予測型適応制御による可変剛性型制震システム : 制震構造の研究

【論　 文

I

UDC ：624

．

042

．

7 ：699

．

B42

　 　日本 建 築学会構 造系論 文 報 告 集 第416号

・

1990年10月

Journa且of　Struct

．

　Constr

．

　Engfig

、

　AIJ

，

　No

、

416

，

0ct

．

，

1990

予 測

型

適 応

_制御

に

よ

る

_可

_変

剛

性

型

_制

震

シ

ス

テ

ム

　　　　　　　 噂

　　　　　　　 制 震構 造

の

_研究

ADAPTIVE

　

CONTROL

　

WITH

　

PREDICTIVE

　

OBSERVER

　

FOR

　　　　

ACTIvE

　

ADJUSTABLE

　

STIFFNESS

　

SYSTEM

　　　　　

Active

　

Seismic

　

Response

　

Controlled

　

Structures

　　　　

小 堀 鐸

二 ＊

，

鎌 形 修

一

＊ ＊

距 ゐ

_{ゆ KOBORI}

　and 　

Shuichi

　

KAMA

　

GA

　

TA

　

The

　act重ve 　adjustable　sしiffness　system 　is　a　mechanical 　device　with 　the　ability 　to　detune 正rom 　the seismic 　_ground　motiQn

．

　

An

　adaptive 　control 　

is

　newly 　adopted

_，

　

in

　which 　an　analytical 　observer

prediCts

　the　optimal 　stiffness　in　each 　half　cyc 【e

．

　From　the　results 　of　a　DIB　analy 口cal　simulator

，

the　control 　effect 　

is

　evaluated 　as 重

he

　

isolation

　

from

　the　seismic 　

dominant

　components 　alld　the　can

−

cellation 　of　the　resonant 　force　by　the　seismic 　force

．

　Some 　necessary 　contrQl 　conditiQns 　and 　the　re

．

quired　capacity 　of　contrQl 　

devices

　are　

demonstrated

．

　

Keyworcls ：Active・Seismic・1〜esPonse 　

C

（mtrol

，

　Active　Adjustabte　

Stt

_；

t

／

fness

，

4daPtive

　

Centrol

，

　Predi‘tive

　 　　　 　　

Obserwe

厂

，

　

DIB

　

Respanse

　

SPectra

1

章　序 　ダ イ ナミック

・

インテ リジェ ン ト

・

ビル （DIB ）文 4）_は 制 震 構 造の基 本 概 念蜘 _{を能 動 的な構 造 形 式と して実現} す るもの で

，

地 震 応 答 過 程を記 述 した 運動 方 程式 （1 ） か ら導いた状 態 方 程 式 （2）の考 察か ら は

，

構造 特性の 動 的 調 整に よる非 共 振 化の制 震 概 念と

，

構造物の_質量

，

減 衰， 剛 性 特 性を調 整 可 能にする装 置 化の 方 法 が 考え ら れ る文η Q 　　 　M ＊X（t）＋

C

＊

th

（t）＋

K

＊ x｛t）

＝

・

− M

＊_圦置） 　　 　　 　　　 　　　

一 一 ・

…・

・

・

…一

・

・

………

（1 ） 　　M ：_質量行 列

，C

：_{減 衰 行}列， κ：剛性行列 　　 　

X

｛　

t

）＝

E −

’

iFs

（

t

）＋

F

。（

t− dt

）ト

・・

…・

・

・

・

……・

・

（2） 　 　 　

E ＝

M 十α＊

C

十b＊K

・

……・

・

………・

・

…・

…

（3） 　　 　Fs〔t）

＝−

M ＊_雪｛t）

…・

・

…・

…・

・

・

………・

・

（4） 　　 　 Fn（t

− dt

｝

＝− G

，＊th（t

− dt

）

− G2

＊猷ε

一dt

＞ 　　 　　 　　　 　

− G3

＊コσ（t

− dt

＞

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一

一

（5） 　　 　

G

，

＝b

＊

K

＋

d

＊

C ・

……・

・

……一 ・

……一 ・

・

（6） 　　 　

G

，

＝

α＊

K

＋

C ・

…・

…・

………・

…・

…・

……・

…

（7 ） 　　 　 G，

＝

K

・

・

・

・

…

　

『

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　

一・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（

8

） 　　 　α

＝

0

．

5＊

dt，

〜）＝

0．

25

＊

dt2・

・

・

・

・

・

…



t・

・

・

…



一

（9 ） こ の 中で可 変 剛性 型 制 震システム は1950年代に検討し た構 造 部 材 固 有の非 線 形特性を利用した人為 的非線形特 性9！）_に 新た に能 動 的な調 整 機 能を付与 し た もの で

，

そ の_{装 置}化に は可変 筋 違い 型

，

可 変 関 節 型

，

可 変 柱脚型等 が_考え られ_る文6〕

・

7 ） （Fig

．

1）。 　本 論で は こ のよ うな_可変 剛 性型制震 システ ム を 用い

，

制震構 造の基 本 概 念で提示し た

“

地震動の_卓越周期か ら 回避する非 定 常 非 共 振 化

”

を実 現す る 制 御 アル ゴ リ ズム と し て，

“

予 測 型 適 応 制 御又6 ）

・

7 ）

’

を新た に導入 す る

。

1950 年 代の非 線 形 振 動の研 究文21で は

Phase−Plane一

δ法 で解析し たが， 本 論で は電 子 計 算 機を用い

，

1DIB

数 値 解析シ ミュ レ

ー

タを構 築し

，

制 震 特 性と制 震 装 置に要 求 され る性 能を評 価す る。

鬮

_Ac

用鼠

ヒ_1ve］ractngAC 仁ive 　Hi  e ムじtive 　B85e

Fig

．

1　Active　ad｝ustable stiffness devices

2

章 　 可 変 剛 性型制 震システ ム 　 可 変 剛 性 型 制 震 装 置は

，

メカニ カルな機 構で能 動 的に 剛 性を調 整する こと を想 定し ており

，

そ の剛 性 装 置に付 与す べき基 本 特 性は次の よ うにま とめ られる。 ＊ _鹿島建 毅（株）京 大 名 誉 教 授

・

工博 ＊ ＊ _{鹿 島建設 （株 ） 小 堀 研究室}

・

_{工 修}

Kajima　Corp

．

　Emeritus　Plof

．

　of 　Kyoto　Univ

．

，

Dr

．

　Eng

．

Ka亅1ma 　Corp

．

，

M

．

Eng

．

（

Al

） 剛 性 装 置は設 定された剛 性 を保 持す るだけで

，

加 力 能 力は持た ない

。

（

A2

） 剛性 装 置は構 造 物の振 動 状 態に応じ て 駆動さ せ る た め， 固 有 振 動 周 期に比べ 高 速な応 答 性 をもつ

。

（

A3

） 剛 性 装 置は メ カニ カ ルな装置で あ り

，

（9 ）式で 表され る よ うに （

L

。ax ＋1）段 階の 剛 性 状 態 が 設 定で き る

。

　　 　κ（L）

；

KMAX

−

L＊K¢

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

・

…

　（9 ） 　　

jL

：_{剛 性 指 標 ［}

L ＝

＝

O，…，

五Ma．］ 　

KM

。X：最 大 剛 性 値

，

　

