建築構造物のスマートシステム化手法に関する基礎的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450227
• 研究機関: 慶應義塾大学
• 研究代表者: 北川 良和 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (10284176)
• 研究分担者: 狼 嘉彰 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (50240750) ; 玉井 宏章 広島大学, 大学院・工学研究科, 助手 (80207224) ; 金子 佳生 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60312617) ; 三田 彰 慶應義塾大学, 理工学部, 助教授 (60327674) ; 吉田 和夫 慶應義塾大学, 理工学部, 教授 (80101997)
• キーワード: スマート材料 / スマート部材 / 構造システム化 / スマートセンシング / 損傷診断システム / ネットワーク化 / 圧電素子 / スマートシステム化

研究概要

本研究では、建築構造物をスマートシステム化する上で必要な個々の要素技術について調査研究すると共に、それぞれの最先端の知見を基に最適なシステムとして統合する手法を構築することを目的とする。すなわち、建築構造躯体・制震(振)システム等さまざまな構成要素をトータルシステムとして捕らえ、ネットワーク化することによって、その能力を最大級に発揮させるようにするための計画手法、設計手法について調査研究するものである。
平成14年度は建築構造物のスマートシステム化手法の骨格構築に必要な以下の3つの項目について調査、実験的・解析的研究を行った。
(1)スマート材料・構造システム化:
圧電素子・形状記憶合金に関する実験的・解析的研究を基に建築構造物のスマート構造システム化について検討した。具体的には、圧電素子について抵抗、コイルを有するシステムを構築し、パッシブ型タンパーの基本特性を解析的に検討した。形状記憶合金についてはその超弾性効果を利用し、システムとしてモルタル部材の自己修復機能について検討を行った。
(2)スマート部材:
各種損傷制御型構造物を対象に、スマート部材の適用可能性、センシングシステムとの調和性などについて検討を行った。具体的には圧電素子・コイル・抵抗器の組合せによるパッシブ型ダンパーの建築構造物への適用、形状記憶合金が有する超弾性特性のRC造部材への適用、制御システムの建築構造物への適用等に関する可能性・調和性について検討を行った。
(3)スマートセンシングシステム及びネットワーク化:
耐震安全性の観点から建築構造物の損傷指標を検出するセンシング・ネットワークシステム化、具体的には、耐震構造物へのセンシングシステムによる損傷診断への適用可能性、衛星通信システムのアンテナポインティング制御の信頼性等についての検討を行った。

研究成果

• [文献書誌] 竹下昌樹, 玉井宏章, 北川良和, 三浦賢治: "圧電ダンパーの基本特性と建築構造物への適用に関する基礎的研究"日本建築学会構造系論文集. 564. 47-54 (2003)
• [文献書誌] 池下俊之, 土本耕司, 北川良和: "建築構造物の損傷・劣化監視システムに関する基礎的研究"日本建築学会構造工学論文集. 49B(印刷中). (2003)
• [文献書誌] 平社信人, 松永三郎, 狼嘉彰: "車載用衛星通信システムのアンテナポインティング制御実験"日本機械学会論文集. 68(667)C. 833-840 (2002)
• [文献書誌] 三東儀洋, 鈴木隆典, 吉田和夫: "外乱包含双線形最適切り換え面を用いたスライデングセミアクティブ免震"日本機会学会論文集. 68(674)C. 2851-2858 (2002)
• [文献書誌] Yoshimoto, R, A.Mita: "Structureal Health Monitoring System for Seismic Isolated Strucuture using Subspace Identification and Substrucuture Approach"Proc. of 6th Int. Conf. on Motion and Vibration Control. 1191-1196 (2002)
• [文献書誌] 金子佳生, 三田彰, 三橋博三, 金指成昭: "鉄筋コンクリート造架構の層剛性と柱脚回転角を利用した損傷評価"日本建築学会構造系論文集. 562. 91-98 (2002)