不整形な架構を有する建家の弾塑性応答性状と耐震性 : 筋かい付鉄骨造発電所建家の耐震設計法に関する実証的研究(その3)

NII-Electronic Library Service 【論　 文｝ UDG ：624

．

042

．

7；620

．

1：624

．

014

．

2 ；725

．

19S 日本建 築 学 会 構 造 系 論文 報 告 集 第 374号

・

昭 和 62 年 4月

不

整 形

な

_架

構

を

有

す る

建 家

の

_弾

塑

性

応

_{答性 状}

と

_耐

震

_性

筋

か い

付 鉄

骨

造 発電 所建 家

の

耐震 設計 法

に

関

す る

実 証 的研 究

（

その

3

_）

名 誉 会 員 正 会 員

武

後

藤

藤

幸

清

＊

義

＊ ＊ 　

1．

概 　 要 　火 力 発 電 所本 館 建 家は

，

蒸 気タ

ー

ビン

，

発 電 機 等の重 要な機器類を収 容し， 鉄 骨 造 を主 体 構 造 と する重 要 度の 高い建物である

。

し たがっ て， 大 地 震 時に も建 家 全 体と して機能が保 持で き る よ う耐 震 要 素の弾 塑 性 挙 動を 正確 にとらえた上で

，

そ の終 局 時 荷 重に対 する安 全 性の _{確 保} を意 図し た耐 震 設 計が必 要であ る。 この た め に は， 　  耐 震 要 素の K型 筋かい付骨 組の 弾塑 性 挙 動の解 明 　  実 用 的な弾 塑 性 地 震 応 答 解析 手法の_開発 　  種々の 入力に対す る建家の弾塑 性 応 答 特 性の把 握 が急 務であ る。 　前 報IL2 ）_{で は}

_，

_{耐 震 要 素}の

K

_{型 筋}かい付 単位鉄 骨 骨組 の弾 塑 性 特 性を実 験お よ び解析 的に明ら かに し， 履 歴 復 元 力 特 性が 上部は り の剛性

，

耐力に大き く依 存して複 雑 であり

，

特に筋かい に対 する 上部は りの_{断 面}二_次モ

ー

メ ン トおよび全 塑 性モ

ー

メン トの相 対 的な大き さ に支配 さ れる こ と

，

また骨組の_特性 制御は上 部は り性 能の変 動だ けで効 果 的に_行え るこ と

，

筋か いの負 担する終 局 時せ ん 断力の大き さ は上部は り性能， 筋かい性 能の関 係によっ て

一

義 的に決 まり

，

その関 係か らK型 筋か い付 骨 組の簡 便な部 材 設 計の指 標 を得る こと ができた。 　 本 報は

，

 

，

  の課 題に対 する検 討 結 果を示す もの で ある

。

　

一

般に構 造 物の設 計は_， そ の容 易さのせい も あり

，

平 面 骨 組に分 解し その平 面 内に作 用 する外 力に対して安全 性を検討す る手 法によって行わ れ ること が多い

。

し か し

，

本 館建家の_構造は_， 蒸 気タ

ー

ビン_， 発 電 機や周 辺 機 器 類 の配 置の_都合 上， 大き な吹 抜け や床の大 開ロが多く耐 震 要 素

や

機 器 荷 重が偏 在し て い る 上に床の剛 性も限定さ れ て お り， 平 面 骨 組に対す る検 討だ けで は予想 し得ない 複 雑な挙 動 をする と_考え ら れ る。 し た がっ て， 平 面 骨組間 の床の水 平 力 伝達特 性を考慮し た立 体 的な検 討に基づい て耐 震 安 全 性を評 価す る 必要が あ る

。

　こ の よ う な骨組の立体的な地 震 時 挙 動の研 究につ い て みると

，

1層

，

2層 建 物 を 対 象とし た検 討は数 多く み ら れ る3）

−

5｝

。

また中 高 層 建 物を対象とした検討は

，

洪等の 近 似 立 体 解 析 法の研 究S｝

_，

_{城の床 変 形を考慮し た立 体振} 動の研究7） ， 津 川の 高 層 骨 組の立 体 的な効 果 を 考 慮した 動 的 解 析 法の提 案8）_{等がありいず れも整 形な構 造 物を対} 象と し て お り

，

2方 向 応 力の相互作 用を考 慮し た弾塑性 応 答の範 囲まで展 開さ れつ つ _ある_。 し か し

，

_{不 整 形}な架 構を有す る構造物を対象と し た ものは数少な く

，

福 沢 等 の平面 的に不 整 形 な高層 骨 組 を対 象と し た 研究9）

_，

_{秋 山} の_{不規則鋼 構造骨組}の_{耐 震設計}法の_研究】 _がみ られ る程 度であ り

，

特に本館 建家の ご と く立 面 的

，

平面 的に不 整 形でかつ 筋 かいを 主 要 な耐震 要素と する構 造 物 を対 象と し た研 究は今の ところ その_例をみない

。

　 本報で は

，

図

一1

に示す よ う な立体 的に複 雑な筋かい 付 構 造 物の耐震安全 性 を 評 価で き る 実 用 的 な 振動解析 法 を提 案し

，

実 際の火力発電 所本館 建 家に適 用し， 手 法の 妥当性を検 証す る とと もに本 館 建 家の大 地 震 時の弾 塑 性 応 答特 性を 明 らか に した

。

　なお_{， 本}報の 内 容の

一

部は す で に文 献 11＞

−

16）に発 表して い る

。

8 日 本学士院会員　工博 ＃ 鹿 島建 設 武 藤 記 念 研 究 室 　 〔昭 和 61 年 9 月 10日原 稿 受 理 ）

 

図

一

1 本館建家短 辺方 向の骨組構 成 例

一

₄₅

一

N工 工

一

Eleotronio _Library

　

2．

任意の筋かい付 骨組 構造物の 立体 振 動 解析法 　 2

．

1　 平 面 骨 組の モ デル化 　 モデル_化は

，

まず短 辺 方 向， 長 辺方向につ い て お の お の主 要 平 面 骨 組ごとに取り出し

，

重量 を各 床 位 置に集 中 さ せた集 中 質 点 系に_置換する。 各 層の剛性は そ れを1本 の_{等 価 な 曲 げせ ん断部材ま た は}せ ん 断 部 材に置き換え 上 下の質 点 間 を連 結して平 面 骨 組の モデル化を行う。

　

図

一

2は_{， 本館}建家の_{代 表 的 な短 辺方向平 面 骨 組 を例} に質 点 系モ デル化の概念を示し たもの であ る

。

こ の骨組 は

，

屋 階で1 質点

，

4 階床位 置で1質 点

，

3階 床 位 置， 2 階 床 位 置で そ れ ぞ れ 1質 点の計4質 点か ら成るモ デルで あ る。 屋 階 質 点 をさ さ え る2本の柱 をそ れ ぞ れ左 右1本 ずつ の ば ねに置 換し

，

1 階

一

2階お よ び 2階

一

3階の間 につ い て は 1層 分 5スパ ン_を1_本の ばね に置 換 して い る

。

置 換さ れた各 層の曲 げせ ん断 部 材お よびせ ん断部 材 の弾 性 剛性の評 価は

，

本 報その 22｝に示し た静 的平 面 骨 組 解 析 法に基づい て行 う

。

解 析は_{， 各 平 面 骨 組 を柱} ， は り

，

筋か い の_軸心位 置 を通る線 材 とし てモ デル化 し

，

柱

，

はり部 材に は曲 げ変形

，

せ ん断 変形， 軸方 向変形 を考 慮 し筋か い材は両端 ピン_{支 持}とし軸 方向変形の みを 考 慮し ている

。

平 面 骨組の_各節点には

，

当 該平面骨組が分 担す る床荷 重

・

機 器 荷 重等の 自重 を鉛 直荷重と して加え た状 態で荷 重 制 御に よ る 水平 載 荷 解析を行い， その結 果か ら 得ら れ る各 層の_層せ ん断 力

