鋼構造建築物の倒壊挙動に対する予測技術と性能評価技術の高度化

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 20H00269
• 研究機関: 北海道大学
• 研究代表者: 岡崎 太一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20414964)
• 研究分担者: 松井 良太 北海道大学, 工学研究院, 准教授 (00624397) ; 岸田 明子 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, 契約研究員 (10599468) ; 松宮 智央 近畿大学, 建築学部, 教授 (20454639) ; 高橋 典之 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60401270) ; 藤原 淳 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, 契約研究員 (80817049) ; 長江 拓也 名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
• 研究期間 (年度): 2020-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 鋼構造建築物 / 耐震性能 / 振動台実験 / コンピュータ解析 / 耐震性能余裕度

研究実績の概要

防災科学技術研究所の大型耐震実験施設で、2020年12月に、実験システムを検証するための準備実験を、2021年12月に縮尺1/2の重層ラーメン試験体の倒壊実験を実施した。同研究所の兵庫耐震工学研究センターで、2020年12月に実施された日米共同実験に参加し、次世代型鋼構造システムを開発する研究を推進、2022年2月に実施された10層鋼構造建物実験に参加し、建築構造物を構成する個々の構造部材に生じる力や変形を詳細に計測した。振動台実験と並行して、建築構造物において、梁に局部座屈や亀裂を生じることによる剛性と耐力が劣化し、亀裂が進展して破断に至る現象を表現するためのモデル化方法を検証した。本研究で得た実験データや、既往文献から収集した実験データに対して、パラメータを較正した。部分要素に対して構成したモデルを、重層ラーメン試験体を模擬したモデルに付与して、振動台実験の結果との整合性を検証したところ、弾塑性応答を非常によく追跡できたが、部材に亀裂を生じたタイミングや、亀裂の進展速度を必ずしも正確にとらえられなかった。現象を左右する偶発性をどのように定量化するか、課題が残されている。本研究は、典型的な鋼構造建築物が倒壊に至るまでの過程を実験的に確認し、その過程を追跡するためのコンピュータ解析技術を開発し、解析技術をさらに改善するための課題を抽出した。建築物の耐震性能余裕度の評価という、耐震工学の難題に寄与する成果を得た。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5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] Modeling uncertainty of specimens employing spines and force‐limiting connections tested at E‐defense shake table (2023)
  • 著者名/発表者名: Astudillo Bryam、Rivera David、Duke Jessica、Simpson Barbara、Fahnestock Larry A.、Sause Richard、Ricles James、Kurata Masahiro、Okazaki Taichiro、Kawamata Yohsuke、Tao Zhuoqi、Qie Yi
  • 雑誌名: Earthquake Engineering and Structural Dynamics 巻: 52 ページ: 4638～4659
  • DOI: 10.1002/eqe.3976
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] Numerical simulation of a reduced-scale, 4-story steel moment-resisting frame tested to collapse (2024)
  • 著者名/発表者名: Jionghui Li, Martin Somarriba, Taichiro Okazaki, Takuya Nagae, Ryota Matsui
  • 学会等名: 11th International Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas (STESSA 2024)
  • 国際学会
• [学会発表] Shake-table collapse tests of a reduced-scale, 4-story steel moment resisting frame (2024)
  • 著者名/発表者名: Martin Somarriba, Jionghui Li, Taichiro Okazaki, Takuya Nagae, Tomohiro Matsumiya
  • 学会等名: 11th International Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas (STESSA 2024)
  • 国際学会
• [学会発表] Force limiting connections to mitigate accelerations in moment resisting frames with pinned-base spines (2024)
  • 著者名/発表者名: Jessica Duncan (Duke), Bryam Astudillo, Richard Sause, James Ricles, Larry Fahnestock, Barbara Simpson, Masahiro Kurata, Yohsuke Kawamata, Taichiro Okazaki, Zhuoqi Tao, and Yi Qie
  • 学会等名: 11th International Conference on Behavior of Steel Structures in Seismic Areas (STESSA 2024)
  • 国際学会
• [学会発表] Panel zone and column response in a shake-table test on a 10-story steel moment-resisting frame (2024)
  • 著者名/発表者名: Jionghui Li, Jun Fujiwara, Koichi Kajiwara, Akiko Kishida, Ryota Nishi, Taichiro Okazaki, Takuya Nagae, Jialiang Jin, Tatsuya Asai
  • 学会等名: 18th World Conference on Earthquake Engineering (18WCEE)
  • 国際学会
• [学会発表] Shake-Table Collapse Test of a Scaled 4-Story Steel Moment-Frame Part 4: Transition of Structural Behavior Following Damage Progression (2023)
  • 著者名/発表者名: SOMARRIBA Martin, OKAZAKI Taichiro, NAGAE Takuya, MATSUMIYA Tomohiro
  • 学会等名: 日本建築学会大会学術講演会