日本建築学会大会学術講演梗概集	 （関東）	 2015 年	 9	 月	 20148

キーエレメント指標に基づいた発破解体計画手法
その 5．層数が異なる場合の比較
正会員○日下 善輝*1

同
キーエレメント指標

発破解体計画

磯部 大吾郎*2

鉄骨造建物

ASI-Gauss 法を同時に発破するものとする．

1. 緒言
建物の発破解体は欧米では盛んに行われているが，発破解解析モデルとしては 5 層，15 層の鉄骨造建物を想定し，い体計画に関する定量的な判断基準は確立されておらず，専門

ずれのモデルもスパン割りは桁行き方向に 7 スパン，梁間方業者の独自の経験則に依存している．さらにその経験則は，向に 3 スパン，階高は各層 4 [m]，幅および奥行きのスパン長

欧米に比べ設計強度の高い日本の建物に適用することは困難

は全て 7 [m]とした．各モデルには固定荷重と積載荷重を合わである．そこで本研究室では，定量的な判断基準をもって発せて単位床面積あたり 800 [kgf/m2]が作用するものとして設計破箇所の選定を行うことを目的とし，建物の構造上重要な柱している．梁や柱の断面寸法は，ベースシア係数𝐶𝑏 に基づき部材を特定し得るキーエレメント指標（以下𝐾𝐼）に基づいた建物に必要とされる水平耐力を満たす断面を算出した結果を発破解体計画手法を開発している 1) 2)．本稿では，5 層と 15 層用いた 3)．各モデルの諸元とともに概観図を表-1 に示す．なの建物に当発破解体計画手法を適用した場合における発破解

お，健全状態高さの和については次節で説明する．また，本体効率を調査した結果について報告する．

稿で用いる各モデルは，梁には SS400 の鋼材を用いた H 形鋼，柱には SM490 の鋼材を用いた角形鋼管を使用している．

2. 𝐾𝐼を用いた発破解体計画法
健全な建物の全柱梁接合部に対し，鉛直方向に荷重増分を与え，建物最下層部のいずれかの柱部材に降伏現象が発生し

3. 𝐾𝐼積算値と残存物高さの和の関係，および発破部材数と残存物高さの和の関係た瞬間の荷重を用い，降伏限界荷重 0𝑃𝐺 として求める．任意

𝐾𝐼積算値は，発破箇所とした柱全ての𝐾𝐼を足し合わせたもの𝑖層内の柱番号𝑎を除去した建物にも同様に荷重増分を与え， のとして定義する．第𝑛次選定までの𝐾𝐼積算値を以下のよう𝑖層以下のいずれかの柱部材に降伏現象が発生した瞬間の荷重を用い，降伏限界荷重 1𝑃𝐺 (𝑖, 𝑎)として求める．この柱番号𝑎の𝐾𝐼を以下のように降伏限界荷重の比で定義する．
01𝐾𝐼𝑖,𝑎 = 0𝑃𝐺 ⁄ 1𝑃𝐺 (𝑖, 𝑎)(1)
添え字の 0 は，𝐾𝐼を算出する際に健全な建物の降伏限界荷重を用いることを表し，添え字の 1 は第 1 次選定であることを表す．同様に，第(𝑛 − 1)次選定までに選定した柱を既に除去に表す．
𝑛𝑅 𝑙(𝑘,𝑖)∑ ∑ ∑ [ 𝑘−1𝑘𝐾𝐼𝑖,𝑚(𝑖,𝑗𝑘 ) ]𝑘=1 𝑖=1 𝑗𝑘 =1= 01𝐾𝐼1,𝑚(1,1) + 01𝐾𝐼1,𝑚(1,2) + ⋯ + 01𝐾𝐼1,𝑚(1,𝑙(1,1)) +⋯ + 01𝐾𝐼𝑅,𝑚(𝑅,𝑙(1,𝑅)) + ⋯ + 𝑛−1𝑛𝐾𝐼1,𝑚(1,1) +𝑛−1 𝐾𝐼𝑛−1𝐾𝐼𝑛 1,𝑚(1,2) + ⋯ +𝑛1,𝑚(1,𝑙(𝑛,1)) + ⋯ +𝑛−1 𝐾𝐼
𝑛𝑅,𝑚(𝑅,𝑙(𝑛,𝑅))(3)

した建物の強度に対する𝑖層内の柱番号𝑏の𝐾𝐼は，第𝑛次選定
表-1 モデル諸元では以下のように定義できる.

