2020 Fiscal Year Research-status Report
現行耐震基準で設計される建物の地震時機能保全耐震性の分析
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19K04717
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
衣笠 秀行 東京理科大学, 理工学部建築学科, 教授 (00224999)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 地震時機能継続性 / 修復時間 / 対機能保全耐震性 / レジリエンス性能 / 時間剛性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度（令和二年度）は、研究計画にある「①部材損傷度評価モデルの構築」「②建物の修復時間評価法の確立」「③対機能保全耐震性能評価」の３項目についての研究活動を行った。
①部材の損傷度を評価する指標である「時間剛性」の提案を行い、これを用いた、ＲＣ袖壁付き柱とＲＣ柱の損傷性状の比較並びに、種々の袖壁付き柱の間の損傷性状の比較を行った。また、実験データから時間損傷度を得ることには限界があることから、既往の「ひび割れ長さ評価モデル」と本研究で提案する真ひび率比のモデル式を用いた理論的時間損傷度算出方法を提案し、実験値との比較を行い妥当性を示した。
②建物の修復時間評価法の確立：修復時間・機能停止面積・作業員数を，1質点系モデルの動的解析から算出する方法を示した。また、修復時間・機能停止面積・作業員数の間にはある法則性があることが見いだし、これらが，全体変形角1/50[rad]での静的解析結果から得られる「作業員数」をもとに推定可能であることを示した。また、損傷評価データベースと修復性評価データベースを基に、建物の柱梁の本数や非構造部材量の情報から、地震時の層間変形角の増加に伴う建物の層に発生する労務量を推定するモデルを構築し、スパンや非構造倍率の違いが地震時機能継続性に及ぼす影響を論じた。
③対機能保全耐震性能評価：高層建物の機能回復性に注目して、規模の異なる建物での地震応答解析を行い、建物の「損傷量」と「損傷の広がり」がどのように増加し、また機能回復性にどのように影響を与えるのかについて分析を行った。また最近、建物のレジリエンス性能の評価の重要性が指摘されているが具体的な評価方法は確立されていない。そこで、理想修復時間IRTの概念を使い、継続使用性への影響が懸念されている崩壊形の違いが，建物のレジリエンス性能に及ぼす影響について検討を行った。
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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
研究計画にある「①部材損傷度評価モデルの構築」「②建物の修復時間評価法の確立」「③対機能保全耐震性能評価」の３項目についての研究を、本年度は行ったが、次に述べるように十分な成果を挙げることができた。
「①部材損傷度評価モデルの構築」については、「時間剛性」の提案とこれに基づく部材性能評価、理論的な時間損傷度の算出法の提案、「②建物の修復時間評価法の確立」については、修復時間・機能停止面積・作業員数を１質点系モデルを用いて算出する方法の提案、修復時間・機能停止面積・作業員数の間にある法則性に基づく実用的建物性能分析法の提案、地震時の層間変形角の増加に伴う建物の層に発生する労務量を推定するモデルの構築、「③対機能保全耐震性能評価」については、高層建物を対象とした、「損傷量」と「損傷の広がり」の増加特性の分析とそれに基づく地震時機能回復性能の評価、崩壊形の異なる建物のレジリエンス性能（機能停止面積・機能停止時間）の差を具体的な数値をもとに比較、を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでの研究（令和元年度および二年度の研究）で、申請書の「研究期間内に明らかにすること」で述べた研究成果が得られる目処がついたと考えている。令和三年度は初年度および二年度の研究成果を踏まえて、次の２項目、「③建物の対機能保全耐震性能評価」および、「④対人命保全耐震性との比較」に取り組みたいと考えている。
１．「③建物の対機能保全耐震性能評価」では、初年度の「①部材損傷度評価モデルの構築」「②建物の修復時間評価法の確立」の成果を用いて、現行耐震基準で設計された建物を対象とした対機能保全耐震性能評価を行う。地震時の損傷が問題になりやすいフレーム構造を中心に具体的には、崩壊モード・階数・用途の異なる建物の地震応答解析を行い、対機能保全耐震性能を評価する。また、最近の地震被害で居住用建物の非構造部材の損傷が機能継続性の観点から問題になっていることから、事務所や住宅など用途の違いなどによる非構造部材（方立て壁・袖壁等、間仕切り壁、ドア、など）量の違いが及ぼす影響についても分析対象とする。
２．「④対人命保全耐震性との比較」では、上で得られた成果を基に、対機能保全耐震性能が対人命保全耐震性と比べ小さくなる、あるいは、大きく乖離することが懸念されている、崩壊形の異なる建物を対象に、対機能保全耐震性能と対人命保全耐震性の関係性分析を行うとともに、目標とする対機能保全耐震性と対人命保全耐震性を実現する耐震性（適切な崩壊モードと付加すべき強度・剛性・靭性）レベルについて検討を行う。
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| Causes of Carryover |
「次年度使用額」が生じた理由は、本年度の４月から始まったコロナ禍の影響で予定されていた学会がすべて中止となり学会発表の準備等の費用が生じなかったこと、および、４・５・６月において研究体制をコロナ対応に再構築する必要性が生じこの間の研究費支出が滞ったこと、が原因である。但し、現在はコロナ禍における研究体制も整い研究活動は順調に進められていることから、計画している研究の成果を、最終年度である次年度に挙げることは十分可能となっている。このために「次年度使用額」と「翌年度分として請求した助成金」が、必要と考えている。
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