| 研究課題/領域番号 |
22K04417
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 足利大学 |
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研究代表者 |
王 欣 足利大学, 工学部, 准教授 (90610626)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
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| キーワード | 波動干渉法 / 減衰定数 / 波動場再構築 / 振動台実験 / 自由振動実験 / 伝達関数 / 上昇波 / 下降波 / 建物減衰 / デコンボリューション / 建築物上部構造 / 減衰特性 / 振動数依存性 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
地盤－基礎－上部構造により構成した建物システムの減衰の設定は、地震応答解析と地震被害予測の精度によく影響されている。しかし、上部構造の減衰および基礎と地盤の相互作用による減衰をそれぞれ独立的に評価することが困難である。申請者は、従来の周波数領域の建物システム同定の手法を覆し、建物の振動を波動伝播の視点に基づいて波動干渉理論を用いて全反射基礎に変換した新しい波動場の上昇波と下降波の振幅比による上部構造の振動特性を基礎と地盤の相互作用から分離し、建物の上部構造のみの減衰を評価する手法をあらたに提案する。さらに、上部構造の減衰の周波数依存性と振幅依存性を忠実に建物モデルの減衰項の設定に還元する。
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| 研究実績の概要 |
建物の水平方向の振動は，上下方向で基礎と屋上の間での波動伝搬の視点から考えることができる．波動干渉法を用いて仮想震源（インパルス）が屋上に配置する場合の新波動場（インパルス応答）の上昇波と下降波の伝達関数により建物の上部構造の内部減衰を抽出することが可能である．既往研究では，均質と不均質１次元成層モデルを用いて手法の有効性およびRicker Waveletを用いて有効周波数範囲などの影響を検討した．本研究では，4層の建物模型の自由減衰実験とホワイトノイズの振動台実験に基づく波動干渉法を用いて新しい波動場を再構築し，上昇波と下降波の伝達関数から各次モードの減衰定数を評価し，上昇波と下降波の分離の度合いは精度への影響を検討した．1階の逆重畳波から評価した減衰定数は自由減衰振動から得られた結果と比較すると，2次モード以外にほぼ一致することが言える。しかし，2階と3階の逆重畳波から評価した結果は，過小評価する傾向がある．その原因は，2階と3階の上昇波と下降波の時間差が短くて，波形が完全に分離してないことと考えている．また，2次モードの振幅が小さいので，評価の精度が悪いと考えられる．上昇波と下降波の伝達関数から減衰関数を評価することが可能である．上昇波と下降波の時間差が短い場合，波形が完全的に分離できない場合，減衰定数を過小評価する傾向があることが分かった。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
今年度では、予定通りで減衰定数の振動モード依存性と振幅依存性に関する検討を行った。減衰定数と周波数の曲線に基づいて振動モード依存性を検討した。また、検討用モデルの非線形応答を考慮して、大振幅振動のレベルと減衰定数の変化を検討した。また、地震動被害が発生する場合、減衰定数の変化を検討した。
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| 今後の研究の推進方策 |
今後，上昇波と下降波が分離するため，周期がより長い建物模型を使って検討する予定がある．また、建築模型にダンパーを設置し、外部減衰がある場合の手法の有効性を検討する。さらに，波動干渉法は建物の境界条件を変え，基礎と地盤の相互作用の影響を除去し，建物上部構造のみの減衰を評価することの有効性を検討する．
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