骨組構造解析のためのフリーウェア FPHM と FPHM-D
繊維化塑性関節法による骨組構造解析プログラム FPHM と FPHM-D v5.10
（2024年3月5日改訂）
（連絡先：shugyo@nagasaki-u.ac.jp 修行 稔（長崎大学名誉教授））
（English page: http://hdl.handle.net/10069/37150 ）
FPHM & FPHM-D v.5.10-64（Windows 64bitOS 対応）プログラムとマニュアル
＜更新履歴＞
v4.02から本解法の不平衡力解消方法の重要性を示す付録1を追加しています。
v4.03から部材破断を含む骨組の挙動の解析が可能です。
v4.05から骨組の不平衡力評価に必要な内力の計算方法の選択が可能です（付録2）。
v5.00から鋼材の降伏後のひずみ硬化係数の入力を可能にしました。このため，入力データの中の材料定数の数と入力順が少し変わりました。
v5.10から出力の量が増え，出力を指定する入力データも増えました。
FPHMは，鋼部材・RC部材・SRC部材・CFT部材・PC部材・合成はり・鋼材制振ブレース・トラス部材・引張りブレースの混在する骨組の三次元的な大変形弾塑性解析を行う解析コードです。もちろん，平面骨組解析にもそのまま使用できます。基本としている解析モデルは繊維化塑性関節モデルFPHM（Fibered Plastic Hinge Model）［1−10］です。壁の影響が無視できる骨組あるいは壁が等価なはり柱部材に置換できる骨組が適用対象です。部材のせん断破壊の判断は内部では行いませんので，解析結果を用いて別途検討する必要があります。部材接合部や柱脚の回転剛性と耐力を容易に設定できます。
FPHM-Dは，FPHMを骨組復元力の算定に用いた大変形弾塑性動的応答解析コードです［17，26］。鋼部材・RC部材・SRC部材・CFT部材・PC部材・合成はり・鋼材制振ブレース・トラス部材・引張りブレースの混在する骨組の三次元的な地震応答解析を行うことができます。なお，FPHM-Dによる解析結果が「E-ディフェンス・ブラインド解析コンテスト2009」［21］で3位に入賞しています。
解析可能な骨組モデルの総節点数はs64.exeとd64.exeで1200，ms64.exeとmd64.exeで600です。
マニュアルの目次は以下の通り。
| 1. はじめに |
| 2. 繊維化塑性関節モデル（Fibered Plastic Hinge Model）の特長 |
| 3. FPHMの信頼性の検証 |
| 4. FPHMの入力データファイルの基本構造と解析例 |
| (1) 基本モデルによる解析 |
| (2) 補正モデルによる解析（塑性変形低減係数の導入） |
| 5. 入力データの作成方法 |
| (1) 骨組の要素への分割と節点座標値 |
| (2) 要素両端の節点番号 |
| (3) 断面形状，寸法および材料定数 |
| (a) 標準的な部材 |
| (b) プレストレスト・コンクリート（PC）部材 |
| (c) 十字およびＴ字鉄骨内臓SRC部材 |
| (d) スラブの影響を考慮したRCはり部材 |
| (e) 偏心付与用の仮想の要素と欠番にする要素 |
| (4) コードアングル |
| (5) 半剛接機能および特殊な部材の指定 |
| (a) 半剛接接合 |
| (b) 引張りブレース |
| (c) 鋼材制振ブレース（座屈拘束ブレース）およびトラス部材 |
| (d) RCスラブ面内剛性置換用ブレース |
| (e) 半剛接機能等に関する入力データの作成例 |
| (6) 固定節点 |
| (7) 初期荷重（長期荷重） |
| (8) 荷重増分 |
| (9) 解析の制御に用いる変位 |
| (10) 除荷点の数と各除荷点の変位 |
| (11) 出力する荷重と変位 |
| 6. FPHMの実行と結果の出力 |
| (1) 入力データのチェックと初期荷重に対する解析結果：s6.txt |
| (2) 荷重〜変位関係：s7.txt |
| (3) 骨組の降伏状況：s8.txt |
| (4) 各要素の要素端力：s9.txt |
| (5) 荷重〜変位関係の最終点での要素端力：s9.txt |
| 7. FPHM-Dの使い方 |
| 7.1 プログラムの概要 |
| 7.2 ２層１スパン門形平面ラーメンの振動解析例 |
| (1) 入力データファイルの作成 |
| (2) 骨組の固有振動数の計算 |
| (3) 地動加速度データファイルの準備 |
| 7.3 FPHM-Dの実行と結果の出力 |
| (1) 入力データのチェック：d6.txt |
| (2) 指定した５つの層の層せん断力と層間変形角の時刻歴：d7.txtとd10.txt |
(3) 200ステップおきの骨組の降伏の進展状況，各節点の座標値，現時点
までの各層の変位・層間変形角・加速度・層せん断力の最大値：d8.txt |
| (4) 200ステップおきの全要素の要素端力：d9.txt |
| 8. グラフの作成（gnuplot の導入） |
| 9. まとめ |
| 10. 参考文献 |
＜付録1＞ 要素の破壊判定値ηの設定と破壊した要素の骨組からの除去および
不平衡力の解消
|
| ＜付録2＞ 不平衡力の評価に用いる内力の計算方法の指定
|
<参考文献>
- 1） Shugyo, M., Elastoplastic Large Deflection Analysis of Three-Dimensional Steel Frames, Journal of Structural Engineering, ASCE, Vol.129, No.9, pp.1259-1267, 2003.9
- 2） 修行稔，岡延夫，李剣平，半剛接接合部を有する鋼立体骨組の弾塑性非線形解析，日本建築学会構造系論文集，No.480，pp.89-94，1996.2
