Establishment of Damage Control Design for Braced Steel Structures Considering Axial Forces Act on Beams

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本年度は，構造物において圧縮・引張の繰り返し応力を模擬できる合成梁要素試験体を提案し，スタッド径，スタッド長，鉄筋径，鉄筋配置，コンクリート強度を変数とした繰り返し載荷実験を行った。その結果，コンクリートスラブは引張応力作用時にひび割れにより耐力喪失するため，得られるスタッド－スラブ系の最大せん断耐力が日本建築学会・AISC・Eurocode 4の評価式を大幅に下回ることが明らかになった。また，引張応力下で生じたスラブ損傷により，圧縮応力下における最大せん断耐力についても，繰り返し応力を受ける場合の方が一方向応力を受ける場合に比べて低下することが確認された。そこで，本研究では圧縮側・引張側における最大せん断耐力について，スタッド諸元・鉄筋配置・鉄筋諸元を変数とした評価式を新たに構築した。加えて，載荷実験により解明されたスタッド－スラブ系の応力伝達機構を反映した制振部分架構の有限要素解析モデルを構築し，鉄骨梁断面・合成率・スタッド径・鉄筋径・鉄筋間隔・ダンパー断面積を変数としたパラメトリックスタディを行った。得られた解析結果を基にして，合成梁の負曲げ時に合成効果に伴い作用する梁軸力と鉄骨梁－ガセットプレート－座屈拘束ブレース系の軸力伝達経路を踏まえた新規幅厚比指標を提案した。構築した新規幅厚比指標を用いることで，梁断面，梁軸力によらず鉄骨梁の塑性変形能力を評価できることを示した。得られた研究成果は，2019年1月出版のJournal of Structural Engineering (American Society of Civil Engineers)を含めた，国内論文7編，国際学会5編に報告している。