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大型施設の制振補強検討支援

大型施設や大地震後も機能保持が要求される施設においては、事前に耐震性能の評価および耐震補強を施しておくことが、危機管理の上で重要となります。

耐震性能の評価法としては、耐震診断による静的な検討、地震応答解析による動的な検討が行われてきました。近年では、より施工性・使用性が高く、経済的な制振補強が採用される事例が増え、動的な検討を行うケースが増加しています。しかし、従来の動的な検討では部材ごとの性能評価の視点が欠けており、層間変形角のみに基づいて判定している例が多く見受けられます。

弊社では、従来から行っていた超高層建築・免震建物の振動解析経験とRESPシリーズ(建築構造のための非線形振動解析プログラム)の開発経験をベースに、大規模施設の動的な検討においても各部材の塑性変能(靭性)に応じた性能評価・検討を実施し、施工性・使用性・経済性に加え、より信頼性の高い補強をご提案いたします。

検討方法の概要

想定地震の選定・検定用地震動の作成

地域の防災計画等による地震被害想定のうちで、当該地に大きく影響を及ぼすと考えられる想定地震を選定します。検討用地震動として、選定した想定地震の対象敷地での地震動を作成します。建屋の解析モデルに入力する地震動は、敷地の調査結果に基づき作成した地盤モデルを介して作成します。

解析モデルの作成

建屋の形状に合わせ、フレーム毎に柱・梁・ブレース等のモデル化を行い、解析モデルを作成します。建物の性能に応じて効果的な制振部材の配置を行います。

地震応答解析に基づく耐震性能評価の実施

地震応答解析結果をもとに、設計クライテリアに基づいた建物全体および各部材の耐震性能評価を行います。

補強案の検討

耐震性能評価に基づき、安全性、経済性、施工性の高い補強案を検討します。

検討事例のご紹介

検討用地震動の作成

【使用プログラム:k-SHAKE+ for Winfdows】

2種類の目標スペクトルに各サイトの表層地盤の増幅を考慮して、表層地盤面における模擬地震動を作成し検討用地震動とした例です。表層地盤の影響は、既存ボーリングデータによる表層地盤モデルを用い、一次元波動論に基づいた等価線形解析(SHAKE)により考慮しました。
加速度応答スペクトル図例(告示スペクトル)

加速度応答スペクトル図例
(告示スペクトル)

加速度応答スペクトル図例(ハザードスペクトル)

加速度応答スペクトル図例
(ハザードスペクトル)

解析モデルの作成、地震応答解析の実施

【使用プログラム:RESP-D,RESP-F3T】

対象建物の建屋の形状に合わせ、構造部材を等価な剛性および非線形特性を有する線材要素に置換し、3次元立体フレームモデルとして評価して解析モデルを作成し、地震応答解析を行った例です。

入力例と3次元立体モデル図

入力例と3次元立体モデル図

出力例(上:終局時支点反力図、下:終局時応力図)

出力例
(上:終局時支点反力図、下:終局時応力図)

補強検討例

【使用プログラム:RESP-D,RESP-F3T】

地震応答解析結果をもとに、設計クライテリアに基づき、建物全体だけでなく部材ごとの耐震性能についても評価して補強案を検討した例です。オイルダンパーを用いた制振補強により、経済性、施工性の高い補強法を提案できました。また、部材ごとに靭性確保のための補強法を提案し、より安全性の高い補強案を提示できました。

検討補強案の例

検討補強案の例

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