Q

と 層間変位δ，の関 係か ら 等 価 剛 性 を求め る

。

そ の際

，

層 間 変 位 δT か ら曲げ変形 δb とせ ん断 変形 δ_、 を分 離し おの お の の _{剛 性 を評 価し て} いる

。

水平 載 荷で仮 定す る荷 重パ タ

ー

ンは， 初期 載 荷 分 布パ _タ

ー

_{ンと して建 築 基 準 法に 基 づ く}

_A

_三 分 布 を採用し 解析 を行う

。

得ら れた剛 性に基づ い て

，

後 述する よ う に 全 体 系 振 動モ デル を作 成し固有値解 析を行い_， その ユ次 モ

ー

ド形 を2回 目の変 位 載 荷 分 布パ タ

ー

ンとし て

，

平面 骨 組の解 析 を繰 返し

，

与えた変 位分布と固 有 値 解 析の ユ 次モ

ー

ド形が大 略合 致 す る まで計算を行う。 著 者の過 去 の実 績か ら， 繰 返し計算の回 数は本 館 建 家の場 合で 3

−

4回 程 度でほぽ収れ んす る こ と か ら， 通常の構 造 物で は 屋 疇

＿

4 晒

一

3ロ

ー

2口

尸

GL 風 屠

一

4晒

一

3哂

一

2層

一

GL

i

図

一

2 平面 骨組のモ デル化概 念 （短 辺 方 向

1

一

₄₆

一

2

−

3回で収 れ ん す るもの と考え ら れ る。 本 検 討で採 用 し た変 位分布 形の

一

例を図

一

3に示す

。

　 2

．

2　層の剛性評価

　

1本の等 価な曲げ せ ん断型に置 換さ れ る_各層の_{弾 性 剛} 性 評 価 法につ いて示す。 　

1

＞ 曲げ剛 性の評 価

　

曲げ剛 性の評 価は_， 図

一

4に示す任 意の i層につ い て 水 平 載 荷 解 析の_結果よ り各節点の上 下 方 向変位 ‘v

，

t、 、v を用い て

，

（1）

〜

（2 ）式か ら 上下 床 位 置の回転 角 ‘θ

，

、

＋

1θを 求め る

。

・e

−

‘

等

‘VR

……一 ・

……・

…………・

……

（1）

　　　

1・・θ・・

1

＋_！！v_！

7EL

　i＋1Ve

−・

t・

t・

・

…・

…・

…・

……・

……

（・）

　

こ こで tVL

，

　iVR ：第

i

層の左 〔

L

〕お よび右 （R）柱の 鉛 直変位

　

ま た

，

曲げモ

ー

メ ン トは せ ん断 力 と層の 上 端の 曲げ モ

ー

メン トを用い て次 式の ご と く表される

。

　 　　‘＋IM

＝

・

tQ 厂

・

，h十sM

…・

……・

…・

…・

……・

……

（

3

） た だ し

，

頂 部につ い て は本館建家の場 合 屋 根 ト ラスの曲 げ拘束効果 を考 慮し てい る（図

一4

参照 ）

。

　　

　

M

・−

Me

＋

Q

…

1

！

・

………・

…………一

・

・

…

〔・）

　

第

i

層の断 面二 次モ

ー

メ ン トお よび曲げ変形 を そ れぞ れ ‘1お よ び tδb と す る と 　 　　　 　轟 （‘

M

十‘

＋

IM ）

　　　

・∬

＝

_2E （，e

＿

，．1θ）

… ’

’

’

”… … ”… ・

一

_{（5 ）} 　 　　　 　

G

ル

f

十

2，

．

，

M

）‘θ十（2‘M 十i

÷

，M ｝i

＋

1θ 　 　 　tδb

＝

　　　　　　　　　

3（澀 ＋t． 、M ｝

　 　

’

…

_（

₆

_） 　こ こ で E ：ヤング係数

，

‘

h

：ど層の階 高

i

層 内の _{曲 げ}モ

ー

メン ト分布を

一

定 すな わ ち ，

M

、と仮定 す る と曲げ剛 性‘∬と曲 げ変形 、δ。は曲げモ

ー

メ ン ト溜d と 回転角‘θ

，

‘． 、θを用い て （7 ）式 （8）式の ごと く求 め ら れ る。 Q， 　 　 　 G　パタ

　

ン

縣

F

黶

「

iiil

図

一

3 載 荷バ _タ

ー

ンの

一

_{例 （変位 載 荷}の_{場 合 ）} MB

_．

一

．

−4・

MR

−一

一

一

一

MR

　

_r

，

　

　

、

　

脚

　

_’、

「

　

　

、

凶

＿

＿

r’

立

炉

噂

＿

屋 階 栂トラ ス iVL

脚

_{〜R　　　　 i} IQF

_．

_第1層 1

・

1Vし i

中

1VR　 　　i

．

1

lMi

・

IM P

−一

　L　

−

」 　 図

一

4 平 面 骨 組の曲 げ変 形 ；

v

θ， わ フ 」

NII-Electronic Library Service

　

　

　

・・

−

Et

，

7i

−

｛

：

：

f2

tg

．

，

f

、）

・

……・

・

・

……・

……一 ・

・

…・

・

_（・_） 　 　 　 　 　‘θ 十‘＋，θ 　 　　　 　　 　　　‘

h

・

………・

…一 ・

…・

…・

……・

・

（

8

） 　 　 　

、

δb＝ 　 　 　

2

こ こ で

，

　 　　iMd

＝

‘

M ＝

i÷ ，

M ・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

t・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（

9

） 　2 ） せ ん断 剛 性の評 価 　せん断剛性の評価は_， 同 様に第 i層につ い て層 間 変位 tδT よ り前項で得ら れ た曲 げ 変 形 ‘δ。を 引い て （10 ）式 よ り せ ん 断変形 tcrsを求め， 得られ たせ ん断 変 形 を 用い て （

11

）式よ り等価なせ ん_断断面

nc

　_{tAs を求}め る。 　 　　‘δs＝ ‘δT

−

tδb

…・

………

　

……・

・

・

…

　

…・

…・

・

（10） 　 　 　 、

Q

，

・

，

h

　 　 　

・

・

………・

…・

………

（ll）

　　　

・

A

・

＝

G ・

、δs 　な お

，

本 館 建家の

1

階，

2

階の多スパ ンか ら成る層は

，

全体曲 げ変形が小さい こ とか ら δ， を0と 仮 定 し

，

せ ん 断 剛性の み を評 価してい る

。

　

2，

3

　 建 家 全 体 系 立 体 振 動モ デル の作 成 　建 家 全 体 系の振 動モ デル化は

，

質 点系に置 換さ れ た各 平 面モ デル の相 隣る質 点 間を

，

床ス ラブの面内剛性お よ び水平筋かいと等 価に置 換 され た床ば ねに よっ て立 体的 に連 結し て作 成する

。

床ば ねは

，

床の形 状を考 慮し て基 本 的に は せ ん断ばね と し て評 価するが形が細 長いもの に つ いて は せ ん断 力に よ る曲 げ 変 形 も考 慮 する

。

なお

，

曲 げに よ る変形は無 視してい る。 図

一

5は

，

本 館 建 家の

3

     

‘

　 　 ピ   　              

ト

　 B   せ ん 断 はn   曲げ せ ん断ば ね 3隠 床 図

一

5　 床モデル化 概 念 「

”

