報告書番号

U01046

タイトル（和文）

常時微動計測に基づく構造物の損傷探査法（その3） --ARMAMAモデルによる振動モード同定と多層建物の構造同定--

タイトル（英文）

Structural Damage Detection Based on Ambient Vibration Measurements(Part.III)－Modal and Structural Identification of Multi-story Building using ARMAMA model－

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

ARMAMAモデルによるスペクトル解析法を応用した構造物の振動モード同定法を提案した。本手法では、構造物上の観測記録に対して、ARMAMAモデルの相関成分に係わるAR係数を共通に採るという仮定を導入した。提案手法によれば、風力と地動が作用した場合の観測記録や、部材振動や機械振動等の局所ノイズを含む観測記録であっても、地盤－建物系の振動特性を精度良く同定することができる。さらに、振動特性の同定値から建物の層剛性を計算する方法についても提案した。この計算法によれば、ひとつの次数の振動特性のみで、地盤との相互作用応答を考慮した上で、建物の層剛性が計算できる。本報告では、これらの手法を理論的に導出するとともに、数値シミュレーションや常時微動記録を用いてその適用性を検討した。特に、重量分布が異なる同一建物の常時微動計測記録に提案手法を適用したところ、重量変動に伴う固有モードの差異が明瞭に確認できた。

概要 （英文）

A new modal identification technique is presented, which is extended the spectrum analysis of ARMAMA models (Auto Regressive Moving-Average and Moving-Average models). In the technique, we assume that the correlated AR terms of ARMAMA models have the same coefficients among the observable records on vibration system. Using the procedures, one can identify modal characteristics of buildings with soil-structure interaction from the building response record which is excited by wind forces as well as ground motion, and which is contaminated by some colored noises such as membrane vibrations or mechanical sinusoidals. Furthermore, the numerical scheme of shear-stiffness is also presented to estimate from the modal characteristics of soil-structure vibration system. By using the scheme, one can estimate both stiffness and damping coefficients of lumped mass system with the soil-structure interaction even only when the first modal properties are known. In the report, we derive the theoretical formulation of these procedures, and discuss its application through both numerical simulations of a SR-model and measured ambient vibration records of an exsisting 10-story building. Especially, according to the examination of the two kinds of ambient vibration records with the different mass distributions of the 10-story building, the present modal identification technique can identified different modal vectors. However the conventional method based on the transfer function of ARMAX model cannot be distinguished the two kind of modal vectors estimated from the same records.

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