研究者詳細 - 小檜山　雅之

論文 - 小檜山　雅之

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Study on Performance of Semi-Active Base-Isolation System Using Earthquake Observation Records

Nagashima, I., Maseki, R., Shinozaki, Y., Toyama, J., and Kohiyama, M.

International Symposium on Reliability Engineering and Risk Management 2012 （Kanagawa University, Tongji University, Central South University and the International Association of Structural Safety and Reliability） 437 - 442 2012年08月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

11階建て大学校舎ならびに26階建て超高層建物（それぞれ2005年4月と2008年2月に竣工）にセミアクティブ免震システムを適用した。免震層の層間変位を比較的小さく保ちつつ加速度応答を低減するため，双線形最適制御理論に基づき減衰力の時間遅れを考慮したスライディングモード制御を設計した。大地震時にもシステムの高い信頼性を確保するため，装置の故障を検知するモニタリング装置を導入した。2011年東北地方太平洋沖地震の観測記録と疑似三次元モデルを用いたシミュレーションによりシステムの性能を検証し，セミアクティブ制御の信頼性と性能を明らかにした。

線形2次レギュレータを用いた建物・エレベータロープの分散協調制御手法の比較

吉田美奈子，小檜山雅之

日本建築学会構造系論文集（日本建築学会） 77 （ 675 ） 705-714 2012年05月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

地震時の建物内の設備の振動は建物の揺れに依存するため，損傷を避けたい設備に制振装置を導入する場合，建物の揺れや建物の制振装置の挙動を考慮しつつ制御する必要がある。本研究では，まず建物と設備の両方に制振装置がある場合の制御手法を，装置間の通信で共有する状態量の量と制御目的により分類した。次に，超高層建物に設置されたエレベータを対象とし，分類した制御手法の間で性能を比較する解析を行った。建物の振動抑制を制御目的としたときは各層の層間変形角を，エレベータロープの振動抑制を制御目的としたときは建物・ロープ間距離を対象として評価関数を設定した。制御力の決定には線形2次レギュレータ理論を用いた。地震観測記録や模擬地震動を入力し時刻歴応答解析を行ったところ，応答最大値や2乗積分値の評価指標は，共有する状態量が少なくても十分に低減できることを確認した。

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性能設計を目的とした線形二次レギュレータで制御される一質点系建物の構造系・制御系の同時最適化

堀口知宏，小檜山雅之

日本建築学会構造系論文集（日本建築学会） 77 （ 675 ） 715-722 2012年05月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

線形二次レギュレータ（LQR）理論に基づく制震装置を付加した一質点系建築構造物を対象に，性能設計実現のための構造系・制御系の同時最適化を定式化した。仮想の伝統木造社寺建築物に対し，稀に発生する地震動に対する躯体損傷および仏像転倒防止を目的とした耐震改修の例題に適用した。設計変数は付加するパッシブブレースの剛性，およびLQRの制御則を決定する重み係数とし，最大応答と最大制御力の評価には減衰補正係数により補正した設計用応答スペクトルを用いた。目的関数は，付加剛性と最大制御力の線形和で表される耐震改修のコストとし，遺伝的アルゴリズムを用いて最適化を行った。その結果，制御装置のみによる補強の場合と比較して少ないコストで要求される耐震性能を実現する設計解を求められることが確認された。また，提案手法で得られた最適解に対して時刻歴応答解析を行い，模擬地震動に対する応答性能の特性を明らかにした。

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Study on Performance of Semi-Active Base-Isolation System Using Earthquake Observation Records

Nagashima, I., Maseki, R., Shinozaki, Y., Toyama, J., and Kohiyama, M.

