2021 Fiscal Year Research-status Report
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19K23549
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| Research Institution | Shimane University |
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Principal Investigator |
小松 真吾 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 助教 (60845618)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 鋼構造 / NCブレース架構 / 弾性ひずみエネルギー吸収 / ブレース配置 / 時刻歴応答解析 / 地震応答低減 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
NCブレース架構は，運動エネルギーの一部を構造部材の弾性ひずみエネルギーとして吸収するという，新たな減衰機構に基づいて地震応答低減が可能な構造システムである．本研究は，この減衰機構を活用した鋼構造建物の制振性能を明らかにするとともに，その応答評価法を実験（静的載荷実験と振動台実験）および時刻歴応答解析に基づいて確立することが目的である．
2021年度は，多層NCブレース架構の地震応答性状を明らかにするため，典型的な中低層建物として4層および8層鋼構造架構を設計し，様々なブレース配置を適用して時刻歴応答解析を実施した．各層の弾性ひずみエネルギー吸収により建物全体の応答低減が期待できること，その傾向はブレース配置やブレース剛性比により変化することを明らかにした．また，設計に重要な最大層せん断力分布，ならびに各層の弾性ひずみエネルギーの分配はブレースの配置に依らずAi分布に基づいて評価できることを示した．これら多層架構の重要な応答特性の反映により，既に開発したエネルギーの釣合に基づく1層NCブレース架構の地震応答予測法を多層架構の場合に拡張した．本手法により上述の4層と8層架構の最大応答予測を行い，実用的な設計変数の範囲に対して各層の最大応答値や応答傾向を高精度で予測できることを示した．
また，NCブレースの圧縮力が作用しない非線形特性に起因した弾性時の非線形履歴の法則を解明し，これを弾性履歴則としてまとめた．従来の架構モデルの応答挙動を，自由度を縮約した解析モデルで正確に再現できることを示した．今後はこの弾性履歴則を活用して非線形挙動の更なる解明を図り，等価粘性減衰定数による最大応答の予測精度向上を図る．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2020年度に引き続き，2021年度も新型コロナウイルス感染症拡大のため実験施設が利用できず，弾性ひずみエネルギー吸収による地震応答低減効果の実証，および等価粘性減衰定数の評価法の妥当性検証のために必要不可欠な振動台実験が実施できていない．しかしながら，当初計画していなかった以下の三項目の検討を遂行した．
(1)多層NCブレース架構の基本的応答性状を明らかにするため，4層および8層NCブレース架構を設計し，時刻歴応答解析を実施した．
(2)本研究の等価粘性減衰定数による応答評価法と比較するため，既に提案した1層NCブレース架構のエネルギーの釣合に基づく地震応答評価法に，上述の解析結果から得た応答特性を反映しながら多層架構の場合に拡張し，精度検証を行った．
(3)NCブレース架構の弾性時における非線形履歴の法則を履歴則としてまとめた．この弾性履歴則を時刻歴応答解析プログラムに組み込み，自由度を縮約したモデルでNCブレース架構の地震応答を正確に再現できることを示した．
このように，振動台実験やそれに関連した検討が遅延している反面，新たな検討の遂行により研究全体では進展している状況である．以上の理由からやや遅れていると判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
まず，NCブレース架構の各サイクルにおける非線形応答特性を，弾性履歴則を活用して詳細に検討する．その結果を等価粘性減衰定数の評価法に反映して，評価値がより最大応答の傾向を捉えるよう修正を施す．次いで，実験施設が利用可能となり次第，振動台実験を早急に実施する．弾性ひずみエネルギー吸収による地震応答低減効果を実証するとともに，実験結果を用いて等価粘性減衰定数評価法の妥当性を検証する．そして，既に実施した多数の時刻歴応答解析の最大応答を，提案した等価粘性減衰定数により予測し，その予測精度を検証する．最後に，この等価粘性減衰定数評価を組み込んだ等価線形化法としてNCブレース架構の制振設計法を取りまとめる．
加えて，2020年度に追加実施した内容に関連して，架構偏心を有する非対称Z型NCブレース架構の場合に等価粘性減衰定数の評価法を実施する．
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| Causes of Carryover |
振動台実験試験体のために購入した部品が予想よりも少額であったため．既に振動台実験実施のための物品は全て購入したため，次年度の使用計画はない．
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