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公開番号2025023472
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-02-17
出願番号2023127616
出願日2023-08-04
発明の名称建築部材の推定装置、及び建築部材の推定方法
出願人大成建設株式会社
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類G01N 19/00 20060101AFI20250207BHJP(測定;試験)
要約【課題】数値解析によって、建築構造物に用いられる建築部材の物性値の推定精度を向上させる、建築部材の推定装置、及び建築部材の推定方法を提供する。
【解決手段】本発明は、所定の施工状態で施工された建築構造物の建築部材に対して決定した物性値を用いて、建築構造物を再現するモデルに対して数値解析を行う解析部3と、建築構造物に対する測定で得られた測定結果に基づいて、数値解析の解析結果を評価する評価部4と、解析結果を評価したときの評価結果に基づいて、物性値を変更する変更部5と、を備える推定装置100である。物性値の変更を、ベイズ最適化又は遺伝的アルゴリズムによって行うとよい。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
所定の施工状態で施工された建築構造物の建築部材に対して決定した物性値を用いて、前記建築構造物を再現するモデルに対して数値解析を行う解析部と、
前記建築構造物に対する測定で得られた測定結果に基づいて、前記数値解析の解析結果を評価する評価部と、
前記解析結果を評価したときの評価結果に基づいて、前記物性値を変更する変更部と、を備える、建築部材の推定装置。
続きを表示（約 740 文字）【請求項２】
前記建築部材が、粘弾性体であり、
前記物性値が、ヤング率、損失係数、弾性係数、ポアソン比の少なくとも何れかであり、
前記測定結果が、前記粘弾性体に結合する硬体に振動を加えることで得られた実測コンプライアンスであり、
前記解析結果が、前記モデルにおいて粘弾性体に結合する硬体に、作用因子としての振動を作用させることで得られた解析コンプライアンスである、請求項１に記載の、建築部材の推定装置。
【請求項３】
前記評価部は、前記実測コンプライアンスと前記解析コンプライアンスとの差分を用いて表現される誤差関数によって前記解析結果を評価する、請求項２に記載の、建築部材の推定装置。
【請求項４】
前記測定結果として得られるコヒーレンスを用いて前記誤差関数を表現する、請求項３に記載の、建築部材の推定装置。
【請求項５】
前記実測コンプライアンスが得られる離散周波数を線形間隔から対数間隔に補間する、請求項２に記載の推定装置。
【請求項６】
前記物性値の変更を、ベイズ最適化又は遺伝的アルゴリズムによって行う、請求項１から請求項５の何れか１項に記載の、建築部材の推定装置。
【請求項７】
所定の施工状態で施工された建築構造物の建築部材に対して決定した物性値を用いて、前記建築構造物を再現するモデルモデルに対して数値解析を行うステップと、
前記建築構造物に対する測定で得られた測定結果に基づいて、前記数値解析の解析結果を評価するステップと、
前記解析結果を評価したときの評価結果に基づいて、前記物性値を変更するステップと、を有する、建築部材の推定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築部材の推定装置、及び建築部材の推定方法に関する。
続きを表示（約 3,100 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、数値解析により建築構造物や建築部材を最適化することに関する技術開発が進められており、関連する発明も公開されている。例えば、特許文献１には、地下探査において、ボーリング検査等の大規模な試験を実施することなく、地中の物性値を推定する推定装置について開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０２２－１５７５５８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
数値解析を行う際、解析結果を実現象（測定結果）と合致させるためには、数値解析モデルのパラメータの調整、いわゆるモデルの合わせ込みが必要である。パラメータには、例えば、モデルの幾何学的な条件（例：大きさ、長さ、モデル化範囲）、境界条件（例：固定支持、単純支持、インピーダンス境界）、物性値（例：弾性係数、ヤング率、損失係数、ポアソン比）、数値解析モデルそのもののパラメータ（例：メッシュサイズ、時間離散化幅）がある。解析者は、実験や経験則等からパラメータを設定し、現実に即したモデルを構築することが多い。また、構築したモデルに対して解析結果が実現象に合致しない場合、解析者は、パラメータを適宜調整して合致させることもある。
【０００５】
