建築物のFEM解析による詳細検討

建築物の設計では、部材接合部の強度や応力の確認など、部分的に詳細な検討が必要となる場合があります。このような詳細な検討では、有限要素法（FEM）解析が多く用いられます。

部分的な詳細検討の例

構造計画研究所では、建築物の通常の設計で検討される計算に加えて、部分的に詳細な形状をモデル化したFEM解析を実施しています。実験の再現解析や工法の評価、評価結果に基づく対策のご提案など、さまざまなコンサルティングサービスを提供しています。

建築物のFEM解析による詳細検討｜サービス概要

部材の詳細検討

柱梁接合部や梁の開口部など、部分的な形状をFEMの詳細モデルで評価し、応力やひずみを把握します。

【解析事例】

柱梁接合部などの複合構造実験を対象とした再現解析
梁開口の影響解析

施工方法の検討支援

施工時の構造安全性の検証や施工方法の検討をFEM解析により評価します。

【解析事例】

施工段階における床版の応力解析
耐震壁の応力解析
免震基礎設置のためのジャッキアップ配置解析

耐衝撃・耐爆解析

長周期地震や想定を超えた風速の台風による建物同士、エキスパンションジョイント、免震層の衝突
竜巻や噴火などによる飛来物や落石の衝突
事故による爆風圧

など、想定外の事象に対する安全性を検証します。

【解析事例】

鉄筋コンクリートスラブに飛翔体が衝突した際のFEMによる損傷評価
非線形動的FEM解析を用いたプラント建屋の耐爆評価
個別要素法を用いた落石による敷砂の衝撃挙動解析
噴石衝突時のコンクリート破壊シミュレーション

地盤と構造物の動的連成解析

液状化の可能性がある地域や特殊な地盤改良工事など、基礎構造に着目し、地盤と構造物の相互作用を考慮した解析を行います。

【解析事例】

風車基礎構造に着目した地盤連成解析

近接施工の影響解析

開削工、基礎工、トンネル、盛土などの施工において､地盤の変形や施工振動にともなう近接構造物への影響予測解析を行い、影響の評価や評価結果に基づいた対策工法をご提案します。

【解析事例】

駅付近ビル建設時の近接施工の影響検討
鋼管圧入による近接施工の影響検討

建築物のFEM解析による詳細検討｜事例

建築物のFEM解析による詳細検討の事例をご紹介します。

RC造の柱梁接合部の実験を対象とした再現解析

RC造の柱梁接合部の実験を対象として再現解析を行った事例です。
解析結果を可視化することで、実験では確認が難しい部材内部の損傷状況や応力伝達機構などを確認できます。また、実験の再現性が確認されたモデル化・解析手法を用いて、実験を実施していないケースの解析を行うことで、実験で不足するケースを補完するような検討が可能となります。
解析モデル図を以下に示します。

解析モデル（RC柱梁接合部（左：コンクリート／右：鉄筋））

解析結果を以下に示します。

解析結果（ひび割れ図）

解析結果（鉄筋応力）

RC造のほか、RC柱－S梁の接合部を対象とした実験解析事例もあります。

梁開口の影響解析

RC梁に新たに開口を設けた場合の影響を評価した解析事例です。
解析モデル図を以下に示します。梁は平面応力要素でモデル化し、長さ方向は両端柱軸心の距離でモデル化します。設計時のフレームモデル計算結果に基づき、両端固定梁の分布荷重を計算し直します。新しい開口により梁がひび割れるか、構造的に成立するかを検討します。