Application of Metabolism Structure to be able to Upgrade Structural Performance under Service Continuity

应用代谢结构可提升服务连续性下的结构性能

• 批准号: 21H04574
• 负责人: 高橋 良和
• 金额: $ 26.96万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-05 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04574/
• 关键词: メタボリズム; 柱; コンクリート構造; 鋼構造; 耐震; ハイブリッドシミュレーション

地震後復旧時に残留変位がゼロに戻る復旧時セルフセンタリング機能を実現させることを目的として，メタボリズム柱構造の永続部の構造について2種類検討した。まず鋼製橋脚を対象に，鋼管拘束コンクリートヒンジを用いた構造を検討した。直径が異なる2種類の永続部を有する実験供試体を製作し，正負交番載荷実験および軸力支持下での可換部取替え実験を実施し，その性能を検討した。その結果，提案構造では，永続部の存在により可換部座屈後の柱の軸沈下が抑制されることで，座屈発生後においても可換部が引張力を発揮することが可能となり，柱の荷重低下抑制につながることがわかった．また，塑性化した可換部を撤去していく中で，鋼管拘束コンクリートヒンジによる復旧時セルフセンタリング機能が発揮されることを確認した。この鋼管拘束コンクリートヒンジは，大断面の面接触によるセルフセンタリング機能を期待するものであるが，道路橋などのＲＣ橋脚は一般に大断面であるため，コンクリートヒンジも大きな断面が必要となり，構造として非効率となる課題がある。そこで，大断面ＲＣ柱への復旧時セルフセンタリング機能の付与を可能とする，4本の鋼管拘束コンクリートヒンジからなるラーメン構造による立体フレームコアを開発した。この立体フレームコアを永続部に，ＲＣ部材を可換部に用いたメタボリズムＲＣ柱構造に対する正負交番載荷実験及び可換部撤去実験を行った結果，復旧時にセルフセンタリング機能を発揮する理想的な挙動を示すことが確認された。さらに，大型実験模型を用いた構造システムの地震時性能を検証するための実時間ハイブリッドシミュレーション法の検討を行った。研究代表者らが開発したOpenFrescoを拡張し，リアルタイムシミュレータおよび試験機制御装置をリフレクティブメモリにより高速に通信できる環境を整備し，その通信プロトコルを設計した。

研究了代谢柱结构的永久部分的两种类型的结构，目的是在恢复过程中实现自我居中的功能，在恢复期间，剩余的位移在地震后恢复期间恢复为零。首先，我们使用钢管架墩的钢管约束混凝土铰链研究了结构。制造了具有两种具有不同直径的永久零件的实验样本，并进行了正面和负面的载荷实验和轴向力支撑下的交换交流实验，并检查了它们的性能。结果，发现所提出的结构抑制了由于存在永久性截面而导致弯曲截面后柱的轴向下沉，即使在屈曲发生后，交换截面也会施加拉伸力，从而导致柱上的负载减少。此外，由于取消了增塑的通勤零件，因此可以证实，使用钢管约束混凝土铰链恢复过程中的自我中心功能有效。这种钢管约束混凝土铰链有望通过大型截面的表面接触具有自中心功能，但是由于诸如道路桥之类的RC桥通常是大型部分，因此混凝土铰链也需要大型部分，这会导致结构效率低下。因此，我们开发了由拉面结构制成的三维框架核心，该芯子由四个钢管约束的混凝土铰链组成，该芯片允许在恢复到大型RC列时提供自我中心功能。由于使用RC成员作为可互换部分进行代谢RC柱结构的正交流负载实验和去除实验，因此证明了在恢复过程中自我居中功能的性能。此外，我们研究了一种实时混合模拟方法，以使用大型实验模型来验证结构系统的地震性能。该公司扩展了由研究人员开发的OpenFresco，并创建了一个环境，实时模拟器和测试机控制设备可以使用反射性内存高速通信，并为此设计了通信协议。

项目成果

Evaluation of shared axial forces of a joint with covered by the patch plates over the splice plates

评估拼接板上有补片板覆盖的接头的共享轴向力

• DOI: 10.11532/structcivil.69a.500
• 发表时间: 2023
• 期刊: Journal of Structural Engineering, A
• 作者: 竹内 太一;水谷 壮志;石川 敏之
• 通讯作者: 石川 敏之

Shear behavior of reinforced concrete beams repaired using a hybrid scheme with stainless steel rebars and CFRP sheets

• DOI: 10.1016/j.conbuildmat.2022.129817
• 发表时间: 2023-01
• 期刊: Construction and Building Materials
• 影响因子: 7.4
• 作者: Md. Abul Hasan;M. Akiyama;K. Kojima;Naoki Izumi

自然災害科学・防災の百科事典

自然灾害科学与防灾百科全书

• 发表时间: 2022
• 作者: Kawai Kei;Matsui Hitoshi;Kimura Reiji;Shinoda Masato;日本自然災害学会 編 筆保弘徳他
• 通讯作者: 日本自然災害学会 編 筆保弘徳他

拡張有限要素法による中空断面RC橋脚の変形解析

空心型材钢筋混凝土桥墩变形扩展有限元分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 笠原 然;植村 佳大;高橋 良和
• 通讯作者: 高橋 良和

リアルタイムハイブリッドシミュレーションにおける加振機制御と治具慣性力の影響

实时混合仿真中振动台控制和夹具惯性的影响

• 发表时间: 2022
• 作者: 三善 佑斗;植村 佳大;高橋 良和
• 通讯作者: 高橋 良和