K

．：剛 性変化 幅 2

，

1 半周 期 型駆動 アル ゴ リ ズム 　可変剛性装置と して可変長 型

，

可変断 面 積 型

，

可 変 勾 配 型等の可変筋違い型制震装置を想定する （

Fig．

2

）

。

　 剛 性を可 変 化す る機 構と して

，

筋違い に Slip型 復 元 力特性をもた せ

，Slip

状 態か らHardening 状 態へ の遷 移 点を調整可 能に す る

。

遷移

点

の変形を剛 性 装 置に想 定 さ れる変 形よりも大き く設 定 すれ ば

，

そ の状 態で は剛 性 装 置は構 造 物に_{剛 性}を寄 与し ない ことになり剛性の可 変 化がで き る

。

この_{駆 動}アル ゴ リ ズム は半周期ご との弛緩 状 態で遷 移 点を 調整す る た め

，

基 本 特 性 （

A1

）を 満 た す構 造 系を加 振し な い駆 動が可 能に な るばか り か_， 基 本 特 性 （A2 ） を 満たす 高 速 応 答 性 も 得 られや すくな る （

Fig，

3 ）。

H

_、

_」

Adjustable Length _Type 　 　 Fig

．

2

　　 。

　　　　　 丶

1

丶

、

、

　 　 　関

、

　　　　　 　　　　　

丶

tS 　 　 　 tX

・

、

　　　　　　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

　

x 　 　 　 Kt　　　　　　

、

、

、

、

丶

　Adjustable 　 　 Adju6table

　S

“

Cti

°

n_A

「

ea _{Type 　lncli・a ヒi。 ・ Type}

Mechanlsm 　of 　actlve　bracing

 

四

’

’

り

自

O

隅

』

o

】

o

　

　

’

　 　〆

　

_’

’

’

’

’

’

／

’

’

’

’

’

／　　 　 　 D正8P1日c  巳n【 D

【

5pla

［

圏

en

し

_龍 剛 叩凶   血 ロ D18ph

己

血

n

ヒ

  洫

四

C

σ

o

矼

σ

1 L

囎

呂匸h

Fig

．

3　Basic　restoring 　_property　of 　 active 　

bracing

図

＼ 、

図

×

図

　   　 　 　  　 　 　◎　 　 　  　 　 　 　  e

…

1

・

g  τ19h

ヒ

en1  　⊥n　Te

“

slo

“

　 　 　   コra・t

・

8  

slackln8 加 Comp

【

essto

”

  　 　 　　 　 　 　◎　 　 　 　 　　 　 　 　  　 　 　   51acki

口

_g1

皿

C

四

_pre85iDmT正ShヒEnlng 　in　T

已

n

日

ton

巳ra

・

塊 ◎ 　 　 　 　 コract

・

g  StateBmd     B

・

a

。

i

・

g     　 　 　 　   　ム氓iVHt正  ◎　 　　 　　 　　 　　 　  l　Slackln 巳 i隔 e

【

dr±vtng 二

。

　prep

旦

【

已

lne

：

t

　

hoLf

　

cycle

Slocking 　 　 　 l

　

Act↓veL ±ng

Unde

・

d

・

iv1 

・

・

P

・

epa

・

・

i

nexし　h81∈　OyOle　　　　　　　l

Fig

，

4　Timing　chart 　of　basic　driving　aigorithm

一 126一

半 周 期 型 駆 動ア ル ゴ リズム ； こ の可変筋違い装置を用い 構 造 物の振 動 周 期 を 調 整 する ためには

，

X型に組み込ん だ可 変 筋 違い装 置を次の ように駆 動さ せ る （Fig

、

4）。 （a） 変 形が半周期 （［

A

］→ ［

B

］→ ［

C

］）_{経過 する間に}

，

次の_半周期に_備え

_，

弛緩状態に あ る ［筋違い   ］の 最 適 剛性 を決 定， 調 整す る

。

（

b

） 変形 が半周期 （［

C

｝→ ［

D

］→ ［

E

］）経過 す る 間 は

，

〔筋 逢い  _］が弛緩状 態にあ り， 次の ［

E

］以後

．

_の 半周 期に備え最 適 剛 性 を 決 定， 調 整す る

。

2

．

2 予 測 型 適 応 制 御 　制 御工学で の極 配 置 法は_， 定 常 的な振 動 特 性の設 定 法 を 示して いる が

，

非 定 常な地 震 動に対して構 造 物を非 共 振 化 する ためには

，

振 動 周 期 を 時々刻々調 整 する動 的 極 配 置 法が必 要である

。

そ こ で半 周 期 型 駆 動ア ル ゴ リ ズb で設 定 する半 周 期ご との剛 性の選 択 法とし て

，

卓 越 周 期 回避 型 制 御と予 測 型 適 応 制 御の 二 種 類の制 御ア ル ゴ リ ズ ムを検 討する （

Fig．

5）

。

亟 ］

m

Fig

．

5　

Scheme

　of　

decisiom

　