Proc. 9th International Conference on Urban Earthquake Engineering & 4th Asia Conference on Earthquake Engineering Joint Conference （the Center for Urban Earthquake Engineering, Tokyo Institute of Technology） 1769 - 1775 2012年03月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

A semi-active base-isolation system using semi-active hydraulic dampers was installed in an 11-story university building and a 26-story super high-rise building that were completed in Tokyo in April 2005 and February 2008, respectively. Sliding mode control considering the time lag of the damper force was designed based on a bilinear optimal control theory to reduce the acceleration response of the buildings, while keeping the deformation of the isolation story relatively small. A monitoring system was also applied to detect the malfunctions of the whole system, including the computer, the sensors, the electromagnetic valves of the dampers, etc. The monitoring system helps the semi-active base-isolation system to be certified as highly reliable system that offers continued control even in the event of a major earthquake.
This paper discusses the performance verification of the semi-active base isolation system through earthquake observation records. Seismic response analyses using a pseudo three-dimensional model of the buildings were also conducted to simulate the responses observed in the 2011 off the Pacific coast of Tohoku Earthquake. The reliability and performance of the semi-active control was thereby clarified.

Experimental Research of Seismic Response Control of Building-Elevator System Using Linear Quadratic Gaussian Controller

Watanabe, K., Miura, N., Kohiyama, M., and Takahashi, M.

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

超高層建物のエレベータロープ地震被害を低減するため，アクティブマスダンパーで振動抑制する手法を提案した。制御則は線形二次レギュレータを用いており，建物とロープの応答の両方を低減する。超高層建物の４層縮小試験体モデルを，骨組みをアルミニウム，ロープを銅板で製作し，振動制御実験を行った。その結果，最上層に搭載したアクティブマスダンパーでロープの応答を効果的に低減できることを確認した。

Vibration Control Method for a Building Structure-Equipment System to Reduce Both Structural and Functional Damages

Miura, N. and Kohiyama, M.

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

建物機能を地震後も継続するためには，建物だけでなく建物内の機器も守る必要がある。本研究では，建物と機器の両方に振動制御装置がある場合について，制御方法の検討を行った。まず，建物と機器双方の設計目標に従って制御用評価関数を作成する方法を提案した。次に，提案手法に基づき，集中制御と分散制御の２通りについて，制御設計を行った。最後に，２つの制御方法について応答低減効果を時刻歴応答解析により確認した。

Health Disturbance of Residents in a House with Liquefaction Damage in Mihama Ward, Chiba City

Keino, C. and Kohiyama, M.

International Symposium on Engineering Lessons Learned from the Giant Earthquake （Japan Association for Earthquake Engineering, Architectural Institute of Japan, Japan Society of Civil Engineers, Japanese Geotechnical Society, The Japan Society of Mechanical Engineers, and Seismological Society of Japan） 871 - 882 2012年03月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

2011年東北地方太平洋沖地震では関東地方の埋立地で深刻な液状化被害が発生した。液状化で住宅が傾斜した市民の中には健康障害を訴える例も多数あった。そこで，千葉市美浜区で健康障害等に関するヒアリング調査を行った。調査結果をもとに住宅の傾斜角と健康障害の関係を表すモデルを構築した。その結果，傾斜角が1/100 radを超えると睡眠障害を訴える住民が有意に増加することが明らかとなった。

Seismic Response Analysis of a Semi-Active-Controlled Base-Isolated Building During the 2011 Great East Japan Earthquake

Nakajima, K., Giron, N., Kohiyama, M., Watanabe, K., Yoshida, M., Yamanaka, M., Inaba, S., and Yoshida, O.

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

2011年東北地方太平洋沖地震におけるセミアクティブ免震システムを有する大学校舎の動特性を分析した。本震の際には保守作業の関係でパッシブ制御となっていた。まず本震の観測記録を用い，固有周期，減衰定数，モード形状をARXモデルと部分空間法（N4SID法）により同定した。次に，同記録を用い，剛性係数と減衰係数を求めた。最後に，同定したモデルと余震記録を用いてシミュレーション解析を行い，セミアクティブ免震システムの制御効果を分析した。

機能維持を目的とした建物・エレベータ連成系の周波数整形・可変ゲインフィードバック制御

小檜山雅之，馬場敏光

日本建築学会構造系論文集（日本建築学会） 76 （ 670 ） 2059-2067 2011年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

