【
諭文
1
UDC :624.
012.
45 :624.
042.
7:620.
1 日本建 築学 会構 造 系 論 文 報 告 集 第 366号・
昭 和 61 年 8月鉄
筋
コ
ン
ク
リ
ー
ト
造 実 大
7
層 建
物
の
建
設
と そ
の
弾性性 状
一
日
米共 同耐 震実 験研
究
そ
の1
一
正会
員 正 会 員 正会 員
正 会 員本
村
薗
田
之
岡
芳
上
中
隆
慎
伸
*学
** 士 * * * 心、介
** * *1.
序
従 来
,
鉄 筋
コ ン ク リー
ト造
(
以
下RC
造
と する)
部
材
に関 す
る実 大 試 験 体 実 験
お よ び縮 小 模 型 試 験
体 実
験
は静
的 加 力 方 法
によ り数 多
く実 施
さ れ て お ゆ,
.
そ れ らの静力学 的 挙 動
に関
する多
くの知 見
が蓄
積
され てき た。 ま た これ らの部 材 を組
み合
わせ た構 面 あ
るい は実
大 建
物
を用
いた静 的 加 力 実
va1
) も報 告
さ れて い る。
し か しこれ らの静 的 加 力 実 験
はあ らか じ め定
め た変
形 履
歴 を試 験 体
にゆ
っく
り加
え る実
験
であ
り,
試 験体
の あ ら か じ め定
め
た変
形 履 歴で の基本
的性
質 や 破壊
過程
を把 握
す るに は有 効
な実
験 方 法
では あ る が, 地震 時
にお け る複 雑
な変 形 履 歴
を受
け る場
合
の試
験体
の挙 動
を十 分
に再 現
す る実 験
で は な かっ た。一
方,
振 動 台
を用
い たRC
造 骨 組
お よ び壁
等
の振 動 実 験
21躙も数 多
く実 施
さ れてき
た 。振 動 台 実 験
で は,
地 震
時
と同様
に基 礎
か ら加 速 度
を入 力
する ため, 地 震時
にお け る試 験 体
の挙 動
を忠 実
に再 現
する事
が可 能
で あ るa し か し な が ら,
振 動 台
の加 振 能 力 等
か ら試 験 体
が縮 小 模 型
に限 定
さ れ る事
が多
く,
模 型 則 を
いか に満 足
させ,
試 験 体
の挙 動
を実 大 建 物
の挙 動
と い か に関 係
づ け る か という問 題
があ
る。
さ らに実 験 時 間
が短
い た め に,試 験 体
が破 壊
に至
るま
で の過 程
の計 測 お
よび観 察
が難
し い場 合
が多
い。
地 震 時
の複 雑
な変 形 履
歴 を試 験
体
に対
し ゆっ く り と加
力 す
る実 験 手 法 と
し て考 案
さ れ た の が,
電
算機
一
ア ク チュ エー
タ・
オン ライ
ン実 験 手 法
似
下
こ こ では仮 動 的
実 験 手 法
と呼ぶ)
S)6 )1 ) である。
この方 法は,
電 算 機
に よ る地 震 応 答 解 析
とア クチュ エー
タに よ る静 的 加 力
実
験
を組
み合
わ せ た実 験 手 法
で,
地 震 時
に おける試 験
体の挙 動 を ゆっ くり再 現
する こと がで き る た め,試 験
体
の破 壊 過
程
の計 測
お よ び観 察
が容 易
で あるとい う特 徴
がある。
仮
動的 実験 手 法
は当初
東 京 大 学 生 産 技 術 研 究 所
で開 発
さ 寧 建 設 省建 築 研 究 所 第 四研 究 部長 *1 建 設 省建 築 研 究所 第 三研 究 部 主 任 研 究員・
工博 1# 建 設 省建 築 研 究所 第四研 究 部 研 究 員 i“ * 建 設 省建 築 研 究所 国 際 地 震 工 学 部 室 長・
ユニ博 (昭和 61 年 3 月 10 日原稿 受理) れ5).
建 築 研 究 所
に おい て も多
層実 大 建 物
に適
用 可 能 な仮 動 的 実 験 装 置
を1979 年
に完 成
し たs〕9}。
本 論 文
は,
日米 共 同 耐 震 実 験 研 究 と
して実 施
し た仮 動
的実
験
手法
によるRC
造 実 大
7
層 建 物
の耐 震 実 験
1°1の結
果につ いて述べ る もので あ る 。RC
造 建 物
が大 地
震
を
受
け た時
の挙 動
を実
験 的
に再 現 す
る事
に よ り,RC
造 建
物
の持
つ地 震 力
に対
する真
の安 全 余 裕 度 を定
量的
に評 価 す る と と もに,
現在
日米 両 国
で慣 用
さ れ てい るRC
造 建
物
の動 的 解 析 手 法
な どの妥 当 性 を検 討
す る事
を 目
的
と し て い る。論 文
の構 成
は そ の1
か ら その7
までの7
編
よ り なり,
本 編
は そ の1
とし て,試 験
体
の設
計
・
建 設
か ら そ の弾 性 性 状
につ い てま
でを論
じ る。
2.
試 験 体
2
.
