鋼構造特論（Advanced Theory of Steel Structure）[3107]

＜授業のねらい及び具体的な到達目標＞

ここでは、免震構造と制振構造を含む鋼構造架構の地震応答を解析する理論を学ぶ。また、実際の構造物や地震動を想定した例題演習により、建物の振動特性や応答挙動を理解する。

Learn the basic theory to analyze the earthquake response of steel structures including base isolation and vibration control systems. Also, by performing example exercises on earthquake response of real structures, understand the vibration characteristics and response behavior of buildings.

＜授業計画及び準備学習＞

下記の内容に加え，講義した内容について，仕組みを理解し，敷衍して考える力を身につけられるよう，講義内容へのコメントを求めたり，小課題を課したりすることで，講義内容を理解しているか確認する時間を，毎回の授業に設けます。

準備学習：前半の１自由度系の振動理論の理解には、三角関数の微分積分、加法定理および指数関数、複素数、オイラーの公式、後半の多自由度系の理解には、上記に加えて線形代数すなわち行列とベクトル、連立方程式、固有値と固有ベクトルについて基本的事項を理解していることが不可欠である。履修者は各自予習すること。

1. ガイダンス　数学的基礎
準備学習：講義の理解に必要な数学的基礎
2. 鋼材の機械的性質：弾性と塑性、全塑性モーメント
準備学習：鋼材の力学的特性に関する基本事項
3. 塑性崩壊と保有水平耐力
準備学習：曲げ材断面の応力度分布と仮想仕事の原理
4. １自由度系運動方程式と自由振動
準備学習：三角関数と2階線形微分方程式
5. １自由度系の減衰自由振動
準備学習：三角関数、指数関数、複素数、オイラーの公式
6. 調和地動に対する応答と共振
準備学習：三角関数の加法定理、指数関数、複素数
7. 地震に対する応答と応答スペクトル
準備学習：数列の漸化式
8. 1自由度系の等価線形化法
準備学習：ラーメンの曲げモーメント分布と保有水平耐力
9. 多自由度系の基礎式とモード展開
準備学習：線形代数の基本、固有値と固有ベクトル
10. 多自由度系の減衰
準備学習：線形代数の基本、固有値と固有ベクトル
11. 多自由度系の刺激係数と有効質量
準備学習：線形代数の基本、固有値と固有ベクトル
12. モーダルアナリシス
準備学習：線形代数の基本、固有値と固有ベクトル
13. 多自由度系の等価線形化法
準備学習：1自由度系の等価線形化法
14. 総復習
準備学習：今までの復習

1. Basic mathematics to understand the theory
2. Mechanical properties of steel
3. Plastic collapse and ultimate horizontal strength
4. Motion of equation and free vibration on SDOF system
5. Damping free vibration of SDOF system
6. Response and resonance for harmonic input ground motion
7. Response for earthquake ground motion
8. Equivalent linearization of SDOF system
9. Basic equation and modal expansion of MDOF system
10. Damping on MDOF system
11. Participation factor and effective mass
12. Modal analysis
13. Equivalent linearization of SDOF system
14. Review

＜成績評価方法及び水準＞

出席(20%)とレポート(80%)で評価
Attendance of Class (20%) and Reports (80%)

＜教科書＞

「免震・制振構造の設計　学びやすい構造設計」日本建築学会関東支部

＜参考書＞

「耐震構造の設計　学びやすい構造設計」日本建築学会関東支部
「最新　耐震構造解析」柴田明徳　森北出版株式会社

＜オフィスアワー＞

毎週水曜12：40 and 13：30研究室（新宿2514）にて随時可（事前連絡要）
Every Wednesday between 12：40 and 13：30 at 2514 in the Shinjuku campus

＜学生へのメッセージ＞

構造設計をめざす学生向け。単なる振動の理論ではなく、実際の建築構造、特に免震や制振構造のしくみ、地震応答と理論がどのように関連し、構造設計法とどう結び付くのかを理解する。