22020

日本建築学会大会学術講演梗概集（中国） 2008年 9 月

伝統的木造住宅の垂れ壁付き構面振動台実験
その２ 柱脚の移動量とその予測方法○河合直人*1
五十田博*4

正会員
同中川貴文*3
箕輪親宏*6

同同等価線形化法a) JMA 神戸 NS 50%の予測方法について述べる。
2. 実験結果
図 1 に柱脚固定なし（床有り）の試験体の、JMA 神戸

Acc. (cm/s2)に関する実験結果と、簡易なモデルを用いた柱脚移動量40010（前報図１参照）の柱脚変位、荷重はロードセルによるせん断力測定値の和を用いており、1 構面当たりのせん断Displacement (mm)

せん断力−移動量関係を示す。柱脚の移動量は X1Y1 柱力−移動量の関係である。

20

擦力は、静止から移動に移る時で 9〜15kN 程度、移動時Load (kN)数に移行する様子が見て取れる。ばらつきはあるが、摩400010203040-100-150-200Time (sec)0-150100-100-50Time (sec)500050100-50-100-150Time (sec)15101055-5 050-100-150-100-50-5050-10-15には正側 6〜9kN 程度、負側 4〜6kN 程度である。1 構面

50150-2000-200-60050-50200-400

図 1 の柱脚のせん断力−移動量関係から静止摩擦係数を超えたところで柱脚移動が始まり、移動中は動摩擦係

30Time (sec)

NS 25%を除く各地震波入力に対する実験結果として、振動台上の加速度及び柱脚移動量の時刻歴波形及び柱脚のb) BCJ レベル 26005004003002001000-100 0-200-300-400Acc. (cm/s2)

1. はじめに
前報に引き続き、柱脚固定なしの場合の柱脚の移動量

Displacement (mm)

時刻歴応答計算

Load (kN)

摩擦係数

和田幸子*2
岡部実*5

同同-15

Displacement (mm)Displacement (mm)c) JMA 神戸 NS 50%Rd) JMA 神戸 NS 100%R

当たりの上部構造（天井、床、直交壁の半分を含み、柱動摩擦係数正側約 0.39、同、負側約 0.29 と算出される。
なお、上部構造は JMA 神戸 NS 100%R の加振でも土壁質点系のモデル化を行い、振動台上の加速度記録を入力

Displacement (mm)

柱脚移動と上部構造をそれぞれせん断ばねで表した 22000-200

2た柱材のヤング係数の平均値 8.55×10 (kN/mm ) から剛4050Time (sec)100806040200-20 1020304050

800
600
400
2000-200 10-400-600-800-1000

2050200300100500-50102030Time (sec)201510050100-10-1540150100性を算出した。柱脚滑りの復元力特性はバイリニアと仮50Time (sec)15-540200

5-5030250Time (sec)

Load (kN)

330120にモデルを表１にモデルのパラメータを示す。
柱の曲げ変形による弾性応答と仮定し、加工前に測定し20-400として線形加速度法による時刻歴応答計算を行った。図 2
質量は 1 構面当たりで積算により求めた。上部構造は10-600

周囲等のわずかな損傷のみで、ほぼ弾性応答であった。
3. 時刻歴応答計算
3-1. 計算方法

400

Displacement (mm)程度として摩擦係数を算出すると、静止摩擦係数約 0.53、Acc. (cm/s2)

的な摩擦力を静止時 10kN、移動時正側 7.5kN、負側 5.5kN

Acc. (cm/s2)

600

Displacement (mm)150

Load (kN)脚まで）と錘の重量は 19.03kN である。これから、平均50-100-5 0100-10-15Displacement (mm)定し、初期剛性は便宜上上部構造の 100 倍、2 次勾配はゼロとして、正側で摩擦係数 0.4、負側で摩擦係数 0.3 に対図1

柱脚固定なし（床有り）の実験結果
上から入力加速度、柱脚移動量、柱脚荷重変形応するせん断力で降伏するものとしている。粘性減衰は、上部構造にのみ初期剛性比例で 2%として与えている。
Shaking Table Test on Frames with Hanging Walls of Traditional
Wood House, Part 2: Sliding Displacement of Column Bottom
and its Prediction Method

KAWAI Naohito, WADA Sachiko, NAKAGAWA Takafumi,
ISODA Hiroshi, OKABE Minoru, MINOWA Chikahiro―39―表1m2振動モデルのパラメータ
K1パラメータm1

