Development of Standardized CLT Structure and Practical Analytical Model for Promotion of Middle-High Rise Timber Buildings

标准化CLT结构及实用分析模型的开发促进中高层木结构建筑的推广

基本信息

批准号：
22H01632
负责人：
前田匡樹
金额：
$ 10.65万
依托单位：
Tohoku University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

本研究では、CLT標準ユニットを用いた中層木造建築のプロトタイプを開発して、カーボンニュートラルに貢献するために、以下の研究開発を行う。(1) 鉄骨梁とCLTパネルを組み合わせたハイブリッド構造システムとすることで、部材サイズの標準ユニット化する。(2) 中層建築に必要な耐力・剛性を有する接合システムを開発する。(3) 実用的な構造解析モデルの開発する。以上により、材料生産・施工の合理化・省力化によるコスト縮減を実現し、RC構造や鉄骨構造など競争力のある中層木造建築の普及につなげる。課題① 引張とせん断力を負担する接合部の開発：　鋼板とボルトを用いた接合部を、CLTパネルの4隅に配置して、曲げモーメントとせん断力の両方を負担させる工法の要素実験を行い、破壊性状や構造性能に関するデータを収集し、構造設計法を検討した。課題② 鉄骨梁とCLT壁パネルを用いたハイブリッド構造システム：　架構との接続が容易で、パネルの耐力・剛性を発揮させるために、鉄骨梁とCLT壁によるハイブリッド構造システムを提案した。(a)鉄骨フレームタイプと(b)鉄骨床・梁タイプの２種類について検討して、プロトタイプの部分架構実験を行い構造性能と施工の両面についてメリット・デメリットを検討した。課題③ 実用的な構造解析モデルの開発：　RC造や鉄骨造の構造設計で一般的に用いられる一軸曲げばねモデルにより、CLT壁の復元力特性をモデル化する方法を検討する。従来型の引きボルト接合に関しては、断面の曲げ解析理論に基づき、一軸曲げばねモデルで十分に評価できることを示しており、これを、①で提案する新しい接合部にも適用できるように拡張した。

在这项研究中，我们将使用CLT标准单元开发中层木制建筑的原型，并进行以下研发以促进碳中立性。（1）通过将钢梁和CLT面板组合在一起，将将单元制成成员大小的标准单位。（2）开发一个具有中层建筑所需的强度和刚度的联合系统。（3）开发实用的结构分析模型。这将通过简化和节省劳动力的材料生产和建设来降低成本，从而导致竞争性中期木制建筑（例如RC结构和钢制框架结构）的传播。问题1：开发承受张力和剪切力的关节：我们进行了构造方法的元素实验，其中使用钢板和螺栓的接头位于CLT面板的四个角落，并通过施加弯矩和剪切力来耐受，从而在断裂性能上收集数据，并检查结构设计方法，并检查结构设计方法。问题2：使用钢梁和CLT墙板的混合结构系统：为了使与框架连接并证明面板的强度和刚度变得容易，我们提出了使用钢梁和CLT壁的混合结构系统。我们研究了两种类型：（a）钢架类型和（b）钢框架/梁类型，并在原型上进行了部分框架实验，以检查结构性能和构造的优势和缺点。问题3：实用结构分析模型的开发：我们将使用单轴弯曲弹簧模型来研究一种对CLT壁的弹性特性进行建模的方法，该模型通常用于RC和钢帧的结构设计。关于传统的拉螺栓接头，基于横截面的弯曲分析理论，已经表明单轴弯曲弹簧模型可以得到充分评估，并且已经扩展了以适用于1中提出的新接头。