地震動と構造系の不確実性を考慮した情報理論的手法に基づく設計地震動の合成

考虑地震运动和结构系统不确定性的基于信息论方法的设计地震运动综合

• 批准号: 11J56192
• 负责人: 宮本 崇
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011 至 2013-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-11J56192/
• 关键词: 性能規定型耐震設計; 設計地震動; 非線形動的解析; 情報エントロピー; 情報幾何空間; KLダイバージェンス

本研究では実構造物の非線形挙動が有する複雑さを前提に,以下に示す2つの段階から構成される新たな設計地震動の設定手法を提案した.(1)従来では特定の地震動波形を設計用入力地震動として選定することに対し,本手法では複数の地震動波形の集合を性能照査用の外力として考慮することを提案した.その上で,目的の安全性を達成する設計地震動の集合を,その集合が有する多様性という観点から選定することの提案とその有効性の検証を行った.地震動の集合が有する多様性を定量化するために,情報理論などから得られる情報エントロピーを利用することを提案した.数値解析による検証の結果,地震動の集合が対象構造系の損傷モードに対し影響の強い波形を含む確率と,その集合が有する情報エントロピーの値には明確な関係が確認され,構造系の挙動が有する複雑さの下でも高い信頼性をもって目標の安全性を達成する波形の選定が可能となることを示すことができた.(2)提案手法の第二段階では,上述した手法により設定される,目標となる安全性に応じた設計地震動の集合を代表する波形の合成手法を構築した.本研究では,指標値の最大化による"強い波形の合成"ではなく,選定された多数の波形が有する様々な特性を一つの波形に学習させることによる,"多様な特性を反映した波形の合成"を目的とした手法の提案を行った.構造系に与える影響の観点から地震動特性を適切に表現,考慮するために,本研究では構造パラメタに変動を有した構造モデルに対して地震動が与える,応答値の確率密度関数を地震動特性の指標として利用し,情報幾何空間と呼ばれる確率密度関数の為す空間上に地震動を写像することを提案した.また,情報幾何空間と,空間上の距離関数であるKLダイバージェンスを利用して,学習の対象となる地震動波形に近づきながら空間上の広い範囲をカバーするように合成波形の修正を繰り返すという波形合成のアルゴリズムを構築した.数値解析による検証の結果,従来の手法から合成される代表波形に比較して,実構造の有する様々な損傷モードに対する影響が大きく,十分に設計外力の集合を代表するものであることが基礎的な数値シミュレーションモデルの下で検証された.

在这项研究中，基于真实结构的非线性行为的复杂性，我们提出了一种设置设计地震运动的新方法，该方法由两个阶段组成。 （1）过去，选择了特定的地震运动波形作为设计的输入地震运动，而这种方法提出将一组多个地震运动波形作为性能检查的外部力量。然后，我们建议从地震运动集的多样性的角度选择一组设计地震运动，以实现所需的安全性，并验证其有效性。为了量化地震运动集的多样性，我们提议使用从信息理论获得的信息熵等。数值分析验证的结果表明，一组地震动作的可能性在概率之间得到了明确的关系，即一组地震动作包含对目标结构的损害模式的强大影响，即在选择性的范围内，该损害的损害模式以及该损害的损害，并且在范围内的损害模式，并且在范围内的损害范围，并且在整体上的范围内的范围均具有范围，并且该损害的范围是范围的范围。结构系统的行为。 （2）在提出方法的第二阶段，表示与目标安全相对应的设计地震运动集的波形，如使用上述方法集，我们已经构建了一种方法。在这项研究中，我们提出了一种方法，旨在“结合波形来反映各种特征”，而不是通过“通过“将选定的波形”划分为单波形的各种特征，而不是“通过“相对于一个波形）来划分，而不是“对一个波形的序列”来组合，而不是“对一个波形的序列，则构造了“均匀的波动”，而不是“将均匀的波动构成”，而不是“对一个波动的序列”，而不是“对一个波动的序列”，而不是“对一个波形”的序列，而不是“对一个波形”的序列，而不是“对一个波浪形成”。从对结构系统的影响的角度来看，本研究使用地震运动特征，使用了响应值的概率密度函数，这是地震对结构模型的地震给出的，其结构参数的变化是地震运动的索引，地震被放置在概率密度函数中所使用的空间中，称为信息。我们提出了映射动作。我们还构建了一种用于波形合成的算法，在该算法中，我们反复修改合成的波形以覆盖各种空间，同时通过使用信息几何空间和kl divergence学习地震运动波形，这是空间中的距离函数。通过使用数值分析进行了验证的结果，在基本的数值模拟模型下进行了验证，即实际结构的各种损伤模式的影响大于从常规方法合成的代表波形的影响，并且足够代表了设计外部力的集合。

项目成果

特徴指標の情報エントロピーに基づく地震動の性能照査における有用性の定量化

基于特征指标信息熵的地震运动性能验证有用性量化

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮本崇;本田利器;Yoshio SANO;宮本崇
• 通讯作者: 宮本崇

非線形応答に与える影響の観点に基づく東北地方太平洋沖地震における地震動特性の分析

基于非线性响应影响的东北太平洋沿岸地震地震运动特征分析

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮本崇;本田利器;Yoshio SANO;宮本崇;Yoshio SANO;宮本崇;佐野良夫;宮本崇
• 通讯作者: 宮本崇

設計地震動の集合が有する情報量に基づく構造物の安全性評価

基于一组设计地震运动中包含的信息量对结构进行安全评估

• 发表时间: 2011
• 期刊: JCOSSAR2011論文集A論文
• 作者: 宮本崇;本田利器
• 通讯作者: 本田利器

Application for the Input Motion Synthesis Using Nonlinear Response as Feature Indices by Searching Algorithm to a RC Bridge Pier Model

以非线性响应为特征指标的搜索算法输入运动合成在RC桥墩模型中的应用

• DOI: 10.2208/jscejam.67.i_439
• 发表时间: 2011
• 期刊: Journal of Japan Society of Civil Engineers, Ser. A2 (Applied Mechanics (AM))
• 作者: 宮本崇;本田利器
• 通讯作者: 本田利器

非線形応答値を特徴指標とした探索的な設計地震動の合成手法の鉄筋コンクリート橋脚モデルに対する適用性の考察

以非线性响应值为特征指标的探索性设计地震运动综合方法对钢筋混凝土桥墩模型的适用性思考

• 发表时间: 2011
• 作者: 宮本崇;本田利器;Yoshio SANO;宮本崇;Yoshio SANO;宮本崇;佐野良夫;宮本崇;Yoshio SANO;宮本崇
• 通讯作者: 宮本崇