繰り返し載荷特有の著しい劣化現象を考慮した鋼構造部材の耐震設計式

1992 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 03555127
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中村 恒善 京都大学, 工学部, 教授 (20025894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小林 正美 米子工業高等専学校, 助手 (50186772) ; 大崎 純 京都大学, 工学部, 助手 (40176855) ; 竹脇 出 京都大学, 工学部, 助手 (20155055) ; 上谷 宏二 京都大学, 工学部, 助教授 (40026349)
• Keywords: 部材設計式 / 鋼構造建築骨組 / 耐震設計 / 対称限界 / 定常状態限界 / 不安定挙動 / 弾塑性崩壊挙動 / 複合非線形挙動

Research Abstract

1.サブアセンブリッジの対称限界に基づく柱部材設計式床び図表の作成平面骨組の中から取り出された1個の柱とそれに接続する4個の梁から構成される単位部分骨組について、柱降伏の場合の対称限界及び断面要素の軸縮み発散限界(定常状態限界の一種)を求めた。この結果に基づいて、骨組中にある柱単材に対する部材設計式を提示し、設計曲線を作成した。
2.鋼構造柱材の構面内挙動限界と限界後挙動の解明角形鋼管柱およびH形鋼柱の繰り返し曲げ実験を行ない、載荷面外変形が限界を超える振幅の下で生じ、繰り返し度に成長する現象を解明した。任意断面形状を持つ立体柱モデルに対称限界理論を適用し、面外変形が発生する限界振幅を理論的に予測した。実験結果との比較により理論の妥当性を実証した。
3.多層多スパン平面骨組の対称限界と塑性崩壊の解明一定鉛直荷重の下で完全両振り繰り返し頂点水平変位を受ける多層多スパン平面骨組に対称限界理論を適用し、特定の変形モードが発生し一方向に累積していく現象と、その発生条件を予測した。梁降伏型骨組の変形モードは、柱が複数層にわたって弓形にはらみ出す変形モードであり、柱降伏型では、特定の層に塑性変形が集中するモードである。履歴挙動解析を行ない、対称限界理論解を実証するとともに、対称限界を超える載荷条件のもとでの崩壊挙動を解明した。
4.任意形状平面骨組の対称限界及び定常状態限界の解析定常状態経路を追跡することにより任意形状平面骨組の対称限界及び定常状態限界を求めることができる数値解析プログラムを作成した。このプログラムを用いて、柱軸力が変動する多層1スパン骨組の対称限界と定常状態限界を求めた。
5.繰り返し荷重を受ける構造物の対称限界理論繰り返し強制変位を受ける構造物について展開されていた対称限界理論を、繰り返し荷重が作用する構造物についても適用できるように拡張した。角形鋼管片持柱の荷重制御繰り返し曲げ実験を行ない、対称限界理論の妥当性を実証した。

Research Products

• [Publications] 上谷 宏二: "完全両振り横荷重を受ける片持梁-柱の対称限界(その1:対称限界理論の荷重制御問題への拡張" 構造工学論文集. 38B. 495-508 (1992)
• [Publications] 中村 恒善: "完全両振り横荷重を受ける片持梁-柱の対称限界(その2:実験による対称限界の存在の検証)" 構造工学論文集. 38B. 509-520 (1992)
• [Publications] 上谷 宏二: "繰返し水平載荷を受ける多層多スパン平面骨組の塑性崩壊挙動(その1:多層多スパン平面骨組の対称限界理論)" 日本建築学会構造系論文報告集. 435. 61-70 (1992)
• [Publications] 上谷 宏二: "繰り返し両振り曲げを受ける片持梁-柱の定常状態限界理論(その1:基礎理論及び離散化モデルを用いた数値解析法)" 日本建築学会構造系論文報告集. 438. 105-117 (1992)
• [Publications] 上谷 宏二: "弾塑性構造物の臨界挙動解析のための整合剛性行列形成法" 日本建築学会構造系論文報告集(掲載決定). (1992)
• [Publications] 上谷 宏二: "繰り返し水平載荷を受ける梁降伏型多層多スパン平面骨組の崩壊挙動解析" 日本建築学会大会学術講演梗概集. (東北). 1537-1538 (1991)
• [Publications] 上谷 宏二: "繰り返し載荷を受ける柱材の臨界挙動「鋼構造物の座屈に関する諸問題」第5章" 日本建築学会, 36 (1992)
• [Publications] Koji UETANI: "The Proceedings of this seminar has been published as "Stability and Ductility of Steel Structures under Cyclic Loading"(Cyclic plastic collapse of steel planar frames)" CRC press, 10 (1992)