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北山研究室の研究テーマ2010年度版
研究方針

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1.梁曲げ降伏型のPC柱梁十字形部分架構の耐震性能評価に関する実験
  [科学研究費補助金・基盤研究C


担当:M1 村上 友梨

 日本学術研究振興会・科学研究費補助金による研究の2年め。2009年度に矢島龍人によって行われたPC柱梁部分架構実験の成果を分析して、耐震性能評価および各種限界状態についてさらに検討すべき事項を抽出して、新たに実験を行う。試験体はPC柱梁十字形部分架構4体程度を想定しており、これから設計・作製して実験する。


2.鉄筋コンクリート骨組内の梁部材に対する耐震性能評価手法の高度化研究
  [
日本建築学会 RC梁柱部材WG Work

担当:M2 王 磊 / 卒論生 一方井 恒介

 日本建築学会の「RC建物の耐震性能評価指針(案)・同解説」(2004)では、RC梁部材の復元力特性を評価する手法の一例が示されている。そのなかの降伏点を求める手法については、実験結果との比較による詳細な検証が為されているが、それ以降のかぶりコンクリート圧壊点やコアコンクリート圧壊点については、全く検証されていない。そこでここでは、梁曲げ降伏が先行する十字形部分架構試験体3体に正負交番繰り返し載荷する実験を行って、梁部材の変形状態や主筋のひずみ等を詳細に測定し、指針(案)で提案している方法の精度を検証する。また、その方法では不適切であると判断された場合には、各限界状態時の変形を求めるための手法を新たに提案する。

 試験体は既に作製済みで、実験は2010年5月から6月にかけて大型実験棟にて実施する予定である。


3.北山研PC、PRC、PCaPC柱梁部分架構試験体のデータベース構築とその分析

担当:M2 嶋田 洋介

 今までに北山研究室で実験実施した計43体のPC部分架構試験体を対象として、諸元や実験・解析結果をまとめたデータベースを構築して、諸々の検討を行う。芝浦工大・岸田研の試験体も加える。なおデータベースの基本的な項目は既に2008年度に矢島・嶋田によって完成しているので、それに2009年度の試験体を加える。

 検討例: 梁・柱の断面曲げ解析と実験結果との比較
      復元力特性における諸事象発生点の定量評価に向けた試み
      PC鋼材に沿った付着性状と断面解析におけるひずみ適合係数F値との関係
      残留ひび割れ幅と部材変形角との関係の検討・評価
      PC部材の残留変形の断面解析(繰り返し載荷)による定量的な検証
      PC部材の損傷にともなうPC鋼材の張力の減退について


4.PRC柱梁十字形部分架構内の梁部材を対象とした各種限界状態の解析評価
  [科学研究費補助金・基盤研究C

担当:M2 嶋田 洋介

 プレストレスト鉄筋コンクリート(PRC)構造建物を対象として、性能評価型の耐震設計法を確立するためには,要求性能に対応した各種限界状態を材料のひずみやひび割れ幅などの物理量を用いて明確に規定することが必要である。PRC柱梁十字形部分架構における梁部材を対象とした研究(2009年度に実施)では,ほとんどの試験体の修復限界が残留変形角によって決定され,残留変形角を精度よく評価することの重要性が再確認された。

 部材の損傷を解析的に検討する場合,平面保持を仮定した断面解析によるのが簡便である。そこで平面保持を仮定した断面解析を実施して、PRC梁部材の各種限界状態を検討したい。また,各種限界状態を規定する損傷状況である残留変形角および残留ひび割れ幅の評価手法についても考察し、残留変形角と残留ひび割れ幅との関係を定量的に評価する手法を提示する。


5.兵庫県南部地震で生き残った中層RC建物の損傷状況と耐震性能との関係について

担当:M2 白井 遼 
共同研究者: 青木 茂(本学教授)、神本豊秋(青木茂建築工房)

