2018 Fiscal Year Annual Research Report

建築ストックの有効活用を目指した局所変形制御型耐震補強法とその設計法の開発

Research Project

Project/Area Number	16H06108
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	倉田真宏京都大学, 防災研究所, 准教授 (70624592)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2020-03-31
Keywords	建築構造・材料 / 耐震 / 補強 / 鋼構造
Outline of Annual Research Achievements	成熟社会における建築ストックの有効活用を命題に，鋼骨組を対象として，事業継続性を担保する低負荷な耐震補強法を開発している．本補強法の特徴は，既存骨組の損傷限界を決定する脆弱箇所の変形を集中的に低減し，耐力の上昇を巧みに抑えながら骨組全体の耐震性能を高めることにある．一方，現行設計法の考え方に拠れば，耐力や剛性の向上が補強の主な効果として評価されるため，脆弱箇所の変形低減を設計で十分に考慮するには，新しい設計法が必要となる．本研究では，脆弱箇所を含む建物の一部を対象とした変形低減効果の評価実験環境を整備し，数値解析による検討と合わせて，低負荷な耐震補強法に見合った設計法の開発とその実証に取り組む．平成30年度は，局所変形の低減を指向した耐震補強設計法を構築し，予備検証用試験体の実験を実施した．具体的には，弾性域，塑性域，梁端破断後の大変形域のそれぞれにおいて性能（設計）目標を設定可能な耐震補強設計法の枠組みを検討した．また，各変形域における骨組の状態を反映した部分骨組の力学モデルを提案し，同モデルの構造解析により，目標とする耐震補強効果（曲げモーメントや塑性変形角の低減量，梁端破断後の骨組耐力の維持）と提案する補強機構の耐力や剛性を結び付ける設計式を誘導した．１層鋼構造部分骨組の予備検討用試験体を製作し，誘導した設計式を用いて設計した耐震補強機構による補強効果を検証した．実験結果をもとに，設計式に合成効果を考慮する改良などを加えた．さらに，精度検証用試験体を製作して，準静的載荷実験を実施した．実験結果の詳細については，次年度に検証する．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 平成30年8月、耐震補強設計法予備検証用試験体実験において載荷を行ったところ、当初の予想に反し、床スラブの合成効果のばらつきによって、試験体の初期剛性・降伏耐力に設計時の条件と差異が生じることが判明した。研究遂行上、この差異をなくす必要があるため、耐震補強機構の部材断面等の仕様を再設計し施工をやり直す必要が生じた。
Strategy for Future Research Activity	最終年度である次年度は，これまでに構築してきた複数の性能目標をもつ耐震補強設計法の精度を検証する．具体的には，実大規模の試験体を対象とした耐震補強実験の結果を利用して、提案する設計法ならびに各損傷状態に対して導出した設計式の精度を評価する．また，設計法の一般化を検証する．階数やスパン数，および部材の断面性能を変化させた骨組モデルに対するパラメトリック地震応答解析により，提案する設計法の適用範囲を検証する．さらに，現行の耐力や剛性の上昇を指向する耐震補強法との比較により開発した設計法の優位性を示す．具体的には，補強効果を確率的に評価するために，合成効果を考慮した鋼構造骨組梁端部のフラジリティ曲線（損傷確率曲線）を既存の実験データを用いて構築し，想定される補強費用と補修費用のデータを用いて，費用対効果を比較する．