特許 7628229 設計支援装置及びプログラム

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2025-01-31

(45)【発行日】2025-02-10

(54)【発明の名称】設計支援装置及びプログラム

(51)【国際特許分類】

   G06F 30/13 20200101AFI20250203BHJP

   E04B 1/98 20060101ALI20250203BHJP

   E04B 5/43 20060101ALI20250203BHJP

   G06F 30/20 20200101ALI20250203BHJP

   G06F 111/10 20200101ALN20250203BHJP

【ＦＩ】

G06F30/13

E04B1/98 E

E04B5/43 H ESW

G06F30/20

G06F111:10

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021126862

(22)【出願日】2021-08-02

(65)【公開番号】P2023021784

(43)【公開日】2023-02-14

【審査請求日】2024-04-23

(73)【特許権者】

【識別番号】000206211

【氏名又は名称】大成建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110003281

【氏名又は名称】弁理士法人大塚国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】荒木 陽三

(72)【発明者】

【氏名】増田 潔

【審査官】合田 幸裕

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－３４９７７６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０２１５７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１２３３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００５／０４１０７３（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｇ０６Ｆ ３０／００ － ３０／３９８

Ｅ０４Ｂ ５／４３

Ｅ０４Ｂ １／９８

ＩＥＥＥ Ｘｐｌｏｒｅ

ＪＳＴＰｌｕｓ（ＪＤｒｅａｍＩＩＩ）

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

建築物の床の鉛直方向の振動を制振する制振装置の仕様の設計を支援する設計支援装置であって、
制振の目標値を含む設計条件を受け付ける受付手段と、
床の構造躯体上の複数の制振装置の配置と各制振装置の仕様との複数種類の組み合わせについて、前記複数の制振装置が搭載された前記構造躯体の振動特性を比較し、該振動特性が優れた一の組み合わせを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択した前記組み合わせの前記振動特性が前記目標値を満足するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が前記振動特性が前記目標値を満足すると判定した場合に、前記組み合わせを示す情報をユーザに提供する提供手段と、を備え、
前記振動特性は、
前記複数の制振装置が搭載された前記構造躯体の周波数応答解析により得た加速度と振動数との関係を、人間が体感する加速度と振動数との関係を示す情報に基づき補正することによって特定される、
ことを特徴とする設計支援装置。

【請求項2】

請求項１に記載の設計支援装置であって、
前記仕様とは、前記制振装置の同調振動数と減衰比であり、
前記判定手段が前記振動特性が前記目標値を満足しないと判定した場合に、前記制振装置の設置数を増加して、前記選択手段の選択と、前記判定手段の判定とを再度行う、
ことを特徴とする設計支援装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載の設計支援装置であって、
前記選択手段は、差分進化法により前記組み合わせを生成し、前記一の組み合わせを選択する、
ことを特徴とする設計支援装置。

【請求項4】

請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載の設計支援装置であって、
前記周波数応答解析は、前記構造躯体と前記制振装置とを分割した部分構造合成法により行う、
ことを特徴とする設計支援装置。

【請求項5】

建築物の床の鉛直方向の振動を制振する制振装置の仕様の設計を支援するために、コンピュータを、
制振の目標値を含む設計条件を受け付ける受付手段、
床の構造躯体上の複数の制振装置の配置と各制振装置の仕様との複数種類の組み合わせについて、前記複数の制振装置が搭載された前記構造躯体の振動特性を比較し、該振動特性が優れた一の組み合わせを選択する選択手段、
前記選択手段が選択した前記組み合わせの前記振動特性が前記目標値を満足するか否かを判定する判定手段、
前記判定手段が前記振動特性が前記目標値を満足すると判定した場合に、前記組み合わせを示す情報をユーザに提供する提供手段、として機能させるプログラムであって、
前記振動特性は、
前記複数の制振装置が搭載された前記構造躯体の周波数応答解析により得た加速度と振動数との関係を、人間が体感する加速度と振動数との関係を示す情報に基づき補正することによって特定される、
ことを特徴とするプログラム。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、床構造に設置される制振装置の設計を支援する技術に関する。

