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第1層エネルギー集中型柔剛混合鉄骨多層骨組の弾塑性振動実験

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UDC :

624

014

2 :624

042

7 :539

374

   

日本建築 学 会構 造 系論 文報告 集 第

412

1990 年

6

Journal

 of 

Struct

 

Constr

 

Engng

 

AIJ

 

No

412

 

June

1990

1

集 中型 柔 剛 混

鉄 骨 多 層 骨 組

塑性 振 動

     

ELASTO

PLASTIC

 

SHAKING

 

TABLE

 

TEST

 

OF

 

FIRST

STORY

    

ENRGY

CONCENTRATED

 

TYPE

 

MULTI

STORY

 

STEEL

 

FRAME

      

WITH

 

FLEXIBLE

STIFF

 

MIXED

 

STRUCTURES

矢 部 喜 堂

* ,

真 瀬

伸 治

** ,

平 間 敏 彦

* ** ,

* ** *

,大 竹

章 夫

** * *

  

Yoshitaka

 

YABE

3

MASE

, 

Toshihiko

R

MA

 

Takehiko

 

TE1

ADA

                      

and

 

Eumio

()

HTAKE

Aft

・・

p

・ ・

f

・ ・mi ・

g

・ev ・・al ・

1

・ ・

t

pl

ti

・ ・

h

ki

g

 

t

bl

t

・・

t

・ ・

f

・ne

t

・nth ・c・

1

d

 

five

t

。 ,

y

frameworks

 on  

the

first

story  energy

concentrated  steel  structure  with  

flexible

stiff  mixed  

frames”

based

 on  energy  

theory

 

the

 

following

 

matters

 were  confir π1ed :

Most

 of  

input

 energy  

due

 

to

 a  se

vere  earthquake  can  be absorbed  by stiff  members  

in

 

the

 

first

 story

 First

story

 

flexible

 members and  

the

 second  and  

higher

 stories  

can

 remain  almost  elastic

 

The

 residual  

displacement

 of 

the

 

first

story  can  

be

 constrained  very  smalL  

Compared

 with  

the

 

test

 result

, 

it

 

is

 

demonstrated

 

that

 

a

 

re

sponse

 analysis  result  using  

elastic

perfectly

 

plastic

 

type

 as restoring

−force

 

characterisncs

 witho

t

damping

 

can

 express  

the

 actual  

phenomenon

 with  respect  

to

 energy  

absorption

 characteristics

K

θ ω物 :∫加 軌

9table

  multi

stOrly steel 

f

・ame

祕 ’e

sttff mixed  

st

・ucture

  ear

呶 舵 厂

e

        

sPonsll

 

totai

 energy  

inPu

, 

enevgly

‘on‘翩 翩 加

L

 

筆 者

ら は

に よる

耐 震 極

限 設

法2〕

6)

づ き

1

強 度 を第

2

層 以 上

図 的

く し

さ らに

1

剛 部 材 と柔 部 材

とで

構成

さ れる

剛 混

合 構

配 置

し た

し い

構 法

1

ル ギ

集 中 型 柔 剛 混 合 鉄 骨 構 造

を提

し た7) 。 この

地 震

を第

1

集 中

さ せ

第 2

へ の

地 震

低 減

さ せ る こ と がで き, ま た

1

部材

に は

極 限地 震 時

入 力

累 積 塑 性

みエ

と して

吸 収

させ

柔 部 材

に は

に も

弾性

に と ど まり

復 元 力 を確 保

応 答 変 位

抑 制

さ せ る

たせ た

ので

さ ら に

せ ん

ば ね

質点系

全 弾 塑 性 型

復 元 力 特 性 を用

かつ

減衰

無 視

し た

性 応

答 解 析

に より そ の

基 本 的

なエ ネル ギ

答特性

につ い て

ら かに し, その

有 効 性 を

じ たη。

 

本 報

で は,

本構

に よ る

骨 組

弾 塑 性 応 答 解 析

に よっ て

ら れ た

答特性

集 中 性 状

お よ び

1

層の柔 剛 混

合構 造

の エ

吸 収 性 状

につ いて

動 台 上の

多 層 骨 組 縮 小 模 型

動実

によ り

確 認

す るこ と と し た。

 

これ まで

々 の

仮 定

く構 造 物

地 震 応

答解析

結 果

妥 当性

検 証

する

有 効

手段

と し て

振動台実

数 多

わ れており

鋼 構 造 多 層 骨 組

対 象

に,

比 較 的

き な

まで

っ た

復 元 力 特 性

す る

研究

さ れて い るS )

