オンライン・コンピュータ制御によるプレース制振装置付中高層架構建築の実地震応答実験

1

論　 文】

UDO ：624

．

042

．

7 ：624

．

04

　 　 日本 建 築 学 会 構 造 系 論 文報告集 第423号

・

1991 年 5月 Journal　of 　Struct

．

　Constr

、

　Engng

，

　AIJ

．

　No

．

423

，

　May

_，

1991

オ

ン

ラ

イ

ン

・ コ

ン

ピ

_ュ

ー

タ

制御

に

よ

る

ブ

レ

ー ス

制 振 装

置付

．

　　　　　　　　　中高

層

架

構 建 築

の

_実

地

震 応 答実 験

COMPUTER

−

_ACTUATOR

　

ON

−

LINE

　

TEST

　

ON

　

SEISMIC

　

RESPONSE

　　 　

CHARACTER

工

STICS

　

OF

　

MULTI

・

STORY

　

BRACED

　

FRAME

　　 　　 　　　 　　　

WITH

　

THE

　

HYSTERETIC

　

DAMPER

　　　

玉 井 宏 章

＊ ，

近 藤 一 夫

＊ ＊ ，

花

井

正

実

＊＊ ＊

ffirayufei

　

TAMAI

，　

Ka2uo

　

KOIVDOfl

　and 　

Masami

　

HAIVAI

　

An

　improved　computer

−

actuator　on

−

line　test　system 　of　the　

braced

　frames　with 　the　new 　

hysteretic

．

damping

　

device

　

has

　

been

　

developed，

　and 　the　good　accuracy 　of　the　present　system 　

h

とs　

be

壱n　veri

．

fied

　

by

　vario ロs　respQnse 　tests　of　the　single

−

story 　frames　in　the　

previous

　report

．

　

Also，

　the　accuracy and 　vaiidity 　of　two　numerical 　Iestoring 　

force

　characteristic 　models 　

for

　the　

damping

　

device

　in　the earthquake 　response 　analyses 　

have

　

been

　certified

．

　

In

　this

、

　report

，

　

based

　on　these　results

，

　seismic 　response 　on

−

hne

　tests　of　the　multi

−

story　

braced

frames

　with 　the　present　

damping

　

devices

　are　performed

，

　

in

　which 　as　the　restoring 　

force

　of　the

damping

　

devices

　are　used 　the　values 　from　the　experiment 　for　only 　one　specific　story　and　the numerical 　model 　

for

　the　others

．

　

Aseismic 　design　

procedure

　of　the　multi

・

story 　braced　frames　wi

_，

th　the　damping 　devices　with 　the

bi−linear

　restoring 　

force

　characteristics 　

is

　presented

，

　and 　

is

　

followed

　

by

　sβ

ismic

　response 　analyses

to　investigate　optimum 　vaiues 　of　the　dynamic　characteristics 　for　moderate1y 　ta1l　buildings

．

　Th6

　accuracy 　of　the　employed 　on

．

line

　test　system 　especially 　

for

ヒ

he

　multi

−

story 　

frames

　

is

　cer1i

−

fied

　

by

　Multi

・

Degree

−

Qf

−

Freedom 　elastic 　response 　tests

．

　

Afte

【these　preliminaries

，

　

inelastic

　seismic 　response 　on

−line

　tgsts　are　performed　on 　two　7

・

stories

braced

　

frames，

　one　of　which 　

has

　the　optimum 　

dXnamic

　characteristic 　and 　the　other 　

does

　not

，

　and show 　that　the　present　

hysteretic

　

dampig

　

device

　

has

　good 　restoring 　force　characteristics 　

for

　absor 』

．

ing　the　seismic 　energy 　in　the　multi

−

story 　

frames

　as　well 　as　in　the　single

−

story 　under 　the　strong 　ea【

．

thquake　ground　motion

．

　

Also，

　the　absotption 　energy 　and 　

plas

し

ic

　

deformation

　capacity 　required 　

for

the　_perfDrated 　steel　plate　used 　in　the　

damping

　

device

　are　clarified 　through 　the　present　seisrnic　re

．

sponse 　tests

．

　

Kegwords

：on

・

line

　test

，

　

hysteretic

　

domper，

　multi

−

　

degree

−

　

Of

−

freedom

　system 　　　 　　　 オンライン実験

，

履歴ダン パ

ー，

多 自由度 系

1．

序 　中 高 層 建 築 を地 震に対して弾 性 設 計し よ う と す る と

，

地 動の 最 大 加 速 度が約250

．

　

0

　gal_{程 度}の強震に対 して も

，

通 常の_{部 材 断 面 で 設 計}す ることは むずか し く な る

。

その た め

，

現 行の耐 震 設 計 法で は

，

中 震 （地 動 最 大 加 速

度

80

．

Oga1 程度7i）以 下に対 し て は

，

建 物は弾 性 範 囲 内 に _納ま る ように し

，

そ れ以上の地震に対して は

，

柱あ る い は は り の降伏を認め よ う と す る考え方を とっ ている。

．

　し か し な が ら

，

建物の 主 要 構 造部材であ る

，

柱

・

はり を損傷さ せ るこ と は

，

建 物の建て替えを余 儀な く さ れ る こと が多く

，

例え建 物の倒 壊に よる人 命の損 失は な く て も

，

その _{経 済}的な損 失は非 常に大きく な る。 し たがっ て

，

柱

・

は りの よ う な 主要構 造部 材の損傷は

，

非 常に まれ に し か起こら ない激震 （地動最大加 速 度400

，

0gal

以上7 り 時の

_，

建 物の倒 壊 前の_終局的な状 態に限り

，

激 震に比べ れ ば比 較 的 生 起の確 率の高い強 震 や 烈 震 〔地 動 最 大 加 速 度400

．

Ogal 程 度7 ｝｝に対 して は

，

主 要 構 造 部 材で あ る 柱

・

は りには損 傷の生じない よ うな設 計 法 を考えてみ る 必要が ある

。 ．

　 　 　

，

　

筆 者らは_，

g

の よ う な考え方か ら， 建 築架構 ブレ

ー

ス 本 報告の

一

部は

，

文ma　5 ）

，

6 ｝に既に発 表して いる

。

　＊ _{広 島 大 学 　 助 手}

・

_{工 修} 林 _{広島 大学　助 教 授}

・

_工博 ＊ ＃ _{広 島 大 学 　教 授}

・

_{工 博}

Research　Associate　of　Hiroshima　Univ

．

，

M

．

　Eng

．

Associate　Prof

．

　of　HirQshima　Univ

り

Dr

，

　Eng

，

Prof

．

　of　Hiroshima　Univ

．

，

Dr

．

　Eng

．

の交叉部に

，

井 桁状に組み込ま れ た連結材と有孔 鋼 板と か ら な る履 歴 減 衰 装 置を 設置し_， 強 震 時や 烈 震時に は

，

履 歴 減 衰 装 置の有孔鋼板の みが損 傷を受け る よ うな耐 震 構 造シ ス テ ム （制振 装 置 ）の提 案 を行っ てい る1）

・

z）

。

こ の シス

デ

ム で は_， 烈 震 程 度であれば

，

地 震 後に

，

損傷を 受け た制振装置の み を取り替え る だ けで建 物を元の使 用 可 能な状態に修 復 すること が可 能で あ るので， その経 済 的 効 果は大きい