【背景技術】

【0002】

構造物を制振装置で制振する技術が知られている（例えば特許文献１）。建築物においては、その内部における人の歩行や、外部の車両走行などを要因とした床の鉛直方向の振動が問題になることがある。こうした振動対策には、同調質量ダンパー(ＴＭＤ：Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ)と呼ばれる制振装置が用いられる。ＴＭＤに代表される制振装置は、質量、ばね、及び、減衰器から構成されており、その固有振動数を床の構造躯体の固有振動数と近くなるように調整することで床の振動を抑制できる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００６－７７８１２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

制振装置の設置個所には制約があり、また、質量が重いと設置や搬送に不便である。そこで、設置個所に適した大きさの複数の制振装置により床の振動を抑制することが多く、１フロアに数十台設置される場合がある。設置数が多いほど、制振効果が期待されるがコストアップの要因となる。振動に対して人間が不快感を感じない範囲で制振装置が最適化されることが好ましいが容易ではない。

【0005】

本発明の目的は、制振装置の仕様の設計を支援する技術を提供するものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、
建築物の床の鉛直方向の振動を制振する制振装置の仕様の設計を支援する設計支援装置であって、
制振の目標値を含む設計条件を受け付ける受付手段と、
床の構造躯体上の複数の制振装置の配置と各制振装置の仕様との複数種類の組み合わせについて、前記複数の制振装置が搭載された前記構造躯体の振動特性を比較し、該振動特性が優れた一の組み合わせを選択する選択手段と、
前記選択手段が選択した前記組み合わせの前記振動特性が前記目標値を満足するか否かを判定する判定手段と、
前記判定手段が前記振動特性が前記目標値を満足すると判定した場合に、前記組み合わせを示す情報をユーザに提供する提供手段と、を備え、
前記振動特性は、
前記複数の制振装置が搭載された前記構造躯体の周波数応答解析により得た加速度と振動数との関係を、人間が体感する加速度と振動数との関係を示す情報に基づき補正することによって特定される、
ことを特徴とする設計支援装置が提供される。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、制振装置の仕様の設計を支援する技術を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】（Ａ）は本発明が適用可能な建築物の例を示す模式図、（Ｂ）は図１（Ａ）の建築物の床構造の説明図、（Ｃ）は制振装置の模式図。

【図2】（Ａ）は本発明の一実施形態に係る設計支援装置のブロック図、（Ｂ）は設計支援装置の処理例を示すフローチャート。

【図3】（Ａ）は設計条件受付処理の例を示すフローチャート、（Ｂ）は構造躯体モデルの模式図、（Ｃ）は構造躯体の解析結果の例を示す図。

【図4】組み合わせ選択処理の例を示すフローチャート。

【図5】（Ａ）はＴＭＤの配置候補の例を示す図、（Ｂ）は組み合わせの例を示す図。

【図6】（Ａ）は組み合わせの生成における同調振動数の設定方法の説明図、（Ｂ）は組み合わせの生成における減衰比の設定方法の説明図。

【図7】（Ａ）及び（Ｂ）は構造躯体及びＴＭＤの周波数応答解析により得られる振動特性データの例を示す図。

【図8】（Ａ）は人間の振動感覚に基づく補正値の例を示す図、（Ｂ）は人間の振動感覚に関するデータの例を示す図。

【図9】構造躯体及びＴＭＤの振動特性データの補正例を示す図、（Ｂ）は目標値の例を示す図。

【図10】（Ａ）及び（Ｂ）は差分進化法に基づく個体の生成方法の説明図。

【図11】（Ａ）及び（Ｂ）は差分進化法に基づく個体の生成方法の説明図。

【図12】演算式の例を示す図。

【図13】演算式の例を示す図。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、添付図面を参照して実施形態を詳しく説明する。尚、以下の実施形態は特許請求の範囲に係る発明を限定するものではなく、また実施形態で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明に必須のものとは限らない。実施形態で説明されている複数の特徴のうち二つ以上の特徴が任意に組み合わされてもよい。また、同一若しくは同様の構成には同一の参照番号を付し、重複した説明は省略する。

