Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

鉄筋コンクリート造 / 建築物 / 柱梁接合部 / 損傷評価 / 強度評価 / 実験 / 力学モデル / 設計法 / 耐震設計 / 鉄筋コンクリート構造 / 静的漸増振幅載荷 / 梁降伏型 / マクロエレメント / 接合部せん断強度 / 弾塑性地震応答解析 / 統一モデル / 設計基準

本研究は,鉄筋コンクリート造の十字型,ト型,L字型の柱梁接合部に関する,統一的な力学モデルを構築し,その信頼性を検証し,モデルに基づく合理的な柱梁接合部の損傷評価法を提案しようとしたものである。
1.提案されているモデルに基づいて,コンクリート強度以外に特に損傷や強度に影響を及ぼすと予測されている実験パラメータに関する影響の度合いの検討を行い,また,実験結果との比較によりモデルの妥当性を検証した。
2.現行の設計基準を満たすように設計され,梁が柱に対して偏心した十字型柱梁接合部試験体3体の水平加力実験を行った。偏心を有する接合部架構の最大耐力は無偏心のものの94%に低下した。詳細な変形分布と損傷状態を測定し,偏心により梁が加力面外方向に変形することにより梁が偏心している側のコンクリートの損傷の増加,梁主筋の歪の偏り等が生じていることを明らかにした。また,偏心している側の接合部せん断補強筋で最大耐力が無偏心のものの97%まで改善された。
3.提案している柱梁接合部の曲げ抵抗機構モデルの検証,および柱梁接合部まわりにおける各部の応力と変形成分についての実験データの収集を目的として,加力方法が異なる同形状・同配筋の柱梁接合部試験体6体の静的漸増載荷実験を行った。梁曲げ降伏が生じる架構においては,接合部破壊が生じる場合にはひび割れにより分割された接合部の回転による変形が卓越し,梁曲げ破壊の場合は,梁のたわみおよび梁端部の回転による変形が卓越していた。また,接合部内に配筋された柱・梁の主筋の付着応力の差によって,最大層せん断力および破壊モードに差が生じていた。
4.鉄筋コンクリート造柱梁接合部の弾塑性挙動を考慮したモデルを開発し,弾塑性骨組解析へ適用するための基礎的検討を行い,柱梁接合部を構成するコンクリート,鉄筋,付着の構成則を模擬した非線形1軸ばねからなるモデルの提案を行った。

鉄骨構造 / 環境負荷 / 廃棄物 / ライフサイクル / 構造駆体 / 耐震性能 / リユース / 損傷制御構造 / 柱梁接合部 / 座屈拘束ブレース / サステナブル / 実大実験 / 長寿命化 / 解析 / 半剛接合 / 実験 / リサイクル / CO_2排出量 / エネルギー

建築鉄骨構造のライフサイクルにおける環境負荷削減のシナリオとその評価を廃棄物重量とLCCO_2に着目して定量的に分析した。この結果から、建築構造の耐用年数を100〜150年程度にすると大幅な環境負荷低減ができる。それが叶わない場合には、CO_2排出量の観点から、鉄骨部材をリサイクルするのではなく、リユースするべきであることを明らかにした。
これらの研究成果を踏まえ、建築構造全体の長寿命化を第一に、それが叶わない時には部材のリユースを可能とする「サステナブルビル構造システム」の実現を図ることを提案した。この構造システムは、劣化した各部材、部品を取替えることにより、構造全体の持続性を図り、必要に際しては解体が容易で、リユースができる部材によって構成される損傷制御構造の一つの形式であり、重力を支持する柱梁からなる主架構を、たとえ大地震を受けても弾性域に留め、地震力を負担する制振部材のみに損傷を集約する。この構造システムの柱梁接合部には、大きな曲げモーメントが生じない新接合方法を採用し、柱と梁に制振部材としての座屈拘束ブレースを方杖のように設置する。この新柱梁接合方法の性能確認実験、部分架構実験を行い、構造特性を把握した。また、全体構造モデルの解析を行い、サステナブルビル構造システムの検証を行った。以下に得られた結論を記す。1)サステナブルビル構造システムの成立が可能である。2)この構造システムは、従来型の純ラーメン構造と同等以上の構造性能を有し、使用鋼材量を抑えることができる。

【研究分担者】
田才晃	横浜国立大学	大学院・工学部建設学科	助教授	(Kakenデータベース)
壁谷澤寿海 (壁谷沢寿海)	東京大学	地震研究所	教授	(Kakenデータベース)

【研究分担者】
山田哲	東京工業大学	応用セラミックス研究所	助教授	(Kakenデータベース)
岩田衛	神奈川大学	工学部	教授	(Kakenデータベース)