3次元衝撃吸収機構を有する制震構造システムの開発

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 09450209
• 研究機関: 大阪大学
• 研究代表者: 井上 豊 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (90027227)
• 研究分担者: 向井 洋一 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70252616) ; 古川 忠稔 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70273597) ; 馬場 研介 大阪大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (00029349) ; 橘 英三郎 大阪大学, 大学院・工学研究科, 教授 (80029165)
• キーワード: 制震構造 / 免震構造 / 構造固定 / 地盤構造物連成系 / アクティブブレース / アクティブ・エアバッグ / 上下動免震支承 / 離散型最適制御法

研究概要

本研究では、大地震を想定した建築構造物系の動的応答制御設計の手法として、「3次元衝撃吸収機構を有する制震構造システム」の開発を目的としており、今年度は、衝撃吸収機構を導入した制震構造システムの制御効果を実証的に評価するために、総合実験用制御装置の制作を行った上で、制震実験用加振装置を用いた実験的検証を行った。
1. 制震・免震構造の性能評価によって得られた性能指標を設計に結び付けるために、各種ハイブリッド型制震システムの複合効果に関する定量的検証を行った。
(1) 衝撃吸収性能付き免震構造
(2) 受動型制震構造+衝撃吸収機構
(3) 衝撃吸収性能付き能動型制震構造
2. 3次元衝撃吸収型制震構造システムの試設計を行った。
(1) 上下衝撃吸収・水平免震機構型支承システム
(2) アクティブ・エアバッグシステム
3. 衝撃吸収機構を実現するための制御アルゴリズムの性能評価を行った。
(1) 離散型最適制御法:
・ 過大入力を考慮した非線形制御アルゴリズム
・ 外乱に対するフィードフォワード性能の最適化
(2)モデル規範形適応制御法:
・ 地盤特性や構造パラメータの非線形特性等への適応化
・ 制御力の飽和に対して動的安定性が保証される制御アルゴリズム
4. システムコンディションに応じた適切な制御系の同定手法に関する検討を行った。
(1) 適宜重み付け手法を導入した適応型拡張カルマンフィルタ法の応用的手法(2) 予測誤差法を適用した非線形系のロバスト同定手法
5. 総合実験用の制御装置の制作とこれを用いた実験的検証を行った。
(1) 3次元入力が可能な加振装置の完成と3次元入力特性に関するデータの集積
(2) 総合制震システムの模型実験装置の完成と制御装置全体の基本特性に関するデータの集積
(3) 総合実験の実施と数値解析による追証結果に基づく、制御系の理論モデル、ならびに制御アルゴリズムの妥当性の検証とシステムの性能評価

研究成果

• [文献書誌] 井上豊,古川忠稔 他: "兵庫県南部地震の観測記録を用いた免震構造物の動特性の同定" 第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 2. 2467-2470 (1998)
• [文献書誌] 井上豊,馬場研介 他: "Seismic Behevior of Soil-structure Interaction Systems under Model Reference Adaptive Control" 第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 3. 2947-2952 (1998)
• [文献書誌] 井上豊,橘英三郎 他: "Identification of Structural Parameters Using Adaptive Filtering and Appropriately Weighted Procedure" Proc.of the 2nd World Conf.on Structural Control. 3. 2141-2148 (1998)
• [文献書誌] 橘英三郎,井上豊 他: "兵庫県南部地震における免震建物の観測記録と応答解析の比較" 第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 3. 2895-2900 (1998)
• [文献書誌] 橘英三郎,中山晶夫 他: "鉛直方向の剛性を低減した免震支承を有する骨組の応答特性に関する一考察" 第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 3. 2801-2806 (1998)
• [文献書誌] 橘英三郎,井上豊 他: "Quasi-Newton Method Adopted into Active Vibration Control System" Proc.of the 2nd World Conf.on Structural Control. 3. 2115-2122 (1998)
• [文献書誌] 馬場研介,井上豊 他: "Model Reference Adaptive Control on Soil-Structure Interaction Systems for Earthquake Disturbances" Theoretical and Applied Mechnics. 47. 273-281 (1998)
• [文献書誌] 馬場研介,井上豊 他: "Seismic Characteristics of Layered Media Bounded on Towering Cliffs" 第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 1. 903-908 (1998)
• [文献書誌] 古川忠稔,井上豊 他: "適正フィルタ及び適宜重み付け手法を用いた構造物のシステム同定" 第10回日本地震工学シンポジウム論文集. 2. 2461-2466 (1998)
• [文献書誌] 古川忠稔,井上豊 他: "System Identification of Base Isolated Structures by Extended Kalman Filter Using Recorded Seismic Data from the Hyogoken Nanbu Earthquake" Proc.of the 2nd World Conf.on Structural Control. 3. 2159-2166 (1998)
• [文献書誌] 向井洋一,井上豊 他: "Applications of Quasi-Optimizing Control Method to Structural Response Cotrol System for Seismic Excitations" Computational Methods for Smart Structures and Materials. 4. 243-252 (1998)
• [文献書誌] 向井洋一,橘英三郎 他: "Developments of an Active Air-bag Response Control System for Building Vibrations" Proc.of the 2nd World Conf.on Structural Control. 1. 619-626 (1998)