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Critical earthquake excitation method for multi-story elastic-plastic building structure and its application for earthquake-resistant design of building structure

Research Project

Project/Area Number 19K21096
Project/Area Number (Other) 18H05930 (2018)
Research Category

Grant-in-Aid for Research Activity Start-up

Allocation TypeMulti-year Fund (2019)
Single-year Grants (2018)
Review Section 0304:Architecture, building engineering, and related fields
Research InstitutionKyoto Institute of Technology

Principal Investigator

KOJIMA Kotaro  京都工芸繊維大学, デザイン・建築学系, 助教 (10822786)

Project Period (FY) 2018-08-24 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2018: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords極限地震応答 / 断層近傍地震動 / ダブルインパルス / トリプルインパルス / 多自由度弾塑性モデル / 不整形立体構造物 / 最悪地震動入力方向 / バイリニア+スリップモデル / 等価1自由度系 / 粘性ダンパー最適配置 / 弾塑性極限応答 / 長周期長時間地震動 / インパルス列 / マルチインパルス
Outline of Research at the Start

断層近傍で観測される長周期パルス性地震動と長周期長時間地震動を対象として、多層・多自由度弾塑性建築構造物の地震時極限外乱法を展開する。これら2種類の長周期地震動では、部材の損傷や塑性変形によって変化した建物の固有周期と地震動の長周期成分が一致する「極限的な」場合に、建物の損傷や変形が大きく進行することが知られている。本研究では、このような「極限的な」場合(最悪なケース)に注目して、多層弾塑性構造物や多自由度モデルの地震応答を効率的に評価する方法を展開する。さらに、極限的な地震動入力およびそれに対する弾塑性構造物の地震時応答を耐震設計に応用する方法を展開する。

Outline of Final Research Achievements

After Hyogoken-Nanbu earthquake in 1995, the effects of pulse-like earthquake ground motions with a long period on structural responses have been investigated, and such pulse-like ground motions can cause large damages on building structures. When the equivalent natural period of the building structure coincides with the predominant period of the pulse-like ground motion, the deformation of the building structure is amplified. In this study, the efficient evaluation method has been proposed of the earthquake response of the multi-story elastic-plastic building structure in the critical case, where the equivalent natural period and the pulse period of the ground motion coincide. The simple estimation method of a critical response of the two-story wooden houses under the pulse-like ground motion was also suggested. Furthermore, the evaluation method of the worst input direction of the critical fling-step input was proposed for the three-dimensional irregular shaped building structures.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

弾塑性1自由度系の極限的なパルス性地震動に対する地震応答の閉形式解と静的漸増載荷解析に基づく1自由度系への縮約方法を用いて、多層建築構造物の弾塑性極限応答を評価する方法を提案している。これにより、従来の耐震設計でも用いられている解析結果を応用して多層建物が耐えることが出来る極限的地震動の最大地動速度を効率的に予測可能である。
不整形建物を対象に、地震入力エネルギーを最大にする極限的な地震動の最悪入力方向を解明した。これにより、不確定性の高い地震動の周期特性や入力方向に対して安全性の高い建物の設計が可能になる。また、最悪な場合の地震応答を低減可能な立体的なオイルダンパーの最適配置を提案している。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (20 results)

All 2020 2019

All Journal Article (10 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results)

  • [Journal Article] 断層近傍で観測される指向性パルスをモデル化したトリプルインパルスに対する粘性減衰を有する完全弾塑性1自由度系の極限応答2020

    • Author(s)
      小島紘太郎,疋田理沙
    • Journal Title

      構造工学論文集

      Volume: Vol.66B Pages: 451-461

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] WORST EARTHQUAKE INPUT DIRECTION OF CRITICAL DOUBLE IMPULSE FOR IRREGULAR SHAPED BUILDING STRUCTURE2020

    • Author(s)
      KOJIMA Kotaro、SAKAMOTO Haruka、KOSAKA Ikuo
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 85 Issue: 770 Pages: 509-519

    • DOI

      10.3130/aijs.85.509

    • NAID

      130007837645

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
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      坂本晴香,小島紘太郎,小坂郁夫
    • Journal Title

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      Volume: 印刷中

    • NAID

      200000456499

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  • [Journal Article] 断層近傍地震動を模擬したトリプルインパルスに対する粘性減衰を有する完全弾塑性1自由度系の極限応答2019

    • Author(s)
      疋田理沙,小島紘太郎
    • Journal Title

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      200000456369

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      中山翔太,小島紘太郎
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      200000456371

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      200000456370

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      杉本涼太朗,小島紘太郎
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      杉本涼太朗,小島紘太郎
    • Organizer
      日本建築学会大会学術講演会
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Published: 2018-08-27   Modified: 2024-03-26  

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