日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿） 2014 年 9 月

20172

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さの関係
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

S 造建築物

ASI-Gauss 法の負担比率と定義する．

1. 緒言

𝑀

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

𝛼𝑖,𝑎 = 𝑁𝑖,𝑎 ⁄ ∑ 𝑁𝑖,𝑎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(4)

𝑎=1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，なお，𝑖層の柱番号𝑎の軸力を𝑁𝑖,𝑎 とし，1 層の柱の本数を𝑀と欧米に比べ設計強度の高い日本の建物に容易には適用し難い． する．
そこで本研究室では，定量的な判断基準をもって発破箇所の本稿では，先行研究 1)から有効性が示されている段発方式
選定を行うことを目的とし，建物の構造上重要な柱部材を特の発破解体計画による発破解体解析を実施した．段発方式の定し得るキーエレメント指標に基づいた発破解体計画手法を

発破解体計画とは，第 1 発破において𝐾𝐼の小さい柱を発破し開発している 1)．本稿では，設計強度の異なる 5 層 7×3 スパ

建物全体の強度を低下させ，続く第 2 発破において𝐾𝐼の大きンの鋼構造建物を想定した場合の，𝐾𝐼積算値と発破解体におい柱を発破することで建物を解体する計画である．発破箇所

ける残存物高さとの関係を調べた結果について報告する．

選定においては，第 1 次選定において算出された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

2. キーエレメント指標を用いた発破解体計画

において算出された𝐾𝐼の大きい順に任意の順位までの柱を選

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定する．発破解体解析では第 1 次選定において発破箇所とし与え，建物最下層部のいずれかの柱部材に降伏現象が起きたた柱を同時に発破し，3.0[s]後第 2 次選定において発破箇所と瞬間の荷重を用い，降伏限界荷重 0𝑃𝐺 として求める．任意の𝑖した柱を同時に発破するものとする．

層内の柱番号𝑎を除去した状態の建物にも同様に鉛直方向に本稿で用いる 5 層 7×3 スパンのモデルの概観図を図-1 に荷重増分を与え，𝑖層以下のいずれかの柱部材に降伏現象が起示す．このモデルは柱には SM490 の鋼材を用いた角形鋼管，きた瞬間の荷重を用い，降伏限界荷重 1𝑃𝐺 (𝑖, 𝑎)として求める． 梁には SS400 の鋼材を用いた H 形鋼を使用し，ベースシア係以上より，この柱番号𝑎のキーエレメント指標𝐾𝐼を以下のよ数𝐶𝑏 ＝0.25（1.0𝐶𝑏 モデル）として設計した 2)．設計強度の異うに降伏限界荷重の比で定義する．

なる建物での解体の成否を比較するため，このベースシア係

01𝐾𝐼𝑖,𝑎 = 0𝑃𝐺 ⁄ 1𝑃𝐺 (𝑖, 𝑎)(1)
添え字の 0 は，𝐾𝐼を算出する際に，健全な状態の建物の降伏限界荷重を用いることを表す．また，添え字の 1 は，第 1 次数に 0.5，1.5 をかけたもの（0.5𝐶𝑏 モデル，1.5𝐶𝑏 モデル）も解析対象とした．ここでは発破解体計画の一例を示す．
一例として示す計画は 1.0𝐶𝑏 モデルであり，第 1 次選定では選定であることを表す．同様に，第(𝑛 − 1)次選定までに選定

𝐾𝐼の小さい順に 3 位までの柱，第 2 次選定では𝐾𝐼の大きい順された柱が既に除去された建物の強度に対する𝑖層内の柱番号に 2 位までの柱を発破箇所とする計画である．ここで，第 1𝑏の𝐾𝐼は，第𝑛次選定では以下のように定義できる.

次選定の結果と，第 1 次選定によって発破箇所とした柱を除

𝑛−1𝐾𝐼
𝑛 𝑖,𝑏 = 𝑛−1𝑃𝐺 ⁄ 𝑛𝑃𝐺 (𝑖, 𝑏)(2)
ここで，右辺分子 𝑛−1𝑃𝐺 は，第(𝑛 − 1)次選定までに選定され去した状態における第 2 次選定の結果から決定した発破解体た柱を除去した状態の建物の降伏限界荷重であるが，第(𝑛 −1)次選定までの選定状況に応じて値が変化する．
柱梁接合部に対して与える鉛直方向への荷重増分は，柱ごとに負担する床荷重に応じて与える．𝑖層の柱番号𝑎に与える
鉛直方向の荷重増分∆𝐹𝑖,𝑎 を以下のように表す．

𝑍∆𝐹𝑖,𝑎 = 𝛼𝑖,𝑎 × ∆𝐹
(3)
ここで，∆𝐹は任意の荷重増分である．∆𝐹に乗じた𝛼𝑖,𝑎 を重み値と呼び，以下の通り上層の建物総重量に対する柱部材 1 本

Blast Demolition Planning Tool Based upon Key Element Index –Part 4: Relationship between Integrated Key Element Index Valueand Heights of Remains― 343 ―

