2023 Fiscal Year Final Research Report

Analysis and assessment technology for seismic collapse safety of steel building structures

Research Project

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Project/Area Number	20H00269
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	OKAZAKI TAICHIRO 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20414964)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	松井良太北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00624397) 岸田明子国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 契約研究員 (10599468) 松宮智央近畿大学, 建築学部, 教授 (20454639) 高橋典之東北大学, 工学研究科, 准教授 (60401270) 藤原淳国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 契約研究員 (80817049) 長江拓也名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	鋼構造建築物 / 耐震性能 / 振動台実験 / コンピュータ解析 / 耐震性能余裕度
Outline of Final Research Achievements	The objective to collect experimental data on the large deformation and collapse behavior of steel building structures was fulfilled by conducting several shake tables tests: In 2021, a scaled, four-story steel building specimen was tested to collapse; In 2020, the PI's collaborated with Japan and US researchers to test a new resilient steel system at E-Defense; In 2022, the PI's participated in a 1-story steel building tests at E-Defense, contributing to detailed measurement of force and deformation in key members. The experimental data obtained from the shake-table tests was combined with data available in the literature to advance computer analysis methods for steel buildings subjected to strong earthquake ground motion. Methods to simulate the stiffness and strength degradation caused by local-buckling deformation and fracture was developed. Schemes to reproduce the gradual change in vibration properties and force redistribution following damage was examined.
Free Research Field	建築構造
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	建築物に対する設計要求は高度化・複雑化しており、千年に一度の大地震に対しても、安全・安心はおろか、事業継続・生活継続が望まれるようになった。設計想定を超える地震動に対する構造安全性については、科学的な検証技術は確立されておらず、実務設計でも陽に考慮されていない。そこで、本研究は、典型的な鋼構造建築物が倒壊に至るまでの過程を実験的に確認し、その過程を追跡するためのコンピュータ解析技術を開発し、解析技術をさらに改善するための課題を抽出した。建築物の耐震性能余裕度の評価という、耐震工学の難題に寄与する成果を得た。