‑R 1000 事
a ) 20
階モデル 10000‑4000 8000
一一一ー終局耐力
o x
方向加力 企 Y方向加力6000
下
色、 一
。 口 ぉ : 話 。
長 期
o
Fc604000
。
‑2000
n u
‑
n v
‑︐
n u︐ ‑ ︐
d︑••
‑
nu
‑‑huo
﹃ ︐ Rd
‑
A ‑
‑6000
C4
柱
n u n u n u
nζ
) R語
b) 40階モデル
一一一一終局耐力 X方向加力 Y方向加力
C4柱
。
14000 12000 10000 8000 6000
2 4000 S2000
0
・2000
・4000
‑6000
・8000
2.充填型大口径鋼管コンクリート柱を用いた架構
5000
4000 一一一一終局耐力
X方向加力 Y方向加力 3000 口・650x32
SM490 Fc60 2000
長期
全
。
200 400
・1000 ~ ‑ーー ーーーーーーーーーーーーー曲
{ i
‑2000・
‑3000
C5柱
8000
6000
一一一一終局耐力
o x
方向加力 企 Y方向加力;
一 一 、 大
企 0
& 0
長期 凸
4000
。
‑2000
500
‑4000
C5柱
C5柱
c ) 6 0
階モデル図
2 . 1 5
角 形C
Ff柱応力と耐力曲線( 1 0
階)2 .
充填型大口径鋼管コンクリート柱を用いた架構表
2 . 6
に大口径CFT
柱及び角形CFT
柱の耐力余裕率を示す。耐力余裕率は、長期応力と保 有水平耐力時応力を結んだ直線が終局耐力曲線と交差した点の曲げ耐力を、保有水平耐力時 曲げ応力で除して求めた。表中には各モデル毎に大口径CFT
柱及び角形CFT
柱の耐力余裕率 の最も小さいものに下線をつけて示している。l
階(表2 . 6 a )
，b ) )
に注目すると、大口径CFT
柱は前述のように引張軸力となった場合で断面が決定されているため耐力余裕率はほぼ1.0
であり、角形CFT
柱に比べ早期に降伏を生じる事になる。しかし、上記のような応力状態は、l階柱脚を固定としているためであり、 一般には地下階或いは基礎梁等の変形により、特に 大口径
CFT
柱の柱脚固定度は緩み、1
階柱脚の応力は2
割程度減少する。また、引張軸力に 対しては芯鉄骨の適用等の対策も考えられかなりの改善が期待できる。この事から、大きな 引張軸力を受ける大口径CFT
柱の耐力余裕率には()を付けて表中には示し、これを対象か らはずして耐力余裕率の比較をすると、角形CFT
柱の先行降伏が期待できることがわかる。10
階の場合も同様に余裕率の最小値を大口径CFT
柱と角形CFT
柱で比較すると、X
方向 加力(表2 . 6 c ) )
では、60
階モデルを除き大口径CFT
柱よりも角形CFT
柱の方が先行降伏し やすい傾向を示している。 Y方向加力(表2 . 6
d))では、地震時引張側の大口径CFT
柱 (Cl 柱)が降伏しやすい傾向を示している。これはC1
柱が側柱であり、長期軸力が少なく且つ地 震時の軸力変動が大きいために引張軸力となりやすく、充填コンクリートが充分に活かされないためである。大口径
CFT
柱を側柱に用いた場合、地震時引張側については一考を要する。これを除けば大口径
CFT
柱よりも角形CFT
柱の降伏の方が先行する傾向にある。表
2 . 6 a )
耐力余裕率( 1
階，X
方向)大口径CFr柱 角形CFfキ主
モデル
Cl C2
正加力 ￨負加力
￨正加力 ￨負加力
正加力￨負加力
正加力￨負加力20
階モデル 1.48
(1.∞) 1.3 7
1.3 7
1.4 5
1.4 5
1.00
1.00 40
階モデル 1.3 9
(1.∞) 1.32
1.3 1
1.96 2 . 0 4
1.32
， 1.5 2 6 0
階モデル 1.3 5
(1.∞) 1.6 3
1.5 5
1.8 6
1.8 6
1.20
1.5 5
表
2 . 6 b )
耐 力 余 裕 率 (1
階，Y
方向)大口径CFr柱 角形C円 柱
モデル
Cl C2 C4 C5
正加力￨負加力 正加力
￨
負加力 正加力￨負加力 ￨正加力￨負加力
2 0
階モデル1
.45
( 1.2 6 )
1.48
(1.2 6 )
1.6 1
1.5 3
1.8 3
1.7 6
40
階モデル 1.3 8
(1.00) 1.3 7 ( 1 . 0 0 )
1.0 9
1.2 4
1.40
1.6 1
6 0
階モデル 1.4 1
( 1.(0) 1.3 5
(1.0 5 )
1.2 8
1.2 3
1.47
1.5 2
2 .