 青木茂先生のリファイン建物(病院建物でRC5階建て)を対象とする。写真を北山研のHPに公開している。

 2008年に大規模改修のために仕上げを撤去したところ、RC柱の圧壊、RC梁のせん断破壊、耐震壁のせん断破壊などが見つかった。青木事務所によって実施された三次診断では既存建物のIs値は相当に小さかったことから、なぜその建物が倒壊せずに兵庫県南部地震を生き残れたのかについて検討する。

 2009年度には被害状況を整理し、ジャンカなどの施工不良箇所を把握して、耐震二次診断を行った。今年度は、当該建物の耐震性能をさらに詳細に調査するために、質点系解析、立体骨組解析などを実施して、地震時の挙動を検討して、その謎の解明に挑む。


6.WPC構造立体耐震壁の耐震性能評価
  [高木研究室との共同研究/日本建築防災協会Work]

担当:卒論生 鈴木 清久 / 高木研M1 長谷川 俊一  

 
2008、2009年度に実施した、小泉雅生氏を研究代表者(国土交通省による研究助成)とする共同研究のつづき。高度経済成長期に大量に建設されたWPC構造(プレキャスト鉄筋コンクリート壁式構造)の中層集合住宅ストックを主な対象として、その構造体に開口を新たに設置して、さらに補強を加えながら新たな空間構成を可能とする技術を開発する。

 2009年度にはWPC構造の立体耐震壁に静的載荷する実験を実施した(当時の主担当者は和田芳宏)。試験体は開口の有無、耐震補強の方法などを実験変数とする計8体で、実験によって得られた膨大なデータは未だ整理途上で、その詳細な分析はこれからである。

 そこで本年度は、実験によって得られたデータを整理して、それをさまざまな角度から検討することによって、WPC耐震壁(無垢の壁および開口を新設した壁)の強度と変形性能、開口周囲に鉄筋コンクリートあるいは鉄骨によって耐震補強を施したときの効果と力学特性、などについて詳細に検討して、既存のWPC構造建物に対する具体的な耐震改修の設計手法を提案したい。


7. 鉄筋コンクリート柱梁接合部パネルの破壊機構モデルの検証に関する実験研究
  国土交通省補助金事業(研究代表者:塩原等東京大学准教授)の協力研究

担当:M1 平林 幸泰 /卒論生 石木 健士朗、近藤 慶一(芝浦工大・岸田研)

 RC柱梁接合部パネルの新しい破壊機構モデルとそれに基づく耐震設計手法が東大・塩原等准教授によって提案されている。これは東大で実施された平面柱梁部分架構実験の成果に基づくものであるが、それらの実験は、検証を容易にするために柱軸力は0とし、柱幅と梁幅とは同一とするなど、かなり特殊な条件下で行われた。

 そこで通常の建物のように、柱圧縮軸力が作用し、かつ柱幅は梁幅よりも大きいという条件のもとで、東大の提案手法が成立するかどうか検証する必要がある。そのための静的載荷実験を十字形試験体については北山研で、ト形試験体については北海道大学後藤康明研究室で行うことになった(予定/国土交通省からの研究予算)。

 実験変数などについては今後、三研究室で協議して決めることになるが、試験体数は3体程度を想定している。


8. RC梁および有孔梁のせん断強度評価式の精度の検証
  日本建築学会 RC梁柱部材WG Work

担当:卒論生 落合 等

 日本建築学会では,建築基準法による耐震設計の体系における許容応力度設計(いわゆる一次設計)に対応する規準として「鉄筋コンクリート構造計算規準・同解説」を制定している。しかしそれに続く保有水平耐力計算(いわゆる二次設計)を対象とした規準類は整備されておらず,喫緊の課題として浮上した。本研究では新たな「鉄筋コンクリート構造保有水平耐力計算規準・同解説」を策定するための準備作業の一貫として,梁主筋降伏前にせん断破壊または付着割裂破壊するRC梁および有孔梁を対象に,既に提案されているせん断終局耐力評価式の持つ精度を、既往の実験結果からデータベースを作成して統計的に検証する。



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