制振構造:性能限界の究明と抱括的設計法の構築

1998 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10355021
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 研究機関: 東京工業大学
• 研究代表者: 笠井 和彦 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (10293060)
• 研究分担者: 田村 哲郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (90251660) ; 翠川 三郎 東京工業大学, 大学院・総合理工学研究科, 教授 (00143652) ; 黄 一華 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (50262324) ; 坂田 弘安 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助教授 (80205749) ; 和田 章 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (90158684)
• キーワード: 制振構造 / 等価線形化手法 / 性能設計 / 弾塑性ダンパー / 粘弾性ダンパー / 変位依存型 / 速度依存型 / パッシブ型制振構造

研究概要

本研究の目的は、装置・架構の現実的な制約を考慮して制振構造の性能限界を究明することと、簡便な応答予測法を展開して様々な装置・架構形状を包括する性能評価・設計法を提案することである。以下に本年度(初年度)に得られた知見を述べる。
1. 等価線形化手法による、変位依存型制振構造の簡便な最大応答予測法を改良した。海洋型地震、直下型地震、そして一般によく使われる地震波に対し予測精度を検討し、この手法が様々な周波数特性をもつ地震波に対しても信頼できるものであることが分かった。
2. 新しい弾塑性ダンパーを開発し、その実験を始めた。剪断パネル型であるが従来のものと異なり、形状が非常に簡素であり、また低サイクル疲労が起こりにくい設計を施している。エネルギー吸収力は良好であったがさらにそれを一層高める研究を行っている。これと平行して、低サイクル疲労実験を次年度に始める。
3. アクリル系ポリマーからなる粘弾性ダンパーの大変形時に履歴曲線が楕円からバイリニア型に移行したと、他の研究者により報告されている。しかし原因は材料の特性でなく、大変位・大速度の正弦波載荷が不正確なことや試験体の支持部の塑性変形によるものであることを発見した。
4. 項目3の過程で、アクリル系ポリマーは楕円の履歴曲線のみでモデル化出来ることが分かった。速度依存型ダンパーは支持・載荷方法にかなり敏感に反応するということも分かったが、これは従来のダンパー実験では軽視されていたことである。これらをふまえ、この3月からアクリル系や他の粘弾性体を注意深くかつ精確に実験する。
5. パッシブ制振構造の性能評価法、設計法に関し聴衆を交えて深く議論するワークショップの準備を行っている。このための委員会も形成されており、一回目は8月の予定である。既に外国の専門家少なくとも5名の参加同意を得ている。変位依存型、速度依存型の制振構造を議論する。

研究成果

• [文献書誌] KASAI,Kazuhiko: "Passive Control Systems for Seismic Damage Mitigation" Journal of Stuctural Engineering. 122・10. 501-512 (1998)
• [文献書誌] FU,Yaomin: "Comparative Study of Frames Using Viscoelastic and Viscons Dampe" Journal of Structural Engineering. 122・10. 513-522 (1998)
• [文献書誌] HIGGINS,Chris: "Full-Scale Real-Time Testing and Analysis of a Viscoelastically Damped Steel Fran" Proceeding of Sixth US National Conference on Earthquake Engineering. 11. 245-252 (1998)
• [文献書誌] HIGGINS,Chris: "Exprerimental and Analystical Simulation of Wsnd Response for a Full-Scale VE-Damped Steel Frame" Journal of Wind Engineering and Industrial Aerodynamics. 77-78. 297-313 (1998)
• [文献書誌] KASAI,Kazuhiro: "Bolted Rigid and Semi-Rigid Connections for Seismic Regions" Proceedings of Second Japan-UK Workshop. 1. 197-210 (1998)
• [文献書誌] KASAI,Kazuhiro: "Real-Time Earthquake and Wind Tests of Full-Scale Viscoelastically Damped Frame" Proceedings,Second World Conference on Structual Control. 1. 165-172 (1998)
• [文献書誌] 黄 一華: "振動数と温度に依存する粘弾性ダンパーの動的力学モデル" 日本建築学会構造系論文集. 516. 91-98 (1999)
• [文献書誌] GROSS,John: "Modification of Existing Welded Steel Moment Frame Connections" American Institute of Steel Construction, 265 (1999)