Advanced Damage Control Technology in Large Spatial Structures

大型空间结构的先进损伤控制技术

基本信息

批准号：
21H04581
负责人：
竹内徹
金额：
$ 25.71万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-05 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

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。

在主题（1）中，多层支撑大型空间结构的响应特性分析、使用独特的广义响应谱方法（GRSA）的屋顶形式创建和使用复杂特征值分析的CQC方法，已于2021财年开始建设。整合了从初始阶段到弹塑性响应特性评估的工作流程，并对支撑框架上应用阻尼支撑的自由形状屋顶框架的造型进行了研究。该成果已被高IF国际学术期刊投稿并接受。主题（2）是阻尼设计优化算法的构建，该算法采用结合GRSA和遗传算法的优化方法，开发了一种优化放置在三维结构模型中的阻尼构件的位置和能力的算法，我们扩展了该算法。并分析了阻尼框架支撑的学校体育馆的简单Ds值评估。这些知识将反映在日本建筑研究所的格子壳屋顶框架设计指南中。主题(3)探索人工智能(AI)的应用，2022年和2021年应用范围将扩大，层剪中使用阻尼构件和隔震构件的多层结构需要计算时间在GRSA中生成数以亿计的大型空间结构等优化设计方案案例，提前储备，寻找利用代理方法快速获得AI学习方案的方法，并开发响应预测算法。此外，这些算法正在网络上提供给实用的结构设计师，并且正在收集意见并进行改进，以便将它们用于结构规划。在主题（4）支撑框架空间结构响应特性的实验验证中，我们设计了跨度为6 m、梁线为8 m、高度为3.5 m的缩小型体育馆试验体试验框架。我们实施了一项实验计划，在国防部进行振动台实验，并制造了一个测试车身框架。我们向防灾科学研究所提交了一份关于振动台实验的提案，并获得了非正式同意，将其作为联合研究项目的一部分进行。

项目成果

期刊论文数量（17）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Computational morphogenesis based on generalized response spectrum analysis considering both dead load and seismic response of metal gridshell with buckling-restrained braces

基于广义反应谱分析的计算形态生成，同时考虑带屈曲约束支撑的金属网壳的恒载和地震响应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Yuki Terazawa; Atsuya Niimi; Deepshikha Nair; Toru Takeuchi
通讯作者：
Toru Takeuchi

Shake-table test of a partial model of a roller-supported steel roof, Part 2 Test for reproducing earthquake damage

滚轮支撑钢屋顶部分模型的振动台试验，第 2 部分再现地震损坏的试验

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Jun FUJIWARA; Akiko KISHIDA; Yuki TERAZAWA; Toru TAKEUCHI; Koshiro NISHIMURA; Tetsuro YAMASHITA; Yoshinao KONISHI; Ryunosuke KISHIZAWA; Koki NISHIKAWA; Ryota KAJIWARA
通讯作者：
Ryota KAJIWARA

MEMBER GLOBAL BUCKLING STRENGTH ESTIMATION OF SPATIAL TRUSS ROOF WITH SEMI-RIGID JOINTS CONSIDERING BOUNDARY CONDITIONS

考虑边界条件的半刚性节点空间桁架屋顶的成员全局屈曲强度估计