トップページ > 北山研ヒストリー> 北山研での研究：1999年

1. 岸田慎司さん、北山研第三代助手に着任

　助手だった小山さんが退任して寂しくなったが、1999年10月に岸田慎司さんが東京工業大学の特別研究員を辞して、北山研の三代め助手として本学に着任した。岸田さんは芝浦工業大学の上村研究室の出身だが、大学院では東工大・林静雄研究室に所属してそこで博士の学位を取得していた。上村先生はRC柱梁接合部研究の先輩にあたるので、その研究室出身者が私のところに来たことに、何か因縁めいたものを感じた。ただ岸田さんは柱梁接合部を研究していた訳ではなくて、RC杭で学位論文を書いた。

　岸田さんが本学に赴任するきっかけは、私がJCIの研究委員会の打ち上げか何かの席で林先生に、助手をさがしています、ということをお話ししたことだったと記憶する。小山さんのときもそうだったが、このような“人探し”のときには、普段の人脈（なんて大袈裟なものでもない）が大いにものを言う、ということを実感した。岸田さんも前任者と同様に、非常に快活で人柄もよく、北山研における兄貴分として申し分のない人材であった。彼にはこれから約６年のあいだ、研究および学生の指導に大いに活躍して貰うことになる。なおこの年の10月に台湾で集集地震が発生して、岸田さんは本学に着任した直後であったが日本建築学会の調査団の一員として被害調査に出掛けて行った。

　この年、森田真司さんが博士課程に進学し、北山研初の博士課程の大学院生となった。森田さんは、修士課程のときから一貫してRC柱梁接合部のせん断抵抗機構について研究しており、その意味では北山研の王道を歩んでいた。修士課程には、卒論生だった白山くんと細野くんとの２名が進学した。

　もうひとつ特筆すべきは、卒論生が北山研史上初の４名になったことである（この記録は2009年度および2010年度とタイであり、まだ破られていない）。それも全員がそろいもそろってB類の学生であったのだ。B類とは、首都大学東京になったときに廃止されたのでご存じない方もいるだろうが、夜間主コースのことで卒業までに５年を要する学部課程のことである。当時のB類の定員は10名であったから、そのうちの半数近くが北山研に来たことになる。もともと北山研にはその創立当初からB類の学生さんが多かったが、これには我ながらビックリ、である。

　４名のうち萬造寺くん（鹿児島・鶴丸高校出身の秀才［のはず］）は、入学当初からアルバイトとして我が社の実験を手伝ってくれていた。奥田くんは奄美大島出身の、本当に素直で朴訥な好青年であった。福島君は京都出身で、なんとなくおっとりして見えたが、やることはやっている大人であった。小坂くんは北海道・札幌南高校で甲子園出場一歩手前まで進んだという剛の元球児であった。このように、出身も北から南までバライエティに富んでいた。

　こうして男ばかり揃った９名のメンバーは以下の通りである。

助手　岸田　慎司（きしだ　しんじ）　1999年10月より
D1　森田　真司（もりた　しんじ）
M2　田島　祐之（たじま　ゆうじ）
M1　白山　貴志（しらやま　たかし）
　　 細野　具貴（ほその　ともたか）
卒論　奥田　　誠（おくだ　まこと）
　　　小坂　英生（こさか　ひでお）
　　　福島　智祐（ふくしま　ともひろ）
　　　萬造寺　学（まんぞうじ　まなぶ）

　　　
　　　　　北山研全員集合：　横浜国大にて（前田研究室との親善野球試合のあとに）

　1998年の後半くらいから、壁谷澤先生が主査を務めるAIJ性能評価小委員会の委員を仰せつかって、RC柱・梁部材の復元力特性を定量評価する仕事（研究？）に取りかかっていたが、1999年の学会大会でそれまでの検討結果をPDで発表することになった。それに続いていよいよ性能評価指針（案）の原案を作ることになり、RC梁部材を対象として、ひび割れ幅と部材変形との関係、降伏変形の精度よい評価、等価粘性減衰定数の定量評価などの未解決の大きな研究テーマを抱えることとなり、その対応で大変になっていった。

