Robustness Enhancement of Vibration-Controlled Structures by Damping Capacity Design Method

通过阻尼能力设计方法增强振动控制结构的鲁棒性

• 批准号: 22H01643
• 负责人: 藤谷 秀雄
• 金额: $ 7.24万
• 依托单位: Kobe University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H01643/
• 关键词: 振動制御構造; 継続使用; 振動計測; リアルタイムハイブリッド実験; システム同定; 減衰評価; 地震応答スペクトル; 減衰性能評価; ロバスト性

まず、アクティブ免震構造の実験システムを構築した。免震構造試験体の固有周期と減衰定数を評価し、特にパルス性地震動を入力した際のアクティブ制御効果を確認することが可能になった。続いて、いくつかの振動制御構造に対して、制御効果をARXモデルを用いて減衰定数で評価することを試みた。免震構造の大スケール実験では転がり支承による非線形性への対処に困難な点はあるが、積層ゴムで支持された構造モデルに対するリアルタイムハイブリッド実験の結果に対しては、概ね良好に減衰定数が得られた。一部で、特に免震層の変位制御効果が高いときに、上部構造の絶対加速度が上昇した場合には、減衰定数が小さく評価されるなど今後の課題も得られた。また低層部集中セミアクティブ制振構造においては、1入力多出力のARXモデルを適用する試みを継続しているが、最上階の応答だけに着目し1入力1出力モデルを適用した時には、ほぼ適切に評価できた。さらに構造本体の周期伸長に対応できる適応型TMDについては、概ね制御効果を減衰定数で評価できることがわかった。神戸ポートタワーの振動計測については、2022年度にTMD単体の振動計測が行われることになったので、前倒しで振動計測システムの一部を導入し、その計測を行った。その結果TMDの固有周期を特定できた。このとき無線で各計測点（GL。高さ100m付近、TMD）のデータを無線で集約できるか確認したが、困難であることが分かったので、2023年度には、計測位置毎にゲートウェイを設置しクラウドに出力する方法を採用することとした。

首先，搭建了主动隔震结构实验系统。可以评估基础隔震结构试件的自然周期和阻尼常数，并确认主动控制效果，特别是在输入脉冲地震运动时。接下来，我们尝试使用ARX模型从阻尼常数方面评估几种振动控制结构的控制效果。尽管在隔震结构的大型实验中处理滚动轴承带来的非线性存在困难，但对层状橡胶支撑的结构模型的实时混合实验结果表明，阻尼常数总体上是做得不错的。在某些情况下，特别是当隔震层的位移控制效果较高时，当上部结构的绝对加速度增大时，阻尼常数评估值较小，这预示着未来的问题。此外，我们还在继续尝试将1输入多输出ARX模型应用于集中在较低楼层的半主动减振结构，但是当我们只关注顶层的响应并应用1 -输入，1-输出模型，我似乎能够评估它。此外，研究发现，对于能够应对结构本身周期扩展的自适应TMD，通常可以使用阻尼常数来评估控制效果。关于神户港塔的振动测量，决定在2022年进行TMD本身的振动测量，因此我们提前安装了部分振动测量系统并进行了测量。结果，我们能够确定 TMD 的自然周期。此时，我们检查是否可以无线聚合每个测量点（GL，大约100m高度，TMD）的数据，但事实证明这很困难，所以我们将在2023年在每个测量位置安装一个网关。我们决定采用输出到云端的方式。