図 2 2 質点系振動モデル

表 2 に柱脚移動量の最大値を、実験結果と比較して示す。
3-3. 実験と計算の比較
BCJ レベル 2 では計算結果と実験結果が相当異なるが、他は比較的良好な適合を示している。ただし、JMA 神戸正側の最大移動量付近まではよく適合するが、その後の負方向への移動量が過小評価となっている。
実験と計算との差が生じる原因としては、計算では静Displacement (mm)

100%R では、

kg

kg

kN/cm

kN

kN

kN/cm

200

1,741277.5

7.6125.709

2.7750-50

時 刻 歴 応 答 計 算 で の モ デ ル を 用 い 、 JMA 神 戸 NS

010203040-100-150-200-2501000-100 08060402002030100-300-400-500-600Time (sec)d) JMA 神戸 NS 100%R

100-20 1050-200Time (sec)120

時間が長いと差が蓄積され易いこと、などが考えられる。
4. 等価線形化法の適用
4-1. 計算方法b) BCJ レベル 250

図3

一定ではないこと、柱脚移動に復元力がないため、継続弾性剛性

数値

4025050200150100500-50Time (sec)

止摩擦係数を考慮していないこと、実験の動摩擦係数が

K2

正側負側
降伏耐力 降伏耐力単位c) JMA 神戸 NS 50%R

50%では、計算値が実験値に比べて負方向に 3 割程50%R 及びDisplacement (mm)

図 3 に時刻歴応答計算結果の柱脚移動量の時刻歴を、度大きく、また、JMA 神戸 NS

初期剛性a) JMA 神戸 NS 50%

3-2. 計算結果

NSm2

Displacement (mm)K1

m1

Displacement (mm)K21020304050Time (sec)

時刻歴応答計算による移動量の時刻歴（実線：計算結果破線：実験結果）

表 2 柱脚移動量の時刻歴応答計算による計算結果と実験値との比較（mm）
入力波

50%R 及び 100%R の 2 加振について、等価線形化法によJMA 神戸 NS
JMA 神戸 NS JMA 神戸 NS
BCJ レベル 250%R
100%R50%

正負

正負正負正負正負

増分解析での外力分布は、簡単のため質量に比例する計算値

0223

1052792023419

ものとし、柱脚移動が生じたら頭打ちになるものとして実験値

11704011497122832る最大応答予測を行った。

いる。また、上部構造の粘性減衰は 2%とし、柱脚部はバa) JMA 神戸 NS 50%R

価 1 自由度系の減衰は、これらを等価線形応答の位置エネルギーで重み付け平均した値の 80%を用いた。
4-2. 計算結果
図 4 に等価線形化法の Sa-Sd 曲線を、表 3 に柱脚移動量

Sa (G)答を仮定して履歴減衰から等価粘性減衰を算出した。等b) JMA 神戸 NS 100%R

0.60.60.50.50.40.4

Sa (G)

イリニアの正負で非対象であるため、原点を通る線形応

0.30.30.20.20.1

0.100020及び上部構造層間変位の計算値を実験における最大応答406080100120050

Sd (mm)100150Sd (mm)と比較して示す。柱脚移動量の計算値は、実験値の約

図4等価線形化法による応答予測50%であり、上部層間変位も実験値に比べて小さい。柱脚

表3等価線形化法による柱脚移動量及び上部層間変位の計算結果と実験値との比較 (mm)移動の履歴をバイリニアとしたことにより、減衰が過大に評価されている可能性がある。

入力波

5. まとめ
柱脚固定がない場合の実験結果について述べるとともに、時刻歴応答計算及び等価線形化法による応答予測のJMA 神戸 NS

50%R

柱脚移動量

上部層間変位

計算値

49

実験値

97

JMA 神戸 NS

100%R

柱脚移動量

上部層間変位25114

254422757

可能性を検討した。
*1*2*3*4*5*6

建築研究所 構造研究グループ 上席研究員・工博
信州大学大学院 修士課程
建築研究所 材料研究グループ 研究員・博士（農学）信州大学工学部 准教授・博士（工学）ﾍﾞﾀｰﾘﾋﾞﾝｸﾞつくば建築試験研究ｾﾝﾀｰ 主席試験研究役 農修
防災科学技術研究所 研究参事

Chief Research Engineer, Dept. of Structural Engineering, BRI, Dr. Eng.
Graduate Student, Graduate School of Engineering, Shinshu Univ.
Research Engineer, Dept. of Building Materials and Components, BRI, Dr. Agr.
Associate Professor, Faculty of Engineering, Shinshu Univ., Dr. Eng.
Center for Better Living Tsukuba Building Research and Testing Lab., Ms. Agr.
Scientific Research Adviser, NIED, Dr. Eng.

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