]4 ) e こ れ らの う ちで

高 梨

ら は

ル ギ

論 的 観 点

か ら せ ん

断 型

3

1

スパ ン の ラ

メ ン

構造

お よ び

構 造 模 型 を対 象

降伏

せ ん

断 力 係 数 分

え て

弾 塑 性 振 動 実 験

秋 山

4L6 ) により

ら か に さ れ て い る

損傷集

中現 象

確 認 を

っ て い るIOLII }Q

 

本 実 験

で は

前 報

7) で提

し た

1

ルギ

中 型 柔 剛 混 合 鉄 骨 構 造

有効

検 証 す

るた め, せ ん

断 型

5

メ ン

骨 組

対 象

各 層

降伏

せ ん

断 力 係 数

最 適 降 伏

せ ん断 力 係 数 分

6 }に

うモデル お よ び

1

降 伏

せ ん

2

層 以 上

降伏

せ ん

係 数 分 布

意 図 的

さ く した モ デ ル を比

本 論 文の

部は 既 に文献

1

}に おい て発 表し た

   

清 水 建 設 (

技術研究 所

 

主 席 研 究 員

工博

 

清水 建

技術 研 究 所

 

# * 清水建設 〔株 )原 子 力本 部

工 修 * * * * 清水 建 設 (株 )技 術研究所

工 修 * 一 * * * 住 友 金属 工 業(株

建 設エ ジニ ア リング事 業 本

    部

築技

術研 究 室

 

室 長

工 博

Shimizu

 

Corporation

 

Dr

 

Eng

Shimizu

 

Corpora

巨〔川

Shimizu

 

Corporation

Shim

重zu 

Co

omtion

Sumitomo

 

Metai

 

Industries

, 

Ltd

Dr

 

Eng

(2)

Table

 

l

 

Features

 of  

Specimens

Spoc

imonDistribution

 of  

Yield

Shear

 Co日ffioi日ntHi 冤ador  闘otin  lstStor サ

Str3n

th

 Ratio ,

Q

Q

、、  

YbldDedDrma

tion  

Ratior

δδ1 α 12 κ

i

1

F

10

45

α1αL 畑on

F

20

30

 

1

 一

5

αrα

Mon

F

30

30

 

1・

 一

1α1Mi 翼ed

1

0 5

F4o

30

 

1

 一

5

α1儀

Mi

翼ed 1,0 10

Table

 

2

 

Mechanical

 

Properties

 of 

Materials

 

Used

Typ

巳5  0fSteo1   σr

t

’。m2〕   σ

tl6m2

〕 6“ ε

  

E

       3 罵

10

(t’。m2)  

E

馳 瓦 10 〔t ’cm2 〕

SS412

774

420

021o

552

172

65

H「

o7

578

040

0160

382

11

1

12

Table

 

3

 

Properties

 of 

Specimens

Spec

StoryStoryYield

SoctbnF

凵nd8m6ntaI

imenNo

WgightShearo

Co

umsN3 蜘ra1

Coeff卜 P6riod ti

ntB       D

i

t) α1 〔c鵬〕    〔c面)

T1

〔se。) 50

400

9041

345  1.345

40

40O

685L546

   

1

546

F

130

400

5641

659 

1

659O

323

20

40O

4951

750

   ユ

750

10

400

4501

883  1.883 F

21O

400

3001

562  1。6620

352

Fle

0

1500

996  0.996

F

31

o

40

0

410

Stifr

0.1501

905  1.511 F

4

 

1

Fle罵

 

Stif

o

400

1500

1500

996

  0.

996

0.476  3.

0220

355

象 と して

後 者

降 伏

せん

力 係 数

第 1

層 を 柔 剛 混 合構

造で

構 成

し た モ デ ル につ いて

弾 塑 性 振 動 実 験

ルギ

論に

づく

か ら その

震 応 答 性 状

検討

し た

7)

減 衰 完 全

性系

の シ ミろ レ

ションに よ

られた

結 果

妥当

性 を検 証

する ため

応 答 解 析 結 果

実 験

を比 較

検 討

し た

2.

実 験 概 要

2

1

試 験 体

 

試 験 体

Fig

1

に示 す よ うに

は矩

断 面

の み で

構 成

柱 降伏 型

5

1

スパン の

対 称

2

か らな る

立 体

メン で

実 際

鋼 構 造 骨 組

1

10

ス ケ

ル の

架 構

モ デル で ある

各 層

量 は すべ て

し く し,

実 際

建 物

床荷

重 を模 型 則

づい て

床 用 厚 板

用 鋼

を付 加

し て

調 整

し た。

験 体

特 徴 を

Table

 

1

試 験 体

F

1

1

降伏

せ ん

断 力 係 数

a、を

0.