ここで、パラメータとしての物性値は、測定結果として得られないため、実験系の施工状態で実験し推定せざるを得ない場合がある。例えば、弾性係数を求める方法として共振法が知られているが、窓ガラスの防水に用いられるシーリング材の弾性係数を求める場合、シーリング材の強粘性に鑑みて、専用の実験系を組む必要がある。具体的には、シーリング材に載置した強硬度のコンクリートに振動を加えたときに発生する共振周波数を観測する実験系を組む必要がある。観測した共振周波数から弾性係数を推定することは、可能ではある。しかし、実験系の施工状態は、シーリング材が用いられている窓枠の実際の施工状態とは異なるため、推定した弾性係数が実際の施工状態で呈する（真の）弾性係数とは異なっている可能性がある。より詳細には、実験系のシーリング材はコンクリートの重みによってつぶれておりひずみ－応力関係が非線形領域となっている、つぶれたシーリング材は平面状に伸びる余地があるため振動エネルギが水平に逃げてしまう、ポアソン比の設定変更が必要になる、等の事情により、弾性係数の推定精度に限界がある。このような推定結果に基づいて、実際の施工状態を再現したモデルを用いた数値解析を行っても、解析結果が実現象（測定結果）に合致しない可能性がある。
【０００６】
また、パラメータが多変数になると人間の試行錯誤によるモデルの合わせ込みは通常困難となるが、合わせ込みができたとしても、多大な時間を要する、モデルの合わせ込みの結果が解析者次第でばらつきやすい、といった不都合も生じる。また、シーリング材は、ガラスと窓枠を結合する役割を果たすが、シーリング材の物性値の経年劣化を知りたい場合、シーリング材を取り出して実験を行う必要があり手間がかかる、という問題があった。
このような観点から、本発明は、数値解析によって、建築構造物に用いられる建築部材の物性値の推定精度を向上させる、建築部材の推定装置、及び建築部材の推定方法を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
前記課題を解決する本発明は、所定の施工状態で施工された建築構造物の建築部材に対して決定した物性値を用いて、前記建築構造物を再現するモデルに対して数値解析を行う解析部と、前記建築構造物に対する測定で得られた測定結果に基づいて、前記数値解析の解析結果を評価する評価部と、前記解析結果を評価したときの評価結果に基づいて、前記物性値を変更する変更部と、を備える、建築部材の推定装置である。
また、本発明は、所定の施工状態で施工された建築構造物の建築部材に対して決定した物性値を用いて、前記建築構造物を再現するモデルモデルに対して数値解析を行うステップと、前記建築構造物に対する測定で得られた測定結果に基づいて、前記数値解析の解析結果を評価するステップと、前記解析結果を評価したときの評価結果に基づいて、前記物性値を変更するステップと、を有する、建築部材の推定方法である。
かかる構成によれば、実験系の施工状態ではない実際の施工状態における建築部材の物性値を計算できる。また、計算した物性値は、解析結果が測定結果に合致するように繰り返し変更できる。最終的に得られた物性値は、推定精度の高い値となる。
【０００８】
また、前記建築部材が、粘弾性体であり、前記物性値が、ヤング率、損失係数、弾性係数、ポアソン比の少なくとも何れかであり、前記測定結果が、前記粘弾性体に結合する硬体に振動を加えることで得られた実測コンプライアンスであり、前記解析結果が、前記モデルにおいて粘弾性体に結合する硬体に、作用因子としての振動を作用させることで得られた解析コンプライアンスである、ことが好ましい。
これにより、建築部材の音響効果を最適化するためのツールを容易に導入することができる。
また、前記評価部は、前記実測コンプライアンスと前記解析コンプライアンスとの差分を用いて表現される誤差関数によって前記解析結果を評価する、ことが好ましい。
これにより、解析結果の妥当性を容易に評価できる。
また、前記測定結果として得られるコヒーレンスを用いて前記誤差関数を表現する、ことが好ましい。
これにより、信頼性の低い実測コンプライアンスについては、誤差関数に強く反映させないように調整できる。その結果、物性値の推定精度の向上に寄与する。
また、前記実測コンプライアンスが得られる離散周波数を線形間隔から対数間隔に補間する、ことが好ましい。
これにより、高周波数領域における、実測コンプライアンス及び解析コンプライアンスに対する評価を、低周波数領域における、実測コンプライアンス及び解析コンプライアンスに対する評価と同等にすることができる。その結果、物性値の推定精度の向上に寄与する。
また、前記物性値の変更を、ベイズ最適化又は遺伝的アルゴリズムによって行う、ことが好ましい。
これにより、建築部材の物性値の最適化を効率的に行うことができる。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、数値解析によって、建築部材に用いられる材料の物性値の推定精度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
本実施形態の推定装置の機能構成図である。
本実施形態の推定方法を示すフローチャートである。
本具体例の窓部の断面図である。
加振点及び受振点の説明図である。
測定結果のグラフの例である。
解析結果及び測定結果のグラフの例である。
コヒーレンスに関する説明図である。
測定結果を線形間隔でプロットした場合のグラフの例である。
測定結果を対数間隔でプロットした場合のグラフの例である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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