非構造部材による冗長性を考慮した大空間構造物の耐震性能評価と耐震設計余裕度

鋼構造ラーメン骨組にブレース型ダンパーが取り付く制振鋼構造では，ダンパー軸力の水平成分が梁に軸力として作用する。一方で，大スパン梁の横座屈を防ぐには，材長方向に複数の横補剛材を設けることになるが，施工性の低下を招く。材長方向に梁を拘束する部材として非構造部材である屋根折板等がH形鋼梁に取り付くことで横座屈に対して補剛効果が期待できる。そこで，ブレース型ダンパーが取り付く制振鋼構造における梁が連続補剛された場合を対象とし，梁には勾配曲げモーメントに加えて軸力が作用するH形鋼梁の横座屈性能を把握した。以下に主な成果を示す。(1)連続補剛材を材長方向に連続的に取り付く単位幅当たりの水平及び回転バネ剛性に置換し，連続補剛されたH形鋼梁の弾性横座屈荷重式を誘導し，連続補剛材の補剛剛性と梁の横座屈荷重との関係を明らかにした。(2)弾塑性大変形解析を行い，連続補剛されたH形鋼梁の弾塑性横座屈性状と弾塑性横座屈耐力を明らかにし，梁の横座屈応力度設計式として，新たな一般化細長比を用いることで，現行の設計指針の座屈曲線によって連続補剛された梁の弾塑性横座屈モーメントを評価した。この研究成果より，現行の設計指針における補剛規定は主材(本研究ではH形鋼梁)に対して一点補剛の場合であるが，床スラブや屋根折板のように連続補剛の場合の弾塑性横座屈応力度(fb)を算定できる手法を示した。また，この研究成果は既存建物の非構造部材に対しても適用することができ，勾配曲げモーメントが梁に作用する場合を対象とすることで，架構内の梁に対しても適用できる。さらに，連続補剛材として考えらえる，床スラブや屋根折板のような設計時に想定されていない非構造部材を含む構造物全体の耐震性能を適切に評価することで，大空間構造物の設計法をより現実的なモデルと捉えられ，大地震時の構造物の損傷を正確に把握することが可能となる。

鋼構造ラーメン骨組にブレース型ダンパーが取り付く制振鋼構造では，ダンパー軸力の水平成分が梁に軸力として作用する。一方で，大スパン梁の横座屈を防ぐには，材長方向に複数の横補剛材を設けることになるが，施工性の低下を招く。材長方向に梁を拘束する部材として非構造部材である屋根折板等がH形鋼梁に取り付くことで横座屈に対して補剛効果が期待できる。そこで，ブレース型ダンパーが取り付く制振鋼構造における梁が連続補剛された場合を対象とし，梁には勾配曲げモーメントに加えて軸力が作用するH形鋼梁の横座屈性能を把握した。以下に主な成果を示す。(1)連続補剛材を材長方向に連続的に取り付く単位幅当たりの水平及び回転バネ剛性に置換し，連続補剛されたH形鋼梁の弾性横座屈荷重式を誘導し，連続補剛材の補剛剛性と梁の横座屈荷重との関係を明らかにした。(2)弾塑性大変形解析を行い，連続補剛されたH形鋼梁の弾塑性横座屈性状と弾塑性横座屈耐力を明らかにし，梁の横座屈応力度設計式として，新たな一般化細長比を用いることで，現行の設計指針の座屈曲線によって連続補剛された梁の弾塑性横座屈モーメントを評価した。この研究成果より，現行の設計指針における補剛規定は主材(本研究ではH形鋼梁)に対して一点補剛の場合であるが，床スラブや屋根折板のように連続補剛の場合の弾塑性横座屈応力度(fb)を算定できる手法を示した。また，この研究成果は既存建物の非構造部材に対しても適用することができ，勾配曲げモーメントが梁に作用する場合を対象とすることで，架構内の梁に対しても適用できる。さらに，連続補剛材として考えらえる，床スラブや屋根折板のような設計時に想定されていない非構造部材を含む構造物全体の耐震性能を適切に評価することで，大空間構造物の設計法をより現実的なモデルと捉えられ，大地震時の構造物の損傷を正確に把握することが可能となる。