2自由度載荷を受ける鉄骨フープ筋コンクリート合成柱の復元力特性

【

論

　

文

1

UDC ：

624

．

016

．

7 ：539

．

42 ：539

．

415

日 本 建築 学 会 構 造 系 論 文報 告 集 第 394 号

・

昭 和 63 年 12 月

2

_{自由度載荷}

を

受

け

る

_{鉄 骨}

フ

ー

プ

_筋

コ

ン

ク

_リ

　　　　　　　復 元 力 特 性

一

ト

合 成 柱

の

正 会 員 正 会

員

正 会 員 正 会 員 正 会 員

木

口

瀬

田

　

　

之、

鈴

滝

市

堀

林

敏

克

敏

久

郎

＊

己

＊ ＊

勝

＊ ＊ ＊

人

＊ ＊＊ ＊

篤

＊＊＊ ＊ ＊

　

§

1．

序

　

筆 者

ら は

，

主 筋 を 用

い ない

鉄 骨

フ

ー

プ

筋

コ ン ク

リ

ー

ト

合成構

造

（

以 下

SHC

構 造 と 略 す ） を提 唱

し

，

これ まで にその

_{力 学 性 状}

を

把

握

する ための

一

連

の

研 究

を

行

っ て き て いる。

主

筋

を

省 略

す ることの

意 義

は， コ ン ク

リ

ー

_トは

主

筋

と 切り

離

す ほ う

が

コ ン ク

リ

ー

ト

の

圧 縮 特 性

の

観

点

か

ら

いっ て

有 効

な

場 合

が あ る という

点

に ある

。

言

い か え れ ば

，

主 筋

を

省

くこと に よ り， コ ンク リ

ー

トと主 筋

の

付 着

の ために

曲 げ

せ ん

断 力 を受

け

る

部 材

に

生

じる

斜

めひ び

割

れ を

避

け ること が で き， コン ク リ

ー

_ト

_の

_{圧 縮 性 状}

_の

_{劣 下}

を

早

め る

要

因 を排 除

し

得

る とい

_う

こ とであ る。 さ らに

断

面 が 単 純 化

され_，

設 計 施

工 上

有 利

で あ るこ と も

SHC

構

造

の

特 色

と して

挙 げ

る こと がで き る。

高

品

質

，

高 強 度

コ ンク

リ

ー

ト

が

現 場

で

頻 繁

に

使

用

き

れつ つ ある

_現

状 を考

え れ ば

，SHC

構

造

は よ り

有効

な

構

造 形

式

で ある

と言

え

よ

う

。

　

これ まで

，

本 構 造 部

材

の

_{基 本的}

な

力学性

状

は_，

圧 縮 実

験

，

圧 縮 曲 げ実 験

，

圧縮

曲

げ

せ ん

断 （

逆

対

称 曲 げ

）

実 験

を通

じ て

明

ら か に さ れて きてい る1 ） e し か し なが ら

，

架

構

中

の

部 材 が 地 震 外 乱 を 受

け る

場 合

に は，

部材 両

端

の

回

転 角

は

各

々

独 立

し た

履

歴 を

受

け ること に な る

。

し

た

がっ て_，

一

般

の

地 震 外 乱

を

受

け る

部 材

の

復

元

力 特 性

を

把 握

す る

上

で は

，

部 材 両 端

の

_回

_転

角 履

歴が

対 称

で な い よ う な

載

荷 実 験

に よ る

検

討

を

要

す る

。SHC

構 造

では

，

主 筋

が

存

在

し ない た め， せ ん

断 抵 抗 機 構

は

th1

）

_，

コ ン ク リ

ー

トが

斜

め

圧 縮

材

とし て せん

断 力

に抵 抗 す る

機

構になっ てい る もの

と 考

え られ る

。

し た がっ て

特

に

SHC

構

造

におい て は

，

反 曲 点 位 置

が

次

第

に

変

化

す る よ う な

繰

り

返

し

曲 げ

せ ん

断 変 形

を

受

ける

_場

_合

_， 逆

対称

曲 げ

変

形 時

と

同様

にコ ン ク リ

ー

トが

斜

め

圧 縮 材

と し て せ ん

断 力

に

十 分 抵 抗

し

う

る か ど う かの

_検

討

は

重

要

で

あ

る

。

　

以

上 の

_{背 景}

か ら，

本 論

文

は圧

縮 強 度

450kg

／

cm2

程 度

の

高 強

度

コ ン ク リ

ー

トを 用い た

SHC

柱

につ い て_，

圧 縮

曲

げ

実 験

， 圧

縮 曲 げ

せ ん

断 （

逆 対 称 曲 げ ）実 験

に

加

え

，

部材

両 端

の 回

転 角 履 歴 を

パ ラ メ

ー

タ と し た

2

自 由 度 載 荷

実

験 を

行

い

，

一

般

の

地 震 外 乱 を受 け

る

柱

の

復 元 力特 性 を

明 らか に せ ん とするもの である

。

ま た

部 材

の

復

元

力

モ デ ル

を設 定

し，

SHC

柱

の

復 元 力 特 性

に

対

し て

若 干

の

解 析

的

な

検 討 を行

っ て いる。

　 §

2．

実 験 概 要

　

2

．

1

試 験 体

　

