アクティブ・エアバッグシステムを適用した構造物の制震フレーム補強構造の開発

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11750510
• Research Institution: Osaka University
• Principal Investigator: 向井 洋一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70252616)
• Keywords: 構造制御 / アクティブ制震 / アクティブ・エアバッグシステム / 制御アルゴリズム / 衝撃緩和装置 / 離散型最適制御法 / 制震フレーム / エアシリンダ

Research Abstract

本研究では、(1)耐力の不足する部分を有する建築構造物を適切に補強する手法の開発、(2)過大入力に対する制御装置の安全機構を備えつつも最大限度の駆動が可能な制御システムの開発を目的としており、(1)について、制震フレーム補強方式を提案し、これを(2)の条件を満足するような衝撃緩和装置として導入するために、新たな制震構造であるアクティブ・エアバッグシステムの提案を行うとともに、その有効性について解析ならびに実験による検証を行った。
1.エアシリンダを適用したアクチュエータ系、弾性補助支持による制震フレーム系、並びに離散型最適制御法を適用した制御アルゴリズムの基本性能評価を行い、数値解析、並びに実験的検証の結果の整合性について検討を行った。
2.エアシリンダの空圧の調整速度に関するシステムの追従特性を定量的に評価し、アクティブ・エアバッグシステムを対地震制震システムとして導入するためのアクチュエータ系の設計条件について明らかにした。
3.アクティブブレースを用いた制震構造システムとの性能比較により、アクティブ・エアバッグシステムにおける制御装置の安全機構の定量的特性について評価を行い、目標クライテリアに応じた制震フレーム系の設計条件について明らかにした。
4.種々の外乱に対するアクティブ・エアバッグの動特性の実験的計測結果に基づき、アクティブ・エアバッグを駆動するための制御アルゴリズムとしての離散型最適制御法の適用について、詳細な数値解析を行い、離散型最適制御法の適正なチューニング法について明らかにした。
5.以上の検証により得られたデータを分析し、アクティブ・エアバッグシステムを用いた制震フレーム補強方式を利用し、より有効な制御効果を得るための制御法・制御装置の今後の実用的改良についての重要な方向性についての提案を行った。

Research Products

• [Publications] 向井洋一,井上豊 他: "地震入力レベルに応じた最大制御力切替方式による離散型最適制御法に関する一考察(その2 モデル化誤差を伴う制御効果の影響について)"日本建築学会近畿支部研究報告集・構造系. 40. 377-380 (2000)
• [Publications] 向井洋一,井上豊 他: "離散型最適制御法における試行制御力の選定に関する一考察"日本建築学会近畿支部研究報告集・構造系. 40. 381-384 (2000)
• [Publications] 向井洋一,井上豊 他: "中間層免震構造物の最大塑性率応答に着目した地震応答特性に関する研究"構造工学論文集. 46B. 297-306 (2000)
• [Publications] 向井洋一,井上豊 他: "アクティブ・エアバッグ式制震システムによる建築構造物の地震応答制御に関する研究"第2回日本制震(振)シンポジウム論文集. 1. 39-46 (2000)
• [Publications] 向井洋一,井上豊 他: "地盤との動的相互作用を考慮した中間層免震構造物の地震応答抑制に関する研究"第2回日本制震(振)シンポジウム論文集. 1. 153-160 (2000)