部材脆性破断を生じた銅構造骨組の耐震性の解明

构件脆性断裂铜结构框架的抗震阐明

• 批准号: 08248222
• 负责人: 上谷 宏二
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 1996
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1996 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-08248222/
• 关键词: 破断; 鋼構造; 地震応答; 柱梁溶接接合部; スカラップ; 数値解析; 脆性破壊; ひずみ速度

本研究の目的は,応答中に接合部および部材の破断を伴う鋼構造骨組の耐震性能を明らかにすることである。研究は大きく実験的研究と数値解析的研究の2つに分けられ,それぞれ以下に示す実績を達成した。実験的研究:実験による研究の目的は柱梁仕口を代表とする鋼構造接合部周辺に発生する脆性破断に及ぼすひずみ速度の影響を解明することである.この目的のために,柱梁仕口溶接部の梁端部から部分的に取り出した小型試験片を用いた動的載荷実験を行い,材料特性,溶接熱影響による材質変化,ひずみ速度,温度,予ひずみが塑性域での脆性破断にどの様な影響を及ぼすのかを調べた.実験条件は,柱断面はH‐250×125×9×6,鋼材は比較的破壊靱性の高いSN400B材を使用し,骨格ひずみにして5〜8%の予ひずみを与えた.溶接ディテ-ルは慣用的なスカラップ形式で止端部の返りの有無をパラメータとした.また,載荷条件は準静的および最大50%/秒のひずみ速度,-5℃の温度を与えた.これらの条件下での実験で全て脆性破断は発生せず延性的な挙動を示した.ただし,スカラップ止端の返りの有無と予ひずみの条件は試験体の延性伸びに最大50%の大きな差をもたらした.脆性破断に至らなかった最大の理由は,実規模の比較的大きな断面の部材に見られる破断部周辺の変形拘束が与えられていないことによると考えられる.これらの結果から,溶接接合部の脆性破断に影響を持つ因子として,最大応力・ひずみを経験する領域の変形拘束,溶接ディテ-ルの形状,予ひずみが大きく,地震時に想定される程度のひずみ速度は決定的な支配因子とはなりにくいと予想されることが明らかとなった.数値解析的研究:数値解析による研究の目的は,応答中に破断を伴う中層鋼構造骨組の地震応答を追跡し,その応答特性を明らかにすることである。本研究では,部材破断を合理的に考慮できる2種類の数値解析プログラムを構築した。プログラムAは,鉛直及び回転方向成分を静的縮約するため破断直後に発生する高周波振動を合理的に取り除くことができる。そのため解析時間が極めて短く、大規模骨組の解析に有効である。一方,プログラムBは,破断直後に発生する高周波振動を精確に追跡することが可能であり、高周波振動が骨組の他の部位に及ぼす影響を観察することができる。これらのプログラムを用いて,梁端部の破断を伴う鋼構造骨組の地震応答を追跡した結果,破断箇所が数層に偏りそれらの層に変形が集中すること,破断時に散逸するエネルギーの入力エネルギーに対する割合が比較的高くなること,破断要素モデルの特性によって骨組全体の挙動が大きく異なること等,破断時特有の諸特性を明らかにした。

