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表紙 操作メニュー 入力データ形式 画面入力エディタ 解析例 補足説明 鋼材一覧
1. 一般条件
2. 節点座標
3. 層間変形角
4. 部材条件
5. 変形制限
6. 断面特性
7. 固定条件
8. 荷重定義
9. 荷重組合せ
実行の前に、構造解析のためのモデル化を行い、入力データを作成します。
データは、弾性解析の場合には拡張子 ".FSA"を、増分解析の場合には拡張子 ".FLA"を、また一貫計算用には、データは拡張子 ".FSP" を付けたテキストファイルとして作成します。
FSAデータ（弾性解析用）とFLAデータ（増分解析用）では、次の点を除いてデータは共通です。
1)
増分解析では、断面特性に全塑性モーメント値の記入が必要です。
2)
増分解析では、荷重ケース１で存在応力を、ケース２で水平力分布を与えます。
FSPデータ（一貫計算用）では、断面算定のために、座屈長さ・鋼材指定・長期/短期の区分などの追加ファクターが入ってくる部分で、記述が少し異なります。
1. 一般条件 : GENERAL CONDITION
行頭に "GENE" と書いてある行の次の行からがデータの有効範囲となります。各行には下に示すようなデータを入力します。"GENE" の前、およびこのブロックで必要なデータ行の後で次に "JOIN" で始まる行までの間には何を何行書いていても構いません。この指定されたデータ数を超える分の行の入力データを無視するという仕様は以後の各データブロックにおいても共通です。
1) 解析名称あるいは工事名称
2) 節点数
3) 部材数
4) 断面種類数
5) 支持点数
6) 荷重パターン定義数
7) 荷重組合せケース数
8) 層間変形角計算数 (計算させる場合はその層数, しない場合は０を指定)
*) 変形制限部材数 (計算させる場合はその部材数, しない場合は０を指定)
FSA/FLAデータ（弾性解析・増分解析）では*)を除く１）から８）のデータ行を必要とします。
FLAデータで増分解析を行う場合には、７）の荷重組合せ数を２と指定し、８）で必ず１以上の層間変形角計算数を指定してください。指定した層について荷重−変形図を作成します。
FSPデータで一貫計算を行う場合には、*)のデータが余分に必要となります。変形量判定を行う部材の数を入力します。
文字列データを入れる最初の行以外は、１つの行に１つの数値データを入れます。これらの行に限り数値データの後ろにコメントを書いておくことができます。次例のように注釈コメントを入れておくと変更・再利用の時に便利です。
(例)FSAデータ
GENERAL---------------------------------
なんとかかんとか
10 ; 節点数
9 ; 部材数
2 ; 断面種類数
2 ; 支持点数
4 ; 荷重パターン定義数
5 ; 荷重組合せケース数
2 ; 層間変形角計算 (Yes= 層数, No=0)
2. 節点座標 : JOINT COORDINATES
行頭に "JOIN" と書いてある行から節点数の行分だけがデータの有効範囲となります。前に述べたように多い分については読み飛ばすだけなので書いてあっても害にはなりません。データの各行には、
節点番号
Ｘ座標 (cm)
Ｙ座標 (cm)の３個の数値をスペースで区切って入力します。
"JOIN" より前は無視されますから次のように書いておくとわかりやすいです。(例)
==================================================
【節点座標】
No. x(cm) y(cm)
JOINT---------------------------------------------
1 0 0
2 0 0
3 0 350Ｘ座標値およびＹ座標値が等間隔で変化する場合には、その間の節点の入力を省略できます。最初と最後の節点のデータだけ指定すれば、内部で自動的に補間して中間節点座標値を作成します。
(例)
==================================================
【節点座標】
No. x(cm) y(cm)
JOINT---------------------------------------------
･･･
5 200 400
9 600 500
10 800 500この場合、節点番号が５から９へ飛んでいるので、リピート機能が働いて、
6 300 425
7 400 450
8 500 475に相当するデータが生成されます。
剛性マトリクスにはバンドマトリクスを用いているので、大規模なモデルの解析や非力なマシンでの利用に際しては、隣接する節点番号の差が小さくなるように付番を心がけると解析時間を短縮できます。ただし、最近のハードの性能向上のおかげで、このような配慮をすることもほとんど無くなりました。