_］OsQ ’［

N

　 　 F一 　 　 　 　 し （al せ_{ん 断 変}形 の卓越 する場 含

屯

ダ

_詳

ユnHIQ t 一

肖

一 　 　 　 L 〔b） せ ん断

・

曲げ 変 形 の 卓 越 す る場 合 　 　 　 図

一

6　床バ ネ評 価の考え方

　　

QI_／P

’

…

：

瀛

_ユ

・ 　 〆 B 　 　 θ

，

’

L

・

　 　

　

　

　

　

　

　

　

@ロ

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

ロ

　

　

　／ 　P ＿ 　 　L 〔c） 水 財かい 階床 を例 にとっ て床ばねモ デ ル化の 概念を示 たもので 床ス ラブ が太 短 い も の について_は せ ん断 ば ， 細長 いも のについては曲 げ変形を 考慮した 等 価せ 断 ばねとして

モ

デル化してい る。 以 下 に 床ば

ね

算定法を示 す。 　

1

　 せん 断型 の 場 合 　床スラブ が正 方形に 近 い 場合， 形状 の 長手方 向に せ ん断 力を受 け る場合 も しくはせ 断 変 形が卓越す る と 思 わ_れる場合については 図 一

6

（

j

に 示すごと く せ ん 断 変 形 のみ 考慮 する もの と

し

て せん断ば ねに置換する。せ ん

断

ね

Ks

の算定

は

下

式

に

よ

る

_。

_{床 ば ね・}

Ks

−

G

詈 ’ε一… ・

一

一

…

一 （・2）

せん

断変形・ 讐 ， 一… …・ ・…一 … … （

13

） 　こ こで

G

せ ん断弾 性 係数， B ：床スラ_ブ の 幅 　　　　t 床ス_ラ ブ の厚 さ ，

L

：床ス ラブの 長さ

2

）曲 げ変形を 考慮

し

た せん 断 型 の場 合 　床スラ ブ 細 長く， そ の 短

手

方

向

にせん_断力を 受 け る 場 合 に つ い は，図一

6

（

b

）に 示す ご と くせ ん断 変形 と と もに げ 変形も 考慮 し たせん 断ばねに置換する。曲 げ

ﾏ

形 を考慮し た せ ん 断ばねの 算定 は下 式によ

る

。 　ま 曲げ変形酬 を （

14

）式 によって求め ， δ ．とδ ，  

ﾁ

えて 全変形分 δ

T

を

（ 15 ） 式のごとく

求

め

_る。 げ 変 形 ・_・ M _{−。罘，一}・

…

一

…

…

…

…

・

・

…

（・

4

＞

S

変

形

：…

−

a

，

＋a

．

−

6il

．

iSike ，

＋。

罘t 　 　　　

　

　−

Q

°響渉 穿が ）・ ……・…・ ・ ……（・

5

以 上より ，曲 変 形を 考慮した

等

価

な

床

ね

が（

16

_）式 の

ご

と

く 求 まる。

ｰ

ば

・

・

K

・

M − 。

謬

訪

（

・一

・

（1＋

・

）

・

_一ζ・と ・と） 　　　 　　 　

1

＋ 薄 撃 ’P7

”

’’ ”岡『_’’_”（

16

） 　3） 平 筋かい 場合 　本 館 建家に は，

床

スラ ブの他 に 水 平筋か いが 置され ている。 　 水平筋 かい のばね 評価は，筋 か の軸断面積 を 基本と し_{て 図 一}

6

_（c _{） に}示 すご とく 位 のせん断 力が加 わっ た

ﾆ

きの 筋 かい に働く軸力 と 軸方向変位 の 関 係 から ，

等

な

せ

ん

断

ば ね に置換

する

。

　

筋かい の

等

価せ

ん断ばね の算 定 は 下 式に よ る 。 　　　輪一 肇 ・・

s3

…

…・ ・ … ・ … … 一

・

_……

（

E） 　 ここ で痴： 軸 断面積_，θ ： 筋か い の_なす角（ 図 一6参

　以 上得ら れ た 床 ばね を

，

図

一

7に示 す ご と く 各平面モ デル質点 間を連結し建家全体系の振動モ デルを作成す る

。

　なお_， 得られ た建 家 全 体 系モ デル によっ て 固有 値 解 析 を行い_， 静 的解析で仮 定し た水平変位分布パ タ

ー

ンと 1 次 固 有 振 動モ

ー

ド形に大 きな差 がない こと を確 認す る

。

両 者の差が大きい場 合に は_， 1次固有 振 動モ

ー

ド形を変 位分布と し て， 静的解析を繰り返 し，

1

次モ

ー

ド形と載 荷変位分布パ タ

ー

ンが あ る程 度合致す る まで_行う もの と す る

。

　

2．

4

　弾塑性応 答解析に_用いる復元力特性の評価 　こ こでは_， 等 価な1本の曲 げせ ん断 部 材も し くはせ ん 断 部 材に置換され た平 面 骨 組 各層の塑 性剛性の評 価 方 法

，

および復 元 力特 性の設 定 方 法

，

履 歴 則につ い て示 す

。

　

1

）　 繰 返し載 荷 包 絡 線と単 調 載 荷 結 果 　復元力特性のス ケル トンカ

ー

ブの設 定に関し

，

繰 返し 載荷解析結果の包 絡線と

，

単調載荷 解 析 結 果の_{両 者}につ い て検討す る。 　対 象は

，

前報（その

2

_）で と り あげた基本モデル

A ，B ，

C

で あ る。 図

一

8に 3モ デル の概 要を

，

図

一

9に検討 結 果と し て

3

モ デルの層せ ん断力

Q

と層 間変形角

R

の関 係か ら繰返 し載荷結果の包絡 線2〕 を実線で

，

_単調載荷下 の_{関 係}を破 線で示し た。 　

R

の小さい範 囲 （処 女 座 屈 時

一

R

＝

1／200）で は

，

繰 返し載 荷の結 果が

，

ま た

R

の大きい範 囲 〔

R

≧1／

200

＞ では_， 単 調 載 荷の結 果が若 干 大き く なっ て い る。 繰返 し 載 荷では はりの_{下 方変位}が累 積す る た め同じ変位振幅に 対し筋かいの負 担せ ん断 力が小さ く な る

。

しか し

，

構 造 物の許 容限 界 層間 変 形 角

R

を1／80

−

1／100程 度と した 場合2｝ ， 繰返し載 荷 結果包 絡 線と単 調 載 荷 曲 線で は面 積 的に ほ ぼ対 応してお り

，

両 者に有 意の差は無い といえ る。 以 上か ら， 本 館 建 家の骨 組の復 元 力 特 性の設 定に際し そ 8M 3M2M 　 　 　 1筍 り　 　 　　 　 　　 　 　2適 り　 　 　　 　 　　 　 　3通O 図

一

7　骨 組の振 動モ デル化 概 念 （平 面 骨 組の連 結 ） 夲 酋 建 銀 を 代 嚢 す る 架nアロポ

ー

ション 墨 夲モデルB 鑾 本モデ ルA 基 本 モ デ ルC

　　℃

　構

’

　 46

’

一 　 丶 窃

』

　58

’

一 L

　丶

電 　 62

’