1
試 験 体
の設 計
試 験 体
の設 計
は,
当 初
日本
の新
耐
震 設
計
法
お よ び米 国
のUBC
”)・
ACI12
親 定
に従
い行
っ た が,
その結 果
で き 上 がっ た建 物
は, 日本 流
・
米
国 流 ど
ち らの設
計法
に よっ ても保 有 耐 力
がベー
ス シ ア係 数
に し て0.
4
以
上のか な り強
い建 物
と な っ た。
その た め 試 験体
に対
し300
〜
400gal
程 度
の地 動 加 速 度 を
入力
して も試
験 体
の応 答 変 位
は かな り小 さ
い範 囲
に留 ま
る事
が予 想
さ れ,
試
験 体 を破 壊
まで変
形 させ よ う と す る と さ らに大
き な地 動 加 速 度 を
入力
す る こと と な り, その場 合
ア ク チュ エー
タの能 力 を超
え た外 力 を加
え る必 要
が あ る事
が明
ら か と なっ た。
こ れ らの事 情
か ら最 終 的
な試
験体
の決定
に際
して は,
必 ず
しも現
行
の耐
震規 定
に こだ わ る こ と な く,
保 有 耐 力 時
のベー
ス シア係 数
に し て0
.
25
程 度 を
口標
に試
験体
を再 設 計
し,
そ の断 面
お よび配 筋
を決 定
し た13 )。
2.
2
試
験 体 形 状
お よ び配 筋
試 験 体 形 状
お よ び寸 法
を図
1
か ら図
3
に示
す。
試 験
体
は加 力
方 向
に6m
,
5m
,
6m
の3
スパ ン,
直 交 方 向
に6m
と6m
の2
ス パ ンを有 し,
床 面積
は17m
(
加 力 方 向 〉
×16m
(直交 方 向
,
バ ル コ ニー
部 分
4m
を 含
む)
,基 礎
上 面
か らの高
さ は21.
75m
(1
階
3
.
75m
,
2
−
7
階
3
.
Om
>
と なっ て い る。
加 力 方 向 中 央 構 面 (
B
構面
,
以ト構 面
一 76
の
配 置
は図
1
を参
照 さ れ たい)
の中
央スパ ンに は1
階
か ら最
上 階 ま
での連 層 耐 震 壁 を有
して い る。 さ らに加 力
と直交
方 向
の両 外 側 構 面 〔
1
お よ び
4
構 面 }
には試 験 体
の面 外
変
形
を拘
束
す る目
的
で,柱
よ り分 離
し た壁 を全 階
に配 置
し た。 な お図
3
に示
す よ うに,本 試 験 体
で は米 国 流
設
計
法
に従
い,
耐 震 壁 内
に は は り型
を設
け ない こと と し た。各構面
お よび
床
の配 筋
詳細
を図
4
から図
7
に,
ま た,
c
研一
Unl隹=
mm匪
〈=
>
LOoding
Direc
†lon
図
一
1
試 験
体
の平 面舞
」一.
.
一
.
葛
一
譌
§
層
一一
麿
「
.
…
廴
[,
n−一
;I 1ら 25ooUn1
一
/
=
16
。
00
ら
OOO
.
6
。
D
。
ny
わ
一
あ
騨窃
る
図一
2
試 験 体の立
面 (
A
構 面
お よびC
構
面 )舞
凵n」
』mm図
一
3
試 験 体の立 面 (B
構 面 )主 要 部 材
の断 面 詳 細 を表
1
に示 す
。本試 験体
に おいて は,柱
,大
ば り お よ び耐 震 壁
はそ れぞれ全 階
で同
一
の断 面
と し た。柱 断 面
は50cm
×50
cm と し,主 筋 と
し て8−
D
22
(
Pg
;
1
.
24
%)
を配
し,
せ ん断補
強 筋
と し てD10
の フー
プ
を100mm
間 隔
(Pw
=O
.
29
%)
で配 筋 し た。
ま た,
1
階 柱 脚 部
お よ び7
階柱頭 部
の は り面
か ら60cm
の範 囲
と1
階
お よ び2
階
耐
震壁
境界
柱
の全 範 囲
に おい ては, フー
プ 以 外
にDlO
の 十字
型 クロ ス タ イ を100
mm 間隔
で配 筋
し,
その他
の部 分
で は同
じ クロ スタイ
を600mm
間 隔
で配
筋
し た。加 力方 向 大
ば
りの断面
は30cm
(
幅
)
X50
cm(
せい)
と し,
は り端 部
で は 上 端 筋 と し て3−
Dl9
(
P
尸0
.
64
% )
,
下 端 筋
と して2−
Dl9
(
P
,=0.
43
%)
を配 筋
し た。
は り中 央 部
は は り端部
の上 下 逆
の配筋
と し た。
せ ん断 補 強 筋
とし て はD10
ス タラップ
を200m
皿間 隔 (
Pw =
0
.
24
% )
で配 筋 す
るのを標 準
と し た が,
は り端 部
の柱 面
か ら は り内 法
スパ ンの1
/
4
の範
囲につ い て は,
特 別
にD10
ス タ ラップ
を100
mm間
隔 (
Pw
=0.