logic

　越周期回 避型制 御 ：_時々 _刻々の_{地 震 動}の_{周 波 数 成 分 を} 分析し

，

周波数成分が最 も小さ く な る周 期 を選 択す る

。

PROCESS

−

1　a_{地 震 動}の周 波 数 成 分 ［

S

，試

T ，

．

f

）の 　 　 　 分 析 　 各 時 刻 ［T〕で地 震 動の周波 数 成 分 ［S，

AT

．

f

）］を識 別 する には

，

短いデ

ー

タ から周 波 数 成 分を識 別で き る分 析 法が必 要にな る。 周 波 数 分 析 精 度を確 保す る た め に必 要 とさ れ るデ

ー

タ長さ は分 析 法ご とに異なり

，

_例えばパ ワ

ー

ス ペク トル で は

2−

4周 期分のデ

ー

タ 長 さ が 必要と さ れ る が

，MEM

ス ベ _{ク ト}ル は半周期 程 度の デ

ー・

タ か ら で も識別で き る文a） 。

PROCESS

−

_{2a 　最適 剛性の選択}

コ

　 可 変 剛 性 装置によ り 選択可 能 な振動 周 期の ス ペ ク トル 値 を比較し

，

その_値が最小と な る剛性を選択す る。 卓 越 周 期 回 避 型 制 御の問題 点 ：リ アル タイム制 御の_中で は

，

周期分析 法で のデ

ー

タの取 込み時 間 は 必 然 的 な 遅 れ 時 間と なる

。

そ れ ばか り か実 際の地 震 動の周 波 数成 分の

継 続 時 間 が分 析 法で必 要と す る長さ よ り短い時に は

，

十 分 な精 度で 周波 数 成分 を識 別で き ない ことになる

。

　パ _ワ

ー

スペ _{ク トル は} ， 時系列 座標か ら周波 数 座標へ の 座 標 変 換であ り 周波 数 座 標の設 定に よ り出 力 結 果が異な る

。MEM

ス ペ ク トル は予測フ ィル タ項 数に よっ て は 分 析 結 果に双峰 性があり， 出 力 と 入 力の関 係 が非 線 形で ある だめ

，

・

分 析 結 果の パ ワ値か ら地 震 動の周 期 成 分が最 小とな る周 期を 選択で き な い状態 も考えられる

。

　いずれの分 析 法

’

にせよ

，

その_{分 析 精 度 を 満}たす 長 さの 振 動 情 報を分 析し

，

そ の結 果か ら最適剛性を選 択す る時

，

共 振状態の よ う な漸増振 動では

，

剛性を調 整し た_後の振 動 成 長 を抑 制 するこ とで最 大 応 答 値を低 減で き る が

，

非 共 振 振 動では

，

分 析して い る間に最 大 応 答 値が生じ

，

剛 性 を 調 整し て も最 大 応 答 値を低 減で き ない可 能 性があ る

、

こ の よ うな非 共 振 振 動 を抑 制する に は

，

地 震 動の到 達 以 前に剛 性を調 整す る

“

予 測 型 制 御

”

が必 要にな る

。

　また応 答の 成 長 過 程文1）_{で は}

_，

_{最 大応答とな る周 期は} 外 乱 周 期と

一

」 致せ ず （Fig

．

6）

，

地 震 動の _{卓 越 周 期 成 分} か らの回避 を目指し た 剛性選 択 は 必ずし も応答を最 小 化 せず

_，時

々刻々 の 地 震 動と構 造

_物

の 状 態 量に応じて剛性 を 選択す る

“

適 応制御

”’

が必要にな る19） e

匸

O

贋

り

_而

」 0

尸

 

り

U

曙

言 石 2

_ω

，

、

_、

_、

、

_、

_、

_噛

 

dOreP

’

ジ

△

l

t．

： 1

獣

、

書

　 　 　 Period 　 ’1」

爪

！ ₁

_臆

N

・

　 　 PeHod

Fig

．

6　Characteristics　of 　transient response

予測 型適 応制御 ：卓 越 周 期回避 型 制 御の問 題 点 を解 決す る た め

，

制御工学 での観 測器110）

・

Mll） を 用い た

“

予測 型 適 応 制 御

”

を新たに_導入 する _（

Fig，

7 ）_。 こ の_制御アル ゴ リズム では 地 震動の周期 成分 を 分析す る代わ りに_， 構 造 物の 振 動 状 態 を予 測シ ミュ レ

ー

トし

，

その結 果か ら設 定した_{評価関 数}を算 定し最 適 剛 性を選 択す る

。

そ の予 測 解 析では

，

構 造 物の振 動 状 態 を計 測し た情 報を初 期 条 件 と し て設 定することで振動状態に応じ た 剛性が 選 択で き る

。

’

耐 震 設 計の中では構 造 物 を 力学 的な振 動モ

_デ

ル とし た

Fig

．

7　Adaptive　control 　with 　predictive　observer

地 震 応 答 解析が行わ れて お り

，

構 造 物の振 動モ デル へ の 同定は比較 的 容易に行え る

。

さ ら

1

に

DIB

で は設 置さ れ た振 動センサ か ら得ら れ る振動 情報の分析に よ り

，

構 造 物の振 動 特 性 を時々刻々評 価し

，

構 造 部 材の 経年変化 や 使用条 件の変化によ る振 動 特 性の変 化に も対 応す る

。

　 定 常 振 動では部 分 的な計 測デ

ー

タ か ら そ の周 期 を分 析 すれば

，

それ以後もその_周期が続く と予 測で きるが

，

地 震 動では既に到 着し た地 震 動か ら次に到 着 する地 震 動 を 予

測

すること は難しい。

1

その ため

DIB

の基 本 概 念では

，

地 震 動情報の予測精 度を高め る た めに

_，

地 震 観 測 ネッ ト ワ

ー

ク文】Z＞_{の ようなイン フラス トラ ク チャを想 定し た} 。 　 予 測 開 始 時 点の振 動 状 態の計 測デ

ー

タ

iXsl

を初 期 値 に設 定 し

，

予 測さ れ た地 震 動を 入力と し

，N

種 類の_剛 性 状 態で の各々 の過 渡 応 答を数 値 解 析的に予測 す る。 　

PROCESS

−

3　

b

_{で 予測さ}れ た

N

種 類の応 答 量か ら評 価 関数を最 適 化 する剛 性 状 態を選 択す るe 評 価 関 数 には 単

一

の状態 量 （加 速 度

，

速度

，

変位

’

）の最 小 化を目指す 加 速 度 制 御

，

速 度 制 御

，

変 位 制 御の ほ かに

、

_{複 数}の_{状 態} 量か ら求め ら れ る 入力エ _ネル ギ

ー

制 御が考え ら れ る。 可 変 剛 性 装 置は メカニ カルな装 置で制 御コ ス トは小さいと 考えられ

，

本 論では評 価 関 数で制 御コ ス _トは評 価し ない_。 3章 　 予 測型適 応 制 御の基 本 特性

　

制 震シ ス テ ム の制 震 特 性を評 価 する ため

，

’

制 御ア ル ゴ ウズムと制 震 装 置にお け る以 下の条 件が制 震特性に与え る影 響を

，

DIB

．

数値 解 析シ ミュ レ

ー

タで検 討 す る

。

（a _{）　評 価 関数} （

b

） 予 測 範 囲 （cl _{可 変 剛性 幅}

一

　

127

　

一

数 値 解 析 条件：（a_） 入力 波は

，

周 期

1．

O

秒のサ イン_波 を漸 増 漸 減させ た非 定 常サ イン

_披

と し， 最大 加 速 度IOO cm _／sec2継 続 時 間5

．

0秒 （0

．

005 秒＊1000　steps_）とする

。

　　　

en ，。．〜 号 ・ ・H（2

・

し） 1・

一

｝… N（加。 　 　 　 　

一

一

一

一

一

・

一

．

一

・

，

一

・

・

ト

ー

’

