2021 Fiscal Year Research-status Report
Development and Application of Form-Finding Method for Free-Form Reticulated Shell Structures with High Seismic Performance and Resource Saving
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21K04357
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| Research Institution | Nagoya City University |
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Principal Investigator |
木村 俊明 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 講師 (60816057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
青木 孝義 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 教授 (10202467)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 構造最適化 / 鉄骨ラチスシェル屋根構造 / 下部構造 / 形状最適化 / 構造設計 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は自由曲面ラチスシェル屋根構造物を対象とし，高耐震性能と省資源を両立させるシェル形状の設計法の構築を目的としている。本年度は省資源化可能な形状最適化法の構築を主目的として研究を実施した。
構築した最適化手法では，ラチスシェル屋根の形状をNURBS曲面でモデル化し，NURBS曲面の曲率を評価指標としてクラスタリングを行う。また，クラスタリングしたデータセットの偏差の最大値とひずみエネルギーの最小化を目的とした多目的最適化問題を定式化し，クラスタリング数に応じた接合部のパターンの形状を求めている。本年度の研究にて，単純なシェル屋根を例題として数値解析を行い，得られる解の特徴を考察し，有効性を検証している。
一般的にラチスシェルの形状最適化を行った場合，節点で取りつく部材角度が様々となる。実際の建設を想定すると，節点の制作難易度が上がり，コストが増大する傾向にある。本研究にて，形状の他に，節点の接合パターンを導出する必要があることを示した。さらに，本手法により，ラチスシェル節点の接合角をパターン化したシェル形状が導出可能となった。今後，手法の高度化を図ることにより，施工性の改善等が期待でき，省資源化につながることが期待される。
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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
省資源化を目的としたラチスシェルの形状最適化法を新たに構築し，得られた知見をまとめた後、査読付き論文誌に投稿した。地震応答低減を目的とした屋根形状と支持架構の一体的な最適設計法について、検討対象モデルを準備した。
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| Strategy for Future Research Activity |
屋根形状と支持架構の一体的な最適設計法について、高度化を図る。また，仮設構台の形状と撤去順序の最適化手法を構築し，前年度に作成した検討対象モデルを使って最適化を行う。この他、次年度のモックアップ・振動台実験の設計条件整理(規模・接合形式や3Dプリンタの材料選定等)やモデル試設計を行う。
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| Causes of Carryover |
国際会議や学会発表がオンラインとなり想定より少ない参加費の支出となった。翌年度の国際会議の参加費用と論文投稿費に割り当てる予定としている。
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