【0010】

＜建築物の例＞
図１（Ａ）は本発明が適用可能な建築物１００の例を示す模式図である。なお、各図において、矢印Ｚは鉛直方向を示し、矢印Ｘ及びＹは互いに直交する水平方向を示す。

【0011】

建築物１００は多層構造を有するオフィスビルである。一般にこうした建築物では、ビル内の人の歩行や周辺の道路の車両の走行等を要因として床の鉛直方向に振動が生じ得る。この振動は、建築物内でデスクワークを行う者が不快に感じる原因となる。その対策として床構造に制振装置が設置される。

【0012】

図１（Ｂ）は建築物１００のフロア１０１の床構造を示す図である。床構造は、スラブ１１１を含む構造躯体１１０を有し、スラブ１１１上には脚１２１を介してフロアパネル１２０が支持されたＯＡフロアを構成している。スラブ１１１とフロアパネル１２０との間の空間は、配線スペースとして用いられると共に、複数の制振装置１３０の配置スペースとして利用される。

【0013】

図１（Ｃ）は、制振装置１３０の模式図である。本実施形態の場合、制振装置１３０は同調質量ダンパー(ＴＭＤ：Ｔｕｎｅｄ Ｍａｓｓ Ｄａｍｐｅｒ)であり、以下の説明では制振装置１３０をＴＭＤ１３０と呼ぶ場合がある。ＴＭＤ１３０は、ベース部１３１上に、ばね１３３と減衰器（ダンパー）１３４を介して錘１３２が支持されている。構造躯体１１０の固有振動数に合わせてＴＭＤ１３０の仕様（同調振動数及び減衰比等）を適切に設計することで、フロア１０１の鉛直方向の振動を効果的に制振することができる。

【0014】

しかし、ＴＭＤ１３０の設置個所には制約があり、例えば、図１（Ｂ）の例ではスラブ１１１とフロアパネル１２０との間の狭い空間に脚１２１を避けて設置する必要があり、また、錘１３２が重いと設置や搬送に不便である。そこで、スラブ１１１上に複数のＴＭＤ１３０を列状又はマトリクス状に配置することが多くなる。ＴＭＤ１３０の設置数が多いほど、制振効果が期待されるがコストアップの要因となる。より少ない数のＴＭＤ１３０で制振できることが望ましいが、個別にＴＭＤ１３０の仕様を設計するとなると設計負担が増加する。本実施形態では、こうしたＴＭＤ１３０の仕様設計を支援する。

【0015】

＜設計支援装置＞
図２（Ａ）は本発明の一実施形態に係る設計支援装置１のブロック図である。設計支援装置１は同図に示される構成を有するコンピュータシステムで実現でき、汎用可能コンピュータシステムで実現可能である。設計支援装置１は、後述するプログラムを実行するＣＰＵ２と、ＣＰＵ２が実行するデータやプログラムを記憶するＲＯＭ３と、ＣＰＵ２が処理するデータやプログラムを一時的に記憶するＲＡＭ４と、ＯＳ（オペレーションシステム）や後述するプログラム等のプログラム、及び、演算に使用するデータのデータベース（ＤＢ）、表示画面用のデータ等が格納される記憶装置５と、を備える。記憶装置５は例えばハードディスクである。プログラムはＣＤＲＯＭ等の記憶媒体を介して設計支援装置１にインストールされてもよい。

【0016】

入力装置６はキーボード、マウス、タッチパネル等の入力デバイスであり、ユーザからの指示内容が入力される。表示装置７はＣＰＵ２の処理結果等を表示する表示デバイスであり、液晶表示装置等である。本実施形態の場合、ユーザに提供する情報を表示装置７によって表示出力するが、このような提供以外に、プリンタによる記録出力や、他のコンピュータへの送信出力等、他の提供形態としてもよい。

