非比例減衰型建築構造物の多段階逆摂動型設計解列生成法と剛性設計支援システムの開発

1996 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 07555644
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 中村 恒善 京都大学, 工学研究科, 教授 (20025894)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 聖晃 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助手 (00243121) ; 大崎 純 京都大学, 工学研究科, 助教授 (40176855) ; 竹脇 出 京都大学, 工学研究科, 助教授 (20155055)
• Keywords: 非比例減衰系 / 多段階逆摂動法 / 逆問題 / 地震時応答制約設計 / 設計解列生成法 / 構造物-杭-地盤連成系 / 粘性ダンパー / ダンパー有効配置

Research Abstract

本研究の目的は,非比例減衰型構造系に共通する力学特性を最大限に利用し,複素数領域での多段階逆摂動手法に基づく一般的な剛性設計支援システムを開発することにある。本年度において以下の成果を得た。
1.平面せん断型構造物にモデル化した主骨組の各層間に粘性ダンパーをモデル化したダッシュポット要素とその取り付け部材としてのブレースをモデル化したばね要素から構成される「Maxwell型の粘性ダンパーを有するせん断型構造物」について,水平地震動作用時の最大層間変位分布が設計者の指定した分布に一致するような層剛性分布を、ブレース柔性の列に対して連続的に見いだす新しい方法を開発した。初期解は前年に展開した2段階逆摂動手法を用いて導いた。主骨組の層方向剛性分布と粘性ダンパーの層方向減衰係数分布が大きく異なる場合には,構造物は顕著な非比例減衰系となる。このような構造物の層剛性決定には2段階逆摂動が極めて有効である。数値解析により,比較的大きな減衰特性を有するダンパーを設置した構造物を設計する場合には,ブレース柔性を十分考慮に入れた設計を行う必要があることを明らかにした。
2.前年度に展開した,Penzien型の抗-地盤連成系で支持されたせん断型構造物モデルの地震時応答制約設計解の地盤剛性パラメターに関する摂動手法を用いて,種々の設計解列を生成した。このモデルでは,tuning特性(上部構造物-杭系と自然地盤系の1次固有周期の近接に起因)の存在により,本研究代表者らがこれまでに展開した数値的手法を直接適用することができない。自然地盤1次固有周期と連成系1次固有周期という異種摂動パラメターの多段階的導入によりこの困難点を克服する新しい方法を展開した。また,地盤剛性評価のばらつきを考慮した剛性設計法も提示した。

Research Products

• [Publications] Tsuneyoshi Nakamura: "Inverse Damping Perturbation for Stiffness Design of Shear Buildings" J.Structural Engineering,ASCE. 122(6). 617-625 (1996)
• [Publications] Tsuneyoshi Nakamura: "Sequential Stiffness Design for Seismic Drift Ranges of a Shear Building-pile-soil System" Earthquake Engineering & Structural Dynamics. 25(12). 1405-1420 (1996)
• [Publications] 辻 聖晃: "Maxwell型の粘性ダンパーを有するせん断型構造物の地震時設計用層間変位に対する剛性設計解列" 日本建築学会構造系論文集. 491. 55-64 (1997)