建築構造学

これからの持続型社会を支えるには、建物のコストや用いる資材・資源を最小限に抑えつつ、安全性や機能性を必要レベルに応じて過不足なく確保するための技術を総合的に開発していくことが強く求められています。

本研究室では、この要請に応えるための基幹課題として、建築構造物が崩壊に至るまでの振る舞いとその特性を明らかにする研究、要求される構造性能を健全かつ合理的に実現するための構造設計法の論理化に関する研究をおこなっています。

特に、骨組構造や大空間を覆う構造物を効率よく設計する方法、膜構造、テンセグリティ構造、展開構造などの設計法や、パッシブ制振デバイスの高性能化を目的として、力学、計算工学と構造最適化手法に基づく斬新かつ独創的な方法論や技法を展開することにより、新しい構造設計法を築き上げていきます。

教員

大崎 純 ( Makoto OHSAKI )

大崎 純教授(工学研究科)

研究テーマ

計算力学と構造最適化に基づき、建築構造物の性能向上と効率的な設計法を目的として、

  1. 力学と構造最適化に基づく空間構造と張力構造の設計理論
  2. 建築骨組の崩壊挙動解明と制振デバイス開発のための数値実験システム

に関する研究をおこなっています。

連絡先

桂キャンパス C2棟 3階305号室
TEL: 075-383-2923
FAX: 075-383-2923
E-mail: ohsaki@archi.kyoto-u.ac.jp
http://www.se-lab.archi.kyoto-u.ac.jp/ohsaki/index.html

荒木 慶一 ( Yoshikazu ARAKI )

荒木 慶一准教授(工学研究科)

研究テーマ

構造力学、構造物の設計・保存・再生手法、防災技術の発展に寄与し、これらを通じて社会に貢献することを目的として、

  1. 構造物の非破壊検査・損傷推定
  2. スマート材料・構造物
  3. 計算固体力学
  4. 構造動力学・安定論

に関する研究をおこなっています。

連絡先

桂キャンパス C2棟 3階303号室
TEL: 075-383-2924
FAX: 075-383-2924
E-mail: araki@archi.kyoto-u.ac.jp

研究テーマ・開発紹介

1. 力学と構造最適化に基づく空間構造と張力構造の設計理論

  • 力学理論と最適化手法にもとづいて,構造性能,経済性に加えて,意匠設計や施工の観点からも最適な建築構造物を設計するための手法
  • 膜構造などの張力によって安定化される構造物,展開構造物や自由曲面シェルを,力学と最適化手法によって数理的に設計する手法
  • 地震応答を低減するためのデバイスを効率的に設計して配置するための最適化手法

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2. 建築骨組の崩壊挙動解明と制振デバイス開発のための数値実験システム

  • 地震時に建築物が崩壊へ至る過程を解明するため詳細な有限要素解析
  • 新しいデバイスを備えた建築物を対象として,地震時の構造物全体と局所的応答をシミュレートするための研究
  • 新しい制振デバイスを設計するための数値実験システムの開発

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3.構造物の不安定現象と限界条件

健全な構造物を設計するためには、地震や強風などの種々の外乱の下でのふるまいの特性を正しく把握し、不安定現象などの不都合な挙動を生じさせないための限界条件を設定することが重要です。そのために、基礎となる力学理論・解析法から、実際的な限界条件の提案に至るまで、最先端の研究を総合的におこなっています。

  • 個材及び全体座屈を統合した座屈設計理論
  • 地震などの動的外乱を受ける建築骨組の崩壊挙動と安定限界
  • 破壊力学や結晶塑性学に基づく材料・構造物の不安定現象

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図 建築骨組の想定外の崩壊形

4. 構造物の非破壊検査・損傷推定

日本を含む先進国では、社会基盤(建築・土木)構造物の老巧化が近い将来急速に進むことが指摘されています。また、我が国では地震等の自然災害による構造物の被害が多いのが特徴です。このような状況下で、構造物の長寿命化を図り、自然災害に対する安全性を向上させることは重要な研究課題の一つであると考えられています。
この認識に基づき、「社会基盤構造物の実用的損傷推定手法を開発する」ことを長期的目標として、システム同定論を基礎とした社会基盤構造物の損傷推定に関する研究をおこなっています。

  • 最適な載荷方法とセンサー配置に関する理論的考察
  • 実験による提案手法の妥当性の検証
  • 現実的構造物系を対象とした損傷推定コードの拡張・改良

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図 兵庫県南部地震による建築骨組の損傷

 
図 損傷推定結果