JP2002257671A - 微動観測による対象物の診断方法及び診断システム - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 自然物或いは人工物である対象物の安全性や
健全性の診断を、簡易・迅速かつ安価に行う診断方法及
び診断システムを提供すること。 【解決手段】 対象物９１の微動観測を行い、観測時刻
歴から注目時刻歴の算出を行う。さらにエネルギ伝達率
（ＲＭＳ比）計算を行う（ステップ１００７からステッ
プ１００９）。突発的外力に対する安全性診断は、対象
物９１の基準点変位予測を行い、前述したエネルギ伝達
率（ＲＭＳ比）を用いて注目物理量の予測最大値を算出
し、許容最大変位と比較して安全性の診断を行う（ステ
ップ１０１０、ステップ１０１２、ステップ１０１
３）。健全性診断は、対象物９１に期待されるエネルギ
伝達率（ＲＭＳ比）と、前述した微動観測から算出した
エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を比較することで、健全性
の診断を行う（ステップ１０１１、ステップ１０１
４）。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、自然物或いは人工
物である対象物の安全性や健全性を評価する、対象物の
診断方法及び診断システムに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】対象物（構造物、構築物などの人工物、
地盤、崖、岩石、樹木などの自然物）の安全性や健全性
を評価診断することは、防災、構造物の維持管理、構造
物の新改装時の中間・完了検査、地震等の突発的な外力
への事前・事後の対策等のために必要とされている。例
えば、構造物が地震動の作用によって破壊する危険性の
評価は、新築、改築後の品質検査、既存の構造物の維持
管理、修繕計画の立案、さらに、被災した構造物の使用
の可否、補強または取り壊しの必要性を判断する上で重
要である。前記対象物は、工場で大量に生産される製品
とは異なり、品質の評価、管理が困難である。

【０００３】特に、突発的外力（地震、台風、爆発等）
の作用による破壊に対する危険性を評価することは、外
力の性質や大きさに不確定性が伴うこと、対象物に対し
て地震の外力を実際に作用させる試験が出来ないこと、
経年や使用条件により品質が変化することなどの理由で
極めて困難である。

【０００４】従来、対象物が人工物である場合は、対象
物の安全性、健全性の評価や、対象物が地震動の作用に
よって破壊する危険性の評価には、（１）建設途中また
は完成直後に、対象物が設計図面に規定された通りに施
工されていることを目視によって確認する方法、或いは
対象物を打撃して打撃音等を判定する方法、（２）対象
物の設計図面または、現況調査によって作成した構造図
面、コア抜き検査によって得たコンクリート強度、対象
物の経過年数等の情報を総合し、構造計算した結果を集
計し、構造耐震指標（Is）、並びに累積強度指標CT、形
状指標SDを算出し、これらと過去の地震災害事例を分析
した結果の基準値の大小関係を比較することによって診
断する方法が日本建築防災協会によって基準化され広く
用いられている。

【０００５】また、地震で対象物が被災した場合には、
（３）目視調査によって構造部材の損傷度、対象物の残
留変形等をチェックシートに記入し、これから計算した
スコアによって対象物の安全性を診断する緊急被災度判
定と呼ばれる方法も広く用いられている。

【０００６】また、（４）対象物に起振機を搭載し弾性
波等を強制的に生じさせて評価する方法、（５）対象物
から自然に放出される赤外線などを利用して評価する方
法、（６）Ｘ線や電磁波等を用いて評価する方法、
（７）対象物に受振器を設置し微動観測を用いて評価す
る方法等が用いられている。

【０００７】微動観測を用いた評価方法としては、
（８）受振器で測定された対象物の微動データのフーリ
エ振幅スペクトルの最大値（卓越周期）を、対象物（地
盤や構造物）の固有周期と考えてこれを評価指標とする
方法、（９）微動速度時刻歴の上下動部分と水平動部分
とのフーリエスペクトルの比、及び対象物の寸法を用い
て算出した結果を評価指標とする方法等がある。また、
（１０）前記（９）の方法で算出したスペクトル比もし
くは、２つの観測時刻歴成分のフーリエスペクトル比を
伝達関数であると考えて、前記対象物の複数の観測点の
地震時の振動の最大値を予測し、これらの予測値に対象
物の寸法、形状等の幾何学条件を用いてさらに演算を加
えて、対象物の診断に必要な層間変形角の最大値等の数
値を計算する方法がある。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記
（１）の方法は、設計基準が地震の作用に対して十分な
強度を対象物に与えていることを前提としているが、日
本では、耐震設計基準の改定以前に建設された１０００
万棟以上の建物が、現行基準では耐震性が不十分である
と判定される。また、目視、聴覚等の人間の五感を利用
するため、主観的な判断に依存する課題がある。

