高強度鋼と高強度コンクリートを用いた超高層建築物における大空間構成法とその設計法

高强钢、高强混凝土高层建筑大空间构成法及其设计方法

基本信息

批准号：
11J00669
负责人：
林和宏
金额：
$ 1.54万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2011
资助国家：
日本
起止时间：
2011 至 2013
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、超高層建物の下層階に大空間を構成するという課題に対し、高強度鋼と高強度コンクリートという新材料を用いた部材や接合部の開発により、問題の解決を図る。本年度は、大きな弾性変形能力を有するH-SA700と称する高強度鋼を用いた柱部材の開発と、地震時に柱脚の浮き上がりを許容するロッキング機構を付与した高層建物の考案に取り組んだ。高強度鋼H-SA700を用いた柱部材の開発では、H-SA700を用いた鋼管内に高強度コンクリートを充填した「CFT柱」を対象とし、部材性能の検証と設計法の導出を課題と設定した。研究では、高強度鋼H-SA700と高強度コンクリートを用いたCFT柱部材が、最大耐力にいたるまで安定した変形挙動を示し、最大耐力後も従来のCFTと遜色のない耐震性能を確保しえることを明らかにした。また、従来の設計指針では適用の範囲外となるH-SA700鋼CFT柱について、部材所係数に基づく新たな設計式を誘導した。地震時に柱脚の浮き上がりを許容するロッキング機構を付与した建物の開発では、上記のH-SA700鋼CFT柱を主体としたロッキング架構を提案し、そこに初期張力を導入したPC鋼棒を付加することで、耐震性能の確保と地震後の残留変形低減を図った。実験的検証では、PC鋼棒を配したロッキング架構の耐震性能を準静的載荷から収得した。解析的検証では、先の実験結果に基づく解析モデルを構築し、提案ロッキング架構とそれに連なる大スパン架構に対する時刻歴応答解析を実施した。解析によれば、建物は2次設計レベルの地震動下で柱脚部の浮き上がりが発生した。また、現行の設計では想定外とされる極大地震後においても、建物に残留変形が生じない結果を得た。

本研究旨在通过开发使用新材料（高强钢和高强混凝土）的构件和节点来解决摩天大楼下层大空间的配置问题。今年，我们致力于开发使用弹性变形能力大的高强度钢H-SA700的柱构件，并设计了带有锁定机构的高层建筑，该锁定机构允许柱基在地震时升起。在使用高强钢H-SA700的柱构件的开发中，我们以H-SA700钢管填充高强混凝土的“CFT柱”为重点，重点验证构件性能并导出设计方法。放。在研究中，由高强钢H-SA700和高强混凝土制成的CFT柱构件在达到最大承载力时表现出稳定的变形行为，即使在达到最大承载力后，它们也能够确保与传统结构相当的抗震性能CFT透露。此外，针对H-SA700钢CFT柱，推导了基于构件位置系数的新设计公式，这超出了常规设计准则的适用范围。为了开发一种具有允许柱底座在地震期间升起的锁定机构的建筑物，我们提出了一种基于上述 H-SA700 钢 CFT 柱的锁定框架，并添加了引入初始张力的 PC 钢筋，这样，保证抗震性能，减少震后残余变形。在实验验证中，通过准静态加载获得了预应力钢筋摇架的抗震性能。为了进行分析验证，根据前期的实验结果构建了分析模型，并对所提出的摇摆框架和与其连接的大跨度框架进行了时程响应分析。经分析，二级设计水平地震作用下，建筑物柱基发生抬升。此外，结果显示，即使在特大地震后，该建筑也没有出现任何残余变形，这超出了现有设计的范围。