報告書番号

U99008

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１) --クロススペクトル推定法による構造物の振動モード同定--

タイトル（英文）

Structural Damage Diagnosis based on Micro-Tremor Measurements (Part.I)－Modal Identification of Structures Using Cross-Spectrum Method－

概要 （図表や脚注は「報告書全文」に掲載しております）

常時微動記録から建物の振動特性を同定することを目的として、ARMAモデルによるクロススペクトルを用いた新しい同定手法を示した。本手法による振動特性の同定結果は地盤－建物系のものとなるが、地動と風力が同時に作用した応答記録を用いても、固有モードや減衰定数を正確に推定することができる。さらに、固有振動数が近接する複数個の振動特性も正確に分離できる。同定方法には、各スカラーモデルが共通のAR係数で表される2次元のARMAモデルを用いており、このクロススペクトルを推定し、その後、ARMAモデルと物理モデルの両クロススペクトル対応関係を利用して、振動系の振動特性を同定する。その際、クロススペクトルの推定精度を向上させるため、AR係数の推定法には特異値分解を用いている。本報告では、本手法の同定理論を導出するとともに、地盤－建屋系モデルの数値模擬データを用いた検討を通して、その適用性を明らかにした。

概要 （英文）

A new system identification technique using cross-spectrum of ARMA model is presented, to estimate modal characteristics of buildings from micro-tremor records. By using this method, one can identify modal characteristics of buildings with soil-structure interaction, where mode shapes and damping factors are estimated accurately from the building response record excited by wind forces as well as ground motion. Moreover, the modal characteristics are able to be separated accurately from one another. In this technique, two-dimensional ARMA model is used, which has a common AR coefficient series in each scalar model. As the cross-spectrum of the identified model consists of AR coefficients and co-relation function, the accurate model is required to have accurate AR coefficients. Thus, AR coefficients are estimated by a singular value decomposition method. Using this technique, a modal characteristics of vibration system, such as natural frequencies, damping factors and mode shapes, are identified from mathematical relations between a cross-spectrum of ARMA model and that of a physical model (or a multi-degree-of-freedom system). In this report, we derive the theoretical formulation of this technique, and discuss its application through numerical simulations of a SR model subject to the simultaneous effect of the ground motion and wind loads.

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