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1次振動モードとは?1分でわかる意味、二次振動モード、固有周期、固有値解析との関係

1次振動モード(いちじしんどうもーど)とは、最も長い固有周期を示す、建物の揺れの状態です。多質点系では、二次振動モードや三次振動モードなどがあります。今回は1次振動モードの意味、二次振動モード、固有周期、固有値解析との関係について説明します。


振動モード、固有値解析の意味や計算方法は、下記が参考になります。

振動モードとは?1分でわかる意味、求め方と固有値解析の関係

二質点系の固有値解析の方法

1次振動モードとは?

1次振動モードとは、最も長い固有周期を示す建物の揺れの状態です。頂部が最も変形する揺れ方と考えても良いですね。下図をみてください。これが1次振動モードです。

振動モードと質点

また、下図を二次振動モードといいます。1次振動モードに比べて複雑な揺れ方ですよね。

二次振動モード

建物は、階数に応じて揺れ方が変わります。平屋建て(1階建て)の建物は、頂部が最も変形する1次振動モードしか起きません。一方、階数が複数になると、複雑な揺れ方が起きます。


例えば、5階建ての建物は、1次〜5次までの揺れ方があります。また、実際に建物が揺れる時は、これらが複合して揺れます。固有値解析は、複雑な建物の揺れを、1次モード、2次モードという単体の揺れ方として取り出すことが可能です。詳細は、下記が参考になります。

固有値解析とは?モーダルアナリシスについて

1次振動モードと二次振動モードの違い

1次振動モードと二次振動モードの違いを下図に示します。

1次振動モードと二次振動モード

1次振動モードは頂部が最も変形する揺れ方なので覚えやすいですね。固有値解析による二次振動モードの算定は、下記が参考になります。

二質点系の固有値解析の方法

1次振動モードと固有周期の関係

前述より、1次振動モードは固有周期が最も長くなります。イメージしてください。頂部が最も変形する揺れ方、頂部と真ん中が変形する揺れ方、どちらの周期が長いか、感覚的に理解できるでしょう。


固有周期の意味は、下記が参考になります。

固有周期の基礎知識と、3分でわかる計算方法

1次振動モードと固有値解析の関係

固有値解析を行えば、建物の複雑な揺れ方を分析できます。一般的に、建築物の多くは1次振動モードが支配的です。1次振動モードを知ることは重要です。固有値解析の意味は、下記が参考になります。

固有値解析とは?モーダルアナリシスについて

まとめ

今回は1次振動モードについて説明しました。意味が理解頂けたと思います。1次振動モードは、頂部が最も変形する揺れです。二次振動モードとの違い、固有周期、固有値解析との関係と併せて勉強しましょう。下記も是非、参考にしてくださいね。

固有周期の基礎知識と、3分でわかる計算方法

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