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。

这项研究旨在通过开发高强度钢和高强度混凝土等新材料来解决在超高建筑物的下层上配置大空间的问题，并解决该问题。今年，我们使用称为H-SA700的高强度钢来开发柱成员，该钢具有较大的弹性变形能力，并使用具有锁定机构的高层建筑物设计，该建筑物允许柱基底座在地震时浮动。在使用高强度钢H-SA700的柱构件开发中，我们设定了验证零件性能的挑战，并为使用H-SA700的高强度混凝土内部钢管内部填充了“ CFT柱”的设计方法。研究表明，由高强度钢H-SA700和高强度混凝土制成的CFT柱成员表现出稳定的变形行为，直至最大强度，并且可以确保即使在最大强度后，也可以与常规CFT相当。此外，根据H-SA700钢CFT柱的组件系数得出了一个新的设计公式，该组件系数在常规设计指南下的应用范围之外。在具有锁定机制的建筑物的开发中，可以在地震期间漂浮支柱，我们提出了一个主要基于H-SA700钢CFT柱的锁定框架，并且通过在那里添加带有初始张力的PC钢棒，我们旨在确保地震抵抗力并在地震后降低残余变形。实验验证揭示了使用准静态载荷安装的PC钢棒的锁定框架的地震性能。在分析验证中，根据先前实验的结果构建了一个分析模型，并对所提出的锁定框架和相关的大跨度框架进行了时间历史响应分析。根据分析，建筑物的支柱底座是在二级设计水平下在地震运动下抬高的。此外，即使在当前设计下发生最大地震后，也没有实现残余变形。