簡便な施工法を用いた既存木造建物の耐震化と残存耐震性仮判定ツールの構築
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21K04356
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 23010:Building structures and materials-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
多幾山 法子 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 准教授 (10565534)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
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| Keywords | 既存木造建物 / 耐震補強 / アラミド繊維シート / 接合部 / 内挿格子壁 / 構造調査 / 振動特性 / 実大架構実験 / 根継ぎ / 劣化補修 / 格子壁 |
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| Outline of Research at the Start |
地震が頻発する我国において，木造建物の耐震性向上は非常に重要な課題である。多数の木造建物の耐震化を効率的かつ迅速に進めるためには，劣化補修や耐震改修に要する手間の削減と，安価で簡便な施工法が必要である。また，被災後には建物の安全性を判定するが，被災が広域に渡る場合は，迅速で簡便なスクリーニング手法が必要となる。
以上より，本研究では，広域の木造建物群の迅速な耐震化を促進するため，安価で簡便な施工手法に限定し，実大実験や現地調査を通じて，改修の程度と力学特性・振動性状の変化を定量化するとともに，被災後に実施する簡便な安全性の仮判定手法の提案を目指す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は，既存木造住宅に対する被災前後での防災対策として「簡便であること」に重点を置き，劣化部材の交換，接合部や躯体の耐震性能の向上，被災後の建物安全性の仮判定ツールの構築等を目指し，実大架構実験や構造調査等の多角的な検討を行うものである。
(1) 劣化部位の簡便な修復方法として柱の根継ぎに着目し，アンケート調査や実建物での実測調査を実施し，根継ぎを施した架構の増分解析および振動解析を実施した。躯体における根継ぎの設置率や配置，躯体の振動特性の変化を分析した。（審査付き論文に投稿済）
(2) 仕口の耐震性を把握するため，込栓留めの柱－梁接合部を対象とした要素実験を実施した。先行研究においては，面内曲げ性状に関する実験に基づいて評価方法を提案してきたが，当該年度は水平剛性に関わる面外曲げ性状を理解するための実験を行った。（発表論文として公表済）
(3) 耐震性の不足する既存木造住宅を簡便に補強する方法として，間伐材等で造られた木格子を既存架構に内挿する方法に着目し，これまでに複数の実大架構実験を実施してきた。当該年度では，実大腰壁および垂腰壁架構の倒壊実験を実施し，力学特性を明らかにした。また，先行研究において実施してきた全壁，垂壁架構のデータも併せて比較し，採用時の課題を明らかにした。（発表論文として公表済）
(4) アラミド繊維シートを用いた補修・補強を施した柱－土台接合部の曲げ試験を複数実施した。シートの剥離性状を利用して提案されたスプリット状貼付形式を用いた場合，変形性能は向上することは確認できたものの，解析モデルを構築するにあたり，分割されたシートごとに設ける集約線の位置が不明確であり，精度良く評価できない課題が生じた。当該年度では，これを解消するためにシートと組紐を併用する新しい形式を提案し，検証実験を行った。（発表論文として公表済，一部は審査付き論文として投稿済）
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
概ね計画通りに進んでいる。本研究において達成目標としている4項目についてそれぞれ進捗を示す。
(1)根継ぎと建物全体の地震時応答の関係性の定量化：前年度までに実施していた，工務店を対象としたアンケート調査や実建物における根継ぎの実測調査に基づいた数値実験の結果をまとめ，審査付き論文に投稿済である。
(2)既存架構に木格子を内挿することで，耐震性能の向上を図ること：実大垂腰壁架構および腰壁架構の静的加力実験を実施し，格子での力の流れが複雑に生じていることや，周辺架構の拘束条件に応じて破壊性状が異なることが確認でき，そのメカニズムをまとめた。また，前年度までに実施していた全壁架構や垂壁架構の結果と併せ，格子の内挿の仕方による力学特性の差異を分析し，発表論文として公表済である。
(3)アラミド繊維シート補強を施した接合部の耐力および変形性能の向上：スプリット状貼付形式で解析モデルを構築する際に集約線の設定が困難であったため，これを解消するため，シートと組紐を併用した補強形式を提案した。当該年度では，複数の要素試験体の曲げ実験を実施し，その成果を発表論文として公表済である。
(4)特性の異なる躯体の連成を考慮した地震応答の推定が可能な手法の提案：水平構面の剛性に影響がある，仕口の面外曲げ性状を把握するための要素試験を実施した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究全体としては，令和4年度の継続研究として取り組む。
先行研究として，内挿格子壁による簡易耐震補強方法の性能確認のため，全壁，垂壁，腰壁，垂腰壁を対象とした実大架構実験を実施してきたが，これらの実験より，周辺架構による拘束条件に応じて格子の破壊メカニズムが異なる可能性を示した。そこで，格子の外周を曲げ剛性の高い部材で囲む場合と，そうでない場合について追加実験を実施する。また，地場産材を格子に使用することを目論み，多数の地場産木材の材料試験を実施し，材料特性値をマッピングする。
さらに，アラミド繊維シート補強を施した接合部の耐力および変形性能の向上を目指し，シートと組紐を併用した補強法を更に改良し，要素実験を通じて性能を確認する。また，シミュレーションでの課題であった集約線の位置を固定して高精度の解析モデルを構築し，被災時の簡易な建物安全性の仮判定ツールを提案することを目指す。
最後に，柱－梁接合部の面外曲げ性状を把握するための実験を実施し，評価式を構築するとともに，段階的に耐震補強を進める建物等の構造調査を実施し，特性の異なる躯体の連成を考慮した地震応答の推定が可能な手法を提案する。
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
