1
論 文】 UDC ：624．
042．
7 ：620．
1 ：624．
012．
45 日本建築学会構造 系 論 文 報 告 集 第 377 号・
昭 和 62 年 7月鉄 筋
コン
ク
リ
ー
ト
造 実 大
7
層
建物
の
仮
動 的 実 験
一
日米
共同
耐
震 実験 研究
そ の
3
一
正 会 員 正 会 員 正 会員 正 会 員薗
村
本
田之
上
芳
岡
中
隆
慎
志
＊学
宰 ＊伸
＊ ＊ ＊介
＊＊ ＊ ＊ は じ めに前報2°）
・
21｝に 引 続き，
本 報お よび 次報に お い て は，
1質 点 仮 動 的 実 験 （Single
・
Degree−
of−Freedom
Bseude
−
Dynamic
Test
，SPD
実 験）手法5）・
6，・
21）に より
行っ た鉄 筋コ ン クリー
ト造 （以 下RC 造と す筒 ）実大 7層理
物pm） の耐 震実験の結 果につ い て報告す る。
実験は， ま ず，
地 震 入 力レ ベ ル の異な る 4つ の地 震 波に対 す る仮 動 的 実 験 （SPD
−1
か らSPD −4
） を 行い，
その後， 建物の補 修・
非 構 造部材の設 置 を行っ た後t さ ら に3
回の仮 動 的 実 験 （SPD−5
か らSPD −
7）を実 施し，
最 後に静 加 力 実 験にtti
よ り建 物を破 壊に至ら しめた。
本 報 （その
3
）におい て は，
この内，SPD
−
4まで の 実 験結果につ いて報告 するnt1 ） 。LSPD
実 験の結 果 1．
1SPD −
lSPD −1
は， 試 験 建 物の弾 性範囲におい て，SPD
実 験 手法が正し く作 動 する か どうか を確か め る た めの検 証 実 験と し て行っ た もの であ る。 入 力波と し ては 1978年 宮 城 県沖地 震 に お い て 東 北 大 学で 記録され た 波 形（
SENDAI
THO31978
NS
）を基に人工的に作 成 した 地 震波を 用い，
そ の 最 大 加 速度を23．
5gal に設 定 し だ勵。
図一
1お よ び図一
2に建 物頂 部の応 答 変 形の時 刻 歴と 荷重一
変 形 曲 線 （1階せ ん断力対 頂部 変 形 ） を示 す。
実 験は1
サイクル の加 力に相 当す る地 震 波の初 期 約 0．
6秒 まで の加 速 度 を入 力して，
仮動的実験 を行っ た。 そ の結 果，
建 物が完全弾 性域に ある とみ られ る範囲 で は，
SPD
実 験 手 法は何の 問 題もな く作 動す る こと が 明 ら か と なり，
検証実験と し ての当 初の 目的を達 成し たの で， 以 後は 入力 地 震 波 をゼロ と して，
仮動的 実 験 手 法に よる 自由 振動実験 を行っ た。
この 時 得ら れ た建 物の固 有 周 期 は約O．
43秒で あり，
こ の 値は仮動 的 実 験 前に行っ た 振 42
0
（ ∈ε
ざ
辺 O02RFL
DISPLACEMENT
SPD −1
0
’
O
．
5
1．
o
sec．
図一
1 頂部変形の時刻 歴 （SPD−
］）40
02
」 OO 二 〇 〇 切 Om一
2．
O−1．
0
一
20
一40
1。
0
2．
0
3．
O
RFL
Disp
し．
（mm ｝ ＊ 建設 省建築研 究 所 第 4研究部 主 任 研 究 員 ＊ ＊ 建 設省建 築 研 究 所 第 3研究部 主 任 研 究 員・
工博 喧 鎚 建 設 省 建 築 研 究 所 企 画部長・
工博 牌 林 建 設 省 建 築 研 究 所 国 際地 震工学 部 室 長・
工博 （昭 和 61 年 12月8日 原 稿 受 理 ） 図一2
1階せ ん断 カー
頂 部 変 形 関係 （SPD−
1） 注1） 本 耐 震 実 験に お い ては，
計700点以 上の変形 お よびひ ずみの測定を行っ た が， こ れ ら の細か い測 定デー
タ に 基 づ く議 論は続 編に ゆずる と して，
本編で は入 力 地 震 動に 対す る建 物の応 答 変 形，
荷 重一
変 形 関 係，
降 伏ヒ ンジの 発 生 状 況 等の建物の全 般 的な応 答 性 状につ い て報 告す る。
注 2＞ 人工地 震 波の作 成は，
以 下に そ の概略を示す渡 部・
藤 堂22｝の方 法に よ り行 っ た。
1） 作 成の方 法は，
通 常の正弦 波の重ね合わ せ に よ る。
2） 波 形の非 定 常 性を再 現す る た めに，
個々の 正 弦 波の 位 相に は実 測 記 録の位 相をそ の ま ま用い る。
3） 個々 の正弦 波の振 幅に関して は，
で き上っ た地震 波 の ス ペ ク トル特 性が与え ら れ た （対 象と し た実 測 記 録 の スペ ク ト ル特 性を 理 想化し た）応 答スペ ク トル に適 合す る よ う に，
そ の値を 順 次 修 正 し なが ら 何 回か の模 擬 作 成のあ と，
最 終 的な値を定め る。
実 験に用い た地 震 波は，
以 上の方 法によ り作 成し た い くつ かの地 震波の中か ら，
地 震 応 答 解 析によ る建 物 の応 答 が実 験 時に想 定し て い る所 定の応答にな るべ く 近 く な る もの を 選定した．
一
動 実
ttZ3
）の 結 果 （0．43
秒 ）と一