超高層建物では長周期地震動でエレベータロープが振れやすくなるロープスウェイ問題がある。最上階にAMD等の制振装置を有する超高層建物に関して，エレベータの機能維持を考慮した地震応答の制御手法を提案した。エレベータロープの応答を低減するよう線形二次レギュレータの評価関数を構築すると，建物の応答がとくに高周波数領域で悪化する。この問題を克服するため，提案手法では周波数整形線形二次ガウシアン制御と可変ゲインフィードバックを用いた。高周波数領域については建物の絶対加速度応答の抑制を行い，低周波数領域については，建物の層間変形角が小さいときにはエレベータロープの応答抑制，大きいときには建物の層間変形角の応答抑制を行った。模擬地震動を用いた時刻歴応答解析を行い，提案手法が建物とエレベータの双方の応答を効果的に低減できることを確認した。

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地震動強度と応答レベルに順応する超高層建物・エレベータ連成系の可変ゲインフィードバック制御

三浦奈々子，小檜山雅之

日本建築学会構造系論文集（日本建築学会） 76 （ 670 ） 2069-2076 2011年12月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

超高層建物ではエレベータロープが大きく振動するロープスウェイ問題がある。また，アクティブ制振による制御においては，装置能力の制約下で制振効果を最大とすることが重要となる。本論では建物・エレベータ連成系に対して，地震動強度と建物応答レベルの時変化に応じて適切に制御対象を選択し，制御力を装置能力内に収めるように切り替える，周波数整形と可変ゲインフィードバック制御に基づいた2つの制御手法を提案し，有効性を検討した。既往研究を拡張した建物応答の閾値に対する余裕および制御力の制御能力に対する余裕からゲインを更新する手法では，地震動によっては制御力重みの変化が過敏となり，制御力がほぼ零となる状態の発生が目立った。本論で提案した建物応答の閾値に対する余裕と最大要求制御力の推定からゲインを更新する手法では，ゲインを適切な大きさで変化させることにより，連続的に制御を行い，応答を効果的に低減することができた。

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Large-Scale FE Analysis of Steel Building Frames Using E-Simulator

Miyamura, T., Ohsaki, M.,Kohiyama, M. , Isobe, D., Onda, K., Akiba, H., Hori, M., Kajiwara, K., and Ine, T.

Progress in Nuclear Science and Technology （Atomic Energy Society of Japan） 2 651-656 2011年10月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

2007年に防災科学技術研究所で行われた実大完全崩壊震動台実験の試験体である4層鋼構造骨組の高精度の有限要素解析を行った。解析には土木・建築構造物の仮想振動台実験を行うための並列化有限要素解析ソフトウェアパッケージである数値震動台を用いた。鋼構造骨組みは6面体ソリッド要素でモデル化を行い，大ひずみ弾塑性解析を行った。数値解析例により，塑性ヒンジや合成梁効果といったマクロモデルを用いることなく，高精度で動的弾塑性応答が推定できることを示した。

Study on Performance of Semi-Active Base-Isolation System Using Earthquake Observation Records

Nagashima, I., Maseki, R., Shinozaki, Y., Toyama, J., and Kohiyama, M.

International Symposium on Disaster Simulation and Structural Safety in the Next Generation （Graduate School of Simulation Studies, University of Hyogo） 1 - 7 2011年09月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

11階建て大学校舎ならびに26階建て超高層建物（それぞれ2005年4月と2008年2月に竣工）にセミアクティブ免震システムを適用した。免震層の層間変位を比較的小さく保ちつつ加速度応答を低減するため，双線形最適制御理論に基づき減衰力の時間遅れを考慮したスライディングモード制御を設計した。大地震時にもシステムの高い信頼性を確保するため，装置の故障を検知するモニタリング装置を導入している。2011年東北地方太平洋沖地震の観測記録と疑似三次元モデルを用いたシミュレーションによりシステムの性能を検証し，セミアクティブ制御の信頼性と性能を明らかにしている。

Finite Element Model of Steel-Concrete Composite Beam for High-Precision Seismic Response Analyses of Four-Story Steel Frame

Yamashita, T., Ohsaki, M., Miyamura, T., Kohiyama, M., and Zhang, J.-Y.

