2015 Fiscal Year Annual Research Report
長周期長時間地震動対策のための建築用スマートパッシブ制御デバイスの高度実用化
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15H04070
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
五十子 幸樹 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
池永 昌容 東北大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (50552402)
堀 則男 東北工業大学, 工学部, 教授 (60292249)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 長周期長時間地震動 / ダイナミック・マス / 動吸振器 / 変位感応型性能可変ダンパー / 変位制御設計 / リアルタイム・ハイブリッドシミュレーション / 多目的遺伝アルゴリズム / 最適設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
H27年度の研究で得られた実績は以下の通りである．研究を進める過程で，一部申請時に計画していた研究内容を変更し，下記のような実績となっている．
①同調粘性マスダンパーの設計一般理論構築に関しては，まず，ダンパー配置が主系剛性比例で無い一般的な配置の中でも比較的極端な配置である低層部集中配置についてケーススタディを実施し，制御対象モードに起因する２つの制御後モードの減衰定数を揃えることで，H∞制御解が得られることを確認した．H27年度の目標としていた，等価二自由度縮約による設計法に相当する方法を見いだせたと考えている．これにより，今後の理論の一般化へ向けた足がかりを得た．
②同調粘性マスダンパーを３層飛ばしで設置することで制振効果を高める設計となっている赤坂一丁目プロジェクトにおいて，研究協力者の日本設計荻野らが，施工者の大林組の協力を得て支持部材剛性確認実験計画を立案した．実際の実験は予定より遅れており，H28年度6月に実施予定である．
③同調粘性マスダンパーの出荷時試験方法に，リアルタイム・ハイブリッドシミュレーション技術を用いた試験方法を構築し，予備的な試験に成功した．このような実験技術の開発は本研究課題の申請段階では想定していなかったが，本研究課題に関連する研究を進めるうち，提案ダンパーの高度実用化にとって必要であることが明らかとなった． H27年度は，支持部材部分を数値モデルで置き換えたリアルタイム・ハイブリットシミュレーションにより，物理的な支持部材の製作や支持部材を試験時に付け替える作業を省き短時間で支持部材性能のばらつきも含めた性能確認試験が実施できる方法を開発した．
④変位感応型性能可変オイルダンパーについては，研究協力者の大林組と日立オートモーティブシステムが変位検知機構をダンパー内に内蔵するタイプのものを新たに考案し，試設計と地震時応答解析による性能確認を実施した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
H27年度に予定していた，同調粘性マスダンパー設計一般理論の構築については，申請時に計画していた等価縮約二自由度系を用いた設計法に相当する最適化手法を見いだせたので予定通りの進捗である．同調粘性マスダンパー支持部材剛性の実建物における実測データ収集と分析に関しては，研究協力者の日本設計荻野らと施工者の大林組の協力により，赤坂一丁目プロジェクトの建設現場における実験計画立案まで終了したが，建設工事の進捗との兼ね合いで，実施時期はH28年度にずれ込む結果となった．ただし，実験・計測はH28年6月には実施予定で，若干の遅れに留まっている．同調粘性マスダンパーの改良については，計画を一部変更して，ダンパー出荷試験における支持部材剛性の取り扱いを数値シミュレーションで置き換えるリアルタイム・ハイブリッド実験手法を開発し，実験に成功した．計画時に予定していたダンパーの改良は出来なかったがそれに代わる研究実績を得ている．変位感応型性能可変オイルダンパーの開発については，パラメータが多く，無数の可能な組み合わせの中から最適なパラメータを見いだす設計手法として，遺伝的アルゴリズムを適用した多目的最適化プログラムを完成させた．一方で，研究協力者の大林組と日立オートモーティブシステムが，鎮目が検討していたダンパー外部に変位検知機構を有するタイプとは異なる新しいダンパー機構の開発と，地震時応答解析を実施し，良好な結果を得ている．申請時の計画では鎮目が提案した機構でより詳細な設計を進める予定であったが，新たな機構の可能性が見えてきたので，当初計画以上の成果が得られたと考えている．
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| Strategy for Future Research Activity |
①同調粘性マスダンパーの設計一般理論構築に関しては，H27年度に10階建てのテーマストラクチャーを中心として検討していた内容を更に高層建物へと展開して，より一般性の高い検討を進める．実験的には，3層の縮約・縮小試験体を用いて，低層部・中層部・高層部へそれぞれダンパーを集中配置した場合の効果について確かめる．
②同調粘性マスダンパーを3層飛ばしで設置することで制振効果を高める設計となっている赤坂一丁目プロジェクトにおいては，研究協力者の日本設計荻野らが、施工者の大林組の協力を得て立案した支持部材剛性確認実験計画をH28年6月に実施する．この実験により，支持部材の設計・施工状況を含めた剛性評価に関する貴重な資料を得る予定である．
③リアルタイム・ハイブリッドシミュレーション技術を用いた同調粘性マスダンパーの出荷時試験方法について，H27年度に基本的な方法論を確立したが，H28年度には更に，センサーノイズに起因する試験の不安定性を回避する方法などを検討し，実験技術の高度化を図ると共に，上記②で得た資料を基に，同調粘性マスダンパー支持部材剛性の施工時ばらつきなどを考慮した実物大ダンパーの実験を実施し，提案ダンパーの支持部材剛性に対するロバスト性を実験的に検証する．
④変位感応型性能可変オイルダンパーについては，ダンパーの基本的機構の検討が終了したので，プロトタイプダンパー試作へ向けて部品単品図の作図を行う．既製品の部品を用いる部分については，H27年度までに開発した多目的遺伝的アルゴリズムを用いて，最適な部品を選定する．以上の過程を経て部品の製作，ダンパーの組み立てへと進めていく．H28年度中には，組み立てたダンパーの単体性能確認実験まで実施する予定である．
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Research Products
(10 results)