致して お り， ま た本 論 文 （その 1）ee1で述べ た各 階 単 独 加 力実験 （柔 性 行 列の 測 定 ）か ら得られ た1次 周 期 （O．
449秒 ） と もほ ぼ対応 し て いた。
建物が弾 性 範囲に止っ てい たこ と と対 応 し て，
SPD −
1に おい てはひびわ れ は発生 しな かっ たE3｝。 1．
2SPD −
2SPD −
2の 入 力 波と して は，
建物に ひびわ れ が入る程 度の 入力 レベ ル とし て，SPD −1
と同 じ地 震 波 を最 大 加 速度が 105gal にな る よ う に基準化して用いた （図一3
）。
図
一
4お よ び図一
5に頂部 変形の時 刻 歴と 1 階せ ん断 カー
頂 部 変 形 関 係 を示す。
頂 部 変 形の最 大 値は正 方向で26mm
（こ のと きの 1階せ ん断力は 194 t），
ま た負 方 向 で一
33mm （1階せ ん断 力は一
224 t）で あっ た。
図一
5 か ら明ら か な よ うに， 建物に は1
階せ ん断 力 が150t
を す ぎ る辺りか ら，
ひびわれの発生に よ る剛 性 低 下が生 じ 始めて いた。 建物の ひ び わ れ状 況it4）は ， 入力地 震 波の1，
64
秒に お け る負 側の 4番めの ピー
ク前後に耐 震 壁 引 張 側 境 界柱に 曲げひびわ れ が発 生 し， そ れ が徐々 に耐 震 壁の斜め ひ び わ れへ と進 展し て いっ た。
実験 終 了 時に は， 1階 境界柱 全長と2
階 境 界 柱の下部半分の範囲に曲 げひびわ れが 発 生し，
そ の ほ と ん ど が 耐 震 壁の斜めひびわ れ へ と進展し て い た。 また，
耐 震 壁に接続す る境 界ば りの両端部に は， 全階に わ たっ て端 部か ら ほ ぼ は り せい に相 当す る範 囲 に，
曲げひ び わ れ が発 生し た。
し か し，
A，C
フ レー
ム に は， はり端 数か所に曲げひ びわ れ が生 じた程 度で， 柱 に は ほ と ん どひび わ れは発 生し な かっ た。一
方，
床ス ラ ブには 3階 以上に お い て， 加力 と直交する方 向に境界ば りの曲げひび わ れか ら進展し た ひ び わ れが 生じ ていた。
入力地 震 波の 3．
8秒 以 降に行っ た仮 動 的 実 験 手 法に よ る自 由振動実験か ら得られた 建物 周 期は 0，
55 秒であ り， 弾 性時の L28 倍に伸びてい た。
1．
3
SPD−
3SPD −
3で は，
建 物に降 伏変 形の数 倍にあ た る変形を 生ぜ し め る 入力 地 震 波と し て，Taft
1952 EW を 基に人 20 ω）
，
OO く 図一
3 SPD 実 験に用い た入力 波形 ec．
） 注3） 何 本 かの直 交 方 向の はりの中央部 下 端には，
実 験 前か ら長 期 荷 重によ る ひ び わ れ が 生 じて いた （図一
10参 照）。
注4） SPD−
2終了時の ひび わ れ図は省 略する が，
ひ び わ れ 発 生の概況につ い ては図一
8か ら図一
11 に示 すSPD−
3 終了 時の ひび わ れ図を参 照され たい。
工 的に作成 し た地震 波 （図一
3 ）をその最 大 加 速 度が320gal
に な るよ うに基 準 化し て用いた。
図一6
および図一
7に頂 部 変 形の 時 刻 歴と 1 階せ ん断 カー
頂 部 変 形 関 係 を 示す。
頂 部 変形の最大値は 正方 向で（
E ∈）
．
一
彑 Ω一
〇 60 4020o＿
20一
40＿
60一
（
∈ ∈〕
．
一
Ω 皿 O 0 1 2 3 4 図一
4 頂 部 変形の時 刻 歴 （SPD−
2） 5sec．
｝ 図一
51階せ ん 断 カ
ー
頂 部 変 形 関 係 （spb−
2） 200 0 RFL DISPLACEMENT SPD−
3一
2°° 024681012sec．
図一6
頂 部 変 形の時 刻 歴 （SPD−
3） 図一
7 1階せん断 カー
頂 部 変形 関係 （SPD−
3｝一
一
65
一
們
⇔
「
尸
「
1」
「
」
’
．
．
．
尸
I Iめ
6
6
6
−
一
．
．
．
−
PO3．
Loading Frome 〔A｝neg
．
Loeding Catter SPD−
5）図
一
8 Aフレ＝ ム の ひ びわれ図 （SPD−
3終了時 ）お
め
6
6
−
P。s．
L。q吶 Frome 〔B｝・
一
・
・
−
neg．
Loading （ef †er SPD−
5｝ 図一
9 B フ レー
ムのひびわ れ 図 （SPD−
3終 了 時 ） 238 mni （部
材角
に
して1
／91
， この と きの 1階せ ん 断 力 は414t
）， また負 方 向で一
223 mm （部 材 角一
1／97，
1階 せ ん断力ば，−
409t）で あっ た 。 図一
7か ら明ら か なよ うに， 建 物は降伏を超えて大き く塑 性 化したが，
最 大 変 形時に お いて もな お荷重一
変形 曲 線は正の こう配 を もち，
いまだ 最 大 耐 力に は達して いな かっ た。実 験 終 了時の ひびわれ状 況 を 図
一8
か ら図一
11に 示 す。．
B フ レー
ムに おいて は，
耐 震 壁の 曲げ ひびわ れ お よ びそ れ か ら派 生し た斜めひびわ れが 4階まで進 展し，