International Symposium on Disaster Simulation and Structural Safety in the Next Generation （Graduate School of Simulation Studies, University of Hyogo） 1 - 5 2011年09月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

鋼・コンクリート合成梁の高精度有限要素解析のためのモデル化方法と数値解析手法について示した。まず，鋼材の構成則について区分線形・複合硬化則を用い改良した。本構成則は繰り返し載荷を受ける片持梁の荷重・変形関係により検証を行った。本構成則により，非対称な変形応答が精度よく模擬できることが示された。次に，鋼材の梁・柱，鉄筋コンクリートのスラブは六面体一次要素に離散化し，柱により支持された合成梁の詳細なモデルを構築した。このモデルを用いた静的繰り返し載荷のシミュレーションの結果を報告した。

E-Simulator Virtual Shaking-Table Test: Comparative study on elastoplastic dynamic responses of super-highrise steel frame between virtual shaking-table test using e-simulator and beam element analysis

Kohiyama, M., Miyamura, T., Isobe, D., Ohsaki, M., Onda, K., Hori, M., Akiba, H., Kajiwara, K., and Ine, T.

6th European Conference on Steel and Composite Structures (Eurosteel 2011) （Budapest University of Technology and Economics, University of Miskolc, and University of Pécs） B 1113 - 1118 2011年09月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

31層超高層オフィスビルの仮想振動台実験を防災科学技術研究所のE-シミュレーターにより行った。モデルはソリッド要素から構成されている。E-シミュレーターの解析結果をASIガウス法を用いた梁要素解析の結果と比較を行ったところ，若干異なる結果となった。これは，減衰，スラブのモデルの違いや，梁要素モデルにおける塑性ヒンジのモデル化誤差に起因するためと考えられる。

High-Precision FE-Analysis for Collapse Simulation of Steel Frames Considering Composite Beam Effect

Ohsaki, M., Miyamura, T., Kohiyama, M., Zhang, J.-Y., Isobe, D., Onda, K., Yamashita, T., Hori, M., Akiba, H., and Kajiwara, K.

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

静的繰り返し載荷を受ける合成梁の高精度の有限要素解析を行った。まず，鋼材の区分線形複合硬化則の構成則について，複雑な非対称変形を与える梁の実験結果により精度の検証を行った。次に，コンクリートを拡張ドラッカー・プラガーモデル，スタッドボルトを剛体梁，鋼を区分線形複合硬化則によりモデル化し，スラブと柱の接触条件を考慮することで正負の曲げを受けた合成梁の強度が精度よく推定できることを示した。しかし，除荷時の剛性をより正確に推定するためには，コンクリートの亀裂を適切にモデル化する必要がある。

千葉市美浜区における液状化被害を受けた住民への健康障害に関するヒアリング調査

小檜山雅之，系野智奈美，園部隆夫

地域安全学会論文集（地域安全学会） 17 145-151 2011年07月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

2011年東北地方太平洋沖地震では液状化により戸建住宅が傾斜する被害が多く生じ，健康障害を訴える住民も多数あった。2011年8月に千葉市美浜区役所で行われた液状化被害を受けた戸建住宅の改修に関する相談会で，地震被害，健康被害等について調査を行った。自治体の罹災証明発行のための調査による傾斜角を説明変数とする健康障害の発生確率モデルを評価した。傾斜角が増すと次第に健康障害を訴える人が増えることが確認され，得られた対数プロビットモデルから，中央値約0.013 radを超えると健康障害の発生確率が50%を超えることが明らかとなった。

Seismic risk assessment of building-elevator systems based on simulated ground motion considering long period components and phase characteristics

Kohiyama, M. and Kita, T.

Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering (Proc. the 11th International Conference on Applications of Statistics and Probability in Civil Engineering (ICASP11)) （CRC Press） 2568-2575 2011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

超高層建物のエレベータロープは地震時に横揺れを引き起こしやすいことを考慮し，建物・エレベータ連成系の振動解析モデルと模擬地震動を用いて簡易にリスク評価を行う方法を提案した。模擬地震動について，短周期から長周期帯の振幅ならびに位相特性を地震観測記録を用い回帰モデルを構築した。地震応答解析については，連成系モデルの複素固有モードと模擬地震動の応答スペクトルに基づき最大応答を推定する方法を用いた。東京都新宿を敷地と想定し，新潟県中越地方，宮城県沖，千葉県北西部，東南海・南海地域の4つの地震活動域を対象にロープ損傷リスクを評価した。建物は5種類の高さ（50, 100, ..., 250 m）について検討した。その結果，エレベータのかごが低層階や中央階からややずれた位置に位置するときに損傷リスクが高まることなどが定量的に明らかとなった。

High-Precision FE-Analysis for Seismic Collapse Simulation of Steel Building Frames

Yamashita, T., Miyamura, T., Ohsaki, M., Kohiyama, M., Isobe, D., Onda, K., Hori, M., Zhang, J.-Y., Akiba, H., and Kajiwara, K.

3rd International Conference on Computational Methods in Structural Dynamics & Earthquake Engineering (COMPDYN 2011) （International Association for Computational Mechanics (IACM)） 10 2011年05月

研究論文（国際会議プロシーディングス）, 共著

防災科学技術研究所で開発を進めている数値解析システムE-シミュレーターを用い，実大完全崩壊震動台実験の試験体である4層鋼構造建物の崩壊挙動のシミュレーションの精度を向上するため，新たな構成則の導入とモデルの改良を行った。まず，一軸材料試験からパラメータを同定した区分線形・複合硬化則を鋼材の構成則として組み込んだ。スタッドボルトは多点拘束条件と非線形ばねにより，コンクリートスラブのワイヤーメッシュは六面体要素により，外壁の塑性化に伴うエネルギー吸収による減衰は各層の床をつなぐせん断ばねにより詳細にモデル化した。崩壊挙動のシミュレーションを行い，精度の向上を検証した。

道路閉塞時の避難経路選択モデルを用いた住宅耐震補強の優先順位の確率的評価

前田紗季，小檜山雅之

地域安全学会論文集（地域安全学会） 14 8-15 2011年03月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

個別建物の耐震性能が地域の避難安全性にどの程度寄与しているか定量的に明らかにする手法を構築し、地震防災マップとして可視化する方法を提案した。まず被験者実験に基づき倒壊建物の瓦礫で道路閉塞がある道路網における避難経路の選択モデルを構築し、これを避難シミュレーションのエージェントモデルに組み込んだ。耐震補強の優先順位の評価指標として、単位時間当たりの避難所到着人数に関する建物の耐震補強前後の比を提案した。地域の地震の揺れの大きさとして震度６強を想定した場合、どの道路リンクの建物を補強すべきか明確に判断できることを確認した。

CCQC法を用いた建物・エレベーター連成非比例減衰系の地震被害リスク評価

北鉄也，小檜山雅之

日本建築学会技術報告集（日本建築学会） 16 （ 34 ） 883-888 2010年10月

研究論文（学術雑誌）, 共著, 査読有り

超高層建物に設置されたエレベーターはロープスウェイ問題を引き起こす可能性がある。これを解決するため，複素完全二次結合法により建物‐エレベーター系の応答を調べ，リスク評価を行った。想定震源域は近年被害地震を発生させた新潟県中越地区と千葉県北部である。エレベーターのかごの停止位置によってはロープの固有周期が建物の固有周期とずれることにより被害リスクが低減することが明らかとなった。

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小檜山 雅之

論文 - 小檜山 雅之

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