残留変形を抑制するRC梁の設計方法と再現性の高いRCフレームの解析モデルの構築

抑制残余变形的RC梁设计方法及高再现性RC框架分析模型的构建

基本信息

批准号：
21K04365
负责人：
川添敦也
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Kagoshima National College of Technology
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

鉄筋コンクリート梁の上端筋に高強度鉄筋を用いると、大変形時に下端の普通鉄筋が降伏した後も二次剛性を発揮する。このような梁を有する建物は、地震時にフレームが全体崩壊形を形成した後も制震構造と同様の二次剛性を発揮し、残留変形の抑制効果が期待できる。しかし、建物の大変形時に、二次剛性による梁の応力の上昇に伴い層せん断力が大きく上昇する為、柱のせん断補強が通常の建物以上に必要になり、柱のせん断設計が困難になる可能性がある。そこで想定される大変形時の残留変形を二次剛性によって抑制し、想定外の変形に対しては、上端筋を降伏させて部材応力の上昇を抑えるRC梁を提案した。R4年度は従来型試験体の1体、改良型試験体の2体について実験を行った。従来型試験体では、上下端筋に普通鉄筋SD345を4本ずつ用いている。一方、改良型試験体2体では、上端筋に高強度鉄筋（SD685またはSD785）を4本用い、下端筋には普通鉄筋SD345を2本用いている。このような試験体に大変形後の自由振動を想定した準静的加力を行い、以下の結果が得られた。(1) SD685を使用した改良型の試験体では、部材角が約1/50rad.で上端筋が降伏したが、さらに部材角を1/40rad.まで増加させても残留部材角は1/400rad.程度に収まった。従って、改良型梁は、上端筋が降伏後、1/200rad.程度の部材角の増加であれば、残留部材角を無視できる程度に抑制することが可能と考えられる。(2) 改良型梁は、繰り返し大変形させた後に部材全体に負の曲げモーメントが生じるため、大地震後に生じる梁のたわみの抑制効果が期待できる。(3) 改良型梁は、従来型に比べ大変形時の材軸方向の伸びが小さくなり、ひび割れ幅の抑制に効果がある。降伏機構分離型の損傷抑制を合わせて施すことにより、被災後の補修性能の向上が期待できる。

当钢筋混凝土梁顶端采用高强钢筋时，即使底端普通钢筋在大变形过程中屈服，仍能保持二次刚度。即使在地震期间整个框架倒塌后，具有这种梁的建筑物也有望表现出与阻尼结构相同的二次刚度，并抑制残余变形。然而，当建筑物发生较大变形时，梁内因二次刚度而产生的应力增大，层间剪力显着增大，使得柱的抗剪加固比普通建筑更加必要，从而导致结构的剪力设计变得困难。有一个可能性。因此，我们提出了一种RC梁，它可以利用二次刚度来抑制假设大变形期间的残余变形，并在意外变形的情况下通过屈服顶部钢筋来抑制构件应力的增加。 R4年，对两个常规试件和一个改进试件进行了实验。常规试件中，上下端钢筋采用四根普通钢筋SD345。另一方面，在两个改进的试件中，上端钢筋使用了四根高强钢筋（SD685或SD785），下端钢筋使用了两根普通钢筋SD345。对这种假设大变形后自由振动的样本施加准静态力，得到以下结果。 (1) 在使用 SD685 的改进试验样本中，当构件角度约为 1/50 rad 时，顶部钢筋屈服，但是，即使构件角度进一步增大至 1/40 rad，剩余构件角度仍为 1/。 400 rad 范围内。因此，在改进梁中，如果顶部钢筋屈服后构件角度增加约1/200rad，则认为可以将残余构件角度抑制到可忽略的水平。 (2)改进后的梁在反复发生大变形后，整个构件会产生负弯矩，因此可望起到抑制大地震后发生的梁挠度的效果。 (3)与传统梁相比，改进后的梁在大变形时轴向伸长较小，能有效抑制裂纹宽度。通过将损害控制与单独的屈服机制相结合，预计将提高灾难后的修复性能。