Numerical modeling and optimization for integration of structure, design, and construction

结构、设计和施工一体化的数值建模和优化

基本信息

批准号：
18J21456
负责人：
林和希
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度に提案した、部材接続関係が一般に規則的でないトラスや骨組構造の最適設計に向けたグラフ埋め込みと強化学習を組み合わせた手法をさらに改良した。具体的には、節点や部材の接続関係が異なる構造物をまとめて訓練に用いるためにグラフ埋め込みの定式化手法を修正した。グラフとは点とエッジからなるデータを指し、既往のグラフ埋め込み手法では点の特徴量を抽出する手法が数多く提案されてきた。一方で、提案手法ではエッジの特徴量を抽出する手法を独自に定式化しており、これは建築構造部材の特徴量とみなせる。特徴量は周辺節点や部材を考慮した数値情報であり、接続関係に依らず同一サイズのベクトルで表現されることから，任意の規模の構造物に対して部材に作用する複雑な力を考慮した特徴量の計算が可能となる。提案手法の有効性を確かめるため、トラスの位相最適化問題と骨組の部材断面最適化問題の二種類に対して提案手法による学習モデルの訓練を行い、部材の設計変更と構造性状の変化との因果関係を考慮した「賢い」最適化ができていることを確認した。さらに、訓練時に数値設定をどのようにすべきかについて、複数のパラメータ設定による数値解析を行い、適切なパラメータ設定を検討した。提案手法は学習タスクを適切に設定することで、構造最適化問題だけでなく施工経路決定問題や意匠決定プロセスなど多様な問題に拡張することが可能である。言い換えれば、提案するモデルは建築の多角的な評価指標を考慮できる、冗長な数理モデルと位置付けられる。以上の成果をもとに、国内外の学会で研究発表を行った。

我们进一步完善了上一年提出的方法，该方法结合了图形嵌入和增强学习，以实现桁架和框架结构的最佳设计，其中成员的连接关系通常不正常。具体而言，已经修改了图形嵌入式公式方法以在训练中使用节点和成员之间具有不同连接关系的结构。图是指由点和边缘组成的数据，并且已经提出了许多用于在过去的图嵌入方法中提取特征点的特征数量的方法。另一方面，所提出的方法已独立制定了一种提取边缘特征的方法，可以将其视为建筑结构构件的特征量。功能是数值信息，考虑到外围节点和成员，并且无论连接关系如何，都表示为相同大小的向量，从而可以计算出功能的功能，以考虑到成员对任意大小的结构的复杂力。为了验证所提出的方法的有效性，我们使用所提出的方法培训了学习模型，用于两种类型的桁架相优化问题和框架的横截面优化问题，并确认，考虑到组件设计与结构属性的设计变化之间的因果关系，可以实现“智能”优化。此外，使用多个参数设置进行了数值分析，以确定在训练期间应如何执行数值设置，并考虑了适当的参数设置。通过正确设置学习任务，建议的方法可以扩展到各种问题，不仅是结构性优化问题，还可以扩展到建筑路线确定问题和设计决策过程。换句话说，提出的模型可以定位为一个冗余数学模型，可以考虑到架构的多方面评估指标。基于上述结果，在日本和国外的学术会议上进行了研究演讲。

项目成果

期刊论文数量（0）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Massachusetts Institute of Technology(米国)

麻省理工学院（美国）

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

動的計画法を用いたラーメン構造の形状最適化

动态规划刚架结构形状优化

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
M. Ohsaki;T. Kimura and K. Sakaguchi;黒坂優美，大嶋拓也，平栗靖浩;田村拓也，大崎純,木村俊明，高木次郎;沼田賢樹，大嶋拓也;平山洋介;林和希，大崎純
通讯作者：
林和希，大崎純

FDMopt: Force density method for optimal geometry and topology of trusses

DOI：
10.1016/j.advengsoft.2019.04.002
发表时间：
2019-07
期刊：
Adv. Eng. Softw.
影响因子：
0
作者：
K. Hayashi;M. Ohsaki
通讯作者：
K. Hayashi;M. Ohsaki

Cross-section optimization of steel frames using a graph-based reinforcement learning

使用基于图的强化学习对钢框架进行横截面优化

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Kazuki Hayashi and Makoto Ohsaki;Kazuki Hayashi and Makoto Ohsaki;Kazuki Hayashi and Makoto Ohsaki;Kazuki Hayashi and Makoto Ohsaki
通讯作者：
Kazuki Hayashi and Makoto Ohsaki

自由曲面ラチスシェルの三角形パネル化における辺長の一様化

自由形状网格壳三角形镶板的边长均匀

DOI：
发表时间：
2018
期刊：
影响因子：
0
作者：
林和希;大崎純;Kazuki Hayashi and Makoto Ohsaki;林和希，大崎純;林和希，大崎純;林和希，大崎純
通讯作者：
林和希，大崎純

DOI：
{{ item.doi }}
发表时间：
{{ item.publish_year }}
期刊：
{{ item.journal_name }}
影响因子：
{{ item.factor }}
作者：
{{ item.authors }}
通讯作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ journalArticles.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ monograph.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ sciAawards.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ conferencePapers.updateTime }}

作者：
{{ item.author }}

数据更新时间：{{ patent.updateTime }}

林和希其他文献

二拠点・多拠点生活者の「まちの居場所」の実態に関するWebアンケート調査報告

两地及多地居住者“城中之地”实际状况网络问卷调查报告

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
小寺正也;林和希;大崎純;石川美澄
通讯作者：
石川美澄

東北復興地区の後世に残したい『まちのデザイン』

在东北复兴地区，我们想为子孙后代留下的“城镇设计”

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
区画整理士会報
影响因子：
0
作者：
阪口一真;大崎純;林和希;福島秀哉，小山茂
通讯作者：
福島秀哉，小山茂

グラフ埋め込みと機械学習による単層ラチスシェルの弾性座屈荷重低減係数の予測

使用图嵌入和机器学习预测单层网格壳的弹性屈曲载荷折减系数

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
林和希;大崎純
通讯作者：
大崎純

都市環境改善・防災のための人口減少適応型グリーンインフラ計画に関する研究　その2　－雨水流出抑制機能に着目して－

适应人口减少的城市环境改善和防灾绿色基础设施规划研究第二部分——聚焦雨水径流控制功能——

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
林和希;大崎純;Geometry optimization of lattice shells using GAT-DDPG with Bezier surface;荒木良太・山鹿力揮・片野裕貴・田村将太・田中貴宏・金井れもん
通讯作者：
荒木良太・山鹿力揮・片野裕貴・田村将太・田中貴宏・金井れもん