3. 層間変形角 : ANGLE OF DIFFERENTIAL FLOOR DISPLACEMENT
行頭に "ANGL" と書いてある行から層間変形角を計算する層数の行分だけがデータの有効範囲となります。データの各行には、
(n) 層の番号
(i) 層の下側の節点番号
(j) 層の上側の節点番号の３個の数値をスペースで区切って入力します。
(例)
==================================================
【層間変形角】
No. i j < y(i) < y(j) >
ANGLE---------------------------------------------
1 1 2
2 2 4
増分解析モードでは、ここで指定した節点に関して荷重・変位カーブを作図します。「層間」という水平変位を前提とした表現をしていますが、鉛直増分荷重を考える場合には鉛直変位との関係を作図することもできます。
相対変位作図の場合、節点(j)の節点(i)からの相対変位が作図されます。
絶対変位作図の場合、節点(j)点の変位が作図されます。
4. 部材条件 : ELEMENT DATA
行頭に "ELEM" と書いてある行から部材数の行分だけがデータの有効範囲となります。
FSA/FLAデータと、FSAデータでは指定方法が異なりますので別々に説明します。
(1) FSA/FLAデータ（弾性解析・増分解析モード）
データの各行には
部材番号
始点の節点番号
終点の節点番号
断面番号
接続コードの５個の数値をスペースで区切って入力します。
断面番号は次の断面特性データで定義する番号です。
接続コードは２桁の数字で、左側の節点については１０の位、右側の節点については１の位に、それぞれ剛接合の場合には１、ピン接合の場合には０として２桁の数字で示します。
接続相手の無い部材端（片持梁）は剛接合の端部としてください。
(例)
==================================================
【部材条件】
No. start end member type
ELEMENT-------------------------------------------
1 1 2 1 11
2 2 3 1 11最小限の表記では次のようになります。
(例)
ELEM
1 1 2 1 11
2 2 3 2 11始点および終点の節点番号が等間隔で変化する場合には、その間の部材の入力を省略できます。最初と最後の部材のデータだけ指定すれば、内部で自動的に補間して部材データを作成します。
(例)
==================================================
【部材条件】 接続 00: 両端ピン
01: 始端ピン，終端固定
10: 始端固定，終端ピン
11: 両端固定
No. start end 断面 接続
ELEMENT-------------------------------------------
1 1 2 1 11
4 3 6 1 11
7 9 12 1 11
8 2 3 1 11この場合、部材番号が４から７へ飛んでいるので、リピート機能が働いて、
5 5 8 1 11
6 7 10 1 11と指定したのと同じデータが生成されます。他の断面番号、接続条件などはリピート変更の対象とはなりません。
(2) FSPデータ（一貫計算モード）
データの各行には、
部材番号（１から始まる連続した通し番号）
始点の節点番号
終点の節点番号
断面番号
接続タイプ
部材の圧縮フランジ支点間距離 (cm)
部材の強軸方向座屈長さ (cm)
部材の弱軸方向座屈長さ (cm)の８個の数値をスペースで区切って入力します。
断面番号は次の断面特性データで定義する番号です。
接続タイプはFSA/FLAデータ（弾性解析・増分解析モード）と同様であり（１）の説明を参照ください。部材の圧縮フランジ支点間距離（Lb）は許容曲げ応力度算定用です。これを０としておくと、材端の座標から決まる部材長さがデフォルトとして自動的に採用されます。
部材の強軸方向座屈長さ（Lkx）、弱軸方向座屈長さ（Lky）は許容圧縮応力度算定用です。これを０としておくと、材端の座標から決まる部材長さをＬとして次の数値がデフォルトとして採用されます。
0.5*L = 両端固定
0.7*L = １端固定 /１端ピン
1.0*L = 両端ピンこの座屈長さの自動設定は、トラス架構やブレース付きラーメン架構などのようにフレームの節点の水平移動が拘束されていて、フレームモデルに反映されていない床などの他の座屈止め条件が無い場合に正しい設定値となりますが、それ以外の時には直接指定する必要があります。
