JPH09113403A - 免震構造物の地震応答解析方法及び解析装置 - Google Patents
免震構造物の地震応答解析方法及び解析装置Info
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- JPH09113403A JPH09113403A JP7272522A JP27252295A JPH09113403A JP H09113403 A JPH09113403 A JP H09113403A JP 7272522 A JP7272522 A JP 7272522A JP 27252295 A JP27252295 A JP 27252295A JP H09113403 A JPH09113403 A JP H09113403A
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Abstract
硫接着した積層ゴム体5と、該積層ゴム体5の中心部に
埋め込まれた鉛プラグ6とを備えてなる免震装置を介し
て支承された免震構造物の地震応答解析を行う場合、免
震装置の履歴特性モデルが初期変位の立上がりを正確に
表すことができ、しかも変位の大きさに拘らず同じモデ
ルで精度よくシミュレーションできるようにして、免震
構造物の地震応答解析精度の向上を図る。 【解決手段】 免震装置について、ばね要素16a〜1
6d及びスライダ要素17a〜17dが直列に接続され
た4つのばねスライダ要素18a〜18dと、1つのば
ね要素15と、1つのダッシュポット要素19とを互い
に並列に接続した履歴特性モデルを設定し、この履歴特
性モデルに基づいて免震構造物の地震応答解析を行うこ
とにより、弾性及び塑性の両特性を兼ね備えた実際の免
震装置と同様の履歴特性モデルを得る。
Description
支承された免震構造物の地震応答解析方法及びその装置
に関する技術分野に属する。
るための免震装置として、LRB(Lead Rubber Bearin
g )と呼ばれる鉛入り積層免震ゴムは知られている。こ
の免震装置は、複数のゴム及び鋼板を交互に積層して加
硫接着した積層ゴム体と、該積層ゴム体の中心部に埋め
込まれた鉛プラグとを備えてなるもので、構造物と地盤
との間に所定数介在されて構造物を支承する。
うには、上記免震装置の履歴特性のモデル化、つまり水
平変位に対する水平荷重曲線の特性をモデル化すること
が必須となる。この履歴特性のモデル化にあたっては、
従来、種々のモデル化の方法が採用されているが、その
殆どが等価ばね定数を用いたバイリニアモデルとされて
いる。このバイリニアモデルでは、図7に示す如く、実
測した履歴曲線での等価ばね定数(図7のAB間の線の
傾きとして表される)を求めて履歴曲線を作成し、いか
なる剪断歪み状態でも同じ曲線を用い、剪断歪みの大き
さの違いに拘らず、ある変位xbに対する復元力をFb
とするように求めるものである。
イリニアモデルを用いる方法では、等価ばね定数を用い
るので、初期変位の立上がりを正確に表すことができな
いとともに、小さな変位から大きな変位までを同じ1つ
のモデルで精度よくシミュレーションすることができな
いという問題があった。
で、その目的は、免震装置の履歴特性モデルの構成を改
良することで、初期変位の立上がりを正確に表すことが
でき、しかも変位の大きさに拘らず同じモデルで精度よ
くシミュレーションできるようにすることにある。
めに、この発明では、上記LRBの免震装置が弾性と塑
性との両特性を兼ね備えたもので、その履歴特性は非線
形特性で複雑な挙動を示すことに着目し、この弾塑性の
両特性を持った要素を組み合わせてモデル化することと
した。
造物の地震応答解析方法の発明であり、請求項1の発明
では、複数のゴム及び鋼板を交互に積層して加硫接着し
た積層ゴム体と、該積層ゴム体の中心部に埋め込まれた
鉛プラグとを備えてなる免震装置を介して支承された免
震構造物の地震応答解析方法が対象である。
及びスライダ要素が直列に接続された少なくとも1つの
ばねスライダ要素と、1つのばね要素と、1つのダッシ
ュポット要素とを互いに並列に接続した水平変位に対す
る水平荷重の履歴特性モデルを設定し、この免震装置の
履歴特性モデルに基づいて免震構造物の地震応答解析を
行う。
スライダ要素、ばね要素及びダッシュポット要素を備え
ているので、その履歴特性モデルは弾性及び塑性の両特
性を兼ね備えた実際の免震装置と同様の履歴特性とな
り、初期変位の立上がりを正確に表すことができる。ま
た、小さな変位から大きな変位までを同じ1つのモデル
で精度よくシミュレーションすることができる。
震構造物の地震応答解析方法において、水平変位の増大
に応じて免震装置の履歴特性モデルのばねスライダ要素
の数を増加させる。このことで、変位が増大してもその
増大に応じて初期変位の立上がりを精度よく表せるよう
になる。
装置の履歴特性モデルのばねスライダ要素の数を4とす
る。こうすれば、シミュレーションに要する時間と各要
素の定数の決定とを考慮して初期変位の立上がりを精度
よく表すことができる。
震構造物の地震応答解析方法において、履歴特性モデル
におけるばね要素及びスライダ要素の各定数は、免震装
