2019 Fiscal Year Annual Research Report

Investigation of the effectiveness of vibration control system equipped with inertia mass effect for building structures

Research Project

Project/Area Number	17K06652
Research Institution	Tohoku Institute of Technology
Principal Investigator	船木尚己東北工業大学, 工学部, 教授 (70347897)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	藤田智己仙台高等専門学校, 総合工学科, 准教授 (10552458) 飯藤將之仙台高等専門学校, 総合工学科, 教授 (40198940)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	制振構造 / ダンパー / 慣性質量効果 / 振動台加振試験 / 抵抗力特性 / 多層骨組 / 液流 / エネルギー吸収
Outline of Annual Research Achievements	地震による建物被害をなくすためには、地震エネルギーの吸収能力のみに依存した従来の制振機構では十分でなく、建物の周期特性を積極的に調整して非共振化を図り、建物に入力される地震エネルギーを低減させることが有効である。本研究は、新たに提案した慣性液流ダンパーの単体による要素実験と、本ダンパーを組み込んだ縮小骨組試験体を用いた振動台加振実験および時刻歴応答解析を行って得られた結果に基づき、本ダンパーの抵抗力特性と制振効果について明らかにし、実建物への適用の可能性を検討することを目的としたものである。具体的には、以下に示す点について検証した。（1）慣性液流ダンパーの発揮する抵抗力と質量効果は、流路形状の違いにより変化する。そのため、動的アクチュエーターを用いて流路形状の異なる連結管を用いたダンパーの要素実験を実施し、得られた変位‐抵抗力履歴ループ等から本ダンパーの基本的な抵抗力特性を明らかにした。（2）ダンパーを組み込んだ1層および3層の縮小フレーム試験体による振動台加振試験を実施し、ダンパーにより構造体に与えられる減衰効果や周期の変化量等の基本的な振動特性と、実地震に対する制振効果を確認した。（3）慣性液流ダンパーを実建物に適用する場合、地震動に対して効率の良い応答低減効果を得るための最適設計手法の確立が不可欠である。そのために、ダンパーの要素実験により得られた結果に基づき、液流による圧力抵抗と慣性質量効果を再現できる力学モデルを構築し、それらが実験値を比較的精度良く再現できることを確認した。（4）構築した力学モデルを組み込んだ離散時間系振動方程式を導き、時刻歴応答解析を行った。自作した解析プログラムによるシミュレーションの結果を、実験結果と比較することにより解析手法の妥当性を確認した。