⊥ 図

一

8　基本モ デル A

，

B

，

　C_{概 念 図}

一 48 一

の スケル トン カ

ー

ブ を単 調 載 荷 解 析 結 果か ら求 めること は十 分 実 用 的と判 断さ れる

。

　2） 弾 塑 性モ デルと非 線 形 特 性の_{理 想 化} 　前項の検討結果か ら

，

復元力特性のスケル トンカ

ー

ブ は単 調 載 荷 解 析結果の

Q

一

δ関 係と して得ら れ るこ と が わ かっ た。

K

型 筋かい 付 骨 組の静 的 弾 塑 性 解 析 法は

，

前 報そ の

2

で_詳述し た ご と く

，

筋かいの座 屈 現象お よび 座 屈 後の不 安 定 挙動 を

一

次 元履歴復元 力特 性によっ て考慮 した塑 性ヒ ンジ型 平 面 骨 組 解 析 法 を採 用 して いる。 骨 組 の構 成 要 素は

，

柱

，

は り

，

筋かい を考え部 材の降伏は

，

柱

，

は り につ い て は両 材 端で 曲げモ

ー

メ ン ト

ー

軸力相 関 降 伏 条 件に よ り判定す る もの と し

，

降 伏 後の塑性 剛性は

Von

　

Mises

の塑性流れ則

，

　

Ziegler

に よ る

Prager

の_移

動 硬 化の修 正 則に基づ い て 評 価 してい る

。

筋かい材につ い て は_， 若林， 柴田 ］7） らに よっ て定 式化 され た精 度 良い 履 歴 則 を 採 用し

，

前 報の検 討 結 果よ り筋かい の有 効 細 長 比 を0

，

8 と した両 端 ピン支 持 材と し て そ の復 元 力特 性を 定め て い る

。

解 析は

，

増 分 法に よっ て行い各ス テ ッ プの 応 力

，

変 形は増 分 量を累 加 することに よっ て得ら れ る。 　解 析は

，

2

．

1で示し た平 面 骨 組モデル に対 し2

．

3で_得 ら れた建 家 全 体 系 振 動モ デル の 1次 振 動モ

ー

ド形を載 荷 変 位パ _タ

ー

ンとし て対 応 する平 面 骨 組に与え

，

各 層の層 間 変 形 角

R

が大 略 R

＝

1／80程 度z｝_{に達する まで漸 増 載} 荷 を行う

。

なお

，

解析は

，

筋か い の劣 化 特 性 を正 確に追 跡 する為 変 位 制 御に よる増 分 解析 を行っ て いる。 　本 報で は得られ た各層の

Q 一

δ関 係を

，

せ ん断変形に 口 せ ん 噺 力 0 O 甘 ん α 力 Q 1500 ‘ヒO

陸

〕 墨 本モデル

A

口透 し日曙0

一

一

一

一

・

一

σ ロ ロ 荷

　

　，

’

　

　

’

一

一

r

1

’

〜

OO1 ’100 ユ5D 囗血位 δ 7

．

  1500【

［

o噂 棊本モデル

B

皿

O 酉し包朝口

一

一

一

一

一

一

_u ロ ロ 荷

，

匿

一

一

一

一

一

隔

一

　

　

　

r’

「

一

一

一

1〆2001 ／100 ］ 〜 ロロ 襃位 d700 〔 　 lso

　

OCton］ 　 　 　 　 基 本モデル

C

　 　 　

　

o　しセ おロ

3

　 　 　 　

… ”

”ma“ ん

ロ

｝ 図

一

9 繰 返 載 荷 包 絡 線と単 調 載 荷 結 果の比 較

NII-Electronic Library Service っ い て は

Tri−Linear

型に 理 想 化

，

曲げ変 形につ い て は 弾 性 を保 持する もの と仮定して理想 化を行っ て いる。 　図

一

10は

，

Q

一

δ関係か ら曲げ

，

せ ん断 理想化の概 念 を示し た もの である

。

　な お_， 弾 塑 性 解 析に おける_載荷変位パ タ

ー

ン は

，

塑 性 化の進 展に伴い変 化す ることが 予想さ れ る が

，

こ こ では 塑 性 化 後 も変 化し ない もの と仮 定 して解 析を進めて い る。 　復 元 力特 性の各 折 点位置につい てみ る と

，

基 本 的には 第 1折 点は当 該層の い ずれ かの圧縮 筋か い の座 屈 発 生 点， 第 2 折点は， 上部は り が剛 強な場 合 当 該 層の全 引 張 筋かいが引 張 降 伏し た時点

，

ま た 上部は り が弱い場 合は 当 該層の上 部は り中央部 が 曲 げ降 伏に達し た時 点とし て 得 られる

。

ス ケル トン カ

ー

ブの設 定に_際して は

，R −

1

／

80

程 度まで の範 囲で実 解 析 結 果 と理 想化 折線が面積 的に均 等に

，

つ _まり地 震の吸収エ _ネル ギ

ー

が 等 し く な る よ うに置 換 して いる。 　図

一11

は， 上部は りが強い場 合の

Q 一

δ関 係の

一

例で あ る が

，

こ の_結果では

，

図 中  点で圧縮 筋か いが座 屈 し

，

  点で引張 り 筋かいが 引 張降 伏して ほ ぼ最 大 耐 力に達し てい る

。

　3

＞ 復元 力

特

性の_履歴則 　復元 力特性の履 歴則は

，

地震 時の吸 収エ _ネルギ

ー

を 表 す もので あ り， そ の設定は耐 震 性 評 価 上 重 要である。 筋 かい付骨組の履歴則は

，

筋か い の細 長 比の大きい 引張り 筋かい タ イプにつ いてはス リッ プ型の履 歴 則 等の提 案 も な さ れ てい る が， 圧縮 筋かいに も その耐 力が期 待でき る よ うな細 長 比 （λ≦90 ）を 有す る本論の ご と きK 型 筋か い付 骨 組 を対 象と し た 履 歴則の簡便 なモデル化例は現 在 噺   　 層 琶 ん 断 力

騾

厂

1

…

　 　 　 ereRa

l

：；：コ；瓢 款

　

：

ll

：：：

鬘

轟Ae

”

ee

”

訟。；嬲 ：：瓢， e

’

：

° 勵 ‘

旧

川 　 図

一

10　 単調 載 荷 結 果と復 元 力 特 性の理想 化 　 　 　 引彊 筋か い全降伏 図

一

11　単 調載 荷解析結 果 例 驛 柝陪 臾 折翩 置 農 の ところみ られない。 　こ こで は本館 建家に採用さ れ ている

K

型 筋かい_付骨組 に対 して

，

実 用 的な精 度で追 跡し得る復 元 力 特 性の履 歴 則と して 図

一

12に示す

Degrading

タイ プの_履歴則を採 用す る

。

こ の履 歴 則は， tri

−

_linearに 置換さ れ たス ケ ル トンカ

ー

ブに対し，第 1折 点

一

_{第 2折 点 間は原 点 指 向 型}

_，

第 2折 点 を超え て_戻る場 合は_{第 2}折 点と原点 を結ぶ こう 配で

X

軸 （荷 重

0

）ま で戻り， その後の載 荷に対し て は逆 載 荷 側の_第

3

こう配 上の既経 験サイクルの最大値を 卩onDegradiR9

　

_，

　

_「

．

匿

rr

q

圏

目

1

oo

：

一

」

‘

r’

．

．

1i a

．

オ

ー

ブ ン骨 組の場 合 DegraαingQ

琴

　

_」

r

r

　

．

　

ノ

_广

　r

_’

’

ニ

’

’

o

　

1

　’

　

厂

　

rrr

_o

_匚

b

，

筋かい付骨 組の場合 図

一

12　復元力特性の履 歴 則

δ

5 R

富

，_／100 宀 宀

　

喃

o」

9

。

r：三 ヒ

ー

」

h ．

」

齟

・

．

」

．

．

」

一

一

「

，

偽

「

一

　… i梟

　

_∫

’

．

、

r」

「

卩

ヤ

1

一

』

。

」 魂

・

。

・」

・

鴬

．

’

　

_「

．

1

ゴ

「

’

