| 研究課題/領域番号 |
21K04357
|
|---|
| 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 | 名古屋市立大学 |
|---|
研究代表者 |
木村 俊明 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 准教授 (60816057)
|
|---|
| 研究分担者 |
青木 孝義 名古屋市立大学, 大学院芸術工学研究科, 教授 (10202467)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2022年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
|
|---|
| キーワード | 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 / ラチスシェル / 耐震設計 / 施工計画 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
ラチスシェル屋根構造の設計では，構造形態が建築物の造形に影響を与えるため，力に応じた適切な形を選択する必要がある。また，災害時に避難場所として機能させるため，高耐震化が望まれる。更に，近年では省資源化が進み，環境負荷低減を志向する傾向にある。設計要求は多岐に渡り，構造設計者は限られた時間で慎重かつ迅速に設計判断することが求められる。
本研究は，ラチスシェル屋根構造物を対象とし，a)地震応答低減を目的とした屋根形状と下部構造の剛性・耐力分布と，b)屋根構造の施工時挙動に応じた合理的な仮設計画を構造最適化により求め，設計者が建築デザインや施工計画まで一体的に考慮した形状設計法を構築する。
|
| 研究実績の概要 |
本年は，接合部の標準化を考慮した自由曲面屋根の形状最適化法についてまとめた後，高耐震性能化を目的とした下部構造体の最適化と振動台実験の準備を行った。
接合部の標準化を考慮した自由曲面屋根の形状最適化法は昨年構築した内容から大きな変更はなく，査読付き論文誌に掲載が決定した。
次に，高耐震性能化を目的とした下部構造体の最適化については，構造体に配置されたブレースの有無を設計変数として，構造体の応答加速度・応答変位を最小化する多目的最適化手法を構築した。応答量は水平・鉛直共に考慮し，評価には応答スペクトル法を用いた。3D CAD(Rhinoceros)をベースにした最適化ツールを作成し，様々な平面形状を持つラチスシェル屋根構造物の数値解析を試行した。多目的最適化手法への拡張を図り，且つ3D CADと連動した設計ツールを構築したことにより，最適化に伴う振動性状や力学性能の変化を多角的に把握することが可能となった。今後は接合部の標準化を考慮した自由曲面屋根の形状最適化法と統合し高度化を図る。
最後に，振動台実験の準備では，まず設計条件を整理した。加振計画については対象構造物と試験体モデルの固有周期を算定し，地震波の圧縮を図ることとした。計測方法はモーションキャプチャを用いることとした。試験体については3Dプリンタを用いた接合部モデルを試作し，曲面屋根と支持構造体の部分モックアップを組み立てて，検証を行った。これらを基に試験体の作成方針を確定した。
|
| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
接合部の標準化を考慮した自由曲面屋根の形状最適化法について査読付き論文誌に掲載が決定した。地震応答低減を目的とした支持架構の最適設計法を構築し、設計ツールを作成した。振動台実験の加振，計測方法，自由形状のモックアップモデルの作成方針を決定した。
|
| 今後の研究の推進方策 |
前年までに構築した最適化手法を統合し，高度化を図る。また，モックアップを作成し，振動台実験を実施する。
|
