研究者詳細 - 小檜山　雅之

論文 - 小檜山　雅之

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Finite-Element Analysis of Laminated Rubber Bearing of Building Frame under Seismic Excitation

Ohsaki, M., Miyamura, T., Kohiyama, M.,Yamashita, T., Yamamoto, M., and Nakamura, N.

Earthquake Engineering and Structural Dynamics （John Wiley & Sons） 44 （ 11 ） 1881 - 1898 2015年09月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

地震時における積層ゴム免震支承の大域的な変位と局所的な応力の応答を同時に分析するため、有限要素解析を行った。建物モデルの基礎部分に天然ゴム支承を取り付け、骨組部材と免震支承を六面体要素で離散化した。モデルの自由度は300万以上である。ゴムの材料特性はオグデンモデルで表し、建物は弾性応答を仮定した。天然ゴムの非圧縮性と硬化特性を精度よくシミュレートすることができ、地震時の免震支承の変形と応力分布を有限要素解析により評価することができた。

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Shaking Table Experiment of Fault-Tolerant Seismic Vibration Control of a Building Based on Sensor Reliability

Tanaka, S. and Kohiyama, M.

Proc. 12th International Conference on Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering 1 - 7 2015年07月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

センサ故障が生じても連続的に振動制御性能を保証するため，カルマンフィルタとセンサの信頼度パラメタを用いた補償法を提案した。提案手法の有効性を検証するため，アクティブマスダンパを有する15階建て建物の縮小モデルである３層試験体を用い，震動台実験を行った。センサ故障を模擬した試験の結果，提案手法を用いない場合と比べて，層間変形角と絶対加速度応答を低減できることを確認した。

Maximum Response Estimation of a Mid-Story Isolated Building Based on Complex Complete Quadratic Combination Method Considering Mode-Dependent Peak Factors

Ishizawa, Y. and Kohiyama, M.

Theoretical and Applied Mechanics Japan （National Committee for IUTAM, Science Council of Japan） 63 67-79 2015年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

一自由度系の応答の最大値と標準偏差の比で定義されるピークファクタの理論的な解析を行った。固有円振動数、減衰係数、地震動の継続時間を用いたピークファクタの公式を構築し、多自由度系の各モードのピークファクタを推定した。これらのモードに依存したピークファクタを用い、非古典的減衰モデルの最大応答加速度の推定を行えるよう、既往の複素完全二次結合法を改良した。白色雑音地動を受ける中間層免震建物の応答を解析し、改良公式が多くのケースでよい推定値を与えることを確認した。

Optimization of member sections of a tensegrity structure considering large displacements during an earthquake

Miura, Y. and Kohiyama, M.

Proc. IASS WORKING GROUPS 12 + 18 International Colloquium 2015 "Bio-based and Bio-inspired Environmentally Compatible Structures" （International Association for Shell and Spatial Structure） 1 - 8 2015年04月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

地震時の大変位を考慮しテンセグリティ構造における最大変位応答を最小化する方法を、断面積を設計変数として提案した。テンセグリティ構造の研究は自己釣合形状解析の研究は多数あるものの、大変位を考慮した最適化および動的解析は、提案されていない。しかし、非線形性の高いテンセグリティ構造の実用化を目指すにあたり、これらの要素は考慮すべきである。そこで本研究では、周囲の建物への衝突被害を少なくするため、変位応答を最小化する問題を設定した。また、テンセグリティ構造の最小ユニットの部材断面積最適化において、最適解のモード形状を分析した。

Vibration characteristics change of a base-isolated building with semi-active dampers before, during, and after the 2011 Great East Japan earthquake

Dan, M., Ishizawa, Y., Tanaka, S., Nakahara, S., Wakayama, S., and Kohiyama, M.