．

…

　

一

・

曾

・

・

…

　

．

一

一

一

一

卜

齟

幽

・

凾

・

・

一

一

一

l 　 　 IOO

映

　 　1

．

0　　 　　　2

．

0 　 　　　　 3

．

O 　　 　　　 O

．

0 　　　 　　 5

．

O 　 　 　 Seeonds

Fig

．

8　Non＄tationary　sinusoldal 　 wave

F

（

t

）

＝0．

5＊

t

＊sin （2π

t

）　　　　　0

．

0≦ t≦2

．

0 　 　＝ （2

．

0

−

0

．

5＊ t＞＊sin （2πt）　2

．

0＜ t≦4

．

0

＝

₀

_．

₀

　　　　　．

　

，

　 　 　 　4

唖

0〈 t≦5

，

0

− ………・

……・

………・

…

_（10） （

b

）制御対 象 系は無減 衰の ユ自由 度 系と する

。

（c_{〕 可変}剛性 装置は標準剛 性 （κ。）の 10％の可 変 剛 性 幅 〔κ∂で ［

LMax

十

1

］段 階の_剛性 が 設 定できる。 　 　 　 K（L）

＝

KMax

−

Kd＊L 　　 L

＝

0，

…

，LMax剛 性 指 標

，

　 Kd ＝ O

．

1＊

K

_。 （

d

） 制 御アル ゴ リズム ：予測時 間 （

T

。）は 固定 時間 と せ ず 変 位 応 答 値が零 値 を横 切る回数で予 測 範 囲 を 決 める。 オブザ

ー

バ は予 測 範 囲内で線 形と仮定する。 （e_）収 束判定値 （

VE

尸）：非線形復元力の数 値 解 析には

，

各 解 析ステップで収束 計算を用い_{， 収 束判定値}は加速度 応 答   の変 化 率 （

V

』p＝ IQ

−

5）_で設 定す る

。

　　　

v

，，；　

1

　x，

一

　x、

−

ll／国

・

……・

…7−・

一 一 …

（11 ） 　　

k

：収 束 計算回数 3

．

ユ　 評 価 関数と制 震 特 性 　加 速 度， 速 度， 変 位， 入 力エ ネルギ

ー

_{制 御での制 震} 特 性 を比 較 検 討する

。

最 大 剛 性は標 準 剛性の 2

．

0倍

，

最 小 剛 性は標 準 剛 性の 0

．

5倍に設 定す る

。

各オブ ザ

ー

バ の変 位 応 答が3回 零 値 を横 切る まで を予 測 範 囲とする。 応 答 時 刻 歴によ る制震特性 評 価 ：標_{準 周 期}

1．

0

_秒の制 御 系での応 答 （加 速 度， 変 位， 入力エ ネル ギ

ー

）と選 択さ れ た 剛性 状態の時 刻 歴 を検 討する

。

_最初の_半周期は標準 剛 性 が設 定されるが， 剛 性が選 択 可 能に なる半 周 期 以 後 で は評 価 関 数の違い により応 答 結 果が異なる

。

（a_）加 速 度 制 御 ：長 周 期 化 を 目指し最 小 剛性 （

L ＝

15 ） を選 択し ている

。

他の制 御に比べ _{最 大 加 速 度 応 答 値 が最} も低 減さ れ るが 変 位 応 答はさほ ど低 減さ れ ない

。

4．

0

_秒 以後の _{自由振 動状}態での_{変位応 答}は_無制御の 40 ％ と な る。 （

b

） 速 度制 御 ：外乱が漸増す る

2．

_{0 秒}まで は短周期化 する最大剛性 （

L

＝

O

）_{を 選}択_し

，

外_{乱が漸 減す る}

2．

0 秒以後で徐々 に小さ な 剛性を選択 し てい る

。

（c） 変 位 制 御 ：短 周 期 化 を 目 指し最 大 剛 性 （

L

＝＝O） を 選 択し_， 他の制 御に比べ_{変 位 応 答}が効 果 的に抑 制され_， 4

．

0秒 以 後の 自 由振 動 も抑 制 され る。 （d＞ 入力エ _ネル ギ

ー

制 御 ：3

．

0秒 以 前は最 大 剛 性 （L

．

−

₁₂₈

一

＝0

）を 選 択 し

，

3

．

0秒 以 後の半 周 期では標準剛 性に近 い剛 性 を選 択して い る

。

4

．

0秒 以 後の 自 由振 動も抑 制さ れ るQ 　四種 類の評 価 基 準に よる制 御 状 態 を概 括 する と

，

入 力 エ _ネルギ

ー

制 御が最も安 定した制 震 効 果を与える

。

　速度制御と 入 力エ ネル ギ

ー

制 御で は

，

地 震 力の _卓越 周 期か ら回避 す るばか り で な く

，

地震力が漸減す る過 程で は卓越 周期に接 近す る周 期 が選 択さ れ る

。

こ れ は （2 ） 式で示 された共 振 力の位 相を 調整し

，

地 震 力 と 相 殺 さ せ る事で瞬 間 作 用 力 を 小さ く す るもので，

“

地 震 力の制 震 力 化

”

とでも呼ぶ べ _{き 制 震}メカニ ズム で あり

，

固 定 的な 構 造 特 性で は偶 然の現 象で しか な いが

，

こ の可 変剛性 装 置に よ る構 造 特 性では必 然の_{現 象}と し て利用で き る文13 〕

_．

， 1000Ctn！eec2

 　

　

rF

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一

・

一

・

−

A

_・・

‘

＞

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＿一

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一

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ロ

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．

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．

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．

0 　 　 　 　 St 廷f員巴8s 　s匸就eL ） LO　　 　 　　 　　Z

．

0　 　　 　 　　 　3

，

Q　 　　 　　 　 　4

．

O 　 Accelera 亡10n　Centroユ 5

．

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．

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．

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5

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．

0 　　　　　　　3

．

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5

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ロ

｝ 　

ロ

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ロ

F

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ロ

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旦

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【

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．

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．

0 　　　 　　　2

．

0　 　　　 　　3

．

0 　　　　 　　 4

．

O 　 　 Inpuし　Energy　Con仁TO1

5

．

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咽

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随

四

耐

_OU

口

《

10DD30050Ooeoloo 　 15 鼕2el ・・ 吾

・

。

Perlod Feriod 　

crzlsecl50D

　

　

　

　

　

　

　

D む

「

_り

_o

月

_四

，

 