耐 震 壁 境 界 柱 脚部お よび境 界 ばりの耐 震 壁 側 下 端 部に は か ぶ りコ ン クリー
トの圧 壊 が 生 じて いた。
な お，
耐震 壁の 斜め ひびわれ に関して は， 本建 物で は耐 震 壁 中に は り を 有してい ない こと か ら， ス ラブ を貫 通 して上下 階におい て連 続し て いた が，
そ れ らの ひび わ れ幅は小さ く，
耐 震 壁の挙 動に影 響を及ぼ すほどで は な かっ た。
A，
C
フ レー
ム でも多 数のは り， 柱の端 部に曲げひび わ れ が 発生し た ほ か，
加力方 向と直行する2，3
フ レー
ムの は り端 部に も多 数の曲げ ひびわれ が発 生した。 ま た，
床ス ラ ブに は，
加 力 方 向の は りの曲 げひ びわ れ か ら進 展し たひ びわ れ が，
ス ラブ を 直交 方 向に横 切る よ う な形で多数 発 生した ほ か， 図一
12に示す耐 震壁 境 界柱 （1階 ）の伸 縮 状態 か ら明らか なよ うに，
耐 震 壁の降 伏に伴う引張 側 境 界 柱 の上 方へ の伸びによ り，
こ の柱 を中 心と し た放射状の ス ラブひび わ れ が多数 発生した。
入力 地 震 波の約 10秒 以 降に行っ た 仮 動的 実 験 手 法に よる自 由 振 動 実 験か ら得ら れ た周 期1さ1
．
15秒であ り， 弾 性 時の 2．
67 倍に伸びて いた。 1．
4SPD −
4前 3回の実 験に おい て は
，
入 力 波と して人 工 地 震波をCrockS before†ne S†r凵c†ureし
一
posLe囗ding Frome〔3）
一
・
・
一
・
neg．
Loadlng ｛of †er SPD−
5）図
一le
3フ レー
ムの ひびわれ図 （SPD−
3終 了時｝、
1 2 3「
1
1
甲
… … 1．
［11
k
自1
」
一一
，〒〒1111
ノ π1
述
．
至関
…1
’
購
…旨ノ．
＝r
．
．
．
罪
壷
111
r．
◎一 一
8．一
．
．
一
．
TLIi
、卞
ll
．
亠
．
．
丿
こ マ 紺II副
鮒
ヨ
111
一
卩
：＝＝ ＝ ＝止＼
一
鴇
湿
蠶 ＝汗
等＝’
IIn
ゐ
＝
』L ”「．’
［
一
・
1
1
川
一
po5．
い口ding 6†hFしoor
SLob 図
一
11一
梅
一
一
一
．
−
neg．
Leeding （ef †er SPD−
3） 6階 床スラブの ひ び わ れ 図 〔SPD−
3終了時 ｝ 図一
12 酎 震壁境 界柱 〔1階 ）の伸 縮 用い た点を勘 案して，SPD −
4で は，
入 力 波 と して実 地 震 記録 を 用い る こと とし た。 数 種の 地震 記 録か ら応 答 変 形の一
方 向へ の偏りが少な く，
ま た比 較 的 長 周 期に強い一 66 一
成 分 を もつ 波とし て
，
図一
3お よ び図一13
に その波 形と 加 速 度 応 答ス ペ ク トル を示 す Hachinohe 1968EW 波を 選 定し，
建 物の最 大 耐 力に相 当 する変 形 を達 成し得る入 力レベ ル と し て その最 大 加 速 度 を350gal に設 定し て，
実験を行っ た。
図一14
お よび 図一
15に頂 部 変 形 め 時 刻 歴と1階せ ん 断 カー
頂 部 変 形関係 を 示す。
頂 部 変 形の最 大 値は正方 向 で342mm
（部 材 角に し て 1／64， こ の と きの 1階せ ん断 力は433t）， ま た負 方 向で一
321inm
（部 材 角一・
1／68，
1 階せ ん断 力は一
439t）で あっ た。
負の最 大 変 形 時にお いて若 干の耐 力低 下 がみ ら れた こ とから，
この時の せ ん 断 力 （−
439 t）を建 物の最 大 耐 力と考えて よい であ ろう。 建 物の最 大 耐 力は文 献21）に示す 予備 解 析か ら得ら れ た値 （約 280t） よりもは る かに高い もの で あっ た が， この よ う な建物 耐力の上 昇は，
図一
11に示す ス ラブの ひ び わ れ状況 お よ び図一
12に示す耐 震 壁 境 界 柱の伸 縮 状 況か らも推 測で き る ように，
1） 広 範 囲にわた るス ラ ズ筋が上 ば 引張時のは りの 曲 げ耐 力に貢 献し た こと （スラ ブ効果），
お よ び 2） 耐 震 壁の降 伏に伴う引張 側境界柱の上方へ の伸び に対して，
境 界ば りだけで な く，
直交ばり （お よ びそれ を含む周 辺の ス ラブ）が抵 抗し たこ と （直交 ば り効 果 ） が原 因と考え られ る。 本 実 験に お い て は
，SPD −
3以 後 新たに発 生 し たひ び わ れは ほと ん ど なか っ た が， 既存のひ び わ れの開 白はひ ろ が り，
耐 震 壁 境 界 柱1階の曲 げひびわ れ幅は約 4mm に達 し，
耐 震 壁の主 要な斜め ひびわ れの開口 幅も約 1 mm に達して いた。 ま た， 境 界 ばりの耐 震 壁 側 下 端 部で は，
コ ンク リー
トの圧 壊・
剥 落 が一
層 進み，
6 階のは り （写 真一
1）で は下ば主 筋の座屈 が 認 め ら れ たth5） 。 入 力 地 震 波の 4．
