局所的な力の応答に基づく耐震壁フレーム構造の破壊過程の解明

本研究は,RC耐震壁や枠組組積造壁などの耐震壁フレーム構造を対象に,壁の面内に作用する局所的な力に基づいて,その破壊過程や終局域の性能を解明すること,これらを定量的に評価する方法を提示することを主要な目的とする,実験的,解析的研究である.平成18年度は,前年度までに実施したRC耐震壁の実験およびその考察から明らかとなった知見に基づいて,本構造の終局性能を評価するための力学モデルを構築した.具体的には,耐震壁の危険断面におけるせん断挙動と曲げ挙動の相関に基づき,壁斜め方向に形成される圧縮ストラットの有効幅を決定することで,その終局耐力を評価する方法を提示した.さらに,上記の概念は耐震壁の簡便な数値解析モデル(トラス置換モデル)に合理的に適用することが可能であるため,その手順を導くことで,新たな数値解析モデルを併せて提示した.本数値解析モデルを用いて,平成16年度に実施したRC耐震壁の破壊実験の数値シミュレーションを実施した結果,試験体の終局性能を良好に評価できた.また,本年度はRC耐震壁に加えて,RC門型フレームにブロック壁を設置した,いわゆる枠組組積造壁の静的破壊実験を実施した.本実験では柱の曲率分布(反曲点位置)に基づいて,門型フレームを構成する柱のせん断力負担比率を実験的に抽出した.その結果,ブロック壁を設置しない純フレームでは両柱の反曲点はおよそ柱高さの中央に位置するのに対し,ブロック壁を設置した場合には反曲点位置が大きく変動することを確認した.圧縮側柱では反曲点位置が低下し,引張側柱では上昇するため,両柱のせん断力分布および同一の柱でも高さ方向のせん断力分布が変化する.結果,柱の負担せん断力は圧縮側柱脚部と引張側柱頭部で局所的に増大し,本実験で用いた試験体の場合,ブロック壁の設置により最大で(設置しない場合に対して)1.3倍を超えるせん断力が作用した.一方,本研究で継続して検討してきた力の計測システムについても改良を加え,より合理的なシステムとして構築する詳細を提示し,有限要素法解析,検証実験を通してその有効性を確認した.

本研究は,RC耐震壁や枠組組積造壁などの耐震壁フレーム構造を対象に,壁の面内に作用する局所的な力に基づいて,その破壊過程や終局域の性能を解明すること,これらを定量的に評価する方法を提示することを主要な目的とする,実験的,解析的研究である.平成18年度は,前年度までに実施したRC耐震壁の実験およびその考察から明らかとなった知見に基づいて,本構造の終局性能を評価するための力学モデルを構築した.具体的には,耐震壁の危険断面におけるせん断挙動と曲げ挙動の相関に基づき,壁斜め方向に形成される圧縮ストラットの有効幅を決定することで,その終局耐力を評価する方法を提示した.さらに,上記の概念は耐震壁の簡便な数値解析モデル(トラス置換モデル)に合理的に適用することが可能であるため,その手順を導くことで,新たな数値解析モデルを併せて提示した.本数値解析モデルを用いて,平成16年度に実施したRC耐震壁の破壊実験の数値シミュレーションを実施した結果,試験体の終局性能を良好に評価できた.また,本年度はRC耐震壁に加えて,RC門型フレームにブロック壁を設置した,いわゆる枠組組積造壁の静的破壊実験を実施した.本実験では柱の曲率分布(反曲点位置)に基づいて,門型フレームを構成する柱のせん断力負担比率を実験的に抽出した.その結果,ブロック壁を設置しない純フレームでは両柱の反曲点はおよそ柱高さの中央に位置するのに対し,ブロック壁を設置した場合には反曲点位置が大きく変動することを確認した.圧縮側柱では反曲点位置が低下し,引張側柱では上昇するため,両柱のせん断力分布および同一の柱でも高さ方向のせん断力分布が変化する.結果,柱の負担せん断力は圧縮側柱脚部と引張側柱頭部で局所的に増大し,本実験で用いた試験体の場合,ブロック壁の設置により最大で(設置しない場合に対して)1.3倍を超えるせん断力が作用した.一方,本研究で継続して検討してきた力の計測システムについても改良を加え,より合理的なシステムとして構築する詳細を提示し,有限要素法解析,検証実験を通してその有効性を確認した.