【０００９】上記（２）の方法は、情報源とした図面や
計測値が実際の対象物の現状を十分に反映していない場
合、得られた指標が実際の安全性を表さないこと、時間
と費用が掛かること、経年劣化指標値を決定することに
主観が入る余地があること、対象物の耐震性の微妙な経
時変化等をモニタするには向かないことなどの課題があ
る。

【００１０】上記（３）の方法は、目視検査が中心であ
るために主観的な判断に依存する可能性がある。また、
本来対象物の耐震性は対象とする地震動の大きさによっ
て異なるが、上記（２）と（３）の方法は、これを明確
に反映する方法ではない。

【００１１】上記（４）の方法は、費用と時間がかかる
上に、起振機による強制振動のエネルギを対象物の応答
特性を確定する程十分に大きくとることが技術的、経済
的に困難な場合が多いなどの理由で実施例は橋梁などの
特殊な対象物に限られている。また、弾性波を強制的に
起こさせることで対象物への影響度が皆無とはいえな
い。また、対象物の特定な点に対する強制加振の物理的
効果は、実際の地震力が対象物の境界面から入力した場
合とは異なる。

【００１２】上記（５）と（６）の方法は、対象物の表
面等の一部からの情報であり、対象物の健全性等の全般
的な診断に用いる程の情報量を得るには、多くの費用と
時間を要することが課題である。

【００１３】上記（７）の微動観測を用いる方法のうち
（８）の方法では、卓越周期と対象物の安全性との相関
は、理論的にも統計的にも安全性の評価に用いることが
出来るほど高くはなく、精度が低いことが課題である。
（８）、（９）の方法とも、フーリエスペクトルは、測
定パラメータに依存し、凹凸が多く、この最大値の判定
は主観に頼らざるを得ない場合があり、客観的な指標と
は言いがたいこと、判定を自動化することが困難である
ことが課題である。上記（１０）の方法は、時刻歴に対
して最大値等の統計的な指標を求める演算と、時刻歴と
対象物の寸法等の幾何学条件から、層間変形角等の注目
時刻歴を算出する演算は、極めて特殊な場合を除き、一
般には順序を入れ替えることによって結果が異なり、物
理的な意味がなくなるので、診断に用いるには適さない
という課題がある。

【００１４】従来、微動観測は、安全性や健全性の診断
や評価に用いるというよりは、むしろ地盤や対象物の固
有振動周期を計測によって求める目的で実施されてい
る。そのため、測定器は、観測データの時刻歴やスペク
トルを表示する機能は備えているが、微動観測データを
詳細に分析するためには、データを持ち帰って計算、図
化を行う必要があり、時間と費用を要することが課題で
あった。

【００１５】また、ビルのような対象物を診断対象とす
る場合、現行の耐震設計計算においても、過去の被災事
例の分析においても回転の影響を考慮することが重要で
あると認識され実行されているが、上記いずれの従来の
方法も対象物の回転に関しては直接の計算、計測を行っ
ていない。

【００１６】本発明は、このような問題に鑑みてなわれ
たもので、その目的とするところは、自然物或いは人工
物である対象物の安全性や健全性の診断を、簡易・迅速
かつ安価に行う診断方法及び診断システムを提供するこ
とである。

【００１７】

【課題を解決するための手段】前述した目的を達成する
ための第１の発明は、対象物に微動が加わった場合の、
前記対象物の伝達特性を表す指標として、エネルギ伝達
率（ＲＭＳ比）というスカラ量を算出すること、観測時
刻歴から注目時刻歴を算出すること、前記エネルギ伝達
率（ＲＭＳ比）を観測時刻歴もしくは注目時刻歴の方向
成分間の二乗平均値（ＲＭＳ）の比として算出すること
を特徴とする対象物の診断方法である。第１の発明で
は、対象物に微動が加わった場合のエネルギ伝達率（Ｒ
ＭＳ比）を算出する。また、微動の観測時刻歴から注目
時刻歴を算出する。また、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）
を観測時刻歴もしくは注目時刻歴の方向成分間の二乗平
均値（ＲＭＳ）の比として算出する。

