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建築構造の耐震ロバスト性数値実験システムへの数理的アプローチ

研究課題

研究課題/領域番号 18K04444
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分23010:建築構造および材料関連
研究機関東京理科大学

研究代表者

山川 誠  東京理科大学, 工学部建築学科, 教授 (50378816)

研究分担者 永野 康行  兵庫県立大学, シミュレーション学研究科, 教授 (00410374)
朝川 剛  東京電機大学, 未来科学部, 准教授 (00806127)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2020年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2019年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード建築構造 / 耐震設計 / ロバスト性 / 最適設計 / 動的応答 / 制振装置 / 機械学習 / 地震動 / 数値実験 / 建築構造および材料関連
研究成果の概要

構造物、地震動特性の両方に不確定性が含まれる場合の最悪応答を、順序統計量から予測するという観点から、順序パラメータ、予測精度、必要標本数の関係について理論解析を行った。また、複数の順序統計量を同時に最小化することにより、耐震ロバスト性のレベルを制御する方法を提案した。さらに、開発した要素技術を統合し、これらを実装した数値実験システムを開発し、パラメータ変動に対する耐震ロバスト性と応答低減率の関係を調べ、最適な構造形式についての定量的検討を行った。検討の結果に基づき、変位制御型ブレース構造が耐震ロバスト性の向上に有効であるとの結論を得た。

研究成果の学術的意義や社会的意義

所定のコスト内で幅広い事象に対応するためのリスク解析的立場から問題を取り扱い、(1) 耐震設計と対応した耐震ロバスト性指標を提示し、(2) 実行可能な耐震ロバスト性の定量的評価方法および設計法を提案し、(3) 数理的アプローチに基づく数値実験システムを開発し、耐震ロバスト性に優れた構造システムについて分析を行った。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 研究成果

    (30件)

すべて 2021 2020 2019 2018

すべて 雑誌論文 (8件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (22件) (うち国際学会 5件)

  • [雑誌論文] Fail-Safe Topology Optimization via Order Statistics with Stochastic Gradient Descent2020

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamakawa, Makoto Ohsaki
    • 雑誌名

      Proc. of the Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization 2020

      巻: - ページ: 254-259

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] 変位制御型ブレースと制振機構を用いた鋼構造骨組の応答制御設計2020

    • 著者名/発表者名
      渡邊佳菜,山川誠,朝川剛
    • 雑誌名

      日本建築学会構造工学論文集

      巻: 66B ページ: 433-440

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Prediction of minimum weight design of 3D steel frame structure from decomposition into 2D frames2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Asakawa and Makoto Yamakawa
    • 雑誌名

      Proc. of the IASS Annual Symposium 2019 - Structural Membranes 2019 (Form and Force)

      巻: - ページ: 2034-2041

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] 建築構造における構造最適化・AI手法2019

    • 著者名/発表者名
      山川誠
    • 雑誌名

      2019年度日本建築学会大会(北陸)構造部門(応用力学)パネルディスカッション資料

      巻: - ページ: 2-8

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] TMDによる空間骨組構造の応答制御設計法2019

    • 著者名/発表者名
      山川誠
    • 雑誌名

      日本建築学会 シンポジウム「空間構造の動的挙動に関する非線形解析の展望今後10年を見据えて」

      巻: - ページ: 11-19

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Experimental Impact Force of End of Displacement-restraint Brace and Study of Displacement-restraint Brace Using Disc Springs2019

    • 著者名/発表者名
      Yuta Kobayakawa, Takeshi Asakawa, Hayato Takahashi, Makoto Yamakawa
    • 雑誌名

      Proc. of the 12th Pacific Structural Steel Conference

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Simultaneous optimum design of multiple tuned mass dampers in spatial and frequency domain with closely spaced natural frequencies2018

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamakawa and Susumu Yoshinaka
    • 雑誌名

      Proc. of Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (ACSMO2018)

      巻: - ページ: 286-286

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Robust design optimization of moment-resisting steel frame considering uncertain properties of surface ground based on order statistics2018

    • 著者名/発表者名
      Kana Watanabe, Makoto Yamakawa, Kazuhiko Yamada, Makoto Ohsaki
    • 雑誌名

      Proc. of Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization (ACSMO2018)

      巻: - ページ: 175-175

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 建築部材の製品誤差による不確定性を考慮した耐震ロバスト性の評価手法2021

