主架構の損傷を梁端下フランジの接合要素に限定する損傷制御構造

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本研究課題は、柱・梁からなる主架構においても損傷制御を可能とする新しい構造システムを提案し、その力学挙動を明らかにするものである。提案する構造システムは、主架構の梁端下フランジ部分にダンパーを設置した制振構造の新しい形式の一つとして捉えることができる。昨年度までは提案した構造システムの力学挙動を明らかにすることに重点を置いてきたが、本年度は、従来の鋼構造建築物に蓄積される損傷過程に着目し、その評価方法を検討した。本研究で提案した構造システムは地震時の損傷部位が明確であることから、地震後も損傷部位を早期に補修でき、また、場合によっては損傷部位そのものを交換することが可能である。本年度の研究目的である、従来の鋼構造建築物における地震時の損傷過程を明らかにすることは、提案する構造システムが如何に優れているかを示すことにつながる。本年度は、まず、せん断力と軸方向力によって複合応力状態となる柱梁接合部パネル部材を対象とした繰り返し載荷実験を行い、複合応力下においても適用できるように拡張された鋼材の繰り返し履歴モデルを用いて、実験結果の追跡を試みた。拡張された鋼材の履歴モデルを用いることで、パネル部材について、全体挙動のみならず、局所的なひずみ履歴までを精度良く追跡できることが分かった。この鋼材レベルでの履歴モデルを用いて鋼部材と鋼材の損傷の関係を評価した。次いで軸力変動の大きな柱部材や、せん断スパンが短く、ウェブプレートにおいてせん断力の影響が大きくなる梁部材についても、繰り返し載荷実験を実施し、鋼材の繰り返し履歴モデルの適用性を確認した。これらの部材についても、この鋼材の繰り返し履歴モデルを用いることで、全体挙動ならびに局所挙動であるひずみ履歴を精度良く追跡できることを確認できた。最後にこれらの部材についても数値解析を行い、鋼部材と鋼材の損傷の関係を評価した。