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Possible blind spot in the seismic design of tall buildings - Incremental torsional collapse and its mechanism -

Research Project

Project/Area Number 20H00274
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Yoshikazu Araki  名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50324653)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 五十子 幸樹  東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
長江 拓也  名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
西村 勝尚  摂南大学, 理工学部, 教授 (90826207)
前田 宜浩  国立研究開発法人防災科学技術研究所, マルチハザードリスク評価研究部門, 主任研究員 (00594160)
Sanjay PAREEK  日本大学, 工学部, 教授 (20287593)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥44,460,000 (Direct Cost: ¥34,200,000、Indirect Cost: ¥10,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥31,980,000 (Direct Cost: ¥24,600,000、Indirect Cost: ¥7,380,000)
Fiscal Year 2020: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords超高層 / ねじれ / 材料非線形 / 幾何非線形 / 超高層建物 / 長周期長時間地震動 / ねじれ応答 / 倒壊 / 超弾性合金
Outline of Research at the Start

応募者らは最近、南海トラフ地震等の巨大海溝型地震に対する超高層建築物の耐震安全性をシミュレーションにより再評価する中で、一定条件を満たすと従来想定の半分以下の強さの地震動の下で倒壊する危険性を偶然見出した。本研究では、(1)現象を再現するのに必要最低限の大きさの試験体を用いた振動台実験を行い、倒壊の危険性を示す応募者らのシミュレーション結果の妥当性を検証することを主たる目的とする。さらに、(2)理論的考察による倒壊現象のメカニズム解明、(3)現実的かつ効率的な倒壊回避策の立案を目指す。

Outline of Final Research Achievements

The main results obtained in this study are as follows. (1) The validity of the simulation results showing the danger of incremental torsional collapse was verified by conducting static experiments using a shaking table on the specimens of the minimum shape and size necessary to reproduce the phenomenon (2) The mechanism of the incremental torsional collapse phenomenon was demonstrated through theoretical discussions using a model that was simplified as much as possible without losing the essence of the phenomenon. (3) We conducted a series of simulation case studies on methods to avoid gradual torsional collapse, and proposed realistic and efficient measures to improve redundancy.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

骨組の臨界挙動とそれに至るまでの過程を明らかにすることは,建築物の限界性能を把握し倒壊に至るような極限状態に対する安全余裕度を評価するうえで必要不可欠であり,建築構造工学における重要な研究課題の一つである.超高層建築物の倒壊は,人命の観点はもとより,経済的影響,ひいては建設技術への信頼といった観点からも避けなければならない.

Report

(5 results)
  • 2023 Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (21 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (16 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Sheffield(英国)

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  • [Journal Article] Inelastic torsional buckling of simple three-dimensional moment resisting frame2024

    • Author(s)
      Fukuda Iori、Ikago Kohju、Araki Yoshikazu、Wagg David J.
    • Journal Title

      Frontiers in Built Environment

      Volume: 10 Pages: 1333949-1333949

    • DOI

      10.3389/fbuil.2024.1333949

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    • Author(s)
      Hong Huanpeng、Gencturk Bora、Kise Sumio、Araki Yoshikazu、Jain Amit、Saiidi M. Saiid、Uruma Kenji
    • Journal Title

      Construction and Building Materials

      Volume: 424 Pages: 135862-135862

    • DOI

      10.1016/j.conbuildmat.2024.135862

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] SUGGESTION AND EFFECT OF STRUCTURAL SYSTEM FOR IMPROVEMENT OF REDUNDANCY2023

    • Author(s)
      NISHIMURA Katsuhisa、KOGA Shingo、YOSHIMURA Taichi
    • Journal Title

      Journal of Structural Engineering B

      Volume: 69B Issue: 0 Pages: 361-370

    • DOI

      10.3130/aijjse.69B.0_361

    • ISSN
      0910-8033, 2436-6285
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  • [Journal Article] 主軸斜め45度一方向入力を受ける立体骨組の塑性分岐挙動2021

    • Author(s)
      福田伊織、五十子幸樹
    • Journal Title

      構造工学論文集

      Volume: 67B Pages: 413-426

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  • [Presentation] 複合非線形効果を考慮した主軸斜め45度方向入力を受ける単純立体骨組の塑性分岐挙動2021

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      福田伊織、五十子幸樹
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      冨澤康平、福田伊織、五十子幸樹
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      西本篤史、荒木慶一、富家大地
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      富家 大地、荒木 慶一、西本 篤史、前田 宜浩、程 竜
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      日本建築学会大会
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  • [Presentation] 2方向入力による位相差を考慮した想定南海トラフ地震動に対する超高層鋼構造骨組の漸増ねじれ倒壊危険度評価2020

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      程 竜、荒木 慶一、西本 篤史、前田 宜浩、富家 大地
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 立体単純骨組の捩れを伴う全体塑性座屈解析 その3:載荷直交方向を固定した数値解析2020

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      福田伊織、五十子幸樹
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      日本建築学会大会
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      福田 伊織、安田 良河、五十子 幸樹
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      日本建築学会東北支部研究報告会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 単純立体骨組の捩れを伴う全体塑性座屈解析 -その2 一般的な場合における解の唯一性と分岐解-2020

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      福田伊織、五十子幸樹
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      日本建築学会東北支部研究報告会
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  • [Presentation] 斜め方向入力が高層鉄骨造建物の耐震性能に与える影響に関する研究 その1:捩れ変形に関する検討方法と静的弾塑性解析結果2020

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      西村 勝尚 / 古河 真伍
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      日本建築学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 斜め方向入力が高層鉄骨造建物の耐震性能に与える影響に関する研究 その2:捩れ変形に関する弾塑性地震応答解析による検討2020

    • Author(s)
      古河 真伍 / 西村 勝尚
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 斜め方向入力が高層鉄骨造建物の耐震性能に与える影響に関する解析的研究2020

    • Author(s)
      古河 真伍 / 西村 勝尚
    • Organizer
      日本建築学会近畿支部研究報告会
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Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

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