免震建築物制御用軸力制限機構付き回転慣性マスダンパーの開発

• 研究課題/領域番号: 24360220
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 五十子 幸樹 東北大学, 災害科学国際研究所, 教授 (20521983)
• 研究分担者: 池永 昌容 東北大学, 工学研究科, 助教 (50552402)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 18,720千円 (直接経費: 14,400千円、間接経費: 4,320千円); 2014年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円); 2013年度: 7,930千円 (直接経費: 6,100千円、間接経費: 1,830千円); 2012年度: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)
• キーワード: ダイナミック・マス / 変位制御 / 免震構造 / 最適制御 / 定点理論 / 軸力リリーフ機構 / ダンパー / 振動制御 / 変位制御設計 / 増幅機構 / フライホイール / 軸力制限

研究成果の概要

免震建物において上部構造物の総質量に匹敵するみかけ質量の慣性こまを設置し、それに軸力制限機構と支持ばねを介して接続したシステムについて、軸力制限機構部の非線形特性を複素剛性により等価線形化することにより伝達関数の閉形表現を導出した。これにより、ダイナミック・マスの効果による地震力低減効果を保持しながら上部構造物の床応答加速度を低減するダンパー解の閉形表現を定点法により導出した。
更に、提案ダンパーの有用性を確認し、実用化のための資料を得るためにダンパー縮小試験体と実大試験体を用いた実験を実施し、理論の妥当性を検証した。