充填型大口径鋼管コンクリート柱を用いた架構表
2 . 6 c )
耐力余裕率(10
階，X
方向)大 口 径
C
打 柱 角 形CFT
柱モデル
Cl C2 C4 C5
正加力 ￨負加力 正加力
￨負加力
正加力￨負加力
正 加 力 ￨ 負 加 力20
階モデル 1.90
1.1 6
1.43
1.4 3
1.7 1
1.6 3
1.00
1.00 40
階モデル3 . 8 1
1.6 7 5 . 8 8 4 . 6 5 2
.43 2 . 5 5
1.1 7
1.3 1 6 0
階モデル 1.7 9
1.1 2 6 . 2 9 5 . 0 0 4
.40 4 . 5 2
1.4 8 2
.45
表
2 . 6 d )
耐力余裕率(10
階，Y方向)
大 口 径
C
円 柱 角 形CFT
柱モデル
Cl C2 C4 C5
正加力 ￨負加力 正加力 1 負加力 正加力
￨
負加力 正加カ ￨負加力2 0
階モデル 1.29
1.0 5
1.7 5
1.40
1.3 5
1.3 1
1.2 8
1.3 2 40
階モデル3 . 6 5
1.5 7 3 . 5 2
1.70
1.5 9
1.7 5
1.7 1 2 . 0 6 6 0
階モデル2 . 2 6
1.2 3 2 . 1 0 i 1
.48
1.6 3
1.7 7 5 . 6 9 6 . 1 3
( b ) 弾塑性振動解析
二次設計までに得られた結果を用いて、弾塑性振動解析を行った。その結果を以下に示す。
なお、振動解析は動的性状を見るために行ったものである。
表
2.7
に各モデルの l次固有周期を示す。表中の「静的解析時」は、 一次及 び二次設計時の外力分布 ( A i 分布)を求めるときに用いた固有周期である
。また、 「動的解析時」は、振動解析モデルの固有値解析結果による値である。全モデルの X 方向
Y方向とも外力計算に用いた固有周期のほうが長い傾向にある。
表
2 . 7
各モデルの一次固有周期一覧略設計 静的解析時 動 的 解 析 時
モデル
X
方向Y
方向x
方向Y
方向2 0
階モデル2
.46 2
.46
1.6 1
1.49 40
階モデル4 . 9 2 4 . 9 2 3 . 7 2 3 . 8 8 6 0
階モデル7 . 3 8 7 . 3 8 5 . 6 1 6 . 0 1
図
2.16
，図2.17
に各モデル，各地震波の最大応答層せん断力を示す。図2.16
はレベルl
地 震動の応答結果、図2.17
はレベル2
地震動の応答結果である。図中には、 一次設計用層せん 断力及び保有水平耐力を太線で示している。また、図中の地震波名の表記には、 レベル lの2 .
