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歴史的RC建築の耐震性向上に適した変位依存パッシブ可変制振システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 19H02279
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分23010:建築構造および材料関連
研究機関北海道大学

研究代表者

白井 和貴  北海道大学, 工学研究院, 准教授 (20610968)

研究分担者 五十子 幸樹  東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2022年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2021年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2020年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2019年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワードパッシブ制振構造 / 地震応答制御 / 可変摩擦ダンパー / 剛性リセット式装置 / 鉄筋コンクリート構造
研究開始時の研究の概要

歴史的鉄筋コンクリート造(RC)建築を保存活用し将来へ伝えていくためには耐震性向上が重要となる。本研究では、可変摩擦ダンパー(VFD)と剛性リセット式装置(RSD)の並列化を提案する。研究の目的は、小から極大レベルまでの地震入力にパッシブに可変適応する変位依存型の特性を持つVFD-RSDハイブリッドシステムを開発し、歴史的RC建築に適用した際の制振効果を解明することである。具体的には、載荷実験によるVFDとRSDの特性把握、振動台実験によるVFD-RSDシステムの挙動検証、歴史的RC建築に適用した際の地震時制振効果の解析的検討、VFDとRSDの最適な剛性・耐力の理論的検討を行う。

研究成果の概要

本研究では、小から極大レベルまでの地震動入力に対してパッシブに可変適応する変位依存型の特性を有する、可変摩擦ダンパーと剛性リセット式装置のハイブリッド制振システムを提案した。動的載荷実験による可変摩擦ダンパーおよび剛性リセット式装置の力学的特性取得、振動台加振実験による可変摩擦ダンパー・剛性リセット式装置並列システムの挙動把握、可変摩擦ダンパー・剛性リセット式装置並列システムによる建物の地震時制振効果の数値解析的検討、可変摩擦ダンパーおよび剛性リセット式装置の効果的な剛性や耐力の設定に関する検討を行った。

研究成果の学術的意義や社会的意義

歴史的に価値のある鉄筋コンクリート造建築物を保存活用し将来へ伝えていくことは重要であり、そのためには耐震性向上が不可欠となる。また、巨大地震災害に対する備えは現代社会の喫緊の重要課題である。その有効な対応策の一つに、制振構造の適用による建築物の耐震性向上が挙げられる。本研究では、小から極大レベルまでの地震動入力に対して受動的に可変適応する変位依存型の特性を持つ、可変摩擦ダンパーと剛性リセット式装置の併用によるハイブリット型制振システムを新たに提案し、実験および解析の両面から検討を行った。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (19件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (4件) 雑誌論文 (11件) (うち国際共著 2件、 査読あり 11件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 3件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Ohio University(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] Ohio University(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [国際共同研究] Ohio University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Ohio University(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [雑誌論文] Optimal design of negative-stiffness dampers for improved efficiency of structural seismic isolation2023

    • 著者名/発表者名
      Luo Hao、Zhu Hongping、Ikago Kohju
    • 雑誌名

      Journal of Building Engineering

      巻: 68 ページ: 106172-106172

    • DOI

      10.1016/j.jobe.2023.106172

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Feasibility study of a practical causal rate-independent damping device for the improved performance of seismic isolated structures2023

    • 著者名/発表者名
      Wu Zhanzhan、Liu Wei、Ikago Kohju
    • 雑誌名

      Engineering Structures

      巻: 275 ページ: 115305-115305

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2022.115305

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Seismic response control effects for reinforced-concrete buildings incorporating a passive variable friction device2022

    • 著者名/発表者名
      Shirai Kazutaka、Ito Tomoaki、Kikuchi Masaru
    • 雑誌名

      Journal of Building Engineering

      巻: 62 ページ: 105388-105388

    • DOI

      10.1016/j.jobe.2022.105388

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Energy response of a passive variable friction damper and numerical simulation on the control effects for high‐rise buildings2022

    • 著者名/発表者名
      Shirai Kazutaka、Sano Takeshi、Suzui Yasumasa
    • 雑誌名

      Structural Control and Health Monitoring

      巻: 29 号: 12

    • DOI

      10.1002/stc.3124

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Lead-rubber-bearing with negative stiffness springs (LRB-NS) for base-isolation seismic design of resilient bridges: A theoretical feasibility study2022

    • 著者名/発表者名
      Chen Xu、Ikago Kohju、Guan Zhongguo、Li Jianzhong、Wang Xiaowei
    • 雑誌名

      Engineering Structures

      巻: 266 ページ: 114601-114601

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2022.114601

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Modified tuned Maxwell-Wiechert model for improving seismic performance of base-isolated structures2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Wei、Ikago Kohju、Wu Zhanzhan、Fukuda Iori
    • 雑誌名

      Journal of Building Engineering

      巻: 54 ページ: 104616-104616

    • DOI

      10.1016/j.jobe.2022.104616

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Causal implementation of rate-independent linear damping for the seismic protection of low-frequency structures2022

    • 著者名/発表者名
      Liu Wei、Ikago Kohju
    • 雑誌名

      Structures

      巻: 35 ページ: 274-288

    • DOI

      10.1016/j.istruc.2021.10.095

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Optimal sliding force characteristics of friction dampers for seismic response control of building structures considering sway-rocking motion2021

    • 著者名/発表者名
      Shirai Kazutaka、Horii Junta、Fujimori Takeshi
    • 雑誌名

      Soil Dynamics and Earthquake Engineering

      巻: 149 ページ: 106892-106892

    • DOI

      10.1016/j.soildyn.2021.106892

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Feasibility study of a passive rate-independent damping device for the seismic protection of low-frequency structures2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Wei、Ikago Kohju
    • 雑誌名

      Structures

      巻: 34 ページ: 2499-2514

    • DOI

      10.1016/j.istruc.2021.09.005

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Feasibility study of the physical implementation of rate-independent linear damping for the protection of low-frequency structures2021

    • 著者名/発表者名
      Liu Wei、Ikago Kohju
    • 雑誌名

      Journal of Building Engineering

      巻: 44 ページ: 103319-103319

    • DOI

      10.1016/j.jobe.2021.103319

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Unifying causal model of rate‐independent linear damping for effectively reducing seismic response in low‐frequency structures2021

    • 著者名/発表者名
      Luo Hao、Ikago Kohju
    • 雑誌名

      Earthquake Engineering & Structural Dynamics

      巻: - 号: 9 ページ: 1-24

    • DOI

      10.1002/eqe.3450

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Response simulation of aseismic retrofit for a reinforced concrete historic building structure using a variable friction damper2021

    • 著者名/発表者名
      Shirai Kazutaka、Ito Tomoaki、Sano Takeshi
    • 学会等名
      4th International Conference on Protection of Historical Constructions
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Determination of optimum friction damper sliding force in vibration control using deep reinforcement learning2021

    • 著者名/発表者名
      Armand G. M.、Shirai K.
    • 学会等名
      17th World Conference on Earthquake Engineering
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Passive hybrid damper with variable force-displacement characteristics for seismic protection of structures2020

    • 著者名/発表者名
      K. K. Walsh、Kazutaka Shirai
    • 学会等名
      The 17th World Conference on Earthquake Engineering (17WCEE)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] Protection of Historical Constructions, PROHITECH 2021, Lecture Notes in Civil Engineering, vol 2092021

    • 著者名/発表者名
      Shirai Kazutaka、Ito Tomoaki、Sano Takeshi
    • 総ページ数
      7
    • 出版者
      Springer, Cham
    • ISBN
      9783030907877
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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