Earthquakes and Structures （Techno Press） 8 （ 4 ） 889 - 913 2015年04月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り, ISSN 2092-7622

東日本大地震の本震を含む複数の地震観測記録を用いてセミアクティブ免震建物の構造振動特性の分析を行った。固有振動数・減衰係数の長期的・短期的変化を分析し，本震の後に上部構造の固有振動数がわずかに減少していることを確認した。また，本震発生中には1次・2次の固有振動数で異なる変化をすることを確認した。さらに，セミアクティブ制御の有無による変化を分析したが，滑り摩擦の影響が大きかったため，明確な差異は確認されなかった。

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Detailed Finite Element Analysis of Full-scale Four-story Steel Frame Structure subjected to Consecutive Ground Motions

Tagawa, H., Miyamura, T., Yamashita, T., Kohiyama, M., and Ohsaki, M.

International Journal of High-Rise Buildings （Council on Tall Buildings and Urban Habitat） 4 （ 1 ） 65 - 73 2015年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

1995年兵庫県南部地震のJR鷹取波の60%加振と100%加振を連続して受ける4層鋼構造建物の詳細有限要素解析を数値振動台を用いて行った。4層鋼構造建物の震動台実験は防災科学技術研究所において2007年に実施された。60%加振時における全体的なせん断変形の挙動や100%加振時における1階柱の局所的な座屈による層崩壊の挙動を解析で再現した。層間変位応答は100%単独加振よりも60%・100%連続加振のほうがやや小さい結果となった。

Fault-Tolerant Seismic Vibration Control of a Building with Sensor Reliability Evaluated by the Kalman Filter

Tanaka, S. and Kohiyama, M.

Life-Cycle of Structural Systems: Design, Assessment, Maintenance and Management （CRC Press） 1140 - 1146 2014年11月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

強震動は制震システムのセンサやケーブルを損傷しうる。大きな地震動においても制震性能を保証するため、冗長性を持ち、測定誤差や状態量の推定精度の悪化に耐えうる振動制御システムを提案した。センサの精度を監視するため、状態量の推定精度を定量化した信頼性パラメータを導入した。これを用い、建物の地震応答を低減し、冗長性とロバスト性を持った振動制御システムとするため、線形二次ガウス型制御理論に基づく新たなアルゴリズムを設計した。

マルコフ連鎖モンテカルロ法による避難者の孤立確率に基づいた住宅耐震補強の優先順位の評価

戸髙正義，小檜山雅之

日本地震工学会論文集（日本地震工学会） 14 （ 5 ） 19 - 30 2014年11月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

地区耐震化を支援するために、住宅の耐震補強効果を定量的に評価する手法を提案した。地震発生後には建物倒壊により道路閉塞が生じうる。本研究ではこの閉塞により孤立する避難者の数に注目して評価地域内の住宅に耐震補強の優先順位を評価した。指標には耐震化前後での評価地域内の避難不能者の合計人数の差を用いた。また、マルコフ連鎖モンテカルロ法を適用することで道路閉塞状況の抽出方法を改良した。提案手法では、震度6強の地震動を想定した際に耐震補強の優先順位を効果的に示すことができる。

繰り返し載荷を受ける合成梁の詳細有限要素解析

山下拓三，大崎純，小檜山雅之，宮村倫司，張景耀，田川浩之

日本建築学会構造系論文集（日本建築学会） 79 （ 704 ） 1481 - 1490 2014年10月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

鋼構造骨組の構成要素である合成梁および合成梁からスラブを除いた純鉄骨を，ソリッド要素を用いた詳細有限要素モデルとしてモデル化することにより，部材実験の静的繰り返し載荷の下での非線形挙動の再現を試みた。その結果，純鉄骨モデル，合成梁モデルとも概ね実験の挙動を追跡できることを示した。また，柱とスラブの接触など局所的な現象が合成梁の挙動に与える影響を考察した。

Optimal management of public real estate under seismic risk using real option approach

Dan, M. and Kohiyama, M.

Proc. 3rd International Conference on Urban Disaster Reduction （Earthquake Engineering Research Institute） 1 - 4 2014年09月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

公的不動産の最適な管理計画を導出するため，地震リスクを考慮したリアルオプション法を用いた最適化手法を提案した。地震リスクをリアルオプションにおける将来の不確実性と考えることで，地震被害を低減し，プロジェクト価値を最大化する計画を導出できた。また，提案手法の有効性を検証するために，教育施設の耐震改修事業を対象としたシミュレーションを行い，地震被害を低減し，プロジェクト価値を最大化する計画を導出できることを示した。

Finite element analysis of damping mechanism of autoclaved lightweight aerated concrete panels for exterior walls of steel structures

Kohiyama, M., Ohsaki, M., Miyamura, T., and Yamashita, T.

