氏名

ニシタニ アキラ

西谷 章

職名

特任研究教授 (https://researchmap.jp/read0030090/)

所属

(理工学術院総合研究所)

連絡先

メールアドレス

メールアドレス
anix@waseda.jp

URL等

研究者番号
70156074

本属以外の学内所属

学内研究所等

理工学総合研究センター

兼任研究員 1989年-2006年

建築学研究所

プロジェクト研究所所長 2010年-2014年

ナノテクノロジー研究所

研究所員 2007年-2014年

ナノテクノロジー研究所

研究所員 2015年-

建築学研究所

プロジェクト研究所所長 2015年-2016年

アンビエントロニクス研究所

研究所員 2018年-

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2006年-2018年

理工学術院総合研究所(理工学研究所)

兼任研究員 2018年-

学歴・学位

学歴

-1973年 早稲田大学 理工学部 建築
-1980年 コロンビア大学大学院 大学院 土木及び工業力学

学位

学術博士 課程 コロンビア大学

工学博士 論文 早稲田大学

工学修士 課程 早稲田大学

経歴

1988年-1993年早稲田大学 助教授
1993年-早稲田大学 教授

所属学協会

国際構造制御学会(International Association for Structiral Control) Executive Secretary

国際構造制御学会(International Association for Structiral Control) 理事

日本学術会議第18期メカニクス構造研究連絡委員会 委員

日本学術会議第17期メカニクス構造研究連絡委員会 委員

土木学会

計測自動制御学会

日本学術振興会 制震(振)構造技術第157委員会 運営委員・庶務幹事

日本建築学会 理事

日本コンクリート工学協会

日本鋼構造協会

免震構造協会

日本材料学会

日本風工学会

震災予防協会

日本地震工学会 理事

国際構造制御モニタリング学会 副会長

研究分野

キーワード

構造制御

科研費分類

工学 / 建築学 / 建築構造・材料

共同研究希望テーマ

制震/制振システムの開発

希望連携機関:産学連携、民間を含む他機関等との共同研究等

目的:共同研究

免震構造とアクティブ制御の融合

希望連携機関:産学連携、民間を含む他機関等との共同研究等

目的:共同研究

研究テーマ履歴

建築構造システムの振動応答制御と同定

研究テーマのキーワード:制振,振動制御,応答

個人研究

大地震対応のセミアクティブ制震構造の開発

研究テーマのキーワード:制震構造,構造システム,セミアクティブ制御

国際共同研究

構造安全性・地震防災

研究テーマのキーワード:信頼性,安全性,防災

個人研究

構造物の振動応答制御

個人研究

構造物のシステム同定

個人研究

論文

Semiactive control strategy for smart base isolation utilizing absolute acceleration information

Y.Nitta,A.Nishitani,B.F.Spencer,Jr.

Structural Control & Health Monitoring(13)2005年11月-

各層を単位とするサブシステムの同定に基づく剛性のヘルスモニタリ

仁田佳宏、西谷章

日本建築学会 構造系論文集(573)p.75 - 792003年11月-

Semiactive structural-control based on variable slip-force level dampers

A.Nishitani,Y.Nitta,Y.Ikeda

ASCE Journal of Structural Engineering129(7)p.933 - 9402003年07月-

絶対加速度応答のみの計測に基づく2段階からなる構造システム同定

仁田佳宏、西谷章

日本建築学会 構造系論文集(568)p.91 - 972002年08月-

可変スリップレベルダンパの概念によるセミアクティブ振動制御に関する基礎的研究

西谷章、仁田佳宏他

日本建築学会 構造系論文集(558)p.93 - 1002002年08月-

絶対加速度情報を用いた可変スリップレベルダンパによるセミアクティブ制御

仁田佳宏、西谷章

日本建築学会 構造系論文集p.85 - 912001年11月-

巻頭言・構造制御とSmart概念

西谷章

MENSHIN2003年05月-

米国における構造教育・建築全般にわたる素養か、幅広い力学的素養か?

