• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 課題ページに戻る

2021 年度 実績報告書

大規模空間構造における損傷制御技術の高度化

研究課題

研究課題/領域番号 21H04581
研究機関東京工業大学

研究代表者

竹内 徹  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 教授 (80361757)

研究分担者 西村 康志郎  東京工業大学, 科学技術創成研究院, 准教授 (00343161)
寺澤 友貴  東京工業大学, 環境・社会理工学院, 助教 (10848245)
熊谷 知彦  明治大学, 理工学部, 専任教授 (70376945)
山下 哲郎  工学院大学, 建築学部(公私立大学の部局等), 教授 (80458992)
藤原 淳  国立研究開発法人防災科学技術研究所, 地震減災実験研究部門, 主幹研究員 (80817049)
研究期間 (年度) 2021-04-05 – 2025-03-31
キーワード防災 / 大空間構造 / 避難所 / 耐震設計 / 制振構造 / 最適化 / AI
研究実績の概要

テーマ(1)の多層支持大規模空間構造の応答特性分析では複素固有値解析を用いた独自の一般化応答スペクトル法(GRSA)およびCQC法による屋根形態創生から弾塑性応答特性評価までの一貫ワークフローを構築しながら多層架構で支持された大規模ドームの応答特性の解明および設計用地震動の定式化を実施した。本成果は国際学術誌に投稿され採用された。
テーマ(2)の制振設計最適化アルゴリズムの構築では、GRSAと遺伝的アルゴリズムを組み合わせた最適化手法を用いて3次元架構モデルに配置される制振部材の位置・容量を最適化するアルゴリズムを構築し、横浜に建設が予定されている2万人規模の大規模アリーナの支持架構に対する弾塑性ダンパー(BRB)の最適設計を行った。その結果、BRBの本数を半数近くまで減らすことに成功し、実施設計のベースとなった。設計・建設プロセスを国際学術論文誌1編に投稿、採用されたほか、国際会議、各種の建築専門誌で発表された。本建物は2023年9月のオープンに向けて建設中である。
テーマ(3) の人工知能(AI)の応用探索では、2021度は単純な層せん断モデルの制振部材、免震部材を変数とした多層構造物に関し計算時間を要する大規模空間構造等の最適設計解数億ケースをGRSAで発生させて予めストックし、サロゲート法によるAI学習解を短時間で取得する手法の探索を行い、応答予測アルゴリズムを完成させた。本アルゴリズムは特許を取得し、一般の構造設計者に使用できる形で商用ウエブサイトにて公開した。

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

コロナウイルスの蔓延による障害はあったものの、研究計画書に記載された2021年度の研究成果を十分に達成できた。

今後の研究の推進方策

2022年度に縮小体育館架構の振動台実験を計画していたつくば防災科学研究所の振動台施設が2021年度末で廃棄されることになり、2023年度に別の振動台実験場での実施に向けて試験体架構の設計・製作を行う。
また、テーマ(1)~テーマ(3)に関し、2021年度の成果をより発展させ、研究計画書に記述された研究内容について取り組む。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件) 産業財産権 (1件)

  • [雑誌論文] Higher mode effects of multistorey substructures on the seismic response of double-layered steel gridshell domes2021

    • 著者名/発表者名
      Deepshikha Nair, Keita Ichihashi, Yuki Terazawa, Ben Sitler, Toru Takeuchi
    • 雑誌名

      Engineering Structures

      巻: 243 ページ: 122677

    • DOI

      10.1016/j.engstruct.2021.112677

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Strength and Plastic Rotation Capacity of I-Shaped Beams with Grid-Purlin System Subjected to Cyclic Loading2021

    • 著者名/発表者名
      Ryota Matsui, Koichi Koizumi, Pao-Chun Lin, Masanobu Iwanaga, An-Chien Wu, Toru Takeuchi, Keh-Chuyan.Tsai
    • 雑誌名

      Journal of Structural Engineering, ASCE

      巻: 147,7 ページ: 04021103

    • DOI

      10.1061/(ASCE)ST.1943-541X.0003017

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 回転拘束度と接合部回転剛性を考慮したシステムトラス部材の全体座屈耐力評価2021

    • 著者名/発表者名
      寺澤 友貴, 岸澤 竜之介, 竹内 徹, 熊谷 知彦, Miao Cao
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 786 ページ: 1235-1246

    • DOI

      10.3130/aijs.86.1235

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 滑り支承で鉄骨造屋根に接続されるRC片持架構の構面外応答制御設計法2021

    • 著者名/発表者名
      寺澤友貴, 西川幸希, 竹内徹, 藤原淳, 岸田明子, 小西克尚, 山下哲郎, 西村康志郎
    • 雑誌名

      日本建築学会構造系論文集

      巻: 784 ページ: 991-1001

    • DOI

      10.3130/aijs.86.991

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Shake-table test of a partial model of a roller-supported steel roof, Part 2 Test for reproducing earthquake damage2021

    • 著者名/発表者名
      Jun FUJIWARA, Akiko KISHIDA, Yuki TERAZAWA, Toru TAKEUCHI, Koshiro NISHIMURA, Tetsuro YAMASHITA, Yoshinao KONISHI, Ryunosuke KISHIZAWA, Koki NISHIKAWA, Ryota KAJIWARA
    • 学会等名
      IASS International Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] 鉄骨置き屋根支承部の縮小切り出し模型の振動台実験 その3~62021

    • 著者名/発表者名
      藤原 淳, 岸田明子, 寺澤友貴, 竹内徹, 西村康志郎, 山下哲郎, 小西克尚, 岸澤竜之介, 西川幸希, 梶原僚太
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術発表会
  • [学会発表] 下部構造に設置されたTMDによる下部構造質量の異なる屋根型円筒ラチスシェルの地震応答低減2021

    • 著者名/発表者名
      秦克郁, 西村瞬, 中野雄介, 熊谷知彦, 寺澤友貴, 竹内徹, 曹淼
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術発表会
  • [産業財産権] 学習用データセット生成システム、学習済みモデルの作成方法、地震応答予測装置、学習用データセット生成方法及びプログラム2021

    • 発明者名
      宮崎 崇 , 市川 康 , 寺澤 友貴 , 竹内 徹
    • 権利者名
      日鉄エンジニアリング
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2021-177352

URL: 

公開日: 2023-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi