2021 Fiscal Year Research-status Report
Earthquake Response Prediction for Large-scale Low-rise Buildings Based on Microtremor and Earthquake Measurements
| Project/Area Number |
20K05027
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
池田 芳樹 京都大学, 防災研究所, 教授 (70416866)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | 低層建物 / 地震被災度即時判定法 / 微動計測 / モード同定 / 振動解析モデル / 地震応答解析 / 振動台実験 / 並進ねじれ振動の連成 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
振動計測記録に基づいて建物の地震被災度を即時判定する方法は、高層建物ではほぼ確立されている一方、不特定多数が利用する大規模低層商業建物では確立されていない。本研究の目的は、大規模低層建物の地震時の揺れを予測するために、微動計測情報のみで建物の地震応答解析モデルを構築する方法を提案し、その妥当性を検証することである。大規模低層商業建物の地震被災度が即時判定できれば、建物が安全と判断された場合に建物を避難所として提供したり、店舗に残された商品を救援物質に役立てたりすることが可能になる。
初年度は、大規模低層建物の振動特性を一日程度の微動計測で評価する方法を確立すると同時に、このような建物に固有の振動特性を抽出して整理した。次に、微動計測から得れた振動特性を用いて、地震応答解析モデルを構築する基礎理論を展開し、設計図面や構造計算書がなくても微動計測点の地震時の揺れを推定する提案方法の考え方を簡易なモデルで検証した。微動計測で解析モデルを構築する本手法は、モデル作成を設計情報から解放し、その労力を大幅に低減して、大規模低層建物の地震応答予測の実用性を飛躍的に向上させることができる。しかし、微動計測した建物に地震観測装置はないため、提案手法の検証は不可能な状況であった。
そこで、今年度（第２年度）は防災科学技術研究所が実施した実大建物の振動台実験の計測を利用して、提案手法の検証を行った。他の研究プロジェクトで実施された振動台実験であったため、その実験建物は大規模ではなく形状も単純であったが、実大建物で手法の検討を行って提案手法の特徴を理解できた成果は大きい。その成果は、すでに学術論文として公開されている。また、本研究を進める中で、耐震・免震・制震の技術を統一的に表現する数式があることに気付き、副次的成果として学術論文を発表することもできた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
初年度に、大規模低層商業建物６棟の微動計測記録を分析して、低層建物に固有の振動特性を考慮しないと、その地震被災度判定が上手にできないことを理解した。同時に、大規模低層建物の特徴である同一階が一体に振動しない特性を組み込んで、微動計測記録のみで建物の地震応答解析モデルを作成する方法を提案した。しかし、それらの建物には地震記録がないため、提案手法の検証を行うことができなかった。そこで第２年度は、防災科学技術研究所が実施した実大鉄骨造４層建物の振動台実験を利用して、微動から地震応答解析モデルを得る手法の妥当性を検討した。その結果、微動から得た固有振動数を地震の大きさに合わせて低下させれば、少なくとも中地震までは手法が有効であることが検証された。大地震では十分な精度で建物の揺れを推定できなかったが、これは、実験建物の形状がきわめて単純で、最下層の損傷が建物全体の振動特性に大きな影響を及ぼしていることに起因していた。したがって、必ずしも大規模低層建物の地震被災度判定法の検証に相応しい実験ではなかったが、手法の特徴を実構造物で明らかにした成果は大きい。その検証結果は、新たな地震被災度判定手法の提案という位置づけで、すでに国際地震工学会の論文集に掲載されている。
一方、建物の振動解析モデルを検討する中で、建物の振動低減手法である基礎免震、中間層免震および同調型マスダンパによる制振を統一的に表現する数式が存在していることに気付いた。その成果も学術論文集に掲載されている。
|
| Strategy for Future Research Activity |
初年度に、大規模低層商業建物６棟の微動計測記録を分析して、低層建物に固有の振動特性を把握した。次年度には、防災科学技術研究所が実施した実大鉄骨造４層建物の振動台実験を利用して、微動計測のみで振動解析モデルを得る提案手法の妥当性を検討した。提案手法は建物の構造材料を限定していないが、結果的に過去２年間で扱った建物の多くは鉄骨構造であった。そのため、第２年度の後半には、鉄筋コンクリート造で形状がやや複雑な低層病院建物２棟で微動計測を実施し、鉄骨造以外の低層建物で提案手法を検証する準備を行った。最近、これら２棟の病院に地震計測装置が設置され、令和４年３月と４月には震度３の地震が記録された。
最終年度は、これら２棟の微動と地震の計測記録を利用して、商業建物と振動台実験では検討できなかった異なる用途を有する鉄筋コンクリート造建物で提案手法の適用性を検討する。その検討を通じて、手法と適用法の改善や高度化にも取り組む。
|
Research Products
(3 results)