45

して

各 層

降伏

せ ん

力 係 数 分 布

as

i

番 号

最 適 降 伏

せん

数 分 布

n

6) 

ai

従 う も

の で

従 来

骨 組

相 当

す る

試 験 体

F −

2

2

強 度 を試 験 体

F

1

に し

1

の降 伏せ ん

断 力 係

tw

 ai を

0

30

と して

2

層 以

上の

せ ん

断 力 係 数 分 布

最 適 降 伏

せ ん

断 力 係

数 分

1.5

倍 と

して いる。

試 験 体

F −3

お よ び

F

4

各 層 の強

試 験 体

F −

2

同等

に し

1

を 柔 部 材

間柱

剛 部

材 と し た

柔 剛 混 合 構 造

と して い る。

両 者

試 験 体

では,

柔 部 材

剛 部 材

の 強 度を等 し く し

部 材

降 伏 変 形

と し て,

柔 部 材

剛 部 材

降 伏 変 形 比

えて い る

 

試 験 体

F

1

お よ び

1

強 度

を 弱 く し た 試 験 体

         

Fig

1

Shaking

 

Tsble

Test

 

Setup

F −

2

との

比 較

骨 組

損 傷

集 中性

を 調

ま た

試 験 体

F −

2

試 験 体

F −

3

,F −

4

との

比 較

に よ り,

柔剛

構 造

応 答 特 性 を 明

ら かにす る。 さ らに,

試 験

F −

3

お よ び

試 験 体

F

4

との比

に よ り,

降 伏 変

形 比の柔

剛 混 合 構 造

応 答

特性

ぼ す

響 を調

 

は,

上 記

設 定

し た

降伏

せ ん

断力係数

っ て

ま る

降 伏

せん

断 力

P −

効 果

に よ る

降 伏

せ ん 断

下 分

あら か じめ

付加

し た

断 面 と

してい る7 )

 

な お,

試 験 体

F

1

お よ び

F

2

試 験 体

F −

3

お よ

F

4

2

には

SS

 

41

を用

いた。

試 験 体

F

3

お よ び

試 験 体

F −

4

1

剛 部 材

に は 塑

性 変 形 能 力

きい

SS

 

41

柔 部 材

に は

能 力

きい

高 張 力 鋼

HT

 

70

い た

また

床 板

1mXlm

SS41

IR.

32

い た

験 体

試 材の機 械 的 性 質 を

Table

 

2

各 試 験 体

元 を

Table

 

3

2.

2

 

振 方 法

 

試 験 体

の 加

に は

圧 式 振

動 台

を 用い, 水

54 一

(3)

500

     

0

( 冠 ・。 〕 :N

0

100

05

8

ω 、 E 。

o

5

     

10

     

15

   

Time

 〔sec〕 〔a)

 Time History

00

0

               

0

5

     

Peried

  〔

sec

     

b

 lnput

Energy Spe

trum

     

Fig

2

 

1nput

 

Earthquake

 

Wave

20

LD

加振

し た。 な お

加 振 時

試 験 体

に ね じれ が 生 じ る こ と な く

軸 方 向運 動 が保 証

さ れ る よ う に,

動 台

上 に

1

平 行 加 振

フ レ

を設 置

こ の フ レ

ムと

試 験

層 床

上に そ れ ぞ れ

2

の ワ ッ トの メカニ

ム15}を

付 け

た。

 

力 地 震 波

El

 

Centro

 

1940

 

NS

分の

速 度 記 録

各 試 験 体

へ の

え る た めに

衰 定 数 を

h=

0

1

し た

1

質 点

弾 性系

応答

に よ る 入

ルギ

ー ・

ス ペ ク

ル6 ,の

卓 越

す る

期 領域

試 験

1 次

周 期

包 含

さ れ る よ うに原 波 形の

時 間 軸

1

2

縮 小 し た

地 震 継 続 時 間

20

と し た。

ルギ

入 力

は その

等 価 速 度

VE

と して

100

 cm

sec

最 大

力 加 速 度

2

  =

500gal

を 目

と し た。 

Fig

2

に入

力 地 震 波

時 刻 歴

お よ

ルギ

ー・

ス ペ ク

示 す

 

