| 研究課題/領域番号 |
20K04792
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| 研究機関 | 島根大学 |
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研究代表者 |
中村 豊 島根大学, 学術研究院環境システム科学系, 教授 (40830477)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 木造軸組構造 / 制振ダンパー / 層またぎ設置 / 中層木造建築 / 大断面集成材 / 鋼板挿入ドリフトピン接合 / 構造用合板耐震壁 / 2016年熊本地震 |
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| 研究実績の概要 |
（１）大断面集成材ラーメン構造の接合部設計及び制振ダンパーによる地震時応答低減に関する研究
昨年度、大断面集成材を用いた中層木造建築物の柱・梁接合部、柱脚部の接合部のバネ特性が地震時応答にどのように影響を与えるのかを地震応答解析により検討した。2022年度は、接合部設計変更と高減衰ゴム等の減衰機構を想定した制振ダンパー適用による地震応答低減に関して地震応答解析により検討を行った。接合部設計に関しては、１階柱脚部の設計仕様（アンカーボルト本数とボルト間距離）が柱脚部の回転バネ増加に寄与し、地震時応答を低減させることを明らかにした。１階柱脚部の回転剛性と柱頭部の回転剛性の比率が重要であり、柱脚回転剛性／柱頭回転剛性を0.6以上とすることが好ましいことを示した。また、各階に制振ダンパー、構造用合板を設置した場合も、地震時応答を低減できることを示した。
（２）２質点構造物モデルによる層またぎ制振ダンパーの応答低減効果に関する研究
２質点系モデルに高減衰ゴム等の制振ダンパーを想定した減衰機構を層またぎ設置した場合の複素固有値問題について特性方程式を導出し、減衰機構の減衰係数と構造物の減衰定数の関係を明らかにした。また、モーダルアナリシスにより減衰機構の応答低減効果について検討を行った。構造減衰を無視した場合、１次減衰定数は、減衰機構を各層間設置した場合と比較して、層またぎ設置した場合の方が平均して1.90倍になった。モーダルアナリシスによる最大層間変形の低減率は第１層、第２層とも、各層間設置では0.45までの減少にとどまるのに対して、層またぎ設置では0.32まで減少した。以上の結果から、層またぎ制振ダンパーは、各層間設置ダンパーと比較して、1次減衰定数を効率良く増加させることができ、地震時応答低減効果が高いことが検証された。本研究成果は国際オープンアクセス学術誌に掲載された。
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| 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
１．２階建て木造住宅に制振ダンパーを層またぎ設置した場合の制振効果の確認
２階建て木造住宅の設計図書に基づき詳細な地震応答解析モデルを作成し、オイルダンパーを層またぎ設置した場合、ダンパー台数が半数でも各層間設置と同等以上の応答低減効果を発揮することを確認できた。減衰機構を層またぎ設置した2質点系モデルの複素固有値問題について特性方程式を導出し、減衰機構の減衰係数と構造物の減衰定数の関係を明らかにすると共に、モーダルアナリシスによる地震応答低減効果を明らかにすることができた。
２．中層木造建築物の制振ダンパー、構造用合板による応答低減効果の確認
大断面集成材と鋼板挿入ドリフトピン接合を用いた中層木造建築物について、接合部の設計仕様、制振ダンパー、及び構造用合板によって地震時応答が低減できることを地震応答解析により示すことができた。
以上のことから、現在まで研究はおおむね順調に進捗していると考えている。
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| 今後の研究の推進方策 |
2023年度の研究推進方策
（１）研究成果のまとめと論文発表
本研究の最終年度になるので、これまで実施した研究内容をまとめ、大断面集成材ラーメン構造の接合部設計による地震時応答低減に関する研究についての論文発表を行う。
（２）２階建て木造住宅に関して追加的な研究の実施
制振ダンパーと同様に木造軸組住宅の耐震性能向上に効果があると思われる高耐力構造用合板及び準耐力壁（垂れ壁、腰壁）に関して、木造軸組住宅の地震応答解析により検討を行う。また1枚の構造用合板を層またぎに設置させる新しい耐震機構に関する研究を実施する。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
カンファランス、研究会での発表がリモート参加となったため、旅費が不要となったこともあり、次年度使用が生じた。次年度に論文投稿費用、関連資料購入等に充てる計画である。
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