建築構造物の地震に対する総合的なレジリエンス評価法と免震・制振ハイブリッド設計法

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 18H01584
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 竹脇 出 京都大学, 工学研究科, 教授 (20155055)
• 研究分担者: 藤田 皓平 京都大学, 工学研究科, 准教授 (40648713)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2021-03-31
• キーワード: 耐震設計 / 断層近傍地震動 / 長周期地震動 / ダブルインパルス / 極限地震動 / ロバスト性

研究実績の概要

弾塑性多層建物に極限的ダブルインパルスが入力される時の粘性系ダンパーの最適配置法を展開した。また、建物剛性も同時に最適化する方法も展開した。
想定を大幅に超える地震動を受ける弾塑性多層建物では、特に低層部に過大な変形が生じる恐れがある。ストッパーとしてのGap付履歴ダンパーを有効に用いてその変形集中を抑える方法を展開した。同時に頂部に生じる加速度の低減についてもストッパー剛性の適切な設定により解決可能であることを明らかにした。さらに、超高層建物の頂部に生じる大きな変位や速度を有効利用して副構造と接続される連結ダンパーの効率を高めた超高層建物用制振システムを提案した。
弾塑性多層建物の応答は複雑であり、共振的な極限応答の導出には多数回の繰り返し計算が必要であった。これに対して、擬似ダブルインパルス入力という新しい概念を考案・導入することで、弾塑性多層建物の極限応答を繰り返しなしで見出すことに世界で初めて成功した。擬似ダブルインパルス入力は以下の2点で全く新しい発想に基づいている: 1) 従来の等価線形化（＝構造モデル変換）とは異なり入力をインパルス列へ置換, 2) インパルス入力の有する多モード励起特性を制御可能。
総入力エネルギーによる基準化を用いて、パルス性状の地震動だけでなく、ランダム性を有する地震動など幅広い地震動に対して極限的ダブルインパルスを用いたダンパーの最適設計法を展開した。
地震による構造および非構造・設備の被害を受けた建物の復旧時に、作業労力が利用できる種別による系統別復旧シナリオに基づくレジリエンス性能評価モデルと粘性ダンパーによるレジリエンス性能の改善法を提案した。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Inverse optimal damper placement via shear model for elastic?plastic moment-resisting frames under large-amplitude ground motions (2022)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Engineering Structures 巻: 250 ページ: 113457～113457
  • DOI: 10.1016/j.engstruct.2021.113457
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bounding of earthquake response via critical double impulse for efficient optimal design of viscous dampers for elastic‐plastic moment frames (2022)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: JAPAN ARCHITECTURAL REVIEW 巻: 5 ページ: 131～149
  • DOI: 10.1002/2475-8876.12262
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Frequency‐domain optimal viscous damper placement using lower‐bound transfer function and multimodal adaptability (2022)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Structural Control and Health Monitoring 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1002/stc.2951
  • 査読あり
• [雑誌論文] Closed-form critical response of undamped bilinear hysteretic MDOF system under pseudo-double impulse for estimating resonant response under one-cycle sine wave (2022)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 157 ページ: 107254～107254
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2022.107254
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive Review of Optimal and Smart Design of Nonlinear Building Structures With and Without Passive Dampers Subjected to Earthquake Loading (2021)
  • 著者名/発表者名: Takewaki Izuru、Akehashi Hiroki
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.631114
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Critical Response of High-Rise Buildings With Deformation-Concentration Seismic Control System Under Double and Multi Impulses Representing Pulse-Type and Long-Duration Ground Motions (2021)
  • 著者名/発表者名: Kawai Akira、Maeda Tatsuhiko、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.649224
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Optimal Seismic Design of Stiffness and Gap of Hysteretic-Viscous Hybrid Damper System in Nonlinear Building Frames for Simultaneous Reduction of Interstory Drift and Acceleration (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishida Soichiro、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.656606
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 系統別復旧シナリオに基づくレジリエンス性能評価モデルと粘性ダンパーによるレジリエンス性能の改善 (2021)
  • 著者名/発表者名: 明橋弘樹，竹脇 出
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 86 ページ: 577～588
  • DOI: 10.3130/aijs.86.577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ideal Drift Response Curve for Robust Optimal Damper Design for Elastic-Plastic MDOF Structures under Multi-Level Earthquakes (2021)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Computer Modeling in Engineering & Sciences 巻: 129 ページ: 1181～1207
  • DOI: 10.32604/cmes.2021.017204