な お

各 試 験 体

振 動 特 性

を 調べ る た め

弾 塑 性 加 振

先 立

っ て

自 由 振 動 試 験

お よ び

性 加 振 (

El

 

Centro

lg40

 

NS ,

2

。max

 

50

 

gal)

っ た

2

3

  計 測 方 法

 

測 定 項 目

は,

振 動 台

お よ

び試

験体

層 床 面

応 答 加

速 度

各 層 床 面

水 平 変 位

せ ん

断 力

1

層 柱

付 加 軸 力 等

で あ る

 

応 答 加 速 度

につ い て は,

振 動

ヒお よ び

試 験 体

床 面

中 央 部

にひ

式 小 型 加 速 度 計 を各

1

加 振 方 向 成

分の測 定 を

っ た。

 

各 層 床 面

水 平 変 位

につ い て は,

振 動 台

上に

設 置

し た

変位

フ レ

不 動 点 )

差 動

トラ ン ス

位 計

を取

変位

ロ ッ ドを

し て

面 中 央

水 平 変 位

測 定

し た

 

層の

応 答

せん

断 力

につ いて は,

層 柱 中 央

100mm

れた

2

つ の

断 面

加 振 方 向

相 対

す る

2

貼 付 し

4

のひ

に よっ て

測 定

し た。

 

1

層 柱

付 加 軸 力

につ い ては

第 1

央 部

加 振 方 向

相 対

する

2

面に貼

し た

2

枚の ひ

み ゲ

ジ に よっ て

軸 力

変 動

測 定

し た

 

各 成 分

記 録

増 幅 器

デ ィ ジタ ル デ

収 録 装 置

に よっ て

録 し た

サン

リング タ

ム は

1

200

秒 と

し た

3.

実 験 結 果

1

) 総

 

弾 塑 性 加 振 時

の入

力 地 震

と して は

E1

 

Centro

 

l940

NS ,

属 

500

 

gal

時 間 縮 尺

1

2

設 定

し た

答結

2D

凵 〉 誓 旦 三 δ

o

」 o

冠 ぢ ト n

00

   

0

5Period

  (

sec

1

D

Fig

3

 

1np

皿t 

Energy

 

Spectra

 Qf 

Observed

 

AcceleraIion

 on 

Base

Plate

h

O

1

1

0

           

5

           

0

2

ぢ 巴 ω

2

≒ o 」

0

0

 

0

05

1

0

           

5

           

0

」 ぢ 。

ω

2

≒ o 」

0

1

     

0

5

Period

      

T

  〔

sec

a)

 Specimen  

F

2

1

0

   

0

0

     

0

05

    

0

1

      

0

5

     

1

O

       

Period

      

T

  (

soc

       

b

 

Specimen

  

F

4

Fig

4

 Feurie

Spectra

 of 

Response

 

Displacement

1st

 

Story

55

(4)

3

Story

51Q

t

〕 o δ(om 3 o 3

1Q 〔

t

3

Q

t

Story

21

D δ 〔cm

3

0 3 1Q 〔

t

Story

11

囗 δ 〔。m

3

o 3 〔a)

 

Specimen

 

F

1

3

Story

51Q

t

〕 o 5 〔cm 3 o 3

1Q 〔

t

3

Q

〔t )

Story

21Q

〔t 〕 口 δ〔Gm) 3 o 3

1 (

b

 

Sp80imgn

 

F

2

Table4

 

Experimental

 

Results

Spoo

ime

【   

Tot

1

  Ener8y    In叫tV ε 〔cm ’sec 〕   阨ximum   I叩 utAcc610ration 芝

981

) Fu冗d8mental   Natu旧

1

  

P

iodT1

〔se。) Da

in

Gonst8n

ヒ h  (傷 〕 Ori区

ina1100

OO

500

F

1 82

23 461

0

331

0

840

F

2

85

26

58

O

360

0。847

F

3

84

04

517

0

414

2.034

F

4

78

66

619

0

355 1.012 果の 処 理

間は

特 記

の ない

加 振時 間

20

秒 間 と

し た。

Fig

3

に,

試 験 体

の べ

ト上

観 測 加

速 度 波

お よ

標 波

入 力

ー ・

ス ペ ク トル を

図よ り

試 験 体の 観

測 波

の ス ペ ク トル は周

0

5

秒 以 下

領 域

で は お お む ね目

標 波

の スペ ク ト ル と よ く

合 致

して いる。 た だ し

周 期

0

5

秒 以

上の や や

長 周 期 領

域で は

振 動 台

駆 動 制 御 上

理 由

か ら 目

標 波

56

3

Q

t

Story

41

0

Q

〔t)

