繰り返し載荷を受ける鋼構造建築骨組の不安定挙動の解明と安全性評価法の開発

1993 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 04650518
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 上谷 宏二 京都大学, 工学部, 教授 (40026349)
• 研究分担者: 小林 正美 米子工業高等専門学校, 助手 (50186772) ; 大崎 純 京都大学, 工学部, 助手 (40176855) ; 竹脇 出 京都大学, 工学部, 助手 (20155055)
• キーワード: 鋼構造建築骨組 / 対称限界 / 不安定挙動 / 交番塑性変形 / 耐震設計 / 動的崩壊挙動 / 複合非線形解析 / 定常状態限界

研究概要

設計実務で用いられる剪断型動的挙動解析や一般化塑性ヒンジモデル解析では捉えられない、繰り返し載荷や動的外乱の作用によって引き起こされる不安定挙動の解明と安全性評価法の開発を目的とした一連の研究を行い、次のような新しい知見を得た。
1.1層1スパン単位部分骨組の対称限界解析を行い、柱に弓形又はS字型の変形が累積、発散する現象とその発生条件を解明した。
2.梁降伏型の多層多スパン平面骨組から1スパンを取り出した部分骨組について、柱軸力がある限界値を超える場合に複数層にまたがる弓形変形が発生するメカニズムと、その変形が載荷サイクル数に対して等比級数的に増大するメカニズムを解明した。
3.2.と同じ部分多層骨組について、周期地動や記録地震波を与えた場合の動的応答解積を行い、下層部分に過度に変形が集中する今までに知られていない新しいタイプの崩壊挙動を見いだした。
4.3.の動的崩壊挙動の発生限界が、対称限界理論によって予測された静的載荷時の限界と明確に対応していることを明らかにした。
5.以上の成果は、超高層骨組の耐震設計に直接役立つ有用な知見である。

研究成果

• [文献書誌] 上谷宏二: "繰返し水平載荷を受ける多層多スパン平面骨組の塑性崩壊挙動(その1:多層多スパン平面骨組の対称限界理論)" 日本建築学会構造系論文報告集. 435. 61-70 (1992)
• [文献書誌] 上谷宏二: "繰り返し両振り曲げを受ける片持梁-柱の定常状態限界理論(その1:基礎理論及び離散化モデルを用いた数値解析法)" 日本建築学会構造系論文報告集. 438. 105-116 (1992)
• [文献書誌] 上谷宏二: "弾塑性構造物の臨界挙動解析のための整合剛性行列形成法" 日本建築学会構造系論文報告集. 445. 67-78 (1992)
• [文献書誌] 西村 督: "増分摂動法による立体骨組の大たわみ解析" 構造工学論文集. 38B. 73-86 (1993)
• [文献書誌] 上谷宏二: "繰返し水平載荷を受ける多層多スパン平面骨組の塑性崩壊挙動(その2:数値解析による対称限界理論解の検証と崩壊挙動の解明)" 日本建築学会構造系論文報告集. 454. 73-83 (1993)
• [文献書誌] 上谷宏二: "一方向頂点水平変位を受ける多層平面骨組モデルの分岐挙動解析" 日本建築学会構造系論文報告集. 453. 101-110 (1993)
• [文献書誌] Koji Ueatni: "The Proceedings of this seminar has been published as“Stability and Ductility of Steel Structures under Cyclic Loading"(Cyclic plastic collapse of steel planar frames)" CRC press, 10 (1992)
• [文献書誌] 上谷宏二: "応用力学シリーズ1 構造物の不安定現象と限界状態 第5章 繰り返し塑性変形を受ける構造物の臨界現象" 日本建築学会, 26 (1994)