2. 科研費採択と悲話

　1999年度には、西川孝夫先生を代表とする科研費・基盤研究Bが採択となった。タイトルは以下の通りで、三年間の研究である。

「多次元外力下でのRC柱および柱梁接合部のせん断破壊過程の究明とその防止設計法」

　このテーマでは過去２回応募して、その都度不採択となっていたのだが、３度めの正直の今回、タイトルや内容をさらに精査したかいがあったのか、めでたく採択された。しかし本音では、研究の計画自体はほぼ同じであったので、科研費でも審査委員が変わるとこんなことがあるのか、とビックリしたものである。なおこれ以降、西川先生を研究代表者として、RCやPCの柱梁接合部をテーマとした科研費（基盤研究B）をたて続けにいただくことができた。研究申請書は、もちろん私がその大部分をうんうん唸りながらひねり出したが、それでも西川先生のお陰で潤沢な研究費を確保できた。私の好きなように研究させていただいた西川孝夫先生には、いつもながら感謝している。

　嬉しいことは重なるもので、橘高義典先生を代表とする科研費・基盤研究B（展開研究）も同時に採択となった。タイトルは以下の通りで、同じく三年間の研究である。

「次世代型鉄筋コンクリート構造への高靭性コンクリートの応用」

　こちらは橘高さんとともにそれまで暖めていたテーマであり、ビニル短繊維をコンクリートに混入してコンクリート自体の靭性を向上させることによって、RC部材のせん断抵抗機構に寄与させようという研究である。このような構造を“次世代型RC構造”と呼んだわけだ（ちょっとおこがましいですが）。

　しかしこちらの方は、実は手放しでは喜べない悲話があったのである。この科研費の申請では橘高義典さんを研究代表者とし、私と土木・コンクリート研の大賀宏行助教授、それから橘高研助手の小野山貫造さんの３名を共同研究者としていた。建築と土木、材料と構造、という異分野のコラボレーションをウリのひとつとしたのである。ところが採択が決まるまでの半年ほどのあいだに、小野山さんと大賀さんとが相次いで急死したのである。二人とも体格も良いスポーツマンであったので、どうしてそんなことになったのだろうか。

　小野山さんが亡くなったときのことは今でも鮮明に憶えている。橘高さんが「小野山さんが大学に来ないんだよ。どうしたんだろう」と二、三日、話していたのだが、あんまりおかしいので彼の下宿に捜しにいって、そこで変わり果てた彼の姿を発見したのであった。急性心不全とのことであった。日頃柔道で体を鍛えていたので、にわかには信じられなかった。お葬式の悼辞で、指導教員だった東大の友沢先生が泣いておられた。

　大賀宏行さんは散歩中に倒れて、そのまま亡くなったそうだ。お二人ともまだ若く、これからというときにこの世を去って行った。人生の儚さと無情とを本当に実感したのである。こうして科研費申請書に名を連ねた研究者のうち、橘高義典さんと私とが残った。1999年4月にこの課題が採択になったときには二人じゃ研究できないので、明治大学に移ったばかりの小山明男さんに共同研究者になって貰って、三年間の研究をスタートさせた。

　この年には自分の科研費（基盤研究C）も継続していた。予算は、西川科研が1270万円、橘高科研が440万円、北山科研が260万円で、実験用備品を購入したり試験体を作ったりと費用がかさむのは事実だが、気分的にリッチな一年であった。


3. トルコ・コジャエリ地震の被害調査に行く

　1999年8月17日午前3時（現地時間）に、トルコのコジャエリ(Kocaeli)県ギョルジュク(Golcuk)付近を震源とするマグニチュード7.4の地震が発生した。トルコでは、鉄筋コンクリートの柱梁フレーム内に中空煉瓦を積み上げて壁状にする建築様式が一般的なのだが、そのような構造の低層から中層の集合住宅が多数倒壊した、という情報を得た。そこで日本建築学会では被害調査団を派遣することになり、東大地震研究所の壁谷澤寿海先生を団長として参加者を募り始めた。私はそれまで海外での地震被害調査には行ったことがなかったことと、親分の壁さんが行くのだから参加するのは当たり前だろうくらいの感覚で、1999年9月6日から15日までの10日間の日程で参加した。