6

〔cm 3 0 3

   

Story

2

  1 口

Q

〔t〕 e 〔cm

Q

t

Q

t

Q

t

3

1

Q

t

〕 D ヨ

Fle

ible

  1Q 〔

t

Me

ber

0 〔cm 3

0

3

1

3

Q

〔t〕

3

Q

〔t)

Fle

ible

  1Q 〔t)

Member

o δ〔。m 3 o 3

1 (c)

 Specimen F

3       

d

 Specimen 

F

4

  

Fig

5 Hystelisis

 

Loops

 of  

Specimens

の 入 力エ ネル ギ

ー・

ス ペ ク トル より か な り

下 し て い

(5)

価 速 度

お よ

び最 大

力 加 速 度 を示

ま た

振 動 試

変位波形

か ら

ら れ た

各試験体

1

固 有 周 期

び減

衰 定

せて

よ り

試 験 体

ル ギ

等 価

速 度 は

78

66

85

26cm

sec といずれ

も同

の レベ と なっ て いる

 

Fig.

4

には

試 験

F −

2

お よ

F −

4

性 加 振 (

20max

50ga1

お よ び

加 振

  ≒

500

 

gal

1

応 答 変 位 波 形

の フ

スペ ク トル

を示

弾性加

振 時

最 大

ク は

各 試 験 体

1

であ る。

より

弾 塑 性 加 振 時

の スペ ク トル は

1

次 固 有 周 期 よ

や や 長

領 域

ク が

れ てい る

これ は

1

塑 性 化

に よ り

1

び たこ と を

し て い る

 

構 造 物

へ の

地 震

に よ る

はこの

実質 的

1

次 固 有 周 期

き く

依 存

す る

し た がっ て

試 験 体

F

4

力 加 速

がほ か の

試 験 体

の そ れ よ り

きい に

か か わ ら

さい の は

塑 性 化

によ る

実 質 的

1

次 固

が 長 く なり

しか もこ の

期領 域

で の

実効的

入 力

下 し たこと に よ る

2

層 せ ん 断 カ

層 間 変

関 係

 

Fig.

5

各試

験 体

せ ん

断 カ

層 間 変 形 関 係

示 す

せ ん

断力

応 答加速度

タ か ら

め た

試 験

F

−3

お よ び

F

4

1

柔 部 材

剛 部 材

の せん

応 答 加 速 度

タ か ら

ら れ た

1

せん

断 力 を

ジ か ら

ら れ た

柔 部 材

剛 部 材

のせ ん

断 力

軸 力

水 平 成 分

分 担 率

に より

け た

  試 験 体

F

1

場 合

1

弾 性 挙 動 を 示

2

では

き く 塑

性 化

して いる。

試 験 体

F

2

場 合

意 図

し た と おり

1

の みが

し く

き く

塑 性 化

2

層 以

上 は ほ ぼ

弾 性

にと ど

っ て い る。

1

層 を

柔 剛 混 合 構 造

と し た

試 験 体

F

3

お よ び

F

4

場 合

と して は

F

2

同 様

1

の みが

め て

き く

2

層 以

上 は お お む ね

弾 性 範 囲 内

構成部 材

ご と の

挙 動

る と

剛 部

し く

大 き く塑

柔 部 材

弾 性

に と ど まっ て い る。

3

ル ギ

吸 収 率

 

Fig,6

試 験

累 積 塑 性

みエ

骨 組

累 積

みエ

ルギ

する

比 率

す。

累 積 塑 性

みエ

は そ れ

れのせ ん

断 カ

層 間

形 関 係

の ル

面 積

と して

求 め

し た がっ て

この量 は

減 衰

に よっ て

消 費

さ れ るエ

まれ てい る た だ し

分 時 間

試 験 体

静 止

する

での

時 間

と し た

  試 験 体

F −

1

場 合

2

以 上

き く 塑 性 化 して お り

2

で は

骨 組 全 体

のエ

吸 収 量

55

%,

3

13

4

で は

26

3

つ の

集 中

し てお り,

各 層

の エ

量の分

不 規 則

である

oZ   あ 」 o の ω

5

4

3

2

1

   

0

      

20

      

40

      

60

      

80

      

100

         

w

w

 

(%〕

Fig

6

 

Ratio

 of 

Cumulative

 

Inelastic

 

Strain

 

Ene

gy

5

4

 

3

δ Z

2

診 o

1

 

O

           

lO

           

20

           

30

       

il

Fig

7

 

