金沢大学 理工研究所 環境設計學系 構造研究室暨都市計畫研究室 在橋樑構造的問題及都市計劃支援中進行先進的解析・VR技術活用 |
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| 金沢大学 理工研究所 環境設計學系 構造研究室暨都市計畫研究室 URL● http://www.ce.t.kanazawa-u.ac.jp/env_home/ 所在地● 石川県金沢市 研究内容● 橋梁結構的動態作用力學、結構部材料的動態行為研究、橋梁斷裂行為研究、地區與都市計畫支援系統 |
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已創校超過150年(國立大學裡第三老的)歷史的金澤大學，位於北陸的金沢市角間町，其角間及宝町・鶴間分校區，其校區腹地範圍合
計共267平方公尺，在國內各大學分校校區來說可是屈指可數。
本次北陸特集要介紹的使用者，是金沢大學理工研究所 環境設計學系，其核心組成中，我們將聚焦在構造研究室的深田宰司副教授與都市計劃研究室的沈振江教授。 深田宰司副教授的研究領域是車輛行進時，對橋粱構造會造成的動態影響相關，因此很早就引進使用了富朗巴軟體的動態非線性解析軟體，另一方面，也與朝日エン ヂニヤリング株式会社（位於金沢市），針對簡易型板橋與簡易型鋼構橋的施工法，作共同研究與開發，其研究成果，後來與富朗巴軟體一起共同開發了一款「簡易 型板橋與鋼構橋」的設計輔助程式，並將其商品化。 另外，沈振江教授原先是為了促進當地居民參與地區與都市計劃，來開發能夠支援當地居民參與系統，後來看好雲端系統的可能性，因此導入使用了富朗巴軟體的 3D虛擬實境軟體「UC-win/Road」及其雲端服務「VR-Cloud®」，在雲端上作3D虛擬實境的運用，作為促進當地民眾參與的新手段。
其實，日本最早的計算科學系(現在被歸類為理工學院的數學系與計算機科學系的學科)的，可是金沢大學呢」 在「擅長的地方還要更強」的方針下，金沢大學的學術研究策略是採取「以戰略性的研究佈局來促進體制上的進化」，在這個策略下，學生與老師在學習與研究的時 候，便與產、官、學有緊密的連動與合作研究，其目的是期許校內的研究開始活性化後，便能夠立即的對社會產生貢獻，使組織朝「尖端科學暨新創促進機構」發 展。擔任機構領導者的山崎光悦理事(負責研究與國際事務相關)身為本校眾多「擅長的地方」之一，在計算科學上很早就已經開始進行佈局，再以此為基礎，發展 模擬系統，從結構物到生命科學的分析，展開廣汎且多樣運用 另外，在國際交流上著力甚深也是金沢大學的特徵之一，從印尼的班東工科大學(Institut Teknologi Bandung)開始實施雙學位開始，與34國、1地區、156單位簽訂了交流協議，積極參與及進行各種交流事業。 金沢大學的源起，可追遡自1862年，由加賀藩種痘所所創設，之後，成為各種不同的舊制研究系譜的母體，在1949年受到學制改革的影響，開始設立了法、 文學，教育學，理學，醫學，藥學，工學這六個學部。 之後，隨著校內的組織改組與擴充，到2008年為止，將已有的八個學部，改為三個學術領域(人類社會領域、理工領域、醫藥保健領域)。其中，理工領域由數 學科學、物質化學、機械工學、電子情報學、環境設計學、自然系統學六學類組成。另外，研究所的部份，現在設有教育學、人類社會環境、自然科學、醫藥保健學 總合、法務，共計六個研究科系。 更在戰後，以金沢城的舊址所在地為中心，改建成為校區，1989年角間分校開幕，各舊校區的單位也開始轉移進角間分校，包括大學本部在內，將大多的學域與 研究科系(包括醫藥保健學相關的一部份)都集中在同一個校區
在同一個系所下的構造研究室，則著重於研究車輛的載重、人的載重與其步行產生的載重、風產生的載重、地震產生的載重、雪的載重…等動態外力對橋粱結構的行 為影響及周邊環境的影響。藉由對載重與負重的振動實驗之掌握，研究出能夠有效的緩解影響之對策分析。另外，針對防止落石的結構物，受到外力衝擊時的破壞行 為、動能吸收效率、衝擊現象的危險度評價、設計準則的制定等等，也有進行研究。 另一方面，都市計畫研究室也針對都市、地區或是建築空間…等，各種層級的生活環境，進行計畫與規劃，並將其設計出來。具體而言，便是研究並開發出能夠支援 設計的系統，使設計者能夠參考地區與都市的歷史、文化背景來作為背景資料，進一步作為設計與管理的準則。