【0017】

なお、本実施形態では設計支援装置１がスタンドアローンで利用される場合を想定するが、設計支援装置１は、ネットワークインターフェースに代表される通信Ｉ／Ｆ（インターフェース）８を備えることにより、ネットワークシステム上で、入力装置６に代わってクライアントコンピュータから入力等される内容に基づき設計支援処理を実行するサーバとしても利用可能である。

【0018】

＜設計支援処理＞
図２（Ｂ）はＣＰＵ２が実行する設計支援処理の例を示すフローチャートである。本実施形態では、ユーザが設定した床の制振の目標値を達成可能な複数のＴＭＤ１３０の配置と、各ＴＭＤ１３０の仕様との組み合わせを最適化してユーザに提供する。ＴＭＤ１３０の仕様として、同調振動数と減衰比をユーザに提供する。

【0019】

Ｓ１ではユーザによる設計条件の入力を受け付ける。ユーザは例えば入力装置６から設計条件を入力する。或いはユーザは設計条件が記述されたファイルを指定し、その読み出しを指示する態様であってもよい。図３（Ａ）はＳ１の設計条件受付処理の例を示すフローチャートである。Ｓ１１ではユーザの指示内容に応じてＴＭＤ１３０が設置される構造躯体１１０がモデル化される。構造躯体１１０は図３（Ｂ）に例示するように、スラブ１１１、スラブ１１１を支持する複数の柱１１２及び梁１１３並びに耐力壁１１４を含んで定義され、例えば、スペクトル要素法により、図１２の式１で示すように連立一次方程式でモデル化される。なお、スペクトル要素法以外に有限要素法を用いてモデル化した場合も同様の連立一次方程式を立てることができる。

【0020】

Ｓ１２では複数のＴＭＤ１３０による床の制振の目標値がユーザにより設定される。本実施形態では目標値はアクセレランス（単位加振力当たりの振動加速度）の最大値で設定される。目標値は、一例として、制振前の構造躯体１１０の最大アクセレランスが０．２Ｇａｌ／Ｎである場合、その１／５程度、つまり、０．０４Ｇａｌ／Ｎに設定される。

【0021】

Ｓ１３では複数のＴＭＤ１３０に共通する条件がユーザにより設定される。ＴＭＤ１３０の条件として、本実施形態では、錘１３２の質量は共通とし、例えば、搬送、設置の利便性を考慮して、３０～４０ｋｇの範囲内の質量が設定される。ＴＭＤ１３０の条件として、更に、解析のための初期台数、同調振動数（同調角振動数）の最大値、最小値、減衰比の最大値、最小値が設定される。初期台数は、例えば、経験的に予測されるＴＭＤ１３０の台数よりも少ない数をユーザが設定することができる。

【0022】

同調振動数及び減衰比の最大値、最小値はＴＭＤ１３０の構造上、変更可能な範囲を規定する。例えば、同調振動数ωの範囲は、２π×３≦ω≦２π×２０であり、減衰比ζの範囲は、０．０１≦ζ≦０．２である。同調振動数及び減衰比の最大値、最小値は全ＴＭＤ１３０に共通であってもよいし、個別に設定されてもよい。個別に設定する場合、図１２の式２、式３で定義される。添え字の「ｎ」は個々のＴＭＤ１３０を特定する変数であり、例えば、図５（Ａ）を参照して後述するＴＭＤ１３０の設置場所の優先順に対応するものであってもよい。

【0023】

図２（Ｂ）に戻り、Ｓ２ではＳ１１でモデル化した構造躯体１１０（ＴＭＤ１３を含まない）の固有モード解析を行う。具体的には図１２の式（１）の一般化固有値問題（図１２の式４）を固有角振動数ω_sについて解き、ｒ次の固有角振動数ω_s,rとそれに対応する固有モード変位φ_rを求める。図３（Ｃ）は、スラブ１１１上の固有モード変位φrを可視化したイメージ図である。色が薄い位置において変位が大きいことを示している。

