果に影響を与える可能性のある問題の特定と解決を支援します. 一般的なログエントリには次のものがあります。:

不足している荷重ケースまたは組み合わせ.
自動調整された許容範囲外の入力値.
無効または不完全なデータにより設計チェックから除外された列.

最新のデザイン実行で新しい警告またはエラーが生成されると、「デザインログ」ボタンが強調表示されます。.

変更ログ

11月 2026 – 初期リリース.

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