西谷章

建築雑誌120(1537)p.10 - 112005年09月-

Smart concept,smart structures and smart sensing:Next generation of structural control,

A.Nishitani,Y.Nitta,T.Nagai

Proc.of US-Korea Joint Seminar/Workshop on Smart Structures Technologiesp.45 - 502004年09月-

Smart concept and smart sensoring:New direction of structural control,

A.Nishitani,Y.Nitta,T.Nagai

Proc.the 3rd European Conference on Structural Control1p.M3-17 - M3-202004年07月-

構造教育・現代に求められる教育をめぐって

西谷章

建築雑誌118(1511)p.46 - 472003年11月-

アクティブ制震構造の最近の動向−地震時の安全性向上を目指すセミアクティブ振動制御−

西谷章

GBRC126(104)p.6 - 122001年11月-

免震構造の設計が窮屈になっていないか

西谷章

建築雑誌116(1478)p.71 - 712001年10月-

制御時の応答情報を利用した制振システムの再構築

構造工学論文集46B2000年03月-

制御時の応答情報を利用した制振システムの再構築

日本建築学会大会学術講演梗概集(中国)構造II1999年09月-

TMD機能を付与したAMDと履歴ダンパの複合による制震システムの設計

日本建築学会大会学術講演梗概集(中国)構造II1999年09月-

可変摩擦ダンパを用いた制震構造物の振動台実験

日本建築学会大会学術講演梗概集(中国)構造II1999年09月-

準最適制御理論を用いた中間階免震層の最適設計

日本建築学会大会学術講演梗概集(中国)構造II1999年09月-

Application of Active Structural Control in Japan

Progress in Structural Engineering and Materials1(3)p.301 - 3071998年04月-

AMDと履歴ダンパの複合による制震システムの設計

第10回日本地震工学シンポジウム論文集1,pp.269-2741998年11月-

風外力を受ける建築構造物のH∞制御理論による制振

Dynamics and Design Conference'99 講演論文集/日本機会学会A,pp.79-821999年03月-

アクティブ/ハイブリッド制御の将来展望

第10回日本地震工学シンポジウム・パネルディスカッション資料集pp.111-1161998年10月-

第2回世界構造制御会議(2.全体概要)

地震工学振興会ニュース/震災予防協会162,pp.17-201998年10月-

第2回世界構造制御会議

建築雑誌113;1425,pp.1361998年08月-

アクティブ制震構造建築物のトータルデザイン

鹿島学術振興財団1998年10月-

各層ごとの減衰評価による構造ヘルスモニタリング

日本建築学会大会(九州)学術講演梗概集構造II,pp.759-7601998年09月-

制振対象の低次元化モデルを用いた制振システムの一貫設計−(その1 実観測値の適用が可能な低次元化手法)

日本建築学会大会(九州)学術講演梗概集構造II,pp.771-7721998年09月-

制振対象の低次元化モデルを用いた制振システムの一貫設計−(その2 振動特性同定に基づく一貫設計)

