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2022 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 / 大規模空間構造 / 体育館 / 避難所 / 損傷制御 / 継続使用
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,令和3年度に構築を開始した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完成させ、支持架構に制振ブレースを適用した自由形状屋根架構の形態創成検討を実施した。本成果は IFの高い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の適用範囲を拡張し、制振架構で支持された学校体育館の簡易Ds値評価の分析を行った。この知見は日本建築学会のラチスシェル屋根架構設計指針に反映予定である。
テーマ(3) の人工知能(AI)の応用探索では、2022度は2021年度の適用範囲を拡大させ、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 さらにこれらのアルゴリズムをウエブ上で実務構造設計者に公開し、構造計画に利用できる様意見収集を行い改良中である。
テーマ(4)の支持架構付き空間構造応答特性の実験的検証では、具体的なスパン6m、桁行8m, 高さ3,5mの縮小体育館試験体の試験架構を設計し、兵庫県三木市のEディフェンスで震動台実験を行うべく実験計画を実施し、試験体架構の製作を行った。震動台実験のプロポーザルを防災科学研究所に行い、共同研究下での実施の内諾を得た。

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

2022年度に計画していた振動台実験が延期となったが、本年度試験体架構を製作し、2023年度7月に振動台実験を実施する目途を付けることができた。

今後の研究の推進方策

2023年度は2022年度に計画し製作した体育館試験体架構を用いて兵庫県三木市のEディフェンスで震動台実験を実施し、下記の点を明らかにする。
1)支持架構付き鉄骨置き屋根架構の地震応答特性の確認
2)下部構造に制振部材を付加した屋根架構の応答低減効果の確認
3)屋根架構にTMDを付加した屋根架構の応答低減効果の確認
4)屋根架構の弾塑性応答特性の確認

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 3件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件) 図書 (1件)

  • [雑誌論文] Optimal Mixed Placement and Capacity Distribution of Buckling-Restrained Braces and Conventional Braces on a Large Metal Spatial Structure Without Rigid Diaphragm Assumption2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Terazawa, Miho Fujishima, Toru Takeuchi.
    • 雑誌名

      Frontiers in Built Environment

      巻: Vo.8 ページ: -

    • DOI

      10.3389/fbuil.2022.954117

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Equivalent static loads for double-layered domes supported by multistorey buckling-restrained braced frames2022

    • 著者名/発表者名
      D.Nair, Y.Terazawa, T.Takeuchi
    • 雑誌名

      International Journals of Space Structures

      巻: Vol.37 Issue 4 ページ: -

    • DOI

      10.1177/09560599221097834

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] 下部構造の2 次モードにより励起される屋根構造の逆対称1 波モードを考慮した中大規模ラチスドームの等価静的地震荷重2022

    • 著者名/発表者名
      寺澤友貴, ナイル・ディープシカ, 市橋啓太, 竹内徹
    • 雑誌名

      日本建築学会論文集

      巻: Vol. 87 No. 792 ページ: 194-204

    • DOI

      10.3130/aijs.87.194

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 一般化応答スペクトル解析法に基づく支持架構付きラチスシェル屋根の構造形態創生2022

    • 著者名/発表者名
      新美敦也, 寺澤友貴, 竹内徹
    • 学会等名
      第17回コロキウム構造形態の解析と創生2022
  • [学会発表] Computational morphogenesis based on generalized response spectrum analysis considering both dead load and seismic response of metal gridshell with buckling-restrained braces2022

    • 著者名/発表者名
      Yuki Terazawa, Atsuya Niimi, Deepshikha Nair, Toru Takeuchi
    • 学会等名
      IASS International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] Preliminary seismic design of double-layered domes with nonlinear substructures2022

    • 著者名/発表者名
      Deepshikha Nair, Yuki Terazawa, Toru Takeuchi
    • 学会等名
      IASS International Symposium
    • 国際学会
  • [学会発表] アイソグリッド格子母屋で上面補剛された空間構造の弾塑性座屈性状2022

    • 著者名/発表者名
      周磨幸一, 寺澤友貴, 岩永将信, 前原智, 竹内徹
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術発表会
  • [学会発表] シアスパン比の大きい置屋根体育館の片持RC柱の実験2022

    • 著者名/発表者名
      山下哲郎, 山根一真, 西村康志郎, 竹内徹, 寺澤友貴
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術発表会
  • [図書] 多様化する構造デザイン2022

    • 著者名/発表者名
      金田勝徳, 金田充弘, 竹内徹, 多田脩二, 金箱温春, 小西泰孝, 山田憲明, 与那嶺仁志
    • 総ページ数
      224
    • 出版者
      建築技術
    • ISBN
      4767701716

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公開日: 2023-12-25  

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