ハイブリッド型逆問題定式化による構造物-地盤連成系の性能最大化設計

使用混合反问题公式的结构-地面相互作用系统的性能最大化设计

• 批准号: 05750544
• 负责人: 竹脇 出
• 金额: $ 0.58万
• 依托单位: Kyoto University
• 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: 1993
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 1993 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-05750544/
• 关键词: 混合性逆問題; 性能最大化設計; 構造物-地盤連成系; 設計用地震動; 不満足度関数; 限界状態設計法

本研究の目的は、建築構造物の設計用地震外乱に対する各種力学性能を、経済性とのトレードオフを通じて最大化するための新しい設計法を開発することにある。本研究において以下の成果を得た。1.地震危険度解析手法を用いて基盤面における設計用地震動レベルを決定し、基盤面において作成した人工地震波をSHAKEプログラムを用いて地表面レベルへと変換した。これを設計用地震動として採用した。2.鉛直荷重時、鉛直荷重+レベル1地震時、鉛直荷重+レベル2地震時の3種類の限界状態に対する制約条件を全て考慮し、応答量と制約条件の関係を「不満足度関数」を用いて統一的に表現した。構造物総重量についても同様の不満足度関数を導入し、最終的に制約条件の満足度を性能レベルの尺度と見なすことにより、経済性を含めた多目的最適設計問題を構成した。3.基礎・地盤系の力学特性が全て指定されたモデルについて、1次固有周期・1次固有モードを指定した時の「ハイブリッド型逆問題定式化」により構造物の各部材剛性および対応する強度を求め、初期解として採用した。「増分型逆問題定式化」による組織的な部材剛性変更アルゴリズムと、上記各限界状態に対する応答レベル決定手法を組み合わせ、最大不満足レベルを最小化(性能最大化)する設計解を見いだす方法を構築した。4.軟弱地盤から良質地盤までの各種地盤に対して上記設計法を適用し、「性能最大化設計構造物」の剛性分布を求めた。その結果に基づき、地盤特性が上部構造物の設計に及ぼす影響を調べた。有限要素モデルを用いた時刻歴応答解析により本設計法の妥当性を検証し、良好な精度を有することを確認した。

The purpose of this study is to develop a new design method to maximize the mechanical properties of building structures under earthquake excitation. The results of this study are as follows. 1. Seismic risk analysis method is used to determine the vibration of the design ground surface, to create artificial seismic waves from the ground surface, and to change the vibration of the design ground surface. The design of the site is based on vibration. 2. Vertical load, vertical load +1 earthquake, vertical load +2 earthquake three kinds of limit conditions related to the restriction conditions are fully considered, the relationship between the response and the restriction conditions is "insufficient degree of concern" in the unified performance The structure weight is equal to the size of the problem, and the final constraint condition is equal to the size of the problem. 3. The mechanical properties of the foundation and ground system are completely specified, the first natural period and the first natural period are specified, and the "inverse problem formulation" is used to calculate the rigidity and strength of each component of the structure. The design solution of the "inverse problem formulation" is constructed by combining the determination methods of the stiffness of the organizational components, the maximum stiffness of the components, and the minimization (performance maximization) of the corresponding boundary conditions. 4. The application of the above design method to various sites from weak sites to good sites, and the rigidity distribution of "performance-maximizing design structures" The result is that the ground conditions and site characteristics influence the design of the superstructure. The analysis of finite element method is used to verify the correctness and accuracy of the design method.

项目成果

竹脇 出: "下部剛性指定せん断型構造物モデルの混合型逆定式化による地震時応答制約剛性設計" 日本建築学会構造系論文集. 455. 47-59 (1994)

Izuru Takewaki：“使用具有指定较低刚度的剪切型结构模型的混合逆公式进行地震反应约束刚度设计”日本建筑学会结构工程论文集 455. 47-59 (1994)。

竹脇 出: "構造システムの混合型逆固有モード問題" 第43回応用力学連合講演会講演予稿集. 529-532 (1994)

Izuru Takewaki：“结构系统的混合逆本征模问题”第 43 届应用力学联盟会议记录 529-532 (1994)。