水平動と上下動を同時に受ける鋼構造骨組の地震応答性状
現在の建物の構造設計では地震の上下動の影響は考慮されていない。兵庫県南部地震は直下型地震であるため、水平動がこれまでの設計用入力地震動を大きく上回っていたが、上下動もまた非常に大きく、ほぼ同時に入力された。本報では鋼構造建物を対象に、水平動と上下動を同時に受ける場合についてその応答性状を非線形地震応答解析により検討した。その結果、水平変位や曲げモーメントおよび剪断力に対しては上下動の影響は非常に小さい。中柱の軸力および軸変位に対しては上下動の影響は大きい。側柱軸力および軸変位では低層建物では上下動の影響は大きいが、中高層建物では水平動による転倒モーメントによる影響が卓越して、上下動の影響は非常に小さくなる。水平動および上下動による入力エネルギーは、水平方向および上下方向の1次固有周期により特徴づけられ、量的にも入力エネルギースペクトル(h=0.1)とよい対応を示しており、その影響評価に有効である。
Earthquake Response of Steel Frames Subjected to Horizontal and Up-down Excitation
The up-down excitation of an earthquake is not considered in current structural design. The up-down excitation of the Hyogo-ken Nanbu Earthquake was as large as the horizontal excitation and was applied simultaneously since the earthquake epicenter was very close to a city. In this paper, the earthquake response of some steel frames subjected to horizontal and up-down excitation is evaluated by non-linear transient response analysis. It is revealed that the effect of up-down excitation on bending moment, shear force and horizontal displacement is very small. On the other hand, the effect of up-down excitation on axial force and axial displacement of inner columns is extremely large. Nevertheless, while the effect on perimetric columns of low-rise buildings is extremely large, the effect on middle-rise buildings is relatively small as the over-turning moment due to horizontal excitation is predominant. The input energy of horizontal excitation and up-down excitation of an earthquake is characterized by fundamental natural period in the horizontal direction and in the vertical direction, and is coincident with the input energy spectrum (damping constant h=0.1) for the earthquake wave. The spectrum is thus efficient for predicting the effects of both type of excitation.
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