7秒 以 降に行っ た仮 動的実験手 法に よ る自 由 振 動 実 験か ら得られ た周 期は1．
36
秒で あ．
り，
弾 性時の 3．
16倍に伸びて いた。
2．
試 験 建 物の ヒン ジ発 生 状況
図一
16にSPD −
2か らSPD −4
に お け る建物の 1階せ ん断 カー
頂 部 変 形 関 係 を示す。
図 中 ● 印の あ る 点 は耐 震ゼ
壁 境 界 柱の主筋
が引 張 降 伏し た時 点を示してお り，
その 時の変 形は部 材 角に して約 114eo
であっ た。
今，
こ の点 を建 物の降 伏 点と考え る と，
正 負の最 大変形 （正加力で 1／64，
負 加 力で一
1／68）は塑 性 率に して お お む ね，
6に相 当す る。 建 物の荷 重一
変 形 曲 線はい くぶん ピンチ ング性 注 5） 境 界ば りの破 壊 が 耐 震壁側 下 端 部で の み見られ，
外 柱 側 下 端 部で見ら れ な かっ たのは，
境 界柱の伸び変 形 （縮 み変 形はわ ずか である）に よ り，
耐 震壁 側下端部が 圧縮 と な る時の境界 ばり の変形が外柱 側 下端 部が 圧縮と な る 時の変 形より大き くなっ た た め である。
また，
6階の境 界ばり で生じ た下ば主 筋の座 屈は， 施工上の ミ ス に ょ り こ の位 置で はあ ばら筋間隔が約20cm （設計では10cm ｝ にな り，
主 筋の 座 屈 長 さ が 長 く なっ たた め である。
（
EE）
」 色 盟 O 10 5．
ユ 己 匸 く．
OOイ
丶 Φ o 匚 OOo Φ に 0．
5 図一
13 400 200 O．
5 1．
O し5 2．
0 25・
Period
（sec。
） Hachinohe l968 EW の加 速 度スペ ク トル一
200一
40e RFL DISPLACEMENT SPD−
4342nmo o ［ I Time I騷
．
−
321 l l l O 2 4 6 seこ 図一
14 頂 部 変 形の時 刻歴 （SPD−
4）一
図一
15 1階せん断 カー
頂 部 変 形関係 （SPD−
4） 写 真一
1 （はり下 面か ら見た） 下ば主 筋の座屈一
一
一
67
− 』
状 を有 して はい る が お おむね良 好な 履 歴 形状を示 し て お りまた， 最 大 変 形 点におい て も荷 重の低 下や著しい破 壊 の進 展 が 見られなか らたことか ら
，
本 試験
建 物は塑性 率 6の変 形に対し て も靱 性に富む挙 動 を 示し た とい うこ と が で き る。
な お， 図 中の〜
の数字は負
加 力時に お け1 る各ル
ー
プの 最 大 変 形卓
を示 して おり’
f 各々部材 角一
1／320，−
1／170，−
1／130，
』
−
1／97，−
1／68，
塑 性 率に 直 す とL2
， 2，
4， 3，’
4
， 6に 相 当し て い る。
，
建 物 主 要 部 材の主 筋に添 付した ひずみ ゲ
ー
ジ
の読み を 基に し て，
こ の一
の各 変 形レベ ル に お ける降 伏ヒ ン ジの発 生 状 況 を 示し たの が 図一17
である。
こ こで， 図 中の○ 印は鉄 筋の ひずみ計 測 を 行っ た位置を示 し てお り， ○ 中の数字は鉄 筋が降伏し た変形 レベ ル を表 してい る。
ま た，’
○ 中に数字のない点は鉄 筋が降伏し な かっ た 事 を示してお り，
○中のx 印はゲー
ジ が 不 良で，
ひずみ 計 測を行えな かっ た事を示し てい る。
な お，鉄
筋の ひず み にっ いて は， ゼロ点の設定をSPD −1
直前に行
っ た た め，
長 期応 力や乾 燥 収 縮の 影 響が考 慮さ れていない こ と や， 長 時 間の実 験に伴う ゼロ点の移 動が考え ら れ ること か ら，
その値につ いては必ずしも正確な もの と は考え ら れ な い。
こ の こと を考 慮して，
降 伏の判定に は，
便宜 的 な方 法とし て ひずみ が 2000 μ を 超 え た 場 合 を 降 伏 と 考 え る ことに し た。
t．
t 降 伏ヒ ンジの発 生 状 況は次のと お り で あ る。変形レベ ル においそ耐 震 壁 境 界 柱が ま ず降 伏し た
。
その後 変 形レベ ル にお いて，
下 端 部が引張と な るB
フ レー
ム の 1．
3と お り柱に連 な1
は り端お よびA フ レー
ム の 1とお り柱に連な る は り端が降 伏し，
次い で変形レ ベ ル におい て，
下 端 部が圧 縮と な るB
フ レー
ムFi
）は り 端およ びA フ レー
ム 4、
と お り柱に連な る はり端が降 伏し た。
その後の変 形、
レベ ル におい て，A
フ レー
ム の 2，
（一
）Load
．
．
o）
Frame
（A
）S†rain gouge しOCO†lon
．
3と お り柱に連 な る は り端 と2 とお り柱に ヒ ン ジが発生 し た。 ま た， 最上階お よ び
1
階の柱の降伏ヒンジ は お お むね変形レベ ル におい て発生し，
耐震
壁 引 張 側 境 界 柱 に連なる直交ば りにも変形 レベ ル に おい て降 伏ヒ ンジ が発 生し た。 こ・
れ らの結果か ち，
本建 物の降 伏ヒ ンジ発 生 状 況に関 して次の よ う な一
