来るべき巨大地震に対する鋼構造柱梁接合部の亀裂発生予防法と破断寿命診断法の開発

应对特大地震的钢结构柱梁节点裂纹预防方法及断裂寿命诊断方法的开发

• 批准号: 22H01633
• 负责人: 中野 達也
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Utsunomiya 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01633/
• 关键词: 柱梁接合部; 亀裂; 破断; 構造実験; 有限要素法解析; 梁端接合部; 柱端接合部; 溶接部

本研究では，鋼構造柱梁接合部（梁端接合部および柱端接合部）の亀裂発生感度と累積損傷・変形性能の関係を体系的な実験・解析により定量化することを目的としている．研究１年目である令和４年度は，まずは予算規模にあわせたシナリオの再検討を行った．次に，接合部の亀裂発生感度を評価するための指標として，平面保持を仮定した平均歪に対する亀裂発生点の局所歪の比である歪集中係数に着目した種々の検討を行った．梁端接合部については，梁端フランジ接合部に溶接欠陥を有する既往実験のデータベースを作成し，欠陥による変形能力の低下率とWES2808による歪集中係数を考慮した亀裂特性寸法との関係を把握した．検討結果から，既往の変形能力予測法と歪集中係数を組み合わせることで，汎用的なサイズの梁については，予測値の８割で実験値を概ね安全側に評価できる成果が得られた．しかし，スカラップ有無や梁とパネルの部材間耐力比などをパラメータとした数値解析を行ったところ，スカラップ有無により梁端フランジ板要素に作用する二次曲げ性状が大きく異なることが判明し，スカラップ有無とエンドタブ形式（固形／スチール）が歪集中係数に及ぼす影響については，複合的な評価が必要であることを示唆する結果が得られた．柱端接合部については，過去に実施した載荷実験の再現解析を行い，溶接止端部の形状寸法および材料特性分布を精緻に反映した解析モデルの再現性を確認した．次に母材と溶接部の強度比，溶接部の止端形状，コラム寸法・形状（ポアソン効果）をパラメータとした数値解析を行い，それらの因子と歪集中係数の関係を定式化し，延性亀裂発生条件に基づく溶接金属への要求強度評価法を構築することに成功した．

The purpose of this study is to systematically analyze and quantify the relationship between crack initiation sensitivity, cumulative damage and deformation performance of steel structure column-beam joints (beam-end joints and column-end joints). The study was conducted in the first year and the fourth year. In addition, the index of crack generation sensitivity of the joint part is evaluated. The average deviation of the crack generation point is determined. The deviation concentration coefficient is determined. The beam end joint part is welded, and the beam end joint part is welded. The previous design and design of the beam end joint part are completed. The reduction rate of the deformation ability of the beam end joint part is determined. The concentration coefficient of the beam end joint part is determined by considering the relationship between the crack characteristic method and the crack characteristic method. The results of this study are as follows: the previous shape-ability prediction method and the concentration coefficient combination method are used to estimate the safety side of the beam. The analysis of the numerical value of the resistance ratio between the components of the beam and the end of the beam and the effect of the plate elements on the secondary bending characteristics is carried out. The complex evaluation is necessary to show the results. The shape of the welded end and the material property distribution are finely reflected in the reproduction analysis of the load applied in the past. Secondly, the strength ratio of the base material and the welding part, the shape of the end of the welding part, the size of the welding part, the shape of the welding part, the numerical value analysis, the relationship between the factors and the concentration coefficient of the welding part are formulated, and the ductile crack generation conditions are established.