。

前 報では

，

こ の装置を有する 1層 構 造 物 〔

1

質点 系 ）につ い て

，

オン ライン

・

コ ン ピュ

ー

タ 制 御実地 震 応 答 実 験を行い

．

採 用 した実 験システム の精 度 が十分良 好なもの であ るこ と を確 認すると ともに

，

_履歴 減 衰 装置の復 元 力特性を

Ramberg −

Osgood 型 お よ び

Bi−

Linear

型に近 似し た数 値 復 元 力モ デル によ る応 答解析 結 果と実 験 結 果と を 比較する こ と に より

，

数 値 復 元 力モ デ ル の精 度

，

有効性を明らか に した3〕 。

　

ところで

，

_多層構造 物 （多質 点 系 ）の応答に は

1

質 点 系の応 答で は 生 じ ない 種々 の問 題が あ り

，

同

一

の入力 地 震 波に対し ても

，

その応 答や損 傷の特 性は

，

前報で取 り 扱っ たユ質 点系の そ れ と は非 常に異 なること が あ る。 特 に

，

材料強 度の ば らつ き等によっ て

，

第 1分 岐 強 度 （次 節参照 ）が低 下してい る層があると

，

その 層の履 歴 減衰 装 置に損 傷が集中し て， 疲 労 破 壊を起こす よ う な場 合も 考え られる。 し た がっ て

，

少な く と も損傷が集 中 すると 予 想さ れ る層につ い て は

，

履歴 減 衰 装 置の復 元力を実 験 的に 評 価 し た オン ライン

・

コ ン ピュ

ー

タ制 御 実 験 を 行 い

，

地 震時に起こ る累 積 損 傷によっ て復 元 力 特 性が大き く劣化し ない こと を検 証す る と と もに

，

現 状で は

，

疲労 破壊に基づく劣 化 現 象 等を 十 分表し得ない前 述の数 値 復 元 力モ デル の適 用性を十分明確に し てお く必 要がある。

　 一

方

，

山崎ら8］ ， 大 井ら 9 ［_は

_，

多層純鉄骨 骨組お よ び 鉄 骨多層 ブレ

ー

ス付 骨 組に つ いて数値復元力モデルを 用 い た応 答 解 析結果と振 動 台 実 験 結 果との比較を行い ， 数 値 復 元 力モ デルが層の_{第 2}分枝剛 性を 正当に評 価 した も の で あれ ば

，

多 質点系につ い て も， 少な く と も変位応 答 につ い ては

，

両者 は良 好に

一

致する こと を明ら かに して い る。

　

本 報告で は

，

こうし た点を踏ま え

，

最も損 傷が集 中す る と 予想さ れ る層につ い ての み履 歴 減 衰 装 置の復 元 力を 得る ための実 験を行い

，

他の層につ い は

，Bi・

hnea1

型 もしくは

Ramberg −Osgood

型の数 値 復 元 力モ デル を 用 い た多質 点系の オンライン

・

コ ン ピュ

ー

タ制御実地 震 応 答 実 験 を行い

，

数値復元力モデル を用いた応答解析 結 果 と比 較 する と ともに， 地 震 最 大 速 度が 40

、

Okine

程度の 地 震 （烈 震 相 当 ）を受け た場 合にも

，

損 傷が履歴減衰装 置の み に限 定さ れ

，

建 物の柱

・

は りは弾 性範囲内に納ま る よ う

，

各 層の最 大 応 答 層 間変形 角で

1

／150 を超え ない ような耐震 設計の可 能 性 を検 討し た結果につ いて報告 す る。

一

₁₁₄

一

　

次 節 以降では_， まず

，

1） 多 層 鉄 骨 構 造を例にと り

，

Bi−Linear

型に モ デル化 し た復元 力 特 性 を 有 する制 振装 置を設 置 したブ レ

ー

ス付 架構の構 造 特 性 設 定 法につ いて 述べ _る 。 続い て， 2）種々 の 構 造特 性パ ラ メ

ー

_{タ が 地 震} 応 答に与え る影 響 を 調べ

，

そ れ らの結 果 を検 討す ること に より

，

中高層建 築に対 する_{本 制}振 装置の有 効な適 用法 に つ い て_考察す る

。

次い で

，3

） 本 研究で採 用し た特定 層につ い ての み履歴 減 衰 装 置の_復元力 を実 験 的に求め

，

他の層につ い て は数 値復元 力モ デル を 用い る オン ライ ン

・

コンピュ

ー

タ制 御 実 地 震応答実験シ ス テ ム の

，

弾性 多質点 系モ デル につ い て実験精度の検 証 を行っ た後， 4 ） 2_）で求めた適正 な構 造特性パ ラメ

ー

タ値を有す る建 物 お よび構 造 特 性 値のう ち第 1分岐 強 度 分 布が ば らつ い た 建 物につ いて

，

_実地 震 応 答 実 験 を行い

，

履歴減衰装 置の 復 元 力 特 性

，

エ ネルギ

ー

吸 収 性 能や塑 性変形 能 力 を実 験 的に検 証 する と と もに_，

Bi−linear

型 お よ び

Ramberg・

Osgood

型の数 値復元 力モデルを用い た数 値 解析結 果と の比較， 検 討を行う。

2．

制振装 置付 架 構の構 造 特性設 定につ い て

　

制 振装置は

，

圧縮力 が か か ら ない よ うに設計さ れ た

X

型 ブレ

ー

ス中 央 交 叉 部に_{， 有}孔 鋼 板

，

連 結 材とこれ ら を 接 合 するピンと か ら な る履 歴 減 衰 装 置を設 置し た もの で ある

。

本 節で は

，

こ の 履 歴 減 衰 装 置の漸増 振 幅 試 験 結 果 か ら

，

復 元 力特 性を

Bi−

linear型に モ デル 化し

，

そ の特 性を持つ 制 振装置を設 置し たブレ

ー

ス_{付 架}構の構 造 特 性 設定法 を 示す

。

2

．

1

　

履 歴 減 衰 装 置の復 元 力 特 性と その無 次 元 化

　

履 歴 減 衰装置はエ _ネル ギ

ー

吸 収量の_多い紡 錘 型の復 元 力 特 性を有 し

，

その履 歴 特 性は

，

大 略

，Bi−linear

型に 近 似で き るこ と が， 既に わ かっ て いる 2）

_。

し たがっ て

，

有孔 鋼 板の弾性限ピン間 相 対 変 位 ：δ。y

，

降伏 後の剛 性 ：

無

，お よび弾性限耐力 ：

Py

が求ま れ ば履 歴 減衰 装置 の_{履 歴特性}は定ま るこ と と なる

。

　こ の Bi

・

linear型の履歴 特 性 値の無次 元 化 量 と して_，

，

次の 3つのパ ラ メ

ー

タを採 用 する。

　

　

　

a。i1 _，，

．

島

，

一 ・

・

…・

……一 …一 ・

_{・La ・} 　　 　　　 》

7

・

Es・

δsv 　 　 　 　

・

・

・

…

　

『

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

7・

・

一

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（1

．

b

） 　 　 　 βP ≡

　　　　　　

f

・

°

d

・

　

　

　

7

。・ _，

．

籌

_，

……一 …・

一 ・

・

……・

…一 ・

…

_（1

_・

_・） こ こ に

，

Es，

　

E

。t，σy ：有 孔 鋼 板の ヤン グ率

，

降 伏 後の接線係数お 　　 　　　 　よび降 伏応力

　　　da，

　

t

：有 孔 鋼 板の_幅お よび 厚さ

SS

　41

_，

　

HT

　

SSe−

llお よ び HT　60tii）の

3

種の鋼 材か ら な る

，

板 中央の角 型 孔の ほかに中央孔を 囲 む よ うに

8

個の

Table　lMechanical　properties　of　hysteretic　damping　device （fi ） Cb） 参 ｛♂ 5 　 8y 叱cm丿 鮭 〔じ1c鱒 　Oy 〔し〆

