Earthquake Response Control of Wooden Structures by using High-damping Rubber

高阻尼橡胶对木结构地震反应的控制

基本信息

批准号：
20K04792
负责人：
中村豊
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Shimane University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

（１）大断面集成材ラーメン構造の接合部設計及び制振ダンパーによる地震時応答低減に関する研究昨年度、大断面集成材を用いた中層木造建築物の柱・梁接合部、柱脚部の接合部のバネ特性が地震時応答にどのように影響を与えるのかを地震応答解析により検討した。2022年度は、接合部設計変更と高減衰ゴム等の減衰機構を想定した制振ダンパー適用による地震応答低減に関して地震応答解析により検討を行った。接合部設計に関しては、１階柱脚部の設計仕様（アンカーボルト本数とボルト間距離）が柱脚部の回転バネ増加に寄与し、地震時応答を低減させることを明らかにした。１階柱脚部の回転剛性と柱頭部の回転剛性の比率が重要であり、柱脚回転剛性／柱頭回転剛性を0.6以上とすることが好ましいことを示した。また、各階に制振ダンパー、構造用合板を設置した場合も、地震時応答を低減できることを示した。（２）２質点構造物モデルによる層またぎ制振ダンパーの応答低減効果に関する研究２質点系モデルに高減衰ゴム等の制振ダンパーを想定した減衰機構を層またぎ設置した場合の複素固有値問題について特性方程式を導出し、減衰機構の減衰係数と構造物の減衰定数の関係を明らかにした。また、モーダルアナリシスにより減衰機構の応答低減効果について検討を行った。構造減衰を無視した場合、１次減衰定数は、減衰機構を各層間設置した場合と比較して、層またぎ設置した場合の方が平均して1.90倍になった。モーダルアナリシスによる最大層間変形の低減率は第１層、第２層とも、各層間設置では0.45までの減少にとどまるのに対して、層またぎ設置では0.32まで減少した。以上の結果から、層またぎ制振ダンパーは、各層間設置ダンパーと比較して、1次減衰定数を効率良く増加させることができ、地震時応答低減効果が高いことが検証された。本研究成果は国際オープンアクセス学術誌に掲載された。

（1）去年大断面层合木刚架结构节点设计及利用阻尼器降低地震反应的研究通过地震反应分析来研究弹簧的弹簧特性如何影响地震反应。 2022年度，我们进行了地震响应分析，通过改变接头设计并应用假定高阻尼橡胶等阻尼机制的减振器来研究如何降低地震响应。关于接头设计，明确了一层柱底座的设计规格（地脚螺栓数量和螺栓间距）有助于增加柱底座的旋转弹簧并降低地震反应。第一层柱基座的旋转刚度与柱头的旋转刚度的比很重要，并且表明优选将柱基座的旋转刚度/柱头旋转刚度设定为0.6以上。研究还表明，通过在每层楼安装减振器和结构胶合板可以减少地震反应。 (2) 使用二质量结构模型研究分层减振器的响应降低效果当假设高阻尼橡胶等减振器跨层安装在二质量结构中的阻尼机构时，复杂特征值问题的特征模型我们推导了一个方程，阐明了阻尼机构的阻尼系数与结构阻尼常数之间的关系。我们还使用模态分析研究了阻尼机构的响应降低效果。当忽略结构阻尼时，阻尼机构跨层安装时的一阶阻尼常数平均比安装于层间时高1.90倍。模态分析确定的层间最大变形减少率，在第一层和第二层层间安装的情况下仅减少到0.45，但在跨层安装的情况下减少到0.32。从以上结果可以看出，跨层减振器比层间安装减振器能更有效地提高一次阻尼常数，对降低地震反应效果显着。这项研究的结果发表在国际开放获取学术期刊上。