減速機構による高性能3次元免震システムの最適化研究

2003 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15560203
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 伊藤 智博 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60347507)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 新谷 篤彦 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 助手 (90295725) ; 藤田 勝久 大阪府立大学, 大学院・工学研究科, 教授 (50295713)
• Keywords: 3次元免震 / 上下免震 / ロッキング / 摩擦ダンパ / 連結棒 / ウォームギア / すべりパッド / 最適化

Research Abstract

従来の3次元免震は,重量の大きい構造物への適用が難しい,動的機器が必要,上下固有振動数の下限が3Hz程度で阪神大震災のような長周期地震には対応できない,3次元免震の弱点であるロッキング抑制が不十分であるなどの欠点を有していた.これらの課題を解決するため,ウォームギアなどによる減速機構を用いた新しい3次元免震システムを開発した。
本年度は,まず,数値シミュレーションにより免震性能の評価を行った.
最初に,上下免震性能の検討を行った.応答加速度および応答変位に対する摩擦ダンパの摩擦力の影響を調べ,耐震設計構造および従来の3次元免震構造との比較を行い,本3次元免震システムの優位性ならびに摩擦ダンパの応答抑制効果を確認した.また,連結棒のねじり剛性ならびに上構造物の質量の偏芯率をパラメータとして,ロッキング角度に対する影響を検討し,ロッキング抑制機構としての連結棒の有効性を確認した.合わせて,摩擦ダンパの摩擦力は,ロッキング角度に対しては,ある最適値を有することが判明した.
次に,水平免震性能についても,同様に耐震設計構造,従来の3次元免震構造との比較を行い,本免震システムの有効性を確認した.また,水平方向すべりパッドの摩擦力は,上下地震動により時々刻々変化するが,その影響は小さいことが判明した.
さらに,水平・上下同時加振時にもシミュレーションを行い,本システムの免震性能およびロッキング抑制機能が優れていることを確認した.
また,基礎的な実験装置を一部製作した.

Research Products

• [Publications] 伊藤智博, 藤田勝久, 大久保毅: "減速機構による3次元免震システムの開発(ロッキング防止機構の効果)"日本機械学会関西支部第78期定時総会講演会講演論文集. 034-1,12. 33-34 (2003)
• [Publications] 大久保毅, 伊藤智博, 藤田勝久: "減速機構による3次元免震システムの開発(ロッキング防止機構の最適諸元の検討)"日本機械学会年次大会. 03-1、V. 115-116 (2003)
• [Publications] 大久保毅, 伊藤智博, 藤田勝久: "減速機構による3次元免震システムの開発(水平・上下同時加振の免震性能の検討)"日本機械学会関西支部第79期定時総会講演会講演論文集. (発表予定). (2004)