建築ストックの有効活用を目指した局所変形制御型耐震補強法とその設計法の開発

• 研究課題/領域番号: 16H06108
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 倉田 真宏 京都大学, 防災研究所, 准教授 (70624592)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 24,830千円 (直接経費: 19,100千円、間接経費: 5,730千円); 2019年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円); 2018年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円); 2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円); 2016年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
• キーワード: 建築構造 / 鋼構造 / 耐震補強 / 性能設計 / 建築構造・材料 / 耐震 / 補強

研究成果の概要

成熟社会における建築ストックの有効活用を命題に，鋼骨組を対象として，事業継続性を担保する低負荷な耐震補強法を開発した．低負荷耐震機構と名付けた本補強法の特徴は，既存骨組の損傷限界を決定する脆弱箇所の変形を集中的に低減し，耐力の上昇を巧みに抑えながら骨組全体の耐震性能を高めることにある．脆弱箇所を含む建物の一部を対象とした変形低減効果の評価実験環境を整備し，数値解析による検討と合わせて，低負荷な耐震補強法に見合った設計法を開発した．さらに，大型構造実験と数値解析により設計法の有効性を実証した．獲得した研究成果は，耐震工学分野で有力な国際SCI学術論文誌5編，査読付き国内学術誌2編，に発表した．

研究成果の学術的意義や社会的意義

既存骨組の脆弱箇所が受ける局所的な変形の制御により，大規模な工事を必要とせずに耐震性能が不足する建築ストックを利活用するというコンセプトに基づいて，耐震補強機構のプロトタイプとその設計法を構築した．局所変形の制御を明示的な設計目標とした耐震補強の設計法を提案し，剛性と耐力の向上を設計目標とする従来の耐震補強の考え方に新風を吹き込んだ．脆弱部の変形を制御する手法により，人命の安全だけでなく建物の継続使用性を考えた耐震補強法の普及が期待される．日本発の新しい補強機構を用いた耐震補強方法とその設計法を示すことで，耐震工学における日本の開発力を世界に示すとともに，今後の国際連携の発展が期待される．

研究成果

• [国際共同研究] University of Birmingham(英国)
• [国際共同研究] the University of Canterbury/the University of Auckland(New Zealand)
• [国際共同研究] University of Catania(Italy)
• [雑誌論文] Multi Damage-State Retrofit of Steel Moment-Resisting Frames with Minimal Disturbance Arm Damper (2020)
  • 著者名/発表者名: Marzano Giuseppe, Konstantinos A. Skalomenos, Kurata Masahiro
  • 雑誌名: Journal of Structural Engineering 巻: -
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] FRAGILITY FUNCTIONS FOR EVALUATION OF MOMENT-RESITING FRAMES RETROFITTED WITH THE MINIMAL DISTURBANCE ARM DAMPER (2020)
  • 著者名/発表者名: Giuseppe MARZANO, Konstantinos SKALOMENOS, Masahiro KURATA and Yuga SASAKI*
  • 雑誌名: Journal of Structural Engineering (AIJ) 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] Force redistribution of steel moment-resisting frame retrofitted with a minimal disturbance arm damper (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Lei、Marzano Giuseppe、Sasaki Yuga、Kurata Masahiro、Skalomenos Konstantinos
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 114 ページ: 159-173
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2018.06.035
  • 査読あり
• [雑誌論文] Development of a Minimal-Disturbance Rehabilitation System for Sustaining Bidirectional Loading (2018)
  • 著者名/発表者名: Zhang Lei、Kurata Masahiro、Marino Edoardo M.、Takeda Tadahisa
  • 雑誌名: Journal of Structural Engineering 巻: 144 号: 6
  • DOI: 10.1061/(asce)st.1943-541x.0002089
  • 査読あり
• [雑誌論文] Local Deformation Based Design of Minimal-Disturbance Arm Damper for Retrofitting Steel Moment-Resisting Frames (2017)
  • 著者名/発表者名: Lavan, O., Sato, M., Kurata, M., Zhang, L.
  • 雑誌名: Earthquake Engineering and Structural Dynamics 巻: 46 号: 9 ページ: 14931509-14931509
  • DOI: 10.1002/eqe.2866
  • 査読あり
• [雑誌論文] 低負荷補強機構による鋼構造骨組の局所変形低減に関する実験 (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木雄河，武田禎久，マルツァーノ・ジュゼッペ，張雷，倉田真宏
  • 雑誌名: 鋼構造年次論文報告集 巻: 25 ページ: 34-34
• [学会発表] 低負荷耐震補強機構を用いた鋼骨組の補強実験 ―その1 実験計画― (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木雄河，武田禎久，Marzano Giuseppe，張雷，倉田真宏
  • 学会等名: 日本建築学会大会
• [学会発表] Experimental Study of Steel Moment Resisting Frame Retrofitted with Minimal-Disturbance Arm Damper -Part II: Test Results- (2017)
  • 著者名/発表者名: MARZANO Giuseppe，佐々木雄河，武田禎久，張雷，倉田真宏
  • 学会等名: 日本建築学会大会
• [学会発表] Application of minimal-disturbance arm damper to 3D steel building (2017)
  • 著者名/発表者名: Lei ZHANG, Masahiro KURATA
  • 学会等名: 日本建築学会大会
• [学会発表] 低負荷耐震補強機構を用いた１層２スパン鋼骨組の補強実験 ‐その１ 実験計画‐ (2017)
  • 著者名/発表者名: 佐々木雄河，武田禎久，Giuseppe MARZANO，張雷，倉田真宏：低負荷耐震補強機構を用いた１層２スパン鋼骨組の補強実験 ‐その１ 実験計画‐，日本建築学会近畿支部研究報告集，57，pp. 49-52，2017.6
  • 学会等名: 日本建築学会近畿支部
• [学会発表] Test of Multi-Span Steel Moment-Resisting Frame Retrofitted with Minimal-Disturbance Arm Damper - Part II: Test Results - (2017)
  • 著者名/発表者名: MARZANO Giuseppe，佐々木雄河，武田禎久，張雷，倉田真宏
  • 学会等名: 日本建築学会近畿支部
• [学会発表] Performance evaluation of 3D steel building model with biaxial minimal disturbance arm damper (2017)
  • 著者名/発表者名: Lei ZHANG, Masahiro KURATA
  • 学会等名: 日本建築学会近畿支部
• [学会発表] Application of Local-Deformation Based Design Method to Various Steel Frames (2017)
  • 著者名/発表者名: Takeda, T., Sato, M., Lavan, O, Kurata, M.
  • 学会等名: the 16th World Conference on Earthquake Engineering
  • 国際学会