置の実際の履歴特性から求められた定数に1よりも小さ
い所定値を乗じたものとする。この構成により、変位が
大きくなった場合でも履歴面積が大きくなり過ぎること
はなく、深刻な問題となるような大きな地震での変位に
良好に対応させることができる。
であり、複数のゴム及び鋼板を交互に積層して加硫接着
した積層ゴム体と、該積層ゴム体の中心部に埋め込まれ
た鉛プラグとを備えてなる免震装置を介して支承された
免震構造物の地震応答を解析するようにした地震応答解
析装置が対象である。
震装置について、ばね要素及びスライダ要素が直列に接
続された少なくとも1つのばねスライダ要素と、1つの
ばね要素と、1つのダッシュポット要素とを互いに並列
に接続した水平変位に対する水平荷重の履歴特性モデル
を設定する履歴特性モデル設定手段を設けるとともに、
この履歴特性モデル設定手段により設定された免震装置
の履歴特性モデルに基づいて免震構造物の地震応答解析
をシミュレーションにより行う解析手段を設ける。従っ
て、この発明でも、請求項1の発明と同様の作用効果が
得られる。
震装置Mを示し、この免震装置Mは、図示しないが免震
構造物と地盤との間に複数介在されて該免震構造物を地
盤上に免震構造で支承するものである。
り付けられる下側の地盤側取付プレート、2は構造物側
に取り付けられる上側の構造物側取付プレートで、両プ
レート1,2は同じ大きさの円板状のものであり、互い
に同心に対向配置されている。両プレート1,2間には
複数のゴム3,3,…及び鋼板4,4,…を交互に積層
して加硫接着した円柱状の積層ゴム体5が両プレート
1,2と同心に介在されて接着され、その積層ゴム体5
の中心部に鉛プラグ6が埋め込まれている。尚、積層ゴ
ム体5の周囲側面は被覆ゴム7で覆われている。また、
各プレート1,2の対向面にはプレート1,2の同心円
周上に複数のダウエルピン8,8,…(1つのみ図示す
る)が一体に突設され、この各ダウエルピン8は積層ゴ
ム体5の上下端面に形成したダウエル穴(図示せず)内
に嵌合されている。
造物の地震応答解析装置の構成を示し、この装置は履歴
特性モデル設定部11と、この履歴特性モデル設定部1
1に接続された解析部12とを備えてなる。
震装置Mについて水平変位に対する水平荷重の履歴特性
モデルを設定するもので、この履歴特性モデルは、図1
に示すように、1つのばね要素15(定数k0 )と、各
々ばね要素16a〜16d(定数k1 〜k4 )及びスラ
イダ要素17a〜17d(定数f1 〜f4 )が直列に接
続された4つのばねスライダ要素18a〜18dと、1
つのダッシュポット要素19(定数c)とを互いに並列
に接続したモデルとされている。上記各要素15,16
a〜16d,17a〜17d,19は表1に示す特性を
有する。
合、上記履歴特性モデルのばねスライダ要素の数は1つ
でもよく、実測した履歴曲線と一致させることができ
る。しかし、変位が大きくなると、初期変位での立上が
りを精度よく表すことが困難になるので、水平変位の増
大に応じて免震装置Mの履歴特性モデルのばねスライダ
要素の数を増加させればよく、この数を増やすほど精度
が高くなる。この実施形態では、上記ばねスライダ要素
の数を4とすることで、シミュレーションに要する時間
と各要素の定数の決定とを考慮して初期変位の立上がり
を精度よく表すことができるようにしている。
設定部11により設定された免震装置Mの履歴特性モデ
ルに基づいて免震構造物の地震応答解析を行うものであ
る。
各要素がどのように作用するかを説明すると、まず、初
期状態(変位0)でのモデル全体のばね定数ka0は次式
により表され、また、初期変位xに対してモデルが元
に戻ろうとする復元力Fは式で表される。
ライダ要素18a〜18dにおいてスライダ要素17a
〜17dとセットになったばね要素16a〜16dに作
用する力が摩擦力fよりも大きくなると、スライダ要素
17a〜17dが滑り出してモデル全体でのばね定数が
低下する。すなわち、変位xに対してk1 x>f1 とな
った場合、モデル全体のばね定数ka1は以下の式で、
また復元力Fは式でそれぞれ表される。
5,16a〜16d及びスライダ要素17a〜17dの
各定数の決定には、図2に示すような免震装置Mの実際
の履歴特性の曲線を使用する。つまり、この履歴曲線の
履歴特性を5つに分割し、各々の区間での傾きksj(j
=1〜5)を求める。この傾きksjは次式〜により
表すことができ、これらの式〜からki を求めるこ
とができる。
15,16a〜16dの定数ki との積を定数fi とす
るが、そのままでは、変位が大きくなった場合、履歴面
積が大きくなり過ぎるので、50%歪みでの履歴形状に
合わせるべく0.5程度の値をそれぞれ定数ki ,fi
にかける(尚、1よりも小さい所定値をかければよ
い)。こうすることで、変位が大きくなった場合でも、
履歴面積が大きくなり過ぎることはなく、深刻な問題と
なるような大きな地震での変位に良好に対応させること
ができる。
て順にスライダ要素17a〜17dが滑り出すことによ
り、一定の復元力を保ちながら変位が大きくなるに連れ
てばね定数が小さくなっていく、弾性及び塑性の両特性
を兼ね備えた実際の免震装置Mの履歴特性を適正にモデ