匚

m2 ） 　E8t に ！c面も

邑

P  

γ

P _”pa 　y （

【

〕 6 　8yl 叫 レ

　隔

　K 　82 ‘にノCm） 6P6PYpL

SS4L （SIL随13330o

，

04醇3日 3

，

Dη 2

．

9732

．

2ao

，

m303

．

4開50

．

0563soL 翻 2

，

酪1o

，

0473言 2

．

5田 0

、

08913380oo73602643

目篇61SLL吩 6

、

031 呼08762450 ゆ 5

．

093z

．

9Bo

．

n623

、

6516OIq 唱 s黠L圓 ヨ

、

3300

．

Mε3＆ 3

．

077OP3D3

．

456o

．

056δ o

、

24z9

田160is乢 凵〕 50520

．

08807 噌

、

2255

．

3z25

．

岨 0

，

L1且83

，

5凵9Ol55 咽 S2L開 1

．

13： o

、

045603

．

3550 」 遷77 図

．

47Loo945022 」4

闘山 5

，

ら助 O

，

048513

．

5τ2o

、

L7263

．

49， o匸oaB0

、

20肥 楕円孔 を配した形 状の試 験 体 （SlLM

，

文 献2＞ 参 照 ） に つ いて

，

前 報で示 したttF

．

E ．

M

．

解 析 ］i より求 めた弾 性 時の荷 重

一

ピン間 相 対 変 位 関 係と

，

漸増 振幅試 験より 得ら れ た荷 重 振 幅

一

ピン間 相 対 変 位 振 幅 関 係を最 小 2乗 近似し た直 線とか ら なる

Bi−

linear

型 近 似 直線の ap

，

_βρ

，

7p値を

，

鋼材の素

_材

特 性 値と ともに Table　1 （a）に示す

。

この表よ り， γp値に は多 少バ ラツキが見 られ る が

，

他 の パ ラメ

ー

タ値は_， どの試 験 体につ い て もほ ぼ

一

定であ るこ と がわ か る

。

次に

，

鋼 種をすべ て同

一

の

SS41

とし

，

SILM

試 験 体の 孔の 大きさを順 次に _変えて

』

い っ た

，

SOLM ，

　

S

　

l

　

LM ，

　S2LM お よ び

S3LM

の各 試 験体 （文 献2）参 照 ）につ い て

，

前 述と 同様な

Bi・

linear

型の 近 似 直線 化および履 歴 特 性の_{無 次}元化の操作を施すこ とに より得ら れ たα，

，

βρ

，

rp 値をTable ユ（

b

）に， また αP

一

λ， αp

一

βρ お よ び α

ti

−

7p関係を

，

その最 小2乗 近 似 法に よ り 求め た次 式の 2次 曲 線と と もに

Fig，

1に示す

。

　 　 　α。

一

ユ

6．

875・

λ 2

− 9．

_1190・

_{λ ＋}

_1．

₃₂₀

曾

　　　

β

ρ

；−

28

．

1ユ5

・

α｝十

8．

4744

・

αρ十2

．

8595

　 　 　 7p

＝−

4

．

5175

’

a_｝十1

．

5199

・

ap

− O．

02439

　 　 　　 　 　　 　 　

……・

…………・

・

・

・

・

・

……

（

2．

a

−

c_） 　以上に示 し た結 果を用いれ ば

，

履歴減衰装置 の

Bi・

0

．

30oP0

，

2D 0

．

10 　 　 　 　 2 a　_P

＝

16

．

B7う

・

1　

−

9

．

1190

・

A　ナ／

、

3209

linear

型の_復元 力 特 性は

，

有 孔 鋼 板の形 状

，

寸法 お よ び 鋼種が決ま れば自動 的に定ま る。 次 節では

，

こ う して得 られ た

Bi・

lineat

型の履 歴 特 性 を 基に

，

建 物の構 造特性 の設 定を行 う。 2

．

2 構 造特性パ ラ メ

ー

タの選 定 　対象と す る構造物は

Fig．

2（a）に示 す 多 層 鉄 骨 構 造で あり

，

階 高

，

層 質 量は_各層

一

定とする

。

構 造モ デルは

Fig．

2 （

b

_）に示す よ う な柱フ レ

ー

ムと ブレ

ー

ス と を連 結 し た集 約モデル とし

，

層の復 元 力特 性は

，

フ レ

ー

ムおよ び_{制振 装 置}の降 伏 を考 慮し て_， F三_g

．

₃に示 す よ う なTri

−

linear型 とし

，

その特 性 を規 定 するた め

，

次式の パ ラメ

ー

タ を定 義す る

。

　 第1分 岐 強 度べ

一

ス シ ヤ

ー

係 数 ：

B

_。

．

．

　　　　　　　

n 　　 　

B

。≡

Q

。

，

、／Σm 、

・

9＝

Q

。

．

i／（η

・

祝

・

9）

・

・

・

……

（3

．

a） 　 　 　 i

；

1 　 第 1分岐層間変位比 ：_{α ，}

_，

i 　　 　ae

，

‘≡ ムy

，

：／∠

S

．ボ

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（3

．

　

b

） 　制 振 装 置の第 2

・

第1分 枝せ ん断剛性比 ：_ζd‘ 0

．

OO 　 　 　 ta｝　 　　 　　　 　　 　　　 　　 　　　 　

、

　　　 （b） Fig

．

2

　 A　braced　frame　with 　the　hysteretlc　damper　and　its 　 　 　sIructural 　model o

、

15 0

．

20 0

．

2S λ 0

，

30

゜

− Q 自

．

o 臼 P 3

．

5 3

．

0 　 　 　 　 2 Y　

＝

畠

4

．

51ア5

・

a 　十L

．

5199

・

c P 　 　 　 P 　 　 　P 　 　

−

O

，

02439Q

／

て

囃

』

∵

丶 ’ 　 　 　 　 P 　 　 　P　 　 　 　P 　 　 　 ＋2

．

8595 0

．

lOTpO

．

08 0

．

06 　 　 　 e

．

o4

一

一 　 0

鹽

G5　　 　　　 　　　0

．

10　　　 　　　 　　D

．

15　 　　　 　　　0

『

20 　 　 　 　0P

Fig

．

1　Relationships

・

betweenαp

，

λ

，

βρ and 　γp

q．

．

i qy

_，

_i l er e 　 　 　 ム 　 　 　 ム　 　 　

・

　 ム 　 　 　 　 y

，

i　 　　 　　 　　 　　 　　u

，

_{i 　 　　 i} Fig

_．

₃Assumed story res

’

toring forces

　　 　ζ¢ 、≡

K

、，

、

ノκ。1ズ

…・

………・

…・

・

・

・

・

・

………・

（3

，

c） 　フ レ

ー

ム せ ん断 力分担 率 ：_γs

_，

i

　　　

？fr

，

t ≡I　Kf

，

‘／Kt，

，

E

・

・

・

・

・

・

・

…

　一

・

…

　一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（

3．

　

b

） こ こ に

，

　　 　

Qy

，

i ：i層の第 1分 岐 強 度 m ‘（

＝

m ）：層 質 量 　 　 　 　n ：層数 　　 　　

g

二重 力加 速 度

　 Ay，

s

，

　

Au．

‘：

i

層の第 1分 岐お よび第

2

分岐層 間 変 位

　

Kdl

＃

，

　

Kd

！

，

i ：i層の制 振 装 置の第 1分枝 （弾 性）お よび 　　 　　　 　第 2分 枝せ ん断 剛 性

　 KSi，

　

