23412 日本建築学会大会学術講演梗概集（九州） 2007年 8 月波形鋼板ダンパーを組み込んだプレキャスト PC 門型架構の力学的性状（その 2：架構実験）プレキャスト部材高エネルギー消費アンボンド PC プレストレス力 1. はじめにその１における部材実験に基づき設計した波形鋼板ダ ○花房広哉*1 河野進*3 同市岡有香子*2 同渡邉史夫*4 同同笠直介*1 太田義弘*5 繰返し正負交番漸増載荷した後，プッシュオーバーを行った。ンパーを RC またはアンボンド PC 門型架構内に設置し，表１試験体種類軸方向試験体部材鉄筋柱 4-D19 RC 梁 4-D22 柱 4-φ11.2 PC 梁静的載荷実験をおこなった。 2. 実験目的実験目的は，（1）設定した変形角においてダンパー部分が降伏することの確認，（2）波形鋼板ダンパーの使用により，残留変形を抑制したまま，エネルギー消費量がせん断導入PC力柱軸力軸力比補強筋 (kN) （KN) (PC力含む) D10@70 900 0.20 D10@80 0 0 D10@70 434 900 0.30 D10@80 434 0 0.12 2- D22 D10@ 80 増大することの確認，（3）最大耐力経験後の耐力劣化及 300 300 び変形性能の確認，（4）終局状態に至るまでの損傷状況 850 2 - D19 D10@ 70 2- D22 4- D22 550 3. 実験概要試験体種類を表１に，試験体詳細を図１～３に示す。試験体は RC 造，アンボンド PC 造の 2 体で，40%スケール 1 層 1 スパンの門型架構のスパン中央に波形鋼板ダン D13 @ 100 2200 3900 550 300 パーを設置したものである。架構の外形及びせん断補強 800 端欠け防止 D10@ 70 アングル目地波形鋼板要素モルタル 2 - D16 20mm 2- D16 耐圧板 30mm 異形PC鋼棒 φ 11. 2 850 程度である。波形鋼板ダンパー詳細は図２に示す。波形 300150 2 - D16 D10 @ 80 PC 量を定めた。PC 緊張力は柱で軸力比 0.10，梁で 0.12 板＋平鋼板とした。降伏時の層間変形角（梁中央高さの 6- D22 300 550 （a）RC 試験体筋は共通であり，曲げ耐力が同程度となるよう主筋及び鋼板ダンパーの形状は，部材実験の結果に基づき波形鋼 2000 波形鋼板要素の確認，である。 1850 波形鋼板残留変形正会員同 4 - D22 550 水平変位を階高=1000ｍｍで除したもの，以下 R と略記）の予測値は 0.1％である。せん断降伏荷重予測値は 122kN であり，架構の予測水平耐力（RC 試験体 407kN，PC 試 D13 @ 100 5 - D22 2200 3900 550 300 験体 348kN）の 1/3 程度とした。使用した材料の材料特 5 - D22 300 550 800 （b）PC 試験体性を表２・３に示す。なお，鋼板の材料特性は部材実験図１試験体寸法・配筋詳細（単位：mm）の材料とあわせてその１に示す。載荷装置を図４に示す。 80 左右鋼板厚さ22 120 320 ダンパー部分波形鋼板厚さ2 . 3 剛体部分ロゼットゲージ厚さ22 一軸ゲージ 300 818 30 850 左右鋼板添板厚さ16 図２ 150 45454545 1000kNジャッキ左右鋼板 85 厚さ22 スチフナー厚さ22 左右鋼板厚さ22 上下鋼板厚さ16 500kNロードセルかさ上げブロック 3000 図３波形鋼板ダンパー（単位：ｍｍ）図４ Seismic Behavior of Precast Prestressed Portal Frames with Corrugated Steel Plate Damper (Part2:Experiment on Frames ) ―841― 214 300 D22 212 300 214 300 250 250 216 300 156 240 （a）RC 柱・梁断面 105 反力壁 160 340 80 80 剛体部分厚さ22 340 160 150 80 D16 216 300 152 240 （b）PC 柱・梁断面試験体種類（単位：ｍｍ） 1200kN ジャッキ 1000kNジャッキ 500kNロードセル反力床反力ブロック 200 750 D19 かぶり厚20 119 R=0.1，0.2，0.4，0.6，1.0，2.0，3.0，4.0％で各２回ずつ 250 148 異形PC φ11 . 2 シースφ 18 - 21 216 300 載荷履歴はひび割れ前に荷重制御で１回，その後は 190 250 かぶり厚20 250 143 水平力が左右同じ大きさの力となるように作用させた。 190 38 2280 250 143 載荷は柱の軸力を一定値 900kN（軸力比 0.20）に保ち， 3500 3500 載荷装置（単位：ｍｍ） HANAFUSA Hiroya, ICHIOKA Yukako, RYU Naosuke, KONO Susumu, WATANABE Fumio and OHTA Yoshihiro 4. 実験結果 4.1. 履歴復元力特性図５に水平荷重－層間変形角関係を示す。