研究成果

• [雑誌論文] 免震建物における粘性マスダンパーの軸力制限と緩衝ばねの効果 (2014)
  • 著者名/発表者名: 中南滋樹，木田英範，五十子幸樹，井上範夫
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 79 号: 701 ページ: 1055-1064
  • DOI: 10.3130/aijs.79.1055
  • NAID: 130004696215
  • ISSN: 1340-4202, 1881-8153
  • 査読あり
• [雑誌論文] 同調粘性マスダンパーの線形設計モデルから非線形モデルへの逆置換法に関する一考察 (2013)
  • 著者名/発表者名: 木田英範，中南滋樹，田中久也，渡邉義仁，友野量司，五十子幸樹，井上範夫
  • 雑誌名: 日本建築学会技術報告集 巻: 19 号: 43 ページ: 865-870
  • DOI: 10.3130/aijt.19.865
  • NAID: 130004932931
  • ISSN: 1341-9463, 1881-8188
• [雑誌論文] Modal Response Characteristics of a Multiple-Degree-Of-Freedom Structure Incorporated with Tuned Viscous Mass Dampers (2012)
  • 著者名/発表者名: Kohju Ikago, Yoshifumi Sugimura, Kenji Saito, Norio Inoue
  • 雑誌名: Journal of Asian Architecture and Building Engineering 巻: 11 ページ: 375-382
  • NAID: 130004458369
  • 査読あり
• [雑誌論文] 免震用ダンパーにおける周波数依存性の有無がダンパー力に与える影響に関する検討 (2012)
  • 著者名/発表者名: 佐上瑤子、堀則男、五十子幸樹、井上範夫
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 77 ページ: 529-536
  • NAID: 200000357459
  • 査読あり
• [雑誌論文] 軸力制限機構付き同調粘性マスダンパー制振システムの振動台実験 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池永昌容、由川太一、長瀬拓也、五十子幸樹、井上範夫
  • 雑誌名: 日本建築学会技術報告集 巻: 36 ページ: 437-442
  • NAID: 130004507282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Seismic control of SDOF structure using tuned viscous mass damper (2011)
  • 著者名/発表者名: Kohju Ikago, Kenji Saito, Norio Inoue
  • 雑誌名: Earthquake Engineering and Structural Dynamics 巻: vol.41 号: 3 ページ: 453-474
  • DOI: 10.1002/eqe.1138
  • 査読あり
• [学会発表] Viscoelastically Supported Viscous Mass Damper Incorporated into a Seismic Isolation System (2014)
  • 著者名/発表者名: ZHAO Chen, KIKUCHI Junya, IKENAGA Masahiro, IKAGO Kohju, NORIO Inoue
  • 学会等名: The 14th Japan Earthquake Engineering Symposium
  • 発表場所: 幕張メッセ
  • 年月日: 2014-12-05
• [学会発表] Seismic control of buildings using apparent mass dampers with rotational amplifying mechanisms: A review of the state of the art (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ikago
  • 学会等名: Xi’an University of architecture and technology
  • 発表場所: Xi’an University of architecture and technology
  • 年月日: 2014-10-13
  • 招待講演
• [学会発表] 粘性- マス直列型ダンパーによる免震建物の地震応答制御に関する研究—（その１）—ダンパー概要とその基本応答性状 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊地淳哉，掛本啓太，池永昌容，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 日本大学工学部70号館
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 粘性- マス直列型ダンパーによる免震建物の地震応答制御に関する研究—（その２）—システムの最適制御法と実建物への適用例 (2014)
  • 著者名/発表者名: 掛本啓太，菊地淳哉，池永昌容，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 日本大学工学部70号館
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] 粘性マスダンパーの緩衝支持材が免震構造物において応答に及ぼす影響の実験的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 護法亜弥，菊地淳哉，池永昌容，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 日本大学工学部70号館
  • 年月日: 2014-09-12
• [学会発表] Shake Table Tests for a Base-Isolated System Containing a Rotary Inertial Damper (2014)
  • 著者名/発表者名: K. Ikago, M. Ikenaga, S. Nakaminami, K. Saito, N. Inoue
  • 学会等名: The Twelfths International Conference on Computational Structures Technology
  • 発表場所: Hotel Royal Continental, Naples, Italy
  • 年月日: 2014-09-03
• [学会発表] 粘性-マス直列型ダンパーによる免震建物の地震応答制御に関する研究 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊地淳哉，掛本啓太，池永昌容，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 日本大学工学部70号館
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] 軸力制限機構にビンガム流体を用いた粘性マスダンパーの免震構造物への適用性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 池永昌容，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 日本大学工学部70号館
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] 粘性マスダンパーの緩衝支持部材が免震構造物において応答に及ぼす影響の実験的検討 (2014)
  • 著者名/発表者名: 護法亜弥，菊地淳哉，池永昌容，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 日本大学工学部70号館
  • 年月日: 2014-06-21
• [学会発表] Optimum Base-Isolation System Control using Force Restricted Viscous Mass Dampers (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ikago, M. Ikenaga, K. Kakemoto, N. Inoue
  • 学会等名: International Conference on Civil, Structural and Environmental Engineering Computing
  • 発表場所: Sardinia, Italy
• [学会発表] Displacement Control Design Concept for Long-period Structures - Design Strategies for High-rise and Seismically Isolated Buildings Subjected to Strong Ground Motions (2013)
  • 著者名/発表者名: N. Inoue, K. Ikago
  • 学会等名: Antiseismic Systems International Society
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Seismic Control of Buildings Using Apparent Mass Dampers with Rotational Amplifying Mechanisms - A Review of the State of the Art (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Ikago, N. Inoue
  • 学会等名: Antiseismic Systems International Society
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] Seismic Control of Base-isolated Structures incorporated with a Force-restricted Viscous Mass Damper (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Kakemoto, M. Ikenaga, K. Ikago, N. Inoue
  • 学会等名: Antiseismic Systems International Society
  • 発表場所: 仙台
• [学会発表] 軸力制限機構付き粘性マスダンパーの免震構造物への適用性に関する研究―（その７）実大ダンパーの単体加振実験― (2013)
  • 著者名/発表者名: 中南滋樹，木田秀範，田中久也，渡邉義仁，五十子幸樹，井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会
  • 発表場所: 札幌
• [学会発表] Response Characteristics of a Base-Isolated Structure Incorporated with a Force'Restricted Viscous Mass Damper (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Nakaminami , K. Ikago, H. Kida, N.Inoue
  • 学会等名: 15th World Conference on Earthquake Engineering
  • 発表場所: リスボン(ポルトガル)
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] Applicability of Force'Restricted Tuned Viscous Mass Damper to High-Rise Buildings Subjected to Long-Period Ground Motions (2012)
  • 著者名/発表者名: H. Kida, K. Ikago, N. Inoue
  • 学会等名: 15th World Conference on Earthquake Engineering
  • 発表場所: リスボン(ポルトガル)
  • 年月日: 2012-09-27
• [学会発表] 軸力制限機構付き粘性マスダンパーの免震構造物への適用性に関する研究 その3:定点法に基づく最滴制限軸力パラメータの閉形解導出 (2012)
  • 著者名/発表者名: 掛本啓太、中南滋樹、池永昌容、五十子幸樹、井上範夫
  • 学会等名: 日本建築学会大会学術講演会
  • 発表場所: 愛知県名古屋市
  • 年月日: 2012-09-12
• [学会発表] 回転増幅機構と軸力制限機構を有する粘性マスダンパーによる免震構造物の地震時応答制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 掛本啓太、中南滋樹、池永昌容、五十子幸樹、 井上節夫
  • 学会等名: 日本建築学会東北支部研究報告会
  • 発表場所: 青森県八戸市
  • 年月日: 2012-06-16
• [図書] 建築物の変位制御設計 (2012)
  • 著者名/発表者名: 井上範夫、五十子幸樹
  • 出版者: 丸善出版