発表用スライド

2005.2.22 防災研発表
長周期地震動に対する
高層免震建物の振動特性
○竹脇 出，有賀敏典，寒野善博
1
研究の背景
„
„
„
„
海洋型の巨大地震においては、表面波による長
周期地震動が発生する可能性
巨大構造物の長周期化：例えば超高層免震建
物（余裕度の適正評価の必要性）
弾性すべり支承によるさらなる長周期化
長周期地震動と長い固有周期構造物の共振へ
の危惧
2
研究の目的
„
„
„
弾性すべり支承を有する高層免震建物を例とし
て取り上げ、長周期地震動に対する振動特性を
明らかにする
設計上クリティカルとなることが多い告示波（レ
ベル２）に対する応答と長周期地震動に対する
応答の関係から、長周期地震動に対する耐震
余裕度を明らかにする
付加減衰による効果を明らかにする
3
対象とする地震動
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
釜江・入倉
El Centro 1940 NS
acceleration (g)
acceleration (g)
エルセントロ波
0
100
200
300
400
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
0
100
time (sec)
100
200
time (s)
300
告示波
0.6
acceleration (g)
acceleration (g)
Port of Tomakomai EW, Tokachi-Oki 2003.9.26
0
300
400
time (s)
十勝沖 苫小牧波
0.4
0.3
0.2
0.1
0
-0.1
-0.2
-0.3
-0.4
200
OSA-NS
400
simulated motion
0.4
0.2
0
-0.2
-0.4
-0.6
0
100
200
300
400
time (s)
4
velocity spectrum comparison
in long natural period range
velocity response spectrum (m/s)
3
tomakomai EW
El Centro NS
JMA Kobe
OSA-NS
h=0.05
2.5
2
告示スペクトル（レベル２）
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
natural period (s)
5
免震建物
天然ゴムアイソレータ
弾性すべり支承
付加ダンパー
プラン
6
免震層の構成
Alpha：アイソレータ／免震層剛性
Q
Q
天然ゴムアイソレータ
弾性すべり支承
天然ゴムアイソレータ
弾性すべり支承
D
Alpha=0.25
D
Alpha=0.75
7
10層免震建物モデル
„
„
„
„
„
„
天然ゴムアイソレータ＋弾性すべり支承＋付加
粘性ダンパー（減衰定数0.02, 0.10）
免震層固定の上部構造物：１次固有周期1.0(s)、
直線形の１次固有モード、減衰定数0.05
免震層の初期剛性：１次固有周期4.0(s)
天然ゴムアイソレータの剛性比率α
α =1（すべてアイソレータ）以外は、建物重量の
1/2づつをアイソレータと弾性すべり支承で負担
弾性すべり支承のすべり係数は0.024
8
免震建物の免震層の復元力特性
付加減衰h=0.02
El Centro NS (alpha=0.50)
エルセントロ波
4 106
story shear force (N)
4 10 6
story shear force (N)
OSA NS (alpha=0.50)
6 106
6 10 6
2 10 6
0
-2 10 6
釜江・入倉
2 106
0
-2 10 6
-4 10 6
-4 10 6
-6 10 6
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
-6 10 6
-0.8
0.8
-0.6
-0.4
Tomakomai EW (alpha=0.50)
0.2
0.4
0.6
0.8
6 106
Tomakomai EW
2 106
0
-2 10 6
-4 10 6
-6 10 6
-0.8
告示波
4 106
story shear force (N)
story shear force (N)
0
simulated motion (alpha=0.50)
6 106
4 106
-0.2
interstory drift (m)
interstory drift (m)
2 106
0
-2 106
-4 106
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
interstory drift (m)
0.4
0.6
0.8
-6 106
-0.8
-0.6
-0.4
-0.2
0
0.2
0.4
0.6
0.8
interstory drift (m)
9
velocity spectrum comparison
in long natural period range
velocity response spectrum (m/s)
3
tomakomai EW
El Centro NS
JMA Kobe
OSA-NS
h=0.05
2.5
2
1.5
1
0.5
0
0
2
4
6
8
10
natural period (s)
10
応答スペクトル分析
velocity response spectrum (m/s)
2
h=0.02
h=0.05
h=0.10
h=0.15
h=0.20
1.5
1
T
SD =
SV
2π
0.5
0
0
2
4
6
8
10
natural period (s)
11
入力エネルギー
5 106
α=0.25
α=0.50
α=0.75
α=1.0
energy (J)
4 106
α=1.0
α=0.75
3 106
α=0.50
α=0.25
2 106
1 106
h=0.02
0
0
10
20
30
40
50
60
70
80
time (s)
12
結論
„
„
„
„
弾性すべり支承は免震建物の長周期化にとって有効で
はあるが、5-６秒を超える領域で幅広い勢力を有するよ
うな長周期地震動に対しては共振に近い応答を示す場
合があるため注意が必要
レベル２地震動時の固有周期の伸びに起因する応答増
幅は大きな問題を含んでおり、弾性すべり支承により得
られる減衰効果を消し去ってしまう恐れがある。
付加減衰は上記の応答増幅の抑制に効果的であるが、
スペースやコストの観点からその減衰量の導入可能性
については十分な検討が必要
さらに、大きな減衰量の導入は、周知の通り上層部にお
ける免震効果を低減させる恐れがあるため、十分な検
討が必要
13