ベースプレート降状型ロッキング制振建築構造システムの耐震性能評価

2006 年度 研究成果報告書概要

• 研究課題/領域番号: 16360284
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 北海道大学 (2005-2006); 独立行政法人建築研究所 (2004)
• 研究代表者: 緑川 光正 北海道大学, 大学院工学研究科, 教授 (90126285)
• 研究分担者: 小豆畑 達哉 国土交通省国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 主任研究官 (00251629) ; 石原 直 国土交通省国土技術政策総合研究所, 建築研究部, 主任研究官 (50370747) ; 和田 章 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (90158684)
• 研究期間 (年度): 2004 – 2006
• キーワード: ロッキング振動 / 浮き上がり / ベースプレート降伏 / 地震応答低減 / 地震応答解析 / 加力実験 / 立体挙動 / 耐震性能評価

研究概要

鉄骨造建物の最下層柱脚部に浮き上がり時に降伏するベースプレート(以下BPYという)を設置したロッキング構造システムを対象とする。本システムは、地震時に建物に意図的にロッキング振動を誘発することによりその地震力の低減を図るもので、従来よりも簡易な機構により地震力を低減できる。
本研究成果の概要を以下に示す。
1.降伏型ベースプレートの繰り返し変形性能(緑川、小豆畑、石原):降伏型BPYの繰り返し変形性能を検討し、かつ破壊を含む終局限界変形を明らかにするための実大実験を行った結果、その繰り返し変形特性及び終局限界変形を定量的に明らかにし、その履歴モデルを構築した。
2.柱脚部浮き上がり後の着地時に生じる衝撃力が建物の耐震安全性に及ぼす影響(全員):浮き上がり後の着地時に生じる衝撃力が上部構造の応答に与える影響を把握するため、三次元有限要素法解析を用いた弾塑性地震応答解析により、降伏型BPYの局部的な応力・歪集中を定量的に求め、大型試験体の静加力実験より得られた繰り返し変形特性と比較検討した。その結果、衝撃力で増加する柱の圧縮軸方向力により生じる柱局部応力に対する衝撃力の影響は余り大きくないこと、及び振動台実験結果を含めて地震応答時の柱の終局安全性の程度を明らかにした。
3.柱脚部浮き上がり時の立体挙動(緑川、和田):柱脚部に浮き上がりを生じる時の振れ挙動が、本構造システムの耐震安全性にどの程度影響するのかを明らかにするため,三次元立体骨組解析モデルを用いて、多次元地震動入力による弾塑性地震応答解析を行った。その結果、柱脚部で浮き上がりが生じる時の振れ応答の影響、及び上下動の影響は殆どないことを示した。
4.適用性および修復性(緑川、小豆畑):各種ダンパーを降伏型BPYと併用する場合の柱脚部詳細及び地震後に降伏型BPYの損傷が過大になった場合の交換方法について検討した。

