共同研究・競争的資金等の研究課題

建物と設備の振動制御により、機能維持だけでなく復旧時間の短縮までを考慮することで、総合的なレジリエンス性能を向上できるか明らかにする。具体的には以下の４項目を解明する。 ①復旧時間を短縮する振動制御のためのセンサー・アクチュエーターの設置位置 ②制御系設計に適した損傷‐復旧モデル ③復旧時間を短縮する制御系設計法とその有効性 ④機能維持性と早期修復性の双方を考慮した建物・設備の協調制御手法とその有効性 2023年度は高置水槽をスロッシングダンパーとして活用し、レジリエンス性能を高める方法について、多様な地震動レベルに対して制震性能を高める手法の検討を行った。高置水槽を同調液柱管ダンパー（TLCD）とし、取り換え可能な2段の網を導入することで大地震動時の性能劣化や装置破損することを抑える機構の検討を行った。水の使用量の多い鉄骨造の16階建て病院建物を想定し，1層に縮約した縮小試験体を製作した。TLCDは実在建物の冷水槽を参考に高置水槽の容積を決定し、寸法を1/100倍に縮小した試験体を製作した。有限要素解析ソフトウェアAnsysを用いた振動特性の解析および縮小試験体の自由振動実験によりスロッシング周期を把握した。そして、建物縮小試験体の上にTLCD縮小試験体を設置して振動台実験を行い、建物応答を低減するTLCDの2段の網の条件を分析した。入力地震動には告示波および設計用長周期地震動を用いた。建物試験体の絶対加速度応答および層間変位応答は、小さな振幅の設計用地震動では約50%の応答低減を達成できた。一方、大きな振幅の設計用地震動では10%前後の応答低減であった。この原因としてスロッシング周期の伸長が考えられる。スロッシングの波高低減性能については、小振幅の地震動の場合は網1段の場合でも有効であった。一方、大振幅の地震動の場合は2段目の網を用いる有効性が示された。 上記に加えて、2022年度の成果である仮想マシンやコンテナ型仮想化技術を用いて構造ヘルスモニタリングシステムを大地震動時に他のマシンへ移して守るウォームスタンバイ手法の研究成果について、日本建築学会大会および第10回構造物の安全性・信頼性に関する国内シンポジウムで口頭発表するとともに地域安全学会論文集に査読論文を発表した。 令和5年度が最終年度であるため、記入しない。 令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

建物内の設備機器と連携して地震時の機能維持を図る高度な制震システムを開発した。設備機器と無線通信を行いビデオカメラの映像をもとに応答を制御する手法を構築した。また，建物の地震応答情報をもとに構造パラメータを同定し，被害発生確率を最小化するよう制御系設計を行い制御性能を向上する方法を提案し，実在するセミアクティブ免震建物に適用した。被害発生確率の評価に用いる模擬地震動の作成手法に関して，震源が近い地震の地震波形が類似することを考慮した数理モデルを構築した。そして，研究の過程で地震動を受ける建物が水平変位に直交する慣性力によってねじれの共振現象を引き起こしうることを発見した。 東日本大震災を経て耐震設計では事業継続性が強く求められるようになってきた。本研究は建物内の設備の被害を軽減する高度な振動制御手法を提案しており，社会のニーズに応えるものである。また，研究の過程で固有振動数が特定の条件を満たしたときにねじれ応答が励起される共振現象を発見した。この現象はこれまで耐震設計で考慮されてこなかったため，今後，現象をより詳しく解明することで超高層建物の耐震性向上に役立つと期待できる。

スマートコミュニティ(SC)において既存情報インフラやサービスに影響を与えず極度制約問題を解決可能な情報通信インフラを構築し、従来の実施例ではなしえなかった新しいSCサービスを実装・評価することを目的とする。具体的には、1.極度制約達成型インフラを構成するSC情報HWを含むプラットフォームの構築、2.その上で動作するSCオペレーティングシステムおよび、実際にサービスを提供する上で必要となる各種最適化手法の提案と実装、3.実トラフィック評価や提案インフラによる地域実証評価、以上に取り組むことで、新しい地域情報インフラとスマートコミュニティのあり方を示す。 本研究課題は、SC向け情報インフラの基本アーキテクチャを学術的に定めつつ実際に構築する試みであり、未だ達成されていないインターネットを利用したクリティカルサービスの具現化を目指している。提案者は当該領域の先駆者であり、任命制のIEEE-SA Vision Project委員として関連必要技術のビジョンやマイルストーンを示し承認されるなど、その独創性に対し一定の評価を得ている。また、新学術領域「スマートコミュニティ・インフォマティクス」の創成や、将来の関連インフラ輸出による経済的発展にも貢献可能であるなど、本研究課題の意義は大きい。