| Project/Area Number |
19KK0378
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| Research Category |
Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (A))
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Research Field |
Building structures/Materials
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
Zhang Jingyao 京都大学, 工学研究科, 准教授 (50546736)
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| Project Period (FY) |
2020 – 2023
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000)
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| Keywords | 大スパン片持ち屋根 / 局地的突風 / 連成振動 / 応答評価 / 時間周波数解析 / 大スパン構造 / 片持ち屋根 |
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| Outline of Research at the Start |
日本にはダウンバーストなどの局地的突風が雷雨日に60%強の高い確率で発生している。大スパン構造は大規模になるほど、風による大振幅振動が起こりやすく、突風による大スパン屋根被害が多く報告されている。したがって、気候の激変に先駆け、記録以上の局地的突風を考慮した大スパン構造の耐風設計法は非常に重要である。
本国際共同研究では、大スパン片持ち屋根の突風時の最大応答を予測する実務的手法の提案を目指す。本研究の成果は、想定外の場面にも対応できる大スパン軽量構造のための耐風設計法の確立に貢献できる。さらに、風荷重が支配となる大スパン軽量構造に対して、より大きいなスパンを有する構造の創生に繋がると考えられる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Long-span lightweight structures covering large column-free spaces are of great social importance as they are also utilized as shelters during disasters. This international collaborative research focused on cantilevered long-span roofs, conducting fundamental research to establish their wind-resistant design methods considering extreme local gusts. Specifically, the research progressed through the following tasks: (1) Investigated past occurrences and damage cases of downbursts, (2) Developed a high-precision time-frequency analysis method to capture vibration frequency changes associated with nonlinear large deformations of long-span flexible structures, (3) Conducted downburst simulations based on computational fluid dynamics, and (4) Proposed a wind response prediction method for long-span cantilevered roofs.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
提案した時間周波数解析法は、建物の固有振動数およびその変動を効率よく抽出できる。この手法は、大スパン片持ち屋根の非線形非定常風応答において、大変形に伴う剛性・振動数の変化を定量的に追跡できる。ダウンバーストの再現シミュレーションでは、計算流体力学を用いて風荷重を算出し、様々なシナリオにおける構造応答を評価することができる。このシミュレーションは、大スパン片持ち屋根の風応答に関する連成解析を通じて、局地的突風による大振幅振動メカニズムを解明し、耐風設計法の確立に貢献する。
本国際共同研究の成果は、地震・強風大国の日本において、大スパン構造の災害に対する強靭性を向上させることに寄与すると考えられる。
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