コンクリート充填鋼管構造多層骨組の激震動応答亀裂損傷と極限耐震性能

• Project/Area Number: 20560526
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Building structures/materials
• Research Institution: Kumamoto University
• Principal Investigator: 最相 元雄 Kumamoto University, 自然科学研究科, 教授 (40040448)
• Project Period (FY): 2008 – 2010
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2010)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2010: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2009: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2008: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: コンクリート充填鋼管構造 / 激震動応答 / 損傷率分布 / 亀裂破壊 / 極低サイクル疲労破壊 / 耐震設計 / 最適設計 / 極限耐震設計 / 極限耐震性能

Research Abstract

コンクリート充填鋼管柱(CFT柱)とH形鋼梁で構成されるCFT多層骨組を対象として、強震動応答崩壊を防ぐ極限耐震設計の研究を進めてきた。その結果、極限耐震性能の主たる支配要因は、CFT柱の鋼管亀裂破壊とH鋼梁フランジの亀裂破壊であり、強震動応答崩壊を基準とするCFT多層骨組全体の損傷率はこれらの亀裂破壊損傷率で決定できることを示した。
本年度は、亀裂破壊実験資料の更なる充実を目的とするCFT柱及びH形鋼梁の動載荷実験の実施とともに、これまでの研究成果をCFT骨組の現実的な極限耐震設計法に繋げてその最適設計法を提案した。
すなわち、CFT骨組の極限耐震性能は強震動応答中に最初に発生するCFT柱の鋼管亀裂破壊に支配されるため、強震動応答中の損傷集中を防ぎ、各CFT柱の鋼管亀裂破壊損傷率を骨組内に一様分布させることが最適設計条件となる。既に導いたCFT柱の鋼管亀裂破壊損傷率式をこの条件に適用して、CFT柱の鋼管亀裂破壊の支配要因であるコンクリート鋼管強度比で規定される最適極限耐震設計法を導き提案した。
また、設定損傷率が互いに異なる多くのCFT多層骨組を提案した最適極限耐震設計法で設計し、その強震動応答崩壊損傷率を数値解析した。得られた強震動応答には亀裂破壊損傷率の集中が現れてないことを示し、提案した最適極限耐震設計法の妥当性を示した。

Research Products

• [Journal Article] Fracture of Concrete Filled Steel Tube Frame under Extremely Strong Cround Mation (2009)
  • Author(s): M.SAISHO
  • Journal Title: Proc.of the 2009 ANCER Workshop(University of Illinois) V-A Pages: 1-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Steel Bar Fracture of Reinforoed Concrete Frame under Extremely Strong Seismic Load (2009)
  • Author(s): M.SAISHO
  • Journal Title: Proc.of Conference on Improving the Seismic Performance of Existing Buildings and Other Structures(ASCE) Pages: 1-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 強震動を受けるコンクリート充填鋼管多層骨組の損傷分有に関する研究 (2009)
  • Author(s): 最相元雄
  • Journal Title: 日本建築学会構造系論文集 第74巻 Pages: 177-184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Crack Damage Distribution of Concrete Filled Steel Tube Frame under Extremely Strong Ground Motion (2008)
  • Author(s): M. SAISHO
  • Journal Title: 14WCEE NO. 86 Pages: 1-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Steel Bar Fracture of Reinforced Concrete Frame under Extremely Strong Ground Motion (2008)
  • Author(s): M. SAISHO
  • Journal Title: 14WCEE NO. 85 Pages: 1-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 強い繰り返し荷重を受けるH形鋼片持梁の極低サイクル疲労破壊形状 (2008)
  • Author(s): 最相元雄
  • Journal Title: 日本鋼構造協会鋼構造年次論文報告集 第16巻 Pages: 13-20
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 溶接熱影響を受けたH形鋼フランジの破断伸び (2010)
  • Author(s): 後藤勝彦
  • Organizer: 日本建築学会九州支部研究報告集 第49号
  • Place of Presentation: 長崎総合科学大学
  • Year and Date: 2010-03-07
• [Presentation] 強震動を受けるCFT多層骨組のCFT柱損傷率とH形鋼梁損傷率その5H形鋼フランジの破断伸びに及ぼす溶接熱影響の実験 (2009)
  • Author(s): 後藤勝彦
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演梗概集
  • Place of Presentation: 東北学院大学
  • Year and Date: 2009-08-27
• [Presentation] H形鋼フランジの破断伸びに及ぼす溶接熱影響の実験 (2009)
  • Author(s): 後藤勝彦
  • Organizer: 日本建築学会九州支部研究報告 第48号
  • Place of Presentation: 琉球大学
• [Presentation] 強震動を受けるCFT多層骨組のCFT柱損傷率とH形鋼梁損傷率その4 H形鋼梁の極低サイクル疲労破壊形式 (2008)
  • Author(s): 東浩一
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演梗概集
  • Place of Presentation: 広島大学