Fig，

1

に

試 験

体

の

一

例

を

示

す

。

試 験

体

の

断

面

は

21

　cm

X21

　cm

_，

材 長

は

80

　cm で

，

_実

大

の

1

／

4

程 度

の

寸 法

で

あ

る。

本 構 造

で は

主 筋

を

省 略

し てい るので， フ

ー

プ筋

を 固

定

す る た め に

断面

の

4

_隅

に

6

φ丸

鋼

を配

してい る

。

な お，

丸

鋼

の

両端 部

は

定 着

してお ら

ず

，

構 造 的 要 素

で は ない

。

ま たフ

ー

_プ筋

に は

SR

　

24

の

6

_φ

_{丸 鋼}

を

使

用

し

，

試 験 体

の フ

ー

プ筋 量

は

間 隔

20mm

と

60

　mm の

2

種

類

と し た

。

フ

ー

プ

筋 比に

_換算

す れ

ば

，

各

々

1

，

35

％

，

0

，

45

％ とな る

。

200 　 　 　 　 000 200

　

零 東 京工業 大 学

　

教 授

・

工

博

　

＊ ＊

東京

工

業

大

学

．

助 教授

・

工 博 　零 辮 _{名 古 屋工業 大 学 　助 手}

・

_{工 博} 牌 牌 _{東 京 工 業大 学 　 助 手} ＃ t＊ ＊ 東 日 本 旅客 鉄 道

株

式

会社

　 　 〔昭 和

63

年 4 月

10

日原 稿 受理）

轟

黶

捻

餮

吶

φ 6

∀

　 　 　 A

■

A　　舳 tion 　 　 　 e

°’

_G

　

寒

器



斗 H1

謂

惴

　　1

耋

　 　　

’

‘

　

210

　 　 　 　

E2o

　　ロ

ロ

ロ　ミect めn　El2

韲

懸

1

−

　 　 　 370

Fig

．

1

　

An

　

Example

　ef　

Test

　

Specimens

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

各 試 験

体

の

鋼

材

， コ ン ク リ

ー

トは すべ て

共

通

であ り

，

鉄

骨

に は

SS

　

41

_{鋼 を}

_使

_用

_{し た} 。 そ の

力学 特性

を

Table

　

1

に

示

す

。

コ ン ク

リ

ー

トは

試 験 体

の フ

ー

プ 筋 間

隔

が

20

mm

で

あ

る こ と か ら，

粗

骨

材

の

最 大 粒径

は

10

　mm と し ている

。

ま

たコ ンク

リ

ー

トは

5

回

に

分

け て

混

練

を

行

っ て い るので，

材

料

試 験 用

の

供

試

体

は

各

バッチ か ら も れ な く

採

取

してい る。

材料試

験

はコ ンク リ

ー

ト

の

材 令

28

日 （

ほ ぼ

実 験 開 始 時

に

一

致

す る

）

，

実験期

間

中

途

の

材

令

47

日

お

よ

び

実 験 終 了 時

の

材 令

62

日の

3

回に分 けて

行

っ て いる

。

養 生 方 法

は

気 中

養

生

，

水中養

生

の

2 種類

で

，

気 中養生

の

供 試 体

は

試 験 体 と 同

一

の

養 生 条 件

と な る よ う配

慮

し た

。．

Table

　

2

に コ ン ク リ

ー

ト

の シ

リ

ンダ

ー

試 験 結 果 を示

す

。

材 料 試 験

に より

得

ら れ た

圧 縮 強 度

の

一

例 を示

す

と

， バ ッ チ

1

の コ ン ク リ

ー

トでは

材 令

28

日

，

47

日，

62

日で

気 中

養

生

の も の が そ れ ぞ れ

，

460kg

／

cm2

_，

456

　

kg

_／

cm2

，

472

kg

／cm2

_，

バ ッ チ

3

で は

461

　

kg

_／

cm2

_，

₄₆₇

　

kg

_／

cm2

_，

450

kg

_／

cm ！ で あ り

，

各

バ ッ チ

間

お

よ

び

材 令

に

よ

る

強 度 差

は ほ と ん

ど

見

ら れ な かっ たので，

強 度

は

全 デ

ー

タの

平

均 値

で示 してい る

。

　

2，

2

載荷 計画

　

Table

　

3

に

試

験 体

リス ト

を

，

　

Fig．

2

に

各 試 験

体

の

載 荷

プ

ロ グ ラムを 示 す

。

試 験 体 数

は

9

体

である

。

実 験

パ ラ メ

ー

タは

材 端

の回

転 角 履 歴

お よ びフ

ー

プ

筋 量

である

。

実 験

は

大 別

して

，

通 常 行

わ れる

逆 対 称 曲 げ 実 験 あ

るい は

純 曲 げ

実 験

の よ う な

1

自由 度 載 荷 実 験

と

，

部 材 両 端

回

転

角

を

独

立に

変

化 さ せ た

，

反 曲 点の 移 動 を 伴 う

2

自

由

度 載 荷 実 験 の

2

種 類

に

分

類

さ れ る

。

そ れ ぞ れ の

定

義

は，

部

材

両

端

回

転

角

θ，

−e

，

平

面 上

において θ，

一

　

e

．

関 係 が 線 形

の

も

の

を

1

自 由度 載 荷

， ル

ー

プ

を

描

く もの

を

2

自由 度 載 荷

と し て い る。

載荷

方 法

は そ れ ぞ れ

3

種 類 ず

つ ，

計

6

種 類 設 定

し て いる

。

　