【００１８】第２の発明は、対象物の微動を観測し、微
動時刻歴もしくは注目時刻歴のパワースペクトルが、前
記対象物に突発性外力が作用し、前記対象物が弾性的に
振舞うと考えた場合に前記対象物に生ずる時刻歴のパワ
ースペクトルとほぼ相似になるように、観測時間帯を選
択することを特徴とする対象物の診断方法である。第２
の発明では、対象物の微動時刻歴もしくは注目時刻歴の
パワースペクトルが、対象物に突発性外力が作用し対象
物が弾性的に振舞うと考えた場合に対象物に生ずる時刻
歴のパワースペクトルとほぼ相似になるように、観測時
間帯を選択する。

【００１９】第３の発明は、対象物に微動が加わった場
合の、前記対象物の伝達特性を表す指標として、エネル
ギ伝達率（ＲＭＳ比）というスカラ量を算出すること、
観測時刻歴から注目時刻歴を算出すること、前記エネル
ギ伝達率（ＲＭＳ比）を観測時刻歴もしくは注目時刻歴
の方向成分間の二乗平均値（ＲＭＳ）の比として算出す
ることを特徴とする対象物の診断システムである。第３
の発明では、第１の発明を実行する為の算出手段等を有
する。

【００２０】第４の発明は、対象物の微動を観測し、微
動時刻歴もしくは注目時刻歴のパワースペクトルが、前
記対象物に突発性外力が作用し、前記対象物が弾性的に
振舞うと考えた場合に前記対象物に生ずる時刻歴のパワ
ースペクトルとほぼ相似になるように、観測時間帯を選
択することを特徴とする対象物の診断システムである。
第４の発明では、第２の発明を実行する為の算出手段等
を有する。

【００２１】第５の発明は、対象物から観測される微動
観測値から注目物理量を算出する工程と、前記注目物理
量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出する工程
と、前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と、前記対象物に
本来期待される期待エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）とを比
較する工程と、前記比較により前記対象物の状態を判定
する工程とを、具備することを特徴とする対象物の診断
方法である。第５の発明では、対象物に加わる微動の微
動観測値から注目物理量を算出し、さらに注目物理量か
らエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出して、対象物に期
待されるエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と比較することに
より、対象物の健全性を診断する。

【００２２】第６の発明は、対象物から観測される微動
観測値から注目物理量を算出する工程と、前記注目物理
量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出する工程
と、前記対象物に突発的外力が加わると想定した時に前
記対象物の観測点又は平面の最大変位を予測する工程
と、前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と前記最大変位と
から、前記注目物理量の予測最大値を算出する工程と
を、具備することを特徴とする対象物の診断方法であ
る。第６の発明では、対象物に加わる微動の微動観測値
から注目物理量を算出し、さらに注目物理量からエネル
ギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出する。また、対象物に突発
性外力が加わると想定した時の観測点又は平面の最大変
位を予測しエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）とから、注目物
理量の予測最大値を算出して、対象物の安全性を診断す
る指標とする。

【００２３】第７の発明は、対象物の観測点又は平面に
設置する複数の受振器と、測定器とコンピュータとから
なり、前記複数の受振器は、前記対象物に加わる微動を
測定して前記測定器に送り、前記測定器は、前記微動観
測値を前記コンピュータに送り、前記コンピュータは、
前記微動観測値から注目物理量を算出する手段と、前記
注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出
する手段と、前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と、前記
対象物に本来期待される期待エネルギ伝達率（ＲＭＳ
比）とを比較する手段と、前記比較により前記対象物の
状態を判定する手段とを、具備することを特徴とする対
象物の診断システムである。第７の発明の診断システム
は、第５の発明の診断方法を実現するための診断システ
ムである。

【００２４】第８の発明は、対象物の観測点又は平面に
設置する複数の受振器と、測定器とコンピュータとから
なり、前記複数の受振器は、前記対象物に加わる微動を
測定して前記測定器に送り、前記測定器は、前記微動観
測値を前記コンピュータに送り、前記コンピュータは、
前記微動観測値から注目物理量を算出する手段と、前記
注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出
する手段と、前記対象物に突発的外力が加わると想定し
た時に前記観測点又は平面の最大変位を予測する手段
と、前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と前記最大変位と
から、前記注目物理量の予測最大値を算出する手段と
を、具備することを特徴とする対象物の診断システムで
ある。第８の発明の診断システムは、第６の発明の診断
方法を実現するための診断システムである。

