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公開番号2025099437
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-07-03
出願番号2023216101
出願日2023-12-21
発明の名称免震建物の応答解析方法
出願人株式会社ブリヂストン
代理人個人
主分類G01M 7/02 20060101AFI20250626BHJP(測定;試験)
要約【課題】性能にばらつきが発生した免震部材又は既に試験を行った免震部材と特性が異なる免震部材を使用した免震建物の応答解析システムを提供する。
【解決手段】上部構造物10と下部構造物20と免震層30と備え、上部構造物10の挙動解析を弾性体または弾性体に減衰を付加したモデルにより行い、免震層30の挙動解析を実験により行い、上部構造物10の解析結果と免震層30の解析結果とを振動方程式上で重ね合わせて解析する免震建物の応答解析方法において、第一免震部材41、241の特性Gb、Gb(γ)に対する第二免震部材42、242の特性Gr、Gr(γ)との比を変換係数η、η(γ)として求め、第一免震部材41、241を用いた免震層30の挙動解析を、第二免震部材42、242を用いた免震層30の実験結果に変換係数η、η(γ)を乗じて行って免震建物1の全体の挙動を解析する。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
上部構造物(10)と、下部構造物(20)と、前記上部構造物(10)と前記下部構造物(20)との間に設けられた免震層(30)と備えた免震建物(1)の地震動や外風力等を受けた際の応答解析を、
前記上部構造物(10)の挙動解析を、弾性体または弾性体に減衰を付加したモデルにより行い、
前記免震層(30)の挙動解析を、前記免震層(30)の免震部材(40)の実験により行い、
前記上部構造物(10)の解析結果と、前記免震層(30)の解析結果とを、振動方程式上で重ね合わせ、免震建物(１)の全体の挙動を解析する免震建物の応答解析方法において、
前記免震層(30)に用いられる第一免震部材(41,241)の特性(Gb, Gb(ε))に対する、前記第一免震部材(41,241)と異なる特性を有する第二免震部材(42,242)の特性(Gr, Gr(ε))との比を、変換係数(η,η(ε))として求め、
前記第一免震部材(41,241)を用いた前記免震層(30)の挙動解析を、前記第二免震部材(42,242)を用いた前記免震層(30)の実験結果に、前記変換係数(η,η(ε))を乗じて行うことを特徴とする免震建物の応答解析方法。
続きを表示（約 1,400 文字）【請求項２】
前記免震部材(40)の実験は、前記免震部材(40)のモデルとなる試験体(100)を用いて行い、
前記第一免震部材(41)は、前記免震層(30)の基準とする基準免震部材(41)であり、
前記第二免震部材(42)は、試験体(120)を作成した実免震部材(42)であり、
前記第一免震部材(41)を有する免震層(30)の挙動解析は、前記実免震部材(42)の実試験体(120)の実験結果に、前記変換係数(η)を乗じて行うことを特徴とする請求項１に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項３】
前記変換係数(η)は、前記実免震部材(42)の実試験体(120)の剛性(Gr)を、前記基準免震部材(41)の基準試験体(110)の剛性(Gb)で除したものであることを特徴とする請求項２に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項４】
前記免震層(30)の挙動解析は、
前記実試験体(120)が垂直方向の加力により得られた水平荷重(Ｆ(120))を、前記実試験体(120)の水平断面積(Ａ(120)に前記変換係数(η)を乗じたもので除して、せん断応力を算出し、
前記せん断応力に前記免震層(30)の免震装置(31)の全体の水平断面積(A(30))を乗じて、
前記免震層(30)の水平荷重(F(30))を算出して行うことを特徴とする請求項３に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項５】
前記免震部材(40)の実験は、前記免震部材(40)のモデルとなる試験体(300)を用いて行い、
前記第一免震部材(241)は、前記免震層(30)の目標とする目標免震部材(241)であり、
前記第二免震部材(242)は、試験体(120)を作成した実免震部材(242)であり、
前記目標震部材(241)を有する免震層(30)の挙動解析は、前記実免震部材(42)の実試験体(120)の実験結果に、前記変換係数(η(ε))を乗じて行い、
前記変換係数(η(ε))は、ひずみ(ε)に依存する式であることを特徴とする請求項１に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項６】
前記変換係数(η(ε))は、前記実試験体(120)のひずみ依存式(Gr(ε))を、前記目標免震部材(241)の目標試験体(330)のひずみ依存式(Gb(ε))で除したものであることを特徴とする請求項５に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項７】
前記免震層(30)の挙動解析は、
前記実試験体(120)が垂直方向の加力により得られた水平荷重(Ｆ(120))を、前記実試験体(120)の水平断面積(Ａ(120)に前記変換係数(η(ε))を乗じたもので除して、せん断応力を算出し、
前記せん断応力に前記免震層(30)の免震装置(31)の全体の水平断面積(A(30))を乗じて、
前記免震層(30)の水平荷重(F(30))を算出して行うことを特徴とする請求項６に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項８】