Cumulative

 

Inelastic

 

Deformation

 

Ratio

 

これに

し て

第 1 層

相 対的

く し た

試験

F

2

F

3

F

4

場 合

は, そ れ ぞ れ, 骨

組 全

のエ

吸 収 量

80

89

お よ び

91

% が 第

1

集 中

し ており

2

層 以 上

のエ

収 率

は わ

かで

る。

2

層 以 上

のエ

大 部 分

減 衰

っ て

消 費

さ れるエ

るこ と を

えれ ば

1

へ の

累積

みエ

ル ギ

集 中 率

は さ ら に

きい

試 験

F −3

お よ び

F −

4

1

につ い て

る と

柔 部 材

が ほ ぼ

弾性

に と ど まっ て い る ため, そ れ ぞれ,

第 1

のエ

ルギ

吸 収 量

94

お よ び

98

% が

剛 部 材

累 積

みエ

と し て

吸 収

さ れ てい る

試 験

F −

2

,F −

3

お よ び

F

4

の よ うに

集中層

け ることに

っ て, そ の

の み で

地 震

大 部 分

塑 性

みエ

して

吸 収

さ せ ること がで きる こと を

し て い る

(4 > 累

積 塑

性 変

倍率

 Fig.

7

各 試 験

塑 性

形 倍 率

平 均 値

η++η

2

分 布

す。 ここ に

η

は そ れ ぞ れ

正 側

お よ

び負 側

累 積 塑 性 変

各 層

せん

層 間 変 形 関係

履 歴 曲 線

横 軸

切 る

変 位

と そ の

直 前

横 切

変 位

との

差 (

分 量

を 正

の そ れ ぞ れにつ い て

累 積

し た

を 各 層

降伏変

形 量 で

し た 量 と す る。 た だ し

試 験 体

F−

3

お よ

F −

4

1

層につ い て は剛 部 材の値 を 示 す。

57

(6)

6

4

ξ

2

306

 

20

10

0

    

0

 

02450102030

     

                                       +       μi                  η1 〔a〕

 

μ ’

μ

 

Relationship

  

 

b

 

η ←

η

 Relationship

Fig

8 1nclination

 of  

I

丑e旦astic  

DefQrmatbn

 

Rat

  試験 体

F −1

場 合

1

弾性

の た め そ の

倍 率

は ほ ぼ

0

で あ る が

2

層 以 上

で は

塑 性 化

に よりか な り

き な

累 積

倍率

し,

2

累 積

性変

倍率

き く なっ てい る

。こ

験 体

各層

積塑性 変

倍率

し く な る よ

注 意

その

強 度 を最 適 降伏

せ ん

断 力 係 数 分 布

わ せ たに

か かわ ら

各 層

累 積 塑 性 変 形 倍 率

と なら

れ か の

損 傷

集 中

す る ことに な る

また

そ の

集 中層 を 予 測

する こ

困 難

実 際

建 物

で は

施 工 性 を 考 慮 し

部 材 断 面

選 択

材 料

の ば

き や

次 部 材 等

影 響

強 度 分 布

最 適 分 布

わ せ る こ と が 困

るこ

と を 考

え れ ば

べ て の

き なエ

吸収 能 力 を見 込 む 必 要

  第

1

強 度 を弱

く し た

試 験 体

F

2

F

3

およ び

F −

4

はい

も第

1

めて

き な

累 積 塑 性 変 形

倍率

を 生

じてお り,

2

層 以 上

累 積 塑 性 変 形 倍 率

さ く 損

軽 微

であ ること を

し てい る

ま た

柔 剛 混

合構 造

注 目

す る と,

試 験

F −3

場合

1

部材

強 度

試 験 体

F −

2

第 1

層 強 度

1

2

に なっ て い るた め 累

積 塑 性 変

倍 率

F −

2

2

と な り

さ ら に,

試 験

F −4

場 合

試 験

F

3

に比べ て

降伏 変

形 比

約 2

になっ て い る た め

量のエ ネル ギ

吸 収 量 で も 累

積 塑 性 変

倍 率

は約

2

倍に なっ て いる。 この よ う に, エ

集 中

で は 地

を特 定

1

さ せ るこ と がで き る た め

この層に の み

き なエ

見 込

め ば よい。

  Fig

8 (

a

お よび

b

は それ ぞ れ

見 掛

けの

性 変

倍 率

μ

δ融.

δ.

