| 研究課題/領域番号 |
21K04357
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分23010:建築構造および材料関連
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| 研究機関 | 名古屋市立大学 |
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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)
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| 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)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 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)
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| 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 |
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| 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。
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| 研究成果の概要 |
施工性を考慮したラチスシェル屋根構造の形状最適化と耐震性能を向上させる支持構造のブレース配置の最適設計手法を構築した。施工性としてラチスシェルの接合部の母材のとりつき角度（接合角）に着目し，接合角を分類しながら形状探索を行う手法を構築した。また，耐震性能を向上させるために，ラチスシェル屋根の水平・上下動応答値を目的関数とする多目的最適化を通して支持構造物のブレース配置を制御した。この他にも空間構造物の構造最適化になじみのない構造設計者にも利用可能な設計ツールを作成し，積層造形を使って構築した設計解のモックアップにて，構造性能・施工性を検証した。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
本研究の成果は，複雑な形状についても初期段階で施工性を予め考慮して合理的に設計を行うことに寄与できると考えられる。特に省資源化を考慮するためには有効である。また，耐震性能を向上させる設計解を構造最適化技術で効果的に探索することにより，設計業務の効率化に貢献できる。
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