48
%)
で配
筋
し た。
直
交 方 向 大 ば
り は30cm
(
幅 )
×45cm
(
せい)
の断 面
と し,
配筋
は加 力 方 向 大 ば
り と 同 じ と し た。耐 震 壁
は厚
さ20cm
で,縦
筋
お よ び横 筋
は とも
にD10
を200
mm間
隔
で複
配筋 (
Pw
=O.
36
%)
と し た。床 厚
は すべ て12
cm と し,
床 配 筋
も 全階
で同
一
と し た。床 筋
に はD10
を用
い た が,
バ ル コ ニー
につ い てだ け はD13
に よ る局
部補 強
を行
っ た。日
本
に お け る 通常
の建 物
に比較
して,
こ の 試 験体
は次
の よ う な特徴
を有
してい る。1
) 柱
お よび
は り の断 面
が小
さ く,
主筋
量 も少
ない。
2
)
連層 耐
震 壁内
に は り 型 が な く,
境 界
ばり の主 筋
は境
界
柱
との接 合 部
で定 着
さ れて いる。3
) 降伏
ヒ ンジ が発 生
す る と予 想
さ れ る部 分 (
1
階柱
脚
部
,
7
階 柱 頭 部
,
はり端 部 )
お よ び応 力
が大
きく な る と
予 想
さ れ る部 分 (
1
階
〜2
階 境 界 柱 )
には
密
な せ ん断
補強
が行
わ れて いる。「
: 9.
」
…
』
P凵
δ.
.
T己
川.
1.
一.
一
.
5τD10aLΩO.
隔
1 旨.
I i.
TDlHPDI IDOの
OO,
\P皿 嫗 蚯 α臣 尹肥 1LQ嚠 皿・
「 8 尼D1幽.
HP lD P 佃 強qマ
唱.
1 1.
甼
.
1
1 隻」ユ 』 皇旦2ΩΩ一
一
旦姻一
一
一
一
一
一
一
一
盟 ∠2−一
一
n、
OoD/
26
− 一一
図一
4A
構 面お よびC
構 面の配 筋 詳 細一 77 一
「
°
p
圏 μ O1
「
后」
曽
勺 “ O一
曾.
.
塑
」
逐
図一
5B
構 面の配 筋 詳 細LpaoL
−
一
_内
古
図一62
構 面 お よ び3構 面の配 筋 詳 細壽
痢
嚀
)_
』 O猛一
.
.
一
弖.
0郵 塑 ir
剄
鋤・
−
I
D「 E「 D 」 EJL
≡里=
=
」L−.
一。
皇鯉 一一
A−
A SEC.
一
智
1靈
園
・
。
.
A 」 B 」翼
網
t
蚤
G 」り
凵
の 甲−
山
O 凵 の O−
O ON「
コ賦 細
瞳
一
……・
一
_ :コR B−
B SEC一
:一
[ SE〔一 78 一
岡戯
,°°)
1⊆
@一
罰
刊一
一
一
一
堕 趣 鑑」 ;リ
1・
…”
一
L:.
コQ.
rtJl“一
一,
一
一
〔一
.
;
.
cdi i6c−.
.
図一
7
床の 配 筋詳 細 = 苳・
表一
1
.
主 要部 材の配 筋齔
T Cross tles 己re Ol囗 01DO in Boufidety Colum nt 1冒
st a冂
d 2一
冂
d!
torieE.
2
.
3
試 験 体
の建 設
試 験 体
の建 設
に際
し て,
下 記
の よ う な白
米
両
国 に お け・
る施
工法
が著
し く異
な る点
につ い て は,
協 議
の上
いず
れ か合
理的
と考
え られる方 を用
い た。
1
)
はり主 筋
の柱 内
へ の定 着 法
日本
の施
工で は,
柱
・
は り接 合 部 内
で の鉄 筋
が過 密
に なる の を避
ける ために,
は り下 端 筋
は柱 型 内
で下方
(
柱
)
へ定 着 す
る カ∫
,米 国
で は柱
・
は り接
合部 内
の コ ンク リー
ト
の拘 束 状 態 を 良
く す る た め に,
は り下
端筋
は柱
型内
で上 方 (
接 合 部 )
へ定
着 す る。
本
試 験体
では米 国
流の定 着
法 を
採
用
し た。2
)
コンク
.
リー
トの打 継 面
コ ンク リ
ー
ト打 設
におい て,
日本
で は ス ラブ 上 面か ら上
階
の ス ラブ
上面
まで を1
回
の打 設
に よ り行 う
のに対
し て,米
国
では まず
柱
・
壁
を は り下 面 ま
で打 設
し,
次
い で ス ラ ブ と は り を1 体
と して は り上面
まで打 設
する2
回打
設
に よ り行
わ れ る。本 試 験 体
の建 設
に お いて は,建 設 作
業 性
の面
か ら 日本
流
のコ ンク リー
ト打 設 法 を用
い た。
3)
鉄 筋
の継 手
日
本
で は,
主 要
な構 造 部 材
の鉄 筋 継 手
に はガ
ス圧
接
を
用
い るこ と が多
いが,
米 国
で はすべ て重
ね継 手
が用
い ら れ る。本試
験 体
で は,
柱
と基 礎
の主 筋
には ガス 圧 接 を 用 い,
は り,
壁
およ
び床
に は重 ね 継 手 を用
いた。2.
