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。

在巨大的Hanshin-Awaji地震中，柱子和横梁接头的剪切破坏引起了人们对钢筋混凝土（RC）建筑物的新地震损害的关注。根据灾难发生后的详细调查，（1）在根据当前的设计法规（自1982年以来设计和构建）中对柱梁接头的损坏很常见，（（2）中型和高层纯拉面式建筑物，（3）它们的形状的特征是，有许多柱梁接头（偏圆柱接头）附有columtrics eccentrics的事实。相比之下，最近的RC地震设计指南（1997）和RC结构计算标准（1999年）主要是目标的圆柱和光束接头，而偏心的抗震设计抗震和横梁接头的抗震设计仅限于间接规定，例如适当地增加了用于设计的剪切力和紧迫的设计。在这项研究中，为了掌握RC偏心柱接头的地震性能，将使用3D非线性有限元方法（3-D DEM）研究偏心扭转力矩对柱束接头剪切强度恶化的影响。这项研究的目的是使用3-D FEM进行参数分析，并通过详细考虑围绕分析获得的柱子和梁接头的压力和应变条件来阐明柱和光束接头的应力传递机理，并有助于开发基于应力传递机制的柱抗性性能的合理方法，以开发一种理性方法。在今年，为了更清楚地掌握偏心率对关节部分的剪切强度的影响，我们创建了一个虚拟标本的剪切剪切故障前进类型的虚拟标本，其中梁的材料强度增加了，梁相对较强。此外，作为这项研究的一部分，使用去年开发的高精度3-D FEM程序分析了上述虚拟标本的参数。基于参数分析的结果，我们研究了由于偏心率，在关节的水平横截面上的剪切应力分量和关节输入剪切力的变化，并根据偏心关节的有效宽度和应力透射机制（例如三维混合式压缩率）检查了剪切强度还原模型。