Kti，

t（

＝Kd

，

．

‘十

Kr，

i）：

i

層の フ レ

ー

ム お よび層全 　 　 　 　体の弾 性せ ん断 剛 性

一

_方 ， 第 2分岐層 間変 位 ： △廓 は

，

階 高 ：

H 、

（＝ H ）を 用い て次 式 とする10 ）

。

　　　

∠stAt

＝

H，／150

；

H ／150

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（4

　

） to ） ま た_， 第 1分 岐 強 度 ：

Q

。

．

iを 第 1層の第 1分岐 強 度で基 準 化した第 1分 岐 強度比 分布 ：_β。

_，

tは

，

各 層の応 答 塑 性 率が

一

様と な る よ うに小 堀

，

南 井 らによっ て示さ れ てい る弾 性 限層せ ん 断強 度 比分布1’1

・

12 ｝_の 中で

，

次 式の よ う な 許 容 靱 性 率を

1．

5

と し た， 日本 建 築 学 会 地 震 荷 重 第2 案 分 布13｝_{を採 用す る}

_。

　　　

βy

．

iE ：

Qy

，

i／

Qy

．

i＝ 2

．

50

・

_α‘

−

2

．

7D

・

α

1

十 】

．

20

・

al 　 　 　 　

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

一

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（5

．

a_） こ こ に

，

　 　 　 n　　 　 　　 　　n

　　　

ai≡ Σ二m ／ Σ］Mh

＝

：

（n

− i

）／n

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

（5

．

　

b

） 　 　 　 j

＝

i　 　 　　h

＝

1 　さ らに

，

第 1分 岐 層 間変位比 ：_{α e}

_、

i を第 ユ層の第 1分 岐層 間変位比 で基準化 し た第 1分 岐 層 間 変 位 比 分 布 ：

d

。

，

i は

，

次 式の直 線 分 布と する

。

　 　　　 　　　 　　 〔n

−

i＞十

dy．

n

・

（

i−

1） 　 　 　

・

………

（

6

）

　　　

d

・

，

・

≡ ・印 ／・e

・

1

＝

　

。

＿

1 こ こ に_，

dy．

．

；第 1層の第 1分 岐 層 間変位で基 準 化した最 上 層の 　 　　第 1分岐層 間 変 位比 第

1

分岐層間 変 位 比 分 布 ：

dy，

_tお よ び第 1分岐 強 度 比 分 布 ：_禽、が 規 定さ れ る と

，

β

。

，

i に第

1

層の第

1

分 岐 強 度 を か け た第 1分岐 強 度 分 布 ；

Q

。

，

i

，

  ‘に 第 1層の第 1 分岐層 間 変 位 比をか けた_{第 1}分岐 層 間 変 位比 ：a。

，

‘お よ び （4 ）式で与え ら れ る第 2分 岐 層 間 変 位と か ら弾性剛 性分布が決 定さ れ る

。

ま た

，

制 振 装 置の第 2

・

第 1分枝 せ ん断 岡II_{性 比} ：_ζei とフ レ

ー

ム分 担 率 ：

7r．

i と か ら 残 り の特 性 値が定ま り

，

各 層の復 元 力 特 性が設定さ れ る

。

制 振 装 置お よびフ レ

ー

ムの 各断 面は こ の特 性を満た す よ う に設 計す る （

Appendix

参照）

。

3．

構造特性パ ラ メ

ー

タの弾 塑 性 地 震 応 答 性 状に及ぼす 　 影響と そ の適正値につ い て 　本 節で は

，Tri・

linear

型に モ デル化し た本 制 振 装 置を

一 116一

有するブレ

ー

ス付 鉄骨架 構につ い て弾 塑 性 地 震 応 答 解 析 を行い

，

種々 の構 造特 性パ ラ メ

ー

タが 地震 応 答に与 える 影 響を調べ _{る と と も}に各 層の層 間 応 答 塑 性 率が

一

様 かつ 小さ く な る よ うな構 造 特 性 値を求め

，

中 高 層建築に対す る 本 制 振装置の有 効な適用 法につ い て考 察す る

。

なお_， 本節で は， 建 物の層 数を7層に限定し

，

層質量お よ び階 高は

，

それ ぞ れ

，

0

．

8459

（t

・

sec2_／cm _）お よび

37e

（cm _） と してい る

。

また

，

制 振装置の 第2

・

第 1分枝 剛 性 比 ： ζd，は， 履歴 減 衰 装 置に用い る鋼種に よ り決定され る パ ラメ

ー

タ であり

，

以 下の全 解 析を通 じ て全層

一

定で 0

．

10と し

，

他の構 造 特 性値につ い ては

，

特に_断わ りの ない場合に は， 多くの解 析 結 果か らほ ぼ適 正とみ ら れ る

B

。

；

O

．

225，

α、

，

i

−

O

．

30

，

　

dy、

n

＝

0

．

8

，

γx

．

c

ニ0．20

（全層

一一

_{定 ）} ， はり

・

柱 剛 比 ：hbc

．

‘

；

1

．

0 （全 層

一

定〉の 値を採用 して いる

。

　用いた地 震 波は

，

各地震 波の 地 動最大速 度 ：

Vmax

を 40kine に基 準 化し た エ ル セ ン トロ

NS

波T4 ）

，

タフ ト

EW

波1‘〕_お よび 八戸

NS

波14］ で あ り， それ に相 当する地 動 最 大 加 速 度は

，

そ れ ぞ れ， 409

．

2gal， 379

．

5　galおよ び 264

．

Ogal で あ る

。

ま た， 解 析 手 法は

，

時 間 積 分 法と して時 間 刻み ：

At

を0

．

001 （sec）とし た Newmark の β 法 （γ

＝

1／

2，

β

＝1

／

6

）を用い た文 献｝5｝の方 法に従い

，

減 衰 定 数 ：

h

は0

．

02と してい る

。

○適 正 第 1分 岐 強 度ベ

ー

ス シ ヤ

ー

係数の選定 　 3つ の 地 震 波 に つ い て

Bs

値 を

0．

1か らCl

．

3まで O

．

025間隔で変 化さ せ た時の フ レ

ー

ム の 層閙 最 大 応 答 塑 性 率 ：_μ加 購 圃 _と

B

。値との関 係を

Fig．

4に示す

。

こ の 結 果 より

，

各 地 震 波に よ り多少の ば らつ きは見られ る が

，

B。麺が 大 き く な るに従い

，

フ レ

ー

_{ム の層 間 最 大 応 答 塑} 性 率は小さ く なる傾 向に あ り

，

Bs 値が0

．

20以上 あ れ ば

，

フ レ

ー

ム の層 間 応 答 塑 性 率は LO 以 内に納ま るこ と が わ かる

。

　 Bs 値は， その 目的と し て

，

地 震 応 答の ベ

ー

_{ス シ ャ}

ー

が

B

。値 以下 に な るよ うな弱 震や中震に対す る架構の弾 性 応 答を保証 す る もの で ある か ら

，

従 来の耐 震 設計で採 1

．

Pfmax1

．

o

．

o

．

縣

GO00 o

．

15o

．

20 NSNS   へ

_、

　

丶

＼ 　＼ ロ

＿＿

＿

」

＿

　0

．

25　　　　　　　0

＿

3D 　 　 　 l： 　 　 　 　 s Fig

．

4　ReLationship　betweenμMax 　and　Bs

　 L

．

り_fmaxo

．

0

．

　 t

．

Pfmax 0

．

0

．

₂₀0

．

25　　　 0

，

30 　　　0

．

35 　　 0

，

40 　 　 　 〔a）　ELCENTRO NS　　　　　　　　　ae

，

1 0

．

　 　 0

．

20　　　0

．

25 　　　D

，

30　　　 0

．

35 　　　 0

．

40 　 　 　 　（b〕　TAFr 　EW 　　　　　　

α

e

，

1 　 L

．

り fmax o

．

0

．

0

．

Dr20 0r25

’

