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Shape optimization of passive control devices for seismic retrofit considering effect on existing frame

Research Project

Project/Area Number 16H04449
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Building structures/Materials
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Ohsaki Makoto  京都大学, 工学研究科, 教授 (40176855)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 田川 浩  広島大学, 工学研究科, 教授 (70283629)
高木 次郎  首都大学東京, 都市環境科学研究科, 准教授 (90512880)
Project Period (FY) 2016-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥15,340,000 (Direct Cost: ¥11,800,000、Indirect Cost: ¥3,540,000)
Fiscal Year 2018: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2016: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Keywords耐震補強 / 構造最適化 / ブレース / ブロック壁 / 建築構造・材料 / 耐震設計 / 補強ブロック / 形状最適化
Outline of Final Research Achievements

A shape optimization method has been presented for latticed blocks for seismic retrofit. The blocks can easily be installed in the existing building, because seismic shear force is mainly supported with compressive forces in the block and contact to the existing beams and columns. The performance of the optimized blocks has been confirmed through experiment of a 3D-printed small-scale model. Furthermore, new types of braces such as compression brace with double steel tubes and flexural yielding brace with H-section have been proposed, and their performances have been confirmed through loading tests. Furthermore, a method has been proposed to evaluate structural performances of decent solutions for optimal brace placement problem and classify them using heuristic approach and machine learning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

既存の建築建物の耐震性能を向上させるため,主に圧縮力と既存骨組への接触力で層せん断力に抵抗するブレースの新しい形式を提案し,数値解析によって,その性能を最適化するとともに実験で検証した。本研究の成果により,建物の使用を継続しながら,火器の使用や騒音をともなわずにブレースを簡便に設置でき,耐震性能を向上させることができる。また,ブレースの最適な配置を,設計者の勘と経験に頼らず,最適化や機械学習に基づく数理的な手法で求めることが可能となった。

Report

(4 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • Research Products

    (25 results)

All 2019 2018 2017 2016

All Journal Article (4 results) (of which Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 1 results,  Acknowledgement Compliant: 1 results) Presentation (21 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] SIMULTANEOUS OPTIMIZATION OF BRACE LOCATIONS AND CROSS-SECTIONS OF BEAMS AND COLUMNS OF STEEL FRAMES2018

    • Author(s)
      木村俊明,大崎純,山岡祐貴
    • Journal Title

      Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)

      Volume: 83 Issue: 752 Pages: 1445-1454

    • DOI

      10.3130/aijs.83.1445

    • NAID

      40021696641

    • ISSN
      1340-4202, 1881-8153
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Machine learning for combinatorial optimization of brace placement of steel frames2018

    • Author(s)
      Tamura Takuya、Ohsaki Makoto、Takagi Jiro
    • Journal Title

      Japan Architectural Review

      Volume: 1 Issue: 4 Pages: 419-430

    • DOI

      10.1002/2475-8876.12059

    • NAID

      120006550415

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 耐震補強格子壁の格子材配置の最適化2018

    • Author(s)
      見上知広,大崎 純,田川 浩
    • Journal Title

      構造工学論文集

      Volume: Vol. 64B Pages: 55-61

    • NAID

      120006550417

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    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] さまざまなユニットで構成された耐震補強ブロック壁の組合せ最適化2016

    • Author(s)
      福島功太郎,大崎 純, 見上知広,宮津裕次
    • Journal Title

      日本建築学会構造系論文集 Vol. 81

      Volume: No. 728 Pages: 1657-1664

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    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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    • Author(s)
      包子 翔平, 田川 浩, 陳 星辰
    • Organizer
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  • [Presentation] 形状最適化された接触接合耐震補強格子ブロック壁の構造性能実験2019

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      木村俊明,大崎 純,田川 浩,高木次郎,見上知広
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  • [Presentation] Shape and topology optimization of shear wall consisting of latticed blocks2018

    • Author(s)
      T. Kimura, M. Ohsaki, Y. Yamaoka
    • Organizer
      Proceedings of IASS Symposium 2018
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Machine learning for layout optimization of braces of building frames, Proc.2018

