マルチ現象領域にわたる構造物の構造解析法の統一化と性能設計

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09650641
• 研究機関: 金沢工業大学
• 研究代表者: 高畠 秀雄 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20064462)
• キーワード: 動的解析 / 衝撃解析 / 振動解析 / 構造解析 / 非線形解析 / 耐震性能

研究概要

1. 兵庫県南部地震によって被害を生じた構造物の中から、これまでの地震被害では見られなかった特異な倒壊・損傷をした実際の構造物及びそれに近い構造物を研究テーマのモデルに選定し、その被害原因について、多面的な検討を加え、現行の耐震設計法における問題点について提言を行い、性能設計で考慮すべき点について指摘した。
2. 芦屋浜高層鉄骨建物に対する動的解析の結果、六甲アイランド地震波の水平動を作用させると、実際の建物被害で見られた1階ユニバーサルbox断面柱の破断が確認された。耐震設計で利用される周知の地震波では、柱の破断を生じない事が確認された。六甲アイランドは芦屋浜高層鉄骨建物にとっては、サイトの地震波であるが、その速度波形は他の地震波と比べて非常に滑らかである。この滑らかさが軟らかい建物に対しては致命的な損傷を生じることから、耐震性能の評価に際して実施する動的解析において、六甲アイランドを加えるか又は、人工地震波にこの滑らかさを考慮す
べきであると指摘できる。
3. 構造物の動的挙動の評価法には、質点モデルによる振動解析が一般的であるが、本研究では、マルチ現象領域にわたる構造挙動を対象として、連続体モデルによる波動解析(陽解法)および振動解析(陰解法)の手法で解析した。これらの解析結果の個々の妥当性をチェックし、どの解析手法が当該構造物に生じた崩壊・損傷形式と良く一致するかを分析した。その結果、質点バネモデルによる解析は、部材の挙動が支配的な場合はよく表せないことが明らかとなった。特に、大きな転倒モーメントと曲げモーメントによって生じる高い応力に対しては、陽解法による連続体としての取扱いが必要である。
4. 塑性ヒンジが集中している階に被害が集中している事から、特定の階に集中して発生させない事と、各階の発生個数を制限する事が必要である。
5. 性能設計に際して耐震性能のタライテリアをどの程度上げればよいかについて提言した。

研究成果

• [文献書誌] 高畠秀雄,流田豊: "阪神大震災の建物被害における衝撃破壊力学的考察その1・鉄骨造中低層ラーメン" 日本建築学会大会学術講演梗概集. 441-442 (1997)
• [文献書誌] 流田豊,高畠秀雄: "阪神大震災の建物被害における衝撃破壊力学的考察その2・鉄骨造高層ラーメン" 日本建築学会大会学術講演梗概集. 443-444 (1997)
• [文献書誌] 高畠秀雄: "構造物の衝撃的破壊性状に関する考察" 日本機械学会関西支部第255回講演会講演論文集. 9. 184-185 (1997)
• [文献書誌] 野中泰二郎・梅田康弘・高畠秀雄: "跳び石現象の衝撃理論的検討" 材料・構造物の衝撃破壊現象とその防止に関するシンポジウム. 29-34 (1998)
• [文献書誌] 高畠秀雄・野中泰二郎: "直下地震を受ける建築構造物の衝撃破壊解析" 材料・構造物の衝撃破壊現象とその防止に関するシンポジウム. 50-58 (1998)
• [文献書誌] 高畠秀雄,野中泰二郎: "直下地震による高層鉄骨建物の動的応答について" 京都大学防災研究所研究発表講演会. (1999)
• [文献書誌] 野中泰二郎・高畠秀雄・梅田康弘: "地震の衝撃性と跳び石現象(2)" 京都大学防災研究所研究発表講演会. (1999)
• [文献書誌] 梅田康弘・高畠秀雄・野中泰二郎: "跳び石の衝撃応答" 京都大学防災研究所研究発表講演会. (1999)
• [文献書誌] 高畠秀雄: "芦屋浜高層鉄骨建物の動的挙動に関する考察" 構造物の衝撃的破壊に関する学協会合同研究協議会第9回研究会. (1999)