中間に座屈止めが入る等の場合には自動設定の座屈長さは安全側となるので問題は無いと思いますが、純ラーメン架構の場合には、柱材の座屈長さは柱脚の支持状態と柱に取り付く梁の剛性とによって座屈長さが変わり、一般に節点間距離よりも長くなるので注意してください。純ラーメンでは柱自体の剛性が大きくなるので影響が少ない場合もありますが、略算的には、柱脚ピンの場合には層高の２．６倍、剛の場合には１．３倍程度としておけば充分安全側でしょう。詳細には日本鋼構造協会編「Ｈ型鋼デザインマニュアル」の図表などを参考としてください。
また、座屈長さ０を入力した場合には面外方向の座屈長も自動設定しますが、部材条件で指定した面内方向の材端条件での設定となるので、面内方向剛節で面外方向ピン節である等それぞれの方向で材端条件が異なる場合には、座屈長を直接指定する必要があります。
(例)
==================================================
【部材条件】 接続 00: 両端ピン
Lb : 曲げ座屈長 (cm) 01: 始端ピン，終端固定
Lkx,Lky: 圧縮座屈長 (cm) 10: 始端固定，終端ピン
11: 両端固定
No. start end 断面 接続 Lb Lkx Lky
ELEMENT-------------------------------------------
1 1 2 1 11 0 0 0
2 2 3 2 11 200 0 0ＦＯＳＰの断面算定では全ての部材を柱材として取り扱って計算しているので、細長比２００以下という条件もチェックされます。そのため圧縮強度を期待せず単に引張材として効けばよいとして設計する、すなわち圧縮座屈を問題としないタイバー等の部材については、部材条件設定にて次の例のように座屈長さを最小に設定しておくことが必要です。この設定を忘れると細長い柱として許容圧縮応力度が小さく判定され、結果として過大な断面が算出されますので、注意してください。
(例)
==================================================
【部材条件】
No. start end 断面 接続 Lb Lkx Lky
ELEMENT-------------------------------------------
･･･
5 3 4 2 00 2200 2200 2200 この行を
5 3 4 2 00 1 1 1 この行に変更するなお、最大ランクの部材を使っても細長比が２００以下に低下しない場合には、画面上に警告を出して計算継続します。
5. 変形制限 ：DISPLACEMENT ALLOWANCE
このデータは、FSPデータ（一貫計算モード時）のみに必要です。FSA/FLAデータ中にある場合には読み飛ばされます。
行頭に "DISP" と書いてある行から変形制限部材数の行分だけがデータの有効範囲となります。
データの各行には、
変形制限番号（１から始まる連続した通し番号）
対象となる部材番号
許容部材角の逆数（1/300 なら 300 と入れる）の３個の数値をスペースで区切って入力します。
(例)
==================================================
【変形制限】
DISP----------------------------------------------
1 1 200
2 2 300
6. 断面特性 : MEMBER PROPERTIES
行頭に "MEMB" と書いてある行から断面種類数の行分だけがデータの有効範囲となります。
FSA/FLAデータと、FSAデータでは指定方法が異なりますので別々に説明します。
(1) FSA/FLAデータ（弾性解析・増分解析モード）
データの各行には、
断面番号
断面積 (cm2)
断面２次モーメント (cm4)
断面係数 (cm3)
弾性係数 (ton/cm2)
上端降伏全塑性モーメント (ton*cm)
下端降伏全塑性モーメント (ton*cm)の７個の数値をスペースで区切って入力します。
断面係数は、応力解析には本来不要なものですが、部材力から断面の最大垂直応力度の計算をするのに使っています。垂直応力度の出力を使わない場合でも何か０以外の数値を入れておいてください。ここに０を入れると特別な意味を持ちます。
コンクリートのような矩形断面（幅Ｂｘ高さＨ）部材の断面性能を入力する場合に使うのですが、断面係数(Ｚ)の欄に０を指定すると、断面積(Ａ)の欄に入力された数値を幅(Ｂ)断面２次モーメント(Ｉ)の欄に入力された数値を高さ(Ｈ)とみなして
Ａ = Ｂ * Ｈ
Ｉ = Ｂ * Ｈ * Ｈ * Ｈ / １２
Ｚ = Ｂ * Ｈ * Ｈ / ６により内部で自動的にデータを作成します。
