Technological Development and Design Method Suggestion about Passive Control Scheme for Timber Tall Buildings

• Project/Area Number: 16H06107
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Building structures/Materials
• Research Institution: Meijo University (2017-2020); Tokyo Institute of Technology (2016)
• Principal Investigator: Matsuda Kazuhiro 名城大学, 理工学部, 准教授 (80567397)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥6,630,000 (Direct Cost: ¥5,100,000、Indirect Cost: ¥1,530,000); Fiscal Year 2017: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2016: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
• Keywords: 木質高層建物 / ＣＬＴ / ロッキング / ダンパー / 接合部 / 等価線形化手法 / 時刻歴応答解析 / CLT / 柱梁接合部 / 制振構造

Outline of Final Research Achievements

From the viewpoint of global environmental problems represented by SDGs, the realization and popularization of timber tall buildings is socially required. The purpose of this research project is to efficiently improve the earthquake resistance of timber tall buildings in Japan. Passive controlled technology for timber tall buildings is applied and its design method is proposed. The contents are summarized below:
(1) Suggestion of new frame using both post-tensioned rocking frame and dampers. (2) Mechanical behavior of column base and column-beam-joint regarding proposal frames. (3) Enlargement of passively controlled design method based on equivalent linearization. (4) Suggestion of simplified hysteretic model for arbitrary damper.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

木材使用量を増加させるために、木質高層建物の開発研究が盛んに行われている。しかし、地震国日本においては、高層化するにつれ耐震性・居住性を確保するために、振動を制御する技術が必要になると考えられるが、そのような研究例は世界的にみても極めて少ない。本研究課題では、ロッキング機構とダンパーを併用した架構、ならびに柱脚支持部や柱－梁接合部の力学的挙動を把握し、一般的な耐震架構よりも変形時の損傷を抑制することに成功している。また、木質高層建物を想定した制振設計として、等価線形化法および時刻歴応答解析法を用いる場合の手法も提案しており、得られた成果の社会的意義は大きいと考えられる。

Research Products

• [Presentation] Experimental Study on Mechanical Behavior of Column Base of Self-Centering- Type CLT Wall Columns (2020)
  • Author(s): Akira MASUDA, Kazuhiro MATSUDA
  • Organizer: 17th World Conference on Earthquake Engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] ポストテンションによるCLTロッキング壁柱の力学的挙動に関する実験研究(その1) 実験概要及び実験結果 (2020)
  • Author(s): 松田和浩, 増田顕
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] ポストテンションによるCLTロッキング壁柱の力学的挙動に関する実験研究(その2) 評価法の提案とそれを用いた各種検討 (2020)
  • Author(s): 増田顕, 松田和浩
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] 木質制振構造における多層モデルの応答制御設計法～複数のバイリニア＋スリップモデルに粘弾性ダンパーを用いた場合について～ (2020)
  • Author(s): 関初音, 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会東海支部研究報告集
• [Presentation] ポストテンションによるCLTロッキング壁柱の力学的挙動に関する実験研究 (その1) 実験概要及び実験結果 (2020)
  • Author(s): 後藤慶一朗, 増田顕, 松田和浩
  • Organizer: 日本建築学会東海支部研究報告集
• [Presentation] ポストテンションによるCLTロッキング壁柱の力学的挙動に関する実験研究 (その2) 評価法の提案と特性の把握 (2020)
  • Author(s): 増田顕, 後藤慶一朗, 松田和浩
  • Organizer: 日本建築学会東海支部研究報告集
• [Presentation] 様々な履歴の制振壁簡易モデルを用いた時刻歴応答解析に関する研究 (2019)
  • Author(s): 安藤咲季, 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会東海支部研究報告集
• [Presentation] セルフセンタリング型CLT壁柱を有する木質制振架構の力学的挙動に関する実験研究 (2019)
  • Author(s): 増田顕, 松田和浩, 角田裕介, 坂田弘安
  • Organizer: 日本建築学会東海支部研究報告集
• [Presentation] 制振壁の簡易履歴モデルによる時刻歴応答解析法の精度検証 (2019)
  • Author(s): 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] セルフセンタリング型CLT壁柱を有する木質制振架構の柱脚支持部の力学的挙動に関する実験研究 (2019)
  • Author(s): 増田顕, 松田和浩
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] 木質制振構造における等価線形化法の適用性検証～複数のバイリニア＋スリップモデルを併用した場合について～ (2019)
  • Author(s): 竹内明, 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] Study on Mechanical Behavior of Passively Controlled Cross-Laminated-Timber Structures with Self-Centering Function (2019)
  • Author(s): Kazuhiro MATSUDA, Akira MASUDA, Yusuke KAKUDA and Hiroyasu SAKATA
  • Organizer: 21st International Conference on Earthquake Engineering and Seismology
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 多層バイリニア＋スリップモデルに弾塑性ダンパーを用いた制振構造の応答制御設計法 (2018)
  • Author(s): 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] Experimental Study on Mechanical Behavior of Passively Controlled Timber Structure with Self-centering-type CLT Wall Columns (2018)
  • Author(s): Kazuhiro MATSUDA, Yusuke KAKUDA and Hiroyasu SAKATA
  • Organizer: 15th World Conference on Timber Engineering
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] セルフセンタリング型CLT壁柱を有する木質制振架構の力学的挙動に関する研究 (その1) 実験概要および実験結果 (2017)
  • Author(s): 松田和浩, 角田裕介, 坂田弘安, 山崎義弘, 伊東洋路, 森本知宏
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] セルフセンタリング型CLT壁柱を有する木質制振架構の力学的挙動に関する研究 (その2) 力学モデルと地震応答解析 (2017)
  • Author(s): 角田裕介, 松田和浩, 坂田弘安, 山崎義弘, 伊東洋路, 森本知宏
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
• [Presentation] 財産保持性に優れた制振住宅に関する開発の経過報告 (その52) 任意の振幅・振動数に対する制振壁履歴の予測法 (2016)
  • Author(s): 西島正人, 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
  • Place of Presentation: 福岡大学
  • Year and Date: 2016-08-24
• [Presentation] 財産保持性に優れた制振住宅に関する開発の経過報告 (その53) 簡易モデルの時刻歴応答解析による設計法 (2016)
  • Author(s): 田中清, 松田和浩, 笠井和彦
  • Organizer: 日本建築学会大会学術講演
  • Place of Presentation: 福岡大学
  • Year and Date: 2016-08-24
• [Remarks] 松田和浩研究室 - 名城大学
  • URL: https://www.kazuhiromatsudalab.com/