木質構造の接合部・炭化のばらつき・水分の影響を考慮した火災時耐力に関する研究

考虑木结构接缝、碳化变化和水分影响的耐火性研究

• 批准号: 22H01636
• 负责人: 平島 岳夫
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: Chiba 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 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01636/
• 关键词: 木質構造; 接合部; 火災; 炭化性状; ばらつき; 耐力; 支圧強度; 回転剛性; 有限要素解析; 炭化深さ

本研究では、未だ不足している木質構造接合部と火災時残存断面のばらつきに関する耐火実験データを取得してその性状を明らかにするとともに、既往の実験データをも整理・分析して、水分の影響を考慮した木材の高温力学的特性値と火災時における梁・柱・接合部の耐力評価方法を示し、木質構造フレームの火災時崩壊時間をより精度よく計算する方法を提案することを目的とする。2022年度は下記３つの項目を実施した。1)水分の影響を考慮した木材の高温時力学的特性値の提案：　高温時における接合部の耐力・剛性評価に必要となる木材の支圧強度に関するデータを高温時要素実験から取得した。その高温要素実験では、加熱と載荷を同時に行えるよう、ダウエル型金物そのものを熱源とする新たな方法で実施し、その実験方法の有効性を確認し、実験より得た木材の高温時支圧強度の結果を発表した。また木材の高温時力学的特性に及ぼす水分の影響について言及された、最近の国内外の文献を収集・整理した。2)木材の残存断面性能のばらつきの評価と耐力評価用温度・含水率の評価方法の提案：　火災時における残存断面の断面性能の長さ方向のばらつきを把握するため、その加熱実験の計画をたて、大断面構造用集成材の梁を8体製作した。加熱時間は60分・90分・120分、樹種はスギとカラマツとし、加熱時間に応じて元断面寸法を設定した。また既往の構造用集成材梁の載荷加熱実験にて取得した残存断面データを整理し、そのばらつきについて考察した報告を発表した。3)ダウエル金物を用いた木質構造接合部の火災時耐力・剛性の評価方法の提案：　木質構造金物接合部の高温時解析モデルを提案し、既往の木質構造フレームの載荷加熱実験結果との比較により、そのモデルの妥当性を確認した。また接合部の数値解析モデルおよびその解析に基づき考察した結果を発表した。

This study aims to clarify the relationship between wood structural joints and fire residual sections, and to provide a method for evaluating the resistance of wood structural joints to high temperature mechanical properties of beams, columns, and fire in consideration of the effects of moisture. The method of calculating the time of collapse of wood structure in case of fire is proposed. In 2022, the following three projects were implemented. 1)Considering the influence of moisture on mechanical properties of wood at high temperature, the strength of wood at high temperature should be evaluated according to the strength of wood at high temperature The new method of heat source for high temperature elements and heating loads is implemented, and the effectiveness of the new method is confirmed. The results of high temperature stress strength of wood are presented. The mechanical properties of wood at high temperature and the influence of moisture content are discussed and reviewed. Recent literatures at home and abroad are collected and collated. 2)A method for evaluating the residual section properties of wood by temperature and moisture content is proposed. The method for determining the length direction of the residual section properties during fire and the heating plan are proposed. The beam system for large-section structure is developed. The heating time is 60 minutes, 90 minutes and 120 minutes, and the heating time is set according to the section method. A report on the investigation of the residual cross-section of the structural glulam beam obtained during the heating process is presented. 3) Proposal of evaluation method for fire resistance and rigidity of wood structure joints in wood structure metal materials: Proposal for analysis of wood structure joints at high temperature, comparison of load heating results of wood structure joints in the past, and confirmation of suitability of wood structure joints. The results of the joint analysis are shown below.