Seismic performance and design methodology of steel structures with LVEM-isolated floor

LVEM隔震楼板钢结构抗震性能及设计方法

基本信息

批准号：
18F18052
负责人：
聲高裕治
金额：
$ 1.47万
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：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-07-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18F18052/
关键词：
制振鋼構造骨組床粘弾性体動的載荷実験数値解析

项目摘要

高層建物等に数多く用いられている制振ダンパーは，ダンパーの大きさのせいで，建物内部の空間を遮断したり，建物内部に特別な空間を設けたりする必要がある。これに対して研究代表者らは，鉄骨構造の梁の上に積層型の粘弾性体を設置することで，梁と床スラブを分離した新しい床構造（制振床）を考案し，実用化に向けた研究・開発を行っている。制振床は，梁と床の間に5cm程度のスペースさえあれば設置可能で，上記の問題をクリアできるものである。制振床を対象としたこれまでの研究では，アクリル系粘弾性体を用いており，制振床による地震応答低減効果を振動台実験や数値解析によって確認してきたが，最適な粘弾性体の選定には至っていない。そこで本研究では，複数の粘弾性体の動的解析モデルを構築し，数値解析によってさまざまな粘弾性体を制振床に用いた場合の地震応答性状を確認することを目指す。令和２年度は，これまでに実施した実験に基づいて，過去の研究で提案されている動力学モデルの適用性を検討した。実験の観察から，面圧作用下では粘弾性体が貼り付けられていない部分にはらみだしが生じて粘弾性体の面積が増加することが明らかになった。これを考慮するため，面圧作用下での粘弾性体の圧縮変形から非圧縮性の仮定を適用して面積と厚さを求め，修正した面積と厚さを用いることで，面圧作用下での粘弾性体のせん断特性を既往の動力学モデルによって追跡可能であることを明らかにした。上記の知見をもとに，3層骨組に制振床を適用した場合の応答低減効果を時刻歴応答解析によって確認した。また，複素固有値解析結果に基づいてCQC法による応答スペクトル法を適用することで最大応答を予測する手法を構築した。本研究で提案する応答スペクトル法では，入力地震動の相対速度応答スペクトルを用いることで，擬似速度応答スペクトルを用いる場合よりも精度向上が図れることを明らかにした。

通常在高层建筑物中使用的振动控制阻尼器要求将阻尼器的大小从建筑物的内部挡住，或在建筑物内部创建特殊的空间。作为响应，研究人员设计了一种新的地板结构（振动控制地板），该结构通过在钢制结构梁的顶部安装层压的粘弹性主体来将光束和地板板分开，并正在进行研究和开发以进行实际使用。只要梁和壁co之间约有5厘米的空间，就可以安装振动控制的地板，并且可以清除上述问题。先前对振动控制床的研究已经使用了丙烯酸粘弹性体，尽管通过振动表实验和数值分析证实了通过振动控制的床减少地震反应的影响，但尚未选择最佳粘弹性物体。因此，在这项研究中，我们旨在构建多个粘弹性物体的动态分析模型，并使用数值分析确认当在振动阻尼床中使用各种粘弹性物体时确认地震响应特性。在2020财政年度，我们根据到目前为止进行的实验研究了过去研究中提出的动力学模型的适用性。实验观察结果表明，在表面压力下，刺眼出现在未连接粘弹性材料的区域，从而增加了粘弹性材料的面积。为了考虑这一点，我们从表面压力下的粘弹性体的压缩变形中应用了不可压缩的假设，以确定面积和厚度，并通过使用改进的面积和厚度，揭示了粘弹性体在表面压力下的剪切特性可以使用过去的动力模型跟踪。基于上述发现，通过时间历史响应分析确认了对三层框架应用振动阻尼床的效果。此外，基于复杂特征值分析的结果，使用CQC方法应用响应频谱方法来构建一种方法来预测最大响应。这项研究中提出的响应频谱方法表明，通过使用输入地震运动的相对速度响应谱，与使用伪速响应谱相比，可以提高准确性。