日本建築学会大会(九州)学術講演梗概集構造II,pp.773-7741998年09月-

AMDと履歴ダンパの複合による制震システムの設計

日本建築学会大会(九州)学術講演梗概集構造II,pp.807-8081998年09月-

振動インテンシティによる制振構造物のエネルギー的評価

日本建築学会大会(九州)学術講演梗概集構造II,pp.885-8861998年09月-

波動理論を用いた制震構造物の各層減衰比の同定

日本建築学会大会学術講演慷慨集構造B;2,pp.797-7981997年09月-

AMDの性能限界を考慮する可変ゲイン制御

日本建築学会大会学術講演慷慨集構造B;2,pp.785-7861997年09月-

AMDのストローク限界を考慮した可変ゲイン制御

日本建築学会大会学術講演慷慨集構造B;2,pp.781-7821997年09月-

AMDを利用した建築構造物の偏心率の推定

日本建築学会大会学術講演慷慨集構造B;2,pp.795-7961997年09月-

可変摩擦ダンパーを用いたセミアクティブ制御

日本建築学会大会学術講演慷慨集構造B;2,pp.759-7601997年09月-

準最適制御の1手法として分割設計法の提案

日本建築学会大会学術講演慷慨集構造B;2,pp.867-8681997年09月-

Structural Control and Parameter Fluctuations of Controlled Systems

Proceedings of ICOSSAR'971997年11月-

構造物の一部を用いた低次元化モデルによる制振システムの設計法

第5回運動と振動の制御シンポジウム講演論文集97-31,.pp57-591997年11月-

可変摩擦ダンパによるセミアクティブ制震

第5回運動と振動の制御シンポジウム講演論文集97-31,pp.38-411997年11月-

ハンディブック建築

オーム社1996年05月-

制震構造の国際共同研究

建築技術559p.107 - 1081996年10月-

AMDのストローク限界を考慮する可変ゲイン制御

日本建築学会(近畿)学術講義梗概集1996年09月-

AMDを利用した建築構造物の偏心比の推定

日本建築学会(近畿)学術講義梗概集1996年09月-

地震応答予測を目的としたAMDによる振動モード特性の同定

日本建築学会(近畿)学術講義梗概集1996年09月-

複数の手法による常時微動時の減衰評価法

日本建築学会(近畿)学術講義梗概集1996年09月-

地震動の位相情報と構造物の応答の関係

日本建築学会(近畿)学術講義梗概集1996年09月-

AMDのストロークを考慮する可変ゲイン制御

第20回地震工学・応用地学に関するシンポジウム/東京工業大学・慶応大学・早稲田大学1996年03月-

AMDを利用した捩れを含む建築構造物の振動特性同定

構造物の安全性・信頼性(JCOSSAR '95論文集)/日本学術会議31995年11月-

地震と制震(振)構造

日本学術振興会協力会報/日本学術振興会67p.8 - 161995年09月-

絶対加速度計測にもとづくH制振システムの応答制御実験

日本建築学会大会学術講演梗概集/日本建築学会構造II1995年08月-

構造同定を目的とした加速度データにもとづく線形回帰モデルの係数決定法

日本建築学会大会学術講演梗概集/日本建築学会構造II1995年08月-

超々高層建築物のエレベータ配置の最適化

日本建築学会大会学術講演梗概集/日本建築学会建築計画I1995年08月-

Overview of the application of active/semiactive control of building structures in Japan

A.Nishitani, Y.Inoue 

Earthquake Engineering & Structural Dynamics30(11)p.1565 - 15742001年11月-

Future direction of automatic structural control: Semiactive control and artificial nonlinearity

A.Nishitani

Proceedings of Symposium in Honor of Takuji Koborip.79 - 85

Semi-active Structural Control with Variavle Friction Dampers

Proceedings of the 1999 American Control Conference1999年06月-

Variable Feedback Gain Based Active Structural Control Accounting for AMD Constraints

Proceedings of the Second World Conference on Structural Control2,pp.1577-15841998年12月-

Model Reduction for Active-controlled Building Structure

Proceedings of the Second World Conference on Structural Control3,pp.2231-22401998年12月-

Structural Control System Design Involving Identification Process

Proceedings of the Second World Conference on Structural Control3,pp.2297-23041998年12月-

Structural Control and Parameter Fluctuations of Controlled Systems

Structural Safety and Reliability (Proceedings of ICOSSAR'97)2,pp.1039-10451998年10月-

AIJ Recommendation for Loads on Buildings

日本建築学会1996年02月-

Structural System Identification with Active Mass Damper Used for Providing Input Excitation

Proceedings of 11th World Conference on Earthquake Enginering1996年06月-

Absolute Acceleration Measurement Based H∞ Structural Control System Design

Proceedings of 11th World Conference on Earthquake Enginering1996年06月-

Concept of Model Reduction for Structural Control

Second International Workshop on Structural Control /Workshop Papers1996年12月-

Variable Gain-Based Structural Control Considering the Limit of AMD Movement

Proceedings of the 35th IEEE Conference on Decision and Control96CH359891996年12月-

H∞ Structural Controller Design Based on Absolute Acceleration Measurement

Proceedings of the 1995 Design Engineering Technical Conferences/ASME3;Part C1995年09月-

書籍等出版物

すぐにわかる構造力学

西谷章

鹿島出版会2004年 10月-

鉄筋コンクリート構造入門・改定版

西谷章

鹿島出版会2001年 02月-

初学者のための新・建築構造入門

西谷章

鹿島出版会2000年 10月-

未来を拓く新しい建築システム(共著)

西谷章

建築資料 研究社2006年 01月-

建築と工学(共著)

西谷章

彰国社2003年 11月-

最適設計ハンドブック(共著)

西谷章

朝倉書店2003年 02月-

ハンディブック建築・改定2版(共著)

西谷章

オーム社2002年 09月-

建築の構造(共著)

西谷章

彰国社2002年 07月-

建築物荷重指針・同解説(2004)(分担執筆)

西谷章

日本建築学会2004年 09月-

アエラムック新版・建築学がわかる。(分担執筆)