」

！

6

_∫



」



_」

z

L

鵬

一

61

：

呻

囗 ．

」

／

． 」

ド

．

レ ノ 提案履慶則

一

「

．

「

_．

_脚

解 折 結 果 実鹸 縞 果

NO ．1

供 試 体

NO ．2

供 試体 図

一

13　構 造 実験 結 果と履 歴 則

一 49 一

N工 工

一

Eleotronio _Library

指 向す る最 大 値 指 向型の履 歴 則であ る。 な お， オ

ー

ブン 骨組に対して は通 常の

Non −Degrading

タイ プ を採 用 す る

。

図

一

13は

，

前 報その 2で示した構 造 実 験 結 果お よ びそ の シ ミュ レ

ー

ショ ン解 析 結果Z｝_に ， 以 上の履 歴 則 を 適 用し て比較し た もの で ある

。

構 造 実 験 結 果 と比 較して

，

R

の小 さい範 囲 （

R

≡ 1／100_程度ま で〉で は弾 性 除 荷

，

そ の後の加 力において も良く対 応して い る

。

R が大き い 範 囲 （R≧1／100 ）で は

，

その こ う配に若 干 差が みら れる が面 積 的には ほ ぼ等しい _{。 本研究}で は火 力 発 電 所 建 家の耐 震 安 全 性 評 価の目安を

R

；

1

／

80−

1／100程 度 と置 い て お り　2，

，

そ の 範囲で は適 用 性 は高 く

，

また

R

≧ 1／100の範 囲におい て も十分終局安 全 性 を論 ずる こと が 可 能と思わ れ る。 　

2．

5

　弾塑 牲 地 震 応 答 解 析 法 　1_{） 剛性}マ ト リック ス の作 成

　

等価な

1

本 棒に置 換 され た平 面 骨 組 各 層の_部材剛性マ トリッ クス は

．

図

一

14に示す ご と く節 点

i一

ノ間 を結ぶ 長さ

1

の部 材につ い て

，

2

．

2で得 られ た断面 2次モ

ー

メ ン ト

1

， せ ん断 断 面

ff

　

A

に対して， 両 端の 曲 げモ

ー

_メ ン トお よ びせ ん断 力は両節点の変位

，

回転角を用い次の よ うに_表さ れ る。

　

　 　 ＝ α 砧 凪 脇

d

− d

　

dc

　 　

『

cC 　 　

−

C

掣

。

］

艇t 蒟

a

砧

…・

_{（18 ＞} 　 　 　 　

6E

∬　　　　2E ∬　　　　2十β 　こ こ に _β

＝

　　　　　　

GA

、

lt

・

γ

＝

T

・

α＝ 1＋2βγ

　

　

　

　

・

−

₁

閉

β… 一 α

｝

わ・ ・

一

与

得 られた部 材ご と の局 所 剛性マ _{ト リッ ク}ス _［

Kw

_］をた し 合わ せ て全 体 剛性マ ト リッ クス ［

k

］を作る

．

　2）　自由 振 動 解析 （非 減衰 ） 　自由 振 動 方 程 式は次の よ う に与え ら れ る

。

　　　

［m ］俄｝＋_{圃 囮}＝

0 ・

・

…・

・

……・

……・

…・

・

……

（19 ）

iul

＝

_liPleiwt

_より

　　

［酬φ｝＝ ω2［m ］

ldil

・

…・

・

一 ・

……・

…一 ・

……

（20） ここで ［m _］：質 量マ ト リッ ク ス 　 　　 ［

k

］：剛性マ _{トリッ ク}ス 　 　 　

Iul

：変 位ベ ク トル 　 θi_俘 ui

T2

　　　 A 変 位 図

一

14　部 材の応 力と変形

然

I

！

l

：

胤

一

一

　　　 　　

1

φ

1

：固 有モ

ー

ドベ _{ク ト}ル な る通 常の 固有値問題に帰着さ れ る

。

　

3

） 弾塑性地 震 応 答 解 析 （梯 形 則による直 接 法 ） 　時 刻

t

に お ける加 速 度

，

速 度

，

変 位

，

お よ び 入力加 速度の増 分 をそれぞ れ

10na

，　

IAaA

，

1

△婦

，

　Ad と お く と

，

運 動 方 程 式は下 式で表 され る。

　　　

圃

1

ム凋＋［c］幽

A

＋［

k

］

1

ム堀

；一

［m ］囲

Ati

　　　 　　　 　　　 　

・

・

………・

・

…一 ・

…・

………・

・

（21 ｝ 　た だ し

1

測 ：入 力ベ _クトル 　　　 　 ［c］：減 衰マ ト リッ クス 　計算 時間刻みを τ とし て， 梯 形 則に より

IA

・“

−

1

・

a

一

區

一

・｝

＝

者

（

ha

＋繊

一

・

D

　　　　　

一

・臨 1！＋

Slan

・

E

　　　

ヨ勲 ，｝

＝

ε、

iAuA

−−

iG

、

l

　 　　

IAit

，トe21Aua

−

IG

，｝ ・ だ…

÷

・一

告

・

婦

・

……

_（22） 　　　 　

1Gl

｝

＝

2｛扉 、旧

G

，「

二

ε，｛

a

，

．

，

1

＋2 悔，

．

1｝ こ れ を （21＞式に代 入して

，

こ こで 　　　［左「

＝

ez_［m _］十 el_［C_］十_［

h

_］

　　　

｛P

’

1

＝

＝一

［m ］

IHHAd

｝十［m ］

IG2

｝＋［c］

1

引 　　　 　　　 　　 　　

………・

・

…・

・

……・

…・

…

（

23

＞ と お くと

IPI

＝

＝

［

k「

］

1

△蝋

，

1

△崛尸 ［ん

’

］

『

i1P

’

｝と な り

，

lAUt

｝が求まる。 　また

，

1

△鮒

，

IAUt

は （

22

）式か ら求ま る。 　弾 塑 性 解析は

，

各部 材の履 歴特性上の_状態 を判定 しつ つ

，

その状 態で の剛性こ う配 を 用い た剛性マ ト リック ス ［

kp

］を作成し， こ れ を用いて解 析 を行う

。

な お， 減 衰マ トリッ クス ［c］は塑 性 化 後 も 変 化 しない もの と して い るq 　

3．

提案モデル の妥当性 　提 案モ デル の _{妥 当性}は

，

地震観測記 録の シ ミュ レ

ー

ション解 析お よ び精算地震応答解析結 果との比較によっ て検 証する。 　

3．

1 地 震 観 測 記 録の シミュ レ

ー

ショ ン_解析 　

1

）地 震 観 測の概 要 　袖ケ浦 火 力 発 電 所 本 館 建 家で は

，

1976年に地震 観 測 を開 始して以 来 現 在まで に 30回 前後の _{中 小 地}震 を記録 して いる

。

地 震計の 設置位置を 図

一

15に示す

。

地 震 計は

，

誹

：

；

：

1

鶉

鴛

：

1

鴇

賑

₂₁

_フ

レ

ー

鉱

ム

÷

一 解 斫 対a方 向　 　 　 　o 地nbl譲tt位 口 　 図

一

15 地 震 観 測 点 位 置

6iS

』；u

＿

1

NII-Electronic Library Service 動 電 型のサ

ー

ボ方 式 加 速 度 計 （固有 振 動 数5Hz ）で ある

。

　シ ミュ レ

ー

シ ョン解 析は， 加 速 度レベル の小さ い記 録 2波 と比 較 的 大 きい記 録2波につ いて実 施し た。 対 象 地 震は_， 山 梨 県 東 部 地 震 （1976

