被災鋼構造骨組の即時損傷評価・予測システムの開発に関する基礎的研究

钢结构框架受灾即时损伤评估与预测系统开发的基础研究

基本信息

批准号：
18760413
负责人：
伊藤拓海
金额：
$ 2.24万
依托单位：
The University of Tokyo
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

项目摘要

多自由度系の骨組構造物が地震時に崩壊機構を形成すると、系の振動特性と入力エネルギーが変化し、また塑性崩壊面の法線ベクトルに応じて変位増分(速度)分布が変化する。これらの影響により、弾性範囲では単一の振動モード成分のみが卓越すると予想される場合でも、崩壊機構形成後に他の振動モード成分の応答荷重が増加することがある。その結果、崩壊機構形成後に励起されるモード成分に敏感な崩壊モードが予想外に発生することがある。そこで本年度の研究では、崩壊機構形成後にモード成分の荷重分布が変化する可能性について検証した。地震荷重や風荷重に対する骨組構造物の弾性荷重効果の最大値分布については、継続時間とランダム変数の標準偏差のポアソン過程に従うことが知られている。しかし、多自由度系の骨組構造物における弾塑性応答系の場合は、上述のように限界状態関数の法線ベクトルによって復元力増分が変化するため、最大応答値予測は容易ではない。そこで本年度の研究では、崩壊機構形成後に振動モード成分の弾塑性応答量がどのように変化するのかを数値シミュレーションによって検討し、最大応答値分布を求めた。なお、本研究では、弾塑性最大応答値分布と関係すると予想される新たな指標として、弾塑性復元力増分に対する限界状態関数の感度を定義した。高次モード成分の弾塑性復元力増分に対して感度の高い限界状態関数を持つ構造物の場合、最大応答値分布のばらつきが大きくなる可能性があることを示した。本年度の研究成果により、多自由度系の骨組構造物の弾塑性応答予測では、複数の振動モード成分の影響を適切に考慮することが必要であることを示した。さらに、崩壊機構形成後の荷重効果の変動を考慮した弾塑性最大応答値予測法の開発に供するための統計データを作成した。

当多自由度框架结构在地震过程中形成倒塌机制时，系统的振动特性和输入能量发生变化，位移增量（速度）分布根据塑性倒塌面的法向矢量发生变化。由于这些影响，即使预期只有单一振动模式分量在弹性范围内占主导地位，在塌陷机构形成后，其他振动模式分量的响应载荷也可能会增加。因此，对衰变机制形成后激发的模态分量敏感的衰变模式可能会意外出现。因此，在今年的研究中，我们验证了塌陷机制形成后模态构件荷载分布发生变化的可能性。众所周知，框架结构抵抗地震荷载和风荷载的弹性荷载效应的最大值分布遵循持续时间和随机变量标准差的泊松过程。然而，对于多自由度框架结构中的弹塑性响应系统，预测最大响应值并不容易，因为恢复力增量根据极限状态函数的法向矢量而变化，如下所示多于。因此，在今年的研究中，我们采用数值模拟的方式来考察倒塌机制形成后振动模态分量的弹塑性响应如何变化，并确定最大响应值分布。在本研究中，我们将极限状态函数对弹塑性恢复力增量的敏感性定义为预计与弹塑性最大响应值分布相关的新指标。结果表明，在具有极限状态函数的结构对高阶模态分量弹塑性恢复力的增量高度敏感的情况下，最大响应值分布的离散度可能会变大。今年的研究结果表明，在预测多自由度框架结构的弹塑性响应时，需要适当考虑多振型分量的影响。此外，我们创建了统计数据，以开发一种预测最大弹塑性响应值的方法，同时考虑到塌陷机制形成后载荷效应的变化。