日本建築学会大会学術講演梗概集 （近畿） 2014 年 9 月 21428 レンズ形状を有するせん断パネルダンパーの開発 その７ 不規則波形による設計モデルの検証 制震 履歴型 低降伏点鋼 せん断パネル 正会員 同 同 ○三塩 洋一* 名取 祥一** 石山 昌幸*** 正会員 同 同 久保田雅春** 阿部 隆英** 山﨑 信宏*** レンズ型ダンパー 復元力特性 １． はじめに 筆者らは，低降伏点鋼を用いたレンズ型せん断パネル ダンパー（以下，LSPD）を提案している。 LSPD の設計モデルは，変位一定繰返し加力実験および 変位漸増繰返し加力実験により得た結果 1)に基づき，ひず み硬化型トリリニアモデルの非線形ばね（以下，ひずみ 硬化型モデル）として評価 2)している。変位一定あるいは 変位漸増繰返し加力実験は，正負交番かつ振幅に対称性 を持たせた加力実験であり，ひずみ硬化を有する低降伏 点鋼の材料特性を考えた場合，変形がある一方向のみに 図 1 条件 1 の波形 図 2 条件 2 の波形 図 3 条件 3 の波形 図 4 条件 4 の波形 図 5 条件 5 の波形 図 6 条件 6 の波形 生じる場合や規則性を持たない波形に対する復元力特性 と設計モデルとの検証が必要と考える。 本報では，LSPD に不規則な波形を与えた場合の復元力 特性と設計モデルとの相関を明らかにすることを目的と し，構造性能確認実験を行ったので報告する。 ２． 試験体と入力波形 試験体は，既報 1)に準じ，LY100 type12-6 とした。 ３． 構造性能確認実験 不規則波形による構造性能確認実験（以下，不規則波 形実験）は，二軸試験機（鉛直 2MN，水平 1MN，日本鋳 造(株)所有）にて行った。 試験機へのレンズ型せん断パネルの取付けは，既報 1)に 準じ，高力ボルトを用いて締付けた。また，試験体に与 える入力波形は，表 1 および図 1∼図 6 に示す 6 パターン とした。表中には，片振幅の平均せん断ひずみ（以下， ε i）の最大，最小値も示しており，変位漸増繰返し加力 実験結果 3) から，εi の上限値は 22.4％程度とした。なお， 平均せん断ひずみとは，レンズ型せん断パネルに生じる 水平変位をせん断パネルの有効高さ h で除した値である。 ４． 実験結果 各実験により得た平均せん断応力度と平均せん断ひず 表 1 不規則波形 条 件 波形名称 みの関係を図 7∼図 12 に示す。ここで示す平均せん断応 εi (%) 最大値 最小値 力度は，実験により得た荷重をレンズ型せん断パネル中 1 変位漸増繰返し加力波形 22.4 -22.4 央部断面積で除した値である。図中には，LSPD の周辺部 2 変位漸減繰返し加力波形 22.4 -22.4 材を設計する際に用いる部材設計平均せん断応力度 2)（図 3 片変位漸増繰返し加力波形 1 22.4 0 中赤線，LY100 の場合に 295N/mm2）ならびに各不規則波 4 片変位漸増繰返し加力波形 2 22.4 0 形に対するひずみ硬化型モデルの数値計算結果も示して 5 変位非対称漸増繰返し加力波形 22.4 -3.2 6 ランダム波形 22.4 -19.2 いる。なお，ひずみ硬化型モデルの数値計算には，参考 文献 4)に示す計算ソフトを使用した。 ひずみ硬化型モデルで評価される LSPD の降伏荷重は， Study on the shear panel damper in the shape of concave type lens for seismic response control structure. Part7: Confirmation of the Dynamic Design Model Using Irregular Wave ― 855 ― MISHIO Youichi, KUBOTA Masaharu, NATORI Shouichi, ABE Takahide, ISHIYAMA Masayuki and YAMAZAKI Nobuhiro τmax τmax η η τmax η 図 7 条件 1 の実験結果 図 8 条件 2 の実験結果 τmax τmax τmax η η 図 10 条件 4 の実験結果 図 11 条件 5 の実験結果 降伏決定関数（η）の影響を支配的に受ける。