　　0

，

30　　　0

鹽

35　　　0

，

40 　 　 　 a 　 　 　 〔c｝　HAGH 工NOHE 　Ns　　　　　　　e

，

1 　 　 　 O

一

一一

つ　B

＝

　0

．

200 　 　 　 s 　 　 　 ひ

一

一

一

△　B 　

盖

　0

．

225 　 　 　 s 　 　 　 cr

一冒

一

m　B　

冨

　0

，

250 　 　 　 s

Fig

_．

₅Relationship　between_μnmaxand　ae

．

1

用さ れて きた基 準 値0

．

20 を下 回るべ _{きで は な}い _。 し か し逆に

，

こ の _値をあまむ大き な値と す る と

，

架 構に過 大 な弾 性 限 強 度 をも た せ ること と なり

，

不 経 済と な るこ と

，

ま た

，

部 材の材 料 強 度の 変 動 等も考え合わ せ る と

，

0

．

20 ≦

Bs

≦

0．25

の値 が 妥 当であると考え ら れ る。 Oag 　］_{分 岐 層 間 変 位 比}の影 響

　

次に

_，

_{第 1}分岐層 間 変 位 比の影 響 を 調べ _{る た め}

，

B 、 値 をO

．

200

，0．

　

225，

0

．

　250 とし_， 第1層の_第 ユ分 岐 層 問 変 位 比 ：α_，

、

₁ を

0．20，

0

．

25

，0．

　

30

，

0．

　

35，0．

　40と変 化 さ せ た時のフ レ

ー

ム の層 問 最 大 応 答 塑性 率 ：μ血 ax と第 1層の 第 1分岐 層 間 変 位 比 ：a_。

_、

_、との_{関 係}をFig

．

5に示 す

。

a_。

．

_，値が小さviほ ど

，

フ レ

ー

ム _最大応 答が小さ くな ること は容易に わ_かる

。

．

し か し な が ら

，一

方

，

cre

_，

Lの値 を あ まり小さ_くし過ぎ ると

，

ブレ

ー

スの断 面 が 大き く な り過 ぎ るの で

，

こ の こと をも考え あ わ せ る と

，

制 振 装 置 のエ ネルギ

ー

吸 収が効 率 的に行わ れ

_，

フ レ

ー

ムの層 間 応 答 塑 性 率を 十 分に小さ く抑え る ために は

_，

ae

．

1値は 0

，

3 程 度に設 定す れ ばよい。 O 第 ユ分 岐 層問変 位比 分布の影 響

　

次に

，

最 上層 の_{基 準}化 さ れた第 1分 岐層 間変 位比 ： 砺

、

n を0

．

6， 0

．

8， 1

．

0， 1

．

2

，

　L4 と変 化させ た時のエ ル 7 6 5 　 　 　 4 費

B

の 3 2 1 　 D

．

O μ_f

騨

_i1

．

D 7 6 5 　 　 　 4 否

8L

_。

3 2 l 　 o

．

o　 　 　 コ

ロ

ロ 　 　6max

，

i 7 6 5 　 　 　 4 貯

8

°

。

3 2 L 　 O

．

D 　 　 　 　 ＝e 　 ns

_，

_i／コ_s 　 　 　 d

冨

0

．

60

−一

一

一

一

一

一

d

＝

1

．

20 　 　 　 y

．

n 　 　 　y

，

n 　 　 　 　

− 一一

d 　

＝

0

．

80

「一一

雫

一

d 　

＝

1

．

40 　 　 　 y

，

n_y

，

n 　 　 　 　

−

〒

一

一

d 　

＝

1

．

00 　 　 　 y

，

n

Fig

，

₆μA

、

，

βmax

、

t　and （ηs

．

t／万s）distribution　as 　a 　function　of 　dy

．

見

セ ン トロ

NS

波に対す るフ レ

ー

ム の層 間 応 答 塑 性 率 ： μ却 脚

_，

_{最 大 応答 層 せ ん 断 力 分} 布 ；_β 

，

、お よび有孔鋼 板 の 累 積 塑 性変形応 答倍 率 ：_（ny。

，

_{、／万。）}ta2）_の 分 布 を Fig

．

6に示す

。

　

dy．

_n の_値が小さいほ ど 上層に お ける

応

答 は小さ く な っ て い る

。

こ れ は

_，dy，

n が小さ い ほ ど 上 層で の_第 1_{分 岐 変 位}が小さ く な る た め

，

上層の せ ん断 剛 性が 相 対 的に大 き くな り

，

ホイッ ピング現象が抑えられるこ と

，

また

，

同 じ く， 上 層の制振装 置が小さ な層 間変位で 降 伏する よ うになる た め

，

そのエ _ネルギ

ー

吸 収 効 率が上 昇 する た めと考え ら れ る。制振装置に要 求される耐 力は

，

建 物の上層に い く ほ ど減 少する の で

，

有 孔 鋼 板の寸 法も 小さ くする ことが でき

，

し た が  て

，

ある程 度 まで は，

dy，

n の値 を小さ な値にす ること は可 能で ある

。

し か し な がら

，

α

。

，

1 の場 合と 同様

，

制振装 置の有 孔 鋼 板およ び ブ レ

ー

ス の断 面 寸 法に は実用上の_{制 約}があ る た め

，

これ を 考 慮す れ ば

_，dy，

n 値CS　O

．

8程 度が適 当と 思 わ れ る。 ○ フ レ

ー

ム せ ん断 力 分 担

．

率の影 響 　制 振 装置 が降 伏し た後の層の変 形の増 大 を 抑える もの は_， フ レ

ー

ムの剛 性であ りt 各 層の層 間 変位 が

一

様に な り

，

全 層に わ たっ て効 率の良いエ _ネルギ

ー

吸 収 を 行 わ せ る た めに は

，

適 正 なフ レ

ー

ム の せ ん断 力分担率を確 保し て お く必要が あ る。 こ の問 題は

，

制 振 装置の有孔 鋼板の 強度にばらつ き が あ り

，

_ある層のせ ん 断 強 度に低 減が あ る 場 合に

，

特に

，

重 要である

。

_本節で は

_，

こ う し た観 点 か ら

，

（5｝式で与え られ る強 度分布の う ち

，

あ る特 定 の層の_{制振 装 置}の 強 度に低 減が あ る 場 合に つ い て

，

フ レ

ー

ムせ ん 断 力 分 担率の影 響を検 討し て み る

。

_先に_示し た

Fig．6

の_結果より

，

有 孔 鋼 板の 累 積 塑 性 変 形 応 答倍 率は第3層で最も大き く な る傾 向にある の で

，

解 析モデ ル と し て

，

第 3層の制 振 装置の 強

度

を低 減し た モ デ ルを 採 用する ことにす る

。

　（5）式で与え られ る適 正な強 度分布を有す る モ デ ル

．

一

一

_ll7

・

・

一

一

を

Standard

　model _， 第3層の制 振 装置 の強 度 を 低 減し た モ デル をDisturbed　model _{と 呼}ぶ ことに し， 強 度 低 減 率 ：

L

_！を 次 式の ように定 義する。 　 　　　 　

Q

．，

、

s

−

Qis

　 　 　 　

