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2011 年度 実績報告書

木質偏心住宅の捩れ応答と制振壁による捩れ応答制御に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 21360265
研究機関東京工業大学

研究代表者

坂田 弘安  東京工業大学, 応用セラミックス研究所, 教授 (80205749)

キーワード木質立体架構 / 捩れ応答 / 剛性偏心 / 制振構造 / 柱横架材接合部 / ビス・引寄せボルト / 履歴モデル / 数理モデル
研究概要

建物の捩れと水平構面のせん断変形を考慮した複雑な振動現象を数学的に表すことが可能となる数理モデルを開発した。本モデルを用い、水平構面の剛性が低い構造物の性能評価を行った。
1×1スパンの場合,水平構面がせん断変形すると直交壁の変形が低下するが、これを直交壁の剛性が低下することに置き換え、「有効直交壁剛性比」ならびに「等価偏心率」という既往手法にはない新たな性能評価指標を提案した。これらは水平構面の低い剛性が、建物の全体挙動におよぼす影響を端的に表すものである。水平構面の剛性を表す無次元特性値(ω_y/ωθ)が低下するほど有効直交壁剛性比が低下し、従来の剛床仮定に基づく偏心率よりも等価偏心率が上昇することを示し、さらにその影響を定量的に求めることが可能となった。
また、本評価法に基づき、水平構面を概ね剛床とみなして十分なクライテリアも提案した。これらから、制振構造においてダンパー効率を低下させかねない水平構面のせん断変形を抑制し、効果的な制振設計を実現するための基礎を築くことができた。
その他、木質構造の剛性偏心を矯正するための方杖型制振架構の動的載荷実験を行った。制振架構の動的特性は、付与するダンパーの特性や大きさだけでなく、それを支持する接合部や周辺部材などの剛性のバランスによって決定づけられ、従来は試行錯誤的に最適なダンパー量を模索するようなことが行われてきた。しかし、本研究では制振架構のダンパーを除いた状態での静的実験のみから、制振架構をダンパーとその直列バネ、並列バネの3要素に変換する理論を応用し、様々なダンパー量に対する制振架構の性能を網羅的に視覚化する手法を提案した。この手法により、制振架構の開発に関わる労力を大幅に省くことができるようになった。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (4件)

  • [雑誌論文] 厚物構造用合板を用いた有開口水平構面のせん断挙動に関する実験研究2012

    • 著者名/発表者名
      坂田弘安, 中野翔太, 鈴木賢人, 伊東洋路, 藤代東, 大口仁
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 第77巻 ページ: 231-238

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 曲げせん断を受ける長ほぞ差し込栓打ち接合部の力学的挙動に関する研究2012

    • 著者名/発表者名
      坂田弘安, 山崎義弘, 宇田川洋隆, 大橋好光
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 第77巻 ページ: 45-54

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 方杖型ダンパーを持つ木質架構の動的挙動と簡易評価法2011

    • 著者名/発表者名
      笠井和彦, 山崎義弘, 坂田弘安, 大木洋司
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 第76巻 ページ: 1109-1118

    • 査読あり
  • [雑誌論文] 一軸偏心した非剛床木質構造の動的特性および地震応答に関する基礎的研究2011

    • 著者名/発表者名
      山崎義弘, 笠井和彦, 坂田弘安
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 第76巻 ページ: 959-968

    • 査読あり
  • [雑誌論文] フレームモデルによる木質制振架構の地震応答解析2011

    • 著者名/発表者名
      松田和浩, 笠井和彦, 坂田弘安
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 第76巻 ページ: 609-618

    • URL

      http://ci.nii.ac.jp/naid/40018752889

    • 査読あり
  • [学会発表] 一軸偏心した非剛床木質構造の動的特性および地震応答に関する基礎的研究(その1運動方程式の導出)2011

    • 著者名/発表者名
      西島正人,山崎義弘,笠井和彦,坂田弘安
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2011-08-25
  • [学会発表] 一軸偏心した非剛床木質構造の動的特性および地震応答に関する基礎的研究(その2動的特性および地震応答のパラメトリックスタディ)2011

    • 著者名/発表者名
      山崎義弘,笠井和彦,坂田弘安
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2011-08-25
  • [学会発表] 財産保持性に優れた制振住宅に関する開発の経過報告(その31繰り返し挙動に着目した制振壁・合板壁のフレームモデル)2011

    • 著者名/発表者名
      赤塚希美,松田和浩,笠井和彦,坂田弘安
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2011-08-25
  • [学会発表] 財産保持性に優れた制振住宅に関する開発の経過報告(その32フレームモデルによる1層木質制振架構の地震応答解析)2011

    • 著者名/発表者名
      松田和浩,笠井和彦,坂田弘安
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演
    • 発表場所
      早稲田大学
    • 年月日
      2011-08-25

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公開日: 2013-06-26  

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