CBS

は

同

一

方 向

同

一

回

転変

形

を

与

え る

実

験

で あ り，

通 常

の

逆 対 称 曲

げ

実 験

に

相

当

す る。

CB

は 逆

方 向

同

一

回

転 変 形

を

与

える

_実

験

で

，

_部材

に

一

_様

モ

ー

メ ン トの

_作

_用

す る

純 曲

げ

実 験

に

相 当

す る。

BT

は

部 材 両 端

の 回

転

角 比 を

同

一

方 向

に

1

対

2

に

保

っ た

変形

を

与

え る

実験

で あ る

。

以

上

が

1

自由 度 載 荷 実 験

であ り， こ れ ら

を部 材 両 端

の

回転

角

関

係

で

示

せば

，

それ ぞれ

e

，

＝

e

．

，

θ＾

＝一

θ．

，

お よ び

，

θ，

＝

2

θe

と な

る。

　

次

に

2

自 由度 載 荷 実 験

につ い て

説 明

す る。

BY

は 地

震

時

の

骨

組最

下 層

柱

を

想 定

し

，

柱

頭 を 仮 定

し た

材 端

の

曲 げ

モ

ー

メン トが

特定値

5t・

m に

_達

し た とこ ろで

柱 頭

に

_接合

さ れ る は り

端

が

降伏

す る と

仮定

し， モ

ー

メン ト

を

一

定

に

保

ち な が ら

部材他 端 （

柱

脚

）

の 回

転

角

を

漸 増

さ せ る

載 荷

を 行

っ て い る。

CBSL ，

　

CBL

につ いて は，

両端

の

回

転

角

の

位 相

を

ず

ら し

，

回 転

角

が

e

，

−e

，

平

面

上

で

図

中

5，6

の

軌 跡

を

描

く よ う な

強 制 変 形 を与

え る

載 荷 を行

っ て い る

。

　各試 験体

と も

3．

5

サ イ

クル の

部 材 角 漸 増 繰

り

返 し載 荷

了able 　

l



Mechanical

　

Properties

　of　

Steel

　

Plates

　and 　

Reinforc

−

　 　 　

ing

　

Bar

訛

皀

e 且Pl8馳

｛2

曹

4

．

5，

S しoal

　

Pl3ta 〔巴

・

ユ

．

2，

Hoop

　

Roi囗forco謄 t

　 　 　匸〔ゆ_） s馳 n 面

薗

dCLo

認

1τlo8uon 路4監 ss41 訂24 們ct囎i価ic  圏8σr

　

S胞e （四， 4

．

32 3

．

07 5

．

24 騨，pe广　 こ1

、

訂 〔4

．

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’

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．

07 3

．

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．

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．

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’

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．

23 4

，

59 4

．

27 Strロ【n

　

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一

一

一

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．

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．

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　 　 　1亅iSZ220n 防

．

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．

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脚

．

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20<TAB>1．3 （

6

Φ一＠20

）

<TAB><TAB>34 E E36

S

−

60<TAB>

．

45

（

5

Φ

一

蟶

BO

<TAB>1<TAB>

り

40

B

−

20<TAB>L35〔

6

Φ一   ﾖ<TAB>

： 〜

C

−

60<TAB>O

，

45

【

6

一◎

50

<TAB>3<TAB>45BY

−

20<TAB>L35

（

6

ｳ

q2

j<TAB>

＆

9BY

−

<TAB>O．4 〔

6

Φ一＠60

〕

<TAB>4<TAB>5 BT<TAB><TAB>2<TAB>

・ ・

4

BSL<TAB>1

35_（6Φ一920）

<TAB>5<TAB>54

・

−

5

CBL<TAB><TAB>6<TAB>60

圃｝

1

孝　Eefer 　to　Ftg

−

₂

Fi

D2

　

Compelled

　

End

　

Rotation

「

e

、

℃ 、

を

基

本 と

し ， 軸

力に

は

， コ ン

ク リ

ト は

圧

縮強度がシ リ ン ダ ー

強 度

σ

n

の ， 鋼

材 は引_{張り お}

_よ

圧

縮

強度 が

下

降

伏 強

度

σ 。

y

の剛塑

性体 と

し た断

面 の

加

_強度

注

Cに よ

る

中 心圧縮 耐 力の約

25

％ に当 た る

60t

を 定 軸力と し

して い る。

　

な お

，

シ

リ

ン

_ダ

ー

_{強 度}

aE は

試 験 体 と同

一

環 境 下

で

養

生

さ れ た

気

中 養 生

の コ ンク リ

ー

トシ

リ

ン

ダ

ー

供 試 体

の

圧

縮 強

度

の

平

均

値

で あるt「z ］

。

また

回 転 角 制 御

は

，

1

自 由

度 載

荷

実

験

お よ び

BY

シ

リ

ー

ズに おい て は

，

基 準

と な る

端

部

の

回 転 角

θ，

を 制 御 回 転 角 と

し

，

土

O．

　

OI25

　rad

，

±

O

．

　

025

　rad

_，

土

0

，

05

　rad

_，

十 〇

．

　

1

　rad の繰 り返 し と し た

。

CBSL

シ リ

ー

ズ

_，

　

CBL

シ リ

ー

ズ

、

で は_， そ れ ぞ れ， θ，　

＝

＝

e

，お よ

び

， θ＾

＝一

麁

軸

上

で

回 転 角

が

上 記

の

値 と

な る よ うに

_制

御 を

行

っ た。

　

試験 体

名

は

_［

_{材 端}

の

_{回 転 角履 歴}

，

CBS

，　

CB

，　

BT

，　

BY

，

CBSL

，　

CBL

］

一

［

フ

ー

プ筋 間 隔

，

20

（

mm

＞

，

60

（

mm

）

］

と

し た。

　

