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2018 Fiscal Year Research-status Report

CLTと薄板軽量形鋼のハイブリッドパネルを用いた高減衰型建築構造システムの開発

Research Project

Project/Area Number 17K14765
Research InstitutionWaseda University

Principal Investigator

脇田 健裕  早稲田大学, 理工学術院, その他(招聘研究員) (10469025)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords薄板軽量形鋼造 / CFS建築 / 摩擦 / 振動台実験 / 高減衰 / 制振 / ドリルねじ
Outline of Annual Research Achievements

本研究では壁及び床構造に薄板軽量形鋼とCLTを適用した、ハイブリッド型高減衰構造システムを開発することを目的としている。提案する構造システムは、耐力壁の復元力特性に摩擦力を利用した機構を適用することで、高い靭性と耐力及びエネルギー吸収能力を発揮し、過酷な地震動の入力に対しても変形と加速度の応答を同時に抑制すると共に、余震等の繰り返しの地震入力に対しても建物機能を維持し続ける。本研究で提案する構造システムは、異なる部材が相互の構造的弱点を補うことで、高い性能を発揮するものであり、本研究成果により、極めて高い耐震性と機能性を有する建築物が省資源かつローコストで実現可能となる。
本年度はまず、本研究で提案する摩擦内蔵耐力壁を中層建築物に適用する際に要求される耐火性能を確保するために、耐力面材をこれまでに使用していた構造用合板から、無機系面材である火山性ガラス質複層板とした場合の仕様について実大耐力壁加力試験によりその検討を行った。火山性ガラス質複層板は耐火性・耐久性に優れる一方で素材自体の靭性は乏しい。そこで摩擦機構の鋼板部を面材の割れ防止に有効に働くような形状として設置することで、耐力壁としての靭性とエネルギー吸収能力が比較的に向上することが明らかとなった。
次に中層建築物への適用を行った場合の耐震性を検討するため、縮小3層フレームを用いた振動台実験を実施した。本実験により提案する構造システムが、繰り返しの地震動入力に対し極めて安定したバイリニア型の荷重変形関係を示すとともに、上階での加速度応答の増大を効果的に抑制する性能を有することを実証した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は提案する構造システムの主要な耐震要素である摩擦耐力壁の実用化仕様の検討を行うための実験に加えて、中層建築物への適用を考慮した3層フレームの振動台実験を実施することが出来た。本振動台実験の実施は申請者が分担研究者として参加している別の研究プロジェクトで実施した振動台実験の基本架構体として採用されたことによるものである。本振動台実験の実施により有益な成果が数多く得られた一方で、実用化に供するための設計及び生産システム構築に関する検討がやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

昨年度及び本年度に実施した各種実験の成果を基に、提案する構造システムの実用性を考慮した生産システム及び設計法に関する検討を中心とした研究を進める。また研究成果の実用化に向けて、論文執筆の他シンポジウムの実施等による研究成果の公開に関する活動をおこなう予定である。

Causes of Carryover

申請者が分担研究者と参加する別の研究プロジェクトが今年度に大型予算を獲得して研究を実施することとなった。本研究とは研究目的等が大きく異なる研究ではあるが、実験の一部を共有して実施できたため予算を下回る経費で、計画を上回る成果を得ることが出来た。しかしながら実用化に供するための設計法及び生産システム構築に関する検討に若干の遅れが生じているため研究期間を延長して研究を継続することとした。よって今年度の未使用額を次年度の使用額として計上する。

  • Research Products

    (8 results)

All 2019 2018

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] リンク式流体慣性ダンパによる構造物の地震応答制御-実寸2層薄板軽量形鋼造試験体による振動台実験-2019

    • Author(s)
      曽田 五月也, 渡井 一樹, 脇田健裕, 宮津 裕次
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集

      Volume: 集84 巻 757 号 Pages: 351-360

    • DOI

      https://doi.org/10.3130/aijs.84.351

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 摩擦機構を内蔵した薄板軽量形鋼造耐力壁の構造性能と数値解析モデル2018

    • Author(s)
      脇田健裕,曽田五月也, 渡邊力
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集

      Volume: Vol83.,No.750 Pages: 1183-1191

    • DOI

      https://doi.org/10.3130/aijs.83.1183

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] DEVELOPMENT OF A STRUCTURAL SYSTEM FOR BUILDINGS WITH HIGH ENERGY ABSORPTION UTILIZING BOTH WOOD-BASED MATERIALS AND COLD-FORMED STEEL FRAMING2018

    • Author(s)
      Takehiro Wakita, Satsuya Soda, Kazuki Watai, Yuji Miyazu
    • Organizer
      2018 World Conference on Timber Engineering
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 変形分布制御機構を備えた実寸2 層薄板軽量形鋼造試験体の振動台実験 その1. 実験概要2018

    • Author(s)
      曽田五月也、渡井一樹、脇田健裕、宮津裕次
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
  • [Presentation] 変形分布制御機構を備えた実寸2 層薄板軽量形鋼造試験体の振動台実験 その2. 油圧式リンク機構を設置した場合2018

    • Author(s)
      渡井一樹、曽田五月也、脇田健裕、宮津裕次,
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その11.摩擦機構に使用する高力ボルトの締付力に関する検討2018

    • Author(s)
      脇田健裕、曽田五月也、大岩奈央、菅原良太
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
  • [Presentation] 高靭性・高減衰・高耐力型薄板軽量形鋼造建築物の開発 その12. 摩擦機構内蔵耐力壁を適用した中層建築物の設計法2018

    • Author(s)
      菅原良太、曽田五月也、脇田健裕
    • Organizer
      2018年日本建築学会大会
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 耐力壁パネル2018

    • Inventor(s)
      脇田健裕、曽田五月也、渡邊力
    • Industrial Property Rights Holder
      脇田健裕、曽田五月也、渡邊力
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願2018-125130

URL: 

Published: 2019-12-27  

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