2011 Fiscal Year Annual Research Report
鉄筋コンクリート造柱の地震時軸耐力喪失過程と建物の倒壊リスクに関する動的検証
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22360232
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
中西 三和 日本大学, 理工学部, 教授 (40147690)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
安達 洋 日本大学, 理工学部, 特任教授 (40059928)
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| Keywords | 超高層RC造建物 / 長周期地震動 / 柱部材 / 軸力支持能力 / 柱 / 地震応答解析 / 静的載荷 / 動的載荷 |
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| Research Abstract |
平成23年3月11目に発生した東北地方太平洋沖地震では、首都圏を中心にした高層建物が長周期地震動の厳しい応答を経験した。本研究では、長周期地震動により多数回の大きな変形を受ける高層RC建物の柱部材の軸力支持性能を調べることを目的とする。まず、超高層RC造建物の評定物件を文献調査し、検討対象となるRC造建物のプロトタイプを設定した、次にこの建物を対象に長周期地震動を受けた場合の応答を解析的に求め、構成部材としての柱の地震時挙動を把握した上で、柱試験体に与える変位時刻歴を設定した実験を行った。実験では動的実験の影響を明らかにするために、同形状・同配筋の柱試験体に対して静的載荷実験と動的載荷実験を行い、実験結果を比較検討した。
本年度の研究で得られた知見は以下の通りである。
1)高層建築物の地震応答解析及び実験計画の立案
文献調査から高層の鉄筋コンクリート造建物のプロトタイプを設定し、長周期地震動を対象に地震応答解析を行い、長周期地震動による変位応答が建物の固有周期に近いことから継続時間の長い大きな変形を経験することを確認した。この結果に基づき実験における載荷履歴を決定した。
2)鉄筋コンクリート造柱の静的及び動的載荷実験
地震応答解析で想定した柱の約1/4スケールの鉄筋コンクリート造柱試験体4体を作製した。試験体は2種類であり、一つは長期軸力を負荷した中柱を、もう一つは軸力変動を考慮し高軸力を受ける隅柱を対象にした試験体である。両柱に対して静的載荷実験と動的載荷実験を一対として載荷条件以外の因子を同条件とする実験を行なった。両試験体とも、動的載荷時の最大耐力および比較的小さな変形レベルでのエネルギー吸収能力は静的載荷時を上回る。また、動的載荷と静的載荷では軸力喪失課程に明らかな差異が確認された。
高軸力負荷時では、繰返し回数の増加とともに水平荷重の低下が激しく、早期に軸変形・軸耐力の低下がみられた。
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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
当初予定していた実験の計画が順調に推移している。次年度の実験計画を立案するうえで有益な実験結果が得られている。
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| Strategy for Future Research Activity |
長周期地震動を受けるプロトタイプの建物の縮小模型の柱の実験から、軸力支持部材としての柱の性能を明らかにした。しかし、直下型地震のように初期の段階で大変形を経験するような載荷履歴のもとでの性能の確認が不十分であり、今年度補完する実験を計画している。また、実際の高層RC造建物では梁降伏先行となるメカニズムを想定した設計であることから、長周期地震動を受けた柱梁接合部の性能を詳細に検討する必要がある。従って、当初の研究計画にある通り、柱梁接合部を対象とした静的及び動的載荷実験を実施する予定である。
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