．

　6

．

　16_）

，

_{千 葉 県 東 部 地 震} （1977

．

6

．

22）， 伊豆大 島 近 海 地 震 （1978

．

1

．

14｝， 東 海 道 は る か沖 地 震 （1978

．

3

．

6 ）の 4波である。 　な お

，

シ ミュ レ

ー

シ ョ ン解 析で は地 震 発 生 時の建 家 状 況を 忠実に評 価す る こと とし

，

各 種 機 器

，

ク レ

ー

ン等の 重 量は対 応す るモデル質 点 位 置の付 加 重量 と して考 慮し て いる。 壁

，

その他の 二次部材にっ い て は その量が少な い こと か ら その 剛性は 無視してい る

。

　2） 建 家の固 有 周 期 　屋 階の地 震 記 録の レ スポン ス ス ペ ク トルから得られ た 建 家の卓越周 期は

，

山 梨 県 東 部地震が 0

．

67秒

，

千 葉 県 東 部 地 震が0

，

68秒と なっ て い る。 固 有 値 解 析 結 果か ら 低 次の 固 有 周 期を示 す と

，

1次が0

．

683秒

，

2次が 0

．

443秒

，

3次が0

．

385秒と なっ て お り

，一

次 周 期の良 好な対応を確認し た。 　 3） シミュ レ

ー

ショ ン_解析 　解析 は

，

基 礎 上 端で得られ た 地 震 記 録 を直接入力し

，

継 続時間

20

秒ま で行っ た

。

減 衰は内 部 粘 性 減 衰 とし， 1 次 周 期に対 して 2％ を 与えた

。

　最大 加 速 度分布につ い て記 録と の比 較 を 図

一

16に

，

屋 階の レ スポンス スペ _{ク ト}ル の比 較 を山 梨 県 東 部 地 震に つ い て図

一

17に示す

。

この結 果か ら

，

加 速 度 分 布が

一

部で記録が若干上ま わっ て い るが

，

屋階の レ スポ ン ス ス ペ ク トル を含めて いずれ も良い対 応を示して い る。 　 以上

，

地 震 記 録の良 好な シ ミュ レ

ー

シイン結 果が得 ら れ たこと か ら

，

本提案モ デルが加 速 度レ ベ ル の小さい弾 性 範 囲で十 分実現 象 を 追 跡でき るこ と を 確 認 し た

。

　

3．

2

　精算地 震 応答解析 結果と の対応 　 鎌 形の提 案による精 算 地 震 応 答 解 析 結 果14） と本 提 案モ デ ル の結 果を比 較 し

，

塑 性 域 を含めた提 案モ デルの妥 当 性 を検 証 する （図

一

18参 照 ）

。

　

1

） 精 算 解 析 法の概 要 　K型 配 置の筋か い骨組で は

，

は り中 央 点に お け る 鉛直 方 向 変 位が重 要な意 味 を持つ こ と か ら， 精算解析で は各 節 点におい て2自 由 度 （水 平

，

鉛 直）を考 慮す る

。

解 析 は構 成 要 素と し て

，

柱

，

は り， 筋かいを考えそ れ ぞ れの 軸心 を 通 る線 材と し て モ デ ル化す る。 柱， は り材端に は 塑 性ヒ ン ジを設け曲 げモ

ー

メ ン トに_関してバイリニ ア型 の復 元 力 特 性 を 仮 定し

，

部 材剛性行 列 は 伝 達行列 法に よっ て導い て いる。 弾 塑 性 特 性 評 価 上 高い精 度が 必要な 筋 かい は

，

柱

・

はり軸 芯までを材 長と考え た場 合の有 効 座 屈 長さを0

．

82｝ と し

，

その履歴復元 力 特 性を若 林 博士 提案の_{実 験式}1η_{に よ り劣化特性 を含 めて時々刻々追 跡 し} ている

。

鎌形提案の弾 塑 性 解 析は

，

筋かい に関しては座 屈 後の筋か い剛 性の負こ う 配 を追 跡する た め収 束 計 算に よ る解析法， 柱

，

は り に関しては接 線 剛 性 法を採 用し

，

step 　

by

　step の_増分法に基づ く直接法で_応答を求 めて い IO30 200 　 「

皿

1 　 　 　牙

：

“

闇

6

吐

135 躅t 　　←學 』 ts1

　　

1

　 　

？：：：

　　

11

，

1

巳

’

，

．

o

　

o

．

o

L

、

．

e

コ

　 　 　

』

o　 　　

髄

1 山 梨 県東 部 地 震 　 【藺1 　 　 　

72

層

1G

CLMo 　 　Is

　

7 l

／

　 　 ノ 　 　 ’ 　 　 弔P1

↓

91tS 　 　

l

　 　 　

。

騨 開 　 　 1　 　 　

’

四

厠

国

　　

Ie

・

EllO

　　

i

　　

750

　

1

，e

ロ

，

つ

3 　 　 　

』

，

　　　

 

OI 千葉県東部 地震 図

一

16 　 匚n ］ Gt

甜

」

Is

　

2 12

囿

s

修

器

昏 丁

−

．

’

卩

厂

　 　 　 5

．

Osec 図

一

17　屋階の レ スポン ス スペ _{ク トル の} 　 　 　 比較 （山梨県東 部 地 震 ） p −

戸

1

：：詈 昏o　　　

卩

畠

1 栗海遭は る か沖地震 最 大 加 速 度分布の 比較

、

田

；

属

】 1L5

i

50

一

111

，

φ t

■

卩 ノ 曾臨： 5e　　　 園 1 伊豆大島近海地 震

薩編

韓 飾

幽

師

　　　　　　　 精 算 解 析モ デ ル 33柚 358 切1 　 　 　 本 提 案モデ ル 図

一

18 振 動モデル

1

精 算 解 析

，

本 提案モデル ）

一

₅₁

一

N工 工

一

Eleotronio _Library

る

。

　 各 平 面 骨 組 間は床ば ねで連 結し立 体 的な効 果 を 考慮 し て いる。 な お

，

図

一18

の精 算モ デル に は床ば ね を省 略 し て 小 し ている。 　

2

）固有周 期の比較 　弾性非減衰 時の固有値 解析の結果を， 代表的な通り に つ いて比 較し図

一

19 に示す

。

精算 解 析で は

，1

次， 2次， 　 33s

霜

帽 臣 解祈丁

・

‘

o

・

665seし 　

一

　B

匸

」

1

．

500 齷 羈

G

_：

_：

1

_：

_：

_；

_：

sec

）

　 　 　 1次 モ

ー

ド形 図

一

19 珊

粛

羸

贈

認

甥

諏

_F

’

丶

ダ

泗

　

　

蜘

　

　

甥

癖

身

津

肆

屋 階 5階 4階 3階 2階 　 　 　

口

r’

　　　臨 T

，

TO．

310secBl

＝

−

o

．

B99G

：

：

lil

：

ilec

）

2次 モ

ー

ド形

’

〜

覊

_Ig

匿

0

＿

230〜ecBs

一

〇

．

155

（

1

：

蝋

罪

）

3次モ

ー

ド形 固有モ

ー

ド形の比 較 （精 算 解 析

，

本 提 案モデル｝

　 　 　 　2000ton　　2009ton　　2000ton　　2000ten　　200eton

図

一

20　応答 最 大せん断 力 分 布の比 較 （精 算解析，本提 案モ デル） b500Gal

凾

■

圏

一

齶

_{哀1口 驛 析}

一…一

一

一

　 卒提 躍モデ ル

一

齠

卩

：

1

器

一

1500 t 　 　 　 4階

一

t

，，，

W

　 　 　 一 0

．

0　 　 　　 　2

．

0　 　 　　 　4

・

e　 　 　 　　S

・

O　 　 　　 　e

．

e　 　 　 　IO

．

O　sec 　 　 　 　EL　CENIRO_{入 力} 　 　図

一

21 加速度時刻歴の 比較 （妻 側フ レ

ー

ム）

一

₅₂

一

隔

　

