高層鋼構造建物の倒壊挙動における構造骨組と外装材の損傷過程解明と予測技術の構築

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１）高層建物の平面骨組低層部3層を取り出した形の魚骨形骨組試験体による大変形載荷実験のために，魚骨梁端部をリンク材で結合することにより梁端の境界条件を実現し，上層の自重を模した鉛直力を柱頂部に載荷し，地震力を模した水平力を頂部の柱梁交点に加力することが可能な載荷装置を開発した。試験体は，柱梁耐力比、部材幅厚比、柱軸力比をパラメータとし，崩壊形が異なる3種類の魚骨形骨組を選定し，これを対象に大変形載荷実験を行い，梁端破断，柱・梁・柱脚の局部座屈，パネル降伏の損傷を経て倒壊に至る挙動を把握した。また，同一条件の数値解析を実施し，崩壊型を決定づける部材耐力劣化の怪異時期や劣化の進行を実験と比較・分析した。２）柱梁部材の大変形繰返し載荷実験。魚骨形骨組試験体の構造要素の履歴特性を把握するための繰返し載荷実験は，１）の魚骨形骨組実験において柱，梁，接合部パネル，柱脚の全ての構造要素の弾塑性履歴挙動を取得可能な計測機器を配備することにより，必要なデータを取得した。３）ロッキング方式PCa帳壁付架構の変位追従限界後の挙動を検討するために実施された、構面方向パネル，構面外方向パネル，2方向が直交するコーナー部の3種類の配置の異なる載荷実験結果を分析し，変位追従時とその限界を越えた後のパネルによる層せん断力―層間変形角の関係式を導出した。その結果，パネル水平力が地震時に骨組耐力に及ぼす影響を検討するためのモデルを構築することに成功した。４）角形鋼管柱の載荷実験で観察された局部座屈と破断による劣化域を含む履歴挙動を再現できるようにMS要素を用いた解析モデルの構築を行い，部材端部にMS要素を配置した立体骨組解析プログラムを作成し，バイリニア型の履歴特性で地震応答解析を行った。その結果，柱の損傷を抑制して梁降伏先行型の安定した履歴挙動を確保するのに必要な柱梁耐力比を提示した。