前

【

08   脚   h

障

自

」

引

_口

四

馴

_コ

_』

口

円

PCTtod PeriOd

Fig

．

10　DIB　maximum 　 response 　spectra

1

、

D

DIB

応 答ス ペ ク トル に よる制 震 特 性 評 価　

DIB

数値 解 析シ ミュ レ_厂 タ の解 析 結果か _ら

DIB

応 答ス ペ ク トルNG） を 求め， 評 価 関数の違い が制震特 性に与え る影響を比較 する （

Fig．

10）

。

　

DIB

応 答ス ペ クトル で の周 期は標準剛 性 を設 定し た時の周期と する

。

（a_{）最 大 加 速 度 応 答}スペ _{ク トル} ：加 速度 制御が最も振 動抑制が大 き く， 応 答 曲 線 は 周 期 1

．

0

秒で最大 値 （200 cm ／sec2）と な る

。

変 位 制御の応 答 曲 線では 周期 1

．

2 秒 で最 大 値 （420cm ／sec！ ）

・

とな る

。

（

b

） 最 大 速 度 応 答スペ ク トル ：速 度 制 御が最も効 果 的 な制震 効果を 示 し

，

外 乱の周 期よ り長い 1

．

1秒の周 期で 最 大 値 （40cm ／sec _）と な る。 加速度 制 御は周 期 1

．

0秒 で最 大 値 （50cm ／sec _）と な るg （c） 最大 変位応答 _冬ペ _{ク ト}ル ：_{変 位 制 御}が最も 効果 的

、

な制 震 効 果 を示し， 速度制 御と同様に

，

周期

1，1

秒で最 大 値 （

6．

5c

皿 ）とな る

。

加 速 度制 御は外 乱周期と 同 じ 1

．

0

秒で最 大 値 （9

，

5c

・n _）と な る

。

』

（

d

）最大入

_力

エ ネルギ

ー

ス ペク トル ：速度 制 御と入 力 エ ネル ギ

ー

制 御が最も効 果 的な制震効 果を示し

，

1

．

1

．

秒 の周期で最 大 値 （700ton ＊cm _）と な る

。

これに比べ

，

加 速 度 制 御， 変 位 制 御の最 大 値は約 2

，

0

倍と な る

。

　最 大 応 答 値の最 小 化 を 目 指した本 節の評 価 基 準では_，

’

［

PROCESS

−

4　

b

］で の 評 価 関 数 （VPJ（i））は可 変 周 期 範 囲で_求め た過 渡応答曲線にほ か ならず

，

本 節で用い た単

一

_{周期成分の入力 波での} 評 価 関 数は， 可変周 期 範 囲によ り

，

単 調 増 加か

，

滑らか な凸 形， ま たは単 調 減少と な る

。

こ の ため， 最 適 剛性は， 最 大 剛 性と最小 剛性での評価関 数 が 等し く な る周 期 （限 界 周 期）を境に し， 短 周期域で は硬 化 剛 性が

，

長 周 期 域で は軟 化 剛 性 が選 択され る

。

　こ の_結果

DIB

応 答 曲線は 過渡応答 曲線を可変周期だ け移 動さ せ た

‘

’

最 小 包絡曲 線” と な る （

Fig．

　

ll

）

。

_同 じ 可 変剛性幅で も

，

応答曲線の形状が加速度

，

速度

，

変位 で異な る た め

，

限界 周 期は加 速 度 制 御では外 乱 周 期 より 短周

_期

に_， 変 位制御では長周期に_， 速 度又 は 入力エ ネル

の

雪 H

_°

｝ 〉 黠

8

駐 醒

5

口 耀

2

　 　 　 　 Standard　Pe＝iod Fig

．

11　 Minimum　envelope 　curve

　 　 　 Acce工era匸ion　Con巳ro1

　 　 器　 呂

a

畠

塁

鳥 曇 　 　 　 　 Standard 　　PeriDd

Fig

_．

₁₂ComparisQn　of 　DIB　respo 皿se　curve

ギ

ー

制 御 で は他 に 比べ _{外 乱 周 期}に 近い 周 期 に な る （

Fig．

12

）。

3．

2 予測 時間の長 さ と制震特性 　予測型適 応 制 御は半周期ごとの剛 性 を 設定す る た め， 本 来 予 測 範 囲は半 周 期 分で よいが，解 析 的オブ ザ

ー

バ _で 共 振 状 態文1）_{を 認 識 する には予 測 時 間 を 長くする必}

要

が ある。

一

方

，

予 測 範 囲 内で オブザ

ー

バ は線 形と仮 定し て おり

，

長い範 囲の予 測は実 際の制 御 状 態とな らな し  そ こ で予 測 時 間と制 震 特 性の関 係 を検 討 する。 予 測 範 囲 を オブザ

ー

バ の変 位 応 答が零を横 切る回数で設 定する

。

　 　　 CASE

−

A ：2回 （1

．

0周 期） 　 　 　

CASE −B

：3回 （L5 周 期 ） 　 　　

CASE −C

：4回 （2

．

O周 期）

　 可 変 剛性 特 性は _［

KMax

＝ 2

．

0

＊

K

。

，

　

KMI

．＝

O．

5＊

K

。］と し

，

入力エ _ネル ギ

ー

制御を 用いる

。

　最 大応 答 値 と入 力エ _{ネル ギ}

ー

の ス ペ ク トル で は

CASE

−

B と CASE

−C

で 同じ結 果が得ら れ_， 予 測 範 囲

は振 動 周 期の 1

．

5周 期で非 共 振 化 する剛 性を選 択で きる

（

Fig．13

）

。

Table　1

．

Maximum 　response 　values 　of　DIB 　response

LinearLOcycle1

．

5cydes2

．

O⊆yこ1es ACC

．

（cm1 ・ec2 ） Ve1

．

（。m！sec ） Dls

，

（こm） EnB

．

（し。n廿cm） 715114 　　186475 420 　47 　　101360 28039 　　8780 28039 　　8 ア80

一

₁₂₉

一

8000

幹

6。。。 型

巴

， 4000

言

　 2000 し q

ロ

兎 cm

　 　 　Predi

⊂

ヒive　Tilne

　 　 、 　 　 　 1

・

Ocycle

…・

…

　

へ

i

_；

_：

1

_認

_：

_：＝ 　 　 丶　 　 linear

　　　

＼

／

R・sp。・se

’

　 　 　 　 ハ 　 　 　 　

 

