IESO法を用いた建築構造の形態創生 鉛直荷重と地震荷重に抵抗する建物の自然形態

摘要

Biomimetic technology (biomimetics) has recently attracted a great deal of attention in engineering field Also, in architecture field, as rqsresented by shell structure, biomimetics has been used for along time. In recent years, the buildings which floors are siq^orted by the structure such as trees or seaweeds have been built (Tod's Qmotesando Building, Sendai Mediatheque). On the other hand, it is conceivable that the tcpology optimizaticMi can be used for biomimetics in architecture field, because it has been observed lhat the shape obtained by the tqx)logy optimization is relatively close to tiie natural form. Therefore, in this paper, several numerical examples of conputational moiphogenesis of building structures using IESO (Improved Evolutiaiaiy Structural Optimization) method are shown in order to verify the application possibility of the prqx>sed method to the biomimetics.%本研究では，進化的位相最適化手法であるIESO法を用いて，地 震力を受けるスラブを樹木が支えるような構造形態を創生し，IESO 法の建築構造形態の創生に対する有効性を検討するとともに，この ような手法を用いたバイオミメティクスの建築デザインへの応用の 可能性を検討した.その結果，以下のことが明らかになった. (l)lESO法の解に仕上アルゴリズムを適用することで，形態をほと んど変化させずにコンプライアンス値（剛性）を大幅に改善で きることがわかった.これにより，IESO法の収束解は，SIMP 法やCA-ESO法の解に劣らないことが確認できた. (2) 地震力を受ける単一スラブを支える構造形態の創生例により， 柱脚の支持点の位置や数の変化に適応して，樹木が枝を張るよ うな有機的な構造形態が創生されることがわかった. (3) 地震力を受ける複数スラブを支える構造形態の創生例により， スラブ配置と1階柱脚の支持点を定めることにより，樹木が枝 を張ってそれぞれの床を合理的に支えるような有機的な構造形 態が創生されることがわかった. 以上より，IESO法は，地震力を受けるスラブ構造を支える自然に 近い形態を容易に創生することができ，建築分野のバイォミメティ クスツールの一つとして応用できるのではないかと考えられる.