【００２５】第９の発明は、微動観測値から注目物理量
を算出する手段と、前記注目物理量を用いてエネルギ伝
達率（ＲＭＳ比）を算出する手段と、前記エネルギ伝達
率（ＲＭＳ比）と、前記対象物に本来期待される期待エ
ネルギ伝達率（ＲＭＳ比）とを比較する手段と、前記比
較により前記対象物の状態を判定する手段とを、具備す
ることを特徴とするコンピュータである。第９の発明の
コンピュータは、第５の発明の診断方法を実現する。

【００２６】第１０の発明は、微動観測値から注目物理
量を算出する手段と、前記注目物理量を用いてエネルギ
伝達率（ＲＭＳ比）を算出する手段と、前記対象物に突
発的外力が加わると想定した時に前記観測点又は平面の
最大変位を予測する手段と、前記エネルギ伝達率（ＲＭ
Ｓ比）と前記最大変位とから、前記注目物理量の予測最
大値を算出する手段とを、具備することを特徴とするコ
ンピュータである。第１０の発明のコンピュータは、第
６の発明の診断方法を実現する。

【００２７】第１１の発明は、コンピュータを請求項２
０から請求項２８に記載したコンピュータとして機能さ
せることを特徴とするプログラムである。第１１の発明
のプログラムは、コンピュータを請求項２０から請求項
２８に記載したコンピュータとして機能させるものであ
り、このプログラムをネットワークを介して流通させる
こともできる。

【００２８】第１２の発明は、請求項２９記載のプログ
ラムを記録した記録媒体である。第１２の発明の記録媒
体は、請求項２９記載のプログラムを記憶しており、こ
の記録媒体を流通させることもでき、またこのプログラ
ムをネットワークを介して流通させることもできる。

【００２９】対象物とは、地盤、岩盤、崖、岩石、樹木
などの自然物、もしくは盛土、擁壁、ダム、護岸、橋
梁、桟橋、建物などの人工的に造られた構造物であり、
その安全性や健全性を診断する対象となるものをさす。

【００３０】常時微動とは、対象物に常時生じている微
小な振動である。この振動エネルギは、対象物と外界と
の境界面から観測者の行為とは関係なく自然に入力され
る。空気と接している面からは風の影響により、水と接
している境界からは波浪、潮汐などの影響により、他の
対象物と接している境界からは他の対象物の作用によ
り、地盤と接している境界からは交通振動等の影響によ
り、振動エネルギが供給される。高層建物、搭、煙突な
どや、河川や海岸に位置する橋梁などでは、常時微動の
ほとんどのエネルギが風、水流や波浪などで供給されて
いる。従って、これらの対象物では常時微動によって地
震の影響を推定することは困難である。しかし、木造家
屋、中層の鉄筋コンクリート造ビルなど通常の対象物に
置いては、特に風雨が強い等の特殊な環境条件である場
合を除いて、常時微動のエネルギの大部分が地盤と対象
物の境界から入力していると考えてよいので、微動観測
によって得た情報から、地震動が作用した場合の対象物
の変位を計算によって求めることが出来る。また、高層
建築物等でも、地盤と対象物の境界から振動エネルギが
主に入力していると考えられる観測時間帯を選ぶことに
よって、地震動が作用した場合の変位を推定することが
できる。

【００３１】観測点とは、対象物内部又は表面に観測者
が設定した点であり、この上に受振器を設置してその変
位時刻歴等を観測する位置を指す。観測時刻歴は、観測
点に設置した受振器で、対象物の常時微動を、変位、速
度、加速度等の時刻歴のアナログ振動として受振し、こ
れをＡＤ変換してデジタル時刻歴として記録することに
より得られる時刻歴である。観測時間帯とは、一連の観
測時刻歴の観測された時間帯域（開始時刻、終了時刻、
継続時間）を言う。観測周波数帯域とは、受振器の特
性、信号のサンプル採取周波数等から決まる周波数帯域
であり、観測時刻歴が、実際の変位もしくは速度等であ
ると考えられる周波数帯域である。分析時間帯とは、観
測時間帯の部分集合であり、観測時刻歴を計算する時間
帯域である。分析周波数帯域とは、観測周波数帯域の部
分集合であり、観測時刻歴を計算する周波数帯域であ
る。