般 的 結 論が得られ た。
．”
．
1
） 同一
の柱列に取りつ くはり端には， 各 階でほぼ同 じ変形レ層ル におい て降 伏ヒンジが発 生し た。 これほ文 献21
＞で示し た 予備解析 結果と 同じ結 果で あり，．
図一
18
に示すSPD −4
に お ける建 物 高さ方 向の変 形 分 布 から 明ら か な よ うに，
弼震 壁脚部が
降伏 し た後の建 物の変形 性 状は耐震 壁の剛体的 な 回転に よ り規 定され る ためT．
健 物 高さ方 向の変形 分布がほぼ直線状に なるた め で あ る。
2 ）
B フ レ
ー
ムにおいて は， すべて の は りに降伏ヒン ジ が発 生しtg
が，幸
の発生は下端 圧縮e
りも下 端引張
と な る端 部の方が先で あっ た。
黒 れ も同じ く予 備 解 析の結 果と合致す る ものであ り， はり耐 力が下 端 圧 縮 時 より下 端 引 張 時の方が小．
さい ことに起 因して い る6・
．
．
・
”
」
．
層
tt
．
1一
図一
16 l”” 1階せ ん断カー
頂部変 形 関 係 （SPD−
2か らSPD−
4）b
）FrGme
（B
）The number
in
circteindico
寸es †he dispLocemen† しeveし；faiLed to moasure †he s †raln
．
0
：did no†yie
匙d．
図一
1フ 降伏ヒ ンジ発生状 況 tc ）
Frome
（2
） 〆’
一 68 一
3） A フ レ
ー
ム に おい て は，
外 柱 （1，
4通 り柱 〉に 連な るは り端の 方が内 柱 （2，
3通り柱 ）に連な る はり 端 よ り 早い段階で降 伏ヒ ンジ が発 生し た。
こ れ は外 柱 接 合部に おいては は り 1 本に対 して柱 2本が取 りつ く た め，
は り は容易に その降伏 耐 力に達す る た め である。
4
） 図一
19に示す正 負 最 大 変 形 時 （1／64お よ び一
1／68）に お けるA フ レー
ム 2通．
り柱 （A −
2柱 ）の 引 張 主 筋の ひずみ値か ら明らか なよ うに，
負 加 力 時のA −
2 柱の主 筋ひずみ は降 伏ひずみ を大 幅に超え て い る の に対 し て， 正加 力 時の ひずみ は，
1階 柱 脚を除い て お お む ね 降 伏ひずみ よ り小さい値で あっ た。一
方，
A フ レー’
ム 3 通り柱 （A −
3柱 ）につ い て は，
ひ ずみ計 測 を 行っ て い な いが， 建物が対称でまた正 負の最 大 変 形が概ね同じ で あっ たことか ら， 負 加 力 時のA −
3柱の ひずみ は正 加 力 時のA −
2柱の ひずみ に近い もの と思わ れ，
そ れ 故，
負 加 力 時に は，A −
2柱に は降 伏ヒ ン ジ が生 じ た が，A −
3
柱に は降 伏ヒ ンジ は生じ な かっ た と考え ら れ る。
7 5あ
」
ε ω 5 4 5 2 1 o 10 RFL Dispし 〔cm） 20 30 図一
18 建 物 高さ方 向の変 形 分 布 （SPD−
4） → Rt−
1／68681610410556 ←1976
R＝
2245ノ
丶
A−
2CO しumn Llne 15565 1465 14137 1218 561682 7 》50000R＝1
／64
Unけ：「nlC「O S†raln ● ： 》2000
芦 o ： く2000P 図一
19 A フ レー
ム2通り柱の主 筋の ひずみ こ の よ うな A フ レー
ム内柱にお け る降伏ヒン ジ発 生 状 況の違いお よび耐震 壁 引 張 側 境 界 柱に連な る直交ば りの 降 伏は，
と もに，B
フ レー
ム耐 震 壁の挙 動 が 直交ば りお よ び （直 交ば り を 通 し て）A
フ レー
ム内 柱に影 響 を与え た た めに生じ た も の で あ り， 次のよ う に説 明さ れ る。 す なわ ち，
耐 震 壁の 降伏に伴う引 張 側 境 界 柱の上 方へ の伸 び （図一
12）に よ り，
そ れ に連な る直 交 ばりに は降 伏に 相 当 する大き な せ ん断力が生じ る （直交ばりの降 伏 ）。 この と き生 じ る直交ばりのせ ん断 力はそれ に連なるA フ レー
ム内柱 （負 加 力時に はA −
2柱 ）に引 張 力と し て作 用し，A
フ レー
ム内柱の曲 げ耐力 を低 下さ せ， 容 易に こ れ ら の柱に降伏ヒ ンジ を発 生さ せ るの である。
な お，A
フ レー
ム内 柱にお け る 降伏ヒンジの発生は，
図一
8に示し たA
フ レー
ムの ひびわ れ 図 に おい て， 外 柱 で は 7階柱頭と 1 階柱脚を除い てほ と んどひびわ れが 見 られ ない の に対して，
内柱で は中間 階柱頭・
柱脚に も多 数の ひび わ れ が見ら れ ること か らも推 察で き る。3．SPD
実 験 手 法の妥当性 実 大7層 建 物の耐 震 実 験は当 初 予 定して いた多 質点で の仮 動 的 実 験 （MPD
実 験）では な く，1
質 点置換に よ る仮 動 的 実 験 （SPD 実 験 ）により行っ た。SPD
実験に お い て は， 建 物の 1次振 動モー
ドのみが考慮 さ れ，
