地震応答低減のための柔なロッキング構造のトポロジー最適化

抄録

骨組構造の地震応答を低減する新しい構造システムである，ロッキング機構を有する柔軟な支持構造のためのトポロジー最適化手法を提案する。まず，支持構造の全部材外径および節点座標を設計変数として，応答スペクトル法を用いて表される屋根最大変位を目的関数とした非線形計画問題を解く。さらに，屋根変位制約のもとで，全部材体積を最小化して，少ない部材で構成される基礎構造を求める。その際，自重による変位，固有周期に加えて，基礎が建物と逆方向にロッキング振動する2次固有モードが卓越するように，刺激係数に関する制約を与えることが有効である。応答スペクトルに適合する複数の地震動を入力した時刻歴応答解析により，最適解は，ロッキング機構としての機能を有することと，屋根変位および加速度の応答低減効果を確認する。また，許容応力度計算を行い，支持構造部材が十分な耐力を有することを確認した。