2

，

3

　 加 力 測 定 方 法

　F

三

_g

，

₃

に

加

力 測 定 装 置

の

概 略 を示 す

。

単 純

ば りの

両 支

点

に

取

り

付 け

た

加 力

ビ

ー

ム

を介

し

，

オ

イ

ル ジャ ッ

キ

に

よ

り

端 部

に

強 制 回 転

を 与 え る

。

軸 力

は

試 験 体

を

囲

む

4

本

の

PC

鋼 棒

を

介

し，

試 験 体 両 側 面

の

2

基

の ジ ャッ キによ り

導

入 す る

。

ま た

，

材 端

の 回

転 角

お よ

び 軸

方 向変

形 量 を試

験 体

両

側

面で

ダ

イ ヤル

ゲ

ー

ジによ り

測 定

し てい る

。

材 端

の回

転

角

お よ び

軸

方 向

変

形 量

は

試

験 体

両 側

面

の

測 定 値

の

平 均 を と

っ て い る

。

　§

3．

実 験 結 果

お

よ び 考 察

　3

．

1　1 自

由

度

載 荷

時

の

SHC

_柱

の

_復

元 力

特

性

　Fig．

4

に

CBS

シ リ

ー

ズ，

’

Fig，

5

．

に

CB

シ

リ

ー

ズ，

Fig．

6

に

BT −

20

の

各 試 験 体

の モ

ー

メン ト回

転 角

関

係 を

示

す

。CBS

シ リ

ー

ズ

_，

　

BT −20

の

_{実 験結}

_果

は_，

_{部 材両}

端

のモ

ー

メ ン トの

_平

均 値 を

縦

軸 に

，

部材

両

端

回転 角

の

平 均

値

を

横 軸

にとっ ている

。

こ れ は縦 軸 を

1

／

2

の

部 材 長

で

除

し_，

横 軸

に

1

／

2

部 材 長 を 掛

ければせ ん

断 カ

ー

柱 頭 柱 脚 相

対 水 平 変 位 関 係

に

相 当 す

る

も

の で

あ

る。

CB

シ

リ

「 ズに つ いては

部 材

に ほ ぼ

一

様

なモ

ー

メ ン トが

作 用

してい るの で

，

縦

軸に部 材 端モ

ー

メ ン トの差 を

2

で

除

し た もの _，

横

軸

に

部材 両端

回

転

角

の

差 を

2

で

除

し た も の

を 取

っ てい る

。CBS

シ リ

ー

ズ お よ

び

BT −

20

で は

各 試 験

体

と も

安 定

し た

履

歴

曲線

を 描

い て い る

。

特

に

CBS −

20

は_，

大 変 形

域

に

至

る ま で

耐 力 低 下 が 見

られ

ず

，

優

れた

変 形 能 力 を有

す る

部 材

で

あ

るこ

と が

わ か る

。CB

シ

リ

ー

ズで は

CB −

20

の

_履

歴

性

状

は

安 定

し てい る が，

CB −60

で は

，

ま

ず第

2

サ

イ

クル正

方 向載荷

時

に

材

端

回 転

角

θ

≡O．Ol

　rad

_付

近

で

，

_{材 中央付}

近

の

圧

縮 側

コン ク リ

ー

トが 圧

壊

し

，

耐

力低

下

を起 こ し た

。

続

いて

，

最 終

サ イク ル正 方 向

載

荷

中

に

_，

材 中央付近

の フ

ー

プ

筋 内部

のコ ンク リ

ー

トが

剥 落

し，

露

出

し た

鉄

骨フラン

ジ

が

局 部 座

屈

を起

こ し

軸 力 を維 持

でき な く なっ _た

。

こ の ことか ら

，

フ

ー

プ筋 を十

分に配 すれ ば

，

圧 縮 強 度

450kg

／

cm2

_{程 度}

の

_{高 強 度}

コ ンク

リ

ー

ト

を

用

い て

も

，

安 定

し た

復 元 力 特 性 を 有

す る

SHC

柱 を作

製

で き るといえる。 　 　 　

Fig

．

3

　

Loading

　

Setup

　and 　

Measuring

　

System

　of　

End

　

RDtations

一

_CBS

−

₂₀₁₀₀

団（ヒm ）

一

凾

噛

＿

_C8S

−

8Dco

【h和

＝

7

．

5

『一

一

一

、

一一

一

r 一

儡

驢

一

｝

厂

一

α06

’

　　　　　　

59

4

』 　 ！ 　

1

　 ！ ノ ノ

’

κ

∠

1

ρ

グ 　ooも α06　 　 0

．

08 　 αゆ

e

（鳳

d

’

ノ

『

告

， ＝

冒

r

ぬ　亀　　　eb 閥

一

100 e

＾

＝

θ8

昌

e　Mi個

《

・

hね

y2

Fig

．

4

　

M

一

θ

Curves

（

CBS

　

Series

_）

⊆

d 宀扣

冨

75M ｛量m ⊃

CB

噌

20

誌

一．

　　

　

『」

　　

＿

　　

『．

ω

_i『■

_＿

り

1．

層

，

FCB−

50

5

．

O

　

　

　　

　　

　〜

一

鞠

、

、

　 　 　

、

一

弐

〜 ・

　　 　 

一

一，

一一一

_ス

_、

　

，

，

’

　

一

’

一

’

！

’

　

　

　

、

一

一

亀

、

、

、

’

ノ

、

’

’

一

_〇

．

06

　 ！ ノ ノ

・

00Z

’

　　 ゐ 0 　　／　　　　 OO6

　　〆

　　

！

　’

_！ α　　

08

　　