は の purpose, this study 応 に joints in a お よ び department material の breaking を with う steel structural bone group の seismic performance を Ming ら か に す る こ と で あ る. Research study は き く be 験 と the numerical analytical research の 2 つ に points け ら れ, そ れ ぞ れ に shown below す be performance を reached し た. Be 験 study: be 験 に よ る Liang Shi の purpose は cylinder mouth を representative と す る steel structure joints weeks 辺 に 発 raw す る brittle fracture に and ぼ す ひ ず の み speed of を interpret す る こ と で あ る. こ の purpose の た め に, column Liang Shi mouth dissolves department の tie-beam か ら part of に take り し た small test piece を with い た moving load be 験 を い, materials Sex, dissolves the heat affected に よ る material variations, ひ ず み speed, temperature, to ひ ず み が plastic domain で の brittle fracture に ど の others な influence を and ぼ す の か を adjustable べ た. Be は 験 condition, the column section は H ‐ 250 x 125 x 9 x 6, steel は more broken 壊 靱 の high い SN400B material use し を, bone ひ ず み に し て の to 5 ~ 8% ひ ず み を and え た. Dissolves デ ィ テ - ル は idiomatic な ス カ ラ ッ プ form で check end の return り の presence of を パ ラ メ ー タ と し た. ま た, は quasi static load conditions お よ び 50% / second largest の ひ ず み speed, - 5 ℃ temperature を の with え た. こ れ ら の conditions で の be 験 で て all brittle fracture は 発 raw せ ず ductility of な 挙 dynamic を shown し た. た だ し, ス カ ラ ッ Whether there is a と given to the ひずみ conditions of the ひずみ extensibility of the experimental subject びに up to 50% <s:1> large <s:1> な difference を たら たら た た Brittle fracture に to ら な か っ た の biggest reason は, be large scale の compare き の な section of material に see ら れ る breakage of weeks 辺 の - shape constraint が and え ら れ て い な い こ と に よ る と exam え ら れ る. こ れ ら の results か ら, dissolves joints の brittle fracture を hold つ に effect on と し て, biggest 応 Rio DE ひ ず み を 経 験 す の る field - shape at home , dissolves デ ィ テ - ル の shape, to ひ ず み が big き く, earthquake に scenarios さ れ る degree の ひ ず み speed determined は な dominate factor と は な り に く い と to think さ れ る こ と が Ming ら か と な っ た. The numerical analytical study, the numerical analytical に よ は の る research purpose, 応 a broken に を with う middle steel structure in bone group の earthquake 応 answer を tracing し, そ の 応 a feature を Ming ら か に す る こ と で あ る. In this study, で で, the breaking of components を, reasonable に consideration で る る る, and the analysis of two types of <s:1> numerical values プログラムを construction た. プ ロ グ ラ ム A は, straight and び back into planning direction を static contraction す る た め breaking straight after に 発 raw す る high frequency vibration を take reasonable に り except く こ と が で き る. Youdaoplaceholder0 ため ため resolution time が extremely めて short く large-scale bone set <s:1> resolution に effective である. Side, プ ロ グ ラ ム は B, after breaking straight に 発 raw す る high frequency vibration を に tracing す る こ と が may で あ り, the high frequency vibration が bone group の he の に and ぼ す influence を 観 examine す る こ と が で き る. こ れ ら の プ ロ グ ラ ム を with い て, tie-beam の breaking を with bone う steel structure group の earthquake 応 answer を tracing し た results, breaking a が by several layers of に partial り そ れ ら の layer に - shaped が concentrated す る こ と, breaking the に dissipative す る エ ネ ル ギ ー の エ into force ネ ル ギ ー に す seaborne る cut close が comparative high く な る こ と, breaking elements モ デ ル の features に よ っ て bone Group all the の 挙 moved が big き く different な る こ と etc., when breaking の various features unique を Ming ら か に し た.

项目成果

上谷宏二,田川浩: "梁端部の脆性破壊を伴う鋼構造骨組の地震応答" 日本建築学会構造系論文集. 489. 77‐86 (1996)

Koji Uetani、Hiroshi Takawa：“梁端脆性断裂钢框架的地震响应”日本建筑学会结构工程论文集 489. 77-86 (1996)。

上谷宏二,田川浩: "梁端部下フランジの脆性破壊を伴う鋼構造骨組の地震応答" 日本建築学会近畿支部研究報告集・構造系. 36. 181‐184 (1996)

Koji Uetani、Hiroshi Takawa：“梁端下翼缘脆性断裂的钢框架的地震响应”日本建筑学会近畿分会研究报告/结构系统 36. 181-184 (1996)。

田村匠,辻文三,吹田啓一郎: "柱梁仕口溶接部の破壊挙動における予ひずみおよびひずみ速度の影響に関する実験" 日本建築学会近畿支部研究報告集・構造系. 37. (1997)

Takumi Tamura、Bunzo Tsuji、Keiichiro Suita：“预应变和应变速率对柱与梁之间接头焊缝断裂行为影响的实验”日本建筑学会近畿分会研究报告/结构工程37。（1997）。