　 　 　 1

．

0　 　 　 　　 　 　 　 　2

．

O 　 　 　 　Period

Fig

．

13　Comparison　of　DIB　response 　spectra

期 域では最 小 剛 性を選 択す る が

，

い ずれの_{解 析}ケ

ー

ス _も 最 小 剛 性は同じ た め応答曲線は同

一

に な る。 　可 変剛性型 制 震 シス テム は 過 渡 応 答曲線の可 変 周 期 範 囲で の最 小 値 を選 択す る た め

，

可変剛性 幅が大きい ほ ど 応 答 値を小さ くでき る が

，

いずれ の周 期で も応答値を零 に は でき ない た め 完 全 な 応 答 抑 制 はで きず

，

あ る 程度の 応 答は不 可避 と考え ら れ る

。

最 大剛性と最 小剛性の比率 を

4．

0

倍と し た

CASE −B

で は

，

周期

1．

0

秒の共 振周期 で の最大 加 速 度 応 答が入力 加 速 度の 3

．

0倍と なる

。

3．

3

　可変剛性 幅と制 震 特 性 　 可 変 剛 性 幅は非 共 振 化 を実 現する ための基 本 的な特 性 と な る。 そ こ で可 変 剛 性 装 置の可 変 剛 性 幅をパ ラ メ タ に した

DIB

応 答 曲 線か ら制 震 特 性 を評 価 する

。

三 種 類の 可 変 剛 性 幅 を設 定する

。

　　　

CASE −

A ：K

＃

O

，

5＊Ko

−

1

．

5＊Ko （11 段階） 　　　

CASE −B

：

K ・

−

O

．

5＊κ厂 2

．

0＊

Ko

（16段 階） 　　　

CASE −C

：

K

； O

．

5＊

Ko−

2

．

5＊

Ko

（2ユ段 階） 　評価 基 準は入力エ _ネルギ

ー

制 御と し， 予測 時間範囲は 各 オブザ

ー

バ の 1

．

5周 期の範 囲 とする

。

　 CASE

−

B と

CASE −C

で最 大 加 速 度 応 答 値が ほ ぼ 同 じと な る結 果を除け ば

，

可 変剛性 幅が 広い ほど最 大 応 答 値が小さ く な る。

CASE −B

で は無 制 御に比べ

，

い ずれ の_最大 応 答 値も40％程 度と な り

，

入力エ ネル ギ

ー

は12 ％ と な る

。

　

DIB

応 答スペ _{ク ト}ル とし て最 大エ _ネルギ

ー

スペ _{ク ト} ルを 例 示 する （

Fig．

14）。 限 界 周 期は， 選 択でき る最大 剛性と最 小 剛 性の相 対 的 関 係で決ま る ため

，

最 小剛性に 比べ_{最 大 剛 性 が大き}い ほど 長 周 期にな る

。

限界周期よ り 短 周期 域で は最 大 剛性 状 態 を 選 択し

，

限 界 周期より長周

Table　

2．

　 Maximum 　response 　values 　ef　

DIB

　response Llnear1

．

5曇ko2

．

O畳k

。

₂

．

₅膏k

。

八

・

c

．

（c阻1seこ2_） Ψe1

．

（c皿／sec ＞ Dls

．

_（こm _） Eng

．

（し。 ロ脅cm ） 　715 　114 　　186475 500 　　61 　　132120 28039 　　8780 28033 　　6560 800D OOO6 OOO4 島 鵠 口 国

”

コ 含 HOOO2

　 　 　 AdjUStable 　Stiffness 　Ramge

匸On★cmk

＝

O

．

5k

。−

1

．

Ske

…・

・

．

　 　 　 k

昌

D

．

5k

。

　

−

　2

．

OkD 　

−一

一

■

　 　 　 k

＝

0

・

5ko　

−

　2

．

5ko

一

　　 　　　 　 八 　 　 　 1　 　 」　 　 　 “neaT

　　　　　　

l

　

丶

／

R・ ・P。 … 　 　 　 ノ

A

　 ’

・

、

　　　　

．

∴

毎

　

＼

・

・

．

．

．

．

』

』

．

．

．

4

章 地 震 動に対 す る 制 震 効 果 　 地 震 時に は

，

様々 な周 期 成 分が同 時に又は順 次に到 達 し_， こ れ ら の周 期成分の帯 域 幅や継 続 時 間の特 徴は制 震 効 果に影 響を与え る。 前 章で確 認さ れ た予 測 型 適 応 制 御 の基 本 的 制 震特性を

，DIB

数値解析シ ミュ レ

ー

・

夕 で得 られ る地 震 応 答 時 刻

歴

とDIB 地 震 応 答ス ペ ク トル で再 確 認 する。 さ らに これらの結 果か ら地 震 動に対 し要 求さ れ る制 震 装置の性 能 特 性 を評 価する

。

数 値 解 析 条 件 ：（a_） 入力 波：エ ル セ ン トロ （NS ）1940， タフ ト （

EW

＞1952の こ 波の地 震 記 録 波 を

，

最 大 加 速 度 100cm ／sec2

_，

_{継続時 間}20

．

0_秒（O

．

　005_秒＊4000　steps _＞ と して入 力 波 と す る

。

（

b

）　可 変剛性特 性 ：_{標 準}剛性 （

h

。）の

10

％ ご と に多 段 階の剛 性 設 定 が 可 能 とする

。

　 　 　κ（L）

＝

KM邸

一

L＊ κ己　 　 　L

＝

0

．

…，

五Max 　 　 　 　

K

，

＝

O

・

．

1＊

Ko

（c） 制 御ア ル ゴリズム ：ずブザ

ー

バ で の予 測 時 間は変 位 応 答 値が零 値を3回横 切る範 囲とす る

。

地 震 動の非 定 常 特 性 ：本 解 析で用い る地 震 記 録 波の非 定 常 特 性 をランニ ン グ

・

パ ワ

・

スペ ク トル で分 析する

、

デ

ー

タ取 込み時 間を2

．

0秒 間， 解 析 デ

ー

_タ長さ

・

_を10

_．

₂₄ 秒とし0

．

1秒 間 隔で解 析 を行っ た （

Fig．

ユ

5

）

。

　 　 　 2 　 　 4。09

，

miseE

　

　

　

t

W

、e，ec Hz86 　 　 　 8 4　 　 　 　

ワ．

　 　 メ

1

》

、

−

2

 ‘

縫

蹇

｝

コ 圏 1

，

卜O

．

昌 團o

．

ε

一

〇

．

5 口0

、

5

−

0

．

2 　 　 　 1

，

0　 　　 　 　 　　 　 　2

．

O 　 　 　 Period

　 　 　 　 Maxi

田

u

田

Response _Spectra

Fig

_．

₁₄Comparlson　of 　DIB　response 　spectra

2　 4　 6　 8　 10　12　14　15　185ec 　 　 　 El　C巳ntroCN5 ｝ 　

匸

m！〜e匚2200

ト

t

W

。、ec H！ 8642 　 　 　 囮 亠

．

O

國

O

，

8 　 　 　 田 O

．

8

−

0

．

5 　

t・

＝

沁 　 　

’

