2021 Fiscal Year Annual Research Report
Advanced Damage Control Technology in Large Spatial Structures
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21H04581
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| Research Institution | Tokyo Institute of Technology |
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Principal Investigator |
竹内 徹 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80361757)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
西村 康志郎 東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00343161)
寺澤 友貴 東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (10848245)
熊谷 知彦 明治大学, 理工学部, 専任教授 (70376945)
山下 哲郎 工学院大学, 建築学部(公私立大学の部局等), 教授 (80458992)
藤原 淳 国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (80817049)
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| Project Period (FY) |
2021-04-05 – 2025-03-31
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| Keywords | 防災 / 大空間構造 / 避難所 / 耐震設計 / 制振構造 / 最適化 / AI |
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| Outline of Annual Research Achievements |
テーマ(1)の多層支持大規模空間構造の応答特性分析では複素固有値解析を用いた独自の一般化応答スペクトル法(GRSA)およびCQC法による屋根形態創生から弾塑性応答特性評価までの一貫ワークフローを構築しながら多層架構で支持された大規模ドームの応答特性の解明および設計用地震動の定式化を実施した。本成果は国際学術誌に投稿され採用された。
テーマ(2)の制振設計最適化アルゴリズムの構築では、GRSAと遺伝的アルゴリズムを組み合わせた最適化手法を用いて3次元架構モデルに配置される制振部材の位置・容量を最適化するアルゴリズムを構築し、横浜に建設が予定されている2万人規模の大規模アリーナの支持架構に対する弾塑性ダンパー(BRB)の最適設計を行った。その結果、BRBの本数を半数近くまで減らすことに成功し、実施設計のベースとなった。設計・建設プロセスを国際学術論文誌１編に投稿、採用されたほか、国際会議、各種の建築専門誌で発表された。本建物は2023年9月のオープンに向けて建設中である。
テーマ(3) の人工知能(AI)の応用探索では、2021度は単純な層せん断モデルの制振部材、免震部材を変数とした多層構造物に関し計算時間を要する大規模空間構造等の最適設計解数億ケースをGRSAで発生させて予めストックし、サロゲート法によるAI学習解を短時間で取得する手法の探索を行い、応答予測アルゴリズムを完成させた。本アルゴリズムは特許を取得し、一般の構造設計者に使用できる形で商用ウエブサイトにて公開した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナウイルスの蔓延による障害はあったものの、研究計画書に記載された2021年度の研究成果を十分に達成できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
2022年度に縮小体育館架構の振動台実験を計画していたつくば防災科学研究所の振動台施設が2021年度末で廃棄されることになり、2023年度に別の振動台実験場での実施に向けて試験体架構の設計・製作を行う。
また、テーマ（1）～テーマ（3）に関し、2021年度の成果をより発展させ、研究計画書に記述された研究内容について取り組む。
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[Presentation] Shake-table test of a partial model of a roller-supported steel roof, Part 2 Test for reproducing earthquake damage2021
Author(s)
Jun FUJIWARA, Akiko KISHIDA, Yuki TERAZAWA, Toru TAKEUCHI, Koshiro NISHIMURA, Tetsuro YAMASHITA, Yoshinao KONISHI, Ryunosuke KISHIZAWA, Koki NISHIKAWA, Ryota KAJIWARA
Organizer
IASS International Conference
Int'l Joint Research
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