Advanced Damage Control Technology in Large Spatial Structures

大型空间结构的先进损伤控制技术

• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H04581/
• 关键词: 防災; 大規模ホール; 耐震設計; 最適化; AI; 大規模空間構造; 体育館; 避難所; 損傷制御; 継続使用; 防災工学; 大空間構造; 制振構造

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。

Multi-layer support for response characteristics analysis of large-scale spatial structures in the first and third years of construction is carried out by using the generalized response analysis method (GRSA) and the CQC method. This work was submitted to the International Academic Journal of China. (2) Optimization of vibration damping design and construction of vibration damping system. Analysis of simple evaluation of vibration damping system supported by GRSA and GRSA. This knowledge is reflected in the design guidelines of the Japanese Architectural Society. The application of artificial intelligence (AI) to multi-layer structures is explored in 2022 and 2021, and the optimal design solution for large-scale spatial structures is explored in a short time. In response to the prediction, the design of the system is open to the public, and the design of the system is improved by the use of the collection of opinions. The supporting structure of the stadium (4) was tested for spatial structure response characteristics, and the test structure of the reduced stadium with a height of 6m, a beam length of 8m, and a height of 3 m and 5m was designed. The vibration table in Miki City, Hyogo Prefecture was designed and implemented. The test structure was manufactured. The vibration table is operated by the Institute of Disaster Prevention Science, and the implementation of the system is achieved under joint research.

项目成果

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

• DOI: 10.3130/aijs.86.1235
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)
• 作者: 寺澤 友貴;岸澤 竜之介;竹内 徹;熊谷 知彦;Miao Cao
• 通讯作者: Miao Cao

Optimal Mixed Placement and Capacity Distribution of Buckling-Restrained Braces and Conventional Braces on a Large Metal Spatial Structure Without Rigid Diaphragm Assumption

无刚性膜片假设的大型金属空间结构上屈曲约束支撑和常规支撑的最佳混合放置和能力分布

• DOI: 10.3389/fbuil.2022.954117
• 发表时间: 2022
• 期刊: Frontiers in Built Environment
• 影响因子: 3
• 作者: Yuki Terazawa;Miho Fujishima;Toru Takeuchi.
• 通讯作者: Toru Takeuchi.

Equivalent static loads for double-layered domes supported by multistorey buckling-restrained braced frames

多层屈曲约束支撑框架支撑的双层圆顶的等效静载荷

• DOI: 10.1177/09560599221097834
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journals of Space Structures
• 作者: D.Nair;Y.Terazawa;T.Takeuchi
• 通讯作者: T.Takeuchi

DESIGN PROCEDURE FOR OUT-OF-PLANE RESPONSE CONTROL OF CANTILEVERED RC WALL CONNECTED BY ROLLER SUPPORTS TO METAL SPATIAL ROOF

滚轮支撑与金属空间屋顶连接的悬臂式 RC 墙面外响应控制设计程序

• DOI: 10.3130/aijs.86.991
• 发表时间: 2021
• 期刊: Journal of Structural and Construction Engineering (Transactions of AIJ)
• 作者: 寺澤友貴;西川幸希;竹内徹;藤原淳;岸田明子;小西克尚;山下哲郎;西村康志郎
• 通讯作者: 西村康志郎

下部構造に設置されたTMDによる下部構造質量の異なる屋根型円筒ラチスシェルの地震応答低減

通过安装在下部结构中的TMD降低不同下部结构质量的屋顶型圆柱形网格壳的地震响应

• 发表时间: 2021
• 作者: 秦克郁;西村瞬;中野雄介;熊谷知彦;寺澤友貴;竹内徹;曹淼
• 通讯作者: 曹淼