3次元非線形有限要素法によるRC偏心柱・梁接合部の耐震性能評価法の開発

基于三维非线性有限元法的RC偏心柱梁节点抗震性能评价方法的开发

基本信息

批准号：
15760417
负责人：
柏崎隆志
金额：
$ 2.24万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2003
资助国家：
日本
起止时间：
2003 至 2004
项目状态：
已结题

项目摘要

阪神・淡路大震災では、鉄筋コンクリート(RC)建物の新しい地震被害として、柱・梁接合部のせん断破壊が注目された。被災後の詳細な調査によると、柱・梁接合部の被害は、(1)1982年以降の現行設計規定により設計施工された、(2)中高層の純ラーメン形式の建物に多くみられ、また、その形状は、(3)梁が柱に偏心して取り付いた柱・梁接合部(偏心柱・梁接合部)が多いという特徴が挙げられている。これに対し、最近のRC耐震設計指針(1997)やRC構造計算規準(1999)では、主に偏心のない柱・梁接合部を対象としており、偏心柱・梁接合部の耐震設計については設計用せん断力を適切に割り増すなどの間接的な規定に留まり、実務設計上早急な対策が望まれている。本研究では、RC偏心柱・梁接合部の耐震性能を把握するため、偏心ねじりモーメントが柱・梁接合部のせん断耐力劣化に与える影響について3次元非線形有限要素法(3-D FEM)により検討を行う。また、3-D FEMによるパラメータ解析を行い、解析から得られる柱・梁接合部周辺のコンクリートや鉄筋の応力、ひずみ状況の詳細な考察から柱・梁接合部の応力伝達機構を解明し、更に応力伝達機構に基づいた合理的な柱・梁接合部の耐震性能評価法の開発に寄与することを目的とする。本年度は、接合部せん断耐力に与える偏心量の影響をより明確に把握するため、梁主筋の材料強度を上昇させて梁を相対的に強くした、接合部せん断破壊先行型の仮想試験体を作成した。更に、本研究の一環として昨年度開発を行った高精度3-D FEMプログラムを用いて、前述の仮想試験体のパラメータ解析を実施した。パラメータ解析の結果から、偏心に伴う接合部内水平断面でのせん断応力成分や接合部入力せん断力の変化を検討し、偏心接合部の有効幅や3次元コンクリート圧縮ストラットなどの応力伝達機構に基づいたせん断耐力低減モデルについて考察を行った。

在阪神淡路大地震期间，柱梁节点的剪切破坏作为钢筋混凝土（RC）建筑的新型地震破坏引起了人们的关注。根据详细的灾后调查，柱梁节点损坏最常见的是（1）1982年以后按照现行设计规范设计和建造的建筑，（2）中高层纯刚架建筑，其形状特征为（3）许多柱梁节点（偏心柱梁节点），梁偏心地附着在柱上。另一方面，近期的RC抗震设计导则（1997年）和RC结构计算标准（1999年）主要针对无偏心柱梁节点，并没有涵盖偏心柱梁节点的抗震设计，这只是间接规定。，如在所施加的剪切力上增加适当的量，在实际设计方面迫切需要采取对策。在本研究中，为了了解RC偏心柱梁节点的抗震性能，我们采用三维非线性有限元方法（3-D FEM）来研究偏心扭矩对柱抗剪强度恶化的影响-梁接头。此外，我们利用3-D FEM进行了参数分析，并通过对柱梁节点周围混凝土和钢筋的应力和应变条件的详细研究，阐明了柱梁节点的应力传递机制。本研究的目的是开发一种基于应力传递机制的合理的柱梁节点抗震性能评估方法。今年，为了更清楚地了解偏心对接头剪切强度的影响，我们创建了一个虚拟测试样本，通过增加梁主筋的材料强度并使梁相对更坚固来预防接头剪切破坏。此外，作为本研究的一部分，我们使用去年开发的高精度 3D FEM 程序对上述虚拟测试样本进行了参数分析。根据参数分析结果，研究偏心引起的节点内水平截面剪应力分量的变化以及节点处输入剪力的变化，并根据偏心节点的有效宽度计算结果考虑了三维混凝土压缩支柱等应力传递机制。