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Development of high damping structural system using hybrid panel of CLT and cold formed steel

Research Project

Project/Area Number 17K14765
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Allocation TypeMulti-year Fund
Research Field Building structures/Materials
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

Wakita Takehiro  早稲田大学, 理工学術院, 客員主任研究員(研究院客員准教授) (10469025)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2017: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Keywords薄板軽量形鋼造 / CFS建築 / 摩擦 / 振動台実験 / 高減衰 / 制振 / ドリルねじ / CLT / IDA / ねじ接合 / 摩擦ダンパ / 耐力壁
Outline of Final Research Achievements

A structural system for buildings was developed that combined wood-based materials and cold-formed steel framing. This structural system provides strong earthquake protection because the shear walls with built-in friction mechanisms have high energy absorption performance. First, the mechanical properties related to the shear force transmission of the screw joint between the cross laminated timber used for the floorboard and the cold-formed steel framing were tested. The results showed that the strength varies depending on the steel thickness and the screw length, and exhibited lower than that predicted according to design formulas presented in past research. Next, tests were performed to examine the constructability and seismic performance of the structural system using real scale frames. It was found that the proposed structural system can be constructed easily in a short time and has extremely stable dynamic performance even under strong repetitive seismic wave inputs.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

提案する構造システムは、異なる部材が相互の構造的弱点を補うことで、高い性能を発揮するものであり、高い耐震性と機能性を有する建築物を省資源かつローコストで実現することを目指した。提案する構造システムの理論的な検討に留まらず、具体的かつ実用的なディバイスの開発を行い、実大試験体による性能検証を踏まえた解析手法及び、設計法に関する検討までをも行った。持続可能な社会の実現において、建築物の省資源化と長寿命化は外すことの出来ない重要なテーマであり、提案する構造システムの実用化が、その実現に大きく寄与するものであると考えている。現在、本研究成果を実構造物に適用するための検討を大規模に進めている。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Research-status Report
  • 2017 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] SEISMIC RESPONSE CONTROL OF STRUCTURES USING LINKED FLUID INERTIA MASS DAMPER2019

    • Author(s)
      曽田 五月也, 渡井 一樹, 脇田健裕, 宮津 裕次
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 84 Issue: 757 Pages: 351-360

    • DOI

      10.3130/aijs.84.351

    • NAID

      130007627719

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] STRUCTURAL PROPERTIES AND NUMERICAL ANALYSIS MODELING OF SHEAR WALLS WITH BUILT-IN FRICTION DAMPERS IN STEEL-FRAMED HOUSES2018

    • Author(s)
      脇田健裕,曽田五月也, 渡邊力
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 83 Issue: 750 Pages: 1183-1191

    • DOI

      10.3130/aijs.83.1183

    • NAID

      130007475232

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Related Report
      2018 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] DEVELOPMENT OF HIGH-DUCTILITY HIGH-DAMPING SHEAR WALL FOR STEEL FRAMED HOUSE AND ITS BASIC MECHANICAL PROPERTIES2018

    • Author(s)
      曽田 五月也、脇田 健裕
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 83 Issue: 743 Pages: 201-210

    • DOI

      10.3130/aijs.83.201

    • NAID

      130006321896

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
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      2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 摩擦機構内蔵耐力壁を適用した薄板軽量形鋼造建築物の構造特性係数に関する検討2018

    • Author(s)
      脇田 健裕、曽田 五月也
    • Journal Title

      日本鋼構造協会鋼構造論文集

      Volume: 第25巻第97号 Pages: 39-46

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 摩擦/粘性ダンパとすべり基礎を併用した薄板軽量形鋼造フレームの振動台加振実験 その3 滑り基礎構造を適用した場合2019

    • Author(s)
      宮津 裕次, 曽田 五月也, 渡井 一樹, 脇田 健裕, 富田 愛
    • Organizer
      Dynamics and Design Conference 2019
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  • [Presentation] 摩擦/粘性ダンパとすべり基礎を併用した薄板軽量形鋼造フレームの振動台加振実験 その2リンク式流体慣性ダンパを設置した場合2019