4
試 験 体 精 度
lc )床
,
柱
,
はりお よ び壁
につ い て の施
工精 度
は 次の と お りであっ た。1
) 床
床 厚
は設 計 寸 法
12cm
に対
して,
バ ル コ ニー
端 部
に おいて は平
均
12
.
1cm (標
準 偏 差
0
.
2cm
,
デー
タ数
42
)
,
また そ れ以 外
に おいて は平
均
13.
Ocm
(
標 準 偏 差
lcm
,
デー
タ数
22
)
であ
っ た。
た だ し測 定
精度
は ±O
.
5cm
程
度
であっ た。
な お床 筋
の重
ね継手位
置
を調 査
し た ところ,
2階 床
で は加 力 方 向床 筋
の継 手
がZ
お よ び3
構
面の直 交
ば り位
置に設
け ら れ て お り,
この位 置
で の床 筋
は設 計
の 2倍
の量 とな っ て い た。
こ の配 筋法
では床 筋 が 設 計 以 上 に は り耐 力
に有
効 と な り,
試 験体 耐 力
を 上昇
さ せ る こ とが 予
想
さ れ たの で,
3
階
以 上の床
で は はり位 置
に は重
ね継手
を設
け ない よ う に し た。直 交 方 向 床 筋
に は, は り位
置
での重
ね継
手
は な かっ た。
2
) 柱
・
.
柱
の一
辺
の長
さは平 均
50
.
Ocm
(
標
準
偏 差
0.1cm
, デー
タtw
72
,
設 計 寸 法
50
cm)
であ
り,柱 実 断 面
は公
称 断 面
と同
じ で あっ た。
引張
お よ び圧
縮
鉄筋 間
距離
は平
均
で36
.
7cm
(
標 準
偏 差
0.6cm
, デー
タ数
48,
設 計 寸
.
法
38cm
)
であ
っ た。
・
3)
は り加力 方向
ば
り の幅
は平 均
3q
.
O
cm(
標 準 偏 差
0
.
1cm
,
デー
タ数 30
,
設
計 寸 法 30cm >
で あ り,
床 下 端
か らは り下
までの せい は平 均
37
.
7cm
(
標 準 偏 差
0.
5cm
,デ
ー
タ数
72
,
設 計 寸 法
38c
皿)
であ
っ た。 な おに
りの上 端
筋
は,
加
力方 向
ばりより直 交 方 向
ばり の方
が上
に配筋
さ れて いた。4
) 耐 震 壁
耐 震 壁
の壁 厚
は平 均
19
.
9cm
(
標 準
偏 差2
cm,
デー
タ数
8
,設 計 寸 法
20cm
)
で あっ た。
縦 筋
は2− D
lO
が22
組 配 筋
さ れて お り,
その間 隔
は平 均
で20
.
1cm
(
標
準 偏 差
3
.
3cm
, デー
タ数
21,
設計 寸
法20
cm)
で あっ た。2.
5
試
験体
重
量設 計 寸 法
に よ る試 験
体 自身
の重 量
に加 力 装
置
の重 量 を
加 えて求
め た試
験体 各 階 重
量 お よ び1
階
柱
の負
担軸
力 を表
2
お よ び図
8
に示
す。試 験体 全 重
量
は1184t
で あっ た。3.
使 用 材 料
15}3.1
コンク リー
トコ ン ク リ
ー
トの圧 縮 強 度
は,
実 験 時
に お い て270
kg
/
cm2 と な るこ と を目標
とし, そ の設 計 強 度
を10
月
か ら11
月
に か け て建 設
し た5
階 床 ま
でにつ い て は255
kg
/
cm2 と し,12
月か ら1
月に かけて建
設 し た5階床
よ り 上 につ い て は寒 さ
の影 響
を考 慮
して270kg
/
cm2 と し 表一
2
試 験 体の重 量 鋤 ”u
謝
t1 2 ] 4 5 6 1 le]曾
] 169.
5 169。
5 169.
5 169.
5 169.
5182.
9teta1118 噌65
.
9」
83
.
5
」
65
.
9
一
100
,
6
100
.
6
一
140.
0
140
.
O
■ ■
100
.
6
100
.
6
85
.
5
」
.
119.
0
■
185
.
5
一 (Uni†= †on 〕 図一
8 1階 柱の軸 力 た。
コ ン ク リー
ト打 設 時
に材
料
試 験 用
シ リンダ
ー
{
φ100mmXh200mm
) を
126
本 作 成
し,現 場 空 中 養 生 を
行
っ た。
材料
試 験 と
し て は,
これ らの シリ
ンダ
ー
を
用
い て,
実
験 前
,
中
お よ び後
に圧縮
試
験,
割
裂
試 験
お よ び動
弾性試 験
を実 施
し, さ らに実験 終
了
後
に試
験 体
よ り採 取
し たコンク リー
トコ ア(
φ
leO
mm ×h200
mm)
78
体
を用
い て,
圧縮
試験
お よ び 動弾 性
試験
を行
っ た。材 料 試 験 結 果
一
覧
を表
3
に示 す
。表
から明 ら
か なよ う
に,
シ リンダ
ー
試 験
に よ るコ ンク リー
ト圧 縮 強 度
は1
層
か ら5
層
まで は ほ ぼ270kg
/
cm2近 辺
の値
を示
し て い るが
,6
階
お よび
7
層
の強 度
は そ れ よ り は る か に低
い値 を
示
し て い る。一
方
,
コ ア強 度
は,
すべ て の層
で350
kg
/
cm2〜
440
kg
/
c皿z の値
を示
して お り,6
層
お よ び7
層 に お け る強
度不
足 は見
ら れ ない。 このこ と か ら シ リンダ
ー
試 験
に お け る6
層
お よび
7
層
の低 強 度
はコン ク リー
トの品
質
が悪
かっ た た めでは な く,
その養 生 状 態
に問 題
が あっ た(
これ ら の シ リンダ
ー
を作 成 直後
一
夜 屋 外
に放
置
し た)
た め,
寒
さ に よ り強 度 発 現
に影 響
が現
れ た た め で は ないか と考
え ら れる。
また コ ア強 度
の平 均 値
は シリ
ンダ
ー
強 度
の約
1
.