【0024】

Ｓ３ではスラブ１１１上のＴＭＤ１３０の配置の候補を設定する。本実施形態では、Ｘ－Ｙ平面状でＴＭＤ１３０をマトリクス上に配置する。配置の候補はスラブ１１１上の変位が大きい箇所から順位付けされる。図５（Ａ）はその一例を示す。図示の例では、ＴＭＤ１３０の配置の候補Ｐがマトリクス状に配置されている。候補Ｐはフロアパネル１２０を支持する脚１２１等の位置を避けて設定され、隣接するＴＭＤ１３０が重ならないように設定される。例えば、候補ＰのＸ、Ｙのピッチは５００ｍｍ、６００ｍｍである。図５（Ａ）中の数字は、候補Ｐの優先順位を示している。優先順位は、構造躯体１１０の固有モード解析で得られた、変位が最も大きい位置に最上位の順位（１番）が設定され、変位が最も大きい位置に対する距離に応じて以降の順位が設定される。

【0025】

図２（Ｂ）に戻り、Ｓ４では組み合わせ選択処理を行う。ここでは、スラブ１１１上の複数のＴＭＤ１３０の配置と、各ＴＭＤ１３０の仕様との複数種類の組み合わせについて、これら複数のＴＭＤ１３０が搭載された構造躯体１１０の振動特性を比較し、振動特性が優れた一の組み合わせを選択する。図４はＳ４の組み合わせ選択処理の例を示すフローチャートである。本実施形態では差分進化法により組み合わせを生成し、振動特性が優れた一の組み合わせを選択する。これにより各ＴＭＤ１３０の仕様の最適化を図れる。なお、本実施形態では差分進化法を用いるが、他の進化計算手法や数理最適化手法を用いてもよい。

【0026】

Ｓ２１では、Ｓ１３で初期台数を設定した各ＴＭＤ１３０のスラブ１１１上の配置を決定する。各ＴＭＤ１３０の配置は、図５（Ａ）に例示した配置の候補に、優先順位にしたがって決定される。例えば、初期台数が８台である場合、図５（Ａ）の１番～８番の各候補ＰにＴＭＤ１３０が設置されたとして解析を行う。

【0027】

図４のＳ２２では、第一世代の組み合わせを生成する。図５（Ｂ）は組み合わせの例を示す説明図である。本実施形態では、一世代あたり、４種類の組み合わせ（個体ｘ１～ｘ４）がある。各個体は、スラブ１１１上の各ＴＭＤ１３０の配置を示す「設置位置」と、ＴＭＤ１３０の仕様である同調周波数ω及び減衰比ζと、が紐づけられた情報である。「設置位置」の番号（１～Ｎ）は、図５（Ａ）に例示した候補Ｐの優先順位に対応し、「設置位置」が「１」の場合、図５（Ａ）の例では優先順位が１番目の位置に設置されたＴＭＤ１３０であることを意味する。各個体は、Ｎ個のＴＭＤ１３０の仕様を示しており、Ｎ個の初期値はＳ１３で設定された初期台数である。同調周波数ωの添え字は、ＴＭＤ１３０の個体番号と設置位置を示す。例えば、ω_1,1は、個体番号がｘ１で、「設置位置」が「１」のＴＭＤ１３０の同調周波数であることを意味する。減衰比ζも同様である。

【0028】

各個体ｘの同調周波数ω及び減衰比ζの初期値は、Ｓ１３で設定した同調振動数の最大値、最小値、減衰比の最大値、最小値の範囲内で決定される。同調振動数ωの最適値は、制振対象とする構造躯体１１０のω_s,r付近である可能性が高い。そこで、個体ｘ毎に、その個体ｘの各同調周波数ωの初期値は、確率密度関数を図６（Ａ）のような平均値ω_s,rの正規分布となるように、乱数で決定してもよい。また、減衰比ζの初期値は、個体ｘ毎に、確率密度関数が図６（Ｂ）となるような一様乱数で決定してもよい。