　このときの参加者には、青研の先輩の鈴木紀雄さん（鹿島技研）や塩原等先生（東大）、田中仁史先生（豊橋技術科学大学）、河野進さん（京都大学）、小林克巳先生（福井大学）、金田一浩さん（大成建設技研）、楠浩一さん（建研）などがいた。1999年10月に助手（深尾精一研究室）として本学に着任することになる藤田香織さんも参加した。また、久米設計の渡辺仁さんもいた。大分大学の吉村先生（故人）、菊池先生、黒木さんのトリオは、トルコでの被害調査中に隣国ギリシャで大きな地震が起こったので、そちらの調査に急きょ向かうという出来事もあった。

　

　

　

　
　被災建物について現地のひとに説明する河野進さん（京都大学）

　調査をどのように進めるかという方針の決定、現地の大学や役所との折衝および調整、調査時のバスの手配やこまごまとした配慮など、全ては団長の壁谷澤先生が取り仕切った。日本を遠く離れた異国の地で、さぞ大変だったことと思う。そのうえ多くの調査団員や現地の学生さん達に御馳走したりして、お金も掛かったことだろう。そのご苦労には本当に感謝しています。私にはとても団長は勤まりません。

　われわれはトルコの首都・イスタンブールにあるスイス・ホテルという日本人がよく泊まる、高級ホテルに宿泊した。ここには和食のレストランもあり、べらぼうに高かったが味噌汁の誘惑には勝てず、何度か行ったと思う。しかしここから被災地のアダパザールやギョルジュクまでは車で片道２時間程度必要であり、毎朝早くバスで出発した。現地では、とにかく水の確保が重要であるから、ホテルのレストランで朝食をとるときに、入り口に置いてあるミネラルウォーターのペットボトルを数本ゲットするのが日課となった。

　ホテルを出発したバスは、まずボガジッチ大学の正門前で被害調査に協力してくれる現地の学生、大学院生や若手教員を乗せてから、ボスポラス海峡にかかった長大な橋を渡って、猛スピードで東へと向かう。そのあいだ車中で、壁谷澤団長や“ジン・タナカ”こと田中仁史先生から当日の調査内容や注意事項の説明を受ける。もちろん英語である。トルコ人にとっても英語は第２外国語なので、ネイティブと話すときよりは気楽だし、また聞き取り易かった。

　　　　　

　現地に着くと幾つかのグループに分かれて、担当地区の全数調査や個別建物の詳細調査を行った。私は大成建設の金田さんとトルコ人のハカムさん（どこかの大学の助手だったと思う）との三人で活動した。建物一棟ごとに構造、階数、建設年、被害ランクなどをメモしてゆくのだが、建設年などは地元の人に聞かないと分からない。そこでハカムさんが住民の人達から必要な情報を聞き出し、それを英語にして我々に伝えた。トルコの人たちは総じて親日的（注）で、被害調査をしていると「チャイ（トルコの紅茶）を飲んでいけ」、「果物を食べてゆけ」と声を掛けてくれる。しかし我々調査団は風土病に感染することを恐れていたので、申し訳ないとは思うもののそのような好意に応えることは出来なかった。

　出発前に岡田恒男先生から、仏教のものでよいから数珠を持って行け、というアドバイスを受けていた。うーん、役に立つのかなあとは思ったものの、大先輩のおっしゃることだから持っていった。そして現地で調査するときには、多分大勢の方々が崩壊した建物の中で亡くなっただろうから、自然と数珠を手にしてお祈りするようになった（ちなみに私は無宗教である）。しかしこの姿は、現地の人達に対して好ましい印象を与えたようであった。トルコに行って分かったのだが、街なかで長い数珠（イスラム教で用いるもの）を持っている人達をよく見かけた。そのような敬虔なモスリムであるトルコの人達にとって、宗教は違っても数珠を持ってお祈りしてから調査に取りかかる私たちの哀悼の気持ちは十分に通じたようである。さすが岡田先生、慧眼であった。