西谷章

朝日新聞社2004年 08月-

Recent developments in structural control research,developments and practice in japan

Y.Fujino,A.Nishitani,H.Iemura

Proc.of the 4th International Workshop on Structural Control2005年 06月-

地震と建築・耐震構造から「制震構造」への大きな変化

アエラムック建築学がわかる。(共著)1997年 09月-

Structural System Identification Based on Subsystem Analyses

Proceedings of 12th World Conference on Earthquake Engineering (CD-ROM)2000年 01月-

Hybrid Structural Control Combining Active Mass Driver and Hysteretic Damper Systems

Proceedings of 12th World Conference on Earthquake Engineering (CD-ROM)2000年 01月-

Structural Control Based on Semi-active Variable Friction Dampers

Proceedings of 12th World Conference on Earthquake Engineering (CD-ROM)2000年 01月-

Application of Active, Hybrid and Semi-Active Structural Control in Japan : Recent State

Proceedings of the International Post-SMiRT Conference Seminar on Seimic Isolation, Passive Energy Dissipation and Active Control of Vibrations of Structures1999年 08月-

Proceedings of the Second World Conference on Structural Control

John Wiley1998年 12月-

作品・ソフトウェア・教材・フィールドワーク等

早稲田大学大久保キャンパス55号館 構造基本設計

芸術活動

早稲田大学理工系新棟の構造設計

1989年-

特許

整理番号:933

変位計測システムを用いた建築物の施工管理方法(日本)

谷井 孝至, 松谷 巌, 大泊 巌, 西谷 章, 庄子 習一, 仁田 佳宏, 金川 清

特願2009-043798、特開2010-197282、特許第5137875号

整理番号:942

傾斜角度測定器(日本)

庄子 習一, 谷井 孝至, 大泊 巌, 西谷 章, 仁田 佳宏, 金川 清, 松谷 巌, 冨士 良太

特願2009-223380、特開2011- 69798

整理番号:975

変位計測装置、及び変位計測方法(日本)

谷井 孝至, 金川 清, 松谷 巌, 大泊 巌, 西谷 章, 庄子 習一, 仁田 佳宏

特願2009-157380、特開2011- 13095

整理番号:1025

変位計測装置(日本)

松谷 巌, 大泊 巌, 西谷 章, 庄子 習一, 谷井 孝至, 仁田 佳宏, 金川 清

特願2010-071368、特開2011-203150、特許第5544619号

整理番号:1026

変位計測装置(日本)

谷井 孝至, 仁田 佳宏, 金川 清, 松谷 巌, 大泊 巌, 西谷 章, 庄子 習一

特願2010-101740、特開2011-232123、特許第5610427号

外部研究資金

科学研究費採択状況

研究種別:

セミアクティブ自律分散制御による建築構造物の地震応答制御

配分額:¥5200000

研究種別:

免震機構を複合したアクティブ制震建築構造システムに関する研究

配分額:¥1400000

研究種別:

アクティブ制震構造物のトータルデザイン

配分額:¥2100000

研究種別:

制振構造システムデザインのための減衰評価を含む構造同定に関する研究

配分額:¥1200000

研究種別:

AMDを加振源に利用したモード同定にもとづく多自由度系構造物のH^∞制御設計

配分額:¥800000

研究種別:

構造物のアクティブ制震に関する日米共同研究

配分額:¥9700000

研究種別:基盤研究(C)

層間変位計測を前提とした建築構造物の簡易健全度判定システムの構築

2014年-2016年

研究分野:建築構造・材料

配分額:¥4810000

研究種別:基盤研究(B)

変位計測に基づく健全度診断システムの構築と実建物の加振実験による検証

2009年-2011年

研究分野:建築構造・材料

配分額:¥15210000

研究種別:基盤研究(C)

センサネットによる知動化都市基盤構造の創出に関する研究企画

2005年-2005年

研究分野:構造工学・地震工学・維持管理工学

配分額:¥3200000

研究種別:

層間変位計測を前提とした建築構造物の簡易健全度判定システムの構築

2014年-0月-2017年-0月

配分額:¥4810000

研究種別:

変位計測に基づく健全度診断システムの構築と実建物の加振実験による検証

配分額:¥15210000

研究種別:

センサネットによる知動化都市基盤構造の創出に関する研究企画

配分額:¥3200000

研究資金の受入れ状況

提供機関:文部科学省

建築システムの高度化に関する総合的研究1999年-2003年

実施形態:受託教育

大地震対応のインテリジェント制震構造の開発1997年-2001年

実施形態:受託教育

制震・免震構法による鉄骨構造の合理化に関する研究1998年-

実施形態:受託教育

メガストラクチャー研究1993年-1996年

学内研究制度

特定課題研究

限られた層の層間変位計測に基づく全層推定法の確立と損傷度判定手法の構築

2017年度共同研究者:西谷 章

研究成果概要: 地震時の応答データとして加速度・速度・変位などがあるが、層間変位データは、地震後の建物の健全性を判断する指標として特に有用である。このため、加速度計測であっても、それらを層間変位に換算することを前提とした「健全度判定法」が種々提... 地震時の応答データとして加速度・速度・変位などがあるが、層間変位データは、地震後の建物の健全性を判断する指標として特に有用である。このため、加速度計測であっても、それらを層間変位に換算することを前提とした「健全度判定法」が種々提案されている。しかしながら、高層ビルを対象とした場合、全層へのセンサー配置は非現実的であり、限られた層へのセンサー配置を前提とした「枠組み」の構築が現実的な対応となる。本研究では、限定層のデータから全層データを推定する手法として、事前に建物の構造情報を必要としない「3次元スプライン法」を採用した。最下階、最上階における境界条件に工夫を加え、精度よく推定する手法を確立した。

制振構造システムデザインのための減衰評価を含む構造同定に関する研究

1995年度

研究成果概要: 本研究は,建築構造物の減衰評価を含む構造同定を目的として,アクティブ制振に用いられるAMDを加振源に用いる方法と,常時微振動による2つ方法を各別に検証し,建築構造物への応用を行った。 現在,アクティブ制振構造物に最も多く用い... 本研究は,建築構造物の減衰評価を含む構造同定を目的として,アクティブ制振に用いられるAMDを加振源に用いる方法と,常時微振動による2つ方法を各別に検証し,建築構造物への応用を行った。 現在,アクティブ制振構造物に最も多く用いられる制御方法は,建築物の最上層に設置された付加的な質量を,人為的に動かすことによって応答を低減する,AMD(Active Mass Damper)方式である。本研究はこのAMDを制振のためだけでなく,同定のための加振源として構造物を同定するという方法にもとづいている。入出力データから周波数領域での伝達関数,固有振動数・減衰比・モードベクトル等のモード特性を求める代数的計算法を確立し,4層のせん断実験モデルに対してその有効性を示した。さらに地震に対する刺激係数を算出する簡便な方法を提案し,同定された低次モードから地震応答予測を行った。また,一軸偏心をもつ構造物に対しても本方法を応用し,1つのアクチュエータで並進捩れ両方向の同定を行うために注意すべき点を整理した。 常時微振動を用いた建築物の減衰定数の評価では,シミュレーション解析により,カーブフィット法・RD法・自己相関関数法の3つの方法の特性を把握し,実在構造物への応用に際して考慮すべき点を明らかにした。本学51号館を実験対象構造物とし,最上階である18階の屋上のNS,EW方向の加速度計測にもとづき,固有周期・減衰比を3つ方法で推定をおこない,シミュレーション結果との対応を確認した。

アクティブ制震構造物のトータルデザイン

1996年度

研究成果概要: 近年、建築構造の世界は大きな転換期を迎えようとしている。制震、免震という新技術を契機として、伝統的な耐震構造の枠組みを超えた新たな、構造設計の考え方、あり方が誕生しようとしている。 特に本来的に予測の難しい地震に対して、地震動の... 近年、建築構造の世界は大きな転換期を迎えようとしている。制震、免震という新技術を契機として、伝統的な耐震構造の枠組みを超えた新たな、構造設計の考え方、あり方が誕生しようとしている。 特に本来的に予測の難しい地震に対して、地震動の大きさ、性状に応じて、建物自らが揺れの制御を行うアクティブ制震構造物は、21世紀に向けての技術として、大きな可能性を秘めており、世界的にも強い注目、期待が寄せられている。 本研究は、このようなアクティブ制震構造建築物を対象に、構造システム全体としての構造計画、トータルデザインに向けての設計規範の開発、すなわちアクティブ制震建築物のための構造計画原論の確率を目指すものである。これにより、建物がもつ耐震性とアクティブ制震を融合した耐震システムが実現される。 この指針の確立に向けて、制震効果評価指数にあたる数量の算出を試みた。特定の地震動を対象とする、いわば特解としての評価ではなく、より一般的な意味において、制御効果が発揮されうる振動特性を備えた建物であるか否かを評価するための指標の算出である。最上層にAMDを持つ建物を対象に、建物振動性状および最上層における制御力の影響を考慮した評価に向けて、コンピュータシミュレーション・データを蓄積した。 また、制御対象としては、とくに大きすぎる自由度を持つモデルとなりやすい建築物の、低次元化モデルの開発も合わせて行っている。物理的な意味の明確な低次元化モデルを確立することは、限られた観測データを有効に活かして、適切な制御力を決定する観点から非常に有用である。 以上の、評価のための指標の確立、および制御対象である建物の、物理的意味の明確な低次元化モデルの構築は、制震構造物のトータルデザインのための主要な要素となる。