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pseudo-double impulse for simulating critical response of elastic-plastic MDOF model under near-fault earthquake ground motion (2021)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Soil Dynamics and Earthquake Engineering 巻: 150 ページ: -
  • DOI: 10.1016/j.soildyn.2021.106887
  • 査読あり
• [雑誌論文] Robust Optimal Damper Placement of Nonlinear Oil Dampers With Uncertainty Using Critical Double Impulse (2021)
  • 著者名/発表者名: Fujita Kohei、Wataya Ryota、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.744973
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Explicit Overturning Limit of Rigid Block Using Triple and Pseudo-Triple Impulses Under Critical Near-Fault Ground Motions (2021)
  • 著者名/発表者名: Homma Sae、Nabeshima Kunihiko、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.731670
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 弾塑性多層建物に対する履歴ダンパーの実数値GAと近傍探索を組み合わせた大域的最適設計法 (2021)
  • 著者名/発表者名: 明橋弘樹，竹脇 出
  • 雑誌名: 日本建築学会構造系論文集 巻: 86 ページ: 1335～1344
  • DOI: 10.3130/aijs.86.1335
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] A Simple Critical Response Evaluation Method for Base-Isolation Building-Connection Hybrid System Under Double Impulse as Representative of Near-Fault Ground Motion (2021)
  • 著者名/発表者名: Nakamura Tomoya、Fujita Kohei、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.790584
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Global Simultaneous Optimization of Oil, Hysteretic and Inertial Dampers Using Real-Valued Genetic Algorithm and Local Search (2021)
  • 著者名/発表者名: Uemura Ryohei、Akehashi Hiroki、Fujita Kohei、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 7 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2021.795577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Hysteretic-Viscous Hybrid Damper System With Stopper Mechanism for Tall Buildings Under Earthquake Ground Motions of Extremely Large Amplitude (2020)
  • 著者名/発表者名: Hashizume Shoki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2020.583543
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Critical Response of Multi-Story Damped Bilinear Hysteretic Shear Building Under Multi Impulse as Representative of Long-Period, Long-Duration Earthquake Ground Motions (2020)
  • 著者名/発表者名: Kawai Akira、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2020.588980
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Simultaneous Optimization of Elastic-Plastic Building Structures and Viscous Dampers Under Critical Double Impulse (2020)
  • 著者名/発表者名: Akehashi Hiroki、Takewaki Izuru
  • 雑誌名: Frontiers in Built Environment 巻: 6 ページ: -
  • DOI: 10.3389/fbuil.2020.623832
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Efficient damper design method for elastic-plastic MDOF structures under consecutive-level earthquakes (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Akehashi
  • 学会等名: COMPDYN 2021, 8th Int. Conf. on Computational Methods in Structural Dynamics and Earthquake Engineering
  • 国際学会
• [学会発表] Critical response of nonlinear base-isolated building considering soil-structure interaction (2021)
  • 著者名/発表者名: H. Akehashi
  • 学会等名: 17th World Conference on Earthquake Engineering, 17WCEE
  • 国際学会
• [学会発表] Efficient critical excitation method using impulse input for pulse-like and long-duration ground motions (2021)
  • 著者名/発表者名: K. Kojima
  • 学会等名: 17th World Conference on Earthquake Engineering, 17WCEE
  • 国際学会
• [図書] An Impulse and Earthquake Energy Balance Approach in Nonlinear Structural Dynamics (2021)
  • 著者名/発表者名: I. Takewaki and K. Kojima
  • 総ページ数: 314
  • 出版者: CRC Press
  • ISBN: 9780367681401
• [図書] Reliability-Based Analysis and Design of Structures and Infrastructure (2021)
  • 著者名/発表者名: S. Hashizume and I. Takewaki
  • 総ページ数: 493
  • 出版者: CRC Press/ Taylor and Francis
  • ISBN: 978-0-367-75808-0
• [図書] Modern trends in structural and solid mechanics (Chapter 7) (2021)
  • 著者名/発表者名: I. Takewaki, K. Kojima and S. Homma
  • 総ページ数: 256
  • 出版者: Hermes Science Publishing, ISTE-Wiley
  • ISBN: 978-1-78630-715-6