高 さ 方 向の外 力 分 布は実 験 中 常に逆三角 形 分 布と な る よ う に 表一1
SPD 実 験のフロー
チャー
ト （△ †）2．
，R
。〔△†）・h
・1声＝出
を・＋tQlル
nX ；Equivoしen↑Dispし o†（n ）s†ep nP ：Equtv口しen ↑Force q ↑ 〔n ）S†ep ・〜曾
・1・PU†A・C・
・†〔・）・↑・p M ：Equivqしen†MOSS△t：Compu †o↑ion In†ervq し
n＋IX7 ：RFL DispL q† （n＋1）s↑ep n寺1Q1；Bose Sheor o†（n＋1）s†ep
制御さ れて い た。 し か し ながら
，
実 地 震 時に建 物に作 用 す る力は，
必 ずしも1次モ’
一
ドの み が卓 越す るので は な く，
高次モー
ドの影 響 を必 ず 受 けている。
こ の よ うな建，
物の応 答に対す る高 次モT一
ドの影 響 を調べ ， 1次モー
ド のみ を考 慮し た SPD 実 験 手 法の妥 当性
を検 証す る た め に，SPD
実験と同一
の プロ セ ス による解 析 （以 後SPD
解析と呼ぶ）
お よびMPD
実験に対 応す る多 質 点系で の地 震 応 答 解 析 （以後MPD
解 析 と 呼ぶ ）を行い，両
者の結 果と実 験 結 果との相 互 比 較 を行っ たW6］。SPD
実 験と、
SPD
解 析の違い は，
表一
1に示すSPD
実 験の フ ロー
チャー．
ト中で，
実 験で は （n＋1
｝ス テッ プ で の 7階 変 位．
（n＋1，X
，）に対 応 する 1階せん 断 力 （n＋1Q
，）を 実 験に よ り求める の に対して， 解析で は静 的フ レー
ム解 析に よ り求める点だ け で あ り， そ れ以外につ い皿
即 。 樋（
←
）
」 OO 二 ω O ω 口 O・
・
400 SPDTes † （ ←】
」
OO ‘ の O 馴● OO一
30−
20一
ゆ 0 10 2050RFL
DI5P
し．
｛cm） ωSPD
Tes † 200 0 200 400 spbAno しysls（
← 》 」 ロ O ‘ ω O 的 OO一
50P20尸
10 0 10 2050 RFL DISPL｛cn，・
b
）SPD
Ano
しysis
一
50−
20−
10 0 10 2050 RFL DispL‘cm， c）MPD
AnoLysis
図一
20 1階せ ん断カー
頂 部 変 形 関 係の比較 （SPD−
4） 注6） SPD 解 析，
MPD 解 析お よ びSPD 実験の相互比 較に つ いて は，
本 論文 （そ の．
2）Z且1の付録に お いて も，
実 大 7層建物の耐 震 実験 をMPD 実験 か らSPD 実 験に変 更 し た理 由の ひとつ と．
して一
部その概 要を述べ てい る。
一
70
一
て は両 者は まっ た く同一
の プロセ ス をた どる。一
方，MPD
解 析は通 常の 多 質 点 系フ レー
ム地 震 応 答 解 析と同 じ であり，MPD
実 験を行っ た場 合の解析に相 当してい る。
な お，
解 析に おい て は， 文 献21）で用い た の と同一
の復 元 力モ デル （M −Clough
モ デル ） を 用い ， 部 材 定 数につ い て も初 期 剛性と降 伏 耐 力に は同：一
一
の値を用い た。，
し か し，
降 伏 後の剛 性につ い て は実 験に お け る最 大 耐 力が静 的フ レー
ム解 析か ら得られた値 を大 幅に上 回っ た こと を考 慮して，
降 伏 剛性 を初 期 剛性の 5％ （文 献 21） で は 0．
3％ とし た〉に変 更し た。こ の降 伏 剛 性の増 加は，
は り につ いて は計 算に考 慮し た以上の ス ラブ筋が は り耐 力に有 効と考え ら れ ること，
また耐 震 壁につ い て は引張 側境界柱に連な る直交ば りおよ びそ の周 辺の直 交ス ラ ブ が耐 震 壁の回転に抵抗す る （圧 縮 軸 力 とし て作 用し耐 震 壁の曲げ耐力 を 上 昇 させ る）、
こ とを考 慮に 入 れ た もの で あ る。．
．
図一20
に，SPD −4
に お け る 1階せ ん 断 カー
頂 部 変 形 関 係と そ れに対応 す るSPD
解 析お よ び MPD 解 析の結 果を示す。 実験とSPD
解析 を比 較すると，
最 大 変 形は 正負方 向と も よ く一
致
し ているが，
最 大 耐 力はSPD
解（
E6｝
，
一
9
δ 」 」 配（
←
》
」
OO 二 〇 〇 働 OO 40 20卩
20一
4 1 2 5 4 TimeCsec） 図一
21 頂 部 変 形 時 刻歴の比 較 （SPD−
4） 1 2 5 4 TimeCseed 図一
22 1階せ ん断 力 時 刻 歴の比 較 （SPD−
4） 800ε
…董
呈 o−
400 普 M−
e 。・ 1 2 5 4 Tme〔5ec．
） 図一
23 転 倒モー
メ ン ト時 刻 歴の比 較 （SPD−
4）析 （380t ）の方が実験 値 （439t＞よりか なり低い値と なっ て い る
。一
方， 履 歴 形 状は一
見してSPD
解 析に お け る 履 歴 面 積の方 が 大きく，SPD
解 析に お け る最 大 耐 力の 過 少 評 価と履 歴吸収エネル ギー
の過大 評 価が相殺 さ れ，