、

，

1qqo

瞳 ユ

．

．

．

…，。1 °

’

E

一

4i 41cm ） 320

臘

lOOOCt・匹L

．

4 〔cm） 図

一

22　 層せ ん断 カ

ー

層 間 変 位の関 係 （精 算 解 析 ） 日儺 暈

i

宇

O 　 入 力

−

亭

ル

ギ ー に 1 　 　 　 　 川 ず 6 比 匹 O 　　 　　　 Z　 　　　 　 4　 　　　 　 5　 　　　 　 8　　 　　 105ec 　 　 　 梟 積エネルギ

ー

Dt

・

−enOPM 　 　 D　 　 　 t　 　 　 4　 　 　 6　 　　 　 　 　　 　10sec 　 　 　 t

．

口 続 時 筒 　 　 　 　累 損エネルギ

ー

比睾 図

一23

　累積エ _ネルギ

ー

量 （筋かい付 骨組の例）

3

次の固有周期は そ れ ぞ れ

0．

67

秒

，0．

31

秒

，0．

23

秒 と なっ て い る。 本提案モ デル は

，

0

．

65秒

，0，

32秒

，0，

26 秒であ り

，

モ

ー

ド形状と ともに良く対応して いる。 　3） 弾 塑 性 地 震 応 答 解 析 結 果の比 較

　EL 　

CENTRO

　l940 _（NS _）を最 大加 速 度 400　_gal と し

て入力し弾塑性地震応答 解 析を実施 し た

。

な お

，1

次周 期に対して 2％の_内部粘 性 減 衰を採用 し， 計 算 時 間きざ み は 1／200秒と し た

。

図

一

20は応 答 最 大せ ん断 力 分 布

，

図

一21

は妻側 架 構の 2

，

3

，

4階の 時 刻 歴 応 答 を 比 較 し たもの である。 な お

，

鎌 形は精 算 解 析 結 果から

，

筋かい が座屈 して い る こ と （図

一

22 ）

，

筋かい の エ _ネルギ

ー

累 積 吸収量 がか な り大きい こと（図

一

23｝を指 摘し て い る。 　 以 上の結 果か ら

，

本 提 案モデル と精 算 解 析は良く対 応 してお り， その適 用性は塑 性 域 を含めて高い ことを確 認 し た。 ま た， 精算解析に対し本提案モ デル による演 算 時 間 が約

1

／20と その実 用 性 も高い ことを確 認した

。

　

4．

火 力 発電所本 館 建 家の地震時 挙 動 　 弾 塑性 立 体 振 動 解析 法 を3つ の本 館 建 家に適 用し

，

そ の地 震 応 答 解 析 結 果か ら

，

お の お の のサ イト条 件 下にお ける建 家の大地震 時の弾塑性挙動を 比較検討す る

。

　4

．

1 対 象 建 家の概 要 　検討 対 象は以 下の

3

建家の短 辺方 向で あ る。 　。

S

_{火 力 発}電_所本館建家 （以 下

S

火力）

NII-Electronic Library Service 　 ・

H

火 力 発 電 所 本 館 建 家 （以 下H火 力 ） 　 ・

0

_火力_発電 所 本 館 建 家 （以 下0火 力 ） 　平面形は

3

建家と も ほ ぼ90m ×45m の矩 形で

，

　

S

火 力はこの矩 形 建 家に制 御 建 家がつ ながっ たL字 形 をして いる （図

一24

参照）

。

短 辺方 向は高さ約 35m の 5階 建て

，

10枚の平 面架構か ら構成さ れ，

3

階以上は ク レ

ー

ン走 行 の ために吹 抜け と なっ て お り

，5〜8

通 りは タ

ー

ビン架 台の た めに床 に大き な 開口 が ある

。

し た が っ て

，

各 階の 床 構 成は非常に複雑であ る

。

さ らに

S

火 力では 4階 と5 階が セ ッ トバック し

，

屋 根は柱に よっ て支えられて いる （図

一

24参照）

。

また_， 耐 震 要 素の鉛 直筋か い は妻 側 架 構を除けば 各 種 機 器 配 置の都 合 上 偏 在し

，

その数 も制 限 さ れ てい る

。

　4

．

2　 固 有 振 動 解 析 　振 動 性 状 を 大きく左 右 する 1次 周 期は

，

3 建家で は ほ ほ一 定で_， 0

．

65sec＜

T

，〈0

．

7sec の中に お さ まっ てい る

。

2次周期は

，

O

．

　32　sec ＜ Tr〈O

．

　41　sec

_，

3 次_周期は

，

0．

26sec

く

Ts

く0

．

38　sec _{と なっ} て おり

，

高 次に な るに 従っ て

，

平 面 骨組の局 部 振 動が卓 越し ぱ らつ き が拡が る

。

図

一

25は

，

振 動モ

ー

ド形の

一

例と し て S火 力の 1次

一

3 次モ

ー

ド形 を 示し たものである

。

2階

，

3階の_開口 ま わ りの床および4階

，

5階の床の局 部 振 動が卓越 し ている こ とがわ か る。 また

，

3次モ

ー

ドは建家全 体のね じれ振 働

穆

 

糲

瞹

顯

    　 　 　 　 　   　 　 　 　 　   拗

帽

 

繍

鵬

騾

  　 　 　 　 　   　 　 　 　 　 　     鋤  

鳳

」

_i

．

扁

幽

  平

艶

    代 表

卵

器

  図

一

24　 対 象 建 家の概 要

　 　 丁

聖

＝

0

・

6Beec Tt

＃

OP4卩

』

oo　　　　　　T5

＝

O

・

38eoe

　 1 次モ

ー

ド形 　 　 　2次 モ

ー

ド 形 　 　 　3次 モ

ー

ド彩 図

一

25　振 動モ

ー

ド形］

〜

3次 （S火 力本 館建家 〉

ー

動が卓越 して い る。 　 2） 本館建 家の_{応 答性 状}の比較 　各 建 家と サイ ト条 件に基づ く検 討用 地 震波は以 下のと おり で あ る。 入力方法は

，

基礎直接入力である

。

　

・

S火 力 ：サ イ ト波 　 　 　

300gal

　

・H

火 力 ：

EL

　

CENTRO

_波 ， サイ ト波　

270

　

gal

　

・0

火 力 ：

EL

　

CENTRO

波， サイ ト波　

350

　gal

筮

辺鯔 ：図

一

26は

，

各 建 家の妻 側フ レ

ー

ム の 1通りお よ び

，

中 央 部の タ

ー

ビン架 台の為 中 抜けと なっ ている 7通りに注 目 し応 答 最 大 加 速 度 分 布 を比 較 し た もの である

。

入 力 最 大 加 速 度が 350　galの 0火 力がい ず れの通り で もほ ぼ最 大 値を示 し

，

EL 　CENTRO _波入 力に よ る応 答値が か な り大き く なっ ている。 特に

，3

階 までの低_層部では各建家の応答値の差 は 入 力加 速 度値の 比と ほ ぼ同じであ る が そ れ以上の _階で は

O

火 力が大き く 振れ る性状を示し てい る。 この傾 向は， 他の通り につ い て も同様で あ る。 ま た加速度の最小値は

H

火 力のサ イト 波の_{場 合}で

EL

　

