2019 Fiscal Year Annual Research Report
Overall seismic resilience evaluation method for building structures and design method for base-isolation structural-control hybrid systems
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18H01584
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
竹脇 出 京都大学, 工学研究科, 教授 (20155055)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
辻 聖晃 大阪電気通信大学, 工学部, 教授 (00243121)
吉富 信太 立命館大学, 理工学部, 教授 (30432363)
藤田 皓平 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40648713)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 耐震設計 / 断層近傍地震動 / 長周期地震動 / ダブルインパルス / 極限地震動 / ロバスト性 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
断層破壊と地震動伝播および表層地盤増幅を考慮した地震動モデルとして、統計的グリーン関数法によるものを採用し、断層破壊過程の不確定性を考慮した上で極限的な入力に対する多層建物のロバスト性評価法を展開した。
長周期・長時間地震動を模擬したマルチインパルス(MI)を受ける多層免震建物の全体系を１自由度系に置換し、バイリニアー型弾塑性復元力特性と粘性減衰を有する１自由度系について、極限応答の閉形解を導出した。繰り返し計算を必要とする既往の結果と比較し、ほぼ同程度の精度で繰り返し計算を伴わずに非線形共振応答が予測可能であることを明らかにした。
前年度に展開した断層近傍地震動を模擬したダブルインパルス(DI)を受ける完全弾塑性型多自由度モデルに対する極限外乱法をダンパーの最適配置理論へと発展させ、DIは多くのモードを考慮した最適化に適していることを明らかにした。DIの振幅を漸増させて極限応答のレベルとの関係を調べるダブルインパルスプッシュオーバーの概念をさらに発展させ、最適化したダンパーの特性解明が実行可能であることを明らかにした。さらに、令和２年度に繰り越した研究として、任意振幅・振動数を有する１サイクル正弦波に対する倒壊限界判別法を展開した。
レジリエンス評価においては、建物の有効なヘルスモニタリング技術が必要となる。立体骨組（剛床、柔床）において、鉛直構面と水平床面の剛性と減衰を同時に同定する独自のシステム同定法を提案し、理論解析とともに振動台実験によりその妥当性を実証した。さらに、鉛直構面と水平床面の非線形復元力特性を構面ごとに同定する理論を展開した。
小型建物模型に対する振動台実験により、地震作用中にオイルダンパー取付部材が破断したときに生じる地震時最大応答逆転現象を再現した。数値シミュレーションによる応答増幅率と、実験により得られた応答増幅率がよく対応していることが確認された。
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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
断層破壊と地震動伝播および表層地盤増幅を考慮した地震動モデルを用いた場合のロバスト設計は当初の計画通りに研究を遂行することができた。
また、長周期地震動に対する設計法やダブルインパルスの入力レベルを漸増させるダブルインパルスプッシュオーバーの理論も当初の計画通りに展開することができた。
一方、当初、極限地震動（共振状態）が建物の倒壊限界にとって最も危険なものと想定していたが、解析の結果、それ以外の入力に対して最悪な状況が発生することが明らかとなった。そこで、年度を繰り越して、任意振幅・振動数を有する１サイクル正弦波に対する倒壊限界判別法を新たに展開した。その理論展開により、一般的な倒壊限界判別が可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
免震建物と耐震建物をダンパーで連結するハイブリッド免制振建物について、断層近傍地震動を模擬したダブルインパルスに対する極限応答の解析法の展開において、精度上の問題が従来から存在していた。それを解決する方法として、弾塑性挙動を呈する免震層の減衰の取り扱い方法を改良することが期待されている。すなわち、弾性時の減衰定数と塑性化後の減衰定数のより高度な取り扱い方法を展開する必要がある。今後この課題について検討を行う予定である。
また、想定を超える過大な地震動入力に対しては、ギャップ付履歴ダンパーが有効に作動することを明らかにしつつあるが、変形だけでなく使用性の観点から頂部加速度を低減するダンパー剛性の決定法についても検討を行う予定である。
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