2017 Fiscal Year Research-status Report

巨大地震に対するＲＣパッシブ制振建物－地盤連成系の非線形最適制御設計法の開発

Research Project

Project/Area Number	16K06564
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	白井和貴北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20610968)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	飯場正紀北海道大学, 工学研究院, 教授 (40344006) 菊地優北海道大学, 工学研究院, 教授 (50344479)
Project Period (FY)	2016-04-01 – 2019-03-31
Keywords	パッシブ制振構造 / 地震応答 / 最適ダンパー / 履歴ダンパー / 摩擦ダンパー / 振動台実験 / スウェイ・ロッキング / 建物と地盤の動的相互作用
Outline of Annual Research Achievements	パッシブ制振構造を対象とし、建物と地盤の動的相互作用の影響を考慮した最適ダンパー特性の定量的評価を目的として、平成29年度には主に次の内容を実施した。これまでに実施した摩擦ダンパーを有するパッシブ制振構造とその下部に地盤のスウェイ・ロッキング（SR）挙動を模擬した機構を組み入れた連成系模型に対する振動台実験から得られた結果に基づいて、最適ダンパー特性に関するより詳細な分析を行った。あわせて、追加の振動台実験を実施した。これらの実験結果から、最適ダンパー値付近で基礎固定（FIX）とSRの条件の違いにより地震時最大応答が逆転する現象（FIXとSRの応答逆転現象）が少なからず起こる場合があることを確認した。さらに、この要因について実験データに基づいて等価剛性、等価周期、等価粘性減衰定数、応答スペクトルによる考察を行った。また、中層、高層、超高層の計３タイプの鉄筋コンクリート造制振建物を想定した質点系スウェイ・ロッキング地盤－制振構造連成系モデルを用いた地震応答解析を行い、最適ダンパー特性について分析した。その際、FIXとSRの応答逆転現象の程度を定量的・数値的に比較するための評価指標を提案するとともに、その評価指標を用いてFIXとSRの応答逆転現象に影響を及ぼすパラメターについて検討した。さらに、質点系のスウェイ・ロッキング地盤－制振構造連成系モデルの伝達関数に基づく分析を行い、時刻歴解析に依らない最適ダンパー設計手法について検討した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 平成29年度には、建物と地盤の動的相互作用を考慮したパッシブ制振構造を対象とし、これまでに得られた振動台実験結果に基づいて最適ダンパー特性を分析するとともに、追加の実験を実施した。また、質点系のスウェイ・ロッキング地盤－制振構造の連成系モデルを用いて、地震応答解析を行い最適ダンパー特性について評価するとともに、伝達関数に基づく最適ダンパー設計手法について検討した。当初計画から多少の変更は生じたものの、予定していた内容をほぼ実施できたことから、現在までの進捗状況としては、おおむね順調に進展していると判断できる。
Strategy for Future Research Activity	平成30年度には、基本的には当初計画にしたがって研究を推進する予定である。非線形パッシブ制振構造の地盤の影響を考慮した最適制御設計法の開発を目的とし、制御理論に基づいて最小のダンパー量で地震時応答を目標値以内に抑えることを可能にする最適ダンパー設計手法について検討するとともに、その妥当性を検証する予定である。あわせて、平成30年度は、３年間の研究期間の最終年度であるため、研究全体の総括を行う計画である。
Causes of Carryover	理由：振動台実験において、使用済みの試験体を適切に活用し、一部の部品を新たに交換することで再利用することができた。このために、振動台実験にかかる費用を抑えることができた。この結果、当初計画と比べて実支出額が少なくなり次年度使用額が生じた。使用計画：平成30年度には、研究打合せ、学会参加、情報収集等のための国内出張旅費および海外出張旅費として使用する予定である。あわせて、研究を円滑に遂行し期間内で成果を達成するための人件費・謝金の費用として使用する予定である。