2020 Fiscal Year Research-status Report
Comprehensive Understanding on Continuous Column Effects and its Application toward Architectural Design
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20K04783
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| Research Institution | Mukogawa Women's University |
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Principal Investigator |
田川 浩之 武庫川女子大学, 建築学部, 准教授 (60422531)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 心棒効果 / 地震応答解析 / 崩壊メカニズム / 変形集中緩和 / 動的安定性 / 逆さ吊りシミュレーション / 建築設計 / 形態創生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の初年度である2020年度は、以下の3つの事項を実施した。
(1)基礎的な解析モデルによる心棒効果の検討：ピンで支持されてロッキング挙動する心棒の基本形から派生した、懸垂式、互入式、ダンパー連結式の心棒、ならびに連層耐震壁の心棒を、串団子（せん断）モデルに組み合わせた質点系解析モデルを対象に、断層近傍の地震動に対して、時刻歴応答解析を実施し、動的安定性の観点から心棒効果の基礎的な検討を行った。
(2)現実的な解析モデルによる心棒効果の検討：耐震骨組と鉛直荷重支持骨組から構成された、低層ならびに中層の鉄骨ラーメン骨組建物を対象に、はり要素とシェル要素でモデル化し、時刻歴応答解析を行い、特に鉛直荷重支持柱材の心棒効果について、詳細に検討した。その結果、鉛直荷重支持柱材が地震時に弾性状態を保てば、変形集中を緩和し、層崩壊メカニズムを阻止する心棒効果が期待できるが、塑性化を起こすと、心棒効果は失われ、その脆弱な部分を起点として、建物全体の崩壊を引き起こす危険性があることが判明した。
(3)形態創生、建築設計への応用：軸力のみを伝達するロッド要素により構成される不安定な逆さ吊りモデルに対して、動的緩和法に基づくシミュレーションを行い、造形的なかつ力学的な合理性を有する軸力抵抗型の積層ドーム、群塔構造などの形態を得た。これらは、鉛直方向に働く自重、積載荷重に対しては力学的合理性を有するが、水平方向に働く地震荷重に対しては、別に耐震要素が必要となる。この鉛直荷重支持要素と耐震要素を分離させる設計手法の提案として、心棒としての螺旋状階段を、軸力抵抗型の積層ドームに組み込んだモデルに対して、時刻歴応答解析を実施することで、形態創生、建築設計への応用の可能性について検討した。
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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
研究実施計画における、主な3項目、(1)基礎的な解析モデルによる心棒効果の検討、(2)現実的な解析モデルによる心棒効果の検討、(3)形態創生、建築設計への応用について、バランスよく進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
より広範な地震動ならびに解析モデルに対して地震応答解析を実施し、心棒効果のより包括的な解明を行う。それらを踏まえ、形態創生、建築設計の応用について、さらに検討を進める。
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| Causes of Carryover |
2020年度、国際シンポジウムや国内会議に出席し、研究成果発表を行う予定であったが、新型コロナにより、オンライン開催となった。また、現在、使用しているPCに故障がなく、構造解析が問題なく実施できたため、計画していた解析用ワークステーションの購入を執行しなかった。これらの理由で、当初、計画していたよりも、少ない研究経費となった。
2021年度も、国際シンポジウムや国内会議に出席し、研究成果発表を行う予定であるが、多くはオンライン開催となると考えられ、2020年度と同じく、それらの経費が計画していたよりも少なくなると想定される。
現在、構造解析プログラムのFEMAP＋NX-Nastranを2ライセンスを保有し、研究で使用している。1つのライセンスは毎年、保守契約により最新Versionに更新しているが、1つのライセンスは古いVersionのままであるため、データのやり取り等で不具合が生じている。
そこで、2021年度は、解析用ワークステーションの購入とととに、古いVersionのFemap＋NX-Nastranのライセンスを最新Versionに更新するために、次年度使用額が生じた研究経費を充てたい。
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