9

｛rσ

00

d

，

ノ

1

　 　 謡

一

　

　

『L

　ゐ 6　　ノ ゐ　 　

「

　一

　　

　’

　　ノ

　　

’

　

’

ノ

_F50

　　　 　　 　　N 　 　　 　　　 　　 　 ⇔ 　　　　　　　叫へ　鉱 　 　 　

’

畳 ：ζ 　　 　　N 免

．

θ

气

＝

一

∈b

自

0 昨

0

へ

一

Mo〕’2

Fig

．

_5　M

一

θ

Curves

（

CB

　

Series

_）

10

．

0M

〔

tm

）

一

〇

．

04

一

α

02

50

’

　

．

一

〜

三δ

IM

面

5

”

do4

　

QO6

　

008

　　　　　　θ【rod ）

告

一

10

，

0

　　　　　

M

歳

　

亀



_馬



N a峨

＝

2eBe

＝

（a匿

・

09）’_{2 　M}

＝

_〔

M

禽

・

M

日ン

2

Fig

．

6

_M

一

θ

Curve

（

BT

−

20

_）

　Fig．

4

か ら

Fig．

6

に は

，

鉄 骨

と

下 降 伏 応 力

度

σ ev の

圧

縮

_ぢ

よ び

引 張

り

強 度

の

剛 塑 性 体

，

コ ンク リ

ー

トを シ リン ダ

ー

強 度

σB の圧 縮 強 度の剛 塑 性 体 と し た 断

面

の累

加 強

度

に よ る

曲 げ終 局 耐 力 を

一点

鎖 線

で

示

し てい る

。

逆 方 向

同

一

回

転変

形 を

受

け る

部 材 （

CB

シ

リ

ー

ズ

）

につ い ては

，

部

材

の

曲 率

を

一

定

と し た

場 合 （

1

）

と

，

材 中 央

に

_曲率

が

一

₅₁

一

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Architectural Institute of Japan

ee(red)

A3

O,10

/'

/

O.08

_//

_./

:]g2s.tt/.

'

2f,

4

i

2g'

di(rad)

-O･06

fK.

･O

2

o.o4

o.o6

o,os

ono

i

tt

/

<.i6f,,

3

Fig.7(a)

Actual

End

Rotation

History

of

CBSL

Specimen

Me(tm)

s9

--

2T3

,.,

_l-/"--

II

=.-;s.`c,y,c,Li

.t

l

1

--

3rd

cycLE

e4.=://'

'

s.o

io

121X

-5-O

07z.t-

:"'

26

MA(tm)

ill

/1'

-s,o

.

A

_..(::.f

eSodfEs;tte$< 1173

Fig.7{b)

Moment

Re$ponse

of

CBSL

Specirnen

'

Fig.9(a)

Actual

End

Rotation

History

of

BY-6o

lstCYCLEMBCtm}e

IL

-t-2ndCYCLE

3rdCYCLE

2/(i!

SYi

7

'`2610

-5.0l'

'"i'

s･412

Zo

3.v･

5.0'77･77'N"-s.oeM.

MA(tm>

aaMoN

Fig.9(b)

-52-Moment

Response

of

BY-60

,,<

X

x

YeS

o6

8

.

eeCrad)

512

th(ta

Do6-ao44O

3-O,04･

-e.o6-O,OB-O.10

oo6o.oeo:

,<.tyt.

×

×

,i,O..

x>x

Fig.8(a)

N

Actttal

End

Rotation

History

of

CBL

S]pecimen

MBCtm)

i2,.-"r-:'

sr-..

5.0

(N4l--.1.3g5

･

'/iKxx-s

1

lstCYC

---2ndcr

-･･-3rdCv

'N<kO-X,,o･"･Xr5･ott-3 711

'-xXN,N'N,::-:･2la6

MA(tm)

cei.;'cEqg.

'10

i

os

Fig.8(b)

Moment

Response

of

CBL

Specimten

.enH({od

Fjg10(a)

Actual

End

Rctation

History

ef

BY-20

£

9,

Fig.10(b)

Moment

Response

of

BY-20

NII-Electronic Mbrary

lstCYCLE

_MB(tm)

-2ndCYCLE

-3rdCYCLE

139516ttt'le

-so1'lj

2･2.5

'/1･/r,.o

14

2

4

',Z

o-2,51<).-

MA(t

-!･/

s ' 12.=v-CTt==lt-w'7113U>9.-$ig

集 中

して いる

場 合

（

2

）

の

軸

力

に よ る

P 一

δ

効 果 を考 慮

し た。

最 大 耐 力

は

，

同

一

方

向

同

一

回

転 変 形 を 受

け る

部 材

（

CBS

シ リ

ー

ズ ）

で は

累 加 強 度

以 上の

値

を 示 し てい る の に

対

し

，

逆 方 向 同

一

回転 変 形

を

受

け る

部

材 （

CB

シ リ

ー

ズ 〉

では

累

加

強度

と 同

程 度

か

，

フ

ー

プ筋 量

の

少

ない

試 験

体

で は

累

加 強 度 以 下 と なっ てい る

。

履

歴 性 状

に

_も

有 意 差

が

見

ら れ

，

前者

が よ り

安

定

し た

復

元 力特 性 を示 す

こ

と

が わ か る。

　

