2017 Fiscal Year Annual Research Report
Development of smart structural health monitoring system for super high-rise buildings
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16K18184
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
藤田 皓平 京都大学, 工学研究科, 助教 (40648713)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | システム同定 / 構造ヘルスモニタリング / 損傷同定 / 曲げせん断型モデル / 条件付き確率 / ベイズ推定 / 常時微動観測 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、超高層建物を対象としたスマートな構造ヘルスモニタリング技術の開発として、高層建物を曲げせん断型モデルとみなした際のせん断剛性と回転剛性を求める剛性同定手法を構築した。提案剛性同定手法では、曲げせん断型モデルとして同定するために必要となる観測情報のうち、床回転角情報が最上層のみに限定されている場合を想定した。従来は、限定された床回転角応答データから回転1次固有モードを何らかの方法で推定する必要があり、回転剛性の同定は安定性に欠け、精度も良好とはいえないことが課題であった。
本年度では、この問題に対して、付加的な観測情報が得られると仮定し、付加的な観測情報に対して同定モデルを更新することで曲げせん断型モデルとしての同定精度を向上させる新たな剛性同定法の枠組を構築した。具体的には、条件付き確率による同定モデルを更新する手法とベイズの定理を用いて事後確率の尤度を最大化するモデルを再同定する手法をそれぞれ提案した。前者の手法では、これまでに同定された曲げせん断型モデルをもとに確率曲げせん断型モデルを生成し、中間層における付加観測情報が得られた際に、同定モデルを確率的な頻度分布上から条件付き確率に基づきモデル更新する方法である。一方、後者は、既往の手法で同定された曲げせん断型モデルのせん断剛性のみを採用し、回転剛性については新たに形状関数を介して自由度の高い確率SBモデルを設定し、事後確率の尤度を最大にする形状関数パラメターを決定することで曲げせん断型モデルとして再同定する手法である。
いずれの手法においても、超高層建物において各層の水平応答と一部の床回転応答を計測することで、対象建物の剛性同定を行うことで建物の健全性指標となることを示した。本提案手法の妥当性について、模型による常時微動観測データに対して適用し、計測時のノイズが同定精度に及ぼす影響について実験的に検討した。
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