地震後残留変形低減機構を有する構造物の地震時挙動と設計法構築

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大地震時に構造部材の損傷を許容して地震応答の低減を図る耐震構造は経済的であるが，地震後の大きな残留変形により建物の継続使用が困難になる場合がある．セルフセンタリング(SC)構造は，損傷発生箇所の荷重と変形の関係が原点を指向するよう特別な装置を組み込むことで地震後残留変形をほぼ0とできるため，この問題を解決し持続可能な社会の形成への貢献が期待できる．本研究は，SC構造の地震応答性状を包括的な時刻歴応答解析により詳細に検討し，応答特性と設計変数間の物理的関係を解明する．そして，SC構造の地震応答を，動力学理論に基づき簡易に予測する方法を構築することが目的である．2022年度は，まずSC構造の時刻歴応答解析から得られた半サイクル毎の等価剛性と等価減衰を用いて線形時刻歴応答解析を実施した．SC型復元力特性の場合にも等価線形化法が適用でき，非線形応答を良好に模擬できることを示した．この結果を踏まえ，既往の等価線形理論に基づくバイリニア(BL)型復元力特性を持つ1質点系モデルの地震応答評価法を，1サイクル当たりのエネルギー消費量の違いを考慮に入れてSC構造の場合に拡張した．前年度の1質点系モデルの時刻歴応答解析の結果を用い，拡張した地震応答評価法の応答予測精度を検証し，高精度のBL型の予測と比較して，SC型の予測は過度に安全側の傾向となることを示した．また，この予測精度低下の原因が，等価粘性減衰定数と等価速度応答スペクトルの評価値が実応答傾向を十分に反映できていないためであることを広範な時刻歴応答解析結果の詳細な検証から明らかにした．さらに，エネルギー消費がない場合の限られた解析結果からではあるが，等価速度応答スペクトルを実周期分布による重み付き平均で計算することにより，単純平均で計算した場合と比べて予測精度を改善できる可能性を示した．