CBS

シ リ

ー

ズの

耐 力

が

CB

シ リ

ー

ズ

に比べ

大

きい こ との

理 由 と

し ては

，

CBS

シ

リ

ー

ズ

の

よ う

に モ

ー

メ ン

_ト

こ

う配 が あ

る

場 合

，

危 険 断 面 周 辺

の

健 全

なコ ンク リ

ー

_ト の拘

束

に よ り，

危 険 断 面

の コ ン クリ

ー

_トの

_見

_{か け の圧}

_縮

強

度

が

上 昇

す ること

が 考

え られ る

。

こ の こと は

RC

部

材

に おい て

も見

ら

れ

る

現 象

で

あ

る2｝ 。

　

3．

2

　

2

自 由 度 載 荷 時

の

SHC

柱

の

復 元 力 特 性

　

Fig．

7

か ら

Fig

．

　

10

に

2

自由 度 載 荷 実 験

の

各 試 験 体

の

実 際

の

回 転 角 履 歴

と

応 答

モ

ー

メ ン ト

軌 跡

を

示

す。

Fig，

7

が

CBSL −

20

，



Fig．

8

が

CBL −

20

，

　

Fig．

9

が

BY −

60

，

Fig

．

10

が

BY

−

20

の

実 験 結 果

を

示

してい る。　

CBSL −

20

，

CBL −

20

につ い て は

，

回

転 角

履 歴

の

誤 差

は

小

さ く， ほ ぼ

設

定

し た

プ

ロ

グ

ラム

通

りの

載 荷 が 行

わ れ た

と

いえる

。

モ ニ メ ン ト

軌跡

につ いて は_，

CBSL −

20

_，　

CBL −

20

で は

部

材 両

端

回

転 角

に

位 相 差

が

あ

る の で

明 確

な

判 断

は でき な いが

，BY

シ

リ

ー

ズで は フ

ー

プ

筋 量

にか か わ ら

ず

，

繰

り

返

しによ る

極

端

な

耐 力 低 下

は

見

られ

ず

，

安 定

し た

復 元 力

特性

を

示

し ている

と

いえ る

。

　

§

4．2

自

由

度

モ

デ

ルに

よ

る

解 析

　

4

．

1

部 材

の モ デル

化

　

部

材

両

端

の 回

転

角 履 歴

が

異

な る，

反 曲 点

の

移 動 を伴 う

強 制

変

形

を

受

け る

部 材

の

弾 塑 性 解 析

を

行 う場 合

，

逆 対 称

曲

げ

実 験

， あるい は

純

曲 げ実 験

と いっ た

1

自 由 度 載 荷 実

験

に

基

づいた

「

復 元 力

モ デル

」

と

，

それ を

2

自由 度

に

拡

張 す

る

「

部 材

モ デル

」

が

必

要

と な る。

「

復

元 力

モ デ ル

」「

部

材

モデル

」

と も さ ま ざ ま なモ デル が 提 案 され てい る5｝が

，

本 論 文

で は

，

「

復 元 力

モ デル

_」

と して_，

比 較 的 簡 便

な

規

則

で

曲

げ

破 壊 型

のコ ンク

リ

ー

ト系 複 合 構 造 柱

に

対

して

比

較 的 精 度

の 高い

_解

が

得

られ る

Degrading

　

Stiffness

　

Tri

−

Linea

【

Mode13

）を_，

「

部

材

モ デ ル

」

と し て は_，

曲

げせん

断 力

を

受

け る

SHC

部

材

では

危 険 断 面 付 近

の み に

損 傷

が

集 中 す

る とい う

特 性

を

考

慮

して

，

材 端 弾 塑 性

ばね モデ ルee

用

い て

強 制 回 転

角

履

歴

に

_対

する モ

ー

メ ン トの

応 答

解 析 を行

っ た。

　 復 元 力

モ デルの設 定に当 たっ て

，

初 期 剛 性は鉄 骨とコ ン クリ

ー

トの

_剛

性

の

_和

と し， ひび

割

れ

荷 重

は日

本 建 築 学

会

の 鉄

骨 鉄 筋

コ

．

ン ク リ

ー

ト

構 造 計 算 規 準

に

示

さ れる

実 験

式

M

＝

1

．

8

再

・

2e

十

ND

／

6

に よ り

，

降 伏 荷

重は コ ン ク リ

ー、

トの シ

リ

_．

ン ダ

ー

圧 縮 強 度

σB を

用

い た

断 面

の

_{累 加 強}

度

によ り

求 め

て い る。

降 伏 時

変

形

は

，

同

様

に

鉄

骨

鉄 筋

コ 100M （  ） 50 　　　

，

桝 二7 ＝

＝

＝

｝

■

一



一

一

一

一

一

一

一

一

₁

ノ

穿

ラ

・

’



1

”

　 　 　 　 　

7

　 　 　 　

ノ

，

　 　　　　　 　　　　 　　　　 　　　

ρ

　　 　　　　 　　　　 　　　　 　　　　　’

　　　

　　　

　　　

　　　

厂

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

厂

”

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　’

　 　 　 　

，

”

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　’

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　’

　 　 　 　

，

”

−

006

　

−

OO4　

，

／

　 　 　

・

　 ノ

　

　

　

　

　

　

　

　

”

　 　 　 7　　　　　　　

’

，　　 z　　　　　 7　　　　　　　〆 r　 ∠　 　 　 　7　 　　 　 　 　 　　 　 　 　！

”

厂

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

’

〆

　

、

7

°



，

〆

’







，

，

ノ

’





0

．

脳











006









α

08











01D

l

，

”

e

_{（rod ）}

「

　

　

　

ノ

　

　

！

オ

　　

ノ

1

　！

　

_’

’

’

4

　

1

’

彰

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

’

　

　

　

　

　

　

　