6
倍
の値 を 示
し てい るが
,
この差
は シリ
ンダー
試 験 体
で は作 成 後 約
3
日経 過
し た後 型 枠 を
はず
し空 中 養 生
し たの に対
し て, コ ア は試
験体 内
で長
期
間 湿
潤 状 態
が保
た れ た た めに シ リンダ
ー
より養
生
状
態
が良好
で あっ たこと に よ る と考
え ら れ る。 コ ンク
リー
ト強 度
の全
平
均
は289kg
/
cm2 で あ り,
目標 強 度
の270
kg
/
cm2を
若 干
上
廻っ て いた。一
方
ヤング係 数
は,
1
回 目
の シリンダ
ー
試 験で は,
1
/
3
割 線 弾 性 係 数
が2
.
64
× ユ05
kg
/
cmz ,動 弾 性 係 数
はこれよ
り約
30
% 高
い3
,
36xlO5kg
/
cm2 で あっ た.
これに対
し て,
2
回 目
お よ び3
回 目の両 弾 性 係
数
は とも
に1
回 目
の値
の約 80
%
であ
っ た。
コ ンク リ
ー
トの圧
縮
試 験
よ り得
ら れ た応
力 げ )
とひず
み (ε)
を, 各々 圧 縮 強 度 (fc
)
と その時
の圧縮
ひず み(
ε。〉
で無 次 元 化
し たも
の に対
し,
以 下
に示 す
e関
数 式
t61およ
びべ き乗 式
1?1を適 用
し た。
θ
関 数 式
ノ
/丿
も
=
α!(
e−
,
anε/εc−
e−
a:ε/εc)
・
・
・
・
・
・
・
・
…
噛
・
・
・
・
…
(
1
)
表一
3
コ ンク リ
ー
トの材料
試験結
果 鋤 12
3
■
5
67
嗣卩
一
馳
d 1‘
可
L血 鳳 橇
黝
■
817
15
1
■
驚
19回 嘸一
賦
2.
α
罰
繭 Gy
互
血
b餡
し 頃刪
ロ階
噂 3.
一可
岫 贓 誕 ぽ鳳
伽煕.
叩
售 4,
贓 は
血 悔 岻一
馳 鳳 5.
脚Ω
【
1b4鵬
潮
撤
η
4踟
躙
1
“
匠
鋼
齟
2鍋
.
6皿
』 a ρ哲
,
6 1ヨ
.
‘
13r3肚
2.
72 2.
凱
z.
7g z.
卩
z 1.
1
.
盟
2.
15団
3.
朋
1.
凹 ユ.
紐
3r51 3.
碍 z,
衡 甑 η ” 33 鯰 め 蹌脾
測 加 話 1 畑擢
1騒
髄
η
.
U1
,
.
31a
.
0179
コ
26
.
611
.
511
.
唱
駐
2
.
朋
2945
2
.
31Z
.
19Z
.
盈
1
凾
図
2
.
話
団 2.
60 2.
02己
幽
57 z.
册
2,
助
2.
隠
z.
拑
噛 65 6 5↑ 印 関 57κ
鰤 譜 路 7認
1」
13 151 E調
.
Zη
,
6Z1
,
7』
甲
5石
,
1η
.
7層
,
B肛
2.
調 乙刀
1.
9●
Z.
05 Z.
語
1.
63 1.
00即
2
.
男
3
■
2
・
男
2
.
953
.
訓
2
.
蹲
2
昌
69嘘
68
驕
餌
53
61
50 比 ●躑 3η 3” 410 靭 細
醗
2.
81 2渦5 2.
2醇 2,
ロ
2.
田
2,
35 2.
51団
2
.
価
2
■
騒
2
・
騒
z
.
四
〜
.
”
2gz
弓
2
・
37恥
聢
聞
189 ,7
隠 踊 1田
鬧
M57珊
2” 距,
5mrn嵶
r舐
2r6‘
D,
ω 9.
妬 o,
剄 z■
9.
■
,
■
518 9●
.
102,
190
,
舖
2,
6・
o
,
25259田
■
躍
皿
,
弓
3
.
園
3go50
.
お
2‘
凹
0
」
η
獅
圏
■
・
3,
・
510
.
172 600
.
電
1聞
9馬
1・
7zJ5 0,
躙
z』
20
.
