連続した大地震に対する鉄骨造建物の安全性・機能維持評価と耐震設計法の確立

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17H01302
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 山田 哲 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (60230455)
• 研究分担者: 吉敷 祥一 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 教授 (00447525) ; 伊山 潤 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 准教授 (30282495) ; 清家 剛 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (60236065) ; 長谷川 隆 国立研究開発法人建築研究所, 構造研究グループ, 上席研究員 (70355999) ; 石田 孝徳 横浜国立大学, 大学院都市イノベーション研究院, 准教授 (80746339) ; 田中 剛 神戸大学, 工学研究科, 教授 (90243328)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 鉄骨構造 / 耐震性能 / 連続地震 / 非構造部材 / 機能維持

研究実績の概要

令和3年度においては、令和2年度までに行ってきた骨組レベルおよび部材レベルでの実験結果を再整理し、データーの乏しい鉄骨部材への累積損傷へ与える小振幅での挙動の影響を部材実験によって調べるとともに、数値解析による検討を行い、連続して大地震を受ける鉄骨造建物の耐震性能を総合的に評価した。得られた知見を以下にまとめる。
連続した複数回の大地震を受けた場合、構造骨組としては、一般的な梁崩壊型の骨組であっても最下層柱の下端は塑性化することから、自重を支える柱の健全性が建物全体の安全性において重要な要因となる。そして、１回の地震では致命的な損傷とはなっていなくても、複数回の地震を受ける中で損傷が累積することで劣化してしまうと、急激な耐震性能の低下につながり、それまで以上に大きな層間変形角が発生するとともに、倒壊につながってしまう。従って、構造骨組の安全性を考えれば、柱については設計レベルの地震に対して最大耐力に到達しないように設計することはもちろんのこと、複数回の地震動を受けても劣化しないよう、塑性変形能力については十分な余裕を持たせた設計を行うことになる。また、建物の機能維持を考えて非構造部材の損傷を抑えるためにも、最大層間変形角を増加させない必要があり、柱の塑性変形能力は十分大きくしておく必要がある。従って、柱には幅厚比が十分小さな部材を用いることになる。なお、これは、柱の塑性変形能力に期待して保有水平耐力を低減することを意味するものではなく、保有水平耐力を維持しつつ、より塑性変形能力の高い部材を柱に用いることを意味する。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Effect of column strength deterioration on the performance of steel moment-resisting frames subjected to multiple strong ground motions (2022)
  • 著者名/発表者名: Randy Tenderan, Takanori Ishida, Satoshi Yamada
  • 雑誌名: Engineering Structures 巻: 252 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.113579
  • 査読あり