一

一

＝

＿

一

’

一

_D

藺

Tr

｝

ModeI

’

一

一

一

_E

_麗

_P

_{翩m  量olD α量α}

一

＿

一

’

一

一

一

（

CBS

−

20

）

一

ioO

Fig

_．

₁₁

　

PreCision

　of　

D

−

Tri

　

Restoring

　

Force

　

Model

ンク リ

ー

ト

構 造 計 算 規 準

に

示

され る

降 伏 時

の

剛 性 低 下 率

を 示

す

式

α ．＝

O

，

　

043

＋

o

．

043

α

／

D

＋

o

．

　

33

　

1

。

（

α

／

D

：せ ん

断

スパ ン

比

，

m

：

軸 力 比

）

によ り，

降 伏 時 剛 性 を求

め

算

出

し た

。

第

3

剛

性

は フ

ー

プ 筋

の

_拘

束 効 果 を考 慮

し フ

ー

プ

筋 比

1

．

　

35

％

，

O．

　

45

％

の

試 験 体

で そ れ ぞれ

初 期 剛 性

の

1

％，

0

．

5

％ と し て いる

。

　

Fig，

　

ll

に_，

、

以

上

の

条 件

に

よ

り

設 定

し た

復 元 力

モ

デ

ル と

，

同

一

方 向 同

一

回転

変

形

を

受

け る

試 験

体 （

CBS −

20 ）

の

実 験 結 果

を 示 す

。

初 期 剛 性

，

第

1

剛 性 低 下 時の

変 形

，

各

ル

ー

プ

の

_折

り 返 し

点

にお け る

応 答

モ

ー

メ ン トは

復 元 力

モ デルと

実

験

結果

は

比 較 的

よい

対 応 を示

して い る。 ル

ー

プ

の形 状 も 比

較 的

よい

対 応

を

示

し て い る が

，

復 元 力

モ デ ル の モ

ー

メ ン ト

応 答

は

全 体 的

に

実 験 結 果

を

下 回

っ て お り

，

その

誤 差

は

最 大

2t

・

m

程 度 と

なっ て いる。

　 部 材

モ デル に

用

い た

Giberson

の

材 端

ば ねモ デル は

，

部材 両端

に

長

さの な い

_弾

塑 性 回 転

ば ね を，

中 間 部

には

弾

’

性 部 材 を

，

合

わ せ て

3

つ の

曲 げ 回転

ば ね

要 素

を

直 列

に

結

合

し たモ デルで あ る

th3

）

。

塑 性 変 形 量 を 材 端

に

集

中

さ せ た

考

え

_方

であ り，

先

に

も述

べ たとお り，

主 筋

を

用

いない

SHC

部 材

は

曲 げ

せ ん

断 力 を 受

ける

場 合

に は

，

付 着

によ る

斜

めひび

割

れ が

生

じ な い の で

，

こ の モ デル を

用

いるこ と に よ り

比 較 的 精 度

よ く

2

自 由度

載 荷 時の

SHC

部 材

の

復 元 力 特 性

を モ デル

化

し

得

るこ と が

期

待

で き る

。

　 4

，

2　解析結

果 と

実 験 結 果

の

比 較

　

Fig．12

か ら

Fig．

15

に_，　

CBSL −

20

，

　

CBL −

20

，

　

BY

−

60

，

BY −20

試 験

体

の

各 サ イ

クル にお

け

る

実 験

に

よ

る

応 答

モ

ー

メ ン ト

軌 跡 と解 析

に

よ

る

応 答

モ

ー

メ ン ト

軌 跡

を

合

わ せて

示

す

。

解 析

に よる

応 答

モ

ー

メ ン

ト軌 跡

は

す

べ て

実際

の 回

転

角

履

歴 を

入

力

し た

と

きの

応 答

モ

ー

メ ン

ト値 を

示

し て いるQ

　 CBSL −

20

にっ い て は_t　

1

サ

イ

ク ル 目に

最 初

に

純

曲

げ

方 向 回 転 履 歴

を

受

け た

3，3

〆

点

で

応 答

モ

ー

メ ン

ト

の

違

い が

大

き く なっ てい る が

_，

そ れ

以 外

のル

ー

プ

の

折

り

返

し

点

に お け るモ

ー

メ ン ト

応 答

は

，

比 較 的精 度

よ く

再 現

さ れて い る

。

解 析 結 果

は モ

ー

メ ン

ト応 答

が

極 端

に

星 型

に く び れ，

実 験 結 果

に

比

べ

，

_折

り

返

し

点 間

のモ

ー

メ ン ト

応 答 値

が

小

さく なっ て いる。 こ れ は

復

元

力

モデル

自体

の

精 度

に

よ

る

も

の と

推 察

さ れ る。

D

−

Tri

モ デル は

Fig，

11

に

示

すよ う

一

₅₃

一

Architectural Institute of Japan

NII-Electronic Library Service

Arohiteotural エnstitute 　of 　Japan

4

筆

〆 ／

MB

【

tm

〕

／

，

沼

5

一

一

一

一

’

’

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／ 　　 　　 　 　

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〆　 　 　

5

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認

　 L

−

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−

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−

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．

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0

x

　

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　 　 丶

　

一

5

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1

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‘

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M

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tm

）

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＿

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，

M

！

’

　 　 　

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−

　

ANALySI5

為

_赫

（a ）

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Cycle

　of　

CBSL

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M8

（

tm

）

₅

’

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穿



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1

’

’

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’

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’

’

　

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　＼

5

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　、

　　　

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6

’

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_、

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、

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、

　