【0029】

図４のＳ２３では、Ｓ２２で生成した各個体ｘにつき、初期台数のＴＭＤ１３０が搭載された構造躯体１１０の周波数応答解析を行い、その振動特性としてアクセレランスを求める。ＴＭＤ１３０が搭載された構造躯体１１０の方程式は、図１２の式１にＴＭＤ１３０の要件を加えて図１２の式５で表される。式５において、Ｋ_tsとＫ_stとは、構造躯体１１０とＴＭＤ１３０との連成を表すマトリクスであり、Ｋ_stは、Ｋ_tsの転置行列と等しい。

【0030】

図１２の式５のうち、Ｍ_t、Ｋ_t、Ｋ_ts及びＫ_stはＴＭＤ１３０の仕様によって変わるが、構造躯体１１０のマトリクスであるＭ_s、Ｋ_sはＴＭＤ１３０の仕様に影響されない。そこで、解析の効率化のために、構造躯体１１０とＴＭＤ１３０とを分割した部分構造合成法により周波数応答解析を行い、構造躯体１１０の周波数応答解析は一回のみ行うものとする。

【0031】

図１２の式６で示すように変換行列Ｔを構成し、式７で示すように振動変位ベクトルを表し、式５の両辺に変換行列Ｔの転置を左からかけると式８で示す連立方程式を得ることができる。図１２の式１の自由度は一般的に数千自由度以上、場合によっては数百万自由度になることもあるが、対象の固有モードのみを考慮した式８の自由度はたかだか数十程度である。角振動数ωを変えながらこの方程式を解いて、モード変位ベクトルｑ_rを求め、式８に代入し、振動変位ベクトルｕsを求めることで、図７（Ａ）に例示する周波数応答関数（コンプライアンス）Ｇ（ω）を求めることができる。さらに、得られた周波数応答関数Ｇ（ω）に、ω²を乗算することで、図７（Ｂ）に例示する振動加速度の周波数応答関数、つまりアクセレランス（ω²Ｇ（ω））を求めることができる。

【0032】

ところで、ここで得られた周波数応答関数は人間の振動感覚を考慮していない。人間の振動の感じ方は鉛直振動の周波数によらず一定ではなく、周波数によって感度が異なる。そこで、図４のＳ２４で、Ｓ２３で得られた振動特性であるアクセレランスを人間が体感する加速度と振動数との関係を示す振動感覚情報に基づき補正する。図８（Ａ）は振動感覚情報の例を示しており、振動数に対する振動感覚補正値Ｃ（ω）の変化を示している。図１３の式９は振動感覚補正値Ｃ（ω）を数式で示している。

【0033】

振動感覚補正値Ｃ（ω）は、振動数の増加に伴い８Ｈｚあたりを境にして増加している。こうした傾向は、例えば、日本建築学会が刊行している「建築物に関する居住性能評価基準・同解説」においても示されている。図８（Ｂ）は同基準に準じた評価曲線を示している。図８（Ｂ）の曲線は鉛直振動に対する人間の感度が、３Ｈｚから８Ｈｚまでは振動加速度と対応し、８Ｈｚから３０Ｈｚは振動速度に対応するという考えに基づいており、同じ大きさに感じる振動加速度の値を振動数ごとに表している。曲線ａから曲線ｆにつれて、気になり具合及び不快感が増すことを意味する。

【0034】

図４のＳ２４ではこうした人間の振動感覚を考慮して、Ｓ２３で得たアクセレランスを補正する。具体的には、補正後のアクセレランス＝ω²Ｇ（ω）／Ｃ（ω）となり、個体ｘを変数とする目的関数ｇは、図１３の式１０で表される、補正後のアクセレランスの最大値である。個体ｘを変数とする目的関数ｇの値は、個体ｘ１～ｘ４と対応付けて保存される。

【0035】

図４のＳ２５～Ｓ３０は、進化計算、特に差分進化法により次世代の個体ｘを生成して最適化する処理を行う。次世代の個体ｘは、差分進化法のアルゴリズムに基づいて個体ｘの突然変異、交叉、選択といった操作を行って次世代の個体ｘを生成する。

