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Numerical and experimental investigation of long brace dampers adopted in a novel damping modification systems for super tall buildings in high seismic zones

Research Project

Project/Area Number 21K14288
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 23010:Building structures and materials-related
Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

Yuki Terazawa  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (10848245)

Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords超高層 / ダンパー / 座屈拘束ブレース / 最適化 / Damped braced tube / Damped outrigger / 超高層建物 / 鉄骨造
Outline of Research at the Start

日本でも軒高さ400mに迫る超超高層建物を建設する時代が到来した。しかし,地震地域で超超高層建物を実現した事例は国内外で殆ど無く,超超高層建物に高い耐震性能を与える地震応答制御手法の開発が社会から求められており,学術的に見て推進すべき課題となっている。本研究は“超超高層建物に適した地震応答制御手法とは何か”を課題の核心をなす学術的「問い」に定め,座屈拘束ブレース付外殻構造が1つの答えであるという仮説の実証を目的に,最適地震応答制御に用いる長尺のブレース部材の必要構造性能の解明を試みる。

Outline of Final Research Achievements

A series of numerical simulation was performed to investigate the required performance of long brace dampers adopted in a novel damping modification system for tall buildings in high seismic zones. Moreover, two ultra low-cycle fatigue fracture evaluation methods (a plastic-hinge-based damage model and a void growth model), which could be adopted in the structural design of long damper braces, were validated by experiments and finite element analysis.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

日本を含め深刻な地震地域で超超高層建物を実現した事例は殆ど無く,適切な地震応答制御手法は確立されていない。軒高さ300mを超える超超高層建物では,架構の曲げ応答が特に卓越し,各階のせん断変形を利用して制振部材に地震エネルギーを吸収させる従来の設計は十分な地震応答低減効果を期待できない。この様に超超高層建物に高い耐震性能を与える地震応答制御手法の開発は社会から求められており,学術的に見て推進すべき重要な研究課題である。本研究は“超超高層建物に適した地震応答制御手法とは何か”を研究課題の核心をなす学術的な「問い」とする。上記の問題に解決策を提示出来れば広く社会・学術へ波及効果を期待できる。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Open Access: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] EXPERIMENTAL AND NUMERICAL CHARACTERIZATION OF ULTRA LOW-CYCLE FATIGUE FRACTURE OF CFCF RECTANGULAR PLATE ELEMENTS UNDER CYCLIC BENDING2024

    • Author(s)
      寺澤友貴,伊藤大悟,竹内徹,シットラーベン
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 89 Issue: 820 Pages: 651-662

    • DOI

      10.3130/aijs.89.651

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Year and Date
      2024-06-01
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] NUMERICAL INVESTIGATION OF DYNAMIC RESPONSE CHARACTERISTIC OF DAMPED BRACED TUBE SYSTEM WITH DIFFERENT DAMPED SLIT COMFIGURATION2022

    • Author(s)
      TERAZAWA Yuki、ISHIBASHI Yoji、TANAKA Haruki、YOKOYAMA Ryo、MIZUNO Hiroki、TAKEUCHI Toru
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 87 Issue: 802 Pages: 1247-1256

    • DOI

      10.3130/aijs.87.1247

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Year and Date
      2022-12-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] OPTIMAL SEISMIC RESPONSE CONTROL OF DAMPED BRACED TUBE SYSTEM WITH FOCUS ON COST PERFORMANCE OF INTRODUCING ENERGY-DISSIPATION DEVICES2022

    • Author(s)
      TERAZAWA Yuki、TANAKA Haruki、TAKEUCHI Toru
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 87 Issue: 801 Pages: 1082-1092

    • DOI

      10.3130/aijs.87.1082

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Year and Date
      2022-11-01
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Journal Article] NON-LINEAR DYNAMIC RESPONSE CHARACTERISTIC OF SINGLE-DAMPED OUTRIGGER SYSTEMS WITH OIL DAMPERS OR ELASTO-PLASTIC DAMPERS CONSIDERING DESIGN EARTHQUAKE LEVELS2022

    • Author(s)
      TERAZAWA Yuki、ISHIBASHI Yoji、OMURA Hiroki、ASAI Tomoki、TAKEUCHI Toru
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 87 Issue: 791 Pages: 149-160