5層モデル

𝑛−1𝐾𝐼𝑛 𝑖,𝑏 = 𝑛−1𝑃𝐺 ⁄ 𝑛𝑃𝐺 (𝑖, 𝑏)(2)
ここで，右辺分子 𝑛−1𝑃𝐺 は，第(𝑛 − 1)次選定までに選定した15層モデル

柱を除去した建物の降伏限界荷重であるが，第(𝑛 − 1)次選定
モデル
概観図

までの柱の選定状況に応じて値が変化する．
本稿では，先行研究 2)から有効性が示されている段発方式の発破解体計画による発破解体解析を実施した．発破箇所については，第 1 次選定において算出した𝐾𝐼に順位を付け，小さい順に任意の順位までの柱を選定し，第 2 次選定において算出した𝐾𝐼の大きい順に任意の順位までの柱を選定する．発

全高 [m]

2060

ベースシア係数0.250

0.133

総要素数840

2,520

総節点数

612

1,772

破解体解析では，第 1 次選定において発破箇所とした柱を同柱部材数160480

時に発破し，3.0[s]後に第 2 次選定において発破箇所とした柱健全状態高さの和 [m]6,640

54,720Blast Demolition Planning Tool Based upon Key Element Index– Part 5: Comparison between Various Models with Different
Layer Numbers― 295 ―KUSAKA Yoshiki and ISOBE Daigoroここで，𝑅，𝑙(𝑘, 𝑖)，𝑚(𝑖, 𝑗𝑘 )は建物の全層数，𝑘次選定においい順に 1 位の柱のみを発破する条件（𝑆11 ）の傾向が，その他て𝑖層で発破箇所とした柱の本数，およびその 𝑗𝑘 本目の柱番号の 2 条件（𝑆12 ，𝑆13 ）の傾向と異なる．これは，𝑆11 の条件では，を表す．また，発破解体解析を実施したモデルの最終形態に𝑆12 ，𝑆13 の場合と比較して第 2 次選定時の各柱の𝐾𝐼が全体的において，残存物を構成している節点の𝑍座標の和を残存物高大きいことに起因していると考えられる．以上の傾向の相違さの和と定義する．

を考慮し，5 層モデルについては両者の傾向を表す傾向線を本稿では，第 1 次選定において𝐾𝐼の小さい順に 1～3 位まで区別した．また，図-2(a)から，𝑆11 の傾向線が𝑆12 ，𝑆13 の傾向線の柱を選定し，第 2 次選定においてはそのそれぞれに対しての左側に位置していることが分かる．このことから，低層モ𝐾𝐼の大きい順に 1～5 位までの柱を発破箇所とする発破解体計

デルの場合，ある一定の残存物高さの和となるような崩壊を画を立て，それに基づき発破解体解析を実施した．解析結果

目指して発破解体計画を立てる際，最も発破部材数が少なくとして，𝐾𝐼積算値と残存物高さの和の関係を図-1 に，発破部なるのは𝑆11 の条件であるといえる．

材数と残存物高さの和の関係を図-2 に示す．なお，残存物高一方，図-1，図-2 の(b)15 層モデルを見ると，第 1 発破の発さの和は健全状態の各モデルにおける全節点の𝑍座標の和破箇所選定条件の違いによる傾向の差がほとんど見られない．

