建築骨組の耐震補強ブロックの形状最適化

抄録

建築骨組の耐震補強において，FRPブロックを利用すると，工場で生産して容易に既存骨組に取り付けることができるので，工期とコストを短縮することができる。しかし，現状では，補強の際に必ずしも周辺の既存骨組への影響が十分に考慮されていない。本研究では，FRPブロックの設置による既存骨組部材への影響を低減するための形状最適化手法を提案する。既存骨組の梁，柱およびブロックの部材を梁・柱要素でモデル化し，軽量性，剛性，既存骨組との接触力，ブロック間の接触力などを考慮した最適形状を，非線形計画問題を解いて求める。さらに，最適化後のモデルと典型的な形状のデルを比較することで、最適化の効果を考察する。その結果，最適化によって，ブロックの特性を改善でき，さまざまな形状とトポロジーを有するブロックを創出することが可能であることを示す。