隔
毳
i
誕爨
酖
i
讒
騨 _ “,田:
恥皿
凾
陀
elhity閏
bj臨
甲
【
¶
罰
龍圜
廿団 111 ヒ9 ノα
ゐ一 79 一
0
5
0
t
αO
(
り h \ h ) O一
← O に ω ω Φ 」お
瓦
o
。
o
LO
2
.
0
5
.
0
4P
Strain
Ratlo
‘ε/εc,
図一9
コ ンクリ
ー
トの応 カー
ひずみ曲線 (
シ リンダー
試験 )
0
5
0t
O
。
O
(
O 馬 丶 h}
O一
← O 匡 ω ω 」 ← ω o.
O
tO2
.
0
5
.
0
4
.
o
S
†ralR
Ro
†io
(
ε/εc) 図一
10
コ ンクリ
ー
トの応 カー
ひずみ曲 線 (コ ア試 験}
表一
4 鉄 筋の材 料 試 験 結 果 ♂灘
舳 ・輩
畢
竇
讐
警
轟
翌
レ10 12b−
13 9D.
16 コ Dlg l3b・
Z2 11N5 9 59 3.
,B 5.
59 0.
20 1.
71{
3.
87}
‘
5譬
61)
3.
7. 5.
50 0,
20 Z.
02⊂
3・
91》
c5
噛
SS)
3曾
05 5.
72 0,
2D 1.
日7 3■
66 5.
47 0・
19 1・
za‘
3,
65》
tSマ
75レ
3.
78 5.
9E O.
ZO t.
19 t3.
郭♪
cs.
T5}
3.
72 5.
fi8 0.
19 1.
65{
3.
ISI tS曾
6G}
3.
7A 5.
65 0.
20 157 10,
1e , IO.
弓0 レ 【0.
01SD IO.
2助 隔 欄 賄 即 細 ” 欄 1.
891.
鱒 L901.
90r311 β51・
飢 10噛
1η’
2 贓 19齠
U聯
衄【
即
9 躙 團 b匠 ere the就 n 齟 鳳.
〕:
融脚
F 脚 跏囗
噂.
丶
べ き
乗 式
f
/fc
=1
−
(
1
一
εfec
)
b’.
た だ し0
≦ε/εc≦1
=b
,(
ε/εc− 1
)
十1
た だ しe /εc>1・
…
(
2
)
シ リン
ダ
ー
試験
お よ びコ ア試 験
に両 式 を 適 用
し,各 係
数
を最 小
2
乗 法
によ
り求
め た結
果
を 図
9
お よび
図10
に示
す。 比較 的 低 強 度
の コ ン クリ
ー
ト (
シリ
ンダ
ー
試 験 結
果
)
に対
し て は両 式
とも
よい再 現 性 を示
し ている。
し か しコア試 験 結 果
のよう
に比 較 的 高 強
度
の コンク リー
トに対
しては,
e関 数 式
は圧 縮 強 度 付 近
の変 化
が援
や かであ
る た め,.
こ の付
近
で の応
カ
ー
ひず
み関 係
の急 激
な変 化 を
再
現
で きず
,
べ き乗 式
ほ どのよ
い再 現 性
は示
し てい ない。
3.2
鉄 筋
本 試 験 体
に用
いた鉄 筋
の材 質
はSD
35
で あり,
米 国
におけ るGrade
60
に相 当
する。
鉄 筋
の 引 張 試 験の結
果 を表 4
に示
す が,
こ れ ら は材 料 試 験 用
に用 意
し た鉄 筋
27
本
お よび 実 験 終
了後
に試験 体
よ り はつ り出
し た鉄 筋
32
本
の計
59
本
につ いて実 施
し た もの であ る。
な お 図中
一
一80 −一
の〈
〉
内
の値
は材 料
試 験
用
に用
意
し た鉄 筋
27
本
の結
果
で あ る。・
4.
試
験 体
の弾 性 性 状
4
.
1
柔 性 行 列
の測 定
試 験 建 物
の耐 震
破 壊実験
に先立
ち
,
試 験 体
の弾 性 性 状
を把 握
する た めにその柔 性 行 列
の測 定 を
行
っ た。柔
性 行
列
の測 定 は
,各
階 床 位
置
に取
り付
け た ア ク チュ エー
タを
荷 重
制 御
の状態
で ひとつ の階
の み単 独
に加力
し,
こ のと きの各 階 変 位
を ダイ ヤ
ルゲ
ー
ジによ り測 定
オ
ることによ
り行
っ た(
図
11
,
以 後
こ の方 法 を
各 階 単独
加 力 実 験
と呼
ぶ)
。加 力
は耐 震 壁 付 近
の各
階床 位
置
で行
い,
変 位 計
測 は耐 震
壁 を含
む構 面
(
B
構 面 )
の加 力 装 置 と
は反 対
側
の柱 位 置
で行
った。
載 荷
荷
重
は最 上 階
で4t
,
2
階
で10t
と し,
中 間 階
では4t
か ら8t
の間
で値
を
変
化
させ た。
各 階 単 独 加 力
実 験 結
果
の一
例
と して,図
12
に最
上
階
およ
び2
階 床 位
置
を
加
力
し た場 合
の試 験 体 変 位 分
布
を示
す
。
図
か ら明
ら か な よ うに,
最
上階 加 力 時
に は試
験 体 は曲
げ
(
片 持
ば
り)的
な変 形 状 態 を 示
す の に対
して,2
階
・
Diat
.
