2023 Fiscal Year Final Research Report

Development of Structural Reinforcement Method for Irregular Timber Frame Structure Using 3D Measurement and AM Technologies

Research Project

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Project/Area Number	21K18762
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 23:Architecture, building engineering, and related fields
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	Fukushima Yoshihiro 東京大学, 生産技術研究所, 助教 (60883105)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	今井公太郎東京大学, 生産技術研究所, 教授 (20262123) 松本直之東北大学, 工学研究科, 助教 (30814389) 伊東優東京大学, 生産技術研究所, 特任研究員 (90839523) 山口大翔東京大学, 生産技術研究所, 助教 (40983515)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2024-03-31
Keywords	伝統木造建築物 / 構造補強 / 三次元計測技術 / 付加製造技術 / フォトグラメトリ / ジャイロイド構造 / モニタリング
Outline of Final Research Achievements	A method for structural reinforcement of traditional timber buildings with irregular shapes, such as curved beams, was developed by combining photogrammetry technology for three-dimensional measurement with 3D printing technology to produce reinforcement members fitted to the existing timber frame. The workability and structural performance of the proposed method was verified using a portal frame. By controlling the structural characteristics of reinforcing members using a gyroid structure, it was shown that it is possible to reinforce existing buildings with high repairability and toughness.
Free Research Field	建築構造・材料
Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements	既存建築物の耐震性能向上は、災害対策と持続可能な社会の実現の双方において重要な課題である。本研究では、既存建築物の中でも曲がり梁のように不整斉な形状を有する架構を対象として、三次元計測技術と付加製造技術を組み合わせることで意匠性・施工性・構造性能に優れた構造補強方法を開発・検証した。また、ジャイロイド構造を用いて補強部材の構造性能を変化させることで、修復性や靭性に優れた構造補強が可能になることを示し、付加製造技術によりもたらされた高い造形自由度を活かす方法を提案した。