Sa

　 　 　ロ D

．

5

−

o

．

2

　む

ご

曇舅

笹

5f

’

_フc・

_＝

’

tt 　 　 t

「

．

並

三

．

｛r

．

．

2　　　4　　　6　　　8　　　10　　12　　14　　15　　18se匚 　 　 　 T邑ft 【E凵〕

　Rg

．

15　Running 　poweτspectra

　エ ル セン トロ_波は

，

2

．

、

O秒から4

．

0秒に かけて1

．

5Hz 付近の周 波 数 成 分が卓 越 する

。

こ の卓 越 成 分は最 大パ ワ 値を50 ％低 減し た状 態で 1

．

OHz の帯 域 幅が あり_， さ ら に 20％ まで低 減 した状 態で は 3

．

OHz 以 上の広い帯 域 幅が あ る。 　タ フ ト波は

，

7

．

0秒か ら9

．

0秒に か けて 2

．

OHz

の _卓 越 成 分が あ り

，

そ の帯 域 幅は 0

．

4Hz 程 度で エ _ル セ ン ト ロ波に比べて狭 帯 域で

，

周 期 成 分の継 続 時 間が長い

。

こ れら の結 果はタフ ト波の記 録さ れた地 盤は

，

エ ル セン ト ロ_波の地 盤に比べ

，

_{硬 質}な 地 盤特 性である ことを示し て いる。 4

．

1 応 答 時 刻 歴で の制 震 効 果の評 価 　標 準 周 期 LO 秒 系で可 変 剛 性 装 置の 最 大 剛 性（K，ax｝ を

_，

2，0＊K。

，

最 小 剛 性 （KMt．）を0

．

5＊

K

。とし た時の応 答 （加 速 度

，

変位

，

入力エ _ネル ギ

ー

）と剛 性 状 態を表す 剛 性 指 標 （L）の時 刻 歴を示す （Fig

．

　16 ）

。

無 制 御 状 態の応 答 特 性 ：エ ル セ ン トロ波の 4

．

0秒 付 近の 主 要 動は ユ

．

5Hz 付 近に広 帯 域の周 期 成分 をもつ ため

，

LO

秒の 周期 系の 入 力エ ネル ギ

ー

も 比較 的 大き く な る が， そ れ 以後は無 減 衰に も か か わ ら ず 入力エ ネルギ

ー

は る偶 然の振 動 抑 制 と考え ら れ る

。

制 御 状 態の応 答 特 性 ：エ ル セ ン トロ波で は 4

．

0秒 付 近の 主 要 動を回 避す る た め に_， 最 大 剛性と最 小 剛 性が交 互に 選 択 され

，

制 御 対 象の入 力エ _ネルギ

ー

は 10 ％ 程 度に低 減さ れ る

。

制 御 対 象 以 外の最 大 変 位 応 答は40％ 以 下に 低 減 さ れ る が

，

最 大 加速度応答は さ ほ ど低 減さ れ な い。 　 タフ ト波では

10．

0

秒まで は標 準 剛 性が 選択さ れ る状 態が多く

，

振 動は無制御状態と さ ほど変わ ら ない。

10．

0

秒 以 後で は

_，

最 大剛性や 最小剛性が 選択さ れ る状 態が 多 く な り

，

振 動 抑 制 効果が顕 著に な る

。

　いずれの地 震 波に対して も

，

基 本 的な制 震 特 性で確 認 された非 共 振 化を必 然の もの と する事で振 動 抑 制し て い る。 4

．

2DIB 地 震 応 答ス ペ ク トル で の制 震 効 果の評 価 　

DIB

地 震 応 答スペ ク トル を用い て予 測 型 適 応 制 御に よ る可 変 剛性 型 制 震シ ス テ ム の制 震 効 果を検 討する

。

可 変 剛 性 範 囲は標 準 剛 性 （K。）に対 し軟 化 域を同

一

に し硬 化 域だけを変 化さ せ た 二種 類を設 定す る

。

　 　 　 ユ000 次 第に小さ く な り

，

後 続の地 震 動が構 造物の振動 を抑 制

．

a　800 ・

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・ ・

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・

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・

鞭

　

タフ _ト波の

8，

0秒 付 近の主 要 動は2

．

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付 近に狭帯

羣

4°D 　 　 　 200 域の周 期 成 分 を もつ た め

，

1

．

0秒 周 期 系の入力エ ネル ギ

ー

は大き くな ら な いが

，

10

．

0秒 以 後 徐々 に大き く な る。   15e〜 　 　 DIB　Response 　 　

層

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　この周 期 系は無 減 衰 系にもか か わ らず入 力エ _ネルギ

ー

の減 少過 程が見 _与れ_， こ れ は 地 震 力 と 共 振 力の_相殺によ 　 　 　 2 　 個薗〆3

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．

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Fig

．

16　

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．

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．

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．

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・

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．

） 　 Taft （EW）

Fig

．

17　Comparison　of　DIB 　response 　spectra

　　 　

CASE −

A ：KMax

＃

1

．

5＊Ko_， κMm

＝

0

．

5＊Ko

　 　 　

