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。

在当前的设计指南中，评估了暴露柱底座的最大剪切特性，并使用裸露的柱底板和粉底砂浆的最大剪切强度以及锚固螺栓的剪切强度。如果柱基底的剪切力达到最大摩擦强度，并且在滑动后保持恒定的摩擦电阻，则认为可以通过适当的建模添加强度，但是由于缺乏实验性支持，当前的评估不考虑摩擦抗性，在发生滑动后不考虑摩擦抗性。如果在摩擦系数中超过0.5的剪切强度稳定，则可以在没有锚固螺栓的情况下具有柱底座，即不粘结到基础的圆柱底座，并具有使用钢和砂浆作为降低材料的损伤控制柱底座的现实。在这项研究中，我们在摇桌上构建了一个裸露的柱底座和基础砂浆之间的摩擦实验系统，并通过在钢和砂浆之间引起多个动态重复载玻片，我们检查了在滑动过程中的动态摩擦电阻。获得的发现如下：（1）静态摩擦系数：对于多个重复的滑动，静态摩擦系数始终稳定。它不取决于输入波的幅度和频率，而是静态摩擦系数几乎是恒定的，实验值的平均值为0.78。（2）动态摩擦系数：在振动的条件下，滑动过程中的动态摩擦系数等于静态摩擦系数，并且在滑动过程中的摩擦电阻恒定。换句话说，水平的外力发生静态摩擦，即使在滑动后也表现出相同的摩擦抗性。这表明可以通过添加锚固螺栓的剪切强度和摩擦电阻来评估暴露柱底座的剪切强度。（3）通过数值分析重现摩擦行为：在使用刚性塑料模型的数值分析中，假设滑板过程中的动态摩擦系数是恒定的，可以证实，可以在几乎通过实验的实验范围内获得摩擦响应的摩擦系数，并在易流效率的范围内复制实验结果的滑动响应。指南等