【００３２】安全性とは、地震、大風、波浪などの突発
的な外力によるか、もしくは老朽化等の経年作用によっ
て、対象物が部分破壊もしくは全体破壊等を生ずること
に対しての安全性をさす。健全性とは、対象物の全部ま
たは一部が設計図書、他の調査結果、経験的な法則など
に照らして期待される性質または品質を有しているかど
うかを指す。

【００３３】注目物理量とは、診断で注目する運動学、
弾性力学、構造力学上の量であり、対象物内部の点、平
面の変位もしくは相対変位、もしくは、対象物内部の点
間、平面間の相対回転角もしくは、対象物内部の平均圧
縮歪、平均せん断歪、平均曲げ歪、平均ねじり歪等の量
である。注目時刻歴とは、観測時刻歴、観測点の座標、
対象物の寸法等から計算した注目物理量の時刻歴であ
る。

【００３４】基準点は、対象物と外界との境界面の近傍
に設置した観測点で、振動エネルギが外界から対象物へ
流入する流入量を測定する基準として用いる点である。
基準平面とは、上記の基準点と同じ役割を持つ平面であ
る。

【００３５】対象物の層とは、対象物の変形性状を記述
するときに一体として考えることが出来る対象物の部分
である。例えば、建物であれば、通常各階の床、梁と
柱、壁で構成される構造部分を層と呼んでいる。新幹線
や在来線のコンクリートラーメン形式の高架橋のような
対象物の場合には、地表面からほぼ同じ高さの梁と柱で
構成される構造部分を層とすることが出来る。地盤にお
いてもほぼ同一の力学的特性をもつ地層を構造的な層と
して一体として考え変形性状を記述することが通常行わ
れている。層には、番号、厚さ、座標、および、せん断
剛性、減衰定数などの力学的物性値を付与し、層の内
部、境界に変位、速度などの属性を定義し、これらを注
目物理量とする。

【００３６】層の間の境界は通常の対象物では、水平面
と鉛直面で構成される。通常は、層境界面は、変形しな
いものと仮定し、対象物の変形は層内部で起こり、層境
界面間の相対変位によって記述できると考える。一般
に、層境界の変位は時刻をパラメータとする時刻歴であ
り、並進方向に水平２成分、鉛直成分の合計３成分と、
同３方向廻りにそれぞれ回転成分を考えることができ
る。層間変位とは、層の境界間の相対変位である。層間
変形角とは、層境界間の水平並進２方向の相対変位を層
の厚さで除した値であり、層を構成する構造要素（部
材）の力学的な性状、破壊に対する安全性などに関する
多くの研究成果は、層間変位または、層間変形角を指標
として整理されている。観測平面を対象物の層境界面と
し、平均歪等を注目物理量とすることにより、容易に動
的構造解析などの他の方法による計算結果と比較するこ
とができる。

【００３７】エネルギ伝達率は、対象物内の振動伝達特
性を表すスカラ量である。前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ
比）は、同じ時間帯上で定義された観測時刻歴の二乗平
均値と他の観測時刻歴の二乗平均値（ＲＭＳ）との比で
ある。両者の時刻歴を線形システムの入力と出力である
と考えた時、入力時刻歴のパワースペクトルに相似な任
意の入力に対して、出力の二乗平均値（ＲＭＳ）を与え
るという意味での伝達特性の指標となる。通常、基準点
又は基準平面のある観測時刻歴二乗平均値を分母とす
る。

【００３８】基準推定変位量とは、対象物の安全性を評
価するときに考慮する突発的な外力の作用によって基準
点又は基準面に生ずると推定される最大変位量である。

【００３９】地震による対象物の破壊の危険性を評価す
るに先立って、まず、対象物を事前に調査し、対象物の
変形を記述する層、地震力が入力する基準面を決定し、
これに対応して受振器（微動計）の設置位置を決定す
る。次に、設置した受振器（微動計）によって常時微動
データ（速度時刻歴または変位時刻歴）を記録し、この
データから注目する境界面間の相対変位時刻歴、回転角
時刻歴、基準面の変位時刻歴を計算し、これらのフーリ
エスペクトルを計算する。一般的には、線形システムの
理論を用いて、入力と出力のフーリエスペクトルの関係
から対象物が線形に挙動すると仮定したときの任意の入
力に対する応答を計算することができる。

