「構造の扉」と「見える制振部材」を用いた建物損傷検知システムの開発

点击翻译按钮获取中文摘要

本研究は、「高機能社会に適合する建築構造のあり方」を命題に、『建物の機能性の向上を図るとともに"どこが壊れたか、どのぐらい壊れたか、どう直せばよいのか"という質問に即座に応答できる仕組み』を提案する。研究の遂行にあたって、(A)スリット入り鋼板のスリット配置:(B)鋼板塑性化を検知するための塗料の同定と構面外座屈の特定:(C)制振機能と損傷検知機能を有する鋼板制振部材の検証、の3課題を設定する。平成22年度では、課題(B)を継続するとともに、課題(C)に取り組んだ。課題(B)に対しては、塗料剥離と構面外座屈発生を利用した損傷検知機能を検証するための実験を、課題(A)で同定した最適スリット配置を持つ複数の鋼板壁に対して実施し、制振装置としてのエネルギー消費能力の高さを検討した他、その損傷検知装置能力を、載荷履歴の違いによる影響、同一振幅での繰り返し回数の影響の視点から考察した。課題(C)に対しては、塗料の剥離状況と被った最大水平変形と即座に対応づける仕組みを、塗料の剥離状態をデジタルカメラに収め、そこから剥離パターンをデジタル化し、そのデジタルイメージから最大水平変形を推定する手順として考案した。また詳細な有限要素法解析によるデータを用いて、スリット間隔-座屈後残留変形関係を定式化することによって、座屈発生とそれに伴う残留変形(目視による確認)から被った最大水平変形をすばやく予測する仕組みを導いた、またこれら2つの方法の優劣にも検討を加え、構面外座屈後の残留変形を目視によって観察する方法がより確実であることを明らかにした。最後に本研究の集大成として、提案鋼板制振部材を組み込んだ骨組を考え、それにサブストラクチャハイブリッドオンライン実験を適用することから、この骨組の地震応答を求めるとともに、本研究で考案した検知方法を適用し、その妥当性と精度を実証した。