（表-1 内「健全状態高さの和 [m]」）で除して無次元化したゆえに，𝑆11 ，𝑆12 ，𝑆13 の傾向をまとめて 1 本の傾向線で描画す値を用いている．𝐾𝐼積算値は，発破箇所を選定するために第1 次選定時に算出した全柱部材の𝐾𝐼を足し合わせた値（∑ 1𝐾𝐼）で除して無次元化し，発破部材数は健全状態の各モデルの全柱部材数で除して無次元化している．なお，凡例について，
1 つ目の𝑆は第 1 発破において𝐾𝐼の小さい順に発破箇所を選定したこと，2 つ目の𝐿は第 2 発破において𝐾𝐼の大きい順に発破箇所を選定したことを表し，右下の数字から右上の数字の順ることが可能である．すなわち，高層モデルの場合，𝐾𝐼積算値および発破部材数によって建物の崩壊は一意的に定まる傾向がある．また，5 層モデルと比較して，15 層モデルの傾向線がグラフ内のやや右上に位置するようになっている．例えば，図-2 において残存物高さの和の割合が 0.4 以下となるよ
うな崩壊を目指して解体計画を立てると，5 層モデルでは全位までの柱を発破箇所として選定している．グラフ内には，柱部材数に対して約 6 割の発破部材数で達成できるのに対し，各結果から推測できる傾向線を描画した．
図-1，図-2 の(a)5 層モデルを見ると，第 1 発破で𝐾𝐼の小さ15 層モデルでは約 8 割の発破部材数が必要となる．以上のことから， 15 層モデルは 5 層モデルと比較して，発破解体効

1.00.80.60.40.20.00.00.20.40.60.8

1.0

残存物高さの和 / 健全状態高さの和残存物高さの和 / 健全状態高さの和率は悪いということが分かる．
1.04. 結言

0.8

5 層モデルについては第 1 発破の発破箇所選定条件が極め0.6て重要となり，発破解体の効率は第 1 発破の発破箇所選定条0.4件によって大きく左右される．15 層モデルでは， 𝐾𝐼積算値0.2および発破部材数によって建物の崩壊は一意的に定まる傾向

0.00.0KI 積算値 / ∑1KI

1.00.80.60.40.20.00.20.40.60.81.00.60.81.0がある．しかし，5 層モデルと比較すると解体効率が悪いた
め，発破解体計画手法のさらなる改善が必要と考えられる．

1.0

参考文献0.81)
0.6International Journal of High-Rise Buildings, Vol.3, No.4,0.2

pp.243-254, 2014.

0.0

0.0

0.2

0.4

0.60.81.02)

21● 𝑆1 − 𝐿122
■ 𝑆1 − 𝐿123
▲ 𝑆1 − 𝐿12◆ 𝑆1 − 𝐿1× 𝑆12 − 𝐿1

高さの和の関係

さの関係，日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿），pp. 343-344，2014.
3)31● 𝑆1 − 𝐿132
■ 𝑆1 − 𝐿133
▲ 𝑆1 − 𝐿1*1: 筑波大学大学院システム情報工学研究科*2: 筑波大学教授 博（工）磯部大吾郎: キーエレメント指標に基づいた発破解体計
画手法 その 4．キーエレメント指標の積算値と残存物高発破部材数 / 全柱部材数(b) 15 層モデル
図-2 発破部材数と残存物高さの和の関係

Isobe, D.: An Analysis Code and a Planning Tool Based on a
Key Element Index for Controlled Explosive Demolition,

0.4

KI 積算値 / ∑1KI(b) 15 層モデル
図-1 𝐾𝐼積算値と残存物

11● 𝑆1 − 𝐿112
■ 𝑆1 − 𝐿113
▲ 𝑆1 − 𝐿11◆ 𝑆1 − 𝐿1
× 𝑆11 − 𝐿10.4(a) 5 層モデル
残存物高さの和 / 健全状態高さの和残存物高さの和 / 健全状態高さの和(a) 5 層モデル

0.00.2

発破部材数 / 全柱部材数

鈴木 淳一，阿部 修太郎，鈴木 弘之，大宮 喜文，若松孝旺: 火災時における鋼架構の崩壊温度とリダンダンシー

耐震設計が耐火性能に与える効果，日本建築学会構造系論文集，第 608 号，pp.157-164，2006.

大学院生*1: Graduate Student, Univ. of Tsukuba*2: Professor, Univ. of Tsukuba, Dr. Eng.

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