アクティブ制振を主体としたシェル・空間構造物の総合防災対策

基于主动减振的壳体及空间结构综合防灾措施

• 批准号: 13J06998
• 负责人: 箕輪 健一
• 金额: $ 1.28万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13J06998/
• 关键词: シェル・空間構造物; 二層円筒ラチスシェル; 防災対策; 地震応答制御; アクティブ制振; モード制御; システム同定; 最適配置

本研究の目的は, 集客地かっ災害時の防災・避難拠点として利用されるシェル・空間構造物(体育館等)の安全性を向上させることである。具体的な研究内容は, シェル・空間構造物の応答をセンサによりモニタリングし, その結果をフィードバックすることでアクティブ制振を行い, 構造物の振動を低減する一括した総合的防災対策を提案することである。平成25年度の実施計画は, 数値解析を主として研究を行うことで防災対策の効果を把握し, 効率的な制振方法を検討することであった。まず, 半開角および境界条件をパラメータとして二層円筒ラチスシェルの解析モデルを作成し, 制振を適用していない場合における振動特性および地震応答性状を把握した。そして, 制振を行う場合に重要となる構造物の動特性の評価をシステム同定により行う方法の適用に関する検討を行った。ここでは, システム同定におけるサンプリング周期の約3倍以上の固有周期を有する固有モードを, 固有周期が近接した固有モードを含め精度良く同定可能であることを明らかにした。また, 二層円筒ラチスシェルを対象にアクティブ制振の適用を試み, 効率的かつ実践的な制振方法の提案を行った。ここでは, モード座標系において特定の固有モードのみを対象に制御を行うにあたり, 制御の対象とする固有モードが制御効果に及ぼす影響を分析し, 有効質量比の合計が90%以上となる固有モードを制御の対象として採用することで, 十分な効果が得られることを明らかにした。また, 制御の安定性を高くすることを目的としたセンサ配置位置の最適化手法を導入するとともに, 遺伝的アルゴリズムにより最適配置位置を探索し, その最適配置位置による制振方法により信頼性が高く効率的な地震応答制御が可能であることを明らかにした。

The purpose of this study is to improve the safety of space structures (gymnasiums, etc.) during disaster prevention and evacuation in tourist sites. The specific research content is to propose a comprehensive disaster prevention strategy that can reduce the vibration of structures by controlling the vibration of space structures while supporting the response of space structures locally, and the results can be achieved. The implementation plan for 2015 is to analyze the main factors and study the effectiveness of disaster prevention and control measures. The vibration characteristics and seismic response characteristics of the two-layer cylinder are grasped when the semi-open angle and boundary conditions are applied. The application of vibration control methods to the evaluation of dynamic characteristics of structures is discussed. The natural period is about 3 times or more, and the natural period is close to the natural period. The application of vibration control in two-layer cylinder is tested, and the proposal of vibration control method in practice is carried out In this paper, the author analyzes the influence of the coordinate system on the control effect of the object, and finds out that the total mass ratio of the object is more than 90%. To improve the stability of the earthquake control system, the optimization method of the location of the earthquake control system is introduced.

项目成果

モード制御手法を用いた二層円筒ラチスシェルのアクティブ制振

模态控制法两层圆柱网壳主动阻尼

• 发表时间: 2013
• 作者: Ken'ichi MINOWA;Tomohiko KUMAGAI;Toshiyuki OGAWA;Ken'ichi MINOWA;箕輪 健一
• 通讯作者: 箕輪 健一

Active Vibration Control Method for Arch Structures Based on Acceleration Feedback

基于加速度反馈的拱形结构主动振动控制方法

• 发表时间: 2013
• 期刊: Journal of the International Association for Shell and Snatial Structures
• 作者: Ken'ichi MINOWA;Tomohiko KUMAGAI;Toshiyuki OGAWA
• 通讯作者: Toshiyuki OGAWA