MRダンパーによる建築物の耐震性向上に関する実験的研究

2002 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13450228
• 研究機関: 早稲田大学
• 研究代表者: 曽田 五月也 早稲田大学, 理工学部, 教授 (70134351)
• 研究分担者: 藤谷 秀雄 独立行政法人建築研究所, 構造研究グループ, 上席研究員 ; 前田 寿朗 早稲田大学, 理工学部, 教授 (80329086) ; 山田 真 早稲田大学, 理工学総合研究センター, 教授 (40174734) ; 岩田 範生 近畿大学, 理工学部, 教授 (20298152) ; 森下 信 横浜国立大学, 大学院・環境情報研究院, 教授 (80166404)
• キーワード: MRダンパー / 免震建物モデル / セミアクティブ制御 / 最適制御 / スカイフック制御 / 原点復帰型履歴制御 / Binghamモデル / ローラーベアリング

研究概要

13年度に実施した小型免震建物モデルによる振動台実験の成果を踏まえて、さらに実建物に近い大きさ(約2/3)の建物モデルによる振動台実験を実施した。総重量約20.0トンの3層鉄骨造フレームモデルをその1階床の四隅においてベアリング式のローラーベアリングにより支える免震システムとし、固有周期を約3秒に設定するために天然積層ゴムを水平ばねとして設置した。積層ゴムは建物重量を支えていない。は独立行政法人科学技術庁防災科学技術センターの振動台を利用した。本免震システムのダンパーとしてセミアクティブ可変制御が可能なMRダンパーを用いることが本実験の大きな特徴である。本研究プロジェクトの研究代表者、共同研究者のそれぞれがオリジナルなセミアクティブ制御側を考案し、実際の振動台実験によりこの制御の有効性を確認した。何れの制御則を採用するかに関わらず、既往のパッシブ制御に対する優位性を持つための制約条件として、免震構造としての特性を考慮し、「変形の増加を招くことなく加速度応答の低減を実現する」事としたが、(1)最適制御、(2)スカイフック制御、(3)原点復帰型履歴制御の何れにおいても目標がよく達成できることを確認した。前年度に実施したMRダンパー単体に対する模擬制御実験で確認されていた、制御信号に対する制御力の反応遅れの存在も、免震建物のように比較的周期の長い建物においては問題が無かった。また、何れの制御実験においても、実験結果と解析結果との対応は極めて良好であった。これは、MRダンパーの力学モデルをダッシュポットとクーロンスライダーの並列結合とするBinghamモデルの採用の妥当性を確認したことになり、今後のシミュレーション手法による適用範囲の拡大の検討に極めて有効な結果である。

研究成果

• [文献書誌] 茶谷良介, 曽田五月也, 楠本玄英, 袖山博: "高知能建築構造システムの開発に関する日米共同構造実験研究 その53 各種MRダンパーの力学特性に関する実験的研究"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2. 927-928 (2002)
• [文献書誌] 楠本玄英, 茶谷良介, 曽田五月也, 藤谷秀雄, 塩崎洋一, 樋渡健: "高知能建築構造システムの開発に関する日米共同構造実験研究 その56 MRダンパーを設置した免震建物モデルのセミアクティブ振動実験"日本建築学会大会学術講演梗概集. B-2. 931-932 (2002)
• [文献書誌] 岩谷範生, 藤谷秀雄, 曽田五月也, ほか: "EXPERIMENTAL STUDY ON THE EFFECTIVENESS OF A SIMPLE SEMI-ACTIVE CONTROL ALGORITHM FOR BASE-ISOLATED STRUCTURES"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 1761-1766 (2002)
• [文献書誌] 藤谷秀雄, 畑克彦, 砂子田勝昭, 外村卓也, 袖山博, 曽田五月也: "大型実験のための磁気粘性流体およびMRダンパーの開発"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 1915-1920 (2002)
• [文献書誌] 曽田五月也, 楠本玄英, 茶谷良介, 岩田範生, 藤谷秀雄, 袖山博: "曽田五月也・楠本玄英・茶谷良介・岩田範生・藤谷秀雄・袖山博 バイパス式MRダンパーによる建築物のセミアクティブ制御に関する研究"第11回日本地震工学シンポジウム論文集. 1925-1930 (2002)
• [文献書誌] S.Soda, H.Kusumoto, R.Chatani, H.Fujitani, ほか: "Semi-active seismic response control of base-isolated building with MR damper"CD ROM on SPIE's 10^<th> Annual International Symposium on Smart Structures and Materials. (2003)