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2012 Fiscal Year Annual Research Report

一階柱脚の降伏を避ける工法を用いた鋼構造損傷制御骨組に関する研究

Research Project

Project/Area Number 24360222
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

木村 祥裕  東北大学, 未来科学共同研究センター, 教授 (60280997)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 和田 章  東京工業大学, 建築物理センター, 名誉教授 (90158684)
吉武 裕  長崎大学, 工学研究科, 教授 (40174916)
金田 勝徳  日本大学, 理工学部, 特任教授 (60439289)
古川 幸  東北大学, 工学研究科, 助教 (30636428)
Project Period (FY) 2012-04-01 – 2016-03-31
Keywords全層梁降伏型 / 鉄骨柱支点部 / 鉄骨ラーメン骨組 / 施工性 / 損傷制御 / RC柱 / 弾塑性大変形解析
Research Abstract

一般的な鉄骨ラーメン構造物に適用されている埋め込み型柱脚は,最下層の水平層剛性が高く,層間変形角が小さくなるものの,上層に比べて柱の脚部と柱頭での作用曲げモーメントのバランスが悪く,脚部の作用曲げモーメントは柱頭に比べて大きくなることから,脚部で降伏し,水平変形の増加に伴い,倒壊する可能性もある。
本研究では,巨大地震に対して柱を弾性保持させ,建物の倒壊を防ぎ,地震後も安定した挙動とするために,全層梁降伏型ラーメン構造を確立するための柱脚機構の開発を検討した。そこで,RC基礎梁からRC柱を立ち上げ,上部鉄骨柱と下部RC柱を簡易接合し,鉄骨柱支点部で地震時の曲げ応力の反曲点とする新しい柱脚機構を提案した。軸力とせん断力のみを伝達し,モーメントを負担しないRC柱と鉄骨柱の接合部(以降,鉄骨柱支点部と呼ぶ)のディテールを実用化するために,できる限り簡易で経済的な機構とした。さらに,工期短縮の可能性と施工性,特に建て方時の問題点を明示し,実用性の高い柱脚機構を確立した。巨大地震を受ける鉄骨ラーメン骨組の終局時においても全層梁降伏型メカニズムを形成し,最下層柱脚を降伏させない新しい柱脚機構について,最下層下部RC柱と上部鉄骨柱の接合部(鉄骨柱支点部)の実用化を行った。特に,鉄骨柱支点部は,簡易で経済的なピン機構として,軸力とせん断力のみを伝達する機構であることから,軸圧縮力,せん断力を受ける場合の鉄骨柱支点部の載荷実験を行い,支点部を構成する各部位の応力伝達メカニズムを解明し,設計式を提案した。さらに,高軸力下において水平荷重を受ける最下層柱の部分架構モデルの繰返し載荷実験を行い,鉄骨柱支点部の応力伝達メカニズムやピン性能を確認するとともに,上述の設計式の妥当性を検証した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

昨年度は,目標に掲げた「下層鉄骨支点部の軸力伝達機構の解明とディテールの開発」,「鉄骨柱支点部のせん断力伝達機構の解明とディテールの開発」に関する載荷実験を行い,実構造物に適用できるディテールを開発した。これにより,来年度からディテールの設計法の確立を目指す。

Strategy for Future Research Activity

昨年度の研究進捗状況は,順調であったことから,本年度も研究計画に沿って進めていく。

  • Research Products

    (4 results)

All 2013 2012

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (2 results)

  • [Journal Article] 新しい柱脚機構を有する鉄骨ラーメン骨組の終局耐震能力及び鉄骨柱支点部の作用力の算定法2013

    • Author(s)
      木村祥裕,金田勝徳,和田章
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集

      Volume: 78(掲載確定) Pages: 78

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 全層梁降伏型鉄骨ラーメン骨組の弾性柱による損傷分散効果2012

    • Author(s)
      木村祥裕,大塚友理
    • Journal Title

      日本鋼構造協会 鋼構造年次論文集

      Volume: 20 Pages: 823,828

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 上部鉄骨柱及び下部RC柱より構成される最下層柱接合部のせん断載荷実験その1 実験概要及び支圧プレート歪分布2013

    • Author(s)
      六倉賢太,古川幸,渡辺亨,木村祥裕,金田勝徳,和田章
    • Organizer
      日本建築学会九州支部研究報告会
    • Place of Presentation
      大分
    • Year and Date
      2013-03-03
  • [Presentation] 上部鉄骨柱及び下部RC柱より構成される最下層柱接合部のせん断載荷実験その2 RC柱の損傷メカニズム2013

    • Author(s)
      六倉賢太,古川幸,木村祥裕,渡辺亨,金田勝徳,和田章
    • Organizer
      日本建築学会九州支部研究報告会
    • Place of Presentation
      大分
    • Year and Date
      2013-03-03

URL: 

Published: 2014-07-16  

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