- 3） 修行稔，島津勝，半剛接要素を境界条件の導入に利用したI形鋼曲がりはりの崩壊解析，日本建築学会構造系論文集，第566号，pp.59-64，2003.4
- 4） 島津勝, 修行稔，作本裕介，繊維化塑性関節法によるH形鋼立体骨組の解析，日本建築学会構造系論文集，第587号，pp.109-116，2005.1
- 5） 修行稔，林田幸浩，島津勝，峰下由靖，非対称断面部材の弾塑性解析における繊維化塑性関節モデルの精度，日本建築学会構造系論文集，第73巻，第609号，pp.97-104，2006.11
- 6） Shugyo, M., Shimazu, M. and Sakumoto, Y., Collapse Analysis of 3D Steel Frame by a Fiberd Plastic Hinge Method, Proc. of the International Conference on Advances in Steel Structures (ICASS05), Shanghai, China, 2005, pp.309-314
- 7） Shugyo, M., Shimazu, M. and Hayashida, Y., Accuracy of the Fibered Plastic Hinge Model for Doubly Asymmetric Section Members, Proc. of the 6th International Conference on Steel and Aluminium Structures (ICSAS07), Oxford, UK, 2007, pp.340-347
- 8） Shugyo, M., Shimazu, M. and Iwanaga, H., Development of the Fibered Plastic Hinge Method for Steel-Concrete Composite Members, Proc. of the 5th International Conference on Behaviour of Steel Structures in Seismic Areas (STESSA06), Yokohama, Japan, 5 , 2006, pp.645-650
- 9） 修行稔，李剣平，コンクリート充填円形鋼管柱の非線形解析法に関する研究，日本建築学会構造系論文集，No.505，pp.147-152，1998.3
- 10） 修行稔，島津勝，林田幸浩，岩永洋尚，曲げで壊れる鋼コンクリート合成部材および骨組の弾塑性解析，日本建築学会構造系論文集，第73巻，第631号，pp.1535-1542，2008.9
- 11） U.Vogel：Calibrating frames, Stahlbau, Vol.10, pp.1-7, 1985
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- 13） 修行稔，島津勝，繊維化塑性関節モデルによる学校体育館混合骨組の詳細解析, 日本建築学会構造系論文集，第75巻, 第651号, 2010.5
- 14） Shimazu, M., and Shugyo, M., Elastoplastic Analysis of Prestressed Concrete Beams and Frames by the Fibered Plastic Hinge Model, Proc. of the 6th International Conference of Asian Concrete Federation, Seoul, Korea, pp.777-782, 2014.9
- 15） 日本建築学会：鉄筋コンクリート構造計算基準・同解説（第6版 第5刷），p.46, 1994
- 16） （社）日本鉄綱連盟 建築構造教材作成委員会編：基礎からわかる建築構造物の設計，p.65，オーム社，2004
- 17） 修行稔，島津勝，繊維化塑性関節法による質点系骨組モデルの地震応答解析, 日本建築学会構造系論文集，第79巻，第696号，pp.275-283，2014.2
- 18） 島津勝，修行稔，柴田尚知，十字形鉄骨を内蔵した鉄骨鉄筋コンクリート柱の弾塑性挙動解析, 鋼構造年次論文報告集，第17巻，pp.627-630，2009.11
- 19） 柴田尚知，島津勝，修行稔，T字形芯鉄骨を有するSRC柱の弾塑性挙動解析，日本建築学会研究報告，九州支部，pp.581-584，2010.3
- 20） 島津勝，修行稔，岩本弘，床スラブの合成効果を考慮した鋼構造骨組の解析，鋼構造年次論文報告集，第17巻，pp.617-620，2009.11
- 21） http://www.bosai.go.jp/hyogo/blind-analysis/2008/index.html
- 22） 島津勝，小野明大，修行稔，繊維化塑性関節モデルによるPCはりの弾塑性曲げ挙動解析，日本建築学会研究報告，九州支部，pp.233-236，2012.3
- 23） 修行稔，島津勝，繊維化塑性関節モデルによる骨組解析の総自由度の低減，日本建築学会構造系論文集，第81巻，第726号，pp.1263-1270，2016.8
- 24） 修行稔，引張りブレースが破断する骨組の3次元解析，鋼構造年次論文報告集，第27巻，pp. 211-217，2019.11
- 25） 修行稔，骨組の弾塑性増分解析における不平衡力の解消について，日本建築学会構造系論文集，第84巻，第760号，pp.801-809，2019.6
- 26） 修行稔，部材が壊れる骨組の3次元地震応答解析法，日本建築学会構造系論文集，第85巻，第777号，pp.1441-1448，2020.11