組織・メンバー

耐震工学で用いられる振動台の制御手法として、逆伝達関数法とPID制御手法の応用が最も一般的です。これらの手法では、構造物の塑性化が伴うような振動台実験においては、試験体の非線形的な振る舞いがその制御性能を劣化させてしまい、所定の加振が高精度には実現できないという問題がありました。つまり、これまでの振動台実験手法では、ある地震の建物被害を検証する振動台実験において、その地震波を高精度に作り出せないという問題がありました。これに対して、非線形制御手法であるNonlinear signal-based control を振動台制御に組み込むことで、強非線形現象が伴う振動台実験の制御性能を大幅に向上させることに成功しました。これによって、振動台実験において生じていた振動台の制御性能の劣化という問題を解決しました。

免震構造物のような高耐震性能を有する構造形式をより安価に実現するため、地震時に鋼柱脚が基礎モルタル上をすべることで、上部構造物の損傷を低減する直置き型構造物を開発しました。建築材料としてよく使われる鋼材とモルタルの摩擦係数は非常に高い0.8であり、高い地震応答低減は期待できませんでした。これに対して、黒鉛を鋼とモルタルの間に黒鉛を塗布するだけで、摩擦係数が0.2までに低減されることを実験的に明らかにしました。これによって、阪神淡路大震災時に記録された地震波(JMA神戸波)を入力した実験では、上部構造物の応答が通常の耐震構造物の1/10程度まで低減されることを示しました。

免震建物の動的サブストラクチャ実験を通して、広く使われているHybrid Simulation (HS)手法と、近年開発されたDynamical Substructuring System (DSS)手法を比較しました。このサブストラクチャ実験では、免震構造の主要部である積層（天然）ゴム支承だけを動的に実験し、ほかの部分は数値解析によって補います。数値解析部分と実験部分は、アクチュエータによって動的な相互作用を持たせます。DSS手法では高い安定性を維持した実験を実施できましたが、HS手法では不安定化し、実験を中止せざるを得ませんでした。また、ナイキストの安定理論によって、サブストラクチャ実験の安定性を事前に高精度で評価できることを示しました。