減衰部材を有する鋼構造建物の大地震後の継続利用を志向した合理的設計解導出法

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最適化手法を利用して鋼構造建物のコスト最小設計解（優良設計解）を求め、耐震性能や架構型式、構造種別、規模等に応じたコスト変化を分析した。架構型式については、ほぼ全ての柱梁接合部を剛接合とする架構型式（全体型）と外周部に耐震架構を集約する架構型式（集約型）を評価した。構造種別については、純ラーメン構造、座屈拘束ブレース（BRB）あるいは鋼管ブレース（PB）を有するブレース構造などを検討した。純ラーメン構造では柱梁部材の断面寸法を設計変数とし、ブレース構造ではそれに加えて、ブレースの耐力と配置を設計変数とした。BRB（減衰部材）と主架構を同時に最適化して合理的な耐震システムを導出した。最適化の制約条件は、長期荷重と中小地震に対する許容応力度設計を満足することと、大地震に対する設計として限界耐力計算による安全限界の制約を満足することとした。限界耐力計算中の静的増分解析による建物の水平耐力と変形性能の評価により減衰部材による地震エネルギー吸収効果を積極的に評価した。純ラーメン構造では集約型の鋼材量が少ないことやBRBを有するブレース構造では主架構の剛性が相対的に低い全体型が合理的であることなどを確認した。また、集約型の架構型式は米国をはじめとする諸外国で一般的に使われることに着目して、米国の一般的な耐震設計法であるEquivalent Lateral Force (ELF) procedureを満足する全体型と集約型の優良設計解を導出した。日本の設計と比較してELFに準拠した純ラーメン構造の水平剛性が大幅に小さいことなどを確認した。さらに、高層免震構造についても上部構造の応答と免震層の最大変位を制約条件とする優良設計解を導出して、免震装置と上部構造のコストの総和を最小化する優良設計解を導出した。上記の研究により、査読付き論文1編を執筆した。