2017 Fiscal Year Annual Research Report
Towards seismic design of steel buildings addressing collapse risk
| Project/Area Number |
17H03336
|
|---|
| Research Institution | Hokkaido University |
|---|
Principal Investigator |
岡崎 太一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20414964)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松宮 智央 近畿大学, 建築学部, 准教授 (20454639)
麻里 哲広 北海道大学, 工学研究院, 助教 (90250472)
長江 拓也 名古屋大学, 減災連携研究センター, 准教授 (90402932)
高橋 典之 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60401270)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| Keywords | 建築構造 / 鋼構造 / 動的挙動 / 柱梁接合部 / 振動台実験 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
建築物に対する設計要求はますます高度化しており、想定を超える大地震を受けても倒壊を回避できるか、機能復旧できるかに関心が移りつつある。従来の耐震設計を超える命題に応えるために、倒壊にいたる非線形的かつ動的な挙動を、より定量的に把握する必要がある。そこで本研究は、鋼構造建築物の倒壊挙動を再現する振動台実験を実施し、部材破壊から応力再分配、振動特性の変化、変形の増大と集中を経て、倒壊にいたる過程を解明する。実験で観察した挙動を精度よく追跡できるコンピュータ解析技術を蓄積する。さらに、鋼構造建築物の耐震性能余裕度を定量化し、それを織り込んだ設計法を開発することを目的とする。
初年度は、二種類の実験を実施した。まず、内ダイアフラム形式の柱梁接合部の動的載荷実験を実施した。1970 年代の接合部を模した試験体と、より現代的な試験体を製作し、両者の耐震性能を比較した。両試験体とも、ウェブ接合部の高力ボルト摩擦接合に滑りを生じたのち、フランジが破断した。この実験データを基に、それぞれの接合部詳細の特徴を反映した数値モデルを構築し、接合部詳細の違いが鋼構造物の耐震性能の違いに及ぼす影響を解析によって検討した。動画撮影で得た画像をもとに、デジタル画像相関法による歪分布の測定を試みた。
また、ブレース付ラーメンの部分架構実験を実施し、H形断面ブレースの端部接合部の違いが、架講の耐震性能に及ぼす影響を検討した。実験で観察した挙動を再現できる精緻な数値モデルを構築し、ブレースの断面形状、柱や梁の対する相対的なブレース耐力、端部接合部、梁の補剛条件の違いなどが、架講の耐震性能に及ぼす影響を検証するために、広範なパラメータ・スタディを実施した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
実験施設や予算の都合で、当初計画した、縮小模型を用いた振動台実験の実施を延期し、代わりに、実大に近い部分架構実験を二種類実施した。いずれも、当初の研究目的に沿った実験であり、一方は柱梁接合部が破壊する過程を動的に検証し、もう一方は、ブレースやブレース接合部の破壊が、架講の応答に及ぼす影響を検証することを目的としている。それぞれから、部分の破壊が、架構全体の破壊につながる過程を解明し、コンピュータ解析技術を構築する上で欠かせない実験データを得た。
|
| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度も、初年度に実施した実験を継続する一方で、大変形領域に至る部分要素の履歴性状を再現できるコンピュータ・モデルを構築する。本研究だけに限らず、既往の研究で得られた実験データも収集し、塑性変形から耐力劣化、破壊にいたる構造部材の挙動、部材間の応力再配分、大変形領域における幾何学的非線形性を表現するモデル化と解析法を整理する。
|
Research Products
(5 results)
