2020年 日本建築学会大会

実大 10 階建て鉄筋コンクリート造建物を用いたＥ-ディフェンス実験（2018 年度）
その 4. モード応答性状と等価 1 自由度評価○正会員 姜 在道*1，同 TEP Mesa*2，同 梶原 浩一*3，同 福山 國夫*4，同 佐藤 栄児*5，同 井上 貴仁*6，
同 壁谷澤 寿海*7，同 塩原 等*8，同 長江 拓也*9，同 壁谷澤 寿一*10，同 土佐内 優介*11
1 次モード，2 次モード，等価減衰
1．はじめに

3. 代表加速度と代表変位における 1 自由度縮約応答(2)の評価を採用する。1 自由度縮約の概要については，
文献 3 を参照されたい。1 次モードと 2 次モードの全体質量に対する有効質量の割合を図 3 に示す。25%加振，50%加振，100%加振のいずれの場合も 1 次モードが約 80%，2次モードが約 10%となった。50%加振における代表加速度
Sa の時刻歴波形を図 4 に示す。1 次モード応答，2 次モード応答の周期は Wall 方向で約 0.8 秒と約 0.2 秒，Frame 方向で約 1.2 秒と約 0.3 秒となった。Sa の振幅の傾向は Wall方向と Frame 方向で異なる。代表加速度-代表変位履歴と基礎入力に基づく Sa-Sd スペクトルを重ねて図 5 に示す。
Wall 方向と Frame 方向のいずれの方向も履歴のピークがSa-Sd スペクトルと対応しており，図 4 の振幅の異なる傾向は，各方向に入力されたスペクトル特性と整合する。
4. 等価減衰の評価
1 次モードを対象とする。基礎滑り実験も含め，すべての加振における代表履歴を図 6 に重ねて示す。横軸は等価高さで除している(R= 1Sd/1H)。設計時のプッシュオーバー
解析結果 1)の 1 自由度縮約を赤の破線で示す。実験結果の骨格曲線（赤の実線）上で保有水平耐力時相当 Ru に対する Sa_u の 2/3 の点と原点を結ぶ直線と Sa_u 水準との交点として降伏時相当 Ry を評価した。基礎固定条件の各加振の題目の実験について，モード応答性状を分析したので報告する。試験体を図 1 に示す。試験体の詳細については文献 1 を参照されたい。本実験は基礎滑り条件の実験前半と基礎固定条件の実験後半に分けられる。
2. 固有振動モードの特定
ここでは基礎固定条件の実験を対象とする。JMA 神戸波を入力した実験データより抽出した 1 次と 2 次の固有振動モード形状を図 2 に示す。青のプロットは (1) 層せん断力-層間変形角関係に基づき，各層の最大応答変位時の割線剛性を求めて，多質点せん断ばね系の剛性行列を作成して固有値解析して求めた。赤のプロットは (2) 変形分布が最も近い平均的な一定振動モードの 2 乗累積和を最小とする一定モードの抽出手法によって求めた。緑のプロットは 1 次モードに対して (3) 最大変位分布によって求めた。図 2(a)，図 2(c)では，1 次モード形状に対して，(1)の評価と(2)の評価はほぼ一致している。2 次モード形状に図 2(b)，図 2(d)では，(1)の評価と(2)の評価が異なり，(2)の評価の方が，Frame 方向，Wall 方向のいずれにおいても値が大きくなっている。Frame 方向の 1 次モード，図 2(b)には最大変位分布の(3)の評価を追加しているが，(1)および(2)の評価とほぼ同等となった。
𝛽 𝑢𝛽 𝑢𝛽 𝑢(a) First Mode (Wall Direction)𝛽 𝑢𝛽 𝑢𝛽 𝑢𝛽 𝑢(c) First Mode (Frame Direction)





𝛽 𝑢



𝛽 𝑢𝛽 𝑢𝛽 𝑢𝛽 𝑢Frame Direction
Wall Direction

図 1 試験体概要(b) Second Mode (Wall Direction)(d) Second Mode (Frame Direction)

図 2 モード形状評価（JMA 神戸波 25%加振，50%加振，100%加振）E-Defense tests using a full-scale 10-story reinforced concrete building (FY2018): Part 4. Modal response and SDOF assessment
Jae-Do KANG, Mesa TEP, Koichi KAJIWARA, Kunio FUKUYAMA, Eiji SATO, Takahito INOUE, Toshimi KABEYASAWA
Hitoshi SHIOHARA, Takuya NAGAE, Toshikazu KABEYASAWA, Yusuke TOSAUCHI1

