Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 20123 日本建築学会大会学術講演梗概集（関東） 2011年 8 月巨大地震に対する超高層建物の動的応答における下層部変形集中現象 1 その純ラーメン骨組（魚骨ームモデル）の応答フレ正会員　○荒木　慶一＊同上野泰永同金紋廷］＊ 2 同西本篤史＊同岡山　真之介 ρ 同上谷宏二 2 ＊ 4 5 ＊巨大地震超高層動的応答変形集中現象ドリフト現象幾何非線形 1，序今後高い確率で発生すると予測されている M8 の東海・東京・名古屋・南海南海・大 2． 2 設計クライテリア等・［一次設計］Ai 分布（Co ＝0 ． 3 ，T ＝O ． 025H ，2 種地盤）クラスなどの海洋型巨大地震では，東 2 ）全部材弾性（1）最大層間変形角く lf200，（・［二次設計 IPGV づ Ocm ！s に増幅した標準 3 波（El　Centre 阪などの大都市圏において超高層建築物 NS ， Taft EW ， Hachinohe　NS ）〈大 1 ！ 100 2 ＞柱弾性，（〔D 最層間変形角などの長周期構造物に長時間の大きな揺れが生じる危険性が指摘されている［ 1， 2］．これらの地震動に対しては降伏型に設計された骨組部に弓型たわみが発生であてもっ，最終的にして崩壊に至る危険性が指摘されてこのい，梁の，梁・階の高さは 4m ，梁のスパン長は左右 6mx 奥手前 9m ・単位面積当り床荷重を 10kN／m2 とする（柱 i 本負担分 6xgxlO ＝540kMn2 500kN で近似）・梁降伏型の骨組とするため柱梁耐力比 15 ・柱は溶接組立箱形断面，梁は H 形断面であり，全部材降伏後に下層は柱に塑性化が生じ → る［ 3， 4］．蝉 5−7 ］，等価骨組の座現象は変形集中現象と呼ばれ［屈固有値解析に基づく発生メカズムのニ＞検討と予測式がで 490N 加提案されている．しかし，これらは静的載荷時における一予測理論に基づいており，動的解析との比較により定，動的挙動を理論的に説明するには十分でない面が残る．また解析モデルも魚骨モデルなど比較的単純なモデルに限定されており，近年，多数建設されるようになた制振ブレース付骨組におけの妥当性は示されているもののそてこで本研究では・考察超高層建物の耐震安全性につ，魚骨フレームない，モを行い，そ・合成梁効果ての私見を述べるい．その 1 デルを対象に，幾何非線形性の考 2 では 1 ，そのと同一の解析モデルを用固有値解析に基づき下層部変形集中現象ムの検討を行う．そに，フルフレームモ検討を行う．その 4 の 3 では制振ブレデルを用いでは，これて．，振動 3．静的増分解析 Ai 分布比例載荷で最大層間変形角が 1175 に後剛性が，幾何非線形無視の場合には負になっている．したが付骨組を対象解析で変形集中現象の ○ は振らの研究成果を踏まえて，動固有値表層 3dNSE 31 鱒 33 23−30 25 階 17 22 呷 24 “ 1e − Z1 16Nl8 13 呷 15 37 lation　CencentTation ・ロ IDny1！　T ，考慮のは正場合に器轜騾．している齧；｝ 1器： ×× 厂厂． −．．．肉 1A ヨ − 翩 5　2SNSO D 16 2B 1「 5P 025 21 H 700 3 X14 25 205O 6 4 H 00 3 X1 X2 226 0 22 〜 7 脚 19 a H U〕 XSU X15 28 228 佃 FfStUX750 12× 19　盻 100 3励 31 3B 剛 × EMX12 1B ge 100 3 750 34A 託翩 X 勘 X12 × 19 119F @ ．16 13 X2SOXlZX15 145 鰤　丁 1 ．． ll 縲晒面鰤　〕　£ 〕一ア、 7 卸 16MB Hi α〕xa 刀X15 × 22 囿．αめ VS2D13 牌 15 ×跚X15 ×匹 26ち伽　7 昇 201 晒12 H− ee ）× 脚 15×22 蚓、 0 7jM1 − 9　欄 X 脚X16×25 285，CO 日．