【００４０】本発明の方法では、常時微動に関する以下
の４つの仮定に基づいている。（１）常時微動を生じさ
せている外部からの振動エネルギの供給源の種類と大き
さの割合は、対象物の特徴と環境から推定することがで
きるので、観測時間帯を環境条件に応じて選択し、分析
時間帯と分析周波数帯を対象物の特徴に応じて選択すれ
ば、ある１種類の振動エネルギが卓越しており、これが
ある特定の境界面から入射していると考え得る観測時刻
歴を得ることができる。（２）常時微動は、振幅が１〜
１０ミクロン程度と極めて小さいので、対象物の如何に
拘らず微小変形弾性振動論ならびに線形システムの理論
によって対象物の応答を記述することが可能である。
（３）対象物の特徴と環境から、地震、暴風などの突発
的な外力が入射する面を予め予測することができ、かつ
常時この面から突発的な外力と同種の微小な外力のエネ
ルギが入射している。（４）前記突発的な外力が入射し
た場合と、これに対応する微小な常時外力で生ずる基準
点もしくは基準面の微動変位時刻歴のパワースペクトル
は互いに相似になる観測時間帯がある。従って、以上か
ら観測時間帯等を選択することによって、前記突発的外
力に対応する微小な外力が卓越する微動観測を行うこと
が可能である。さらに、本発明の方法では、対象物の設
計に於いて通常設けられている次のような仮定を用い
て、簡単に対象物の地震動に対する応答を計算する。即
ち、（１）対象物の応答の各成分は互いに独立である。
（２）大地震等の大きな外力に対して対象物は非線形性
を呈するが、このときの最大応答を対象物が線形に振舞
うと仮定して計算した応答から、エネルギ一定則と呼ば
れている仮定を用いて計算することが出来る。（３）常
時微動によって生ずる対象物の変位は微小である。さら
に、本方法では、（４）対象物の地盤に近い層境界面で
観測される常時微動のスペクトルは、大地震で地盤や対
象物が線形に振舞うとした場合に観測されるであろうス
ペクトルと相似形であると仮定する。

【００４１】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて、本発明の
実施の形態を詳細に説明する。まず、診断システム１に
ついて説明する。図１は診断システム１の構成図であ
る。図１に示すように、診断システム１は、受振器５、
測定器７、コンピュータ９などで構成される。受振器５
−１、受振器５−２、受振器５−３は構造物２１の微動
観測を行う各層境界面３−１、層境界面３−２、層境界
面３−３に配置される。受振器５−１、受振器５−２、
受振器５−３と測定器７はケーブル１１で、測定器７と
コンピュータ９は、ケーブル１３で接続される。

【００４２】受振器５−１、受振器５−２、受振器５−
３はその点の絶対速度、変位を測定する。受振器５−
１、受振器５−２、受振器５−３としては、例えばＧＥ
Ｏ−ＳＰＡＣＥ社製のＭＰＵ３−４などを用い、測定器
７としては、ＡＤ変換機とアンプを用いる。受振器５と
測定器７は同一ケースに収めることも可能であるが、こ
の場合には、測定器７の振動やノイズが受振器５に感知
されないようにする。

【００４３】図２は診断システム１で収集したデータの
変換のフローチャートである。図２に示すように、診断
システム１では、受振器５を使用して、微動すなわち層
境界面３の振動を測定し（ステップ２０１）、受振器５
で収集した変位、速度波形などのアナログデータを得る
（ステップ２０２）。このアナログデータをケーブル１
１を介して測定器７へ送信し、デジタル変換し、（ステ
ップ２０３）、デジタルデータを得る（ステップ２０
４）。このデジタルデータをケーブル１３を介してコン
ピュータ９に送信し、層間変位７３や回転角８３等を計
算する（ステップ２０５）。

【００４４】ステップ２０５のコンピュータ９内のデー
タ処理では、繰り返し計算や収束計算等の複雑な数値演
算は必要としない。ソフトウェアとして通常の表計算ソ
フト（マイクロソフト社製のエクセル（商標名）など）
の組み込み関数を用いたり、Ｃ等のプログラミング言語
で簡単なプログラムを作って演算を行う。

