2018 Fiscal Year Annual Research Report
Towards seismic design of steel buildings addressing collapse risk
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17H03336
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
岡崎 太一郎 北海道大学, 工学研究院, 教授 (20414964)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
松宮 智央 近畿大学, 建築学部, 准教授 (20454639)
高橋 典之 東北大学, 工学研究科, 准教授 (60401270)
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)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 建築構造 / 鋼構造 / 動的挙動 / 柱梁接合部 / 振動台実験 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。
第2年度は、初年度に引きつづき、柱梁接合部の動的載荷実験を実施した。柱と梁で構成され、鉄筋コンクリート床スラブを付けたト形試験体を2体製作し、それぞれに現場溶接式と工場溶接式の接合部を採用した。接合部形式による性能の違いと、昨年度実験した試験体と合わせて、スラブが接合部性能に及ぼす影響を検証した。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。また、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。
破断による構造要素の耐力と剛性の劣化、それに伴う応力再分配を追跡できる数値解析を、ある程度まで実現した。部材実験に対して較正した数値モデルを、二次元骨組モデルに組み込み、過去に実施された大型振動台実験の応答を、ある程度の精度で再現することができた。
目指す詳細な動的応答解析を達成するためには、構造要素の弾塑性性状を精密にモデルするだけでなく、剛性と振動特性の変化に追従できる減衰モデルの開発が欠かせない。そこで、既存の減衰モデルに関して、広範な文献調査を実施し、また代表的な減衰モデルを簡易な構造モデルに適用して、減衰モデルが非線形応答に及ぼす影響を検証した。
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| 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（昨年度実施）。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。構造実験を通して、構造要素の力学モデルを構築するとともに、損傷の進展から、構造物の倒壊に至る複雑な応答を追跡するために欠かせない、減衰モデルの検証について、ほぼ予定通りに研究を進めることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成31年度も、これまでの2年間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。
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