　被害調査をしていて、至る所に掲げられたトルコの国旗とケマル・パシャの写真、夕方になると流れてくるコーランの響き、などが特に印象に残っている。

　

（注）トルコの人々は、トルコから見たらはるか極東の地にある日本になぜ親しみを感じるのか。一説では、トルコとロシアとは歴史的には敵対関係にあったが、20世紀の始めに日本が日露戦争に勝って、共通の敵であるロシアを打ち負かしたからである、と言われている。その記憶が20世紀末まで持続されているとも思えないがどうであろうか。

　さて、トルコでの地震被害調査を何とか無事に終えて帰国した。しかしその３、４日後に建築学会大会があり、『鉄筋コンクリート構造の性能設計と各種限界状態』と題したパネルディスカッションで、柱・梁部材の力学性能の評価について発表するように主査の壁谷澤先生から言われていた。そのためのOHP（当時はPCによる発表はまだ一般的ではなかった）作りが大変だったことを憶えている。どうせトルコから帰国したら、被害調査報告書の作成やら何やらで時間を取れないだろうことは予想していたので、トルコに出かける前に出来るだけ発表用の資料作りをしておいたことが大いに役立った。

4. RC十字形柱梁接合部内主筋の付着・定着性能と接合部パネルのせん断破壊性状

　M2の田島君と卒論生の奥田君とを担当者として、主筋の付着・定着状況を変数とした平面十字形柱梁接合部試験体４体に水平力を正負交番載荷する実験を行ない、接合部の破壊性状および力学特性を検討した。前年度の森田君の実験によって、柱梁接合部パネルの破壊には、通し配筋される梁主筋の接合部内付着性状に起因したせん断伝達経路の変化が重大な影響を与える、ということが明らかになったためである。

　そこで柱梁接合部を通し配筋される主筋の定着性能や付着性能を強制的に操作するような小細工を、この年から数年のあいだ試みることになった。手始めとして、梁主筋の危険断面に定着鋼板を設置して、梁主筋の定着力を直接に接合部パネル・コンクリートに伝達できるようにした。この状態でさらに、梁主筋の接合部内付着を絶縁した試験体、梁主筋および柱主筋の接合部内付着を絶縁した試験体をそれぞれ作った。このような定着鋼板は設けずに、接合部内梁主筋にD25鉄筋を溶接して、接合部内での梁主筋量および周長総和を増大させた試験体も作製した。柱梁接合部パネルのせん断破壊を確実に発生させるために、コンクリート圧縮強度を21MPa程度とした。

　試験体は全て接合部パネルの破壊によって耐力が決定された。その結果を以下に述べる。

　　　　　
　　　　実験のモニター画面を見ながら真剣に？議論する小坂、細野、岸田、田島の各氏

　　　　　

　1) 最大層せん断力は接合部内梁主筋の付着が絶縁されることによって11% 低下し、接合部内柱主筋および梁主筋の両方の付着が絶縁されると21% 低下した。

　2) 梁主筋の測定ひずみから求めた接合部入力せん断力は増大し続けた。繰り返し載荷によって接合部パネルのせん断損傷が累積するため、接合部内柱･梁主筋には層せん断力零時において弾性の残留歪みが生じた。このことから接合部パネルの水平および鉛直方向の変形性状が、接合部のせん断挙動に重大な影響を与えると考える。

　3) 接合部内主筋の付着が良好である場合には、接合部パネルの最大・最小主ひずみはともに引張りを呈し、層せん断力は増大した。付着力によって接合部パネル内に斜め圧縮応力場が均一に形成されるために、耐力が増大したと考える。これに対して、接合部内主筋の付着が劣化した場合には、パネル内の斜め圧縮ストラットに圧縮応力が集中し、パネル中央のコンクリート圧壊が生じたため、主筋の付着を絶縁した試験体の耐力は小さかった。