CASE −B

：KMax

＝

2

．

0＊

Ko，

　 KMin

＝

O

．

5＊K。

入力エネル ギ

ー

制 御とし

，

予 測 範 囲は 1

．

5周 期と する

。

（a_） 最 大 加 速 度 応 答ス ペ ク トル ：応答 曲 線は

，

周 期が 長く なる に従い単 調 減 少し

，

地 震 波や可変剛 性 範 囲の違 い も応 答 曲線に さ ほど影 響 を 与え ない

。

　最大 剛性と最小 剛性の 比率を 4

．

0

倍と し た

CASE −B

の 応答曲線は， 全周期域で 入力 加 速 度の

2，

0

倍 以 下と な る

。

こ の結 果は_， 前 章で 同じ可 変 剛 性 特 性で示され た 3

．

0倍の応 答 倍 率に比べ て小さいが

，

こ れ は地 震 動の最 大 加 速 度 がさま ざまな周 期 成 分の重ね合 わせ である た め で

，

こ の応 答 曲線か らは地 震 動に含ま れる周 期 成 分の比 率を評 価で き る

。

（

b

） 最 大 速 度 応 答スペ _クトル ：応 答 曲 線は， 周 期に か か わ らずほ ぼ

一

定 値 となる

。

エ ル セン トロ波は卓越 周期

成 分が広 帯 域に及ぶ た め

，CASE −A

と

CASE −B

の 可

変剛性 幅の違い程 度では顕 著な違い は見られ ず， 周期 1

．

0秒 付 近 と3

．

0秒 付 近に応 答 ピ

ー

ク が残る。 タフ ト波 は卓 越 周 期 成 分が狭 帯 域である た め

，

CASE

−

A で は周 期 1

．

8秒 付 近に_{応 答}ピ

ー

ク が残る が

，CASE −

B で はこ の応 答 ピ

ー

ク も な く な る

。

（c_{） 最}大 変 位 応 答ス ペ ク トル ：応 答 曲 線は

_，

周 期が長 く な る に従い単 調 増 加する

。

エ ル セ ン トロ波は

CASE −

A

と

CASE −

B と もに周

rw

　3

．

0_{秒 付 近}に応 答ピ

ー

ク が残 るが

，

可 変 剛 性 幅 を 広 く設 定 した方が

，

最 大 応 答 変 位は 小さ く なる

。

タフ ト波は

CASE −A

で は周期 1

．

8 秒付近 に応 答ピ

ー

ク が残るが，

CASE −B

で はこ の応 答 ピ

ー

ク もな く な る

。

（

d

） 最 大エ ネル ギ

ー

ス ペ ク トル ：

CASE −A

で は地震 動の周 期 成 分 を 反 映 し た ピ

ー

クがわずか に残る が，

CASELB

で は ほぼ

一

定 値の エ _ネルギ

ー

曲 線にな る

。

エ ル セン トロ波に比ぺ_{卓 越 周 期}の帯 域 幅が狭い タフ ト波で は ほと ん ど応 答ピ

ー

クが残ら ない_。 CASE

−

B の全 周 期 域で の平 均 値はエルセン トロ波で

105ton

＊ cm タフ ト波 では 120ton＊cm と な る

。

制震特性の評価：周期が長く な るに_従い

，

加 速 度応_答曲 線は単調 減少し

，

変 位 応 答 曲線は単調増加す る

。

速度応 答曲線 は 周 期にかかわ らず

一

定 値と な る （

Fig，

18

）

。

　地 震 動固有の周期 特 性が応 答 曲 線に表れず， その結果 いずれの地 震 動でもほ ぼ同じ応 答 曲 線 とな る

。

この特性 は 地 震 動の_{不 確 定}さ か ら構 造物を解放す る

。

二

〇

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り

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、

　 　

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一

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一

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一

一

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　　　　／

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　 　 Per±od Fig

_．

₁₈Characteristics　of　DIB　 response 　spectra

一

₁₃₂

一

　 最 大 剛 性と最 小 剛 性の 比率を4

．

0倍とし た

CASE −B

で は

，

異な る卓 越 周 期 特 性の 二種 類の記 録 波 を入 力 地 震 波とし て も

，

地震動の_{卓越 周期 成}分を回 避する ことに よ る非 共振化が ほ ぽ 達 成 さ れ る

。

こ の _時

，

_{可 変 剛 性 装 置}の 可 変 剛 性特性と しては， 地震 力に か か わ ら ない基 本 骨 組 の水平剛性が最 小 剛性と して与え ら れ る た め

，

こ の最 小 剛 性の

3．

0_倍の_{剛 性}を負 担でき る能 力を設 定す る 必要が あ る。

5

章 　結 　論 　 従 来の構 造 部 材 が剛 性 と耐 力で地 震 動に対 抗す るの に 対し

，

可 変 剛性 型 制 震システム は地 震 動の卓 越 周 期か ら 構造物の 固有周期を回避する_事で振 動 抑制する

。

　まず 可 変 剛性 型 制 震 装 置の基 本 特 性 を 示し， 半 周 期 型 駆動アル ゴ リ ズムを提 示 し た

。

次に各 半周期で の理想 的 な非 共振化を可 能にする剛性を 選 択する ため予 測 型 適 応 制 御 を新たに導入 し た

。

　

DIB

数 値 解 析シ ミュ レ

ー

タ を用い

，

こ の制 御ア ル ゴ リ ズム で の可 変 剛 性型制 震シス テムの制 震 特 性を数 値 解 析的に検 討し た。 基 本 的 制 震 特 性 ：非 定 常サイン波 を入力 波と して基 本 的 制 震 特 性 を検 討した

。

まず 選 択され た剛 性の時 刻 歴 結 果 か らは_， 地 震 動の周 期 成 分 を 回避 する

“

非 共 振 化

”

の制 震メ カニ _ズムば か り でな く

，

構 造 物の振 動 状 態を調 整し 共振 ポテ ン シャルカの位相を調整する ことで

，

地震力を

“

制 震 力 化

”

する制 震メ カニ _ズムが示 され た。 これによ り主 要 動 以 後の振 動 抑 制が効 果 的に行わ れ る。 　 次に DIB 応 答スペ ク トル の応 答 曲 線の分 析に よ り予 測 型 適 応 制 御に よる非 共 振 化の特 性 を

，

可 変 周 期 範 囲 内 で の最 小応 答 値 を 包 絡し た “ 最 小 包 絡 曲 線

”

と して説 明 し た。 さ らにオブザ

ー

バ で の予 測の必要 範 囲と

，

可変剛 性 幅に固有な最 大 応 答 倍 率を評 価し た。 地 震 動に対す る制震特 性 ：次に地 震 波を 入力 波に して応 答 時 刻 歴 と

DIB

地 震 応 答スペ ク トル を検 討し た

。

　時 刻 歴 応 答 結果か ら は_， 線 形 応 答 系で は偶 然で し か な い非 共 振 化や地 震 力の制 震 力化の振 動抑 制メカニ ズムが 必然の結果と して_得ら れ ること を示し た

。

可変剛性 型 制 震システム に よ るこれ らの制 震 特 性は_， 地 震 動に固有な 周 期 成 分の影 響を構 造 物の応 答に生じ さ せず

，

地 震

_動

の 不確 定さに対す る構造 形式と して の可 能 性を示して い る

。

　DIB 地 震 応 答ス ペ ク _トル で は

_，

_{加 速 度 応 答 曲 線}は_周 期が長く なる に従い単 調に減 少し

，

速 度 応 答 曲 線は周 期 に か か わ らず

一

定 値に な り

，

変 位 応 答 曲線は周 期が長く な るに_従い _単調に_{増 加}す る。

DIB

地 震応答ス ペ ク トル では可変剛性 幅をパ ラメタに し て

，

可変剛性装置に要 求 さ れ る 可変剛性 範囲 と振 動抑制 効果の定量的関係を 評 価 し た

。

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一

₁₃₃

一