Proc. 11th World Congress on Computational Mechanics 2229 - 2236 2014年07月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

建物の減衰モデルの改良に向けて、軽量コンクリート(ALC)パネル外壁の力学的挙動をソフトウェアE-Simulatorを用い分析した。防災科学技術研究所E-Defenseの実大４層鋼構造建物震動台実験に関連したロッキング構法ALCパネル外壁の要素実験を再現するため、試験体と加力装置をソリッド要素、剛体梁、線形拘束式でモデル化した。変形角0.02 radまでの静的漸増振幅交番載荷のシミュレーションを行った。ALCパネルの塑性変形と摩擦によるエネルギー消費が変形角0.015 radを超えると顕著に増大することを確認した。

Vibration Controller Design of a Building–Equipment System Based on the Seismic Damage Risk

Kohiyama, M. and Ito, T.

Proc. 6th World Conference on Structural Control and Monitoring 2014年07月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

建物－設備連成系の地震被害を低減するため、制震装置のパラメータ設計の枠組みを検討した。供用期間の被害発生確率の最小化に基づく繰り返し計算によって準最適解を導出する方法を提案した。2階と15階にサーバーが設置され、最上階に制震装置を有する15階建てデータセンター建物のモデルを用い、提案手法の有効性を検証した。その結果、数回の繰り返し計算で準最適解が得られることを確認した。

Simultaneous Optimization of Structural Shape and Control System of Large-Scale Space Frame Based on Sine Wave Inputs

Dan, M. and Kohiyama, M.

International Journal of Safety and Security Engineering 4 （ 2 ） 164-178 2014年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り, ISSN 2041-9031

同調質量ダンパー(TMD)を有する大空間構造物の形状・制御系の同時最適設計手法を提案した。目的関数はサイン波入力に対する構造物の最大絶対加速度応答により定義される。また，設計意図を考慮するため，最適形状と初期形状の差異を制約とする。非対称ヴォールト構造物に本手法を適用し有効性を検証した結果，最適形状ではサイン波入力だけでなく様々な周期の地震動に対する最大絶対加速度応答が低減できた。また，TMDにより初期形状に近い形状で応答を低減できることが確認できた。

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A Robust Decentralized Control Method Based on Dimensionless Parameters with Practical Performance Criterion for Building Structures under Seismic Excitations

Giron, N. and Kohiyama, M.

Structural Control and Health Monitoring （John Wiley & Sons, Inc.） 21 （ 6 ） 907 - 925 2014年06月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り, ISSN 1545-2263

建物の振動を低減するロバスト分散制御法をリャプノフ関数に基づき構築した。柔軟な制御設計を可能にする無次元化パラメータを導入し制御則を構成した。また、フィードバックゲインが有限となるセミアクティブ制御に適した表現を提案した。制御力配置行列が正則である系に対し、性能を解析的に証明し実用的な性能クライテリアを導いた。一自由度系の例に対し、各パラメータが及ぼす影響、クライテリアの有効性、構造パラメータの不確定性に対するロバスト性を検討した。また、二自由度系に対し、制御系設計を行い、その性能の分析を行った。高層建物の縮小試験体の振動台実験を行い、提案手法の有効性を確認した。

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LQG design scheme for multiple vibration controllers in a data center facility

Kohiyama, M. and Yoshida, M.

