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

利用 3D 测量和增材制造技术开发不规则木框架结构的结构加固方法

基本信息

批准号：
21K18762
负责人：
福島佳浩
金额：
$ 3.99万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

【現地調査】実証実験を行う実大木造建築物について、現況把握を目的とした調査を継続して実施した。三次元計測については、補強箇所として想定している構面について、多数の画像から三次元形状を復元するフォトグラメトリ技術を用いたスキャンを実施した。昨年度実施したレーザ型3Dスキャナと比べると、マーカ貼付を要しない分、簡便ではあるものの精度は劣る傾向にあるが、両モデルを重ねて比較したところ、構造補強目的としては十分な精度を有していることが確認できた。モニタリングについては、計測によって得られた加速度および温湿度のデータを分析したところ、建物の固有振動数の季節変化がみられた。固有振動数の変化は温湿度から算出される平衡含水率と線形関係にあり、既往研究と同様に、平衡含水率が小さくなるほど固有振動数が小さくなる傾向が確認された。今回の分析は夏季のデータがメインであったため、次年度は通年での季節変化の傾向および構造補強前後における振動特性の変化を検証する予定である。また、モニタリングの運用安定化を図るため、計測システムの更新を行った。【補強方法の検討】昨年度実施した実測調査に基づき、構造解析モデルを作成した。木造住宅倒壊解析ソフトウェアwallstatを用いて、構造補強候補部位の強度・剛性をパラメタとしたパラメトリックスタディを行い、構造補強効果に関する事前検討を実施した。検討の結果、昨年度実験を行ったジャイロイド構造を用いて垂れ壁部分を補強する案と、吹き抜け部分の水平剛性を引張材を用いて向上させる案が補強内容の候補として挙がり、次年度に実大木造建物にて実証実験を行う予定である。

[现场调查]我们继续进行调查，旨在了解示范实验期间正在进行的全尺寸木制建筑物的当前状况。对于三维测量，使用摄影测量技术扫描了假定的结构表面，以从大量图像中恢复三维形状。与去年实施的激光型3D扫描仪相比，尽管简单，但它们往往不太准确，因为它们不需要标记粘附。但是，当一遍又一遍地比较这两个模型时，可以证实它们具有足够的精度用于结构增强目的。关于监测，在分析通过测量值获得的加速度，温度和湿度数据时，会显示建筑物的固有频率的季节性变化。固有频率的变化与根据温度和湿度计算出的平衡水含量线性相关，并且与以前的研究一样，已经证实，随着平衡水含量变小，固有频率往往会降低。由于当前的分析主要集中在夏季数据上，明年我们计划检查整个一年中季节变化的趋势以及结构增强之前和之后的振动特征的变化。此外，更新了测量系统以稳定监视的操作。 [有关加强方法的研究]基于去年进行的实际测量调查创建了一个结构分析模型。我们使用木制房屋崩溃分析软件墙壁，我们使用候选结构增强位点的强度和刚度作为参数进行了参数研究，并就结构增强效应进行了初步研究。调查的结果是，一项计划使用去年进行的能型结构来加强下垂的壁，并为使用拉伸材料提高了在中庭的水平刚度的计划，并作为候选候选物进行了加固，并将在下一年的全尺寸木制建筑中进行演示实验。