免震建物の圧倒的に計算効率のよい多目的最適設計支援システムの開発

• 研究課題/領域番号: 17K06637
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 建築構造・材料
• 研究機関: 信州大学
• 研究代表者: 田守 伸一郎 信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40179916)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2020-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2019年度)
• 配分額: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円); 2019年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2018年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円); 2017年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
• キーワード: 免震構造物 / 最適化 / タブーサーチ / 遺伝的アルゴリズム / 山登り法 / 誘導システム / 多目的タブー探査 / 多目的焼きなまし法 / 多目的山登り法 / SPEA2 / 鉄筋コンクリート造免震建物 / 最適設計 / 多目的擬似焼きなまし法 / 多目的タブー探索 / 焼き鈍し法 / 免震建物 / 多目的最適設計 / タブー検索 / 焼きなまし法

研究成果の概要

鉄筋コンクリート造および鉄骨造免震構造物を対象に多目的遺伝的アルゴリズムより計算効率のよいシステムを開発した。鉄筋コンクリート造免震建物においては，局所探査である多目的タブーを採用することで制約条件を満足するのに必要な計算回数がおよそ１／１６になった。
鉄骨造免震建物においては，局所探査法に誘導システム（部材応力が制限値を超えた場合は検定比の大きな部材を変更の候補とし，それが許容値よりも小さい場合は，余裕が一番ある部材に変更の操作を加える。）によって，より少ない計算回数で制約条件を満足できる設計例を得ることができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

免震建物の構造設計において,構造設計者は無数にある免震装置と骨組部材の組み合わせの中から,様々な制約条件を満足したうえで,コストや構造性能を考慮した免震装置と骨組部材を選定する必要がある。そのために断面の仮定や応答計算,部材の変更などを繰り返しおこなう必要があり,大変な労力を要しており，最適設計支援システムの構築が望まれてきた。
これまで，免震構造物を対象に遺伝的アルゴリズムを用いた最適設計支援システムを開発してきたが，計算時間が非常にかかるので，より効率的なシステムの構築が必要となっている。

研究成果

• [学会発表] 多目的温度並列擬似焼きなまし法と山登り法のハイブリッドによるRC造免震建物の最適設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川伸, 田守伸一郎, 金原航
  • 学会等名: 日本建築学会
• [学会発表] 誘導タブー探索法を用いた鉄骨造免震建物の最適設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福田海里, 田守伸一郎
  • 学会等名: 日本建築学会
• [学会発表] 多目的温度並列擬似焼きなまし法と山登り法のハイブリッドによる RC 造免震建物の最適設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川伸，田守伸一郎，金原航
  • 学会等名: 日本建築学会北陸支部大会
• [学会発表] 適応的最高温度を持つ多目的擬似焼きなまし法を用いた鉄骨造免震建物の最適設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長谷川伸，田守伸一郎
  • 学会等名: 日本建築学会北陸支部大会
• [学会発表] 誘導タブー探索法を用いた鉄骨造免震建物の最適設計 (2019)
  • 著者名/発表者名: 福田海里，田守伸一郎
  • 学会等名: 日本建築学会北陸支部大会
• [学会発表] 多目的温度並列擬似焼きなまし法を用いたRC造免震建物の最適設計 (2018)
  • 著者名/発表者名: 金原航，田守伸一郎
  • 学会等名: 日本建築学会北陸支部研究報告集