2018 Fiscal Year Research-status Report

免震建物の圧倒的に計算効率のよい多目的最適設計支援システムの開発

Research Project

Project/Area Number	17K06637
Research Institution	Shinshu University
Principal Investigator	田守伸一郎信州大学, 学術研究院工学系, 教授 (40179916)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2020-03-31
Keywords	鉄筋コンクリート造免震建物 / 最適設計 / 多目的擬似焼きなまし法 / 多目的タブー探索
Outline of Annual Research Achievements	H30年度は，鉄筋コンクリート造免震建物を対象に多目的温度並列擬似焼きなまし法(Multi-Objective Temperature Parallel Simulated Annealing 以下，MOTPSA)による最適設計システムのさらなる探索効率向上を検討した。多目的最適化の評価項目は，建物の層間変位と建物重量の2つである。具体的にはMOTPSAを中心に,これに多目的山登り法(MOHC)を組み合わせたシステムを構築した。すなわち，MOTPSA，MOTPSA+単一化MOHC，MOTPSA+MOHC，単一化MOHC，MOHC，SPEA2（遺伝的アルゴリズム）の 6つの最適化手法を用いて規模の異なる2つの鉄筋コンクリート造免震建物を対象に解析をおこなった。その結果，実施例と同程度の性能を持つ個体を探索するのに必要な個体数は，SPEA2に比べて10～30%程度となっていることがわかり，探索性能の向上が確認できた。なお，SPEA2による探査においては，性能目標を満足できない解しか得られないこともあった。最適解探索の効率がよく，かつパレート解が比較的広く分布している探査方法は，MOTPSA+単一化MOHCの方法である。これは，免震建物として成立するための制約条件を満たすまで単一化MOHCにより探索を実施し，制約条件を満たした後にMOTPSAを実施する方法である。単一化MOHCとは，2つの評価項目を重みをつけて，評価値を単一目的化したものである。さらに鉄骨造免震建物を対象に多目的タブー探索による最適設計のプログラムも整備した。得られた成果は，日本建築学会の北陸支部大会に投稿した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 鉄筋コンクリート造免震建物を対象に多目的温度並列擬似焼きなまし法(Multi-Objective Temperature Parallel Simulated Annealing 以下，MOTPSA)を中心に探索効率のよいシステムの開発に取り組んだ。最適設計システムの効率化向上のため，多目的山登り法と組み合わせた手法により，最適解の探索効率が向上した。一方で，鉄筋コンクリート造建物について，多目的タブー探索によるシステムの性能向上が十分にできなかったので，「やや遅れている」と評価した。
Strategy for Future Research Activity	令和元年度は，鉄筋コンクリート造免震建物の多目的タブー探索による最適設計の性能をあげることを進める。
Causes of Carryover	初年度に購入予定していた数値計算ライブラリーが，現在使用している計算環境では使用できないため，フリーのライブラリーを用いることにより，次年度使用額が残っている。次年度使用額は平成31年度請求額と合わせて、消耗品費に使用する予定である。