    • Author(s)
      M. Ohsaki, T. Tamura, J. Takagi and T. Kimura
    • Organizer
      Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Otimization (ACSMO 2018)
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      2018 Annual Research Report
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  • [Presentation] 既存躯体との接触接合による耐震補強ブロック壁の形状最適化2018

    • Author(s)
      山岡祐貴,大崎 純, 木村俊明
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      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
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  • [Presentation] 耐震架構配置が異なり保有水平耐力が同等の鋼構造架構の構造性状比較2018

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      小花瑠香,高木次郎,大崎 純
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      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 断面性状が異なる曲げ降伏先行ブレースの正負交番載荷時挙動評価2018

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      上野彰太,高木次郎,小花瑠香,大崎 純
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      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習を用いた鋼構造骨組のブレース配置の性能予測と組合せ最適化2018

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      田村拓也,大崎 純,木村俊明,高木次郎
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      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習による応答予測を用いた鋼構造ブレース補強骨組の付加応力最小化2018

    • Author(s)
      木村俊明,大崎 純,田村拓也,高木次郎
    • Organizer
      第41回情報・システム・利用・技術シンポジウム,日本建築学会・情報システム技術委員会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 鋼構造骨組における二重鋼管圧縮ブレース接合部の圧縮挙動2018

    • Author(s)
      小池計至,田川浩,陳星辰
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      日本建築学会中国支部研究発表会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 二重鋼管圧縮ブレースの繰返し載荷実験2017

    • Author(s)
      大塚悠平,田川浩
    • Organizer
      日本建築学会中国支部研究発表会
    • Place of Presentation
      島根大学松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] U字孔を有する座屈拘束方杖ダンパーの繰返し載荷実験2017

    • Author(s)
      包子翔平,田川浩
    • Organizer
      日本建築学会中国支部研究発表会
    • Place of Presentation
      島根大学松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] Cyclic loading tests on Buckling-Restrained Braces using round steel bar cores restrained by inner round steel tubes and an outer square steel tube2017

    • Author(s)
      J. A. Mateus and H. Tagawa
    • Organizer
      日本建築学会中国支部研究発表会
    • Place of Presentation
      島根大学松江キャンパス
    • Year and Date
      2017-03-04
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      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習を用いた鋼構造骨組の最適ブレース配置の分析2017

    • Author(s)
      田村拓也,大崎 純,高木次郎
    • Organizer
      日本建築学会近畿支部研究報告会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習を用いた鋼構造骨組のブレース配置の組合せ最適化2017

    • Author(s)
      田村拓也,大崎 純, 高木次郎
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 形状最適化された耐震補強ブロック壁の有限要素解析2017

    • Author(s)
      山岡祐貴,大崎 純, 見上知広
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 機械学習と疑似焼きなまし法を用いた鋼構造骨組のブレース配置の組合せ最適化2017

    • Author(s)
      田村拓也,大崎 純,高木次郎
    • Organizer
      日本建築学会・第40回情報・システム・利用・技術シンポジウム
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 曲げ降伏先行ブレースを用いた鋼構造架構の解析的性状評価2017

    • Author(s)
      小花瑠香,高木次郎,大崎純
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 二重鋼管圧縮ブレースの繰返し載荷実験2017

    • Author(s)
      大塚悠平,田川浩
    • Organizer
      日本建築学会大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 鋼構造骨組のブレース配置の組合せ最適化2016

    • Author(s)
      田村拓也,大崎 純,高木次郎
    • Organizer
      第12回最適化シンポジウム,日本機械学会
    • Place of Presentation
      北海道大学 学術交流会館
    • Year and Date
      2016-12-06
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  • [Presentation] ユニットで構成された耐震補強ブロック壁のトポロジー最適化2016

    • Author(s)
      福島功太郎,大崎 純, 見上知広,宮津裕次
    • Organizer
      日本建築学会大会
    • Place of Presentation
      福岡大学
    • Year and Date
      2016-08-24
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      2016 Annual Research Report

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Published: 2016-04-21   Modified: 2020-03-30  

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