応用課程 開発課題20周年史

関東職業能力開発大学校 第２４回 ポリテックビジョン in 栃木 144 振動実験モデルの開発 グループ９ 建築施工システム技術科 ○永澤 寛睦 門井 瑛二 兼本 直和 竹田 眞由 １．はじめに 本開発課題では,当校既存の振動システムを用いた 振動実験により木造建築物の地震などによる振動特性 を「見える化」する振動実験モデルの開発を目指した. さらに,開発した振動実験モデルで木造建築物の耐 震性能および制震性能の評価が可能と判明した場合, 応用課題実習で進める制震部材の開発につながる振動 実験による性能評価をしたいと考えた. ２．振動実験モデルの概要 １）振動実験モデルの構成 振動実験モデルを開発する上で,既存の振動台の上 に乗る大きさの木造であること.また,木造建築物の変 形性状を再現するため仕口の接合部はピン構造になる 工夫することを念頭に開発を進めた.本開発課題では, 振動実験モデルの試作モデル １） を製作,施工方法の工 夫や改善を行った.また,性能評価ができる試験方法の 模索のための予備試験などを繰り返した.その結果,最 終的な振動実験モデルは以下のような構成とした. ①振動実験モデルの形状 振動台の加振方向に対して平面的に対称とする ため３×３スパンの構成とした.振動台の台座の固 定寸法が400mmピッチだったため,１スパンを400mm とし,土台から梁および桁芯までの高さをその 3 倍 の1200mmとした. ②構成材料 ・柱,梁,桁,土台：ベイマツ,90×90, E110以上,SD20,ドライビーム ・屋根（陸屋根）：構造用合板24mm ③仕口の接合 89×56×1.7ステンレス丁番,ボルト締め 土台・梁・桁と柱の接合部を丁番により接合して, 木造建物の変形性状の特徴であるピン構造を再現 した. ２）検証用の再現モデル概要 振動性能の検証用再現モデルは,耐震抵抗部材（耐力 壁）の違うもの,屋根の重量が違うもの,偏心するもの, 制震部材を取り付けたもの,以上４種類とした. １）耐震抵抗部材（耐力壁）の影響 ①片筋違い：片面２スパンに片筋違い(構造用合板を 24×90を加工),両面に配置，接合具ＢＰ金物 ②合板２枚：片面２スパンに 9mm の構造用合板,両面 に配置,接合具51mmのコースレット@150 ③合板３枚：片面３スパンに9mmの構造用合 板,両面に配置,接合具51mmのコースレット@150 ２）屋根重量の影響 ①軽い屋根：約66kg/m 2 （総重量約95kgの鉄板） ②重い屋根：約96kg/m 2 (総重量約140kgの鉄板) ３）偏心の影響 ①偏心；状態を再現するために片面のみ合板を配置,片 側３スパンに9mmの構造用合板 ４）制震部材の影響 ①制震ダンパー：１スパンの対角の位置に取付け,片面 ２ヶ所,両面に配置 ②断熱材（硬質ウレタンフォーム） 2) ：45mm 厚の断熱 材を真壁として片面２スパン,両面に配置 ３．振動実験概要 本開発課題では３つの実験を行い,耐震性能および 制震性能の性能評価を行った. １）試験方法 ①スイープ（掃引）試験：加速度一定（50gal）で周波 数範囲（20Hz～2Hz）を一定間隔で変化させ,得られ た応答加速度より共振周波数を探索する.共振周波 数の変化は構造物の剛性の変化を意味する. ②強制振動試験：得られた共振周波数,低周波（2Hz）, 中周波数（7Hz）および高周波数（12Hz）による各周 波数において一定の加速度で振動させ,測定をする. これにより,各周波数での応答加速度や応答変位の 変化を検証する. ③減衰振動試験：強制振動の測定後に起震を停止して 振動実験モデルの加速度と変位の減衰性状を測定 する.これにより偏心や制震部材の効果を検証する. ２）測定方法 測定項目は,振動台の台座および屋根の位置にお ける加速度(ピエゾ抵抗式加速度ピックアップ４ヶ 所)と変位(巻込型変位計３ヶ所)を測定した. 居住・建築システム技術系 開発課題 図 1 振動実験モデルの全景 144