Earthquakes and Structures （Techno Press） 6 （ 3 ） 281 - 300 2014年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り, ISSN 2092-7622

制振装置付き免震床上にコンピューターサーバーが設置された、最上層に制振装置を有するデータセンターの制御パラメータ設計法を提案した。制御目的は、地震時においてもサーバーの動作を継続するため、サーバーの加速度と免震床の変位の低減とした。線形弾性モデルを構築し、線形二次ガウシアン(LQG)制御の評価関数を定式化した。制御パラメータと地震応答の関係を分析し、得られた知見をもとに、建物とサーバーの双方の応答を効果的に低減するパラメータ設計法を構築した。

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ロボットを用いた効果的な屋内避難誘導のための被験者実験に基づくエージェントモデル

小檜山雅之，金子みなみ

地域安全学会論文集（地域安全学会）（ 22 ） 1 - 10 2014年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

屋内におけるロボットを用いた避難誘導について、被験者実験を行い検討した。実験の結果、ロボットによる誘導の有効性が確認された。実験における測定データに基づき、歩行速度や避難路選択にかかる時間の確率分布を考慮したエージェントモデルを構築し、複雑な廊下を持った建物内の避難シミュレーションを行った。エージェントシミュレーションにより、効果的に避難誘導できるロボットの位置を求めることができることを示した。

数値震動台を用いたALCパネルの角部接触の有限要素解析

小檜山雅之，大崎純，宮村倫司，山下拓三

構造工学論文集（日本建築学会） 60B 463 - 470 2014年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

軽量コンクリートパネル外壁の力学的挙動を有限要素解析により分析した。外壁ロッキング構法の試験体をソリッド要素，剛体梁要素，線形拘束式を用いてモデル化した。数値震動台（防災科学技術研究所で開発中の有限要素解析ソフトウェア）を用いて，変形角1/50radまでの静的漸増振幅交番載荷のシミュレーションを行った。Oボルト周辺と，受けアングルに接触するパネルの角部でコンクリートパネルが塑性変形しエネルギーが吸収される様子を詳細に分析した。

System identification and control improvement of a semi-active-controlled base-isolated building using the records of the 2011 Great East Japan Earthquake

Dan, M. and Kohiyama, M.

Safety, Reliability, Risk and Life-Cycle Performance of Structures and Infrastructures （Taylor & Francis Group, London） 3841-3847 2013年12月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

慶應義塾大学矢上キャンパスの建物である創想館の制震システムの性能向上を目的として，地震観測記録を用いたシステム同定を行った。地震応答解析の結果，同定されたパラメータを用いて制御系設計をした場合，設計当初のパラメータを用いた場合よりも最大で4%程度の制御性能の向上が確認できた。しかし，制御性能は十分に高いとはいえず，一層の性能向上を目指すために他の制御手法を検討する必要がある。

Prediction of maximum control force of PD-controlled system under stationary white noise

Kohiyama, M.

Safety, Reliability, Risk and Life-Cycle Performance of Structures and Infrastructures （Taylor & Francis Group, London） 3871-3878 2013年12月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 単著, 査読有り

PD制御系について白色雑音下の最大制御力の予測式を提案した。まず、変位と速度応答の一次結合で表される応答の最大値を固有値解析結果から導く方法を定式化した。次に、全層にアクティブブレースを有する3階建て建物と25階建て建物の2つのモデルについて、提案式の推定値を時刻歴応答解析の結果と比較し精度を検討した。入力地震動は白色雑音地動と設計用入力地震動をそれぞれ100波用いた。白色雑音下では絶対加速度で一部10%を超える誤差が生じるものの、層間変形と制御力では誤差は10%以下で、設計用入力地震動下でも25階建て建物モデルではいずれの応答も誤差が10%以下であることが確認された。

Seismic vibration control of a building considering fragility curves of accommodated computer servers

Ito, T. and Kohiyama, M.

Safety, Reliability, Risk and Life-Cycle Performance of Structures and Infrastructures （Taylor & Francis Group, London） 3857-3862 2013年12月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著, 査読有り

設備機器の転倒や振動による機能障害は，地震時の深刻な被害の一つである。本研究では，データセンターのサーバーの損傷をその一例として，その被害を低減する建物の最適制御について検討した。まず，典型的なデータセンターとして，制震装置を伴う鉄骨造建物を考え，免震台およびサーバーとの連成系モデルを構築した。次に，時刻歴応答解析によって，サーバー，免震台の応答を求め，フラジリティ評価を行った。最後に，設備機器の被害低減に向けた制御器のパラメータ決定手法について提案した。

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小檜山 雅之

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