Post-fire seismic performance of structural steel and steel moment frame

钢结构及钢框架的火灾后抗震性能

• 批准号: 22K04401
• 负责人: 焦 瑜
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Tokyo City 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-22K04401/
• 关键词: 火災後地震; 加熱冷却後鋼材の耐力; 加熱冷却後鋼材の変形能力; 鋼材の変形能力; 鋼構造骨組の耐震性能; 加熱冷却条件; 推定受熱温度

建設中又は使用期間中の鋼構造建物に火災が起こる可能性が考えられる。特に、工事現場では、溶接・溶断の火花などが飛散し、周囲の可燃物（内装材や断熱材など）へ火花が飛び散ることで燃えやすくなっている。建設中や使用中の鋼構造建物に火災が発生した場合、鎮火後、被災区画内部材の残留変形や耐火被覆の診断による火災時鋼材が経験した最高温度を推定して火害等級を定められ、構造耐力上の影響が見られる場合、それに応じて補修・補強する。耐力上影響がないと判断される部材は補強せずに再利用される。しかし、耐力上の問題が解決したとしても、熱を受けたことによる部材の繰り返し変形能力の変化については解明されておらず、建物の耐震性能への影響の有無はわかっていない。本研究では、建築構造に多用されている鋼材に着目し、「温度・加熱・冷却時間」をパラメータとして加熱冷却後鋼材の繰り返し載荷実験を行い、加熱冷却条件と鋼材の履歴挙動・繰り返し変形能力の関係を調べる。火災を経験した鋼構造建物の耐震性能を調べるために、加熱冷却後の鋼材の極低サイクル疲労性能を把握することも必要不可欠であるため、一様伸び程度の大歪振幅鋼材繰り返し載荷ができる実験方法（装置）の開発は重要とされる。初年度では、鋼材の大歪振幅繰返し載荷実験を行うことができる実験方法を開発し、±12％までの歪振幅で繰返し載荷を行い、大振幅時でも鋼材のくびれが発生するまでに安定して繰り返し載荷実験ができることを確認した。そして、本研究の実験結果と既往研究の極低サイクル性能式を比較することで、実験方法の有効性を確認した。

钢结构建筑在施工或使用过程中，有可能发生火灾。特别是在建筑工地，焊接、熔接产生的火花飞溅、散落到周围的可燃材料（内饰材料、绝缘材料等）上，更容易着火。正在建设或使用中的钢结构建筑发生火灾时，火灾扑灭后，根据残余变形估算火灾时钢材所经历的最高温度，确定火灾损失等级。受影响区域的内部材料和防火涂层的诊断如果对结构强度有影响，则进行相应的修复/加固。被判定对强度没有影响的构件将在不进行加固的情况下重新使用。然而，即使承载问题得到解决，构件因受热而反复变形能力的变化尚不清楚，也不知道它们是否对建筑物的抗震性能产生影响。在这项研究中，我们以建筑结构中经常使用的钢材为对象，以“温度、加热和冷却时间”为参数，对加热和冷却后的钢材进行重复加载实验，考察它们之间的关系。为了研究经历过火灾的钢结构建筑的抗震性能，必须了解钢材在加热和冷却后的极低循环疲劳性能，这样才有可能对钢材进行大应变幅的重复加载例如均匀伸长率的实验方法（设备）的开发被认为很重要。第一年，我们开发了一种能够对钢材进行大应变幅重复加载实验的实验方法。我们进行了应变幅高达±12%的重复加载实验，即使在很大的幅值下，我们也能够稳定经证实，可以对发生收缩前的钢材进行重复加载实验。通过将本研究的实验结果与先前研究的极低循环性能方程进行比较，证实了该实验方法的有效性。