全塑性モーメントは、FSAデータ（弾性解析）の場合には不要ですがその場合でも何か数値（０としておけばよい）を指定しておく必要があります。これは弾性解析・増分解析間でデータフォーマットを共通にするためです。
全塑性モーメントの上端降伏・下端降伏の上下の定義は、部材の始端（節点番号の小なる方）から終端（節点番号の大なる方）へ向いたときに左手側を上、右手側を下とします。
(例)
==================================================
【断面特性】 I Z E Mp(t*cm)
m A(cm2) (cm4) (cm3) (t/cm2) ｳｴ ｼﾀ
MEMBER--------------------------------------------
1 3600 1080000 36000 210 6500 6500 FLAデータではＭp値は必須
1 163.5 71000 2910 2100 0 0 FSAデータではＭｐは０とする
(2) FSPデータ（一貫計算モード）
データの各行には、
断面番号（１から始まる連続した通し番号）
鋼材種類記号
鋼材Ｆ値(ton/cm2)
初期断面番号(普通は０とする)
使用材軸（０または１）の５個の文字列および数値データをスペースで区切って入力します。
鋼材種類記号は
WH: 広幅Ｈ形鋼 （ MH へ自動継続）
MH: 中幅Ｈ形鋼
NH: 細幅Ｈ形鋼 （ MH へ自動継続）
SH: 外法一定Ｈ形鋼
BH: 溶接軽量Ｈ形鋼
STK: 円形鋼管（一般構造用）
STKN: 円形鋼管（建築構造用）
STKR: 角形鋼管 （箱型断面）
BCR: 冷間ロール成形角形鋼管
BCP: 冷間プレス成形角形鋼管
BOX: Ｒ無しボックス(リバーボックスなど）
BX: ＫコラムＲ
HE: ヨーロピアンワイドフランジ(EuroNorm 53-62)
IPE: ヨーロピアンアイビーム(EuroNorm 19-57)から選択し、文字列で指定します。
初期断面番号で０以外を指定すると、その鋼材種類の初期断面番号（後の表を見てください）を指定することになり、それより小さい部材が選ばれることが無くなります。
０としておくと１と指定したのと同じで最小部材（例えば広幅系列では H100x100x6x8）を初期断面として計算します。ここにはどうしてもこれ以上の部材を使いたいといった場合に指定するもので、普通は０として使います。
使用材軸は曲げを受ける軸の指定で、（1: 強軸, 2: 弱軸）から選択します。
例)
==================================================
【断面特性】
記号=(WH,MH,NH,STK,STKR,BH,BX,SH,BCR,BCP,BOX,STKN)
No 記号 Ｆ値(t/cm2) 初期断面, 使用軸(X=1/Y=0)
MEMBER------------------------------------------
1 BCR 3.0 0 1
2 NH 3.3 0 1鋼材種類の内容、選定順序、変更方法などに関しては後述する登録鋼材についての項を参照してください。
7. 固定条件 : BOUNDARY CONDITION
行頭に "BOUN" と書いてある行から支持点数の行分だけがデータの有効範囲となります。データの各行には、
支持点の節点番号
Ｘ方向の拘束条件
Ｙ方向の拘束条件
回転方向の拘束条件の４個の数値をスペースで区切って入力します。
各方向について、拘束する場合には１、自由の場合には０とします。(例)
BOUNDARY
1 1 1 0
4 1 0 0この例では節点番号１の点はＸＹ両方向に拘束された回転自由な支持点であることを示しています。いわゆるピン支点です。また節点番号４の点はＸ方向にのみ拘束された回転自由な支持点であることを示しています。Ｙ方向へのローラー支点です。
支持点をピンに設定する場合、支点側および部材端部側のどちらかでピン支持と指定してください。両方をピンとするとエラーとなります。
例えば上の門型フレームの左図のように、部材１-２、３-４の部材端部条件をピンに設定した場合には、支点側の拘束条件を固定としてください。
ELEMENT-------------------------------------------
1 1 2 1 01
2 2 3 1 11
3 3 4 1 10
BOUNDARY------------------------------------------
1 1 1 1
4 1 1 1逆に右図のように支点側でピンとした場合には、ここにくる部材の部材端部条件は剛接としてください。
ELEMENT-------------------------------------------
1 1 2 1 11
2 2 3 1 11
3 3 4 1 11