    • Author(s)
      渡井 一樹, 曽田 五月也, 宮津 裕次, 脇田 健裕
    • Organizer
      Dynamics and Design Conference 2019
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  • [Presentation] 摩擦/粘性ダンパとすべり基礎を併用した薄板軽量形鋼造フレームの振動台加振実験その1主構造の応答性状2019

    • Author(s)
      脇田 健裕, 曽田 五月也, 宮津 裕次, 渡井 一樹
    • Organizer
      Dynamics and Design Conference 2019
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  • [Presentation] DEVELOPMENT OF A STRUCTURAL SYSTEM FOR BUILDINGS WITH HIGH ENERGY ABSORPTION UTILIZING BOTH WOOD-BASED MATERIALS AND COLD-FORMED STEEL FRAMING2018

    • Author(s)
      Takehiro Wakita, Satsuya Soda, Kazuki Watai, Yuji Miyazu
    • Organizer
      2018 World Conference on Timber Engineering
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      2018 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 変形分布制御機構を備えた実寸2 層薄板軽量形鋼造試験体の振動台実験 その1. 実験概要2018

    • Author(s)
      曽田五月也、渡井一樹、脇田健裕、宮津裕次
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
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  • [Presentation] 変形分布制御機構を備えた実寸2 層薄板軽量形鋼造試験体の振動台実験 その2. 油圧式リンク機構を設置した場合2018

    • Author(s)
      渡井一樹、曽田五月也、脇田健裕、宮津裕次,
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
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  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その11.摩擦機構に使用する高力ボルトの締付力に関する検討2018

    • Author(s)
      脇田健裕、曽田五月也、大岩奈央、菅原良太
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
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  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その12. 摩擦機構内蔵耐力壁を適用した中層建築物の設計法2018

    • Author(s)
      菅原良太、曽田五月也、脇田健裕
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
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  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その6. 摩擦力導入に用いるトルシア形高力ボルトの締付軸力管理2017

    • Author(s)
      大岩奈央、曽田五月也、脇田健裕、斎藤健寛、菅原良太
    • Organizer
      日本建築学会大会(広島)
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  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その7. 潤滑皮膜を持つ溶融Zn-Al-Mg合金めっき鋼板を用いた摩擦機構部の単体性能試験2017

    • Author(s)
      渡邊力、曽田五月也、脇田健裕、斎藤健寛、菅原良太、大岩奈央
    • Organizer
      日本建築学会大会(広島)
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  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その8.ボルト締付軸力を変化させた実大耐力壁の静的加力試験と2 次元フレームモデルによる解析的検証2017

    • Author(s)
      脇田健裕、曽田五月也、斎藤健寛、菅原良太、大岩奈央、渡辺力
    • Organizer
      日本建築学会大会(広島)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 高靱性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その9.摩擦機構内蔵耐力壁を有する2層薄板軽量形鋼造の振動台実験2017

    • Author(s)
      斎藤健寛、曽田五月也、脇田健裕、菅原良太、大岩奈央、渡辺力
    • Organizer
      日本建築学会大会(広島)
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その10. 摩擦機構内蔵耐力壁を適用した3階建て建築物の地震応答解析2017

    • Author(s)
      菅原良太、曽田五月也、脇田健裕、斎藤健寛、大岩奈央
    • Organizer
      日本建築学会大会(広島)
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      2017 Research-status Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 耐力壁パネル2018

    • Inventor(s)
      脇田 健裕、渡邊 力、曽田 五月也
    • Industrial Property Rights Holder
      脇田 健裕、渡邊 力、曽田 五月也
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Patent Publication Number
      2020-002710
    • Filing Date
      2018
    • Acquisition Date
      2020
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 耐力壁パネル2018

    • Inventor(s)
      脇田健裕、曽田五月也、渡邊力
    • Industrial Property Rights Holder
      脇田健裕、曽田五月也、渡邊力
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2018-125130
    • Filing Date
      2018
    • Related Report
      2018 Research-status Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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