　

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0

　





　



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’

　’

　

_’

’

’

’

6MA

｛量m ） 　

EXPERIMENT

…

_」

_’

’一

ノ

5

．

0

．

「

．

『

一・

　

ANALYSI5

幽

’

1

　

　

　’



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_’

　’

　

’

’

告

．

　 　 　 　」

一

一

一

’

7　　　 7

卩

M

，

　葛₉

鹽

”

（

b12nd

　

Cycle

　of 　

CBSL

　

Specimen

ぎ 1 　 　 　 （c ）

3rd

　

Cycle

　of　

CBSL

　

Specimen

trOd｝ o

．

LO

Fig

．

12



Co

皿

_pa

【

ison

　

between

　

Experimenta

且

Result

　and　

Analy

．

　 　 　

tical

　

ReSll

量t

に

除荷

剛

性 （

第

1

剛

性 ）

お よ び

降 伏

時

剛

性 （

第

3

剛

性 ）

は

実

際

の

復 元 力

特

性

に お お む ね

一

致

し てい る が

，

第

2

剛

性

が

過

去

の

最

大変

形

点

を

指 向

す る とい うル

ー

ル に

_従

う た め に 第

2

剛 性 時の応 答モ

ー

メ ン トは

実 際

を

下

回 る

。

例

え

ば

Fig．

　

ll

の

_第

3

ル

ー

プ

の θ

＝

　

o．

　

03

　rad

_付

近

で は，

実 際

の

応 答

モ

ー

メ ン

ト値

がほ ぼ

終 局

モ

ー

メ ン トに

達

して い る の に

対

し

，

D

−Tri

モデル で は

6t

・

皿

_{程 度}

とな っ て い る。

　

こ の

_復

_{元 力}

モ デル

自体

の

_{精 度}

の

2

_自

_由

_{度 載 荷 実 験}

の

_応

答

モ

ー

メ ン トに

対

す る

影 響

につ い て

考 察 す

る。

例

え ば，

Fig．

12

におい て

_{解 析 値}

の

2

’

−

3

’

の 過

程

で は

3 段階

の

傾

一

₅₄

一

44

_’

M8

（電m） ／

〃

’

＼

−

50

　 　　

0

　

、

、

　

＼

_、

　 　 丶

　　

1

　

’

5

・

° 　 　 　 、

3



₃

・

層

一

一

一

一

5

’

₅



9

・

1

　…

5

．

_ol



t 　 丶

ノ

’

　

，

’

ノ

　

、

、

、

ノ

　　　　　　　s xJ　　　　丶 　 　 　

2

’

＼ 　 　 　 　eettad｝

＼

1

°’ 　 　 　 ロ “。、 4

　 汽

剛 　 　 　ヨ ＼6 　 　 05　 　 ＼ 　 　 　 ＼

　 　 　

59

’

S



MA

_〔量m _） 　 　 　

，

’

　 　

ノ

’

　 　　 　

6

・

　

−

EXPERI，ENT 　 ノ 　

’

　 　 　 　　 　 2　 　　

甲

，

一

一

一

ANALYS β

　’

_’

ノ

！　　　 　　　　　

6

為

賊

斗

（

a

_）

lst

　

Cycle

　of　

CBL

　

Specimen

臨 （ヒrn） 9

’

9

8B

　　

，

，

’

”

，

”

丶

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　、

　

　

、

　　＼

−

50

　

　’

　

　’

　

　

’

　’

ノ 

50Ilt

＼

　、

　

　

、

　

　、

　

　

　

、

　

　

　、

　

　

　

　

、

　

　

　

　、

＼　 　 　

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　 丶 　 、

　

　丶

　

　

　

、

　 　 　、 丶 、

、

　

、

　、

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（電rn ／ 6

’

丶

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1

　 　 　 　 　

，

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一

5

．

0

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　 　 ’

　

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　 、

6

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’

7　　層

’

’

7

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＼ ＼ 　 6

−

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一

e

．

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／

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岫 　 　 ＼

一一

_匚XPEF田MENτ

一

一

一

一

一

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A

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笹

購

・

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bl2nd

　

Cycle

　ef　

CBL

　

Specimen

　 　 　 　

（c ）

3rd

　

Cyc

_】e　of　

CBL

　

Specimen

Fig

．

13

　

Comparison

　

between

　

Experimental

　

Result

　and 　

Analy

．

　 　 　

tica

且

Result

き

変 化

が

見

ら れ る。 こ の

傾

き

変 化

は

，

（

A

端

が

第

1

剛

性

で

除

荷

，B

端

が

第

2

剛

性

で

負方 向載荷 〉

，

（

A

端

：

第

2

剛

性

，

B

端

：

_第

2

剛

性

）

，

（A

端

：

_第

2

剛

性

，

　

B

_端

：

_第

3

剛

性

）

と

変

化

し た もの である_。

3

’

点

（

θ_，　・

O）

で

_解

析 結

_果

は

A

点

が ま

だ 第

2

剛 性 途 中

にある が_，

前 述

の とお り

実 際

の

復 元 力 特 性

の

応 答

モ

ー

メン

ト値

は

解 析 値 を上 回

るの で

復 元 力

モ デル

自体

の

精 度

を 上 げ れ ば

，

3

’

点

に お け る

M4

応 答 値

は

3

点

にお け る

M

．

応

答値

に

近

づ く もの

と考

え ら れ る。

続

い て

3

−

4

の過

程

では

解 析 値

は

（

A

端

：

第

2

剛 性

，

N工 工

一

Eleotronio _Library