ダンパー降 5. まとめまとめはその３に示す。異形鉄筋及び異形 PC 鋼棒の材料特性呼び名降伏強度引張強度弾性係数 (MPa) (MPa) (GPa) D10 360 499 184 D13 327 470 172 D16 349 527 184 D19 389 585 196 D22 381 587 189 φ11.2mm 1410* 1500 200 表２伏時変形角は両試験体とも 0.1%弱と精度よく予測できた。最大荷重時の変形角は RC と PC で異なるが，ピーク後の耐力劣化はいずれも緩やかで，プッシュオーバー時にも最大耐力時の 7～8 割の耐力を保持して靱性に富む挙動を示した。履歴ループの形状は PC 試験体で期待したほど残留変形が抑制されなかったため，試験体間に大きな違いは見られなかった。＊0.2%オフセット時の値 4.2. 鋼板負担水平力剛体部分平鋼板に貼付したロゼットゲージの計測値か表３ら鋼板負担水平力を算出した。図５に試験体全体の水平圧縮強度 (MPa) 52.7 45.4 45.7 81.2 49.2 52.6 42.4 使用箇所コンクリート荷重と重ねて，波形鋼板ダンパーの負担水平力を示す。ダンパーは全体の耐力の 1/3 程度を負担し，架構のみの耐力の 1/3 程度（全体の 1/4 程度）とした設計時の見積もモルタルりよりも大きな水平力を負担していた。これは，設計時に鋼板の耐力上昇を考慮していなかったためである。 4.3. 等価粘性減衰定数図６に等価粘性減衰定数 heq を示す。PC 試験体は heq が 1000 1000 750 750 Lateral Load (kN) ≦1％で効果が大きく，波形鋼板ダンパーにより両試験体ともにエネルギー消費性能が改善されたことがわかった。 4.4. 残留変形角率図７に残留変形角率(rd)－層間変形角関係を示す。RC 試験体では経験変位の増大に伴い残留変形も増加し， RC PC柱・梁 PC基礎 RC鋼板 PC鋼板 PC梁目地 PC柱目地割裂引張強度(MPa) 2.9 3.4 5.8 2.2 3.6 3.2 500 250 0 Total Damper Yielding Beam Yielding Column Yielding Damper -250 -500 -750 -1000 -5 0 5 250 0 -250 -500 Total Damper Yielding Damper -750 0 Equivalent Damping Factor heq (%) 4.5. ひび割れ及び損傷状況図８に R=2.0％時の損傷状況を示す。RC 試験体は梁端・柱脚部に生じた多数の曲げひび割れが R=0.2％サイクル以降は曲げせん断ひび割れとなって進展し，R=2.0％時に柱脚部のコンクリートが圧壊により剥落したのに対し， PC 試験体は梁端・柱脚部ともに曲げひび割れは生じたが， (b) PC 試験体水平荷重－層間変形角関係 10 8 6 4 2 0 目地部のひび割れが貫通した R=0.6％以降はひび割れが進 RC PC 0 0.5 1 1.5 Drift Angle R (%) 2 （a）全体行せず，R=2.0%まで損傷は非常に軽微であったといえる。図６ Equivalent Damping Factor heq (%) 図５を抑制することができた。 5 Drift Angle R (%) (a) RC 試験体に rd=20％程度であり，RC 試験体の 1/2 程度に残留変形弾性係数 (GPa) 26.8 25.7 25.6 27.7 16.7 23.4 29.6 500 -1000 -5 10 Drift Angle R (%) R=2.0％時には rd=40％に達したのに対し，PC 試験体は常 Lateral Load (kN) 3％程度増加した。RC 試験体でも 1～3％増加し，特に R Residual Deformation Ratio rd (%) コンクリート及びモルタルの材料特性 8 6 4 2 0 RC PC 0 0.5 1 1.5 Drift Angle R (%) 2 （b）フレームのみ等価粘性減衰定数 50 40 30 20 10 0 RC PC 0 1 Drift Angle R (%) 2 （a）RC 試験体図７残留変形角率 *1 京都大学大学院修士課程 *2 京都大学大学院日本学術振興会特別研究員 DC *3 京都大学工学研究科建築学専攻准教授・工博 *4 京都大学工学研究科建築学専攻教授・工博 *5 (株)竹中工務店技術研究所（b）PC 試験体図８ひび割れ損傷状況 *1 Graduate School, Kyoto Univ *2 Ph. D. candidate, Kyoto Univ., JSPS Research Fellow DC *3 Associate Professor, Dept. of Architecture, Kyoto Univ., Ph.D. *4 Professor, Dept. of Architecture, Kyoto Univ., Dr. Eng. *5 Takenaka Research & Development Institute, Takenaka Corp ―842― 10