CENTRO

の約

1

／

2

程 度であ る。 こ れ は

H

火 力サ イト波の スペ _{ク ト}ル_特性が建家の主 要 周期で谷 となっ て いるた め

，

応 答が小さ く なっ た

。

図

一

27は

，

3階

，

5

階に注 目し同

一

床 面内で加速度分 布を比較し た もので あ る。 通り ご とで差が み ら れ複雑な応答性状と なっ てい る

。

図

一

Z8は

_，

2階， 3階に注目 して同

一

_{床レ ベ ル で せ} ん断 力負担 率 を比 較し た もの である

。

骨 組 構 成の類 似し た

H

火 力，

0

火 力 が 比 較 的 似た分 布で

，S

火 力は大 き く 異なる

。

各 層の せん断 力は

，

筋か い の ある通りで大き な 分 担と なっ て い るが

，

1階お よ び2階で は床 中 央に大 開 口 があり

，

こ の近 傍の筋かい付 骨 組に十 分な力が伝わ ら ずせ ん断 力 負 担 能 力が小さ く なっ て いる。 ま た妻側近傍 は床の開口がな く

，

筋 かい枚 数の多い妻 側に せん 断 力 が 集 中して い る。 したがっ て

，

1階

，

2階では筋かい の負 担せ ん断 力に大 き な 差が生 じて おり

，

妻側およ びそ の近 傍以 外の筋かい では その有 効性は低 下し_， 筋か い の配 置 計 画 上 注 意 を 要する。 し か し

，

3階， 4階， 5階は せん 断 力が筋か い付 骨 組に均 等に分 配さ れて い る

。

ま た骨 組 の塑 性 化 状 況は最 大で 6

．

0程 度であり

，

いず れの建 家も x

’

’

”

一・

x

S

火力 伊豆　大島 波　300Gal ●

一

●　

H

火 力 EL　CENTRO_波270　Gal ▲

’

…．

．

・

△ 　H火 力 サ イ ト 波 　 　 270GaI O

一

〇　〇 火力 ［LCENTROUt　350　GaI △

……．

△　O火 力サ イ ト波 　 　 350Ga 　1

．

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　／ごムノ ／

1

．

・

／ ｝

_，

／

’

！！

’

　 　 　 NO　1

i

，／ 　 　 　 1000Gdl 1通 り　 　 　 7通り 図

一

26　 応 答 最 大 加 速 度 分 布 （短 辺 1

，

7通り） R5 　 4

卩

．

戸

．

　

　

　

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一

₅₃



一

N工 工

一

Eleotronio _Library

通 り 1254567B910 1234567890 x

．

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S

_{火力伊豆 　大島波}

O −

O

　

H

火 力 ［LC［NTROut △

・

一一

△H_火力 サ イ ト波

O −

0

　

0

火 力 EL　CENTRa_波 △

』

『

．

・

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．

・

．

．

△　

O

火 力サ イ ト破

．

ハ 目 　li

・ 、

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＼ 　 　 　3F

・ 、

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1

ハ　昌 〆

1

_ノ ’ ／v 、 ’

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丶　 1100CGol 　

3

階 図

一

27 通 り ］ 234567a910 300Ga　12TO 　GaI270Gai350Gai350Gal 5階 応 答 最 大 加 速 度 分布 （3階

，

5階 同

一

床 面 ） 　

’

／

7

　

．

．

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2

階 図

一

28 30 ％ 125456789Q 彡

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一

　

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　．

50％

3

階 5 X

…．

「

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・

X　S火力伊 豆　大 島 破　300Ga　1 0

−

Q 　H火 力 〔しCENTROta　2了O　Gal △

…

・

…

…

△　H火 力 サ イ ト波 　 　 2706al

O −

0

　0火力 EL　C印τ冊波　350　Gal △

……・

．

△　O火力 サ イ ト破　 　 350Gai ◎

一

一

・

一

・

◎　建 簗基 準法Ai 分布 4 3 2 1

ヂ

〜

4

− 　 　 　

6

， ム

烈

_写

／影

t　

　

　

　

　

　

　

　

I

，

P7／

’

4ア i ’ せ ん断 力の負 担 率 （2階

，

3階 同

一

床 面 〉 大き な塑 性 化の進 展は み ら れ ない

。

u

ww

　

h

a

　 　 　　：短 辺 方 向の層せ ん断力係数 分布を 図

一

29 に示す

。

1階

，

2階， 3階で

H

火 力 サ イ ト波 を 除 きほ と ん ど 同じ分 布 となっ ている

。

お なs 同 図 中に建築 基 準 法に基づ く

Ai

分布を示す。　

Ai

分 布と各建 家の応 答 結果に基づ く 層 せ ん断力係 数分布を 比較 してみ る と_， 1

〜

_3階の低層部で形 状が良く対 応して い る が

，

3階 以上 では かなりの相 異が み ら れ

，o

火 力では

Ai

分布を上ま わ り

，

H火 力で は下まわ る結 果とな っ て い る

。

　 以上

，

弾 塑 性 地 震 応 答 解析 結 果か ら本 館 建 家の応 答 性 状 が各平面 骨組ご と にばらばらの挙 動を示し

，

床 変 形 を 考 慮し た本 提 案手法が その_耐震性 評価上有 効である こと を確 認した_{。 従来}こ の_種の_筋かい_{付 骨 組 構 造 物}で は剛 床 仮 定に基づいて層のせ ん断力を筋かい_{枚 数}で均 等に分 配 して いた が

_，

床 変 形 を考 慮し た場合 必 ずし も均等と な ら な い ことか ら筋か い_設計上十分な注意が必要であろう。 　

5．

結　論 　

K

型 筋か い付 骨組 を主要な耐 震 要素とし

，

立体的に_複 雑な架 構を有す る鉄骨 造 発 電所本館建 家の_{弾 塑 性 地 震 応} 答 解析を実用的に_行う振動解析法 を開 発し

，

地 震 観 測 結 果の シ ミュ レ

ー

ショ ン解析お よ び精算地震応答 解 析 結 果 0 　 　 1

．

o 短 辺 方 向 2

．

o 図

一

29　層せ ん断 力係 数 分 布の比較 との比較に よ り提案手法の妥 当性を検証 し た。 さらに

，

実機 火力発 電 所本館建家に適用して大 地 震 時の弾 塑 性 応 答 特 性を明らかに した

。

　本検討結果を ま と め る と以 下の と お りである。 　L　 地 震 記 録の良 好なシ ミュ レ

ー

ショ ン結 果 が 得ら れ た ことか ら本 提案手法が_弾性範囲で十 分実 現象を追 跡で き る こと

，

また加 速 度レベ ル の大きい入力に対し

，

鎌 形 の精 算 地 震応答 解 析 結 果と良く対 応し た ことか ら

，

筋か い の 座屈 現象 を含め た 塑性 域に至 る までその適 用 性が高 く， ま た演 算時 間も約

1

／

20

と実用 性 も高い こと を確 認 した

。

　 2

一

実 機に適 用し， その結 果か ら本 館 建 家の固有周 期 は 1次

0．

65

〜O．

7秒，

2

次 0

．

32− O．

4 秒の間に収 まる

。

しか し

，

3次 より高 次の もの につ い て はね じ り

，

局 部 振 動 等が_{影 響}する ため

，

建 家 間に差が み られ る

。

　3

．

弾 塑 性 地 震 応 答 結 果か ら

、

本 館 建 家 が 各 平 面 骨 組 ごとに異な っ た応 答 性 状 を示すこと_， ま た応 答せ ん断 力 の 90％ 以 上 を 筋か い付 骨 組が負 担して い るこ と が わ かっ た

。

せ ん断力の分布状況につ いて み る と

，

タ

ー

ビン 架 台の た め大き な開ロ の ある 1 階

，

2階で は妻側 近傍に 集 中し， 開口部 近傍の筋 かい は 有 効に働か ない こ と から

一

₅₄

一