同定手法を応用した制震構造のための低次元化モデルの開発

1997年度

研究成果概要:1989年に世界初のアクティブ制震建築物が誕生して以来、アクティブ制震構造は、高層建築を中心にその採用が続いている。制震構造の対象となる建築・土木構造物は、従来の制御工学分野が取り扱っていた対象と比べてきわめて巨大であり、動的挙動...1989年に世界初のアクティブ制震建築物が誕生して以来、アクティブ制震構造は、高層建築を中心にその採用が続いている。制震構造の対象となる建築・土木構造物は、従来の制御工学分野が取り扱っていた対象と比べてきわめて巨大であり、動的挙動の自由度が非常に大きいという特色を持っている。 このような意味から、建築・土木分野にふさわしい、制御対象の低次元化モデルの構築法が望まれている。現在、アクティブ制震構造物では、構造物をモード分解し、低次元化を行うことが一般的に行われている。構造物の応答をいくつかの低次モードによって近似し、各モードの時間関数をもとにしたフィードバックから制御力の決定を行っている。この手法では、応答の計測位置等の影響により制震構造システムが不安定に陥ったり、フィードバックする応答の誤差が大きい、等の問題がある。これに対して本研究では、数年来研究している同定手法を応用した低次元化モデル手法を提案している。提案する手法では低次元化モデルの応答をそのままフィードバックして制御を行うことができる。この妥当性、AMDを用いたケースについて考察し、シミュレーションと実験を行って確認した。 本研究で得られた成果により、きわめて多自由度の制御対象となりやすい建築物に対して、取り扱いの比較的容易で、制御効率の点からも望ましい制御対象低次元化モデルを構築することができる。<研究成果の発表>1998年6月“Model Reduction for Active-Control Building Structures”を2WCSC(第2回世界構造制御会議)において発表予定

アクティブ制震構造物のための構造物低次元化モデルの開発

1998年度

研究成果概要: 1989年のアクティブ制震ビルの誕生以来、多くの高層構造物がAMDやHMDなどの付加マス方式のアクティブ制震を採用している。この付加マス方式により制震を行う場合、すべての制震構造物の状態を観測して、制御を行うことが理想であるが、... 1989年のアクティブ制震ビルの誕生以来、多くの高層構造物がAMDやHMDなどの付加マス方式のアクティブ制震を採用している。この付加マス方式により制震を行う場合、すべての制震構造物の状態を観測して、制御を行うことが理想であるが、設置場所などの制約から、すべtの状態を観測することは不可能である。そこで本研究では、観測可能な状態のみを利用して制震を行うための簡便な制御対象構造物の低次元化手法を示すことを目的としている。 本研究の低次元化手法では、制震構造物の特性を表すモーダル有効質量、固有振動数、刺激関数を用いて、制震構造物の応答を観測層の状態のみで構成されるモデルに低次元化する。 本手法の特徴として、以下のことがあげられる。(ⅰ)制御対象構造物を状態観測の行われる層のみで表すことができる。(ⅱ)観測地と低次元化モデルの状態量が一致し、制御に観測地を直接用いることができる。(ⅲ)有効質量がオリジナルモデルに一致する。(ⅳ)アクティブ制震装置の状態量と構造物の状態量を同じ座標系で扱うことができる。 本手法の有効性については、小型建物模型を用いた振動台による振動制御実験および高層建物を想定したコンピュータシミュレーションにより、簡便にアクティブ制震システムの設計を行えることを確認した。

免震機構を複合した制震建築物に関する研究

1999年度

研究成果概要: 近年、建築構造の世界は大きな転換期を迎えており、ここ10年間の免震、制震構造の本格的な実用化を契機として、従来の枠組みを超えた新たな耐震設計の提案が行われている。制震システムは、既に非常に多くの装置が開発されおり、今後これらの装... 近年、建築構造の世界は大きな転換期を迎えており、ここ10年間の免震、制震構造の本格的な実用化を契機として、従来の枠組みを超えた新たな耐震設計の提案が行われている。制震システムは、既に非常に多くの装置が開発されおり、今後これらの装置が複合されることが予想される。本研究では、免震機構を利用した制震システムとして、構造物に免震層を組み込み、その層より上層にTMD,AMDの機能をもたせるシステムおよび免震積層ゴム支承を利用した新たな制御システムの設計法を提案し、コンピュータシミュレーションによりその有効性を確認した。1.中間層免震によるシステム 本システムでは、構造物の中間階に柔らかく、変形能力の大きな免震層を設け、これより上層をTMDあるいはAMDとして機能させる。この制御システムにより、従来型の付加マス方式に比べ、マス比が増大し効果的な制御を行うことができる。本研究では、準最適制御理論による以下のような特徴をもつ設計手法を示した。(i)構造物を低次元化モデルで表すことにより、少ない計算量で最適化を行える。(ii)免震層より下層部の応答低減はもちろん、動吸振器としての役割を担う上層部分の応答低減も行える。2.積層ゴム支承を用いたセミアクティブ制御システム 本手法は、制御機構として、上下を積層ゴムで挟まれた付加マスを考え、この付加マスの特性をセミアクティブ制御により変化させることで、エネルギ吸収を行うもので、効果的な構造物の応答低減が可能となる。

建築構造物のための自律分散セミアクティブ制御システムの開発

2003年度

研究成果概要:本研究は、建築構造物のためのセミアクティブ自律分散制御システムの開発を目的に、セミアクティブ自律分散制御のあり方を探るための基礎研究として、(1)ダンパ試験機を用いたダンパ加力試験と数値解析を組込んだ解析手法の開発、(2)圧電アク...本研究は、建築構造物のためのセミアクティブ自律分散制御システムの開発を目的に、セミアクティブ自律分散制御のあり方を探るための基礎研究として、(1)ダンパ試験機を用いたダンパ加力試験と数値解析を組込んだ解析手法の開発、(2)圧電アクチュエータを用いた微振動制御の基礎的検討、について研究を行った。 ダンパ試験機を用いたダンパ加力試験と数値解析を組込んだ解析手法は、構造物の応答を数値解析で、ダンパー応答を加力試験により求め、それらを有機的に複合するものである。まず、初年度にダンパ加力試験と数値解析を交互に行うオフライン的な手法を、次年度に初年度の成果を考慮して、ダンパ加力試験と数値解析を同時に行うオンライン的な手法を提案している。両手法を比較検討することで、提案手法の有効性の確認を行った。また本手法を用いることで、ダンパーの特性と構造物の応答を、より詳細に実物理現象に近い状態で把握可能となる。 圧電アクチュエータを用いた微振動制御の基礎的検討では、まず圧電素子の持つ二つの機能(アクチュエータ/センサ機能)を把握するための単体実験を数多く行い、それぞれの機能について基本的性質を整理した。これら蓄積された実験データと考察に基づいて、圧電素子の構成方程式を考慮した解析モデルを作成し、この解析モデルを用いて新たな制御則を提案するに至っている。また実構造物に圧電アクチュエータを設置して振動制御を行うことを想定し、小型片持ち梁模型による振動台実験を行い、本振動制御手法の有効性について、確認している。

