JP6242237B2 - 制振構造体の設計方法 - Google Patents
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ただし、SdU:第1エネルギー吸収体の剛性
SdL:第2エネルギー吸収体の剛性
UN:第1状態の制振構造体の水平変形量
ただし、KN:第1状態の制振構造体の水平剛性
KR:第2状態の制振構造体の水平剛性
KRU:第3状態の制振構造体の水平剛性
KRL:第4状態の制振構造体の水平剛性
K’R:第2状態の第2自由度の水平剛性
K’RU:第3状態の第2自由度の水平剛性
K’RL:第4状態の第2自由度の水平剛性
FN:第1状態の制振構造体への水平荷重
FR:第2状態の制振構造体への水平荷重
FRU:第3状態の制振構造体への水平荷重
FRL:第4状態の制振構造体への水平荷重
UN:第1状態の制振構造体の水平変形量
UR:第2状態の制振構造体の水平変形量
URU:第3状態の制振構造体の水平変形量
URL:第4状態の制振構造体の水平変形量
本実施形態の制振構造体の設計方法(以下、単に「設計方法」ということがある)は、例えば、一般的な住宅やビル等の建物に用いられる耐力フレーム等の制振構造体を設計するための方法である。
ただし、SdU:第1エネルギー吸収体の剛性
SdL:第2エネルギー吸収体の剛性
UN:第1状態の制振構造体の水平変形量
ただし、KN:第1状態の制振構造体の水平剛性
KR:第2状態の制振構造体の水平剛性
KRU:第3状態の制振構造体の水平剛性
KRL:第4状態の制振構造体の水平剛性
K’R:第2状態の第2自由度の水平剛性
K’RU:第3状態の第2自由度の水平剛性
K’RL:第4状態の第2自由度の水平剛性
FN:第1状態の制振構造体への水平荷重
FR:第2状態の制振構造体への水平荷重
FRU:第3状態の制振構造体への水平荷重
FRL:第4状態の制振構造体への水平荷重
UN:第1状態の制振構造体の水平変形量
UR:第2状態の制振構造体の水平変形量
URU:第3状態の制振構造体の水平変形量
URL:第4状態の制振構造体の水平変形量
ただし、FS:制振構造体への水平荷重
US:制振構造体の水平変形量
制振構造体(耐力壁):
高さ:2750mm、幅:450mm
柱(断面角パイプ状の鉄骨柱):
幅:80mm、奥行:80mm、厚さ:3.2mm
突板部の厚さ:6.0mm
梁:
高さ:200mm、幅:100mm、ウエブ厚さ:3.2mm
フランジ厚さ:4.5mm
第1エネルギー吸収体、第2エネルギー吸収体(ハット形鋼):
山幅:200mm、山高:35mm、せん断方向長さ:950mm、
厚さ:2.3mm、突板部との接合間隔(水平方向):240mm
第1状態:
水平荷重FN:10000N、水平変形量UN:99.382mm
水平剛性KN:100.622kN/m
αNU:0.167、αNL:0.159
第2状態:
水平荷重FR:10000N、水平変形量UR:5.161mm
水平剛性KR:1937.464kN/m
第2自由度の水平剛性KR:1836.843kN/m
第3状態:
水平荷重FRU:10000N、水平変形量URU:10.587mm
水平剛性KRU:944.526kN/m
第2自由度の水平剛性KRU:843.904kN/m
第4状態:
水平荷重FRL:10000N、水平変形量URL:10.564mm
水平剛性KRL:642.524kN/m
第2自由度の水平剛性KRL:541.902kN/m
係数:
a:−451.036
b:−914626.932
c:840012946.245
水平バネ系モデル:
第1要素バネの剛性KdU:最大1338kN/m〜最小52kN/m(マルチリニア)
第2要素バネの剛性KdL:最大1218kN/m〜最小47kN/m(マルチリニア)
第3要素バネの剛性Kfs:101kN/m、69kN/m(バイリニア)
第4要素バネの剛性KA:644kN/m
第5要素バネの剛性KB:452kN/m
第6要素バネの剛性KC:−2714kN/m
8a 第1エネルギー吸収体
8b 第2エネルギー吸収体
23 水平バネ系モデル
24a 第1要素バネ
24b 第2要素バネ
26a 第1自由度
26b 第2自由度
Claims (8)
- 建物を構成する2つの骨組と、前記骨組の変形が伝達されるように前記骨組間の架構面に配されたエネルギー吸収体とを含み、前記エネルギー吸収体は、力学的に非対称性を有して前記骨組間に配された第1エネルギー吸収体と第2エネルギー吸収体とを少なくとも含む制振構造体の設計方法であって、
前記制振構造体に基づいて、複数の要素バネを含む水平バネ系モデルを設定する工程と、
前記水平バネ系モデルの各要素バネの剛性を計算する計算工程と、
前記計算された各要素バネの剛性に基づいて、前記水平バネ系モデルが表す前記制振構造体の性能を評価する工程とを含み、
前記水平バネ系モデルは、第1自由度と、第2自由度とが並列に定義された2自由度を持ち、
前記第1自由度は、前記骨組の前記架構面に沿った水平方向の変位に対応するものとして定義され、
前記第2自由度は、前記第1自由度の変位に沿った前記エネルギー吸収体の変位に対応するものとして定義され、
しかも、前記第2自由度は、前記第1エネルギー吸収体の剛性に対応する第1要素バネと、前記第2エネルギー吸収体の剛性に対応する第2要素バネとを並列に含んで定義され、
さらに、前記第2自由度は、
前記第1要素バネに直列で連結される第4要素バネ、
前記第2要素バネに直列で連結される第5要素バネ、及び
前記第4要素バネと前記第5要素バネとの並列バネに直列で連結される第6要素バネを含み、
