地盤との連成を考慮した非比例減衰建築構造物の最適付加ダンパー配置法

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10650562
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 竹脇 出 京都大学, 工学研究科, 助教授 (20155055)
• Keywords: 最適ダンパ-配置 / 構造制御 / 構造物-地盤相互作用 / 不規則振動 / 建築構造設計 / クリティカル外乱 / 設計用地震動

Research Abstract

本研究の目的は,地盤との連成を考慮した非比例減衰系モデルに対する最適ダンパー配置問題という複雑な問題を的確かつ効率的に解くことのできる新しい方法を提案することにある。本年度において以下の成果を得た。
1.せん断型モデルの層剛性と層間設置型粘性ダンパーの減衰係数の両者を設計変数とする最適設計問題を定式化し,その問題に対する新しい方法を展開した。入力としては,0平均定常ランダム過程に従う有限帯域ホワイトノイズ地震動を採用し,2乗平均層間変異および2乗平均加速度を目標関数として採用した。独自のSDS法を剛性が変動する場合に拡張し,最適な剛性とダンパーの減衰係数を同時に見いだす逆問題型解法を提案した。剛性は層間変位の低減にのみ有効であるのに対して,ダンパーは層間変位と加速度の両者の低減に有効であることを定量的に明らかにした。
2.成層構造を有する表層地盤で支持されたせん断型モデルについて,表層地盤の非線形特性を等価線形化法により考慮し,定常ランダム過程に従う有限帯域ホワイトノイズ地震動が工学的基盤面で与えられる場合の最適ダンパー配置を求める方法を展開した。
3.入力地震動およびそれによる構造物の応答には大きな不確定性が存在するため,そのような不確定性を適切に考量する方法としてクリティカル外乱による方法を導入した。定められた構造物特性に対するクリティカル外乱を見い出す理論を展開し,そのクリティカル外乱に対して最も効率的に応答を低減させるダンパー配置を見い出す方法を展開した。

Research Products

• [Publications] I.Takewaki: "Non-Monotonic Optimal Damper Placement via Steepest Direction Search"Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 28・6. 655-670 (1999)
• [Publications] I.Takewaki: "An Approadh to Stiffness-Damping Simultaneous Optimization"Computer Methods in Applied Mednanies and Engineering. (掲載決定). (2000)
• [Publications] I.Takewaki: "Optinmal Damper Placement for Critical Excitation"Probabilistic Engineering Mechanics. (掲載決定). (2000)
• [Publications] 竹脇 出: "地盤との連成と考慮した曲げ-せん断型構造物モデルの地震時有効力ダンパー配置法"日本建築学会構造論文集. 530(掲載決定). (2000)
• [Publications] 竹脇 出: "確率論に基づく新しいcritical外乱法"日本建築学会構造論文集. 533(掲載決定). (2000)