2014 Fiscal Year Research-status Report
地震動特性にパラメータ変動を考慮した耐震設計のための数値実験システム
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25420576
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| Research Institution | Tokyo Denki University |
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Principal Investigator |
山川 誠 東京電機大学, 未来科学部, 准教授 (50378816)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
大崎 純 広島大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40176855)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ロバスト性 / 不確定性 / 動的解析 / 構造最適化 / 順序統計 / ランダムサンプリング / 鋼構造骨組 / 空間構造 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成26年度には、各種パラメータに不確定性を有する建築構造の設計について以下の研究実績が得られた。
１）構造物パラメータ・地震動特性パラメータの両方に不確定性が含まれる場合において、順序統計量を指標とする最小化問題を解くことにより、所定の精度で不確定変動に対処できるようなロバスト設計解が得られることを理論的に示し、数値解析例を通じてその妥当性を確認した。
２）不確定性を考慮した建築構造の設計問題には多スタート局所探索法が有効であるが、解の精度を保証するための終了条件が必要となる。この課題に対し、未探索の局所最適解のattractorのサイズを予測する方法を提案し、attractorのサイズ，および既探索の局所解が得られる尤度を用いた終了条件による予測精度を検討した。さらに鋼構造骨組を対象とした数値解析例において、提案法の有効性を確認した。
３）通常の設計で標準的に想定するレベルを超える地震動が発生した場合の倒壊防止・早期機能回復性を目的として、低降伏点鋼と高強度なばね鋼からなる弾塑性ダンパーによる制振装置の利用を提案した。最大地動速度が100cm/sを超える大振幅地震動に対して、変形の進行に伴い剛性が増大する装置特性から建物全体での層剛性が確保され、特定層への変形集中が緩和されることを示し、数値解析例を通じて提案法の有効性を確認した。
４）不確定入力に対する空間構造の振動制御においては、固有振動数があるバンド幅を持って分布する複数小型TMDを空間的にも分散配置したシステムが有効である。このようなシステムの設計問題について、順序統計量に基づくランダム探索法を適用することにより、安定して設計解が得られ、さらに設計解の精度を確率的に保証することができることを示した。
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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
研究計画に立案した項目に沿って、構造特性パラメータ・地震動特性パラメータの不確定性を考慮した確率的評価法・最適設計手法について進展している。これらの不確定変動を考慮した設計法の鋼構造骨組・空間構造への適用性検討も並行して実施中であり、全体を通しておおむね順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
H26年度研究実績の延長上にある以下の項目を予定している。最終年度として、設計資料整備の観点も考慮に入れて成果をまとめる予定である。
１）構造物パラメータ・地震動特性パラメータのそれぞれに不確定性が含まれる場合の建築構造のロバスト最適設計において、確率的な精度保証・探索終了条件についての理論的検討をさらに進めるとともに、実用的な建築構造への適用性検討を図り、不確定変動に耐性を持つような構造物・設計法について整理する。
２）不確定な入力に対処することを目的として、建築構造の設計で標準的に想定するレベルを超えるような地震動が発生した場合に、構造骨組の倒壊防止・早期機能回復性の確保に有効な制振装置の開発を引き続き行う。具体的には大変形時にも弾性を保つような要素の効率的な利用を提案法の枠組から調べ、特定層への変形集中緩和、層崩壊メカニズムの抑止について定量的スタディを行う。
３）不確定入力に対する空間構造の振動制御においては重層構造とは異なる設計思想が求められる。このような目的に対し、複数小型TMDの分散配置システムの有効性を最大限に発揮する設計法についての検討を引き続き行う。
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| Causes of Carryover |
H26年度においては、H25年度に引き続き設計解特性の本質的な特性を調べるために、既存環境を活用した並列計算によるスタディを主に行った。実用的な規模のスタディはH27年度に移すこととし、計算用PCワークステーション購入時期を変更した。そのため、使用額に変更が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
理由で述べたように、計算用PCワークステーション購入を、H27年度に実施するように計画変更をする。この変更から直接的に生じる研究への影響はない見込みである。
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