曲げ降伏型連層耐震壁の鉄筋コンクリート構造物への積極的な活用を目的とした研究

2011 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 23760524
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 坂下 雅信 京都大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50456802)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2013-03-31
• Keywords: ピロティ / RC造 / 連層耐震壁 / 枠梁 / 曲げ降伏

Research Abstract

骨組架構に組み込んだ曲げ降伏型RC造連層耐震壁の地震時抵抗機構を解明することを目的とし、1階を耐震壁の無いピロティ階、2階より上層を連層耐震壁としたモデル建物を対象とした2次元有限要素解析を実施した。モデル建物は、ピロティ階の全体曲げや層崩壊が起こる前に、2階連層耐震壁脚部の曲げ降伏が起こるように設計した。また、本研究で焦点を当てる連層耐震壁直下の枠梁に関しては、現実的な断面寸法・配筋としたモデルと、建物を骨組として構造解析する際に一般的に用いられる手法に従い剛梁としたモデルの2種類を設定した。枠梁を剛梁としたモデルでは、連層耐震壁が脚部で曲げ降伏すると、変形の大部分が2階に集中し、剛梁で隔てられた1階の変形は小さく抑えられた。一方、枠梁を現実的な断面寸法・配筋としたモデルでは、連層耐震壁が脚部で曲げ降伏した2階だけでなく、1階の変形量も増大し、最終的に1階圧縮柱の破壊によって解析が終了した。また、枠梁を剛梁としたモデルでは、ピロティ階の柱頭が枠梁によって十分に拘束されたが、枠梁を現実的な断面寸法・配筋としたモデルでは、枠梁の損傷によってピロティ階の柱頭の拘束が弱まったため、同柱のせん断力やモーメントの分布が両モデルで大きく異なった。以上の考察より、枠梁のモデル化の手法によって、架構の崩壊機構や、靭性能を向上させるために設計上の配慮が必要となる箇所も異なることが分かった。　これらの解析結果を基に、断面、配筋設計を行い、中層ピロティ架構の下層4層分を切り出した縮尺30%のRC造試験体を2体製作した。また、より有用性の高い実験結果が得られるように、実験変数である枠梁の主筋量や、載荷実験において試験体に負担させる長期荷重やせん断スパン比などの載荷条件に関する検証を行った。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究の目標は、ピロティ架構の地震時抵抗機構を解明し、その成果を反映させたマクロモデルを提案することである。本年度の研究では、材料構成則の選択など、RC造ピロティ架構の地震時抵抗機構の解明に不可欠な有限要素解析モデルの構築作業が概ね完了したため、次年度は、実験結果を踏まえた解析モデルの修正や、枠梁の寸法や配筋、載荷条件を解析変数としたパラメトリックスタディを、当初の計画通り、実施する見込みである。

Strategy for Future Research Activity

次年度は、縮小試験体の静的載荷実験を実施し、本年度、構築した有限要素解析プログラムの妥当性を確認する。その上で同プログラムを用いたパラメトリックスタディを実施し、試験体数が限られるため実験では十分検証できない枠梁の寸法や配筋量、載荷条件などのパラメータがピロティ架構の地震時抵抗機構に及ぼす影響を確認する。最終的に、パラメトリックスタディの結果を基に、一般の構造解析で用いられている汎用骨組解析プログラムへの適用が可能なマクロモデルを構築し、本研究で得られた地震時抵抗機構に関する知見を実設計に反映する手法を提案する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

次年度は、2体の縮小試験体を対象とした静的載荷実験を実施するため、載荷冶具の製作や計測器具の購入等に研究費の大部分を使用する。また、2次元有限要素解析プログラムを用いたパラメトリックスタディや、構造解析用の骨組解析ソフトフェアを用いたマクロモデルの開発にも、研究費の一部を使用する予定としている。