直下型地震を受ける建築構造物群の隣接距離・地震特性に対する力学的性能制約設計解列

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本研究の目的は,有限要素でモデル化される既知剛性の層状表層地盤上(あるいは内部)に,直接基礎・杭基礎を含む種々の形式の基礎構造で支持される隣接建築構造物群について,直下型地震を想定した基盤面設計用スペクトル適合地震動群に対する各上部構造物の応答が,指定した分布と一致するような各構造物の部材剛性および対応する強度を決定するための合理的かつ統一的な新しい設計法を展開することにある。本年度において以下の成果を得た。1.地盤と杭の変位適合条件を満足する2次元有限要素地盤‐杭系で支持された建築ラーメンの混合型逆固有モード問題を定式化し,建築ラーメンの部材剛性を線形連立方程式のみから解析的に導く理論を展開した。本理論は上部構造と下部地盤の間に複数の境界節点が存在する場合の新しい混合型逆問題に対する理論である。上部構造物と地盤の1次固有周期が近接する場合には,地盤による応答増幅効果により複雑な応答特性を示す。このような場合には,従来の1次固有周期と固有モード主導型の方法では逆問題型剛性設計問題の解を得ることが困難となる。比較的硬い地盤剛性を採用した場合の地震時応答制約設計解を初期解とし,地盤剛性パラメターに関する摂動手法を用いて,種々の剛性を有する地盤に対する解を設計解列として連続的に生成する方法を展開した。2.市街地において建築物を設計する際には,現状での安全性のほか,将来隣接建物が建設されることも想定した設計とする必要がある。隣接建物による応答増幅の原因としては隣接建物の地下階剛性の影響が顕著であることを明らかにし,想定される範囲の地下階剛性に対して応答制約条件を満足する2次元および3次元構造物を設計する周辺構造物依存型剛性設計法を展開した。