    • 著者名/発表者名
      上田哲弘, 永野康行, 朝川剛, 山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会近畿支部研究報告集
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 鋼構造柱梁部材の製品誤差による不確定性を考慮した耐震ロバストの総合評価2021

    • 著者名/発表者名
      上田哲弘、永野康行、朝川剛、山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(東海)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 変位制御型PC鋼棒ブ レースの終局耐力載荷実験2021

    • 著者名/発表者名
      下瀬誠希,朝川剛,深澤協三,小早川裕太,宮津裕次,山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(関東)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] オイルダンパーと座屈拘束ブレースを併用する 制振構造に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      榎本佳大,朝川剛,山川誠,永野康行
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(東海)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Robust Design Optimization of Moment-Resisting Steel Frames using Displacement-Restraint Brace and Oil Damper2021

    • 著者名/発表者名
      Sumio Kishida, Makoto Yamakawa, Takeshi Asakawa, Yasuyuki Nagano
    • 学会等名
      The 14th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] A heuristic two-stage optimization of the system building gymnasiums according to the scale and the roof slope2021

    • 著者名/発表者名
      Hayata Takahashi, Makoto Yamakawa, Tetsuro Iguchi, Taiji Tanahashi, Kentaro Nagasaka
    • 学会等名
      The 14th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 鋼構造骨組の最小重量設計における深層学習の性能評価2020

    • 著者名/発表者名
      瀬戸滉平, 淺川優希, 山川誠, 長坂健太郎, 中川佳久
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(関東)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 確率的勾配降下法を用いた順序統計量に基づくフェールセーフ位相最適化2020

    • 著者名/発表者名
      山川誠, 大崎純
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(関東)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Multiobjective robust topology optimization of plane frames using order statistics2020

    • 著者名/発表者名
      沈偉, 大崎純, 山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(関東)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 準静的載荷試験による変位制御型 PC鋼棒ブレースの端部挙動に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      小早川裕太,朝川剛,深澤協三,宮津裕次,山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演会(関東)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Multiobjective Robust Optimization of Plane Frame using Order Statistics2020

    • 著者名/発表者名
      Wei Shen and Makoto Ohsaki, Makoto Yamakawa
    • 学会等名
      The Asian Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization 2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Study on Optimal Design of Lattice Sandwich Panel in Consideration of Local Buckling2020

    • 著者名/発表者名
      Kandai Kato, Kuniharu Ushijima and Makoto Yamakawa
    • 学会等名
      Study on Optimal Design of Lattice Sandwich Panel in Consideration of Local Buckling
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 準静的載荷試験による変位制御型PC鋼棒ブレースの端部挙動に関する研究2020

    • 著者名/発表者名
      小早川裕太,朝川剛,深澤協三,宮津裕次,山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会(関東)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Robust Design Optimization of Multiple Tuned Mass Dampers via Multi-Order Statistics Approach2019

    • 著者名/発表者名
      Makoto Yamakawa
    • 学会等名
      The 13th World Congress of Structural and Multidisciplinary Optimization
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 架構分解に基づく鋼構造立体骨組の鋼材量最小解の特性分析2019

    • 著者名/発表者名
      淺川優希,山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 物理演算エンジンを援用したケーブル膜構造の形状・裁断図同時設計法2019

    • 著者名/発表者名
      柳沼啓斗,山川誠,藤原淳,朝川剛
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] Isogeometric Analysisに基づく曲面上のケーブル構造の形態解析2019

    • 著者名/発表者名
      梅澤慶祐,山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(北陸)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 変位制御型ブレースと制振機構を用いた鋼構造骨組の応答制御設計 その1 デュアルダンパーの提案2018

    • 著者名/発表者名
      朝川剛,高嶋伸明,山川 誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 変位制御型ブレースと制振機構を用いた鋼構造骨組の応答制御設計 その2 鋼構造骨組を用いた最適設計2018

    • 著者名/発表者名
      高嶋伸明,朝川剛,山川誠
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 地動加速度の表層地盤増幅の不確定性を順序統計量により考慮した鋼構造骨組のロバスト最適設計2018

    • 著者名/発表者名
      渡邊佳菜,山川誠,山田和彦
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 単層ラチスドームにおける分散型TMD設計への順序統計量に基づく確率的最適化法の適用2018

    • 著者名/発表者名
      山川誠,吉中進
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集(東北)
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 単層ラチスドームにおける分散型TMD設計への順序統計量に基づく確率的最適化法の適用2018

    • 著者名/発表者名
      山川誠
    • 学会等名
      日本機械学会 第13回最適化シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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