ひずみ硬 図 9 条件 3 の実験結果 η 図 12 条件 6 の実験結果 化型モデルの規則性として，平均せん断ひずみの折返し ５． まとめ 本実験により得た結果を以下に示す。 点が原点に近づくほど降伏荷重は低い値を示す。また， ・ひずみ硬化型モデルの規則性として，平均せん断ひず 二次剛性が小さいため，平均せん断応力度も低い値とな みの折返し点が原点に近づくほど，降伏荷重は低い値 る。そのため，図 7∼図 12 に示す実験結果のうち，条件 となり，二次剛性も小さいため，平均せん断応力度も 3，5，6 におけるひずみ硬化型モデルの平均せん断応力度 低い値となる。そのため，条件 3，5，6 では，ひずみ は低い傾向を示している。 硬化型モデルの平均せん断応力度は低い傾向を示した。 次に，不規則波形実験により得た平均せん断応力度の ・平均せん断応力度は，いずれの実験においても解析値 最大値（τ max ）と最小値（τ min ），総エネルギー吸収量 を上回っているが，部材設計平均せん断応力度は下回 （Esum）を表 2 に示す。表中には，各不規則波形に対する った。 ひずみ硬化型モデルの平均せん断応力度と総エネルギー ・総エネルギー吸収量は，一例を除き，ひずみ硬化型モ デルにより算出される量を上回った。 量も示している。 その結果，平均せん断応力度は，いずれの実験におい ・LSPD の設計モデルであるひずみ硬化型トリリニアモデ ても解析値を上回っているが，部材設計平均せん断応力 ルは，変形がある一方向のみに生じる場合や規則性を持 度は下回っている。また，総エネルギー吸収量は，条件 4 たない波形に対しても安全側の評価と判断できる。 にて若干解析値を下回ったものの，ほかの条件について 【参考文献】 は，いずれも解析値以上の吸収量を示した。 1) 山﨑，石山，久保田，名取，三塩，尻無濱：レンズ形 状を有するせん断パネルダンパーの開発，その 2，日本 表 2 不規則波形実験結果と数値解析結果 2 τmax (N/mm ) 2 τmin (N/mm ) 建築学会大会学術講演梗概集（北海道），2013.8 Esum (kN・m) 条 件 実験 解析 実験 解析 1 193.3 177.5 -193.7 -177.5 111.3 109.1 2 195.8 177.5 -193.6 -177.5 112.5 106.2 実験 解析 2) 三塩，尻無濱，久保田，阿部，石山，山﨑：レンズ形 状を有するせん断パネルダンパーの開発，その 4，日本 建築学会大会学術講演梗概集（北海道），2013.8 3 176.2 82.2 0.0 0.0 48.7 39.4 3) 石山，山﨑，久保田，名取，阿部，三塩：レンズ形状 4 154.0 175.7 0.0 0.0 24.6 28.2 を有するせん断パネルダンパーの開発，その 6，日本建 5 177.6 76.2 -173.5 -177.5 48.2 38.0 6 189.0 177.5 -182.7 -177.5 61.1 48.1 * ** *** 鉄建建設株式会社 飛島建設株式会社 日本鋳造株式会社 建築本部 建設事業本部 エンジニアリング事業部 築学会大会学術講演梗概集（近畿），2014.9（投稿中） 4) SNAP（Ver.6.0.0.8） ， （㈱構造システム） * ** *** ― 856 ― Architectural Division, TEKKEN CORPORATION Construction Division, TOBISHIMA CORPORATION Engineering Division, NIPPON CHUZO
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