BOUNDARY------------------------------------------
1 1 1 0
4 1 1 0
8. 荷重定義 : LOAD DEFINITION
まず行頭に "LOAD" と入力して荷重定義（タイプ）ブロックを開始します。
次に "TYPE"、定義番号、定義名を１行に書きます。"TYPE" は半角４桁、定義番号をその後に続け （スペースあけなくても可）、 定義名の前には必ず半角のコロン（:）を付けてください。定義番号は１から順に付けます。
それから荷重の加わる節点番号、Ｘ方向力 (ton)、Ｙ方向力 (ton)、モーメント荷重 (ton･cm) の４個の数値をスペースで区切って入力します。荷重の方向は座標軸の正の方向を正、モーメント荷重は反時計回りを正とします。これを入力したい節点荷重の数だけ繰り返します。
０を先頭に入れた行を置くとその荷重番号の定義完了です。
この定義を最初に宣言した定義数だけ繰り返します。(例)
(No) X(t) Y(t) M(t･cm) （解説）
LOAD
TYPE 1 :dead load 1の名前は "dead load"
4 0 -2.64 0 節点 4 に下向きに 2.64t
6 0 -1.26 0 5 1.26t
8 0 -1.26 0 8 1.26t
10 0 -2.90 0 10 2.64t
0 この型定義おわり
TYPE 2 :live load 2の名前は "live load"
4 0 -1.00 0
6 0 -1.00 0
8 0 -1.00 0
10 0 -1.00 0
0 この型定義おわり
TYPE 3 :earthquake 3 の名前は "earthquake"
4 2 0 0 節点 4 に右向きに 2.0t
10 2 0 0 10 2.0t
0 この型定義おわり
9. 荷重組合せ: COMBINATION OF DEFINED LOADS
まず行頭に "COMB" と入力して荷重組合せ（ケース）ブロックを開始します。
次に "CASE"、組合せ番号、組合せ名を１行に書きます。"CASE" は半角４桁、組合せ番号をその後に続け（スペースあけなくても可）、組合せ名の前には必ず半角のコロン（:）を付けてください。組合せ番号は１から順に付けます。FSPデータ（一貫計算）では、断面算定のために荷重ケースが長期荷重扱いか短期荷重扱いかを指定する必要があります。この荷重区分は、コロンの直前にL（長期）またはS（短期）と書くことによって指定します。FSAデータで荷重区分を必要としない場合でも、ＦＳＰデータへの変更を容易にするために、荷重組合せの所に長期荷重か短期荷重かであることを示すＬあるいはＳを書き込むようにしておけよいでしょう。
それから組合せる荷重の定義番号、乗じる倍率の２個の数値をスペースで区切って入力します。これを重ねあわせる数だけ繰り返したあと、０を先頭に入れた行を置いてその組合せ番号の指定を完了します。
このケース指定を最初に宣言した組合せ数だけ繰り返します。
増分解析の場合には、２ケース指定します。荷重組合せ数は２に固定されてます。
- CASE 1 にて常時荷重を指定します。増分実施前の初期存在応力として扱います。
- CASE 2 には増分の対象となる外力分布形状を指定します。普通には地震時水平荷重を入力します。ここで指定する荷重は比例配分で増分に使うので分布形に適合した比になっていればよく荷重の絶対値は問題となりません。
- 増分解析では最初に初期荷重による弾性解析を行いますが、このときＭｐを超えるモーメントが部材に発生していると以降の計算を打ち切ります。
(例)FSA/FSPデータ
COMBINE
CASE 1 L:G+P 荷重ケース１の名前は "G+P"
1 1 TYPEで宣言した 定義荷重 1 の 100%
2 1 TYPEで宣言した 定義荷重 2 の 100%
0
CASE 2 S:G+P+K 荷重ケース２の名前は "G+P+K"
1 1 TYPEタイプで宣言した 定義荷重 1 の 100%
2 0.6 TYPEタイプで宣言した 定義荷重 2 の 60%
3 -0.2 TYPEで宣言した 定義荷重 3 の 20%(逆向き)
0上例では、荷重ケース１として固定荷重＋積載荷重を指定しています。またケース２として固定荷重＋積載荷重に地震荷重を指定しています。この時積載荷重はタイプ定義の６割で評価しており、また地震荷重はタイプ定義の 20% を逆方向に与えています。
（増分解析での例）
LOAD
TYPE 1 :固定荷重
2 0 -6.0 0
3 0 -3.0 0
4 0 -6.0 0
0
TYPE 2 :積載荷重
3 0 -5.0 0
0
TYPE 3 :地震荷重
2 1 0 0
0
COMBINE
CASE 1 :常時荷重
1 1
2 1
0
CASE 2 :水平外力分布
3 1
0
