許容応力度等計算に準拠して設計された履歴型ダンパー付鋼構造骨組の地震応答

摘要

本論では，現行設計法のルート3の設計手続きに基づき，座屈拘束ブレースを用いた4，8，12層の履歴型ダンパー付骨組，および，純ラーメン骨組を設計した。 座屈拘束ブレースは1次設計荷重に対して許容応力度制限を満たしている。履歴型ダンパー付骨組と純ラーメン骨組の設計結果や地震応答解析結果を比較検討した結果を要約すると，以下のようになる。 （1）履歴型ダンパーを利用することによって，純ラーメン骨組に比べて鋼材量を1割から2割程度少なくすることが可能である。 （2）4層や8層の中低層骨組では，履歴型ダンパーに1次設計荷重に対する許容応力度制限を課しても，履歴型ダンパーは顕著な履歴減衰効果を発揮できる。 すなわち，履歴型ダンパー付骨組は，純ラーメン骨組に比較して，強震時の最大層間変位応答や主体骨組の損傷を大幅に小さくすることが可能である。（3）12層骨組では，履歴型ダンパーに1次設計荷重に対する許容応力度制限を課すと，履歴型ダンパーの耐力分担率が過大になり，また，ダンパー系の支持柱の軸伸縮による全体曲げ変形も大きくなって，中低層骨組に比較して履歴減衰効果は低下する。ただし，純ラーメン骨組に比較して，鉄骨鋼材量および主体骨組の損傷は低減される。 （4）強震時に履歴型ダンパーに生じる累積塑性変形倍率は，その塑性変形性能に比較してかなり小さい値となる。 少なくとも，履歴型ダンパーの塑性変形性能の観点からは，1次設計荷重に対する許容応力度制限を課す必要性は認められない。 （5）12層骨組では，1次設計荷重での許容応力度制限を外すことによって，履歴型ダンパーの耐力分担率を適正値に近づけ，経済的でかつ耐震性能に優れた履歴型ダンパー付骨組が得られる。 以上述べたように，本論で設計した履歴型ダンパー付骨組は，ダンパー系の耐力分担率が比較的高く，高層骨組では履歴型ダンパー支持柱の伸縮による全体曲げ変形がダンパー系の挙動に大きな影響を及ぼす。 このような履歴型ダンパー付骨組に対しても，著者らが既報で提案した魚骨形モデルが有効であるかを,詳細骨組モデルと魚骨形モデルによる地震応答解析を比較することによって検討した。 その結果，履歴型ダンパー付骨組の魚骨形モデルは，固有周期，地震入力エネルギー，変位応答,主体骨組の塑性変形などに関して，詳細骨組モデルによる解析結果を良く近似することを示した。 また，魚骨形モデルが,ダンパー系の耐力分担率や剛性などの構造パラメータと地震応答との相関関係を簡便に検討する実用的な力学モデルとして利用できることも例示している。 柱の伸縮による全体曲げ変形の影響を強く受ける高層骨組上層部のダンパー系の弾性剛性評価に関しては，今後検討を進める予定である。