2016 Fiscal Year Annual Research Report
Development of feed-forward control system for buildings against long-period ground motions
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25420604
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| Research Institution | Taisei Technology Center, Taisei Corporation. |
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Principal Investigator |
長島 一郎 大成建設株式会社技術センター, その他部局等, 所長 (10374042)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | フィードフォワード制御 / アクティブ制御 / 共振応答制御 / 長周期地震動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
巨大地震発生時に生成される長周期地震動を主たる対象として、超高層ビルや免震構造物の耐震安全性や機能性を、従来の免震・制振技術と比べて格段に向上させる次世代アクティブ制御システムを開発するため、今まで殆ど検討が行われて来なかった、地震動に対するフィードフォワード制御に焦点を当てた研究を行った。
長周期地震動を対象とした超高層ビルの共振応答を制御する目的で、フィードフォワード制御型ATMD（Active Tuned Mass Damper）を提案した。2011年東北地方太平洋沖地震の際に観測された地震観測記録を用いたシミュレーションにより， TMDと同等の付加マス振幅で格段に高い共振応答低減効果が得られることを明らかにした。フィードフォワード制御では，地震動の全時刻歴が無いと実現不可能と従来考えられていたが，共振周期の３倍程度の時間長の予測地震動があれば、全時刻歴を用いる場合と同等の制御性能が得られることを確認した。
予測地震動の評価は、K-NET等の地震観測網のリアルタイム利用を前提としているが、建物建設地点の現時点までの地震観測記録だけを用いて、３周期程度先の地震動の共振成分を予測してフィードフォワード制御を行う工夫も試みた。共振周波数成分の波形をリアルタイムに抽出するフィルター性能に関する課題が明らかとなった。
免震応答制御については，絶対座標での定式化を行った。免震層での地震動の動きを時々刻々キャンセルする制御法が提案されているが，本年度の検討により，フィードフォワード制御では制御が強くなると必要な予測地震動の時間長が短くなり，極限として絶対制振が得られる関係を明らかにした。絶対制振では，理想的な制御効果が得られるが，必要な制御力も増大する。そのため，一部の入力地震動をキャンセルして，フィードバック制御と組合わせる制御法を新たに提案し，その有効性を明らかにした。
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