| 研究課題/領域番号 |
23K13439
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| 研究種目 |
若手研究
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| 配分区分 | 基金 |
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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 | 京都工芸繊維大学 |
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研究代表者 |
小島 紘太郎 京都工芸繊維大学, デザイン・建築学系, 助教 (10822786)
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| 研究期間 (年度) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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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 |
4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2025年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2024年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2023年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
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| キーワード | マルチインパルス / トリプルインパルス / 最悪地震応答 / 塑性率 / 累積塑性変形倍率 / 損傷度 / 入力エネルギー / インパルス列地震動モデル / 長周期地震動 / 累積塑性変形量 / 免震構造 / 制振構造 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究では、設計用インパルス列地震動モデルと最悪地震応答評価法を提案し、インパルス速度振幅と時間間隔に加えて、インパルス数を過去の強震記録をもとに同定する。最悪インパルス列地震動モデルの速度振幅やインパルス数と柱・梁・免制震部材の繰り返し変形量や累積塑性変形量との関係を明らかにし、速度振幅とインパルス数から最悪地震動に対する部材損傷評価法を提案する。さらに、極限的インパルス列地震動モデルとそれを用いた部材の損傷評価法を取りまとめたうえで、繰り返し変形や部材の損傷を低減可能な最適部材断面決定法や免震・制振構造による応答制御法を提案する。
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| 研究実績の概要 |
本研究課題では、パルス性地震動と長時間地震動を統一的に表現可能な設計用インパルス列地震動モデルを提案し、最悪地震応答に基づく耐震性能評価法の確立を目的とする。
インパルス列地震動として、最初と最後の速度振幅を0.5倍としたマルチインパルス地動を用いて、超高層建物の弾塑性共振応答（最悪地震応答）時の梁端部の損傷評価を行った。具体的には、バイリニア型復元力特性を有する20自由度せん断質点系を対象に、インパルス数（2～20）と速度振幅を変動させて、極限的マルチインパルス地動に対する塑性率と累積塑性変形倍率を求め、層毎の梁端部の損傷度を評価した。さらに、梁が損傷するインパルス数と速度振幅の関係を求めた。異なるインパルス数とインパルス速度振幅の極限的マルチインパルス応答を比較するために、建物への総入力エネルギーを計算し、損傷度との関係を求めた。また、１次モードに比例した速度分布を建物に与える擬似マルチインパルス外力に対する極限応答を求め、極限的マルチインパルス応答と比較した。
指向性パルスの近似であるトリプルインパルスに対するバイリニア型復元力特性を有する非減衰１自由度系の極限応答の評価法を提案した。トリプルインパルスは二つの時間間隔を有しているため、復元力が0となるタイミングで第２、第３インパルスが作用するトリプルインパルス（Input Sequence 1, IS1）と二つの時間間隔が等しいトリプルインパルス（Input Sequence 2, IS2）を仮定した。IS1の極限的トリプルインパルスに対してバイリニア型非減衰１自由度系の弾塑性応答の閉形解を導出した。降伏後剛性と弾性剛性の比が0.1以上の場合、IS1に対する閉形解を用いて、IS2における極限応答を精度よく評価可能である。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
2023年度では、設計用インパルス列地震動モデル（マルチインパルス）について再検討し、超高層建物をモデル化した20自由度のせん断質点系を対象に、インパルス数と速度振幅を変化させて、極限応答下における梁端部の損傷の評価を行った。また、インパルス数の異なるマルチインパルス間の極限応答の比較を容易とするために、総入力エネルギーの観点から極限的マルチインパルス応答を比較する方法を提案した。
一方で、設計用インパルス列地震動モデルのパラメターの検討について、その同定まで至らなかったこと、現時点ではせん断質点系を用いた梁端部の損傷評価のみにとどまっており、骨組モデルを用いた梁・柱部材の損傷評価まで至っていないこと、予定していた小型模型の振動台実験が実施できなかったことから、進捗状況は「やや遅れている」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
2024年度の研究計画は以下の通りである。
(1)骨組モデルを対象に、インパルス列地震動モデル（マルチインパルス）に対する弾塑性極限応答を評価し、柱や梁などの部材の損傷を評価する。さらに、インパルス数とインパルス速度振幅が部材の塑性率、累積塑性変形倍率および損傷度に与える影響を評価し、設計で考慮すべきインパルス数とインパルス速度振幅について検討する。また、せん断質点系および骨組モデルを用いて、免震、制振構造を対象に極限地震応答下の免震部材、制振部材の損傷評価を行う。
(2)最悪地震動下の部材の損傷を抑制し、耐震性能を向上させることを目的とした柱・梁断面の最適化および免震、制振構造を用いた応答制御法について検討する。
(3)極限的マルチインパルス応答を再現可能な模擬地震動の作成方法を提案する。
(4)インパルス列地震動モデルの妥当性検証のための小型模型の振動台実験を実施する。
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