2013 Fiscal Year Annual Research Report
観測記録に基づく超高層免震建物の強風時における並進・捩れ振動に関する研究
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23760531
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| Research Institution | National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention |
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Principal Investigator |
佐藤 大樹 独立行政法人防災科学技術研究所, 減災実験研究領域 兵庫耐震工学研究センター, 特別研究員 (40447561)
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| Keywords | 超高層免震建物 / 長期観測 / 風応答 / 併進振動 / 捩れ振動 / 免震層剛性 / 居住性評価 / 残留変形 |
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| Research Abstract |
本研究は超高層免震建物に風外力が作用した際の並進・捩れ振動について、観測および風洞実験結果を用いて、振動の発生メカニズムを明らかにすると共に、それを再現する解析手法を構築することである。
初年度は、東京工業大学すずかけ台キャンパスに建設されている、超高層免震建物（以下、J2棟）の過去5年間の観測記録の中から、風速の高い2007年10月27日の台風20号と、2011年9月21日の台風15号に着目し、超高層免震建物の風応答特性について検討を行った。検討の結果、J2棟における風応答時の捩れ振動は大きく、風速・風向によっては併進振動と同等の値となることが確認された。さらに、併進振動に含まれる高次モードの寄与率について加速度記録を用いて評価した。併進成分に含まれる高次モードの寄与は低風速時には比較的大きいが、風速が高くなる領域では1次モードが90%程度を占めることが確認された。
次年度は、免震層の応答特性について詳細な分析を行った。10分毎の頂部平均風速から，免震層に作用するせん断力を算出する手法を提案した。算出した剛性は設計値に対して約1.5倍となった。この剛性を用いた簡単なせん断モデルを作成し固有値解析から固有振動数を算出した値は観測記録とよい対応を示した。観測記録の固有振動数が設計値に比べ高い理由は、免震装置の微少変形時の剛性が高いことが原因と考えられる。
最終年度は免震層剛性の評価手法の新たな手法の提案および風応答時における建物動的特性の評価を行い、風洞実験結果との比較検討を行った。風洞予測値は観測値に比べて安全側の評価を与えるものの，免震層などを有するような非線形性の強い構造特性を有する建物に対し，より高い精度で応答を予測する場合には，非線形性を適切に反映した応答解析ならびにピークファクターの評価が課題として挙げられる。
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