2017 Fiscal Year Research-status Report
曲げ座屈を伴う軸組筋違い構造の超大地震動に対する完全倒壊性状の把握
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16K06574
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| Research Institution | Osaka University |
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Principal Investigator |
多田 元英 大阪大学, 工学研究科, 教授 (90216979)
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2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 筋違い / 曲げ座屈 / 引張破断 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
筋違い付きラーメン構造の弾塑性地震応答性状を把握するために，筋違いが圧縮を受けて曲げ座屈し，引張を受けて降伏する繰り返し弾塑性挙動を数値解析で表現可能な一般化塑性ヒンジモデルを前年度に整備したが，今年度はそれをより高精度なものにするべく改良に着手した。すなわち，従来の一般化塑性ヒンジモデルでは弾性状態から全塑性状態への過渡期が表現できなかったこと，および局部座屈による断面耐力の劣化を考慮できなかったことに対して，必要最低限の回帰式を用いた改良を施し，代表的な細長比と幅厚比に対して一定の成果を得ることができた。また，既往の他者の研究で提案されている筋違の引張破断条件を我々の解析プログラムに導入し，筋違破断後の地震応答挙動も追跡できるようにプログラムを整備した。一方，軸力と２方向曲げを受けて局部座屈し耐力劣化する柱の，一般化塑性ヒンジモデルによる解析プログラムについても，軸力比と変形方向に応じて接線剛性を時々刻々変化できるように解析プログラムを改良した。解析結果の精度は，有限要素解析結果との比較や４階建て鋼構造建物を試験体とした既往の震動台実験結果との比較などで確認できている。
現行の建築基準法に則って設計された３階建て筋違い付きラーメン構造の完全倒壊に至る地震応答挙動については，柱梁の局部座屈による耐力低下，梁端フランジの破断，筋違の破断を考慮した地震応答解析を実施した。筋違がH形鋼と平鋼の場合についてそれぞれ設計し，倒壊に至る挙動を比較した結果，H形鋼筋違の場合は筋違破断の考慮の有無が耐倒壊性能に及ぼす影響が大きいが，平鋼筋違の場合は影響が小さいことなどの知見を得た。
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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
筋違いが曲げ座屈し引張降伏する繰り返し弾塑性挙動を解析可能な数値解析プログラム，角形鋼管柱が軸力と２方向曲げを受けて局部座屈することによる劣化挙動を解析可能な数値解析プログラムについては，より高精度なものに改良するための考察・作業が順調に進捗している。また，柱梁の局部座屈による耐力低下，梁端フランジの破断，筋違の破断を考慮可能な骨組解析プログラムが整備でき，それを用いて３階建て筋違い付きラーメン構造の完全倒壊に至る地震応答挙動の考察ができている。
以上より，おおむね順調に進捗しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
H形鋼梁が局部座屈して耐力劣化する挙動は，加藤・秋山による提案式を現在使用しているが，これは過度に急激な劣化挙動を示すことが一般に指摘されている。そのようなことから，H形鋼梁のシェル要素による有限要素解析を，幅厚比やシアスパンをパラメータとして実施し，より実状に近い曲げモーメント－回転角関係を提示する。一方，筋違の繰返し弾塑性解析プログラム，および軸力と２方向曲げを受ける柱の弾塑性解析プログラムについては，前年度に引き続いて改良に取り組む。
建築基準法に則って設計した３階建て筋違い付きラーメン構造の完全倒壊に至る地震応答挙動の考察については，新たな筋違断面や筋違構造形式についても設計・検討を行い，より広範囲な検討を進める。
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