　4) 接合部内梁主筋量を増大させた試験体では、梁主筋に沿った付着劣化は生じなかったにもかかわらず、接合部パネルのせん断破壊が発生し層せん断力が低下した。

　2000年のJCI年次大会に投稿して採択された田島君の論文は、その年の優秀論文賞を受賞したことを付記する。

5. 鉄骨ブレースで補強して全体曲げ破壊するRC骨組の挙動解析

　連層鉄骨ブレースで補強したRC骨組の地震時挙動に関する研究は、前年度の約一年間、田島君に検討してもらったが、1999年度には卒論生の福島君に引き継いだ。さて一番の問題が、プログラムCANNYにおいてRC骨組に組み込む鉄骨ブレースをどのようにモデル化して、実挙動を再現するかであった。田島君と福島君といろいろと相談し、私自身もあれこれ考えたのだが、結局、鉄骨の縦枠・横枠および斜材を全てトラス材として、それらの節点をバネによってRC部材に接続する、というモデルが出来上がったのが、1999年10月くらいであった。

　しかしそのモデルが本当に妥当なものかどうか検討する必要があったので、いきなり連層骨組を解析することは断念して、とりあえず１層１スパン骨組に鉄骨ブレースを組み込んだ場合について研究を進めることにした。その結果、福島君の作ったモデルで何とか力学挙動を追えるという確信を得ることができた。私はたいしたアドバイスをした訳でもないので、福島君が多分一所懸命に勉強して考え出したモデルだったんだと思う。卒論研究としてはよくやった部類に入るだろう。

　その後、福島君は卒業して就職したが、彼はこの鉄骨ブレース補強門形フレームの研究をAIJ大会梗概に発表した（本当に立派である）。このモデルはその後の北山研での研究に引き継がれ、その効能と限界とが明らかになってゆく。その点で福島君のモデリングは、我が研究室にとって大いなる財産となったのである。

6. 三方向地震動を受けるRC骨組の変動軸力に関する研究

　軸力の変動によってRC柱のせん断性状がどのように変化するのかを、静的実験やFEM解析によって今まで検討してきた。だが、地震時にRC柱の軸力がどの程度変動するのかについては、正直なところよく分からなかった。先行する研究として楠浩一さん（東大生産技術研究所の岡田研で博士を取得／現在は横浜国大准教授）の博士論文があったのでそれを参考にして、CANNYによる立体骨組の三方向地震応答解析をやってみようと思い立った。

　そこでこのテーマを小坂君の卒論とすることにした。小坂君はあまり研究室には来なかったが、夏の頃の研究室会議に突然、分厚い資料を提出した。それは20階建ての純フレーム建物（桁行、張間方向とも３スパン）をAIJの終局強度型設計法によって設計した、というもので、ちゃんと応力の再配分もやっていたのである。終局強度型設計法の詳細については何も教えなかったし、彼も相談に来なかったので、私はそのとき正直なところ相当に驚いた。特に複雑な応力再配分を自力でやってみた、という点は瞠目に値した（ただし、正しいのかどうかは分からなかったが）。

　そして10月になってまたまた唐突に、今度はCANNYを走らせて二方向水平動と鉛直動とを入力した地震応答解析を行って、四本の隅柱の軸力変動を調べたというレポートを提出したのである。そのときもまたまた私は内心ビックリした。いつの間にCANNYの入力データを作って、ランさせたんだろうか、と。でもさすがに経験が無いので、研究を進めるに当たって必要なプロトコルを無視していたので、その辺りの詰めをするように指示した。卒論としてまとまった範囲での結論は、鉛直地震動による柱の付加変動軸力は内柱において最大となり、JMA神戸波による軸力比の応答では引張り・圧縮ともに5%増大したが、側柱および隅柱の軸力変動は1%から3%の範囲に留まり小さかった、というものであった。

