| 研究課題/領域番号 |
22K04421
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 東京理科大学 |
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研究代表者 |
宮津 裕次 東京理科大学, 理工学部建築学科, 准教授 (70547091)
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| 研究分担者 |
森 拓郎 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (00335225)
脇田 健裕 早稲田大学, 理工学術院, 客員主任研究員(研究院客員准教授) (10469025)
青木 崇 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 特別研究員 (20870017)
五十田 博 京都大学, 生存圏研究所, 教授 (40242664)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2024年度: 520千円 (直接経費: 400千円、間接経費: 120千円)
2023年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
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| キーワード | 通し面材 / 摩擦ダンパ / CLT / 木質構造 / 制振構造 / 厚物木質材料 / 制振ダンパ / 損傷分散 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
木造住宅を中心とする木造建築物の地震時の安全性を向上させるため、近年開発が進む厚物木質材料と制振技術を融合した構造システムを開発する。初めに、目的達成のために必要となる厚物木質材料のサイズや制振ダンパの性能を解析検討により明らかにする。その後、振動台実験を含む各種の実験検討により、提案システムの有効性を実証する。また、提案システムを適用するための構造計算方法の整理も進める。
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| 研究実績の概要 |
本研究は、通し面材工法の面材として厚物木質材料のCLTやLVLを用い、さらにその中に制振装置として制振ダンパを導入することで、木造住宅の層崩壊抑制効果を劇的に高めつつエネルギー吸収性能も同時に向上させる新たな構造システムを提案している。
本年度は、提案する構造システムの実現可能性の検討、通し面材としてCLTを用いる場合の具体的な壁の仕様の提案とその力学特性の把握、および実建物を想定した場合に必要となる壁の仕様を明らかにすることを目的として研究を進めた。
初めに実施した解析的検討により、厚さ90mm程度のCLTを通し面材として用いることで、一般的な2層木造住宅に対して現実的な壁の量で層間変形角の一様化効果が得られることがわかった。また、CLTと柱の間に生じる相対変形を利用し、制振装置として摩擦ダンパを挿入することで、システムの大型化を回避しながらもさらなる応答低減を期待できることも明らかになった。
厚さ90mmのCLTと4基の摩擦ダンパにより構成した1層木造軸組試験体に対して実施した強制載荷実験により、提案したCLTと軸組の接合部が十分な剛性・耐力を有すること、また摩擦ダンパも想定通りに挙動しエネルギー吸収性能を大幅に向上できることを確認した。
実験結果に基づいて作成した解析モデルを用いた時刻歴地震応答解析により、標準的な2層木造住宅に対しては、今年度提案した仕様の通し面材を1方向に4枚設置することで、極めて強い地震動に対しても層崩壊を抑制し建物の耐震性を向上できることを示した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
本年度は、昨年度から行っている解析的な検討に基づいて提案する構造システムの実現可能性を明らかにするとともに、その結果を踏まえて具体的な仕様を提案することを目的とした。解析検討からは、概ね想定していた通り、一般的な木造住宅の柱・梁材の幅より小さい厚さ90mm程度のCLTを用いることで、期待する耐震効果（層間変形角を一様化する効果）が得られることが明らかとなった。また、具体的な仕様についても、これまでの経験に基づいて概ね想定通りの各部仕様を決めることができ、また1層軸組の載荷実験で得られた各部の挙動や力学性能も期待通りの結果であった。さらに、実験結果に基づいて行った解析検討により、提案した仕様を2層軸組に適用した場合にも、各部が概ね期待する挙動をすることを確認できた。以上より、当初予定した本年度の目的はおおむね達成されたと考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
1年目は概ね順調に進んでいるため、2年目は当初の計画通りに振動台実験による動的挙動の把握を主な目的とする。1年目の成果に基づいて、CLTと摩擦ダンパで構成される通し面材を適用した2層木造軸組を製作し、その動的加振実験を実施する。本研究課題の申請段階で使用予定としていた大型振動台が故障により使用できなくなったため、試験体の規模を含めて若干の計画の見直しが必要ではあるが、本研究を遂行する上で大きな問題ではないと考えている。
その後は、実施した振動台実験の結果に基づいて実現象を高精度に再現できる解析モデルを構築し、シミュレーション解析により各部の挙動を評価するとともに、より良い仕様の提案を行う。特に、通し面材と2階床レベルの接合方法がポイントとなることが予想されるため、接合部のモデル化と応力の評価には特に注意して研究を進める。
最終的には、提案する構造システムの耐震性能を適切に評価できる耐震計算方法を提案することで、実用的な技術として完成させることを目標とする。
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