局所的損傷を有する高層骨組の動的挙動に関する簡易理論の研究

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13650644
• Research Institution: Kanazawa Institute of Technology
• Principal Investigator: 高畠 秀雄 金沢工業大学, 工学部, 教授 (20064462)
• Keywords: 衝撃 / 破壊 / 応力波 / 地震 / 構造物 / 過渡応答 / 動的挙動 / 数値解析

Research Abstract

1.兵庫県南部地震では、メガストラクチャーである芦屋浜高層住宅に、(1)極厚断面柱の破断と、(2)柱とブレースの一体破断が発生した。その被害原因の解明を、連続体モデルを用いた数値解析により検討した。構造物が大型構造物のため数値計算に制約を受ける事から、最初に、beam要素を用いたフレーム解析を実施した。次に、柱とブレースの一体破断を調べる為により詳細な解析モデルであるshell要素を用いて、柱・ブレース・梁の部分要素を解析した。
2.フレーム解析結果から、1階の極厚ボックス断面柱の破断は高軸力と曲げモーメントにより発生したことが明かとなった。更に、塑性ヒンジが初期に集中して発生する階では、構造物の損傷を受けやすく、塑性ヒンジが発生していない階では被害は発生していない。塑性ヒンジが集中的に発生する事を避ける必要がある。
3.直下型地震では地震波の初期の段階において急激なエネルギの変化を生じ、構造物に大きなダメージを与える事が明らかになった。柱の溶接部の破断は、その部分での急激なエネルギの変化が発生している部分で生じている。
4.部分要素の解析結果から、芦屋浜高層住宅のブレースと柱の接合部での一体破断は、剛接ブレースに作用している軸方向力と剪断力生じる鉛直上向き成分の力によって、ブレースが上向きに引っ張られて破断し、次に、柱の破断を誘発したことが解明できた。歪速度は通常の構造物で考えられているオーダーの100倍に達しており、100s-1程度であり、破断における歪速度の影響は大きい。

Research Products

• [Publications] 高畠 秀雄: "兵庫県南部地震による芦屋浜高層住宅の柱とブレースの一体破断について"日本建築学会大会学術講演梗概集. 423-424 (2001)
• [Publications] Hideo Takabatake, Taijirou Nonaka: "Numerical study of Ashiyahama residential building damaged in the Kobe Earthquake"Earthquake Engineering and Structural Dynamics. Vol.30 No.6. 879-897 (2001)