2023 Fiscal Year Annual Research Report
減衰部材を有する鋼構造建物の大地震後の継続利用を志向した合理的設計解導出法
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21K04337
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
高木 次郎 東京都立大学, 都市環境科学研究科, 教授 (90512880)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大崎 純 京都大学, 工学研究科, 教授 (40176855)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 大地震後の継続利用 / 高耐震設計 / 鋼構造 / 最適化 / 座屈拘束ブレース / 優良設計解 / 限界耐力計算 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までの研究を発展させ、要求耐震性能や架構型式、構造種別、規模および用途等に応じた鋼構造建物の優良設計解のコストおよび構造特性の変化を分析した。優良設計解は多スタート局所探索法を利用して鋼構造建物のコストを最小化した設計解であり、長期荷重と中小地震に対する許容応力度設計を満足し、大地震に対して限界耐力計算による安全限界の制約を満足する。架構型式については、ほぼ全ての柱梁接合部を剛接合とする架構型式（全体型）と外周部に耐震架構を集約する架構型式（集約型）を評価した。構造種別については、純ラーメン構造、座屈拘束ブレース（BRB）を有するブレース構造（BRB構造）などを検討した。純ラーメン構造では柱梁部材の断面寸法を設計変数とし、ブレース構造ではそれに加えて、ブレースの耐力と配置を設計変数とした。事務所用途の建物に加えて商業施設建物も検討対象にした。4階建てから13階建てまでの建物を検討し、一次固有周期の変化が優良設計解に与える影響を評価した。得られた代表的な知見は以下の通りである。1)純ラーメン構造では，全体型よりも集約型の鋼材量が少なく，ブレース構造では逆に全体型の鋼材量が少ない。2)純ラーメン構造で，限界耐力計算の安全限界層間変形角RSLの制約を2.0%とした場合は，許容応力度設計の層間変形角や許容応力度の制約条件が支配的である。3)BRB構造では，設計用ベースシア係数が0.2以下の中小地震に対してBRBを降伏させない設計制約条件を満足すれば，RSLを1.5%以上とする限界耐力計算の制約を満足する。4)BRB構造の優良設計解は，BRBのコスト設定に対して比較的鈍感である。5) 要求耐震性能に対する優良設計解の鋼材量の変化は4階建てと10階建てで大きく異なり，4階建ての場合要求耐震性能の増加に伴い鋼材量も大きく増加する。上記の研究により、査読付き論文2編を執筆した。
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