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参考文献

最大応答変位時 R をこの値で除して塑性率を求めた。これを図 7 の横軸にとり，縦軸に等価減衰定数 hs(図中で定義)をプロットした。2015 年度に実施された 10 階建て鉄筋コンクリート造建物実験 4)の結果も合わせてプロットした。Wall 方向(白抜き)の hs は Frame 方向(塗りつぶし)よりも大きい傾向にある。2015 年実験(緑)と 2018 年実験(赤)ではいずれの方向も顕著な差は見られない。
[%] W⇒Wall Direction
F⇒Frame Direction
1001) 梶原浩一他：実大 10 階建て鉄筋コンクリート造建物を用いたＥ-ディフェンス実験(2018 年度) その１～３，日本建築学会大会学術講演梗概集 (北陸)，pp.605-610，2019 年 9 月
2) 滝沢春男：梁崩壊型靱性架構の動的機構形成における定モード成分の抽出，構造工学論文集，vol. 36，pp.245-258，1990
3) 松森泰造他：純フレーム構造骨組および連層耐震壁フレーム構造骨組を有する 4 層コンクリート系建物の 1 次モード応答評価：Ｅ－ディフェンス実験
その 1，日本建築学会大会学術講演梗概集（北海道），pp.581-582，2013 年 8 月
4) 梶原浩一他：Ｅ－ディフェンスを用いた 10 階建て鉄筋コンクリート造建物(2015) の三次元震動台実験 その 1～5，日本建築学会大会学術講演梗概集（九州），pp.863-872，2016 年 8 月

Sa [m/s2]

Sa [m/s2]
Wall Direction

Second Mode80

Frame Direction

First ModeFirst Mode6040400First Mode

Second Mode
Second Mode

FW FW FW

Time[s]Time[s]25% 50% 100% 加振

図 3 有効質量割合(25%-100%加振)
Sa [m/s2]

h=0.05, 0.10, 0.15, 0.20
Wall Direction

図 4 代表加速度の時刻歴波形（JMA 神戸波 50%加振）
Sa [m/s2]

Red:2018

Frame Direction

Second Mode

Scale of Input 25% 50% 100%
Wall Direction
Frame Direction

Second ModeFirst ModeFirst Mode

図 5 代表加速度-代表変位履歴と Sa-Sd スペクトル（JMA 神戸波 50%加振）21Sa [m/s ]Wall Direction Ry

Sa_uRu=1/100

Ry

Sa_u

Ru=1/75

1Sd /1H

hs0.15

Frame Direction0.10

Ru=1/100

Ry𝑦0 : 振動台加速度 𝑦 : 代表速度
ωe : 等価円振動数（最大点）

0.20

21Sa [m/s ]𝑡𝑦 𝑦 dt
0 0𝑡
2𝜔𝑒 0 𝑦 2 dtℎ𝑠

Sd [mm]Sd [mm]Sa_u

Green:2015

h=0.05, 0.10, 0.15, 0.20

Ru=1/75
Sa_u0.05

Ry1Sd /1H0

図 6 全加振の代表履歴 1Sa-1Sd/1H 骨格（Ru：保有水平耐力時相当，Ry：降伏時相当）

0123

図 7 等価減衰と塑性率の関係*1 ソウル技術研究院 主任研究員・博士（工学）*1 Senior Researcher, SIT, Dr. Eng.

*2 飯嶋建築事務所（元名古屋大学大学院生）*2 IIJIMA Structural Design Office*3 防災科学技術研究所 部門長・博士（工学）*3 Manager, NIED, Dr. Eng.

*4 防災科学技術研究所 客員研究員*4 Visiting Researcher, NIED, Dr. Eng.

*5 防災科学技術研究所 主任研究員・博士（工学）*5 Senior Researcher, NIED, Dr. Eng.

*6 防災科学技術研究所 副部門長・工博*6 Deputy Manager, NIED, Dr. Eng.

*7 東京大学地震研究所 名誉教授・工博*7 Emeritus Prof, ERI, The University of Tokyo, Dr. Eng.

*8 東京大学大学院工学系研究科 教授・工博*8 Professor, The University of Tokyo, Dr. Eng.

*9 名古屋大学減災連携研究センター 准教授・博士（工学）*9 Assoc. Prof., Nagoya University, Dr. Eng.

*10 首都大学東京大学院都市環境科学研究科 准教授・博士（工学）*10 Assoc. Prof., Tokyo Metropolitan University, Dr. Eng.

*11 フジタ技術センター 研究員・修士（工学）*11 Researcher, Fujita Corporation, M. Eng.

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