ル化することができ、初期変位の立上がりを正確に表す
ことができる。また、小さな変位から大きな変位までを
同じ1つのモデルで精度よくシミュレーションすること
ができる。
するために、5種類の免震装置についてシミュレーショ
ンをVisual Basicを用いて行った。表2に、今回モデル
化した免震装置の各定数を示す。表2中、「LRB」の
次の数字は免震装置の有効径(シム径)を表す。また、
「RB」は鉛プラグ6の埋め込まれていない免震装置
(比較例)を示す。
チャートに沿って行われる。その手順について説明する
と、ステップS1で5種類の免震装置を選択し、ステッ
プS2で各々の定数(表2参照)を読み込む。ステップ
S3において、復元力Fn を、1つ前の復元力Fn-1 に
微小変位xn −xn-1 とばね定数ki (i=1〜4)と
の積を加えた値Fn =Fn-1 +ki (xn −xn-1 )と
して計算する。ステップS4では、上記微小変位xn −
xn-1 の正負を判定し、この判定がxn −xn- 1 >0の
YESのときにはステップS5でその復元力Fn と摩擦
力fi (i=1〜4)との大小を判定し、この判定がF
n ≧fi のYESのときにはステップS6で復元力Fn
を摩擦力fi とした後、またFn <fi のNOのときに
は直接それぞれステップS9に進む。
n-1 ≦0のNOのときにはステップS7で復元力Fn と
摩擦力−fi との大小を判定し、この判定がFn ≦−f
i のYESのときにはステップS8で復元力Fn を摩擦
力−fi とした後、またFn >−fi のNOのときには
そのままステップS9に進む。
n-1 を今回の復元力Fn に書き換え、ステップS10で
結果の表示をした後、ステップS11で結果をファイル
に出力し、しかる後に終了する。
ライダ要素が滑るか滑らないかの判断を行うために、1
つ前の復元力Fn-1 を用いている。この前回の復元力F
n-1と微小変位xn −xn-1 及びばね定数ki の積との
和として得られた復元力Fn=Fn-1 +ki (xn −x
n-1 )が摩擦力fi よりも大きくなった場合、スライダ
要素が滑り出し、復元力Fn がスライダ要素の摩擦力f
i と等しくなるようにしている(ステップS3〜S
8)。
することで、変位が正負のいずれであっても復元力の方
向を考慮したシミュレーションを行うことができる(ス
テップS4〜S8)。
また図6(b)に実際に測定された履歴曲線をそれぞれ
対比して示す。この図6からシミュレーション結果が実
測結果と一致していることが判る。
ン結果でのループ面積が実測の場合よりも小さくなって
いるが、これは変位が大きい場合に実測状態に合わせよ
うとしたためであり、この点から本発明の履歴特性モデ
ルは、解析を必要とするような大きな地震に対して特に
有効であることが判る。
従来のバイリニアモデルよりも遥かに実測履歴曲線に近
い結果が得られ、特に、初期変位での曲線の立上がりを
十分に表すことができ、剪断歪みの大きさによって異な
るLRB免震装置の履歴特性を正確に表すことができる
ことが判る。
発明によると、複数のゴム及び鋼板を交互に積層して加
硫接着した積層ゴム体と、該積層ゴム体の中心部に埋め
込まれた鉛プラグとを備えてなる免震装置を介して支承
された免震構造物の地震応答解析を行う場合、免震装置
について、ばね要素及びスライダ要素が直列に接続され
た少なくとも1つのばねスライダ要素と、1つのばね要
素と、1つのダッシュポット要素とを互いに並列に接続
した水平変位に対する水平荷重の履歴特性モデルを設定
して、この履歴特性モデルに基づいて免震構造物の地震
応答解析を行うようにしたことにより、免震装置の履歴
特性モデルとして弾性及び塑性の両特性を兼ね備えた実
際の免震装置と同様のモデルが得られ、初期変位の立上
がりを正確に表すことができるとともに、小さな変位か
ら大きな変位までを同じ1つのモデルで精度よくシミュ
レーションすることができ、免震構造物の地震応答解析
精度の向上を図ることができる。
に応じて履歴特性モデルのばねスライダ要素の数を増加
させるようにしたことにより、変位の増大に応じて初期
変位の立上がりを精度よく表すことができ、免震構造物
の地震応答解析をさらに精度よく行うことができる。
デルのばねスライダ要素の数を4としたことにより、シ
ミュレーションに要する時間と各要素の定数の決定とを
考慮して初期変位の立上がりを精度よく表す最適な履歴
特性モデルを得ることができる。
におけるばね要素及びスライダ要素の各定数として、免
震装置の実際の履歴特性から求められた定数に1よりも
小さい所定値を乗じたものとしたことにより、深刻な問
題となるような大きな地震での変位に履歴特性モデルを
良好に対応させることができる。
ションモデルを示す図である。
図である。
すブロック図である。
図である。
示す図である。
る。
段) 12 解析部(解析手段) 15,16a〜16d ばね要素 17a〜17d スライダ要素 18a〜18d ばねスライダ要素 19 ダッシュポット要素 ki ,c 定数 fi 摩擦力
Claims (5)
- 【請求項1】 複数のゴム及び鋼板を交互に積層して加
