2018 Fiscal Year Annual Research Report
非線形波動理論に基づく建築の１次元せん断ビームモデルの構築および被害予測への応用
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17H04732
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| Research Institution | Tokyo University of Science |
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Principal Investigator |
王 欣 東京理科大学, 理工学部建築学科, 助教 (90610626)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 波動伝播理論 / 建物ヘルスモニタリング / せん断波伝播速度 / １次元せん断ビームモデル / せん断波速度分散 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では，建物を1次元成層せん断ビームモデル化し，建物の水平方向の応答（時間領域の波形）は基礎から上部構造に入射した波動（水平方向に振動して上下方向に伝播するせん断波）が，基礎と屋上の間で反射を繰り返しながら徐々に減衰し，消えるまで振動が続くこととして波動伝播理論に基づく革新的な手法を見出した。常時微動観測に基づく上部構造の層間で伝播するせん断波の速度を抽出し、各層までの弾性状態のせん断剛性を同定することが行なった。層間剛性の非線形変化により波動伝播の非線形効果（波の突っ立ち現象）で層間で波動の透過，反射，分散，干渉などの複雑な現象および建物のシステム特性の途中変化は1次元せん断ビームモデルを用いて数値計算で検討した。超高層建物の応答に曲げモード成分が大きくなると，せん断振動モードによってせん断波速度が異なる（いわゆる分散現象）ことが発生する。曲げモード成分の影響をモデル解析によって究明し，本手法の超高層建物への適用範囲を明確した。
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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
本年度は，研究計画に従って線形１次元成層せん断ビームモデルの同定および非線形状態でせん断剛性の低下と波動伝播速度の変化関係を振動台実験のデータおよび建物の地震観測記録を用いて解析した。対象建物内で鉛直方向に設置する観測アレーで記録した常時微動記録（線形状態）から波動場再構築の手法を用いて基礎と地盤の相互作用の影響がなく（基礎固定）1次元成層せん断ビームモデルを同定した。また，建物の地震観測記録を用いて，建物の非線形状態の応答記録（層間最大相対変位）からせん断剛性の低下と波動伝播速度の変化関係を解明した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度に，研究計画を従って既存建物の地震応答記録を用いて，地震時の非線形応答時にせん断波速度の変化は層間変位との関係を構築することによって上部構造の層単位までの非線形モデル化を行い，建物の各層までの被害予測を実施する。また，新規追加の一環として，元波動場に基づく構築した新波動場の逆重畳波の下降波と上昇波の伝達関数からせん断波の減衰定数を推定する研究を行う予定である。減衰定数の変化によって建物の被害評価を実施する。
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