研究成果

• [雑誌論文] Shaking Table Tests on Seismic Response of Steel Braced Frames with Column Uplift (2006)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, M.
  • 雑誌名: Earthquake Engineering and Structural Dynamics Vol. 35, No. 14 ページ: 1767-1785
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 柱浮き上がり制振10層鉄骨架構の3次元地震応答解析 (2006)
  • 著者名/発表者名: 緑川光正
  • 雑誌名: 鋼構造年次論文報告集 第14巻 ページ: 321-326
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 層剛性分布を考慮した多層建築物の浮き上がり地震応答模型実験 (2006)
  • 著者名/発表者名: 石原直
  • 雑誌名: 鋼構造年次論文報告集 第14巻 ページ: 327-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Shaking Table Tests on Seismic Response of Steel Braced Frames with Column Uplift (2006)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, M., Azuhata, T., Ishihara, T., Wada, A.
  • 雑誌名: Earthquake Engineering and Structural Dynamics Vol.35, No.14 ページ: 1767-1785
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seismic Response Analyses of Rocking Structural Systems with Yielding Base Plates by the Finite Element Method (2005)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, M.
  • 雑誌名: Proc. of the Fifth International Conference on Earthquake Resistant Engineering Structures (ERES V) ページ: 333-341
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] The Seismic Energy Dissipation Mechanism of Rocking Structural Systems with Yielding Base Plates (2005)
  • 著者名/発表者名: Azuhata, T.
  • 雑誌名: Proc. of the Fifth International Conference on Earthquake Resistant Engineering Structures (ERES V) ページ: 343-354
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 浮き上がり機構の導入による多スパン鉄骨架構の地震損傷低減 (2005)
  • 著者名/発表者名: 小豆畑達哉
  • 雑誌名: 鋼構造年次論文報告集 第13巻 ページ: 361-364
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] ロッキングシステムに用いる実大柱脚部の復元力特性 (2005)
  • 著者名/発表者名: 石原直
  • 雑誌名: 鋼構造年次論文報告集 第13巻 ページ: 381-384
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Seismic Response Analyses of Rocking Structural Systems with Yielding Base Plates by the Finite Element Method (2005)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, M., Azuhata, T., Ishihara, T., Wada, A.
  • 雑誌名: Fifth World Conference on Earthquake Resistant Engineering Structures (ERES V) ページ: 333-341
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] The Seismic Energy Dissipation Mechanism of Rocking Structural Systems with Yielding Base Plates (2005)
  • 著者名/発表者名: Azuhata, T., Midorikawa, M., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Fifth World Conference on Earthquake Resistant Engineering Structures (ERES V) ページ: 343-354
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Seismic Damage Reduction of Steel Frames with Multi-spans by Introducing Uplift Mechanism(in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Azuhata, T., Midorikawa, M., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Journal of Constructional Steel Vol.13 ページ: 361-364
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Hysteresis Characteristics of Large-scale Column Base for Rocking Structural Systems(in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Ishihara, T., Midorikawa, M., Azuhata, T., Wada, A.
  • 雑誌名: Journal of Constructional Steel Vol.13 ページ: 381-384
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] 3-dimensional Seismic Response Analyses of Ten-story Response-control Steel Frame with Column Uplift(in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, M., Azuhata, T., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Journal of Constructional Steel Vol.14 ページ: 321-326
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Shaking Table Test on Uplifting Responses of Reduced-scale Models of Multi-story Buildings Considering Story Stiffness Distribution(in Japanese) (2005)
  • 著者名/発表者名: Midorikawa, M., Azuhata, T., Ishihara, T.
  • 雑誌名: Journal of Constructional Steel Vol.14 ページ: 327-334
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Research and Development on Smart Structural Systems in U.S.-Japan Cooperative Structural Testing Program (2004)
  • 著者名/発表者名: Otani, S.
  • 雑誌名: Journal of Japan Association for Earthquake Engineering Vo1.4, No.3 ページ: 378-402
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] 地震応答低減のためべ一スプレートを浮き上がり降伏させた鉄骨架構のエネルギー吸収機構と最大応答変位予測 (2004)
  • 著者名/発表者名: 小豆畑達哉
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 第583号 ページ: 61-68
  • 説明: 「研究成果報告書概要(和文)」より
• [雑誌論文] Research and Development on Smart Structural Systems in U.S.-Japan Cooperative Structural Testing Program (2004)
  • 著者名/発表者名: Otani, S., Wada, A., Kitagawa, Y., Fujita, T.Midorikawa, M., Iiba, M., Teshigawara, M.
  • 雑誌名: Journal of Japan Association for Earthquake Engineering Vol.4, No.3 (Special Issue) ページ: 378-402
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より
• [雑誌論文] Energy dissipation mechanism and maximum response displacement prediction of steel frames with yielding base plates in uplift motion for seismic response reduction(in Japanese) (2004)
  • 著者名/発表者名: Azuhata T, Midorikawa M, Ishihara T.
  • 雑誌名: Journal of Structural and Construction Engineering, Architectural Institute of Japan No.583 ページ: 61-68
  • 説明: 「研究成果報告書概要(欧文)」より