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（7） 　 　 　L∫≡ 　 　 　

Qd

，

、

3 こ こ に

_，

Q

翫3 ：履 歴減 衰 装置の素 材 特 性の ばらつ きによ り

，

低下 　 　 　し た第 3層の制 振 装 置の第1分 岐 強 度 　フレ

ー

ムせ ん断 力 分 担 率 ：_rn を

，

全 層

一

定で

，

　

O．1．

0，

2，0．

3，

0

．

4

_，

0

．

5と した時の_， 層 間 変 位が最も大き く な る タフ ト

EW

波に対す る

Standard

　model お よ び

L

！を

0，

20

とし た

Disturbed

　model に お け る各層の応答 層 間塑 性率 ：μ、

，

i

，

最 大応 答せ ん 断 力 ：βtuax

．

iお よ

び

有 孔 鋼 板の _{累 積 塑 性変形 応答 倍 率} ：_{（ηsi／万s）}の _{分 布}を

Fig．

7に

_，

ま た

，

3種の地 震 波に対する強 度 を低 減し た 第

3

層の フ レ

ー

ムの層 間応 答 塑 性 率 ：μt

，

3 と7r

．

i との 関 係 をFig

．

8に示す。 　これ らの結 果 より

，

強 度 を低 減し た層で は

，

強 度の低 減が ない

Standard

　model の場合に比べ

，

_{有 孔 鋼 板}の累 積 塑 性 変 形応答 倍率 ：_η．

．

_i は1

．

5〜

2

．

0

倍 程 度と か なり 15 5 咽 脅 ε ω 32 75 5O 貯

3

の 92 7 巳 5 　 　 　 4 脅

8

の 32 I　 　 　 　L　　 　 　　 　 I 　 ロ

コ

ロ　　 　 　 ロ

コ

ロ　 　 　　 o

．

o　 　 　　 Lロ　　 　 　 リ

コ

リ　 　 　　2

．

ロ

　　

”

f

・

i



8 叫 i

　 　

・ 、

，

、戸s 　 　 　 　 （a ）　Sしandard 　mode 工 75 5 喝 か 9u

_っ

3 ？ 75 5 司 訟 39

_っ

32 1 55 　 　 　 4 か o 舅 32 　 　 　 I　　　　　　L　　 　　　　　l 　 　 　 　O

・

O　 　 　I』　 　 　0

．

O　 　 　 l

．

0　 　 　0

．

0　 　 　 2

．

0 　　 　　 　“_E

，

_i 　 　 6

・

。

・

_．

_i 　 　 ・ 8

，

i戸、 　 　 　 〔b）　D±sturbed 　model 　　 　　 　　　Yf

_，

_fO

・

50 　

−一

一

一 一

一

Yf

_，

_i

−

o

・

2° 　　 　　

一一一

「_f

，

_t

°

0

・

40

− ・

・

一

・ _f

．

_i

‘

°

・

1° 　 　 　 　

一・

一

▼_f

、

_i

’

°

・

30

Fig

_．

_7　μx‘

_，

_βmax

_．

_t

_，

_{〔osc／万s｝}distrlbutiens　as　afunctionof　_rt

．

、

一

一

₁₁₈

…

大き く な るが， γf

，

i を 大きく す る につ れ て

，

η

。

，

tの 各 層 のばらつ きは小 さく なる こ_と

，

また

，

いずれの場 合にっ いて も

，

β  ．

、

iの 分 布に差は な く

，

　 rx

．

‘が0

．

2以 上で あ れば

，

強 度を低 減した層の フ レ

ー

ム の層 間 応 答 塑 性 率 も， Standard　model の_{場 合}のそ れ と ほ と ん ど同じと なるこ と が わ か る。 これ は

，

制振装置の強 度 分 布に乱れ が生じ ても

，

フ レ

ー

ム の 岡 性 と 強 度により

，

変 形 お よ び損 傷の 集 中が抑え ら れ る た め と考え ら れ る が

，一

方 逆に

，

7Si を大き く し す ぎ る と

，

フ レ

ー

ムに余分な強度を賦 与す る こと と な り

，

不 経済と な る

。

し た がっ て

，

あ る層に強 度 の低 減があり

，

強 度 分布が適 正 分 布か ら乱れた場 合に も， 低 減 層の変 位 応 答の突 出を防ぎ

，

ほ ぼ

一

様な変 位 応 答 を 示すこ とが期 待で き

，

かつ

，

_{経 済 的}な もの と する ために は_， フ レ

ー

ム せ ん断 力 分 担 率は

，

e

．

　20

〜

O

．

30_{程 度}に設 定 するのが妥 当で あ る と思わ れ る。 　な お

，

は り

・

柱剛 比 ：

kbc．

iの相違 に よ る応 答 量の変

勤は

，Standard

　model お よ びこ こ で扱っ た

Disturb

∈

．

d

model の いずれの場合につ いても十分無視し う る程度で あ り， 弾 性フ レ

ー

_{ム に よる層 間連 成 効果は}

_，一

_般に ， 小 さい と考え られ る6）_{の で} ， 本 研 究で は， 標 準 的な値と し て

，

k

りc

、

i

…

1

．

0の値 を採 用 する

。

　本 節に示し た以 上の結果 よ り

，

次 節 以降 では

_，

構 造特 　 L2 り fp31

．

o 0

．

8 o

．

6 o

．

2 O

．

0 　 Lo 口 f

，

3o

．

8 O

．

6 O

．

2 0

．

0 O

．

0　 　 　 0

．

10

，

2　　　 0

．

3　　 0

．

4　 　　 0

．

5

．

　 　 　 マ （a）B

書

O

，

200 　 　 　 f

・

二 　 　 s o

．

o Fig

．

8 【e　卩SHE 　四Sw 　NSIE 　NS 0

．

1　 　　0

．

2　 　　0

．

3　　　0

．

4　　 　0

，

三

r

　 　 　 T 　 　 　〔b）　B　

＝

　0

．

225　　　　　　　f

・

i 　 　 　 s

Table2 Structural　propertles　of　sample 　bui］dings T1 〔

臼

E

匚

｝ ZD

．

OF

．

　 　 　 ‘0

．

0

、

F

、

o

．

ヨ区550

、

5噌557D 』F

．

　

　

　

　−

7

　

、

0

．

59了0 m_エ1仁

・

。

。

［

z，

、

。

〕 o

．

「480D

．

71甜 o

．

8549 Ta

τ

_geごfl

・

。

r1 2 3 nd _{z “ 甌} ち

・

匿

0

・

225

・

_μ

・

_．

・

コ

0

・

30

・

Tf

．

i

昌

0

・

3°

・

dy

．

n

’

°

・

e

・

kb。

gL・

O ap

’

o

・

111s

・

6P

’

3

・

51L9

・

・_P

；

o

・

155自

’

ゆ i

日

4S

°

・

H

＝

370

・

°岡

Table　

3

　R6sponses　of　M

．

D

．

　O

．

　F

．

　imear　systems 　 　 　 　Under 　SinuSOidal 　e乂CitatLon

鱒

_。

〔

「

ad 〆5

・

ω 2D

．

0

．

F

．

盲5

．

四94DO

．

F

．

11

．

455 ，D

．

OF

．

　

　

　

　

’

