剛性偏心した木造戸建住宅の制振部材による揺れ振動制御および地震応答評価法

木造住宅は建築計画的な理由により偏った壁配置になることが避けられず、地震時に捩れ振動が生じることが多い。そのような建物に対しパッシブ制振技術を適用する場合、建物全体としてダンパーや耐震要素の適確な配置により剛性と粘性のバランスを保つことが肝要である。また、木質架構の非線形性、各構面で剛性と粘性のバランスが異なる非比例型減衰、地震力の適度な配分を妨げる非剛床の三つの課題を対象とした。一つ目の非線形性、および二つ目の非比例型減衰に対しては、定常理論に基づく新しい理論を構築することで対処した。これは、並進と捩れをともなう非比例減衰の2自由度系を、定常理論により1自由度系に縮約する手法に基づき、振動解析においてRitz法と呼ばれる古典的な手法を応用したものである。また、多質点系の並進応答に対する既往の等価線形化手法を、縮約1自由度系に適用することで、木質構造のような強い非線形構造かつ非比例型減衰構造の地震最大応答を、応答スペクトルにより予測する手法を提案した。三つ目の非剛床に対しては、昨年度に提案した1×1スパンの非剛床構造の数理モデルを、2×2スパンに拡張することで対処した。既往の研究では水平構面(床)全体が平行四辺形にせん断変形すると仮定し、そのせん断剛性をパラメータとして解析を行うことが多い。しかし、提案した数理モデルによれば、せん断剛性だけでなく曲げ剛性も重要であることが明らかとなり、その影響をケーススタディにより示した。また、木造住宅の水平構面を設計する際に、どの程度のせん断剛性が必要か、すなわち剛床仮定の適用限界を決定する判別式を提案した。さらに、一般的な規模の木造住宅は2から4スパン程度の耐力壁線があるが、ここで提案した数理モデルが近似的に3スパン以上のモデルに対しても適用できることが示唆され、本理論を広範な木造住宅に対して適用できることを示した。以上の成果により、制振壁により木造住宅を制振設計する際に必要な解析法・設計法を提示することができた。

木造住宅は建築計画的な理由により偏った壁配置になることが避けられず、地震時に捩れ振動が生じることが多い。そのような建物に対しパッシブ制振技術を適用する場合、建物全体としてダンパーや耐震要素の適確な配置により剛性と粘性のバランスを保つことが肝要である。また、木質架構の非線形性、各構面で剛性と粘性のバランスが異なる非比例型減衰、地震力の適度な配分を妨げる非剛床の三つの課題を対象とした。一つ目の非線形性、および二つ目の非比例型減衰に対しては、定常理論に基づく新しい理論を構築することで対処した。これは、並進と捩れをともなう非比例減衰の2自由度系を、定常理論により1自由度系に縮約する手法に基づき、振動解析においてRitz法と呼ばれる古典的な手法を応用したものである。また、多質点系の並進応答に対する既往の等価線形化手法を、縮約1自由度系に適用することで、木質構造のような強い非線形構造かつ非比例型減衰構造の地震最大応答を、応答スペクトルにより予測する手法を提案した。三つ目の非剛床に対しては、昨年度に提案した1×1スパンの非剛床構造の数理モデルを、2×2スパンに拡張することで対処した。既往の研究では水平構面(床)全体が平行四辺形にせん断変形すると仮定し、そのせん断剛性をパラメータとして解析を行うことが多い。しかし、提案した数理モデルによれば、せん断剛性だけでなく曲げ剛性も重要であることが明らかとなり、その影響をケーススタディにより示した。また、木造住宅の水平構面を設計する際に、どの程度のせん断剛性が必要か、すなわち剛床仮定の適用限界を決定する判別式を提案した。さらに、一般的な規模の木造住宅は2から4スパン程度の耐力壁線があるが、ここで提案した数理モデルが近似的に3スパン以上のモデルに対しても適用できることが示唆され、本理論を広範な木造住宅に対して適用できることを示した。以上の成果により、制振壁により木造住宅を制振設計する際に必要な解析法・設計法を提示することができた。