’
JGoge
ー
〔o )
Sec
†iona
{View
Dioし
⇒
Gcge
■
幽 − SHEAR WALL 」 一≦
Z2 ト ∪ く 凵 に口
[ ° ・口
口
酊 脚ー
(b
)P
しqn View 図一
11 各 階 単 独 加力 実 験の加 力お よ び計 測 方 法・
4TONRF7F6F5F4F5F2F0 0,
5 (mm ) DISPLACEMENT (e)Top Fしoor Levet Loading 図一
12 FFFFFFF R765432le TO卜8 O O.
1 (mm ) DISPLACEMENT 〔b)Secend FLoor LeveL Leading 各 階 単 独 加 力 実験 に お け る変 形 状態床 位 置 加 力 時
には1
階
変形
の み大
き く2
階
以 上
は小
さ
い変 形
に留 ま
る,
いわ ゆ る せ ん断
型の変
形
状
態 を示
し てい る。4
.
2
剛 性 行 列
およ
び周 期
の算
定
こ のよ うに し て測 定 し た 柔
性 行
列 を 用い,
建 物の剛性
行 列
と周 期
の計
算
を行
っ たe各階 単独加 力実験
か ら得
ら れ た非 対 称
な柔 性 行 列
(
、Ft,
付 録
参
照
)
お よ び 、F
:を対 称 化
し た柔 性 行 列 (
、F
,)
とそ の逆 行 列 (
、K
,)
を表
5
に示
し,
建 物
の弾 性 解 析
(
脚 注
1
)
か ら得
ら れ た柔 性 行
列 (
F 。
) と 剛 性 行 列 (
Ka
) を 表
6
に示 す
。
な お,
柔 性
行
列
中
の各
項
fij
はj
層
に単
位
荷 重 を加
え た時
のi
層
の変
位 を 示
し てい る。
ま
た図
13
に は sKt(
実 験 )
およ
びKa
(
解 析 ) を用
いて得
ら れた建 物
の1
−
3
次 周 期
と振 動
モー
ドを示
す。
測 定
さ れ た柔
性 行
列
(
,F
,)
に基
づ く試 験
体
の弾 性性
状 を解 析 結 果 と 比 較
すると
,
実 験
か ら得
られた周 期 (
1
次 O
,
449
秒
,2
次
0
,
125
秒
,3
次
O
.
0663
秒
)
は,解 析
値
(
1
次
0.
469
秒
,2
次
0.
123
秒
,3
次
0.
0603
秒
)
と よ く対
応
してお り,
振動
モー
ド も 近い形
状
を示
して いる。柔
性 行 列 (
2瓦
とFa
)
につ い ても
,
実 験 値
は解 析 値
に比
べ て,
各 項
の値
が1
割 程 度 小
さい点
を除
い ては,
その性 状
は左
上か ら右 下
に か け て値
が連 続 的
に小
さ く なっ てお 表一
5
各 階 単 独 加 力 実 験よ り得ら れ た柔 性および剛性 行 列ta, 漁 5 圃 跏
一
spmetr亠
[
ml nemibility )htrix (1Fヒレ〔xlO
’
5em/t 〕 11コ
1「,
pmp し「
icr1 Y’
tcxtbil ±ty 『htr以
t2Ft〕 lxlo−
5 〆t) 〔el「
・
》【
』
購 ヒnca1 εロ【f聘
5S :latrixl2椀】 1ヒ/ } 注
1
弾 性 解 析に おい て は,
は り はT
型ばり と し て扱い,
そ の ス ラ ブ幅はRC
規 準に定める スラ ブ協 力 幅 を用い た。
ま たコ ンク リ
ー
トの ヤング係
数 と し て は,
設計 強度
270
kg
/cm2 を 用い て下 式により算 定さ れ る値244 t/cm2 を 用いた。
E
。
・
=
・.
1×1・s・(
、?
3)
L5 ×隔
(・一
・.
… m3 )表
一6
弾 性 解 析 よ り
得
ら れ た柔性
およ び剛性行 列
【a距 Flexihili しy )latrix CFa,
〔x1D
−
5!t )
{b ,StiffneSS
detrix Cka}
lttffr
,
)
一
1.
0 1.
