損傷抑制機構をもつ鋼構造柱脚の開発と耐震性能評価

具有损伤控制机制及抗震性能评价的钢结构柱底座开发

基本信息

批准号：
18760419
负责人：
長江拓也
金额：
$ 2.3万
依托单位：
National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2007
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18760419/
关键词：
鋼構造柱脚損傷抑制摩擦抵抗

项目摘要

現行の設計指針類での露出柱脚の終局せん断特性の評価では,露出柱脚ベースプレートと基礎モルタルの摩擦による最大耐力とアンカーボルトのせん断耐力のうち大きい方を柱脚せん断耐力としている。柱脚負担せん断力が最大摩擦耐力に達し,すべりが生じたのちも一定の摩擦抵抗力が保持されるならば,適切なモデル化を通して強度の加算も可能と考えられるが,実験的裏づけが不足しているため,現状の評価では一旦すべりが生じたのちの摩擦抵抗は考えていない。摩擦係数にして0.5を超えるせん断耐力が安定的に発揮されるとすれば,アンカーボルトのない柱脚,つまり基礎に緊結しない柱脚の可能性や,鋼とモルタルをダンパー材料として用いる損傷制御型柱脚の現実味がおびてくる。本研究はでは,露出柱脚と基礎モルタル間の摩擦実験システムを振動台上に構築し,鋼とモルタル間に動的な多数回繰返しすべりを生じさせることで,すべり進行時における動摩擦抵抗を検証した。得られた知見は以下に示すとおりである。(1)静止摩擦係数:多数回の繰返しすべりに対して静止摩擦係数は常に安定していた。入力波の振幅と振動数に依存せず,静止摩擦係数はほぼ一定であり,実験値の平均値は0.78であった。(2)動摩擦係数:本加振条件下における,すべり時の動摩擦係数は静止摩擦係数と等しく,すべり進行時における摩擦抵抗力は一定となった。つまり,水平外力は静止摩擦を経て,すべり出した後も同等の摩擦抵抗を発揮する。これは,露出柱脚のせん断耐力をアンカーボルトのせん断耐力と摩擦抵抗力の足し合わせによって評価することの可能性を示唆するものである。(3)数値解析による摩擦挙動の再現:すべり時の動摩擦係数を一定と仮定した剛塑性モデルを用いる数値解析では,ほぼ実験で得られた摩擦係数において実験結果のすべり応答を再現でき,すべり応答を通して解析から与えられる動摩擦係数が鋼構造接合部設計指針等で用いられる摩擦係数0.5を上まわることを確認した。

现行设计导则在评估裸露柱基础的极限抗剪特性时，柱基础抗剪强度确定为裸露基板与基础砂浆摩擦力产生的最大强度与地脚螺栓抗剪强度中的较大者。。如果柱底承受的剪力达到最大摩擦阻力，并且即使发生滑移也能保持恒定的摩擦阻力，则可以通过适当的建模来增加强度，但目前缺乏实验支持。评估时不考虑一旦发生打滑时的摩擦阻力。如果稳定地表现出摩擦系数超过0.5的抗剪强度，则有可能是无地脚螺栓的柱底座，即不与基础连接的柱底座，或者是使用钢材和砂浆的损伤控制型作为阻尼器材料，我想到了柱底座的真实感。本研究在振动台上构建了裸露柱基与基础砂浆之间的摩擦实验系统，通过在钢材与砂浆之间进行多次动态重复滑动来验证滑动过程中的动态摩擦阻力。所得结果如下所示。 (1)静摩擦系数：尽管多次重复滑动，静摩擦系数始终保持稳定。静摩擦系数几乎恒定，与输入波幅和频率无关，实验值的平均值为0.78。 (2)动摩擦系数：在该激励条件下，滑动时的动摩擦系数等于静摩擦系数，并且随着滑动的进行，摩擦阻力恒定。换句话说，水平外力通过静摩擦，即使开始滑动后也施加相同的摩擦阻力。这表明可以通过将锚栓的抗剪强度和摩擦阻力相加来评估裸露柱基的抗剪强度。 (3) 通过数值分析再现摩擦行为：使用假定滑动过程中动摩擦系数恒定的刚塑性模型进行数值分析，可以用实验中获得的摩擦系数近似地再现实验滑动响应，并且通过该滑动响应可以再现实验滑动响应。通过分析，我们确认分析给出的动摩擦系数超过了钢结构节点设计指南中使用的摩擦系数0.5。