    • DOI

      10.3130/aijs.87.149

    • NAID

      130008138583

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Year and Date
      2022-01-01
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A novel damped braced tube system for tall buildings in high seismic zones2022

    • Author(s)
      Ishibashi Yoji、Terazawa Yuki、Tanaka Haruki、Yokoyama Ryo、Mizuno Hiroki、Takeuchi Toru
    • Journal Title

      The Structural Design of Tall and Special Buildings

      Volume: 31 Issue: 8

    • DOI

      10.1002/tal.1926

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] First mode damping ratio oriented optimal design procedure for damped outrigger systems with additional linear viscous dampers2021

    • Author(s)
      Asai Tomoki、Terazawa Yuki、Miyazaki Takashi、Lin Pao-Chun、Takeuchi Toru
    • Journal Title

      Engineering Structures

      Volume: 247 Pages: 113229-113229

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2021.113229

    • NAID

      120007180763

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      2021 Research-status Report
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  • [Presentation] 繰返し曲げを受ける二辺固定二辺自由支持平板の極低サイクル疲労破壊評 ―その1 二辺固定二辺自由支持平板の繰返し曲げ実験の概要と結果分析2024

    • Author(s)
      伊藤大悟,寺澤友貴,竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 濱大貴,寺澤友貴,竹内徹,伊藤大悟2024

    • Author(s)
      繰返し曲げを受ける二辺固定二辺自由支持平板の極低サイクル疲労破壊評 ―その2 塑性ヒンジ理論またはVGM を用いた極低サイクル疲労破壊評価法の適用性―
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 線形粘性ダンパー付並列連層耐震架構を用いた超高層建物の最適応答制御 ―その1 一様配置の動的応答特性―2024

    • Author(s)
      池田理央,寺澤友貴,田中瑞希,竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 線形粘性ダンパー付並列連層耐震架構を用いた超高層建物の最適応答制御 ―その 2 非一様配置の動的応答特性と最適ダンパー設計法―2024

    • Author(s)
      田中瑞希,寺澤友貴,竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Modal damping and seismic performance of damped shear wall systems for tall building in high seismic zones2024

    • Author(s)
      Terazawa Yuki, Takeuchi Toru, Tanaka Mizuki
    • Organizer
      The 11th International Conference on the Behavior of Steel Structures in Seismic Areas (STESSA'24)
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 1次モード減衰比の最大化に着目した非線形ダンパー付多層アウトリガー構造の最適応答制御 ーその1 二層アウトリガー構造の動的応答特性ー2023

    • Author(s)
      田中瑞希,大村広輝,寺澤友貴,竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 1次モード減衰比の最大化に着目した非線形ダンパー付多層アウトリガー構造の最適応答制御 ーその2 多層アウトリガー構造の動的応答特性と最適設計ー2023

    • Author(s)
      大村広輝,寺澤友貴,竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 全体曲げせん断比の異なる線形粘性ダンパー付並列連層耐震架構の動的応答特性2022

    • Author(s)
      田中瑞希, 寺澤友貴, 竹内徹, 田中陽樹
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ダンパーの費用対効果を考慮した全体曲げせん断比の異なるDamped braced tube の最適地震応答制御 その1 数値解析モデルと連続一様配置での地震応答特性およびダンパー費用対効果2022

    • Author(s)
      大村広輝, 寺澤友貴, 竹内徹, 田中陽樹
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] ダンパーの費用対効果を考慮した全体曲げせん断比の異なるDamped braced tubeの最適地震応答制御 その2 集約配置での地震応答特性とダンパー導入費用削減の可能性探索2022

    • Author(s)
      田中陽樹, 寺澤友貴, 竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 地震入力レベルとダンパーの非線形性が単層アウトリガー構造の動的応答特性に与える影響2021

    • Author(s)
      大村広輝, 寺澤友貴, 竹内徹, 浅井智樹.
    • Organizer
      日本建築学会大会
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  • [Presentation] 1次モード減衰比に着目した線形粘性ダンパー付複層アウトリガー構造の最適応答制御 その1 数値解析モデルと固有振動特性2021

    • Author(s)
      田中陽樹, 浅井智樹, 寺澤友貴, 竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 1次モード減衰比に着目した線形粘性ダンパー付複層アウトリガー構造の最適応答制御 その2 地震応答と最適設計手法2021

    • Author(s)
      浅井智樹, 寺澤友貴, 竹内徹
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2021 Research-status Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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