2016 Fiscal Year Research-status Report
空間構造の雪荷重を考慮した総合耐震安全性評価手法の提案
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16K06571
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| Research Institution | Toyohashi University of Technology |
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Principal Investigator |
中澤 祥二 豊橋技術科学大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (70314094)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 空間構造 / リスク解析 / 雪荷重 / 耐震性能 / 地震損傷度曲線 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，① 空間構造を構成する主構造材の限界変形に注目した新たな安全性能評価法を示すとともに，② 空間構造を構成する非構造材（天井材を含む）の安全性能評価法を示し，③適切な雪荷重や地震荷重が作用した場合を想定し、④ 空間構造の雪や地震に対する機能維持性能を含む総合的な安全性能評価方法を提案することを目的とする。平成28年度は，以下の項目について実施した。
(1)空間構造の設計事例および地震リスク解析の方針策定のための資料収集を行った。近年の空間構造の多くは，強烈な地震に対しては，制振や免震工法による損傷許容型の設計が採用されつつある。本研究では，既存の空間構造や免震・制振工法を導入した空間構造の性能設計法や損傷のクライテリアを策定するために，内外の資料から設計における空間構造の設計例（雪荷重や地震荷重）とその設計コンセプトを調査した。また，シェル空間構造の地震リスク評価手法の基本方針を策定するために，既存の地震リスク評価手法の調査を行った。(2) 雪荷重を考慮した場合の耐震性能評価を行うために，雪荷重を考慮した場合の地震損傷度曲線を数値解析から求めるためのグリッド並列計算システムを導入し、構造物の地震損傷度曲線を自動的に求める数値解析システムの構築を行った。(3) 弾塑性応答解析の実行と地震損傷度曲線の構築として，小規模鋼構造空間構造（円筒ラチスシェルや自由曲面シェル）を対象として，耐荷性能を分析するとともに，地震動強さと最大応答値（最大層間の関係を調査した。この結果に基づき，構造物の構造要素（例えば，主フレーム，屋根面および妻面ブレース，屋根面および妻面仕上材，天井吊ものなど）の損傷度を評価する応答量（損傷評価指標）を整理した。
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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
当初の計画通り、(1) 空間構造の設計事例および地震リスク解析の方針策定のための資料収集を行うことができた。当初設定した国内調査旅費を用いて国内で開催さる会議やシンポジウムに参加することにより、国内を中心に空間構造の設計例（雪荷重や地震荷重）とその設計コンセプトを収集することができた。また，シェル空間構造の地震リスク評価手法の基本方針を策定するために，既存の地震リスク評価手法の調査も行うことができた。(2) 雪荷重を考慮した場合の耐震性能評価を行うために，雪荷重を考慮した場合の地震損傷度曲線を数値解析から求めるためのグリッド並列計算システムを導入し、構造物の地震損傷度曲線を自動的に求める数値解析システムの構築を行うことができた。(3) 弾塑性応答解析の実行と地震損傷度曲線の構築として，小規模鋼構造空間構造（円筒ラチスシェルや自由曲面シェル）を対象として，耐荷性能を分析するとともに，地震動強さと最大応答値（最大層間の関係を調査した。この結果に基づき，構造物の構造要素（例えば，主フレーム，屋根面および妻面ブレース，屋根面および妻面仕上材，天井吊ものなど）の損傷度を評価する応答量（損傷評価指標）を整理することができた。以上より、概ね予定通りの進捗状況であると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
機能維持性能を評価するためのフォールトツリーを示し，地震ロス関数の算定方法を提案する。算定に当たっては，(a) 各構造要素の損傷度と損傷度に応じた修復コストの関係，(b) 構造要素の損傷度と構造物の機能損失の関係（例えば，主構造体が無被害であっても屋根面仕上材や屋根吊ものが落下した場合，避難施設としての機能が損失するなど），(c) 構造物の機能が損失した場合の損失コスト，などを設定する必要があり，実務に実績のある国内の企業の技術者と学会活動を通して議論を行い，現実を踏まえた値を設定する予定である。
(a) 小中学校体育館，スパン100m程度の下部構造を有するラチスドームについて機能維持性能評価を行い，現状の中小規模体育館の機能維持性能を分析する。一方，(b) 下部構造に制振装置を導入したラチスドーム，中間層免震ドーム，妻面や桁面に制振部材が導入された体育館について機能維持性能評価を行い，制振装置の導入が機能維持性能に与える影響を分析する。
研究成果は，日本建築学会論文報告集や構造工学論文集に投稿するとともに，日本建築学会大会で口頭発表する予定である。また，IASS（国際シェル空間構造），リスクアナリシスや保険分野のシンポジウム等への成果の発表も予定している。
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| Causes of Carryover |
研究の進捗状況に合わせて、予定していたグリッド計算システム構築用計算機の単価や購入台数を調整したために物品購入費に差額が生じているが、本研究の対象で対象とする構造物の数値解析計算では十分なパフォーマンスが得られている。また、当初予定した予備解析補助者、計算システムの構築に関しては、研究代表者が行ったため、人件費・謝金に差額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
平成29年度は、得られたデータの集積用のデータサーバーや解析結果を分析するための可視化ソフトの購入を予定している。グリッド計算システムのさらなる高速化を目指してノードPCの増加を図る。平成29年度は、研究成果の国内で発表を行う予定あり、研究成果に関する論文の投稿料を予定している。
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Research Products
(2 results)