深田宰司副教授身為構造實驗室的一員，主要的一項研究項目，便是針對車輛行走時，對於橋樑陣動的影響，及其所會造成的環境影響，制定對策，另一項研究則 是橋梁中心的動態解析 在十年前還在擔任助手的時候，在有限的預算下便針對「是否有軟體，能夠針對樑柱在做非線性解析的時候，能將其解析前後比較出來的？」作了各種調查，最後終 於接觸到富朗巴的「動態非線性解析軟體」，之後，在使用該軟體的情況下，作了「能登半島地震(2007年)時，對於橋樑之解析」研究後，便開始針對往後的 研究都使用這套軟體 之後，在數年後開始闖出名號後，開始與朝日エンヂニヤリング株式会社作共同研究。對於該公司設計的「簡易型板橋與鋼構橋」的程式，副教授對其安全性進行驗 證實驗，並以此為基礎，與富朗巴共同開發一款商品化程式「簡易型板橋與鋼構橋(ESB/ERB)」的設計輔助程式，讓使用該程式的朝日公司，得到「特許庁 長官表彰（平成25年度 産業財産權制度活用優良企業等表彰）」殊榮 近年來，更在過往的效果上，導入面向學生的3D板塊之動態非線性解析設計輔助工具「Engineer’s Studio® for Students」，在極低的價格下，能夠處理解析模擬前與模擬後效果的機能，得到很高的評價，未來也將朝這方面去做發展與活用 另外，副教授針對車輛行走時橋樑的振動，也開發了一套獨立的程式，雖然還未表明是否能與UC-win/Road連動，但表示期待今後能有實現的一天。
對此，沈教授則開始對社區營造、都市計劃過程中，能夠支援居民參與的「居民參與設計的支援系統」的開發，進行適用性上的檢討。 在這過程中，他舉例：建築規則相關的專業，對一般居民來說，常會有無法理解的場合發生，沈教授在以前曾經使用過面向遊戲開發者的3D引擎，將建物與景觀可 視化，其成果便是讓當地社區營造工作室的居民，主動提供視覺資料 之後，為了能夠促成當地居民就能夠在自己家裡將必要的資料登錄，開始探索如何能夠建構可容納多重使用者的系統，正巧在當時，富朗巴軟體正在舉辦「第一屆世 界盃學生BIM與VR設計比賽」(2011年)，當沈教授知道仍在募集比賽者時，便將這個比賽向自己的指導學生介紹，於參賽後，會開放一段時間可以免費使 用富朗巴各種BIM與VR產品，在這一誘因驅使下，學生開始投入作品的製作，並順利的拿到了世界盃大賞「The Oasis」 著眼於本產品的多樣機能及可能性，沈教授以此為契機，將UC-win/Road與VR-Cloud®導入研究室。沈教授的下一步，便是要利用這套軟體，將 可視化資料，開發成一套讓參與過「居民參與設計的支援系統」的相關者，都能夠藉由電腦上網確認與學習的系統。
一般社團法人日本機械學會在2012年9月9日~12日，以金沢大學角間校區作為主會場，舉辦了「2012年度大會」。「以日本再生為目的，機械工學將 開創出日本新的未來」為主題展開的大會，大約舉辦了約1500場的學術演講，並舉辦了「東日本大震災特別企劃」，針對一般人與小學、中學、高中生為對像展 開各式各樣的企劃，與機械工學相關的研究者、技術者與學生，共有2800名參加。 在成功開展的背後，有著金沢大學理工研究院機械工學系作為本次年度大會的營運中心所支持。擔任大會委員長的山崎光悦理事，在發表演說的次數逼近歷年來最多 次，可說是成功的一次年會。 與本次年度大會合併舉辦的，還有「KSME-JSME Joint Symposium on CM & CAE 2012」，這是日本與韓國的機械學會將力學計算(CM)及CAE相關的研討會，本次活動，是以理工研究領域的機械工程學系的坂本二郎教授為中心來營運， 日本國內與亞洲各國的參加者，皆對仿生機械(Bio Mechanics)進行了高度的關注與熱切的意見交換。 另外，對於模擬系統相關的工作室，富朗巴軟體也有企劃與展出，將複數的最新3DVR活用事例作介紹 （執筆／取材：池野 隆） |
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