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本研究成果のポイント
- 変位制御型ブレース※1を用いて补强した20阶建て钢构造骨组が巨大地震を受けるときの挙动をシミュレーションし、过大な変形を効果的に抑止できることを明らかにしました。
- テンションロッド※２という比较的安価な部材を用いており、都市部に林立している高层ビルの耐震补强促进につながることが期待されます。
- 今后、変位制御型ブレースと制振ダンパーを併用することによる补强法の高度化や、高层ビルのみならず様々な构造形式への応用が期待されます。
概要
広岛大学大学院工学研究科の田川浩教授の研究グループは、テンションロッドを用いた変位制御型ブレースを设置した２０阶建て钢构造骨组の巨大地震时挙动を数値シミュレーションにより分析し、一般のブレース耐震补强时に见られる问题点を克服しつつ効果的に大変形を抑止できることを明らかにしました。ブレース设置により柱に作用する付加轴力を低减できること、応答加速度や残留変形を低减できることなどを确认しました。また，ブレース作用を遅らせ巨大地震时にもブレースが概ね弾性を维持することが、局所层の変形増大を効果的に抑止できる一因であることを明らかにしました。近年、设计时の想定を大きく超える地震动が観测されており、高层ビルに大変形が生じることの社会的影响は大きく効果的な补强方法の构筑が喫紧の课题となっています。提案ブレースの挙动特性は、多数の骨组モデルに対し复数の地震动を用いた地震応答解析により検讨したものであり、得られたデータは本ブレースを适用していく上で有用な资料となります。
本研究成果をまとめた論文が、Wiley社の学術誌「The structural design of tall and special buildings」に採用され、2017年8月11日にWiley Online Libraryにオンライン掲載されました。
【用语解説】
※１ 変位制御型ブレース：ブレースとは、構造物の横力に対する強度を持たせるための筋交のことです。変位制御型ブレースは、図1に示すように初期状態では弛めておき水平力が作用し層間変形が指定した量に達した時点で作用するブレースです。2008年に田川らにより日本建築学会論文集に基本モデルが発表されています。既往の研究において、ケーブルを用いたものや本研究で採用したテンションロッドを用いたものが載荷実験（図2参照）により性能確認されています。変位制御型ブレースは建物の揺れが小さいうちは作用せず、大地震時の大きな揺れに対して作用することで過大な変形を抑止します。ブレースが柱梁架構よりも早期に抵抗することによる既存架構への影響を軽減するとともに、大変形領域においてもブレースが弾性を維持することを可能にします。
※２ テンションロッド：体育館の屋根構造などで使用される引張力に抵抗する部材です。通常の耐震補強に用いられることもあります。端部の接合形式には複数種類がありますが、本研究ではリングジョイント（図2e参照）と呼ばれる部材を用いることでターンバックルによるブレース作用開始点の調整を容易にしています。
図1 変位制御型ブレース
図2 変位制御型テンションロッドブレースの載荷実験
论文情报
- 論文題目：Prevention of story drift amplification in a 20-story steel frame structure by tension-rod displacement–restraint bracing
- 著者：Hiroshi Tagawa and Katsuto Inooka
- 掲載雑誌：The structural design of tall and special buildings
- ＤＯＩ：10.1002/迟补濒.1411
【お问い合わせ先】
広島大学 大学院工学研究科
教授 田川 浩
