エネルギー吸収装置を持つ鉄筋コンクリート建物の応答変形推定と必要設置量算定法

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 14350292
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 井上 範夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50250725)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 堀 則男 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60292249) ; 星 道夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90005504) ; 前田 匡樹 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (30262413)
• Keywords: エネルギー吸収装置 / 粘弾性ダンパー / 損傷制御 / 振動台実験 / 鉄筋コンクリート建物 / 性能規定型耐震設計 / 応答推定 / エネルギー応答

Research Abstract

1.中型試験体による振動実験
鉄骨造中型フレームの中にエネルギー吸収装置として粘弾性体を用いたダンパーを設置した試験体を作成し、振動台実験を行った。今回は特に、ダンパーを支持する部材の剛性もパラメータとしうるように支持装置を工夫するとともに、大地震時には変形を制御するための変形制御装置であるリミッターを併設した場合も合わせて検討した。特性把握実験として静的加力実験、自由振動実験、ランダム波加力実験を行った。さらに、海洋型の例として1978年宮城県沖地震東北大波を、直下型の例として1995年兵庫県南部地震神戸海洋気象台波を用いて地震波加振実験を実施した。
2.振動実験結果の整理、検討
ランダム波加振実験により,粘弾性体の動的特性を明らかにするとともに、Maxwell流体モデルとKelvin固体モデルを並列した4要素モデルで、粘弾性体の振動数依存性を表現できることを確認した。地震波加振実験では、粘弾性ダンパーを支持する部材の剛性によってダンパーの効果が変化すること、大地震時にリミッターを併設した場合には応答変形が低減されるものの加速度応答が増加することが分かった。これらの傾向は、新たに開発した、支持部材剛性とリミッター特性を考慮した解析モデルにより良くシミュレーションできることが分かった。
3.鉄筋コンクリート建物における応答推定法適用性の検討
鉄筋コンクリート建物に粘弾性ダンパーを設置した場合の応答特性については、鉄筋コンクリートの復元力特性をモデル化した時刻歴応答解析により検討を行った。さらに、エネルギー応答を検討し、瞬間エネルギーの釣り合いを考えることにより、時刻歴応答を行わないで弾塑性応答を推定出来ることを明らかにした。ここでは、粘弾性ダンパーを取り付ける支持部材の剛性による影響と、粘弾性体の振動数依存性を考慮していることに特徴がある。

Research Products

• [Publications] 堀 則男: "粘性ダンパーを有する鉄筋コンクリート造建物の地震時エネルギー消費性状と応答推定に関する検討"構造工学論文集. Vol.49B. 97-104 (2003)
• [Publications] 杉山 友也: "粘弾性ダンパーを有する鉄筋コンクリート造建物の地震時エネルギー消費性状"日本建築学会東北支部研究報告集. 構造系第66号. 113-116 (2003)
• [Publications] 勝亦 一成: "エネルギー吸収型境界梁の復元力特性に関する実験研究"コンクリート工学年次論文集. 第25巻第2号. 373-378 (2003)
• [Publications] 康 在完: "硬化型復元力特性をもつエネルギー吸収デバイスを設置したRC造建物の地震応答性状"コンクリート工学年次論文集. 第25巻第2号. 1171-1176 (2003)
• [Publications] 川鍋 佳史: "変位制御機構を有する制振フレームの地震応答特性"日本建築学会大会学術講演梗概集. 構造II. 815-816 (2003)
• [Publications] 堀 則男: "粘性ダンパー設置建物の地震時応答速度と応答周期の検討"第22回日本自然災害学会学術講演会 講演梗概集. 23-24 (2003)