OPa「
tiCipa
†iOn
faetOr
Of mOde図
一
131
次
から3次 までの振 動モー
ドと 固有
周期
り,
解 析 値
と同
一
の傾 向 を 示
して いる。
これに対
し て, 剛性
行
列 (
,K
,とKa
>
は まっ た く 異 な る性 状
を示
し,両
者
には共
通
の傾 向
は まっ た く見
られ ない 。 これ らの事
か ら,
建物
の柔 性
,
剛 性
お よ び周
期
の3
者
に関
し て,
柔性
行 列
に含
ま れた小
さ な 差異
は剛 性 行 列
におい ては著
しい違
いと なっ て現
れ る が,
低 次
の周 期
に は あ ま り影 響
を及
ぼ さ ない こと が明
ら かであ る。
柔 性 行 列
に含
ま れる小
さ な差 違
が剛性 行 列
におい ては著
し い差 異
となっ て現
れる現 象
は,
次
のよ う
に説 明
で
き る]s)。
今
ふ たつ の柔 性 行 列
[
F
]
,
[
F
’]
の差 違
を[
ε]
で表
す と,
[
F
’]
=
[
F
]
十[
ε]
……・
・
・
・
・
・
・
・
………・
・
・
・
……・
…
(
3
)
ゆ えに,
[
F
’
]
一
」(
[
F ]
十[
ε]
)
一
匸=
(
[
1
]
十[
F
]
1
[
ε]
)
−
1[
F
]
−
1・
…9・
・
・
・
・
・
・
…9・
(
4
)
た だ し
[
1
]
は単 位 行 列
と表
せ る。
こ こ で[
ε]
を微
小 量 と す る と,
、
[
F
]
−
1[
ε]
も[
∬]
に比べ て十 分小
さい と考
え ら れ,
(4 )
式
は次
式で近 似 で き る。
[
F ’
]
曜
’
≒(口]
一
[
F
]
一
互
[
εユ
)[
F
]
71
=
[
F
]
−
L−
[
F
]
−
1[
ε]
[
F
]
−
1・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
・
…
(
5
)
一
81
一
今
[
F
]
,
[
F
’
]
の逆 行 列 を
[
K
]
,[
K
’]
と す る と,
(
5
) 式
よ り[
κ]
一
[
K
’
]
;[
K
]
[
ε]
[
K
]
………・
・
…………・
・
…
(
6
)
と な り,
剛 性 行 列
の差 違
[
K
][
ε][
K
]
は[
ε]を微 小 量 と
し ても
,
[
K
]
に対
して無 視
で き ない程 度
の値
とな る。
次
に柔
性 行列
ま た は剛 性 行 列
に含 まれ
る誤 差
が周
期
に及
ぼ す影
響
を よ り詳 細
に検 討 す
るた
めに,
、Ft
の逆
行列
であ
る,K
,(
表
5 には示
さ ないが,
非対 称
な剛 性 行 列
で,
各
要 素
の値
は1Kt と同
じ く0
.
Ol
t/
cm の桁
で 四捨
五 入 し た)
, zKt お よび
2Kt の各
要
素
の値 を
10t
/
cm の桁
で四捨
五入 し た 剛性 行
列
’
(
,K
,)
を用
い た固 有 値 解 析 を 行
っ た。
表
7 に3
つ の ケー
ス にお ける試 験 体
の1〜7
次
まで の固
有
周
期
を示
す。 IKt と2K ,を用
い た場 合 を 比
較
す る と,
7
次
周 期
を
除
い て両
者
は非 常
に近
い値 を示
し,
特
に1− 3
次
につ いて は ほ と んど
一
致
している。
こ の こと は,
実験
か ら得
ら れた非 対 称 柔 性 を 対 称 化
し た行列
を用
い て計
算
し た固有 周 期
は,
低 次
モー
ドにつ い て は 元の非 対 称 行 列
を用
いた場 合 と
ほと
んど
一
致
す ること を示
しており,
低
次 周 期
が柔 性 行 列
の差 異
に鈍 感
な値
で ある こと を示 唆
し て い る(
脚 注
2
)
。一
方
,
2Kt と3K ,.
を用
いた場 合
を比 較
す ると
, 1Kt とzKt の場
合
と は逆
に,
高 次 周 期
につ い て はま
っ たく
一
致
してい るの に対
して,
1
.
次周 期
につ い て は18
%程 度
の差
異 が あ る。
こ の こ と は,
2Kt と:Kt
の違
いが有
効 数
字
の違
いだ けであ ること を考
え る と,
剛 性 行
列
に含 ま
れ たご く わず
か な差 違
が,
柔 性 行 列
の場 合
とは 反紺
に,
低 次
周 期
に大
き
な影 響
を及
ぼす
ことを示
して い る(
脚注
2
)
。以 上
の考察
より,
測 定
さ れた柔 性 行 列
に基
づ.
く建 物
の 周期
お よ び剛 性 行 列
の算 定
に関
し て次
の こ と が明
らか と なっ た。.
1
) 測 定
し た柔 性 行 列 を 用
い て建 物
周期
を計
算
す る 場合
, 工学 的
に有 用
と考
え ら れ る低
次
(
1 次
〜
3 次程度 )
の固 有 周 期
につ い て は正 確
な値 を得
られる が,
高 次 周 期
につ い て は値
の信 頼 性
は低
い。
2
) 丸
め誤
差 程 度
の わず
か な剛 性 行 列
の違
いで も,低
次 周 期 特
に1
次
周
期
には大 きな 違
いと
なっ て現
れ る。
3)
わ
ず
か な柔性 行 列
の違
L
.
、が剛性 行 列
におい ては大
き な違
い となっ て現
れ る。
それ ゆえ, 柔性
の測
定
に誤 差
表一7
固 有 周 期の比 較 姻 e 、 234567 tif1 程 o.
4490.
1260.
065B0.
04370。
03150.
0204O,
0141 2KtO.
4490。
1250.
0663O.
04300.
0307O.
02080尋
OO975 3Kto.
5300.
124O.
065臼 O.
0431O。
030呂 O曾
D208O。
OO975{5ec