　小坂君は独力でなかなか頑張ったが、大会論文にまとめなかったことはとても残念である。

7. RC柱梁接合部の破壊性状に関する非線形FEM解析

　十字形のRC柱梁接合部パネルの破壊機構として、X状の斜めせん断ひび割れによって四分割されたパネル部分で柱および梁部材が剛体回転し、接合部内の接触部分のコンクリートが圧壊することによって曲げ破壊する、という力学的マクロ・モデルが塩原さん（東大）によって提案されていた。そのような変形モードが本当に生じるのだろうか、という疑問があったので、塩原モデルの妥当性を非線形FEM解析によって検討することにした。

　具体的には、接合部パネル内にX状に設置したクラック・リンクを、開くようにした場合と開かないようにした場合とを比較することにした。担当は卒論生の萬造寺くんとして、彼ひとりでは手に負えないだろうから博士課程の森田君に指導役をお願いした。プログラムは千葉大学・野口研究室で開発されたものを引き続き使用した。まず練習として1995年度に卒論生だった桐山さんが作った入力データを用いてテスト・ランさせようとしたが、うまく動かないというトラブルがあったりして、FEM解析はなかなか進まなかった。

　それでも何とか十字形およびト形の部分架構に一方向漸増載荷する解析を実施して、AIJ大会論文にまとめたのはさすがに森田君、といったところであろう。得られた結論は以下の通りである。なおこれは、森田君のAIJ大会梗概の内容とは異なっていることを付言しておく。

　1) 解析における層せん断力-層間変位関係は、外柱梁接合部では最大強度まで実験結果を良好に追跡できたが、内柱梁接合部の最大強度は実験値の85%であった。十字形およびト形の柱梁接合部パネルとも柱・梁主筋が降伏することなく、接合部パネルのコンクリートが圧壊して単位架構としての耐力に達した。

　2) 外柱梁接合部パネルにおいて柱主筋の付着を絶縁した解析では、接合部パネル内に形成される圧縮ストラットの幅が狭くなり、局部的なコンクリートの圧壊が生じたため、最大層せん断力は実験時のおよそ半分になった。

　この年度の研究成果は、以下の論文等で発表した。

(1)PC柱・梁接合部の力学特性と設計の考え方
　　北山和宏
　　日本建築学会構造委員会、シンポジウム「プレストレスト（鉄筋）コンクリート構造部材の設計法―現状と将来―」、pp.197-203(2000年4月)

(2)RC内柱・梁接合部の破壊と柱・梁通し筋の付着性状との関係
　　田島祐之、北山和宏、岸田慎司、奥田誠
　　コンクリート工学年次論文報告集、Vol.22-3、pp.697-702(2000年6月)

(3,4)鉄筋コンクリート骨組内の接合部破壊と主筋付着性状との関係(その1、2)
　　北山和宏、田島祐之、岸田慎司
　　日本建築学会大会学術講演梗概集、C-2構造IV、pp.829-832(2000年9月)

(5)鉄筋コンクリート造外柱・梁接合部のせん断性状に関する有限要素解析
　　森田真司、北山和宏、岸田慎司
　　日本建築学会大会学術講演梗概集、C-2構造IV、pp.855-856(2000年9月)

(6)鉄骨ブレースで補強された鉄筋コンクリート骨組の全体曲げ破壊に関する解析研究
　　福島智祐、北山和宏、李康寧(理化学研究所)
　　日本建築学会大会学術講演梗概集、C-2構造IV、pp.373-374(2000年9月)

(7) Influences of Beam and Column Bar Bond on Failure Mechanism in Reinforced Concrete Interior Beam-Column Joints
　　KITAYAMA Kazuhiro, TAJIMA Yuji, OKUDA Makoto and KISHIDA Shinji
　　Transactions of the Japan Concrete Institute, Vol.22, pp.433-440(Dec., 2000)

(8)地震防災の事典
　　岡田恒男(芝浦工業大学)、土岐憲三(京都大学)、北山和宏ほか
　　朝倉書店(2000年9月)

(9)トルコ・コジャエリ地震の建物被害調査の抄録
　　北山和宏
　　東京都立大学都市研究所、総合都市研究、第72号、pp.39-50(2000年7月)