2017 Fiscal Year Research-status Report
低層木造建築物の地震時層崩壊を抑制するリンク式制振構造システムの開発
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17K06644
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| Research Institution | Hiroshima University |
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Principal Investigator |
宮津 裕次 広島大学, 工学研究科, 助教 (70547091)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
曽田 五月也 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (70134351)
向井 洋一 神戸大学, 工学研究科, 准教授 (70252616)
脇田 健裕 早稲田大学, 理工学術院, 次席研究員(研究院講師) (10469025)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 層崩壊の抑制 / 損傷分散 / リンク機構 / 制振ダンパ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
大地震時に人命被害を引き起こす主要因の一つは、低層戸建て木造住宅の特定層での崩壊（層崩壊）である。本研究は、申請者が既往の研究で提案しているメカニカルリンク機構を適用した制振装置をさらに高機能化し、過酷な地震に対してもロバスト性の高い構造システムを耐震設計法と併せて開発するものである。提案する装置は、建築物の全層の変形を一様化する機能を付加するために制振ダンパとメカニカルリンク機構とを統合している点が独創的であり、従来の制振構造に比べ層崩壊をより効果的に抑制できる。また、建築物の外側から設置することが可能なため耐震補強には極めて有効であり、既存建築物の耐震性能向上にも強力に資することが出来る。
研究初年度に当たる2017年度には、中型鋼製模型の振動台加振実験により提案する制振装置の基本性状を確認する予定であったが、大型振動台を使用できる機会が得られたため、提案システムを組み込んだ実大2層フレームの振動台加振実験を実施した。当初の計画からの変更ではあるが、模型実験ではなく実大実験を実施するという、より成果が期待できる方向での変更である。
実大実験に先立って、制振装置と主構造との接合部分の載荷実験や、装置に組み込む制振ダンパの単体性能の確認実験などの、制振装置を構成する各部の実大実験を実施し、それらが十分な性能を有することを確認した。次いで実施した振動台実験では、薄板軽量形鋼造を主構造とする実大2層フレームを試験体とし、制振装置を設置する場合としない場合とで加振実験を実施した。加振には、国内でこれまでに観測された極めて強い地震動を使用し、過酷な条件下での耐震性能を検証した。実験結果からは、リンク機構を設置することで意図通りに特定層への損傷集中を抑制でき、また制振ダンパによりさらなる応答低減が可能であることが明らかとなった。
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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
申請時の研究計画では、2017年度には神戸大学所有の中型振動台を使用できる予定であったため、当該振動台を使用して、申請者が既往の研究で提案している制振装置に対して性能改善を行った新たな装置を設置した鋼製フレームの振動台加振実験を行い、意図通りの改善効果が得られることを確認することとしていた。また、当該実験では、力学特性の異なる種々の制振ダンパを使用した場合や入力地震動の特性を変えた場合など、多くの異なる条件下での加振を行うことと、また振動台のサイズの制約から、試験体のサイズは実大の1/4程度とすることとしていた。しかし、申請者の関係している別の研究において大型の振動台を使用できる機会が得られたこと、また予算的にも対応可能であったことから、実大寸法の試験体を使用した大型振動台を実施することとした。
中型振動台実験から大型振動台実験に変更したものの、提案する制振装置に組み込む制振ダンパにはオイルダンパを使用する場合と粘弾性ダンパを使用する場合の2通りとし、また入力地震動にも特性の異なる複数の波形を使用するなど、当初に予定していた内容を損なうこと無く実験を実施することが出来ている。また、実験結果からは、改良した装置が意図する性能を発揮できることを確認できていることから、研究は当初の計画通りに順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度では、実寸2層試験体の振動台実験により、提案する制振装置が期待する地震応答低減効果を有することを確認した。この成果を踏まえて、本年度には、制振装置の実挙動を精度よく模擬できる2次元および3次元解析モデルを構築することとする。構築するモデルの精度検証は、初年度の大型振動台実験の結果との比較により行うことが出来る。また、本年度は縮小試験体の振動台実験を実施できる見込みであるため、昨年度実施できなかった3層試験体の振動台加振実験も実施する予定である。本実験により、提案する制振装置の3層建築物への適用性に関する知見が得られることを期待できる。
上記の検討に並行して、提案する制振装置を設置した建築物の耐震計算法・設計法に関する検討も進める。提案装置を設置した建物では、地震時の振動性状が単純化されるため、解析により地震応答の予測精度が向上する利点もある。現行の耐震計算法である限界耐力計算やエネルギー計算の適用性についても検討する予定である。
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| Causes of Carryover |
研究分担者への分配金の一部が余っているが、初年度の研究計画の申請時からの若干の変更、および申請時の見積額と実際の執行時との単価変動により通常生じうる範囲の残余金である。また、当該年度の研究計画で必要とすべき使用分は、既に計画どおりに全て執行できており、わずかの額とはいえど、残余金で今年度の研究で使用しない物品等の購入を行うことは適切でないため、翌年度に使用することが妥当と判断した。なお、繰越金は、次年度に必要な出張旅費の不足分に補填し、適切に使用する予定である。
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Research Products
(4 results)
