弾塑性極限外乱法と事前情報を用いた制振構造物のロバスト最適設計法の高度化

基于弹塑性极限扰动法和先验信息的阻尼结构鲁棒优化设计方法的进展

基本信息

批准号：
20J20811
负责人：
明橋弘樹
金额：
$ 1.79万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本年度の主な研究成果は以下の3つにまとめられる。[1]従来の地動加速度としてのマルチインパルス（長時間地震動を模擬）を等価水平衝撃外力に拡張した、擬似マルチインパルス（擬似MI）を提案した。擬似MIは、影響ベクトルの操作によりインパルス入力の多モード励起特性を制御した入力である。擬似MIを用いることで、多自由度系の弾塑性極限応答（変形・床加速度）を高精度かつ繰り返しなしで評価可能とした。また等価1次モードに共振する場合のみならず、高次モードに共振する場合の取り扱いも可能とした。[2]擬似MIを用いて1, 2次モードに共振する場合の弾塑性超高層建物のレジリエンス評価を行った。建物のレジリエンス評価モデル（2020年度実施）を、特に可用性に焦点を当てて拡張し、また設備機能に影響しうるライフラインの機能停止や設備システムの冗長性も考慮可能とした。評価モデルと擬似MIを用いて、ダンパー付加、設備システムの冗長性、ライフラインの損傷及び復旧人員数の不確実性がレジリエンス性能に及ぼす影響を明らかにした。[3]擬似ダブルインパルス（断層近傍地震動を模擬）を受ける粘性ダンパー付弾塑性多層建物の最大層間変形分布の近似閉形表現を導出した。近似閉形表現は、2021年度提案の変位制御解析法の減衰系への拡張、粘性減衰消費エネルギーの近似及びエネルギー平衡則に基づき導出した。継続時間の短い入力に対する粘性ダンパーの応答低減効果は大きいとはいえないものの、ダンパー配置によっては特定層への塑性変形の集中を招く恐れがある。近似閉形表現は、当該事象を表現可能としている。これらのほか、1) 応答解析高速化のための粘性ダンパー付骨組縮約法、2) レジリエンス評価モデルに関する国内論文（2021年）の英語翻訳化（Translated paper）、3) チューブ構造高層骨組の陽な逆問題型設計法、などの研究を行った。

今年的主要研究成果可概括为以下三类。 [1] 我们提出了伪多脉冲（pseudo-MI），它是传统多脉冲地震动加速度（模拟长期地震运动）到等效水平冲击外力的扩展。伪MI是通过操纵影响矢量来控制脉冲输入的多模激励特性的输入。通过使用伪 MI，我们能够高精度且无需重复地评估多自由度系统的弹塑性极限响应（变形和地板加速度）。此外，我们不仅可以处理等效一阶模式的谐振情况，还可以处理高阶模式的谐振情况。 [2] 使用伪 MI，我们评估了弹塑性高层建筑在第一和第二模态下共振时的弹性。建筑复原力评估模型（于 2020 财年实施）已得到扩展，专门关注可用性，现在还可以考虑可能影响设施功能的生命线中断和设施系统冗余。使用评估模型和伪 MI，我们阐明了阻尼器添加、设备系统冗余、生命线损坏以及救援人员数量的不确定性对弹性性能的影响。 [3] 推导了带有粘性阻尼器的弹塑性多层建筑在伪双脉冲（模拟近断层地震运动）作用下最大层间变形分布的近似闭式表达式。基于2021年提出的位移控制分析方法对阻尼系统的推广、粘性阻尼能耗的近似以及能量平衡定律，推导了近似闭式表达式。虽然粘性阻尼器对短时输入的响应降低效果不能说很大，但根据阻尼器的布置，存在塑性变形可能集中在特定层的风险。近似封闭形式表示允许事件被表示。除此之外，1）采用粘性阻尼器加速响应分析的框架缩减方法，2）关于回弹评估模型的国内论文（2021）的英文翻译，以及3）高层管的显式方法他进行了逆问题设计方法的研究。