硫接着した積層ゴム体と、該積層ゴム体の中心部に埋め
込まれた鉛プラグとを備えてなる免震装置を介して支承
された免震構造物の地震応答解析方法であって、 上記免震装置について、ばね要素及びスライダ要素が直
列に接続された少なくとも1つのばねスライダ要素と、
1つのばね要素と、1つのダッシュポット要素とを互い
に並列に接続した水平変位に対する水平荷重の履歴特性
モデルを設定し、 上記免震装置の履歴特性モデルに基づいて免震構造物の
地震応答解析を行うことを特徴とする免震構造物の地震
応答解析方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の免震構造物の地震応答解
析方法において、 水平変位の増大に応じて免震装置の履歴特性モデルのば
ねスライダ要素の数を増加させることを特徴とする免震
構造物の地震応答解析方法。 - 【請求項3】 請求項2記載の免震構造物の地震応答解
析方法において、 免震装置の履歴特性モデルのばねスライダ要素の数が4
であることを特徴とする免震構造物の地震応答解析方
法。 - 【請求項4】 請求項1記載の免震構造物の地震応答解
析方法において、 履歴特性モデルにおけるばね要素及びスライダ要素の各
定数は、免震装置の実際の履歴特性から求められた定数
に1よりも小さい所定値を乗じたものであることを特徴
とする免震構造物の地震応答解析方法。 - 【請求項5】 複数のゴム及び鋼板を交互に積層して加
硫接着した積層ゴム体と、該積層ゴム体の中心部に埋め
込まれた鉛プラグとを備えてなる免震装置を介して支承
された免震構造物の地震応答を解析するようにした地震
応答解析装置であって、 上記免震装置について、ばね要素及びスライダ要素が直
列に接続された少なくとも1つのばねスライダ要素と、
1つのばね要素と、1つのダッシュポット要素とを互い
に並列に接続した水平変位に対する水平荷重の履歴特性
モデルを設定する履歴特性モデル設定手段と、 上記履歴特性モデル設定手段により設定された免震装置
の履歴特性モデルに基づいて免震構造物の地震応答解析
をシミュレーションにより行う解析手段とを備えたこと
を特徴とする免震構造物の地震応答解析装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27252295A JP3606651B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 免震構造物の地震応答解析方法及び解析装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27252295A JP3606651B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 免震構造物の地震応答解析方法及び解析装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09113403A true JPH09113403A (ja) | 1997-05-02 |
JP3606651B2 JP3606651B2 (ja) | 2005-01-05 |
Family
ID=17515073
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27252295A Expired - Lifetime JP3606651B2 (ja) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | 免震構造物の地震応答解析方法及び解析装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3606651B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2010091339A (ja) * | 2008-10-06 | 2010-04-22 | Takenaka Komuten Co Ltd | 復元力特性同定方法 |
CN102288402A (zh) * | 2011-07-25 | 2011-12-21 | 中国航空规划建设发展有限公司 | 一种实时或定期监测阻尼器滞回性能的方法 |
JP5698402B1 (ja) * | 2014-06-10 | 2015-04-08 | グローバル・ロジスティック・プロパティーズ株式会社 | 免震建物用地震応答解析手法、及び免震建物用地震応答解析手法を用いた免震装置の耐震安全性評価手法 |
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-
1995
- 1995-10-20 JP JP27252295A patent/JP3606651B2/ja not_active Expired - Lifetime
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---|---|
JP3606651B2 (ja) | 2005-01-05 |
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