囓

軌．

9　m5 ム　 　 　 （c切 　　e詫P o

．

z590

、

27Lo

．

〜＆5 ム

。

n

。

正〔

・

団

｝ o

．

2550283o

．

〜＆【 a 　 　 ！ 6 　exp 　　　　　　analL

、

0』0095B10L4 性 値 を

，

ほ ぼ適 正と思わ れ る

B

。＝ O

．

225

，

α。

，

1

＝

_o

_．

₃

_，d

_。

_，

_n1

・

_ol8

_，

_ζ 暗‘

＝

0

．

10 （全 層

一

定 ）

，

ル‘

＝

_O

_．

_{3 （全 層}

一

_{定 ）}

_，hbC，

i

＝

1

．

O （全層

一

定 ）と し た建 物 を基 準に して

，

ある特 定の層につ い て の み履 歴 減 衰 装 置の復 元 力 を実 験 的に求 め

，

他 の層_につ いて は数 値 復 元 力モデル を用い る オ ン ライン

・

コ ン ピュ

ー

タ制 御 実 地 震 応 答 実 験 を 行 い

，

履 歴 減 衰 装 置に要 求さ れ る塑 性 変 形 能 力や エ _ネル ギ

ー

吸 収 能 力等を検 討す る。 o

．

50 　 凸 （c皿） 0

．

OO

一

〇

，

50 　 0

．

0 0

．

50 　 ム （cm ） O

，

OO

一

〇

，

50 O

．

50 ム （cm ） 0

．

00 3

．

0 6

．

0 （a）　2D

．

O

．

F

．

9

．

0 L2

．

0　　　　　15

．

O Time 　（sec ） 0

．

0 3

．

0 6

．

0　　 　 　 　　 9

．

O （b）　4　D

．

0

．

F

．

12

．

O　　　　　工5

．

O Time　（sec ）

一

〇

．

50 　 　 0

．

0　　　　　　3

、

0　　　　　　 6

＿

0 　　　　　　9

．

0　　　　　　12rO 　　　　　　15

．

0 　 　 　 （c）　7D

．

O

．

F

．

　　　　　　Time 　（sec ）

　 　 　 Exper 工mental 

冒

冒

　一

一

冒

冨

_Analyttcal

　 　Fig

．

　g

Seismic

　responses 　of 　M

．

　D

．

0

．

　F

，

［inear　systems 　to　El

　 　 　 　 Centro　NS　earthquake

4．

多 質 点 系モ デル に おけるオンライ ン

・

コン_ピュ

ー

タ 　 制 御 実 験 精度の検証 　

．

ま ず

，

3節で求めた適正 な構 造 特 性を有す る多層建物 につ い て弾 性 応答実験を行い

，

前報31で示し た オンライ ン

・

コ ンピュ

ー

タ制御実験シス テム の 多質 点 系モデル に お け る精 度の_{検 証}を行 う。 な お

，

試験 条件は， 前 報で報 告し た

一

質 点 系の場 合の例 題と同 様に

，

試験機の ス ト ロ

ー

ク速 度 ：Vsを2

．

35 （mm _／皿 in＞

，

デ

ー

タ_取得に要す る時 間 ：

Ts

をO

．

1443 （sec _＞と し

，

減 衰 定 数 ：

h

は 0

．

02と し てい る。 ○ 正弦 波 応 答 実 験 　 多 質 点 系モ デル に お け る実 験 精 度 検 証の_例題 と して

，

まず

，Table

　

2

_に示_す構 造特 性_を有_{す る}

2，4，7

の各 質 点 系につ い て

，

補 正 積分刻み幅の上 限 値 ：Atu を2

・

At

，

積分時間 刻み ：

At

を 1／（20

・

ω）と し， 変 位， 速 度と もに

0

の状 態か ら定 常 状 態に至るまでの弾 性 正 弦 波 振 動実 験 を行っ た

。

表 中

，

Trは基 本 固 有 周 期

，

　 mi は全 層

一

定の 各層の 質 量， ま た， nd は同じ く各 層

一

_{定の ユ層 当た り} の制 振 装 置の設 置 個 数であり， 制 振 装 置お よびフ レ

ー

_ム の各 断 面 性 能は

_，

多 質 点 系モ デルが3節で示した ほぼ 適 正 と思われ る構 造特性 値を有するよ うに_，

Appendix

に 示す方法 に よ り算定し た。 な お，

2

質点 系につ いて は

1

層部分

，

4 質点系につ い て は2層部分

，

ま た

，

7質 点 系 につ い て は

3

層部分の履歴減衰装置につ い て復元力 を求 め る た めの 実験を行い

，

他の層につ い てのそれ は_， 線 形 の_{数 値復}元 力モデル に_置き換え_てい る

。

　入力 正 弦 波の振 動 数 ：ω。を 系の基 本 固 有 振 動 数 ：ω に

一

致さ せ た場 合の定 常 時の層 間 変 位 応 答 振 幅の値 を

Table

　3に_示す。 表 中，　Aexp は実験 値， △a

。

a1 は解 析 値

で あ る。 な お

，

実験結果の荷重

一

ピン間相 対 変 位 関 係に は摩擦 力が あり

，

数値解析解には

，

これを

0．

150 （t）の ク

ー

ロン摩 擦と して評 価 し た3） 。 ま た

，

数値解 析に用い た手 法は3節で用い た そ れ と同 様であ り， 積分時間 刻み は 0

．

001 （sec _）とし てい る

。

　こ の表よ り

，

どの_質点 系につ いて も， 実 験 値は， 解 析 値と良好に

一

致す ることがわか る

。

○ 弾 性 実 地 震 波 応 答 実 験 　次に_， 同じ2

，

4

，

7質 点 系につ い て

，

積 分 時 間 刻み ： At を0

．

Ol （sec _）

_，

_補正積分時間刻み の_{上 限値} ：

Atu

を O

．

　02 _（sec _）と して

，

エ ル

・

セ ン トロ

NS

波に対す る弾 性 実地 震 応 答実験 を 行っ た

。

　 Fig

．

9に実 験を行っ た 層の層 間変位 応 答の時 刻 歴 を実 験 値 を実 線で

，

数 値 解 析値を破 線で

，

そ れ ぞ れ

，

示す

。

　こ の図か ら_， 系の最 高次の 固有 角振 動 数 が

2

質点系で

49

．

45 （rad ／sec ）

，

4質 点 系で 63

．

36 （rad 〆sec _）

_，

7_{質 点} 系で 88

．

98（raClfsec ）と か な り高いに も か か わ らず

，

実

験 値は_， 解が発 散す る こともな く

，

また

，

そ の層 間 変 位 応 答の時 刻 歴は全 時 刻 を通 じて数 値 解 析 解 と よ く

一

致 し て お り

，

前 報に示 し た オン ライン

・

コ ン ピュ

ー

タ制 御 実 験 法 を 用い れ ば_， ブレ

ー

ス制 振 装 置 付 中 低 層 架 構の弾 性 地 震 応 答 性 状 を十 分 再 現で きる ことが わ かる。

5，

弾塑性実 地 震 応 答 実 験 　前 節では_， 本 研 究で採 用したオンライン

・

コ ンピュ

ー

タ制 御 実 験システムが多質 点 系につ い て も十 分 な精 度 を 有する こと を明ら か に し た

。

本 節で は

，

こ の精 度 検 証 試 験 結 果 を基に

，

最 も損 傷が集 中 する と思わ れる層につ い て のみ復 元 力を求め る た め の実験を行い

，

他の層にっ い て は Ramberg

−

Osgood 型の _{数 値 復}元力モ デル を用い た 多 質 点 系の_{弾 塑 性 実}地震応答 実 験を行い

，

ブレ

ー

_{ズ 制振} 装 置付中層架構の応 答性状や履歴 減衰装置のエ ネル ギ

ー

吸 収性 能 お よ び 塑 性変形 性 能等を 明 ら かに す る

。

ま た

，

多 質 点系における数値復元 力モ デル の_{精 度}

_，

_{適 用 性}の限 界 を検 討 する た め

，

全 層の復元 力を

Bi−1inear

型および Ramberg

・

Osgood 型の _{数 値 復}元 力モ デル を用い た応 答 解 析 を行 うと ともに

，

より簡 便な

，

実 験 を行 う層 以 外の 復 元 力 を

Bi−linear

型の数 値 復 元 力モ デル に近 似したオ ン ライン

・

コ ンピュ

ー

タ制 御 実地 震 応答 実 験を行い

，

そ の有 用 性につ いて も検 討す る。 　な お

，

以下で は

，

実 験を行う 層以 外の復元力を

Bi−

linear

型 お よ び

Ramberg・

Osgood

型の数 値 復元力モ デ

ル を 用い た オン ライン

・

コ ン ピュ

ー

タ制 御 実 験を_， それ ぞ れ _，

H ．

E ．

　