結果的に最 大 変 形は実 験 値に 近い値に なっ た と考え ら れ る。一
方，MPD
解 析に よる履 歴 形 状は， 最 大 変 形こそSPD
解 析に ほ ぼ一
致してい る もの の，
高 次モー
ドの影 響 に より凸 凹の 多い 形状となっ て お り， 実 験お よびSPD
解 析 とは著し く異なる形 状 を示し てい る。
図一
21に，
頂 部 変 形の時 刻 歴を 3つ の場合につ い て 示す。
実 験とSPD
解析に は位相差 を 含ん だ若 干の応答 量の差 異 が見 ら れ るが，
お お む ね両者は よい対応 を示し てい る。一
方，．
ふたつの解 析 結 果に は ほ と ん ど 差 が見ら れず， 高 次モー
ドは建物の応答変形に は ほ と ん ど影 響を 及ぼ さ ない ことが明ら かである。
図一
22に， 1階 せ ん 断 力の時刻 歴 を3
つ の場 合にっ い て示す。
実験とSPD
解析に は位相 差を含めて ほ ぼ頂 部 変形の場 合 と同 程 度の差 が 見ら れ る。一
方，
解析結果の 比 較で は，MPD
解 析はSPD
解 析の 時 刻歴の上 に高 次 成分を重ね た よ う な形状を示し ている。 図一23
に，1
階での転倒モー
メ ン トの時 刻 歴を 3つ の 場合につ い て示 す。
実 験 とSPD
解 析には頂 部 変 形お よ び1
階せ ん断力と同 程度の 差 が見ら れ る が，SPD
解 析 とMPD
解析には頂 部 変形の場合と同様ほと ん ど差が 見 られ ない。
以上の結果か ら，SPD
実 験の妥 当 性お よ び本 建 物の 応 答 性 状に関して，
次の こ と が明ら かとな っ た。
1
）高次の 振動モー
ドの影 響は，
せん断 力 （外 力 ）応 答に関し て は大きいが，
変 形お よ び転 倒モー
メ ン ト応 答 に 関して は非 常に小さい。 それ故，
実 大7層 建 物の耐 震 実験 に用いたSPD
実 験 手 法は，
MPD 実 験を行っ た場 合と変形お よ び転 倒モー
メ ン トに関 して はほぼ同じ結 果 を与えて い る と考えられる。
2） SPD 解 析に おい て は，
復 元 力モ デル と し て比 較 的単純なM −
Clough
モ デル を用い た が，
ス ラブ筋に よ る はり耐 力の上昇および直交ば りの抵 抗による壁 耐 力の 上 昇 を 考 慮 す る た めに，
はりと耐 震壁の降 伏 後の剛性と して 比較的 高い値 （初 期 剛 性の 5％）を用い た ところ，
お お む ね，
実験値に近い応 答結果を得る こと がで きた。
な お，
本建物の 地 震時の応答 性 状につ い ては，
本 報で はこれ以上の検 討は行わ ないが、
壁 谷 沢 等24｝は，
はりお よ び耐 震壁の復元 力モデル とし て よ り実 際の挙 動に近い モ デル を 用い た 解 析 を 行い，
実験 値 と極めて よ く一
致 す る解析 結果が得ら れ たこと を報告し ている。4．
結 論 RC 造 実 大7層 建 物の仮 動 的 実 験お よ び それ に関 連し た地 震 応 答 解 析の結 果，
以 下の諸 点が明らか となっ た。1
）建 物は大 地 震に相 当す る350gal の入力に対 して も靱性あ る挙 動を示し，
耐 震 壁 脚 部，
境界ば り端部を除 い て目立っ た破 壊は生じ な かっ た。 ま た，
耐 震 壁 中には り型がな い ことか ら，
壁上下 階の斜めひび わ れは ス ラブ を貫 通じ て連 続し たが，
それ らの ひび わ れ幅は小 さく，
耐 震 壁の挙 動に影 響を及ぼ す ほ どでは な かっ た。 2 ） 広範なス ラブ筋が はり耐 力に有効で あっ た こと と 耐 震 壁 引 張 側 境 界 柱に連な る直交ば り が耐 震 壁の回 転に 抵 抗 し たことに より，
建 物の最 大 耐 力は実 験 前に行っ た 解 析 結 果より 60 ％も大き いもの であっ た。
3＞ 建 物は， お お むね，
は りに降 伏ヒンジの生じ る は り降 伏 型の メカニ ズム を示し たが， 耐 震 壁 引 張 側 直交ば りに連な るA
，C
フ レー
ム内 柱に おい て は， 直 交ば り か ら伝わ る引 張 軸 力の た め柱の耐力が低下 し， これ らの 柱には降 伏ヒンジ が生 じ た。
4）SPD
実 験はMPD
実 験を行っ た 場合と ほ ぼ 同一
の変 形と転倒モー
メ ン トを建物に与え てい た と考え ら れ る。
謝 辞RC
造実大7
層建物の仮動 的実験に際し て は，
建 築研 究 所第3
研究部 川島俊一
氏，
第4
研究部 加藤博人氏，
同 五 十 石浩氏に 多 大 な 御 協 力 を得ま し た。
こ こ に記して深 謝 致し ま す。
ま た， 部外研究員と して実験に参 加さ れ た 戸田建設柳下和男，
五洋建設 坪崎裕幸，
飛島建設高橋茂 治，
清 水 建 設 黒 瀬行 信，
間組 島 崎 和 司，
同 新 田 亮二各 氏 に は， その後のデー
タ整 理に際して も多 大の御 搦 力を得 ま し た。
この紙面を借り て御 礼申し上げ ます。
参 考 文 献 1｝〜
19）は文 献20）を参 照さ れた い。
20） 岡 本 伸，
