2020 Fiscal Year Annual Research Report

ロッキング機構と各種ダンパーの併用による損傷制御型木質高層建物の開発

Research Project

Project/Area Number	20H02304
Research Institution	Meijo University
Principal Investigator	松田和浩名城大学, 理工学部, 准教授 (80567397)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	坂田弘安東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80205749)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2024-03-31
Keywords	木質高層建物 / ダンパー / ロッキング / CLT / 等価線形化手法
Outline of Annual Research Achievements	地球環境問題などにより木材使用の必要性が増加し、中高層木質建物に関する技術開発が盛んに行われている。地震国である日本において中高層木質建物を普及させるためには、耐震性を高めることが必要不可欠であるが、木質建物はRC造や鉄骨造と比べてエネルギー吸収性能が低く、かつ復元力特性がスリップ型になるという問題が挙げられる。それらの弱点を補うための手段として、ロッキング機構とダンパーを併用することによる損傷制御構造のとすることが有効と考えられる。本研究では、そのような背景のもと、CLTのロッキング機構とダンパーによる制振架構を開発し、それを用いるための設計法を提案することを目的としている。１年目の研究としては、２年目に実施するCLTロッキング架構の静的強制変形実験の準備として、想定する建物規模を設定し、試験体および載荷装置の設計を行った。実大寸法で実験を行うため、可能な限り大型の試験体を設定する方が好ましいが、既存の鉄骨反力フレームを増強することにより、載荷可能な試験体サイズを大幅に拡張した。また、等価線形化法による応答制御法として、鋼材や摩擦ダンパーに代表される弾塑性ダンパーをスリップ型の多層木質架構に用いる場合の検討も行った。弾塑性ダンパーを各層に適切に配置することで、地震最大応答を概ね目標変形角以下にできることを確認した。一方、本研究課題で提案するロッキング架構は、芯柱として機能させ、各層の変形角を均一化させることが目的の一つであり、そのようなモデルの定式化を行う必要があることもわかった。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 自己点検による評価では「（２）概ね順調に進展している。」と判断する。以下にその理由について述べる。研究計画書では２年目に実施するCLTロッキング架構の静的実験の準備として、その計画を１年目に実施することとしていた。また、等価線形化法による応答制御法についても、研究計画書の作成時点で想定した成果は概ね達成できており、概ね予定通りの進捗状況といえる。本申請と関連する研究内容で日本建築学会の東海支部学術講演で２編の発表をするとともに、2021年9月に開催される日本建築学会の大会学術講演に対しても２編の論文を投稿している。上記に関連して、日本建築学会の技術報告集への投稿準備も進めており、研究期間１年目の達成度としては問題ない範囲と考えている。
Strategy for Future Research Activity	本研究課題の今後の推進方策を以下にまとめる。 ①　本研究課題と関連して行った過去の実験の試験体を保管しており、その実験における試験体の挙動をより詳細に理解するために、その試験体から切り出した要素試験体の実験を行う。CLTのめり込み挙動、およびPC鋼棒の定着板周辺の挙動を調べるもので、実験結果から過去に提案した接合部M-θ関係の評価式を修正する。 ②　CLTロッキング架構の静的実験を行い、その力学的挙動を把握する。実験結果をもとにフレームモデルの作成を試みる。 ③　芯柱付きせん断モデルの等価線形化手法による応答制御設計法を提案する。せん断モデルはスリップ型の履歴としてバイリニア＋スリップモデルとし、芯柱の部分はCLTロッキング壁柱の力学特性を入力する。 ④　①および②で得られた研究成果をまとめ、ジャーナル論文に投稿する。