20187

日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道） 2013 年 8 月

キーエレメント指標に基づいた発破解体計画手法
その 3．キーエレメント指標の積算値と崩壊下限値との関係
磯部 大吾郎*1

正会員
キーエレメント指標
崩壊下限値

発破解体計画階高-スパン比1. 緒言
建物の発破解体工法は，定量的な判断基準がないために経験やノウハウに大きく依存し，欧米に比べ設計強度の高い日本の建物に単純には適用できない．そこで本研究室では，発破解体の定量的な判断基準を設けることを目的とし，建物の(a) s/h=1.0 構造

構造上重要な柱部材を探査できるキーエレメント指標（以下図-1KI）に基づいた発破解体計画手法を開発している 1)2)．本稿では，モデルの階高-スパン比や発破柱部材の選定方法が異なる場合の，KI 値と発破解体における崩壊下限値との関係を調べ(b) s/h=2.0 構造

3 層 3 スパンモデル

2.017 1.781 1.781 2.017
1.781 1.594 1.594

1.781

6th

1.781

1.594 1.594

1.781

3rd5th

健全な建物の全接合部に対し，鉛直方向へ均等に荷重増分

2.017 1.781 1.781

2.017

1st2ndを加え，最下層部いずれかの柱部材に降伏現象が起きた瞬間

第 1 次選定た結果について報告する．

2. KI を用いた発破解体計画の荷重を降伏限界荷重 PG として求め，健全な建物に対しては 0PG と表し，任意の最下層柱部材 m を除去した場合の降伏限界荷重を 1PG と表す．このときの降伏限界荷重の比を以下のようにキーエレメント指標 KI として定義する 1)．
01𝐾𝐾𝑚 = 0𝑃𝐺 / 1𝑃𝐺(1)（m：柱番号）

同様に，n-1 本の柱が既に選定・除去された後の，第 n 次選定でのキーエレメント指標は以下のように定義できる．
0𝑛𝐾𝐾𝑚 = 0𝑃𝐺 / 𝑛𝑃𝐺 （m：柱番号）2.442 3.150 3.150 2.442
3.150 3.149 3.149

3.150

3.150

3.149 3.149

3.150

2nd

2.442 3.150 3.150

2.442

1st

第 1 次選定(2)

本稿では，以下の 2 種類の発破解体計画を実施した．すな(a) s/h=1.0 構造(b) s/h=2.0 構造

2.013 4.625 4.625 2.013

柱部材を 1 本ずつ選定（ただし複数本が同値の場合は左下の4.625 5.201 5.201

4.625

発方式の発破解体計画，および先に KI が最小となる柱部材

4.625

5.201 5.201

4.625

を任意の本数発破しておくことで構造の強度を低下させ，後2.013 4.625 4.625

2.013に KI の大きな柱を 1 本ずつ選定して同時に発破し，確実な第 1 次選定

崩壊を目指す段発方式の発破解体計画である．段発方式の発破解体計画の 2 回目の発破では，KI の小さな柱を除去した状以下の式を用いる．
𝑙𝑛𝐾𝐾𝑚 = 𝑙 𝑃𝐺 / 𝑛𝑃𝐺(3)（m：柱番号）

l は KI の小さな柱を選定した際の最終選定次数である．
図-1 に示すような階高-スパン比 s/h の異なる 3 層 3 スパンモデルに対し，(2)，(3)式を用いて発破解体計画を行った．柱には SM490 の鋼材を用いた BOX 鋼，梁には SS400 の鋼材を用いた H 鋼を使用し，想定床荷重 400 [kgf/m2]の下で最下層柱の軸力比が 0.15 以下になるように設計した．

2nd

1st選定結果(c) s/h=3.0 構造選定候補の柱態での柱の選定となるために，その状態での構造を考慮して

3rd

選定結果

わち，構造物の全体強度に寄与度の高い（KI が最大となる）柱を恣意的に選定）し，選ばれた柱部材を同時に発破する単4th選定結果選定された柱図-2 単発方式の発破解体計画例
図-2(a)，(b)，(c)にそれぞれ s/h=1.0，2.0，3.0 構造の場合のKI 値と単発方式の発破解体計画例を示す．第 1 次選定において(a)では外側角部材が，(b)では外側内部材が，(c)では内側部材が選定された．KI 値に着目すると(a)では内側部材と外側部材に大きな差異はないが，(b)，(c)と s/h が大きくなるにつれ内側の部材の KI 値が大きくなる傾向がある．また，選定された柱は，(a)では外側部材周辺に集中し，(b)，(c)では内側に集中した．また，(b)，(c)の選定本数は(a)に比べて少なかった．

