地震時に生ずる隣接構造物間の相対変位・相互干渉に関する研究

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 12650564
• 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: 大木 洋司 東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 助手 (20323842)
• キーワード: 建物衝突 / 建物間相対変位 / 等化線形化手法 / 等価周期 / 等価減衰 / 振動モード / エネルギー吸収 / エネルギー伝達

研究概要

地震時に隣接構造物が異なる揺れをすると、深刻な被害が起こり得る。例えば二構造物が寄って衝突すると、加速度・慣性力が極端に増大し、非構造物・構造物が打撃をうける。エキスパンションジョイントを持つ構造においても同様である。さらに二構造物が離れると、連結橋があればその落下に至ることもある。本研究は、既存建物における衝突応答の予測と、運動エネルギー吸収による衝突被害の軽減方法を対象とする。
(1)多質点系の衝突最大応答評価法
非衝突を仮定して得られる隣接建物それぞれの地震応答スペクトルを衝突時におきる建物間でのエネルギー移行に基づき修正し、時刻歴解析無しで最大応答を予測する方法を作成している。前年は、2つの1質点系のエネルギー移行を剛性・質量などの比により定量化した。この理論の精度改良および多質点系への拡張を現在行っている。
(2)制振適用による衝突被害軽減
両構造物の減衰が高まると、周期が異なっても同位相の振動をすることが分かり、これを利用して、一方あるいは両方の建物内部にエネルギー吸収機構を組み込むことにより衝突回避または衝突被害軽減を図ることを研究している。この方法により、高まった建物減衰が変位を抑えることもでき、現在、粘弾性・粘性・鋼材ダンパーを用いた場合の制振構造の設計と、等価周期・減衰の評価方法について検討している。

研究成果

• [文献書誌] Kasai, K., Watanabe, Y: "Visco-Elasto-Plastic Damper and Its Performance"Proceedings of US-Japan Workshop on Smart Structures for Improved Seismic Performance in Urban Regions.
• [文献書誌] Kasai, K., Ooki. Y., Suriyamongkol P., Xu, Y.: "Steel Low-Cycle Relationship between Shear Loading and Axial Loading Cases"Proceedings of US-Japan Seminar on Advanced Stability and Seismicity Concept for Performance-Based Design of Steel and Composite Structures.
• [文献書誌] 笠井和彦, 金田充弘, 大熊潔: "ステップカラム制振構造の実施例:解析と実大ダンパー試験"東京工業大学パッシブ制振構造シンポジウム2001.
• [文献書誌] 笠井和彦, 大原和之: "非線形粘性ダンパーをもつ制振構造の等価線形化について"東京工業大学パッシブ制振構造シンポジウム2001.
• [文献書誌] 笠井和彦, 寺本道彦, 大隈潔, 所健: "粘弾性体の温度・振動数・振幅依存を考慮した構成則(その1:線形領域における温度・振動数依存のモデル化)"日本建築学会構造系論文集. 543.