直下型地震を受ける建築構造物群のハイブリッド逆問題による統合的性能設計

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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対して,直下型地震を想定した水平・上下同時入力の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・強度を決定するための合理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を満足する2次元有限要素地盤-杭系で支持された2次元構造物群モデルの混合型逆固有モード問題に対する理論を展開した。有限要素地盤の側方境界条件としては,周期境界条件を採用した。本理論に基づき,基盤面水平地震動入力を受けるモデルについて,各上部構造物の平均最大局所応答分布が指定分布と一致するようなモデルの剛性パラメターを決定する逆問題型剛性設計法を展開した。地盤特性に関する力学的性能制約設計解列を定義し,それらが上部構造物群の設計に及ぼす効果を明らかにした。特に,表層地盤1次固有周期と上部構造1次固有周期が近接する領域での応答増幅特性を明らかにした。2.根入れ基礎を有する構造物では,構造物-地盤相互作用と共に地下階剛性が上部構造物の応答に及ぼす影響を無視することができない。地下階部分を上部構造物と地盤の境界要素として認識すると,その有限要素モデルは,上部構造物と地盤の間に複数の境界節点が存在するモデルてして設定できる。本研究代表者が根入れ部を有しない構造物と地盤の連成系モデル(上部構造物と地盤の境界を単一インターフェイスで表現)に対して展開したレベル1地震動に対する地震時応答制約剛性設計法を,根入れ部において複数インターフェイス節点を有する構造物と地盤の連成系モデルに対して拡張した。