Comprehensive Understanding on Continuous Column Effects and its Application toward Architectural Design

连续柱效应的全面认识及其在建筑设计中的应用

基本信息

批准号：
20K04783
负责人：
田川浩之
金额：
$ 2.75万
依托单位：
Mukogawa Women's University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

令和4年度は、実験ならびに解析の両面から、心棒効果に関する研究を進めて、各々論文に纏めた。（1）振動台実験大黒柱付きの和風伝統構法による軸組架構、通し柱付きの洋風在来工法による軸組架構の振動台実験を実施した。和風伝統構法試験体は、大断面の大黒柱を中央に配置し、貫で補強し、洋風在来工法試験体は、4本の隅柱を通し柱とし、筋交いで補強している。和風伝統構法試験体において、大断面の大黒柱は、軸組架構を高さ方向に貫いており、心棒効果が期待される。主な実験結果を以下に示す。1)筋交いありの洋風在来工法試験体は、非常に剛性が高く、JMA神戸波60%加振時の最大層間変形角は1.04%となった。2)筋交いなしの洋風在来工法試験体は、ホワイトノイズ波20%加振により推測される1次固有周期は0.461秒、最大層間変形角は7.84%となった。3)貫ありの和風伝統構法試験体の1次固有周期は0.271秒、最大層間変形角は2.83%であった。4)貫なしの和風伝統構法試験体の1次固有周期は0.401秒、最大層間変形角は5.03%であった。5)貫なしの和風伝統構法試験体と筋交いなしの洋風在来工法試験体の最大層間変形角は、5.03％と7.84％であり、大黒柱による心棒効果が明瞭に見られた。（2）静的、動的安定性の観点からみた心棒効果静定、動的安定性の観点から、串団子＋心棒モデルでの心棒効果について検討した。串団子、心棒モデル単体、串団子と心棒を連結させた串団子＋心棒モデルの剛性行列の行列式と固有値を求め、これらの静的安定性を評価した。心棒モデルはピン支持、完全固定した場合で検討した。全ての固有値、すなわち、最小固有値が零もしくは負になると、構造モデルは不安定になる。地震応答解析を行い、その時間刻みごとに接線剛性行列に対する固有値解析を行い、瞬間固有値を計算することで、地震外乱時の動的安定性について検討した。

在2022年，从实验和分析角度进行了关于mandrel效应的研究，并将每篇文章汇编成论文中。（1）摇桌实验，我们使用带有大支柱的传统日式结构方法在轴框架结构上进行了摇桌实验，并使用带有透过柱的西方风格的传统构造方法进行了轴框架结构。日本风格的传统施工测试标本具有大型横截面，中间放置了一个大支柱，并用刺穿的碎片加固，而西方风格的传统施工测试标本则具有四角支柱，可以通过牙套加固。在日本风格的传统施工测试标本中，大型柱子的大横截面沿高度方向穿透了轴框架结构，并且预计曼德尔的效果。主要的实验结果如下所示。 1）具有支撑的西式常规方法测试样品非常刚性，当JMA Kobe波激发60％时，最大层间变形角为1.04％。 2）未经大写的西方风格的常规方法测试试样的第一个特征周期为20％的白噪声波激发估计，最大层间变形角为7.84％。 3）刺穿的传统日式施工测试标本的主要自然时期为0.271秒，最大层间变形角为2.83％。 4）传统日式结构未穿透的测试样品的第一个自然时期为0.401秒，最大层间变形角为5.03％。 5）非穿透日本风格的传统建筑测试标本和非穿透性西方风格的传统建筑测试样品的最大层间变形角度为5.03％和7.84％，清楚地显示了主体的mandrel效应。（2）从静态和动态稳定性的角度来看，检查了串饺子和mandrel模型中的mandrel效应。计算了连接串联模型和串联模型的串联模型的刚性矩阵的决定因素和特征值，其中计算了串口和mandrel模型，并评估了这些模型的静态稳定性。当引脚支撑并完全固定时，检查了mandrel模型。当所有特征值（即最小特征值）变为零或负数时，结构模型就会变得不稳定。进行了地震响应分析，在每个时间间隔对切向刚度矩阵上进行特征值分析，并计算瞬时特征值以检查地震干扰期间的动态稳定性。