高層建築骨組の縮約モデル―骨組逆置換に基づく性能指定設計法

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13450223
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 上谷 宏二 京都大学, 工学研究科, 教授 (40026349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 聖晃 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 助教授 (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) ; 荒木 慶一 京都大学, 工学研究科, 助手 (50324653)
• Keywords: 建築骨組 / 性能指定設計 / 縮約モデル-骨組逆置換 / トータル量表現 / 構造設計支援システム / パッシブ型ダンパー

Research Abstract

本研究の目的は,合理的かつ実用的で設計者の能力を最大限に発揮させ得るような高層建築物(制震ダンパー付骨組も含む)の構造設計支援システムを構築することにある。本年度に得られた主要な成果は以下の通りである。
(1)積層ゴムと粘性ダンパーからなる免震層を中間階に有する建築骨組に対して,第一段階として,設計用地震動に対して所定の層間変位分布を示すような層剛性分布を,逆間題型定式化に基づき見出し,第二段階として,第一段階で得られたせん断型構造物と等価な動特性を有するような骨組構造物の各部材剛性を最適設計手法により見出すという,通常の構造設計において行われている,骨組からせん断型構造物への置換とは逆の発想に基づく,最適部材断面設計法を展開した.
(2)平成12年に改正された建築基準法から新たに導入された「限界耐力計算」に基づく安全性検定条件をみたすような建築骨組の各部材断面を,上記(1)と同様の手法により見出す最適部材断面設計法を展開した.
(3)骨組・部材同時最適化手法を開発した。2方向入力を受ける骨組では、部材断面の形状に関する最適化も骨組全体レベルでの最適化と同様に重要である。本年度において、両者を同時に考慮することのできる方法の基本的部分を開発した。
(4)粘弾性ダンパー付き骨組の設計法を展開するために、まず、1自由度系についてダンパー支持部材剛性の影響を考慮することのできる簡略化モデルを提案した。そのモデルを多層骨組に用い、複素固有値解析(1次のみ)と非減衰1次固有モードを用いた効率的応答予測手法を開発した。本応答予測手法を用いて、アクリル系粘弾性ダンパー付き骨組の層間変位応答が指定レベルに収まるようなダンパー量を見い出す極めて効率的な設計法を開発した。

Research Products

• [Publications] 若松和範, 永野康行, 岡本達雄, 辻聖晃: "限界耐力計算に基づく構造設計への最適設計手法の適用"構造工学論文集. Vol.48B(印刷中). (2002)
• [Publications] 辻聖晃: "二段階設計法を用いた中間層免震建築骨組の最適設計"第51回理論応用力学講演会予稿集. (2002)
• [Publications] Y.Lee: "Critical damping of structures with elastically supported visco-elastic dampers"Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 31(2). 481-486 (2002)
• [Publications] 李有震: "粘弾性ダンパー付き骨組の単純化力学モデルの構築とその設計法への適用"日本建築学会近畿支部研究報告集(構造). (2002)