Blast Demolition Planning Tool Based upon Key Element
Index – Part 3: Relationship between Integrated Key Element
Index Value and Undermost Limit of Collapse― 373 ―

Daigoro ISOBE

2.017 1.781 1.781 2.017
1.781 1.594 1.594

1.781

1.781

1.594 1.594

1.781

2.017 1.781 1.781

2.017

第 1 次選定

1.105

1st

第 1 次選定

KI 積算値で示せること，また，先に KI 値の小さな柱を選定・発破する段発方式を検証した結果，KI 値を用いて定量的選定結果

2nd1.234に解体計画が得られる可能性が示唆された．

謝辞

3rd

本稿をまとめるに当り，元筑波大院生の荻野朋哉氏による

1st

多大なる貢献を受けた．ここに謝意を表す．

4th

1.497

1.105 1.105 1.105

階高-スパン比に依らずに設計強度に対応した崩壊下限を

3rd

1.612

1.105 1.497

4. 結言

2nd(a) 1 回目の発破

1.612

1.497

値を加えることで崩壊が起きることが分かった．

4th参考文献1)

1.497

選定結果

2)

(b) 2 回目の発破選定候補の柱磯部，勝: キーエレメント指標に基づいた発破解体計画手法 その 1，2011 年度大会講演梗概集 B-1, (2011), pp.225-226.
磯部，荻野：キーエレメント指標に基づいた発破解体計画手法
その 2，2012 年度大会講演梗概集 B-1, (2012), pp.357-358.

選定された柱s/h =1.0(PC)s/h =2.0(PC)s/h =3.0(PC)s/h =1.0(TC)s/h =2.0(TC)s/h =3.0(TC)

40

除去した柱
図-3 段発方式の発破解体計画例

KI 積算値30（s/h=1.0，先に KI 値の小さな柱を 4 本除去）
続いて図-3 に段発方式の発破解体計画例を示す．先に KIPC :部分崩壊
TC :全体崩壊20値の小さな柱を選定すると，構造が崩壊しないように分散し:崩壊下限10て柱を選定する傾向があった．2 回目の発破のみで見ると，単発方式の場合よりも少ない本数の柱が選定されている．構

00.05 0.1 0.15 0.2 0.25 0.3 0.35 0.4 0.45 0.5造が安定した状態での発破のため，より安全で確実な解体と設計軸力比なることが予想される．

KI 積算値と崩壊下限値との関係（単発方式）

図-4
703.KI 積算値と崩壊下限の関係

60

うに計算される．

KI 積算値

形態との関係を調べた．第 n 次選定までの積算値は以下のよ

40

2030(4)(mn：第 n 次選定で選ばれた柱の番号)

201010KI の小さな柱を除去した状態

建物の上層部が地上まで完全に崩落したものを全体崩壊(TC:Total Collapse)，完全な崩壊に至らないものを部分崩壊(PC:Partial Collapse)と定義する．PC は建物が不安定な状態で残る部分崩壊
全体崩壊
崩壊下限
KI の小さな柱を除去した状態

3050KI 積算値

発破解体計画により選択された柱全ての KI 積算値と崩壊∑ 𝐾𝐾 = � 01𝐾𝐾𝑚1 + 01𝐾𝐾𝑚2 + ⋯ + 01𝐾𝐾𝑚𝑛 �40

部分崩壊
全体崩壊
崩壊下限

0123456789 10 11 120

最初に除去した KI の小さな柱の本数(a) 設計軸力比 0.05 以下

345678910

全体崩壊
崩壊下限
KI の小さな柱を除去した状態

単発方式の発破解体計画では，図-4 に示すように，設計軸力比が小さくない場合には，階高-スパン比が変化しても同程

2(b) 設計軸力比 0.15 以下

30ため，発破解体としては好ましくない形態である．

1

最初に除去した KI の小さな柱の本数

KI 積算値20度の KI 積算値で崩壊が起きていることが分かる．また，KI積算値が小さい値で崩壊が起きる場合は全体崩壊が，大きい10値で崩壊が起きる場合は部分崩壊が起きる傾向にある．
段発方式の発破解体計画では，図-5 に示すように，先に除去した柱の KI 積算値は先に除去する柱の本数が増えるに伴0って線形的に増えていく傾向がある．また，2 回目の発破では，先に除去する柱の本数が変わっても，ほぼ同程度の KI
図-5*1: 筑波大学准教授 博（工）123456789

最初に除去した KI の小さな柱の本数(c) 設計軸力比 0.25 以下
KI 積算値と崩壊下限値との関係（s/h=1.0，段発方式）*1: Division of Eng. Mech. and Energy, Univ. of Tsukuba, Dr. Eng.

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