Ultimate strength evaluation method for composite beams in of steel building with dampers

带阻尼器钢结构组合梁极限强度评估方法

• 批准号: 22K04397
• 负责人: 松田 頼征
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kogakuin University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K04397/
• 关键词: 鋼構造; 制振構造; 合成梁; ガセットプレート; 数値解析

制振構造は、災害時に人命・財産を守ることや建物機能を維持することに優れ、ダンパーを取付けやすい鋼構造での適用例が増加している。一方、制振構造を損傷限界内に保つための設計・評価法は、部材を弾性と仮定することが多いが、実際には梁剛性に及ぼすコンクリートスラブ（以下、スラブ）の非線形性の評価や、ダンパーが取付く構面（以下、制振構面）のガセットプレート（以下、ガセット）に代表される接合部の耐力・剛性寄与の評価が難しい。さらに極大地震では、部材損傷による様々な非線形挙動が起こり得るが、その詳細や相互作用は未だ明らかになっていない。本研究は、鋼構造の制振構面における合成梁を対象に、層間変形とダンパー力を個別で与えた載荷実験を実施し、ガセット・スラブ・梁軸力の影響度を解析検討を踏まえて明らかにした上で、最大耐力評価法を構築する。本年度は層間変形のみをうけるコンクリートスラブ（以下、スラブ）付き縮小制振構面の載荷実験を有限要素解析で再現した。解析モデルは、鉄骨部分とスラブをシェル要素、頭付きスタッドを梁要素で再現している。材料構成則は、材料試験結果と押抜き実験に基づいてバイリニア型とした。θ＝±1/33までの層せん断力‐層間変形角関係に関して、解析値は実験値に対して、初期剛性で正・負載荷の順にそれぞれ0.95・0.94倍、最大耐力でそれぞれ1.06・1.04倍であり、解析は実験を精度良く再現した。鋼梁・スラブの歪分布についてもよく再現できた。荷重変形関係と歪挙動をよく再現できる解析モデルを作成したので、これを用いて実験での計測が難しい箇所の挙動（例えば、ガセットプレート、頭付きスタッド、スラブ）を把握した。また、2023年度に実施するダンパー力のみが作用する場合の解析も実施し、計測方法などの検討をした。

减振结构在发生灾难时在保护生命和财产以及维持建筑功能方面表现出色，并且越来越多地应用于易于安装阻尼器的钢结构。另一方面，将阻尼结构保持在损伤限度内的设计和评估方法通常假设构件是弹性的，但实际上，它们用于评估混凝土板（以下简称板）对梁刚度的非线性。很难评估诸如节点板（以下称为节点板）等接头在阻尼器所附接的结构表面（以下称为阻尼表面）上的强度和刚度的贡献。此外，在特大地震期间，由于构件损坏可能会出现各种非线性行为，但这些行为的细节和相互作用仍不清楚。在本研究中，我们进行了对钢结构阻尼结构表面的组合梁分别施加层间变形和阻尼力的加载实验，并在分析的基础上分析了角板、板和梁轴力的影响。 ，我们将开发一种最大屈服强度评价方法。今年，我们利用有限元分析重现了仅承受层间变形的混凝土板（以下简称板）减振结构的加载实验。分析模型使用壳单元代表钢框架和板，使用梁单元代表带头螺柱。根据材料测试结果和冲压实验，材料本构律为双线性型。对于层间剪力与层间变形角之间的关系，直至θ = ±1/33，对于初始刚度，解析值按正向和加载顺序分别为实验值的0.95和0.94倍，最大屈服强度分别为 1.06 倍和 1.04 倍。分析以高精度再现了实验。钢梁和板的应变分布也得到了很好的再现。我们创建了一个分析模型，可以很好地重现载荷-变形关系和应变行为，并用它来理解实验中难以测量的区域（例如角撑板、带头螺柱和板）的行为。我们还在2023年进行了仅阻尼力作用的分析，并考虑了测量方法。