前記第4要素バネ、前記第5要素バネ及び前記第6要素バネの合成バネは、前記第1エネルギー吸収体と前記骨組との間の剛性、及び、前記第2エネルギー吸収体と前記骨組との間の剛性の相互作用バネに対応し、
前記合成バネは、前記制振構造体に与えられる水平荷重を、前記第1要素バネ及び前記第2要素バネに分配して作用させることを特徴とする制振構造体の設計方法。 - 前記第1自由度は、前記骨組の剛性に対応する第3要素バネで定義される請求項1記載の制振構造体の設計方法。
- 前記計算工程は、
前記制振構造体の4つの状態の前記制振構造体の水平変形を計算する水平変形計算工程と、
前記4つの状態の前記制振構造体の水平変形の計算結果に基づいて、前記各要素バネの剛性を計算するバネ剛性計算工程を含み、
前記4つの状態は、前記制振構造体から前記第1エネルギー吸収体及び前記第2エネルギー吸収体が省略された第1状態、
前記制振構造体の前記第1エネルギー吸収体及び前記第2エネルギー吸収体が剛体として配置された第2状態、
前記制振構造体の前記第1エネルギー吸収体が剛体として配置されるとともに前記第2エネルギー吸収体が省略された第3状態、及び、
前記制振構造体の前記第2エネルギー吸収体が剛体として配置されるとともに前記第1エネルギー吸収体が省略された第4状態を含む請求項1記載の制振構造体の設計方法。 - 前記水平変形計算工程は、前記第1状態での水平荷重FNに基づいて、前記第1エネルギー吸収体に作用する変形量UdNU、及び、前記第2エネルギー吸収体に作用する変形量UdNLを計算する工程を含み、
前記バネ剛性計算工程は、計算された各変形量UdNU、UdNL及び下記式(1)を用いて、前記第1要素バネの剛性KdU、及び、前記第2要素バネの剛性KdLを計算する工程を含む請求項3記載の制振構造体の設計方法。
ただし、SdU:第1エネルギー吸収体の剛性
SdL:第2エネルギー吸収体の剛性
UN:第1状態の制振構造体の水平変形量 - 前記第1自由度は、前記骨組の剛性に対応する第3要素バネで定義され、
前記バネ剛性計算工程は、下記式(2)を用いて、前記第3要素バネの剛性Kfs、前記第4要素バネの剛性KA、前記第5要素バネの剛性KB、及び、前記第6要素バネの剛性KC を計算する工程を含む請求項3又は4記載の制振構造体の設計方法。
ただし、KN:第1状態の制振構造体の水平剛性
KR:第2状態の制振構造体の水平剛性
KRU:第3状態の制振構造体の水平剛性
KRL:第4状態の制振構造体の水平剛性
K’R:第2状態の第2自由度の水平剛性
K’RU:第3状態の第2自由度の水平剛性
K’RL:第4状態の第2自由度の水平剛性
FN:第1状態の制振構造体への水平荷重
FR:第2状態の制振構造体への水平荷重
FRU:第3状態の制振構造体への水平荷重
FRL:第4状態の制振構造体への水平荷重
UN:第1状態の制振構造体の水平変形量
UR:第2状態の制振構造体の水平変形量
URU:第3状態の制振構造体の水平変形量
URL:第4状態の制振構造体の水平変形量 - 前記水平変形計算工程は、コンピュータに、前記第1状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第1制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第1制振構造体モデルに前記第1状態の水平荷重FNを定義して、前記第1状態の水平変形量UNを計算する工程とを含む請求項3乃至5のいずれかに記載の制振構造体の設計方法。 - 前記第1エネルギー吸収体に作用する変形量UdNU、及び、前記第2エネルギー吸収体に作用する変形量UdNLは、前記第1制振構造体モデルに基づいて計算される請求項6記載の制振構造体の設計方法。
- 前記水平変形計算工程は、コンピュータに、前記第2状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第2制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第2制振構造体モデルに前記第2状態の水平荷重FRを定義して、前記第2状態の水平変形量URを計算する工程と、
前記コンピュータに、前記第3状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第3制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第3制振構造体モデルに前記第3状態の水平荷重FRUを定義して、前記第3状態の水平変形量URUを計算する工程と、
前記コンピュータに、前記第4状態の制振構造体を、有限個の要素で離散化した第4制振構造体モデルを定義する工程と、
前記コンピュータが、前記第4制振構造体モデルに前記第4状態の水平荷重FRLを定義して、前記第4状態の水平変形量URLを計算する工程とを含む請求項3乃至7のいずれかに記載の制振構造体の設計方法。
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JP4464307B2 (ja) * | 2005-03-31 | 2010-05-19 | 東海ゴム工業株式会社 | 軽量鉄骨住宅の制震構造 |
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US20130201793A1 (en) * | 2012-01-13 | 2013-08-08 | Spencer Lewis Rowse | Vibrator source system for improved seismic imaging |
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