観測地震動に基づく建築構造物付加ダンパーの最適配置

根据观测到的地震运动，在建筑结构中优化附加阻尼器的放置

• 批准号: 11115216
• 负责人: 竹脇 出
• 金额: $ 0.7万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 1999
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1999 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11115216/
• 关键词: ダンパー最適配置; 地震観測; 構造制御; 建築構造設計; 設計用地震動

本研究の目的は,設計用地震動や構造物特性の不確定性を考慮した上での粘性ダンパーの有効配置理論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。1.1次元層状地盤で支持された剪断型構造物モデルおよび曲げ剪断型構造物モデルについて,層状地盤下方の半無限弾性地盤への逸散減衰を考慮するために粘性境界を設定した。これらのモデルに独自のSDS(steepest direction search)法を適用し,最適ダンパー配置および容量を付加ダンパーの総量レベルごとに連続的に求める方法を展開した。伝達関数を有効に用いる本手法では,比例減衰モデルと非比例減衰モデルを区別することなく統一的に扱うことが可能である。2.種々の地盤特性モデルについて最適ダンパー配置を求め,表層地盤特性が上部構造の最適ダンパー配置に及ぼす影響を明らかにした。特に,上部構造1次固有周期と表層地盤の1次固有周期の関係が最適ダンパー配置に大きな影響を及ぼすことが明らかとなった。3.鉛直アレー観測地震動に基づき,構造物(および表層地盤)の剛性と減衰を同時に同定する新しい方法を開発した。本同定法をダンパーが設置される構造物やその直下の地盤に適用することにより,主体構造や表層地盤の剛性が高精度で明らかとなり,本最適ダンパー配置法の信頼性が向上すると期待される。4.主体構造の剛性と付加ダンパーの減衰係数の両者を同時に最適化する方法を展開した。両者は構造物の応答低減に協力して関わるため,同時に最適化することは一般に困難である。本研究では,増分型逆問題手法を有効に用いることでこの困難点を克服できることを示した。

The purpose of this study is to develop the theory of effective allocation of viscous materials in consideration of uncertainties in vibration and structure characteristics of design sites. The following results were achieved during the year. 1.1 2-D layered structure supports shear structures and curved shear structures, and the dissipation attenuation of semi-infinite layered structure under layered structure is considered. The SDS(steepest direction search) method is applicable to the optimization of the system configuration and capacity. This method is applicable to proportional attenuation and non-proportional attenuation. 2. The optimal location of the surface layer is determined by the characteristics of the surface layer. In particular, the relationship between the first natural period of the upper structure and the first natural period of the surface structure is optimal. 3. A new method for determining the stiffness and attenuation of structures (including surface structures) is developed. This method is applicable to the structure and the ground directly below the structure, and the rigidity of the main structure and the surface layer ground is high in accuracy. The reliability of this method is expected to be upward. 4. A method for simultaneous optimization of the stiffness and attenuation coefficients of the body structure is developed. The structure of the system is reduced and the optimization is generally difficult. In this study, the method of inverse problem of classification has been used to overcome the difficult point.

项目成果

中村充: "限定された地震観測記録を用いた建築物の剛性と減衰の同時同定"日本建築学会構造系論文集. 528. 75-82 (2000)

Mitsuru Nakamura：“使用有限的地震观测记录同时识别建筑物的刚度和阻尼”日本建筑学会结构工程论文集 528. 75-82 (2000)。

I. Takewaki: "Efficient Redesign of Damped Large Structural Systems via Domain Decomposition with Exact Dynamic Condensation"Computer Methods in Applied Mechanics and Engineering. 178・3-4. 367-382 (1999)

I. Takewaki：“通过精确动态凝聚的域分解来有效地重新设计阻尼大型结构系统”应用力学和工程学中的计算机方法178・3-382（1999）。

I. Takewaki: "Optimal Pamper Placement for Building Structures Including Surface Ground Amplification"Soil Dynamics and Earthquake Engineering. 18・5. 363-371 (1999)

I. Takewaki：“包括表面地面放大在内的建筑结构的最佳保护位置”土壤动力学和地震工程 18・5（1999）。

I. Takewaki: "Inverse Stiffness Design of Shear-Flexural Building Mcouts Including Soil-Structure Interaction"Engineering Structures. 21・12. 1045-1054 (1999)

I.竹胁：“包括土-结构相互作用的抗剪弯曲建筑的逆刚度设计”工程结构21・12（1999）。

I. Takewaki: "Displacement-Acceleration Control via Stiffness-Damping Collaboration"Earthquake Engineering and Structural Dynamics. 28・12. 1567-1585 (1999)

I. Takewaki：“通过刚度-阻尼协作进行位移-加速度控制”地震工程和结构动力学 28・12 1567-1585（1999）。