減衰部材を有する鋼構造建物の大地震後の継続利用を志向した合理的設計解導出法

大震后带阻尼构件钢结构继续使用合理设计解推导方法

基本信息

批准号：
21K04337
负责人：
高木次郎
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Tokyo Metropolitan University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

最適化手法を利用して鋼構造建物のコスト最小設計解（優良設計解）を求め、耐震性能や架構型式、構造種別、規模等に応じたコスト変化を分析した。架構型式については、ほぼ全ての柱梁接合部を剛接合とする架構型式（全体型）と外周部に耐震架構を集約する架構型式（集約型）を評価した。構造種別については、純ラーメン構造、座屈拘束ブレース（BRB）あるいは鋼管ブレース（PB）を有するブレース構造などを検討した。純ラーメン構造では柱梁部材の断面寸法を設計変数とし、ブレース構造ではそれに加えて、ブレースの耐力と配置を設計変数とした。BRB（減衰部材）と主架構を同時に最適化して合理的な耐震システムを導出した。最適化の制約条件は、長期荷重と中小地震に対する許容応力度設計を満足することと、大地震に対する設計として限界耐力計算による安全限界の制約を満足することとした。限界耐力計算中の静的増分解析による建物の水平耐力と変形性能の評価により減衰部材による地震エネルギー吸収効果を積極的に評価した。純ラーメン構造では集約型の鋼材量が少ないことやBRBを有するブレース構造では主架構の剛性が相対的に低い全体型が合理的であることなどを確認した。また、集約型の架構型式は米国をはじめとする諸外国で一般的に使われることに着目して、米国の一般的な耐震設計法であるEquivalent Lateral Force (ELF) procedureを満足する全体型と集約型の優良設計解を導出した。日本の設計と比較してELFに準拠した純ラーメン構造の水平剛性が大幅に小さいことなどを確認した。さらに、高層免震構造についても上部構造の応答と免震層の最大変位を制約条件とする優良設計解を導出して、免震装置と上部構造のコストの総和を最小化する優良設計解を導出した。上記の研究により、査読付き論文1編を執筆した。

Using optimization methods, we determined the minimum cost design solution (high-quality design solution) for steel structure buildings, and analyzed the cost changes according to earthquake resistance, structure type, structure type, scale, etc. Regarding the frame type, we evaluated the frame type (all type) in which almost all beam-column joints are rigid joints, and the frame type (intensive type) in which earthquake-resistant frames are consolidated on the outer （brb）（brb）（pb）（brb）と主架构を同时に最适化して合理的な耐震システムを导出した。）と主架构を同时に最适化して合理的な耐震システムを导出した。）と主架构を同时に最适化して合理的な耐震システムを导出した。优化的限制是为了满足长期载荷和中小型地震的允许压力设计，以满足基于大地震的限制的限制，并确认了纯净的结构。主框架结构的刚性相对较低的总体模型是合理的。此外，重点是在美国等其他国家使用密集型框架类型的事实，我们得出了出色的整体和密集的设计解决方案，这些解决方案满足了等效的侧向力（ELF）程序（ELF）程序，这是美国的一种一般地震抗地震设计方法，在美国，一种普遍的地震设计方法。地震隔离层的位移，并得出了良好的设计解决方案，以最小化地震隔离装置和上层建筑的成本之和。