木造住宅の地震時捩れ挙動の解明とパッシブダンパーを用いた制振設計法の提案

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本研究では、木造住宅の偏った壁配置に起因した振れ振動問題を解消して地震被害を軽減すべく、パッシブ制振技術を適用することを提案し、その合理的な設計法を構築する。研究代表者がこれまで構築してきた、線形粘弾性ダンパーを小規模1層構造物に適用する場合の理論を展開するため、1)平面的に大きな住宅、2)弾塑性構造への応用を主な課題とした。まず、木造住宅における2×2スパンの床の力学モデルを提案した。これは、床の主な抵抗機構であるせん断パネルと、接合部の曲げ抵抗を表す回転バネからなる。既往研究では回転バネの影響を無視したモデル化がほとんどであるが、せん断パネルの剛性が低い場合にはそれを無視し得ないことを、1層2×2スパンモデルの動力学モデルによって明らかにした。これにより、床剛性が不足した建物の固有モードが精確に求められるようになり、振れ振動を抑制するための制振ダンパーの配置計画が、より合理的に行えるようになった。また、弾塑性構造への応用に関しては、構造物の終局状態での外力分布から、それに対応した変位モードを近似的に得る手法を提案した。これにより、今まで線形粘弾性ダンパーをもつ弾性構造に限っていた制振設計の理論を、弾塑性ダンパーをもつ場合や、架構の塑性化を許容した場合など、様々なケースに応用できるようになった。その他、これまでの理論の適用範囲を拡張するための検討として、水平二方向の地震入力が耐力壁や水平構面の応答におよぼす影響を、解析的に調べた。これまでの水平一方向の地震入力による最大応答と、水平二方向の地震入力による最大応答の相関性を示し、設計に活用するための具体的計算法を示した。