【００４５】このように、診断システム１を用いること
により、構造物２１の微動データの計測から、数値指標
の算出まで短時間に低コストで実施することが出来る。
なお、ケーブル１１およびケーブル１３は、ワイヤレス
の通信手段とすることもできる。例えば、モデム等を介
してインターネット接続する。または、フロッピー（登
録商標）等によってデータを運搬する方法でも良い。

【００４６】また、測定器７ならびにコンピュータ９の
設置位置は、建物内に限らず、同一のケースに収めてお
いても、互いに遠隔地にあっても良い。前者の場合に
は、計測場所で直ちに結果を得られる。後者の場合に
は、多数の建物のデータを同時に処理できる。後者の場
合でも、計算結果を計測器の表示装置に送信して表示す
れば、計測地点で直ちに結果を得られる。このように、
即時的に観測結果を評価できるので、受振器５の移動に
よる観測点の変更、観測時間帯の変更等が可能になる。

【００４７】次に、図３に示す診断方法のフローチャー
トに沿って、図５および図６に示す構造物２１を例とし
て診断方法を説明する。まず、構造物２１の事前調査を
行い、受振器５の設置位置、基準面２５を決定する（ス
テップ３０３）。図４は評価対象となる振動および構造
物２１の概略図である。一般に、図４に示すように、基
準面２５は、微動２９または地震動３１が入力する地表
面２３に近い層２７−４の層境界面とする。また、構造
物２１の変形を記述する層２７を選出し、隣り合う層２
７の層境界面３上に受振器５の設置位置を決定する。

【００４８】診断例では、図５および図６に示す位置に
受振器５を設置する。図５および図６は診断例での受振
器５の設置位置である。受振器５は、中間階の層境界面
３−２から層境界面３−５と基準面２５では、中央付近
に設置してある。また、屋上階（ＲＦ）の層境界面３−
１では、対角線上に３つの受振器５−１−１、受振器５
−１−２、受振器５−１−３を設置することにより、こ
の層の回転成分を計測する。ここでは、層境界面３−１
で構造物２１全体のねじれ、回転の有無を計測したが、
必要に応じて中間階の層境界面３でも同様の計測を行
う。

【００４９】受振器５により層境界面３の変位と基準面
２５の変位を測定する（ステップ３０４）。図７は、構
造物２１の変位を示す図である。図７の構造物２１は変
形前の状態、構造物２１ａは変形後の状態を示す。微動
２９により、基準面２５が基準面２５ａの位置に変形し
た場合、原点３３−１から原点３３−１ａまでの変位が
基準面２５の層変位７１−１である。同様に、原点３３
−３から原点３３−３ａまでの変位が層境界面３−１の
層変位７１−３である。基準面２５と各層境界面３の層
変位７１をそれぞれ求め、その時刻変化を層変位７１の
時刻歴とする。なお、それぞれの原点３３の速度時刻歴
から、基準面２５と各層境界面３の層変位７１の時刻歴
を算出してもよい。

【００５０】次に、層間変位７３の時刻歴及び回転角８
３の時刻歴を算出する（ステップ３０５）。層間変位７
３は、層境界面３の相対変位である。通常は、層境界面
３は、変形しないものと仮定し、構造物２１の変形は層
２７内部で起こり、層間変位７３によって記述できると
考える。層間変位７３は、隣り合う層境界面３の層変位
７１のベクトルの差として求める。例えば、図７の層変
位７１−１と層変位７１−２の時刻歴のベクトルの差か
ら層間変位７３の時刻歴のベクトルを求めると、

【００５１】

【数１】

【００５２】となる。層間変位７３の時刻歴のベクトル
はｘ、ｙ、ｚの各座標軸に従って3つの成分を持つ。例
えば、層変位７１−１の時刻歴のｙ成分をｙ_１（ｔ）、
層変位７１−２の時刻歴のｙ成分をｙ_２（ｔ）とする
と、層間変位７３の時刻歴のｙ成分は、 ｄ_１２ｙ（ｔ）＝ｙ_１（ｔ）−ｙ_２（ｔ） ……（２） となる。同様にして、各層境界面３間の層間変位７３の
時刻歴を算出する。