事前情報を利用した適応型セミアクティブ免・制震構造の確立

2005年度共同研究者:前田寿朗

研究成果概要: 事前情報を活かした免震効果のセミアクティブ制御による高度化を目的として、計算機シミュレーションによる検討を行った。 免震構造においては、免震層がゆっくりと大変形することで地震のエネルギーを吸収し、上部構造の層間変形が通常の建物の... 事前情報を活かした免震効果のセミアクティブ制御による高度化を目的として、計算機シミュレーションによる検討を行った。 免震構造においては、免震層がゆっくりと大変形することで地震のエネルギーを吸収し、上部構造の層間変形が通常の建物の半分以下に抑えられる効果が生み出される。ただし、免震層が擁壁までのクリアランス以上に揺れてしまうと、衝突による衝撃が建物に加わり、悪影響を及ぼす。このため、気象庁の緊急地震情報のようなかたちで、直前に大きな地震到来の情報が得られれば、免震層の減衰を通常よりも大きく制御するなどの仕組みを備えたり、より制御工学的なリアルタイムのダンパー・セミアクティブ制御を行うことで、変形を抑えたり、さらに望ましくは変形を抑えながら加速度抑制効果も向上させるように、免震効果を効果的に発揮させることも可能となる。このような目的で、研究を実施した。 まずは、減衰の変化が応答に及ぼす影響を定量的に把握した。減衰の切替えは免震層の応答を変化させることになるが、一般に免震層を形成する積層ゴムおよびダンパーの機械的性質(剛性、減衰係数、リリーフ荷重など)は製品によるばらつきが存在し、このばらつきを原因とした応答変動は避けられず、設計時点での応答予測値とは多かれ少なかれずれが生じる。このような応答の変動状況を定量的に評価しておけば、減衰を制御したときの応答予測のデータとしても、また応答変動を考慮したうえでの制御を構築するさいのデータとしても活用できる。このため、免震層の機械的性質のばらつきによる応答変動評価を行った。 次に、当研究室で提案してきている可変スリップレベルダンパー型のセミアクティブ制御を適用する目的で、MRダンパーの使用を前提とした基礎的な検討を行った。非線形Maxwellモデルとして表されるMRダンパーを可変スリップレベルダンパーとして用いるときの、制御則の妥当性や履歴の性状について定量的な検討を加え、あわせて実験も実施している。 また、事前情報を利用した制御を行ったときの、セミアクティブ制御効果に関しては、減衰係数を可変とする制御、リリーフ荷重を可変とする制御の両者を中心に、シミュレーションを実施し、その効果を確認した。 

現在担当している科目

科目名開講学部・研究科開講年度学期
建築と建築工学創造理工学部2019春学期
建築と建築工学  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019春学期
建築構造製図創造理工学部2019春学期
建築構造製図  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019春学期
卒業論文創造理工学部2019通年
卒業論文  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019通年
卒業計画創造理工学部2019通年
卒業計画  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019通年
構造計画創造理工学部2019春学期
建築数学A創造理工学部2019春学期
構造解析創造理工学部2019秋学期
鉄筋コンクリート構造設計I創造理工学部2019春学期
鉄筋コンクリート構造設計II創造理工学部2019秋学期
設計製図IIIb創造理工学部2019秋学期
設計製図IIIb  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019秋学期
構造演習創造理工学部2019秋学期
構造演習  【前年度成績S評価者用】創造理工学部2019秋学期
修士論文(建築)大学院創造理工学研究科2019通年
応答制御構造研究大学院創造理工学研究科2019通年
Advanced Structural System Control大学院創造理工学研究科2019秋学期
構造システム制御特論大学院創造理工学研究科2019秋学期
Advanced Topics in Architectural Design and Engineering B大学院創造理工学研究科2019秋学期
Advanced Topics in Architectural Design and Engineering B大学院創造理工学研究科2019秋学期
先端建築学論B大学院創造理工学研究科2019秋学期
先端建築実務実習A 春期大学院創造理工学研究科2019春学期
Advanced Exercise of Architectural Design and Work A [Spring Semester]大学院創造理工学研究科2019春学期
先端建築実務実習A 春期大学院創造理工学研究科2019春学期
先端建築実務実習A 秋期大学院創造理工学研究科2019秋学期
Advanced Exercise of Architectural Design and Work A [Fall Semester]大学院創造理工学研究科2019秋学期
先端建築実務実習A 秋期大学院創造理工学研究科2019秋学期
先端建築実務実習B大学院創造理工学研究科2019通年
先端建築実務実習B大学院創造理工学研究科2019通年
応答制御構造演習A大学院創造理工学研究科2019春学期
応答制御構造演習B大学院創造理工学研究科2019秋学期
応答制御構造演習C大学院創造理工学研究科2019春学期
応答制御構造演習D大学院創造理工学研究科2019秋学期
応答制御構造研究大学院創造理工学研究科2019通年
建築学特別演習A大学院創造理工学研究科2019春学期
建築学特別演習B大学院創造理工学研究科2019秋学期