1

お よ び 累 積 塑 性

形 倍 率 ηの 正 側 お よ

負側

のそ れ ぞ れの

値 を プ

ロ ッ

し た

ので

より

見 掛

けの塑

倍 率

μ は, い

れ の

試 験 体

につ い ても か なり

る が

累 積 塑 性 変 形 倍

η は

試 験 体

F −2

の 場

かに

正 側

のの

れの

試 験

と も

正 側

負 側

でお お む ね

量 と な り, ほ と ん ど

ら な い こ とが 分か る

 

ま た

見 掛

けの塑

性 変 形 倍 率 (

平 均 値 )戸

μ++μ

つ/

2

と累 積 塑 性 変 形 倍 率 (

平 均 値 )

万 との比

Ph

につい て は

試 験 体

F

−1

2

層 で は

Pfo

o

04

試 験 体

F −

2

一 58

5

4

 

3

OZ

2

o

oZ   為 」 o ρ ω

1

 

01234567

       

δ1

hl

 

×

1b

i

Fig

 

g

 

Maximum

 

Interstory

 

Deformation

 

Angle

5

4

3

2

1

0

0

    

0

2

     

0

4

    

0

6

     

0

8

    

1

O

     

L2

         

e

i

δri

     

Fig

10

 

Residual

 

Deformation

1

では 酉

;O.15,

試 験 体

F −

3

1

層 剛 部 材

で は

P

万・=

o

13,

F −

4

第 1

層 剛 部 材

で は

万/万

0

15

と なっ てお り

れ も

さ な

変 位 振 幅

数 多

く の

しを

けてお り

吸 収 効 率

5

) 層 間 変 形 角

 

Fig,

9

各 試 験 体

層 間

形 角

分 布 を示

 

最 適 降 伏

せ ん

力 係 数

布 を も

試 験 体

F −

1

場 合

2

層 以 上

塑 性 化

っ て

剛性

低下

する た め,

も比 較 的 大

き な

層 間

じ ている

1

せ ん

断 力係 数

第 2

層 以 上

して

相 対 的

く し た

試 験 体

F

2

F

3

お よ び

F −

4

場 合

1

非 常

大 き

層 間

じてい る が,

第 2

層 以 上

間 変 形

さい こと が 分 か る

これは

1

地 震 入

大 部 分

みエ

と し て

し て し ま

2

層 以 上

に 入 るエ

が 小

くな

る た め である

 

柔 剛 混

構 造

につ い て

降 伏 変 形 比

差 異

る と,

降 伏 変 形 比

きい

試 験 体

F

4

の方 が

試 験

F −

3

よ り

1

最 大 層 間

さ く なっ て いる

これ は

試 験 体

F

3

試 験

F −

4

で は,

4

さい ほ かに

を 早

に剛

部 材

塑 性

ひずみエ

ルギ

と して

吸 収

して し まうた め

振 動

与 す るエ ネルギ

下 する ことに よ る。

(7)

6

留変形

 

Fig.

o

降 伏

量に

す る

残 留 変 形 量

分 布 を示 す

 

試 験 体

F −

1

で は

2

以 上

が 塑 性 化 す る た め そ れ ら の

に か な り

き な

残 留 変 形

が見 られ る

ま た

F

−2

で は

1

わ だっ て

き な

残 留

じ て い る が

これは

柱 部 材

き く

塑 性 化

する ことに よ り 層 剛

が 低

し たためで ある

こ れ に

柔 剛 混

合構

験 体

F −3,F −

4

で は

剛 部 材 が 塑 性 化

し て

も 柔

部 材

元 力

くた め

残 留 変 形

は き わめて

さい

 

降 伏 変

形 比に よる

差 異

る と,

降 伏 変 形 比

きい

試 験

F −

4

降 伏 変 形 比

さい

試 験 体

F −

3

べ て

残 留変

はかな り

さ く な っ て い る

こ れ は

試 験 体

F −3

で は 柔

部 材

が わ ず かに

塑 性 化

し た た め で

4.

