極めて稀な地震作用下で、構造物の水平変位が急激に増大し、減衰装置のエネルギー散逸能力および調整可能な減衰性能に対する要求が高まる。従来の摩擦減衰器は通常、予荷重ボルトによって一定の予荷重力を加えるが、その摩擦力は地震強度に応じて自動調節が困難であり、強震時の適用を制限している。この制約を克服するために、予荷重力不要の可変摩擦慣性器（Non-preload Variable Friction Inerter、NVFI）が提案され、理論解析および準静的試験により、予荷重力不要かつ減衰力が自動調節される優れた特性を有することが確認された。ABAQUSプラットフォーム上でNVFI用のユーザー要素を開発し、VUEL-NVFI数値モデルを構築した。MATLABの数値解と単振動および地震荷重下で比較した結果、特有の「蝶形」ヒステリシス特性を再現する際に、開発した要素は高精度かつ安定性を持つことを検証した。さらに、このVUEL要素を10階建ての鉄筋コンクリートフレーム3次元モデルに適用し、多段階地震下での減震機構を体系的に解析した。結果は、NVFIの減衰力およびエネルギー消費能力が地震動の強度増加に伴い適応的に向上し、極めて稀な地震作用下でも階間変位を効果的に制御でき、最大減震率は56.05％に達し、構造物の耐震性能が著しく向上することを示した。開発したVUEL要素はNVFIの実務的解析に信頼できるツールを提供し、その適応的減震機構は極めて稀な地震時の構造物の倒壊防止設計において顕著な実用的価値と応用展望を有する。

可変摩擦慣性器;予荷重力不要;慣性効果;二次開発;耐震性能