𝑌𝑋
図-1 モデル概観

KUSAKA Yoshiki and ISOBE Daigoro

計画を図-2 に示す．なお，図-2 内では 1 層から 5 層までの発さを低くすることはできなかった．

破解体計画のうち 2 層のみを表記している．

また，赤色破線矢印は，強度が十分に低下していない場合（𝑆11 ）を除外した際に，𝑆12 や𝑆13 のそれぞれの結果から推測することが可能な 𝐾𝐼積算値と残存物高さの関係である．赤色破3. キーエレメント指標の積算値と残存物高さの関係
第 1 次選定，第 2 次選定において発破箇所とした柱すべて線矢印が示すように，残存物高さを低くするためには，強度の𝐾𝐼を足し合わせた𝐾𝐼積算値と発破解体解析終了時の残存物の差異によってある一定以上の𝐾𝐼積算値が必要であることが高さの関係を調べた．第𝑛次選定までの𝐾𝐼積算値を以下のよ予測できる．

うに表す．
𝑛𝑅 𝑙(𝑘,𝑖)

4. 結言∑ ∑ ∑ [ 𝑘−1𝑘𝐾𝐼𝑖,𝑚(𝑖,𝑗𝑘 ) ]初期発破により建物の強度を十分に低下させることで，残𝑘=1 𝑖=1 𝑗𝑘 =1= 01𝐾𝐼1,𝑚(1,1) + 01𝐾𝐼1,𝑚(1,2) + ⋯ +00
1𝐾𝐼1,𝑚(1,𝑙(1,1)) + ⋯ + 1𝐾𝐼𝑅,𝑚(1,𝑙(1,𝑅)) +存物高さを低く抑えることが可能であると考えられる．また，(5)

残存物高さを低くするためには，強度の差異によってある一定以上の𝐾𝐼積算値が必要であることが予測できた．

𝑛−1𝐾𝐼
𝑛−1𝐾𝐼
𝑛 1,𝑚(1,1) +𝑛 1,𝑚(1,2) + ⋯ +
𝑛−1𝐾𝐼
𝑛−1𝐾𝐼
𝑛𝑛1,𝑚(1,𝑙(𝑛,1)) + ⋯ +𝑅,𝑚(𝑅,𝑙(𝑛,𝑅))

ここで，𝑅，𝑙(𝑘, 𝑖)，𝑚(𝑖, 𝑗𝑘 )は建物の全層数，𝑘次選定におい参考文献て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1)

磯部大吾郎：キーエレメント指標に基づいた発破解体計を表す．なお，発破解体解析における 30.0[s]時の全節点の𝑍

画手法 その 3．キーエレメント指標の積算値と崩壊下限軸方向の座標の中で最大のものを残存物高さとした．

値との関係，日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道），(2013)，pp.373-374．

第 1 次選定において𝐾𝐼の小さい順に 1，2，3 位までの柱，そのそれぞれに対して第 2 次選定において𝐾𝐼の大きい順に 1， 2)

鈴木 淳一，阿部 修太郎，鈴木 弘之，大宮 喜文，若松

2，3 位までの柱を発破箇所とする発破解体計画に基づいて発孝旺：火災時における鋼架構の崩壊温度とリダンダンシ破解体解析を行った結果を図-3 に示す．図中𝑆や𝐿は𝐾𝐼の小さーい順，大きい順に発破箇所を選定したことを表す．前章にお造系論文集，第 608 号，(2006)，pp.157-164．

耐震設計が耐火性能に与える効果，日本建築学会構

いて示した一例は1.0𝐶𝑏 − 𝑆13 − 𝐿21 である．
強度の異なる 3 つのモデルの残存物高さの結果を比較すると，どのモデルにおいても𝑆11 の場合，残存物高さが高い傾向

第 1 発破対象の柱第 2 発破対象の柱2Fがある．また，0.5𝐶𝑏 モデル，1.0𝐶𝑏 モデルにおいて，𝑆12 や𝑆13の場合には残存物高さが健全時の建物の高さより低くなる傾向が見られた．さらに，𝐿11 から𝐿31 になるに従って残存物高さが低くなる傾向が見られた．つまり，第 1 次選定において𝐾𝐼の小さい順に 2 位や 3 位までの柱を発破箇所とした場合，第Y2 次選定における発破箇所の選定次第では，発破解体により残存物高さが低くなる可能性があると言える．しかし，1.5𝐶𝑏X

図-2 発破解体計画の一例

2525202020151050

残存物高さ[m]25

残存物高さ[m]

残存物高さ[m]モデルのような高い強度を有する建物については，残存物高1510550100150200250050100KI積算値150200250

KI積算値(a) 0.5𝐶𝑏 モデル(b) 1.0𝐶𝑏 モデル
図-3*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）10500015050100150

200

250

KI積算値

(c) 1.5𝐶𝑏 モデル

𝐾𝐼積算値と残存物高さの関係

大学院生*1: Graduate Student, Univ. of Tsukuba*2: Division of Eng. Mech. and Energy, Univ. of Tsukuba, Dr. Eng.

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