1 了 04 哺　繍弸ゐ　緬「a 擔i 器 i；嬲 1嬲翻鬻嬲； 12田 53臥．なお，図中一 264DO ofMRFsARAKI NO したた瞬間を表し，これっ表 2 梁断面 GDOxro 600xSD 囗 se I ；Part 負も発生にな柱断面 x 詑 600X50 ロ 3　1 づ聞ー s50x25 1；1．言； 1嬲ー 55Dx ー 550x32 翻 ll 嬲ー 5SOx36 ー 6DOx32 ； 1 器 ll 嬲ー 6DOXS6 ー脇器嬲ー −eDDX4S 1：酎1 呂：一繖 Stories　in Dyna 初めて圏ロロ in　Lower to Huge Eanhquakes ロロ α HighRiso　Buildings 口ロロロニ 39 Ω が剛性が負になる瞬間と一致は 2．解析モデル 2．1 概要・［ 5 秒）概 lj］40 層鋼構造魚骨モデル（固有周期 4．・［柱復元力特性】1 層柱脚は完全弾塑性，他は弾性保持・［梁復元力特性】梁による曲げ抵抗をバイリアの回転 010 ）硬化係数； 0．バネに置換（・［断面】モデルの断面を表 1，表 2 に示す． o Responseof 変て幾何非線形を考慮した場っ，さらに変形集中現象は超高層建物における耐震安全性に関する私見を述べる．獅鵬　日170Defbr 至るまで合，ドリフト現象の発生が予想される．今回行った動的ズ発生メカニのースて下層部いは考慮しない，位制御静的増分解析を行った結果を図 1 に示す，塑性化慮の有無により応答の差異が顕著に現れた解析例を示すそのとして，RC 床スラブによる曲げ剛性の増加み評価し L5 倍とする．耐力の増加・設計時は幾何非線形効果を考慮しないい結果をふまえのる座屈，局部座屈，破断は考慮しないの超高層骨組の変形集中現象にっ，様々な角度から分析ではい材を用い・っる変形集中現象の検討も行われて m2 級の鋼・常時荷重による柱軸力比く0 ． 45 ・全部材が FA ランク・ヤング係数 E ；205kMnmZ とし，降伏応力 σ y ＝325 1． 1 ＝ 3575N 加 m2 とする．せん断変形は無視する．部材の横 YasnnoriOKAYAMA ×剏× − − 脚確 × 弓 × α〕 α〕 @ F1701 −3 日 Yoshikazu × × 日　δ 〕 × ，　MSHIMOTO Shinnosuke 櫛~ ，〔 × X15X Xlfix 跏 Atsushi ゐ　， Moonjeong ， KIM Resp UBIA NII-Electronic 245 工一 Eleotronio Service N 工Library Koji 一一 Architectural Arohiteotural Institute エnstitute of of Japan Japan 4 ．動的応答解析 4．1 入力地震動・［地震動概要 1 想定南海地震により西大阪地区で発生す WOS EW 波［ 1， 2 】（図 2）る予測長周期地震動．KK ・・［・ 297 4 ． 7 継続時間】秒［卓越周期亅秒・［ PGV 】25Kine ， PGA 】68Gal ・［ 4．2 解析設定等・［使用プグラム】オリジナル（ MArLAB 利用）・［一式 Newmark 114）＋ NeWton 運動方程解法］ β法（β＝・［弾塑性問題の解法］1 次元 Return−Mapping 法・［1 ステップ当たりの △t ］1！500 秒・［幾何非線形効果亅無視＆考慮 l 博 00112co 、当鋤こ ” 哽 i1 感・陣 i eb ” 豊伽しsoo i　i ・窺（ Z η 丶詳壕毒タ， TeOOr ：燬驚隔ポ lcoeSOOeeo4ee100 瓢慧三、贈脚ボロ嫺法 2co Oo 『 −… … i’ 4 9 泊雪 i 1、 2 nd 層閲喪彩角（〔の 4． 3 解析結果／100D ：　o 4 6　．．． e ・「非隷形無撹（ b，幾訂チ櫞艇 … 1 ／ヨ9CO） rad ｝層闇変形角〔形灣慮図 1 静的増分解析結果幾何非線形無視の解析と幾何非線形考慮の解析におけ 3 る層間変形角応答の比較を図に示す．