高層建築骨組の縮約モデル―骨組逆置換法に基づく実用構造設計支援システムの開発

1999 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 10555201
• Research Institution: KYOTO UNIVERSITY
• Principal Investigator: 上谷 宏二 京都大学, 大学院・工学研究科, 教授 (40026349)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 辻 聖晃 京都工芸繊維大学, 工芸学部, 講師 (00243121) ; 大崎 純 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (40176855) ; 竹脇 出 京都大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (20155055) ; 田川 浩 京都大学, 大学院・工学研究科, 助手 (70283629)
• Keywords: 高層骨組 / 逆置換法 / 応答制約設計 / トータル量表現 / 設計感度解析 / 弾塑性応答 / 最適設計

Research Abstract

本研究の目的は,高層建築物の実用的,合理的かつ設計者の能力を最大限に発揮させ得るような構造設計支援システムを構築することにある.本年度において以下の成果を得た。
1.前年度に平面骨組に対して基本的部分を展開した縮約モデル―骨組逆置換法を,多構面から構成される立体建築骨組に拡張する方法を提案した。剪断型モデルから骨組モデルへの置換は,層剪断力―層間変位における復元力特性の等価性条件に基づいている。全体構造物に対して自由度の縮約を行うのではなく,構面ごとに行うことで記憶容量,演算時間の両面で有効な設計法が展開できることを明らかにした。本設計システムを具体的な多構図の設計例に適用し,実用的な時間内で設計可能であることを示した。
2.60m以下の高層骨組では,保有耐力に関する制約が主要な制約条件として考慮される必要がある。このような問題にも,トータル量表現(力や変位を増分形式ではなく当該の力や変化そのもので表現するもの)を用いた方法が有用であることを示した。保有耐力以外に,層間変形や応力に関する制約条件も考慮した一般的な問題に勾配投影法を適用することにより,実用的な時間内で最適な設計を得る方法が構成できることを示した。
3.トータル量表現を有効に用いることにより,増分解析を行うことなく塑性ヒンジ形成箇所を見い出す方法が展開できることを示した。この方法によりトータル量表現に基づく設計感度解析が一層効率的に実行可能となる。

Research Products

• [Publications] 上谷 宏二: "多構面骨組構造物における弾塑性復元力特性のトータル量表現型設計感度解析"日本建築学会構造系論文集. 524. 81-86 (1999)
• [Publications] 上谷 宏二: "建築骨組構造物のトータル量表現を用いた塑性ヒンジ形成位置の効率的解析"日本建築学会構造系論文集. 528. 107-112 (2000)
• [Publications] I.Takewaki: "Frame Design Method Based on Reduced Model-Frame Inverse Transformation"Proc.of 12th World conference on Earthquake Engineering. CD-ROM. (2000)
• [Publications] M.Ohsaki: "A Two-level Optimization Method for Seismic Design of Elastic Three-dimensional Frames"Proc.of 12th World Conference on Earthqueke Engineering. CD-ROM. (2000)
• [Publications] M.Tsuji: "Optimum Design Method for High-rise Building Frame with viscous Dampers"Proc.of 12th World conference on Eurthquske Engineering. CD-ROM. (2000)