| 研究課題/領域番号 |
17H03346
|
|---|
| 研究機関 | 早稲田大学 |
|---|
研究代表者 |
曽田 五月也 早稲田大学, 理工学術院, 名誉教授 (70134351)
|
|---|
| 研究分担者 |
脇田 健裕 早稲田大学, 理工学術院, その他(招聘研究員) (10469025)
渡井 一樹 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 研究員 (30778189)
宮津 裕次 東京理科大学, 理工学部建築学科, 講師 (70547091)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
|
| キーワード | 薄板軽量形構造 / 高靭性高減衰構造 / 制振構造 / 摩擦機構内蔵耐力壁 / 油圧式リンク機構 / 機械式リンク機構 / 滑り基礎構造 / 震度7地震動 |
|---|
| 研究実績の概要 |
本研究の目的は、建築基準法で想定している強さを大幅に超えるような過酷な地震動が発生した場合においても、建物内部や構造体に大きな損傷を与えずに、人・財産に致命的な危害を及ぼすことなく建物機能を地震後も維持し続けることを可能とする耐震構造システムをパッシブかつ安定した機構を組み合わせてローコストで提供する技術を開発することである。提案する構造システムは新規に開発した、摩擦力・粘性力を発揮する3種類の構造要素技術を力学的に直列もしくは並列に組み合わせて利用することによって構成される。個々の要素は、摩擦機構内蔵薄板軽量形鋼造耐力壁、リンク式オイル/粘弾性ダンパ、滑り基礎構造である。これらの個別技術の利点を生かし弱点を抑えて組み合わせることにより、上部構造を高靭性・高減衰化するとともに各層・各構面の変形分布を適切に制御することで建物の特定ヶ所への損傷集中を防止する。さらに滑り基礎上に建物を設置することにより、過大な応答加速度の発生を防止し、大地震動の繰り返しに対しても建物の機能を維持し続けるほどに損傷を抑えることが可能である。個々の構造要素の力学特性を明らかにしたのちに、実大振動台実験を通じて構造システムとしての安定性・安全性を明らかにしてきた。2018年度には、振動台実験で認められた顕著な現象につき解析により裏付けるとともに、実大振動台実験では対応の難しい多様な建物への本開発技術の適用範囲への拡張性を解析により検討した
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
2017年度の研究成果として、本研究で開発を目指す構造システムの3種の要素技術について当初の計画通りの成果が得られた。当初は2017年度に予定していた振動台実験は繰り越し研究として2018年度に実施して目的通りの成果が得られた。即ち、上部構造を高靭性・高減衰化するとともに各層・各構面の変形分布を制御することで特定の層への損傷集中を防止するとともに、さらに滑り基礎により過大な応答加速度の発生を防止し、大地震動の繰り返しに対しても建物の機能を維持し続けることを実現できることを明らかにした。
本構造システムの汎用性を高めるために、下記の課題につき検討を開始している。実験・解析より、特に過大な地震動の作用する場合には基礎の滑り量が大きくなる可能性があるため、建物基礎の建物周辺との衝突に対する備えの検討を要する。油圧式のリンク機構の設置にあたり、上下層のシリンダを繋ぐリンクチューブの建築計画的な納まりを検討する必要がある。耐震建築としての安全性を評価するために、時刻歴応答計算による場合、時刻歴応答計算を行わない場合それぞれにつき相応しい耐震計算法の進め方を整理する。
|
| 今後の研究の推進方策 |
前年度に繰り越して実施した振動台実験のデータ分析結果を踏まえて、地震動および構造物をそれぞれ適切にモデル化した上で、詳細な地震応答解析を実施する。実験結果と解析結果との整合性を確認した上で 、振動台実験では検討できなかった種々の地震動入力と構造特性の組み合わせに対するパラ―メータ変動の影響について全員で検討し、提案するシステムの特徴を整理する。提案する構造システムを実用化するためには、建築物に本構造システムを適用した場合の地震時挙動を簡易かつ正確に予測できる耐震計算法・設計法を整備する必要がある。層間変形制御装置が建築物の地震応答に与える利点の一つは、同装置が全層の 変形分布を任意に設定できるために地震動に対する建築物の揺れ方を極めて単純化できることである。そのため、１自由度系への縮約を行う現行の耐震計算法（限界耐力計算やエネルギー計算）による地震応答予測の精度を大幅に向上できる点に特長があると考えられる。本研究では、その特長に着目することで、現行の建築基準法・施行令による耐震計算法との整合性を保ちつつ、一般の構造設計者が簡便に利用可能な耐震計算法・設計法をまとめる。提案する構造システムを実用化するために必要となる、高靭性・高減衰・高耐久性耐力パネルの設計、製作、運搬、現場施工 法等の生産システムについても関連する実務家と共に検討を行い、経済性を考慮した現実的な生産システムを構築する。
最後に、以上の研究成果を総合的に検討する。現在までに全国で観測された膨大な地震動データを利用 して、地震動の特性を表す各種指標（計測震度、最大速度、最大加速度など）の違いと建物応答の関係に基づいて統計的に評価を行い、提案する耐震構造システムが地震特性と建物特性の組み合わせに関して安定した地震応答低減効果を発揮することを明らかにする。
|
