水戸市に建つ超高層免震建物の 強震観測例 2011年9月27日 ハザマ 境 茂樹 東京工業大学建築物理研究センター講演会

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1 水戸市に建つ超高層免震建物の 強震観測例 2011年9月27日 ハザマ 境 茂樹 東京工業大学建築物理研究センター講演会
「東北地方太平洋沖地震における建物強震記録」 水戸市に建つ超高層免震建物の 強震観測例 2011年9月27日 ハザマ　境　茂樹

2 ○ 国内の免震建物の推移と超高層免震建物の用途割合
・はじめに ○ 国内の免震建物の推移と超高層免震建物の用途割合 対象建物 1998評定取得 139棟 超高層免震建物の用途割合 免震建物の推移（評定完了時） *各評定機関の公開された性能評価ｼｰﾄおよびMENSHIN等の雑誌を参照（～ まで）

3 ・対象建物の位置 目標耐震性能 一次固有周期（秒） 対象建物の位置 震央距離Δ＝288km 茨城県水戸市（震度6弱）
気象庁による 震源のすべり分布図

4 ・建物の概要 地上21階、塔屋1階 軒高さ：64.05m　最高高さ：68.85m 鉄筋ｺﾝｸﾘｰﾄ造　純ラーメン構造 直接基礎（2種地盤、Ｔg＝0.28s） 免震部材：天然ｺﾞﾑ系積層ｺﾞﾑ、 　　　　　　　鋼捧ﾀﾞﾝﾊﾟｰ、鉛ﾀﾞﾝﾊﾟｰ ※免震構造設計指針(2001)の設計例2の建物 地震計設置位置 基準階伏図 軸組図

5 ・免震装置の配置 免震部材配置図

6 ・目標耐震性能と一次固有周期 目標耐震性能 一次固有周期（秒）

7 鋼捧ﾀﾞﾝﾊﾟｰ （一部に塗装はがれ、マークズレあり）
・地震後の免震装置の状況 鉛ﾀﾞﾝﾊﾟｰ （損傷無し） 鋼捧ﾀﾞﾝﾊﾟｰ （一部に塗装はがれ、マークズレあり） 地震後の免震装置の状況写真

8 ・地震観測結果(1)加速度波形 Ｒ Ｆ １ 階 基礎上

9 ・地震観測結果(2)　入力（基礎部）の応答スペクトル
　　　Ｓｖ 　　　Ｓｄ 　　　　　Ｓａ

10 全体系の固有振動数と減衰定数の時間変化（ＡＲＸによる） （上図：固有振動数、下図：減衰定数）
・地震観測結果(3)　固有振動数と減衰定数（全体系） ARX条件 ﾊﾞﾀｰﾜｰｽﾌｨﾙﾀｰ　FH=1.0Hz、FL=0.1Hz ﾘｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ20Hz　ｳｨﾝﾄﾞｳ：10秒 1 ｻﾝﾌﾟﾘﾝｸﾞ置き 次数（20,1,3） (a) X方向 (b) Y方向 全体系の固有振動数と減衰定数の時間変化（ＡＲＸによる） （上図：固有振動数、下図：減衰定数）

11 ・設計モデルとの比較(1) 応答変位波形 観測結果と設計モデルによる解析結果との比較（X方向）

12 免震層相対変位の観測結果（左図）と解析結果（右図）の比較 （X方向、0-120秒）
・設計モデルとの比較(2) 免震層の相対変位 解析 観測 14cm 免震層相対変位の観測結果（左図）と解析結果（右図）の比較 （X方向、0-120秒）

13 免震層の累積変位 9m 免震層の累積変位（300秒間）

14 ・免震と非免震の比較（解析） 免震と非免震の最大応答分布の比較

15 ・入力特性と上部構造固有周期の免震効果に与える影響(1)
免震層の復元力特性 せん断力 Ki Ws Qyi 弾性 上部構造 履歴型ﾀﾞﾝﾊﾟｰの復元力特性 Wi 積層ｺﾞﾑｱｲｿﾚｰﾀｰの復元力特性 免震層 Ks Ws：Wi＝1 : 0.25 変形 変形 解析モデル 上部構造の復元力特性 免震層の復元力特性 ２質点系の検討モデルとパラメータ *参考文献：小倉他、1997年技術報告集 K-NET水戸：震度5.8，PGA＝787cm/s2，PGV＝30cm/s K-NET古川：震度6.2，PGA＝572cm/s2，PGV＝89cm/s Ti0＝0.5 sec 解析時のパラメータ 上部構造 固有周期Ts 0.0～5.0sec，0.2秒きざみ 免震層 降伏せん断力係数 Ci＝　0.03，0.05 降伏後周期 Ti＝ 3.0，4.0，5.0　sec 検討に用いた入力地震動のSV（減衰5%)

16 ・入力特性と上部構造固有周期の免震効果に与える影響(2)
◎2質点系モデルによるパラメトリックスタディの結果 免震層の弾性周期Ti0＝0.5秒、 Ti：降伏後周期、Ci：降伏せん断力係数 K-NET水戸 （IBR006・EW) K-NET水戸 （IBR006・EW) K-NET古川 （MYG006・EW) K-NET古川 （MYG006・EW) (1)免震層の応答変位 (2)上部構造の応答加速度 入力地震動と上部構造の固有周期の違いが免震建物の応答に与える影響

17 ・入力特性と上部構造固有周期の免震効果に与える影響(3)
K-NET水戸 （IBR006・EW) K-NET古川 （MYG006・EW) (a) K-NET水戸 (b) K-NET古川 上部建屋のせん断力低減率 （免震／非免震（弾性））

18 ・本建物の入力は周期2.0秒以下の短周期成分が優勢であった。
・ まとめ ・本建物の入力は周期2.0秒以下の短周期成分が優勢であった。 ・全体系の固有振動数は、主要動前0.8Hz、主要動部0.4Hzと低下し、後続部0.6Hzと変化した。また、減衰定数は、主要動前0～20%、主要動部20～40%、後続部20%程度と変化した。 ・設計モデルによる解析結果は振幅、位相ともに観測結果と対応。 ・免震層の最大相対変位は１4cmで、基礎部の変位応答ｽﾍﾟｸﾄﾙ Ｓｄ（減衰20%）の結果とも対応。 ・上部建物の固有周期と免震層のTi及びCiをﾊﾟﾗﾒｰﾀとした2質点系モデルによるパラメータスタディの結果、周期１秒以上が卓越する入力地震動に対しては、応答変位や応答加速度が大きくなり、上部建物の固有周期や免震層ﾊﾟﾗﾒｰﾀの違いによる応答の差も大きくなった。従って、免震建物の設計において、サイトの入力地震動特性の把握が重要である。 謝辞：本検討では、(独）防災科学技術研究所のK-NETの記録を使用させていただきました。

19 ご清聴ありがとうございました。