性応 答

解 析

  本 節

では

型の

元 力

特 性

い た

無 減 衰

性 応 答 解 析

シ ミュ レ

ショ ン に よ り

得 ら

た前

報 (

文 献

7)

果の

当 性

証 する た め

無 減 衰 完 全

解 析

果 と

との比

を 主

とし

さ ら に,

鋼 材

の ひ

お よ

Bauschinger

効 果

の エ

応 答

へ 及 ぼ す

影 響

につ い て も

す る

4

1

解 析

 

を せ ん

で モデル

す る と

運 動 方

程式

次式

え ら れ る

   

M

1

C

1

K

lyl

瞳 }

ll

 

12

−一 …

(1 )

こ こ に,

M

C

お よ び

K

は そ れ ぞ れ

質 量 行 列

減 衰

お よ

で あり

ly

相 対 変 位

ベ ク ト ル

,2

は地 震 加

速 度

であ る

  (

1

をエ

ル ギ

と し て

評 価

す る と

次式 を得

     

W

,十

十 肱 鷹

E

………

2

こ こ に

は 運 動エ ネル ギ

ー,

弘 は

減 衰

に よっ て

さ れ るエ

ー,Ws

はひ

みエ

ー,

 

E

ル ギ

であ り

そ れ ぞ れ

次 式

定 義

さ れ る

w

dt

w

c

w

一’

K

ly

dt

E

− 一

12dt

………・

(3 )

こ こ に

t

。は 地

震 継 続 時 間

る。

 

解 析

モ デル は,

1

層の

相 対 的

に弱く した

F −

2

非 混 合 系 )

お よ び 試 験

F

4

柔 剛 混 合 系

と し

そ れ ぞ れの

解 析 諸 元 を

Table

 

5

す。

表 中

剛性

1

弾 性 加 振 結 果

よ り

め た

であ る

 

解 析

,Table

 

6

4

ス につ い て行っ た

完 全 弾 塑 性 型

Bi

hnear

型 (

硬 化

Table

 

5

 

PropeTties

 of 

Anarytical

 

Models

Sp6c

StoryStoryStiff

Yield

Yl81d

ImonNo

Weight

囗3SS Sh3arOefoma

kI

ForCOtion iWi (

t

〕 〔

t

’。m)

Q71

t

〕 δ∬(cm〕

5o

4080

7423O

42160

5680 40

4081

33500

63840

4

82

F

230

4081

62930

ア8480

4817 20

4082

0ア100

91480

4417

10

4081

29640

69640

5372

5O

4080

7505O

4216O

5618

4o

4081

3608o

53840

4691 F

430

4081

7135O

7848o

4580

20

4082

0471O

9148O

4469   Fle其

1

  

Stiff0

408O

13991

1875o

29910

35002

13800

2947

Table

 

6

 

Analytical

 

Cases

Amlytio81

 C8seRastoring

Force

 Oharaot●rlstiCS

D8mpin8Const

自nth 〔艶〕

1

Elasto

Ferfgctly

 

Pl8stlc

 Type

o

o

H

Bi

凵no8r τ¥p8 (

Strain

 

Hardenin8

712  

0

02

0

O

皿 Trl−

Llnoar

 

Type

 (

Straln

 

H8rdenin

冒)

71

 

 

0,3r

 

72

 

 

O

02

 

Q6

 

 

2Q

3

O.0

皿 Tri−LFnear

 

Typg

 

Str

in

 

Hardeoing 〕 71

 

0.3

 

72

 

0.02r

 

Q

 

2Q

3F

2

0

847

F

431

012

yo

δ ソ δr

〔e)

 Elastie

Perfeetly

 

Plastic

 

YPe

Qr

7LKo o

δ r

 

δr

b

 B

Linear Type 

Strain 

Hardening

72Ko

Q

LKo

o

 

∂y1

δ

r

δ

δr δ,1

一 一

Q

(c〕

 

Tri

凵 near

 

Type

 

Strain

 

Harde

Tng

Fig

11

 

Restoring

For

じe 

Characteristcs

モ デル

修 正

Tri−linear

硬 化

モ デ

1°1

3

種 類

い た

Fig

11

参 照

 

Bi−linear

は ひ

硬 化

によ る

耐 力

影 響 を 考 慮

し たモ デル,

Tri・

linear

は ひ

硬 化

の上に

Bauschinger

効 果

影 響 を考 慮

し たモ デル で

実 際

特 性

い もの で あ る。 な お

Tri

linear

諸 元

文 献

10

設 定

し た

につ い て は

1

お よ び

2

減 衰 定

Table   l   Features  of   Specimens Spoc − imonDistribution   of Yield−Shear   Co 日 ffioi 日 ntHi 冤 ador 闘 otin   lstStor サ Str3n 匪 th Ratio , Q , ノ . Q 、、   YbldDedDrma−tion Ratiorδ刄/。δ冨1α 12κi等1} F − 10 .45 一α 1 αL 畑 on F − 20 。30  1 ・  一5α r α 二 Mon F −
Table   5   PropeTties   of   Anarytical   Models Sp6c 一 StoryStoryStiff 一 Yield 一 Yl81d

参照

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