遺伝的アルゴリズムによる高層構造物に適した層間設置型制振装置の最適配置法

基于遗传算法的高层结构层间阻尼装置优化布置方法

基本信息

批准号：
09750276
负责人：
古屋治
金额：
$ 1.28万
依托单位：
Tokyo Metropolitan College of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
财政年份：
1997
资助国家：
日本
起止时间：
1997 至 1998
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は,近年実際の構造物への適用例が増えつつある層間設置型制振装置の構造物への配置方法を検討したものである。当該研究対象は,現在装置が普及している日本やアメリカにおいても未確立の問題であり,今後の層間設置型制振装置のさらなる普及を考える上で観点で極めて重要な問題である。層間設置型制振装置の最適配置法の検討で問題となるのは,最適配置法の定義,使用装置数と建物階層数の増大で配置組み合わせが指数乗に増加すること,そして,最適配置が構造物の動特性や設計条件,解析時の入力波に依存することである。このため,最適配置を行う際には,まず,なんらかの高速かつ柔軟性を有した最適化アルゴリズムが必要となる。本研究では遺伝的アルゴリズムを用いている。本年度は,まず,昨年度に引き続き,超高層建物を想定した40層建物モデルに1000体の層間エネルギ吸収型制振装置を配置する際の配置問題において,様々な入力波に対して複数の設計要求を満たすような入力波に対して高いロバスト性を有する最適配置方法を検討した。設計要求としては,建物全層を対象とした最大層間変位の低減,建物に使用する制振装置数の削減,そして,単位装置当たりの平均エネルギ消費量の増加である。これらの設計条件を用いることで,制振効果,経済性,配置効率を評価する。対入力波ロバスト性に関しては,建物の低次のモードを励起するような人工地震波を用い,他の入力波に対して高いロバスト性を有する適正配置の生成を行った。結果より,解析対象建物の低次モードを励起する人工地震波を用いて最適配置を検討することにより,他の入力波に対しても設計要求を満たすような対入力波ロバスト性を有した最適配置が得られることを明らかにした。また,次の段階として,本研究結果を実証することを目的とした実験モデルの設計を行い,40層建物を5層建物モデルにて表現可能なスケールダウンを試みた設計を実施し,その予備解析を行った。

本研究研究了如何在结构中布置层间减振装置，近年来这种装置在实际结构中得到越来越多的应用。这一研究目标是即使在目前装置普及的日本和美国也尚未确定的问题，在考虑未来层间减振装置的进一步普及时是极其重要的问题。研究层间阻尼装置最优布置方法的问题是最优布置方法的定义、布置组合的数量随着装置使用数量和建筑层数的增加呈指数增长、以及层间阻尼装置最优布置方法的问题。确定最佳放置位置取决于结构的动态特性、设计条件和分析过程中的输入波。因此，在执行最佳布局时，首先需要某种快速且灵活的优化算法。本研究使用遗传算法。今年，继去年之后，我们将首先解决在假设超高层建筑的40层建筑模型中放置1000个层间吸能阻尼装置的问题，研究了一种对输入具有高鲁棒性的最佳放置方法。满足下列条件的波。设计要求是减少建筑各层的最大层间位移，减少建筑内阻尼装置的使用数量，提高单位装置的平均能耗。利用这些设计条件，评估阻尼效果、经济效益和布局效率。关于对输入波的鲁棒性，我们使用人工地震波来激发建筑物的低阶模式，以生成对其他输入波具有高度鲁棒性的适当布局。从结果中，我们发现，通过使用激发待分析建筑物低阶模态的人工地震波来检查最佳布局，我们能够找到对输入波具有鲁棒性的最佳布局，即使在其他输入波表明可以得到。此外，下一步，我们设计了一个实验模型来验证这项研究的结果，并实现了一个尝试将40层建筑缩小为5层建筑模型的设计，以及进行了初步设计。