B ．

（

Hybrid

　

Experiment

　using 　

Bi．

linear

mode1 ）

、

　H ．

　

E ．

R ．

　

（Hybrid

　Experiment

　using

_{Ram ・}

beTg・

Osgood

　model _）

， また， 全 層の復 元 力 を

Bi・

hnear

型お よ び

Ramberg−Osgood

型 の数値復元力モ

　 　 　 3

．

00

デル を用い た数 値 解 析を

，

そ れ ぞ れ

，N ．

　A

．

B ．

　 　 　 A

（Numerical　Analysis　using 　

B

レ

linear

　model _）

_，

 〔cm ）

N ．

A ．

R ．

（

Numerical

　Analysis　using 　

Ramberg−

　　 9

．

。0

0sgood

　model _）と呼ぶ ことにする。

Table4 1nfluenceDf　restoring forcecharacteristics

　 　 　 on　selsmlc 　responsesS 甑 耐

己

rd 　 u 側 01 5L

・

ユi

口

聞

r R

皿

b

¢「

5

・

Os80qd

ヨ

曾　 　（

。

m ） 　 5冊真 胸

ロ

enooL 　A

旧

ly3is 　lHAB

．

1

．

一．．

≡

．

一齟

　o駆5 HybridExperL

嵒

e 乢 ［樋

．

E』 」 　D

．

356 晦

ロ

巳

ricalAn51ysi8 帆直

．

Rl 　 ゆ

．

33Z 区ybridE

跚

erL

圈

en し ｛H

．

ER

．

， 　0329

血

m邸 〔c口 ｝ 1

、

肥5 匡

．

ε74L

．

8741 ＆49 7　（し

．

 

｝ P 聖区

、

5ヨ52473L884822531

”

₅₃ 巳063

．

ア

9

了

37653733

　

　占

一

EL

　

CE町RO 　N5 　1AFr 　巳h 　 　n 　s 宮　 　【

 

1

　

5

旧

x40

．

06』 03L361

．

8090

、

335 蝿

．

5DLo

、

3055 τ3訃50335 ム ロ眠 瓦（G

ロ

） 訌7751

．

嗣 51

．

7501 巳旧

〜

W 　 〔t

・

cm ， 　P

ア

．

跚5II

、

4648571112

［

9 り_s5

．

巨54 ヨ

．

菖01347 囗 3巨99

「

_s 凶　n3 ヨ8　952z4

．

1L635719

一

3

．

oo 3

．

00 ム （cm） 0

．

00 5

．

1 適 正な構 造 特 性 値を有す る架 構の_実地震 応答性状 　 　 と履 歴 減 衰装置の復元力特性の応答に及ぼ す影響 　実 験 対 象の建物は

，

3節で求め た適正 な構 造特性 値を 有 ずる 7層 純 鉄 骨 建 築 架 構 （

Standard

　model _）であ り

，

前 述の ように

，

制 振 装 置の第

2 ・

第 1分 枝 剛性比 ；ζ風 ‘

，

フ レ

ー

ム せ ん断 力 分 担 率 ： γXi お よ び は り

・

柱剛比 ：

hbCIE

は_， そ れ ぞ れ

，

0

．

10

，

0

．

3および1

．

0で

，

全 層に わ たっ て

一

定とし

，

また

，

ae

．

1

，

　

Bs

お よ び

dy，

n は

，

そ れ ぞ れ

，

0

．

3

，

0

．

225お よ び0

．

8とし て いる

。一

方

，

地 震 波は

，

エ ル セ ン トロ NS および タフ ト

EW

の 2_波と し

，

烈 震 を 想定 し て

，

地動 最 大 速度 ：

Vma

_． を

40．

　

O

　

kine

に基準 化して用 いた

。

ま た

，

実験に供す る層は

，

3節に示し た 結果よ り

，

有孔鋼板の_累積塑 性 変 形 応 答 倍 率の最も大き かっ た第

3

層と し， 積 分 時 間 刻み ：

At

お よび積 分 時 間 刻み の上 限 値 ：

Atu

は_， それ ぞれ

，

0

．

005 （sec ）お よ び 0

，

_{01 （}sec _）とし た

。一

方， すべ て の 層につ い て数 値 復 元力モ デル を 用い る実地 震 応 答 解 析の積 分 時 間 刻み ：

At

は

，

　

D．

001 （sec _）と して い る

。

　応 答量の う ち 工学 上 重要と思わ れ る_， 第 3層の試 験 体 の_最大 ピン間 相 対 変位 ：δ。ma

．

お よび 最 大 層 間 変 位 ： △

 

x

，

試 験 体の履 歴 吸 収工 ネル ギ

・

一

： 曜ρお よ び有 孔 鋼 板の塑 性 率 ：μ。， 累 積 塑 性 変 形 応 答 倍 率 ： η。を， Table 4 に示す。 また

，

Fig

，

10に

，

層 間 変 位の時 刻 歴を

，

そ れ ぞ れ H

．

E

．

B

．

を太 実 線

，

　 H

．

E ．R ．

を 太 破_線

，

　

N ．

A

．

B ．

を細 実 線

，

N

．

A

．

R

．

を細破線で示 す

。

さ らに

，

　

Fig．

ll に は

_，

エ ルセ ン トロ

NS

_波に_対する_， 試験 体の_{荷 重} ：

P 一

ピン_間相対変位 ：δ。関 係を示す ti3）

_。

　これ らの_{結 果}よ り

，

その_再現性が 最 も高い と 思 わ れ る

H ．

E ．R ．

に_{注 目}す る と

，

最大層 間変位は

_，

エ ルセ ン トロ 0

．

0 3

．

0 　 6

．

0　　 　　 　　 9

．

0 〔a ）　　EL 　CENTRO 　NS 止2

．

0　 　 　 　玉5

．

O Time　（s∈

・

c ）

一

3

．

00 　 　 0

．

0　 　 　 　3

、

0　 　 　 　6

．

0　 　 　 　9

．

0　 　 　 　12

、

0　 　 　 　15rO 　 　 　 （b〕　TAFT 　EW　　　　　　Tlm巳　〔se の 　 　 　 　

一

　Hybrid 　experimen じu5ing _Ramberg

−

_Osgoodmode1 　 　 　 　

呷

一

弓

一

一

　Hybr 王_dexp

邑

rlm ∈nt 　us±ng Bi

−

1tnear mode1

　 　 　 　

−

　Numerical 　arLa1 アsls　using 　Rambe匸g

−

Osgood 　model

　 　 　 　

−一

一

一

一

　Num巳 【ica工anslysis 　using 　巳i

−

11near 　model

　 Fig

．

10　Tirne　h孟story 【）f　inter

・

sLory　displace

．

ment 　response く）f

　 　 　 　 　inelastic　systems 　with 　various 　restoring 　force　charac

．

　 　 　 teris亡iCS