幾何非線形無視 δ　）蟹蝦一異一性範囲内かが塑性化し，層間変形角は 2 − 蝿 132 秒の時点で柱れに対して幾何非線形考慮の解析では，その最大層間変形角が 1 〆100 以下に収まった．こっ叢 297 秒）解析では，地震波を最後（まで入力しても柱が弾の入力地動煎速壌 − oo50050 含 50100150200250 図 1120 を超えていた．詳しくはで述べるが，これは単なるドリフト現象ではなく，・考慮時の応答比較を図 4 に示す．各図について以下説明を加える．・［柱変形図】黒丸その階の梁端は弾性，白丸 1 その階の梁端は塑性負荷，グレー色実線その時刻までに経 160m ）骨組高さ（験した最大変位，破線水平変位 L6m （ける幾何非線形無視時：羣靉鑾一一。 5髏 L− SUt 凄 0 一． 05 睦：〇 0 50100 場合にはりでじている ISO ．力すると下形効果を無視 1／100 解析基づく長周期地震動を 40 層魚骨モデル層部変形集中現象が発生した解析では柱弾性かつした）璽．幾何非線惚 3Q 懍降伏し最大層間変形角が i 姿 … 辜多 i 京都大学大・博士（工コ京都大学大学院工学研究科建築学専攻修士課程 ρ 国立防災研究所〔韓国〉　博 1 ，。藁」 − 、∠ ＿． − − 32 1 6　0 1 0　32 水平変位（m ）　跏｝幾舸聹線形無視【e　andAr Studefit Dopt ． Nchitectu ， 50ee O 5eOO t −−Ptント｛kN ・ m＞〔b＞幾侮非線形考慮・柱モーメ置e　＿。ント（ 132 秒時点）］ li1ecluralEng じ【o andArchiro ts∬ じ KyDtoUniv， D E ， Kyoto Univ ．， al　Eng τ 皿琶 TaiseiCoqporatiD ， “ Kor a ）， Dr 、 Eng al l既 s 1tut fDrDisaster P ven io 〔掌 imo ［， D pt Ar hi ure and Amhi ect 屬Eng ， Kyo o Ulliv ． D Eng ， “ 士藷ノー．・P 軒 Prof， D 叩 t、 Archi電ectu 重巳拿2Gradua 大成建設設計本部＋4 鎧8・廴廴】63 定 5 助 o （n 1Associa 靠 ε ＿ −3． 2 −　乙 1、 6 、一水平変位〔 m ｝モーメント〈 kN ・ m）ホ学）茅畫 … セ図 4 柱変形学院工学研究科建築学専攻准教授 120 ＝重要性を示唆している．急ポ … 耋再メノ卜寶 … e により検証する際に，幾何非線形効果を考慮することの柱モ 160 菱 ξ 1 〆20 を超えた．本一」柱変形図隻萋 ua 解析結果は，超高層建物の耐震安全性を時刻歴応答解析 tl メント園柱モ最大層問変形角以下であったのに対し，幾何非線形効果を考慮したでは柱がー図 … l t20 想定南海地震に入柱歪形 5 ．結に 300 図 3 層間変形角応答対し，幾何非線形考慮変形集中が生 20 層時射（sec ）図 4 を見ると，幾何非線形無視の場合には骨組全体が 1−15 層あた 10 層 150　200　250 ：の（ b）幾何非線形考慮：いるのに ’ “ww Ybts： 20億・ esl9 Ge を表す目安）・［柱モーメント図］内側の実線その時刻における柱モーメント，2 番目の実線その時刻までに経験した柱最大モーメント，外側の実線柱の全塑性モーメント・［注1 なお，図 2 にも 132 秒時点に縦線を記入している同程度の変形で振動して〜ご二．曝〇 05 ：： 2KK −WOS　EW 波（縦線は 132秒時点）（a ｝幾f溺線形無視 α゜5 変形集中現象が同時に発生した例である．132 秒時点におの 1〆100 踟時鋼（sec ） Deslgn　Dept 4Natio 率〔工学）＃京都大学大学院工学研究科建築学専攻教授・工学博土 S 一じ【留じ皿吐じじ【し爬［馳吐田 ¢ 重　【 246一一 NNII-Electronic 工工 Eleotronio Library Service Library