充填型大口径鋼管コンクリート柱を用いた架構日本建築センタ一波に対し
BCJL1
、レベル2の日本建築センタ一波に対し BCJL2
、及び神戸 海洋気象台波に対しKOBE
を用いた。レベルl
地震動(図2 . 1 6 )
に対しては、ほとんどの地 震波で一次設計用層せん断力よりも小さな応答値であるが、20
階モデルではTAFT
及び日本 建築センタ一波が、40
，60
階モデルでは日本建築センタ一波が一次設計用層せん断力を上回 っている。これに対する安全性は後述する。レベル2
地震動 (図2 . 1 7 )
に対しては、神戸海 洋気象台波を除く全ての地震波は保有水平耐力以下に納まっている。20
階モデルは上階で保 有水平耐力を上回っており、また保有水平耐力時には大部分の部材で塑性ヒンジを生じてい る(図2 . 7
，図2 . 8
参照)ことから、ほとんど余裕のない状態であると思われる。40
階モデル の上階でも神戸海洋気象台波が保有水平耐力を上回っているが、これらの階は、保有水平耐 力時にも塑性ヒンジが生じていない領域であり、実際には充分な水平耐力を保有しており安 全である。図
2 . 1 8
，図2 . 1 9
に各モデル・各地震波の最大層間変形角を示す。図2 . 1 8
はレベル l地震動 の応答結果、図2 . 1 9
はレベル2
地震動の応答結果である。レベル l地震動に対しては、 全モ デル・全地震波とも設計規範である層間変形角1 / 2 0 0をほぼ満足している
。レベル2地震動
に対しては、ほとんどの地震波について設計規範である層間変形角1
/100
を満足しているが、20
階モデルの上層階では神戸海洋気象台波が、60
階モデルの上層階では日本建築センタ一波 が層間変形角1
/100
を超え、約1 / 8 0 ' " " 1 / 7 0
の層間変形角を生じている。図
2 . 2 0
，図2 . 2 1に代表的な階について各モデル・各地震波の最大応答値と復元力特性との
関係を示す。図2 . 2 0
はレベル1
地震動について、図2 . 2 1
はレベル2
地震動についてである。レベル
l
地震動に於いて、日本建築センタ一波及びTAFTで一次設計用層せん断力を上回
っ ていたが、図2 . 2 0
を見ると、応答値は復元力特性の第一折れ点(その層で塑性ヒンジが最初 に生じた時点)を若干越えるものもあるが、ほとんどは第一折れ点に達しておらず、 層とし てほぼ弾性限内の応答を示している。また、レベル2
地震動に於いても、40
，60階モデルの 応答値は第二折れ点以内に留まっており、安定した応答性状を示していることが認められる。20
階モデルの応答値は第二折れ点を越えているが、Y方向の神戸海洋気象台波を除けば、第
三勾配への入り方は少なく、やはり安定した応答性状を示している。2 .
充填型大口径鋼管コンクリート柱を用いた架構ELCENTRO Y¥、、
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塑10
1 5
5
1 5 ∞ o
5000 10000 応答層せん断力 (t)
。 。
1 5 ∞ o
50
∞
10000 応 答 層 せ ん 断 力 (t)。 。
Y
方向X
方向a )
20階モデル 4030
堂20 35
10 25
15
5 40
30
堂20
10 35
25
5
1 5
15
∞ o
5000 10
∞ o
応答層せん断力 (t)
。 。
1 5 ∞ o
50
∞ ω ∞ o
応 答 層 せ ん 断 力 (t)
。 。
Y
方向x
方向¥
i﹂一h
︑ ︑
b ) 40
階モデル 60 50 40 塑30 20 10 6050 40 塑30 20 10
1 5 ∞ o
50
∞ ω ∞ o
応 答 層 せ ん 断 力 (t)
。 。
1 5 ∞ o
50
∞
10∞ o
応 答 層 せ ん 断 力 (t)
。 。
Y方向
c )
60階モデル最大応答層せん断力(レベル
1 ) x
方向図2
. 1 6
20~ ・ ELCENTRO NS
I
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一一一ーTAFfEWマ込 ￨ ・・・HACHfNOHENS
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BCJL2I
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保有水平耐力塑10卜
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配 向 山一 幻
3層
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応3 0 ∞ o
2.充填型大口径鋼管コンクリート柱を用いた架構
。
10000 20∞ o
応 答 層 せ ん 断 力 (t)
Y 方向
3 0 ∞ o
ハU ζ J n U
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司
︑
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a ) 2 0
階モデルELCENTRO NS
‑ーーー一ーーTAFfE W
・・・ーーー・HACHNOHENS
‑ ‑‑ ‑‑TOKYOI0l
圃 園 田 園 田 ーKOBE