【0036】

Ｓ２５では子個体ｚを生成する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）はその説明図である。子個体ｚは、現世代の個体ｘ１～ｘ４毎に生成し、個体ｘ１～ｘ４に対応する子個体ｚを子個体ｚ１～ｚ４とする。子個体ｚは、親である個体ｘと、ランダムに選択された別の３つの個体ｘ（ａ～ｃ）から、ｚ＝Ｆ（ａ－ｂ）＋ｃにより生成する（突然変異）。Ｆは最適解の探索範囲を定める係数で、０以上２以下の値をとる。Ｆの値が大きいほど設計空間を広く、値が小さいほど狭く探索する。図１０（Ａ）及び図１０（Ｂ）の例では、個体ｘ１の子個体としてｚ１を生成するにあたり、ａ＝ｘ３、ｂ＝ｘ４、ｃ＝ｘ２としている。以上の突然変異を各個体ｘ１～ｘ４に行うことで、子個体ｚ１～ｚ４を得る。

【0037】

図４のＳ２６では、親個体ｘと子個体ｚとから次世代の個体の候補である個体ｙを生成する（交叉）。図１１（Ａ）はその説明図である。個体ｙ１は、個体ｘ１及び子個体ｚ１から生成される。個体ｙ２～ｙ４も同様である。個体ｙ１の２×Ｎ個のパラメータ（同調振動数ω及び振動比ζ）は、個体ｘ１の同調振動数ω及び振動比ζ、又は、個体ｚ１の同調振動数ω及び振動比ζから選択される。

【0038】

選択は、パラメータ毎に乱数ｒ（０≦ｒ≦１）を発生し、予め定めた値：ＣＲと比較することにより行う。乱数ｒがＣＲ以上であれば個体ｘ１のパラメータを選択し、乱数ｒがＣＲ未満であれば個体ｚ１のパラメータを選択する。この選択を、個体ｙ１の２×Ｎ個のパラメータの全てについて行う。図１１（Ａ）の例では、個体ｙ１の上から１つ目のパラメータ（設置位置が「１」のＴＭＤ１３０の同調振動数）として、個体ｘ１のパラメータが選択されている。また、個体ｙ１の上から２つ目のパラメータ（設置位置が「２」のＴＭＤ１３０の減衰比）として、個体ｚ１のパラメータが選択されている。以下、同様である。こうして次世代の候補個体ｙ１～ｙ４が生成される。

【0039】

図４のＳ２７及びＳ２８は、各候補個体ｙ１～ｙ４の目的関数ｇ（式１０）を演算する処理であり、Ｓ２３、Ｓ２４の処理と同じである。この演算の際、構造躯体１１０とＴＭＤ１３０とを分割した部分構造合成法により、演算量を削減できる。

【0040】

図４のＳ２９では、個体ｘ１～ｘ４のときの目的関数ｇの値と、候補個体ｙ１～ｙ４のときの目的関数ｇの値を比較して次世代の個体ｘ１～ｘ４を決定する。ここでは目的関数ｇの値が優れる個体を次世代の個体とする。図１１（Ｂ）はその説明図であり、同図の例では、個体ｘ１のときの目的関数の値ｇ（ｘ１）が、候補個体ｙ１のときの目的関数の値ｇ（ｙ１）以下の場合は現世代の個体ｘ１を次世代の個体ｘ１とし、候補個体ｙ１のときの目的関数の値ｇ（ｙ１）が個体ｘ１のときの目的関数の値ｇ（ｘ１）よりも小さい場合は候補個体ｙ１を次世代の個体ｘ１としている。次世代の個体ｘ２～ｘ４についても同様に選択される。これにより、世代が進むことによってより優れた個体を得ることができることになる。次世代の個体ｘ１～ｘ４は、そのパラメータと目的関数ｇとが対応付けて保存される。

