2017 Fiscal Year Annual Research Report

ダイナミック・マスと性能可変ダンパーを併用した超長周期ハイブリッド免震構造の開発

Research Project

Project/Area Number	16H04454
Research Institution	Tohoku Institute of Technology
Principal Investigator	堀則男東北工業大学, 工学部, 教授 (60292249)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	五十子幸樹東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983) 菅野秀人秋田県立大学, システム科学技術学部, 准教授 (20336449) 池永昌容関西大学, 環境都市工学部, 准教授 (50552402)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	免震構造 / 長周期地震動 / 応答制御 / ダイナミック・マス / オイルダンパー
Outline of Annual Research Achievements	免震構造は，建築物の基礎下に水平剛性が小さい免震装置を設置して建物全体の固有周期を伸長することにより，地震力の低減を図るものである。そしてダイナミック・マスは，免震層の静的な剛性と安定性を維持したまま，地震動時の応答周期を長周期化することができるデバイスであり，高性能な超長周期免震を実現するデバイスとして有望である。本研究課題では，ダイナミック・マスと性能可変型デバイスを併用したハイブリッドシステムを提案し，免震建物の地震時応答性能の更なる高度化を目指す。検討結果に基づき，昨年度はダイナミック・マス試験体を作製した。今年度はこれに対して単体加力実験，同調ばねユニットを直列設置した正弦波加力実験，リアルタイム・ハイブリッドシミュレーション実験（RTHS実験）による地震応答加力実験を行い，特性の把握，同調応答の確認，RTHS実験システムの安定性確立などを検討した。また，多目的遺伝的アルゴリズムを適用して，性能可変オイルダンパーの設計変数の最適設計解の導出と地震応答に与える影響を明らかにした。設計変数の変化に対して最大応答変位と最大応答加速度の間にはトレードオフ関係があることを確認し，さらに，設計変数の変動が応答最大値と他の設計変数値に与える影響を検討した。特に，減衰バルブばね剛性（この値に比例して，性能変化後のダンパーのリリーフ力が上昇する）の変動の影響が大きいことが分かった。これらの検討結果に基づき，実大性能可変オイルダンパーの部分試験体（性能変化のための小型シリンダーと可変減衰バルブから構成される性能変化機構）を作製し，予備実験を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 多目的遺伝アルゴリズムを用いた最適解の探索法を本研究課題で提案している免震制御システムに適用することができ，この成果に基づいて，平成28年度はダイナミック・マス試験体，平成29年度は性能可変オイルダンパーの部分試験体を作製することができた。性能可変オイルダンパー試験体の実験による検討・検証は平成29年度中に終了することができなかったが，RTHS実験についてはダイナミック・マス試験体などを用いた試行実験により実施準備ができており，平成30年度に実験を行って成果を取りまとめることができると考えている。
Strategy for Future Research Activity	提案システムに用いる性能可変オイルダンパーについて，平成29年度は部分試験体を作製した。これに対して，平成30年度は単体加力実験による特性確認，及び，部分試験体とダンパー本体の解析モデルを組み合わせて行うRTHS実験による性能可変オイルダンパーの実証実験を行う。さらに，平成28～29年度に作製・実験を行ったダイナミック・マス試験体と，平成29年度作製の性能可変オイルダンパー部分試験体の両者を免震建物に適用したRTHS実験を行い，実験手法の安定性確立と併せて，建物剛性の低減や付加的減衰の付与について検討・検証する。以上の検討結果・実験結果に基づき，研究成果を取りまとめる。