前記免震部材(40)は、積層ゴムからなる免震部材であることを特徴とする請求項１に記載の免震建物の応答解析方法。
【請求項９】
前記免震部材(40)の実験は、動力２軸試験装置(60)による載荷試験であることを特徴とする請求項１に記載の免震建物の応答解析方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、上部構造物、下部構造物、上部構造物と下部構造物との間に設けられた免震層と備えた免震建物の応答解析方法に関する発明である。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、このような免震建物が地震動や風外乱等の外力を受けた際の応答解析システムとして、リアルタイムに精度の良い数値解析を行うために、建築物を質点系モデルに置換し、上部構造を解析部分、免震層を実験部分とするものがある。
質点系モデルに置換した上部構造の応答は、一般的に略線形な挙動を示すため数値解析で求め、複雑な非線形挙動を示す免震層の部分の応答は、免震層に使用する免震装置の試験体を用いた載荷実験としてその挙動を求める。両者を振動方程式上で組み合わせることにより、地震や風外力下における免震部材の複雑な挙動を精確に考慮した免震建物全体の応答解析を行う免震建物の応答解析方法がある。
【０００３】
しかし、載荷試験に用いた免震部材が製造の影響等により、その性能が基準となる免震部材の性能に対してばらつきが発生する場合がある。このような基準状態の免震装置と異なる状態において応答解析を行うと、応答解析の結果に誤差を含んでしまう。
【０００４】
また、免震部材の載荷試験を行う際に、例えば、基準となる免震部材と、ひずみ依存特性例えばハードニング特性等の特性が異なる免震部材の実験を行う際には、別途実験用の免震部材を製造した上で、その免震部材を用いた載荷試験を別に行う必要があり、複数種の免震部材を製造し、それぞれの試験体ごとに試験を行って解析をする必要があり、手間やコストが大きくかかっていた。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
日本建築学会構造系論文集 2022年 28巻 68号 121頁－126頁発行日：2022年2月20日公開日：2022年2月20日「既存試験機を用いた応答遅れの小さい免震建築物サブストラクチャ・リアルタイム・オンライン応答実験システムの開発」
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明は上記課題に鑑みて、免震建物の応答解システムにおいて、実験に用いた免震部材が製造の影響等により、その性能が基準となる免震部材の性能に対してばらつきが発生した場合でも、応答解析の結果を精度良く求めることができ、さらに基準となる免震部材と特性が異なる免震部材の試験を行う際に、別途免震部材を製造することや、載荷試験を別に行うことが不要となり、手間やコストの低減を図ることができる免震建物の応答解析システムを提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第一態様は、上部構造物と、下部構造物と、前記上部構造物と前記下部構造物との間に設けられた免震層と備えた免震建物の地震動や外風力等を受けた際の応答解析を、
前記上部構造物の挙動解析を、弾性体または弾性体に減衰を付加したモデルにより行い、
前記免震層の挙動解析を、前記免震層の免震部材の実験により行い、
前記上部構造物の解析結果と、前記免震層の解析結果とを、振動方程式上で重ね合わせ、免震建物の全体の挙動を解析する免震建物の応答解析方法において、
前記免震層に用いられる第一免震部材の特性(に対する、前記第一免震部材と異なる特性を有する第二免震部材の特性との比を、変換係数として求め、
前記第一免震部材を用いた前記免震層の挙動解析を、前記第二免震部材を用いた前記免震層の実験結果に、前記変換係数を乗じて行うことを特徴とする免震建物の応答解析方法である。
【０００８】
本発明の第一態様によれば、前記免震層の挙動解析を、前記免震層に用いられる第一免震部材の特性に対する、前記第一免震部材と異なる特性を有する第二免震部材の特性との比を、変換係数として求め、
前記第一免震部材を用いた前記免震層の挙動解析を、前記第二免震部材を用いた前記免震層の実験結果に、前記変換係数を乗じて行うので、載荷試験に用いた免震部材が、製造の影響等によりその性能が基準となる免震部材の性能に対してばらつきが発生した場合でも、応答解析の結果を精度良く求めることができ、さらに基準となる免震部材と特性が異なる免震部材の試験を行う際に、別途免震部材を製造することや、載荷試験を別に行うことが不要となり、応答解析の手間やコストの低減を図ることができる。
【０００９】
本発明の第二態様は、前記免震部材の実験は、前記免震部材のモデルとなる試験体を用いて行い、
前記第一免震部材は、前記免震層の基準とする基準免震部材であり、
前記第二免震部材は、試験体を作成した実免震部材であり、
前記第一免震部材を有する免震層の挙動解析は、前記実免震部材の実試験体の実験結果に、前記変換係数を乗じて行うことを特徴とする免震建物の応答解析方法である。
【００１０】
本発明の第二態様によれば、前記免震部材の実験は、前記免震部材のモデルとなる試験体を用いて行い、
前記第一免震部材は、前記免震層の基準とする基準免震部材であり、
前記第二免震部材は、試験体を作成した実免震部材であり、
前記第一免震部材を有する免震層の挙動解析は、前記実免震部材の実試験体の実験結果に、前記変換係数を乗じて行うので、載荷試験に用いた実試験体が、試験体の製造の影響等によりその性能が基準となる基準試験体の性能に対してばらつきが発生した場合でも、応答解析の結果を精度良く求めることができる。
（【００１１】以降は省略されています）

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