芳 村 学ほ か 2名 ：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 （日米共 同耐震実験 研 究 その 1），
日本 建 築学会 論 文 報 告 集，
pp．
76−−
84，
昭 和 61 年8月 21） 芳村 学，
上 之薗隆 志ほ か 2名 ：鉄 筋コ ンクリー
ト造 実 大7層 建物の弾塑性解 析と 1質点置換にょる仮 動的実験 手 法 （日米 共 同 耐 震 実 験 研 究 その 2），
日本 建 築 学 会 論 文報 告 集，
pp，
55−
64，
昭 和62年2月 22） 渡 辺 丹，
藤 堂 正 喜 ：設 計用模 擬 地 震 動に関す る研究，
そ の 3 耐 震 設 計 用 3次 元 模 擬 地 震 動の作 成， 日本建 築 学会論文報告集，
pp．
17−
27，
昭 和57年11月23） Kitagawa Y
．
，
et al．
：Dynamic Chalacteristics of a Full・
Scale Sevea・
Story Reinforced Concrete Building・
Part
of theU ．
S．
−
Japan
Coopera
しive Research P【ogram．
，
Building Research Institute Research Paper，
No．
108，
1984 24） 壁 谷沢寿 梅ほ か 3名 ：
一
日米 共 同 研 究一
鉄 筋コ ン クリー
ト造 実 大7層 試 験 体の耐 震 性に関す る研 究 （そ の 3）疑 似 動 的 解 析，
第6回日本 地 震 工 学シンポ ジウム講 演 集，
pp，
1161−−
1168，
昭和 57年 12月一
71
−一
・
一
'
ttt
t
--
SYNOPSIS
''tt
tt
t
..
t
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UDC:624.042.7:620.1:ee4.012.45 ;iPSEUDO-DYNAMIC
TE.ST
OF
FULbSCALE
REMroRCED
CONCRETE
,
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SEVEN-STORY
STRUCTURE
-U.S.-Japan
cooperative research programPart-3-
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'
by TAKASH! KAMINOSONO', Dr.MANABU'YOSHIMURA',
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Dr.SHIN OKAMOTD+ alld･Dr: SHINSUKENAKATA',
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Member$
ef A,I.J, .･,,
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A
full-scale
reinfo;ced concrete seven-story structure was testedusingthe `Single-Degree-of-EreedomPseudo-Dynamic Test'method. This paper'presentsthe responses, the restoring,force charagteristics, and theobserved
damage
obtainedduring
thg test. ,'
,
･
'
'
Major
findings
from
thetest.areasfollows
;1) The structure shqwed excellent hystereticbehaviorwithout any sign of collapse even against a severe
thquakewith thepeak acceleration of 350gal,･,/.,
,
,
2)
Observed
maximumlateral
strength was much more. tbanthe value predictedinthe preliminaryanalysis,mainly
due
toextensive ceoperation of thefloorslab tethe,beam
strength and of.thetransversebeam.,to
thewall stTength.
･･
3)
Displacement
andbase-moment
;esponse
observedin
the testcoldbe
deemed
almost the same as thosewhich would
hqve
.been
obtained ifthe`Mult{-Degree-Qf Freedom Pseudo-DynamicTest'
method hadbeen
employed.
'･
'
.
i BuildingResearchInstitute,
'Ministry
of
Construction
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