【0041】

図４のＳ３０では進化計算の終了条件が成立したか否かを判定する。終了条件が成立した場合はＳ３１へ進み、終了条件が成立しない場合はＳ２５へ戻って同じ処理を繰り返す。終了条件としては、例えば、図１３の式１１～式１３で定義される変動係数ＣＶがある値（例えば１％）以下となることが挙げられる。変動係数ＣＶは、標準偏差を平均値で除して基準化した値であり、パラメータ（同調振動数及び減衰比）のばらつきを表す。終了条件が成立した場合、これ以上、個体の世代交代を繰り返しても、目的関数ｇの良化が見込めない場合であるということができる。

【0042】

Ｓ３１では、個体ｘ１～ｘ４のうち、最適解を選択する。ここでは目的関数ｇが最も小さい個体を選択して最適解とする。以上により組み合わせ選択処理が終了する。

【0043】

図２（Ｂ）に戻り、Ｓ５ではＳ３１で選択した最適解である、ＴＭＤ１３０の配置と仕様との組み合わせの目的関数ｇが目標値を満足するか否かを判定する。満足する場合はＳ７へ進み、満足しない場合はＳ６へ進む。図９（Ｂ）は最適解の目的関数ｇと目標値との比較例を示している。目標値がＴＨ１に設定されていた場合、図示の例ではアクセレランスの最大値がＴＨ１を下回っているので、最適化は目標値を満足していることになる。一方、目標値がＴＨ２に設定されていた場合、図示の例ではアクセレランスの最大値がＴＨ２を上回っているので、最適化は目標値を満足していないことになる。

【0044】

図２（Ｂ）のＳ６では、ＴＭＤ１３０の現在の台数では、目標値を満たすことが困難であるとして、ＴＭＤ１３０の台数を増数する。増数は例えば１台である。そして、Ｓ４に戻って同じ処理を繰り返す。

【0045】

図２（Ｂ）のＳ７では、目標値を達成したＴＭＤ１３０の台数、配置と仕様との組み合わせの情報をユーザに提供する。情報の提供は上記の通り、例えば表示装置７によって表示出力するが、このような提供以外に、プリンタによる記録出力や、他のコンピュータへの送信出力等、他の提供形態としてもよい。以上により、処理が終了する。

【0046】

本実施形態によれば、設計条件を設定するだけで、ユーザは、目標値を達成可能なＴＭＤ１３０の台数及び仕様の情報を得ることができ、この情報を利用して、ユーザは各配置のＴＭＤ１３０のチューニングを行うことができる。また、ＴＭＤ１３０の必要最小台数を特定可能であり、ＴＭＤ１３０の台数が過剰になることを回避できる。こうして本実施形態によれば、ユーザの制振装置の仕様の設計を支援することができる。

【0047】

＜他の実施形態＞
上記実施形態では、全てのＴＭＤ１３０の仕様（同調振動数及び振動比）を個別に設定する例を示したが、ＴＭＤ１３０を所定の台数毎にグループ分けして同じグループのＴＭＤ１３０については、同じ仕様を適用してもよい。例えば、４台毎にグループ分けする場合で、１２台のＴＭＤ１３０を設置する場合は、３つのグループにＴＭＤ１３０をグループ分けして同じグループのＴＭＤ１３０については、同じ仕様を適用する。４台毎にグループ分けする場合で、１４台のＴＭＤ１３０を設置する場合は、４つのグループにＴＭＤ１３０をグループ分けして（４台、４台、４台、２台）、同じグループのＴＭＤ１３０については、同じ仕様を適用する。グループ分けは、図５（Ａ）に例示したＴＭＤ１３０の設置場所の優先順に行ってもよい。例えば、４台毎にグループ分けする場合で、１２台のＴＭＤ１３０を設置する場合、設置場所の優先順が１番～４番までのグループ、５番～８番までのグループ、９番～１２番までのグループ、の３つのグループに分けることができる。

【0048】

以上、発明の実施形態について説明したが、発明は上記の実施形態に制限されるものではなく、発明の要旨の範囲内で、種々の変形・変更が可能である。

【符号の説明】

【0049】

１ 設計支援装置、１００ 建築物、１１０ 構造躯体、１３０ 制振装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】