【００５３】図８は構造物２１の回転変位を示す図であ
る。図８に示すように、基準面２５や層境界面３の変位
には、Ｘ軸４１方向の水平成分、Ｙ軸４３方向の水平成
分、Ｚ軸４５方向の鉛直成分の他に、同３方向廻りの回
転成分がある。ある層境界面３内の埋め込み座標の慣性
系座標に対する回転角８３の時刻歴をθ_０（ｔ）、同じ
層境界面３内の埋めこみ座標の原点３３の層変位７１の
時刻歴をｄ_０（ｔ）、任意の点の層変位７１の時刻歴を
ｄ_ａ（ｔ）、任意の点の埋めこみ座標値をｒ_ａとする
と、次のような関係が成立する。ただし、演算記号×は
ベクトル積を表す。

【００５４】

【数２】

【００５５】通常は、層境界面３は平面であり、この面
内にＸ軸４１、Ｙ軸４３を埋め込むので、例えば、図６
に示す層境界面３−１では、受振器５−１−３、受振器
５−１−１、受振器５−１−２を設置した３点の埋めこ
み座標であるＡ（Ｘａ，Ｙａ，０）、Ｂ（Ｘｂ，Ｙｂ，
０）、Ｃ（Ｘｃ，Ｙｃ，０）と、式（２）の関係とか
ら、層境界面３−１の埋め込み座標の原点３３の層変位
７１の時刻歴ｄ_０（ｔ）、回転角８３の時刻歴θ
_０（ｔ）のＸ、Ｙ、Ｚ成分を算出する。それぞれの成分
は、次のように表せる。

【００５６】

【数３】

【００５７】

【数４】

【００５８】

【数５】

【００５９】

【数６】

【００６０】

【数７】

【００６１】

【数８】

【００６２】次に、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）７５
（変位）、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）８５（回転角）
を算出する（ステップ３０６）。一般に、時刻歴ａ
（ｔ）の二乗平均値σ_ａは、式（１０）で表される。

【００６３】

【数９】

【００６４】微動２９による第ｉ層と第ｊ層の層間変位
７３のｘ成分の二乗平均値をσ_{ｄｉ ｊｘ}、基準面２５の
層変位７１のｘ成分の二乗平均値をσ_ｂｘとすると、第
ｉ層と第ｊ層の層間変位７３のx成分の、基準面２５の
層変位７１に対するエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）７５
（ｈ_ｄｉｊｘ）は、 ｈ_ｄｉｊｘ＝σ_ｄｉｊｘ／σ_ｂｘ ……（１１） で算出される。ｙ成分に関しても同様である。

【００６５】図１０は診断例での並進変位の実測・計算
結果を示す図である。診断例では、並進変位の層間変位
７３の二乗平均値、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）７５の
算出結果は、図１０に示す値となる。

【００６６】また、微動２９による第ｉ層のｘ軸４１回
りの回転角８３の二乗平均値をσ_{θ ｉｘ}、基準面２５の
層変位７１の水平２成分の二乗平均値をσ_ｂｘｙ（ただ
し、σ_ｂｘｙ＝（σ_ｂｘ ^２＋σ_ｂｙ ^２）^１／２）とする
と、第ｉ層のｘ軸４１回りの回転角８３の、基準面２５
の層変位７１に対するエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）８５
ｈ_θｉｘは、 ｈ_θｉｘ＝σ_θｉｘ／σ_ｂｘｙ ……（１２） で算出される。ｙ軸周り、ｚ軸周りについても同様であ
る。

【００６７】図１１は診断例での回転変位の実測・計算
結果を示す図である。診断例では、回転変位の回転角８
３の二乗平均値、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）８５の算
出結果は、図１１に示す値となる。

【００６８】ステップ３０３からステップ３０６と並行
して、地震動３１の大きさを決定し（ステップ３０
１）、地震動３１の作用による基準面２５の変位を算出
する（ステップ３０２）。図９は診断例での危険度の評
価対象となる地震動３１のデータを示す図である。ここ
では、構造物２１の近辺での兵庫県南部地震による地震
動３１のデータを仮に使用する。ステップ３０１では、
図９に示すように、危険度判定の対象となる地震動３１
の、構造物２１の近辺での最大加速度５１、最大速度５
３、中心周期５５を決定する。ステップ３０２では、こ
れらのデータから基準面２５の最大変位５７を算出す
る。

【００６９】次に、地震動３１による地震時推定変位
（最大値）８１、８７を算出する（ステップ３０７）。
即ち、図９に示す評価の対象とする地震動３１による基
準面２５の最大変位５７と、図１０および図１１にそれ
ぞれ示す微動観測結果６３、微動観測結果８４を用い
て、地震時推定変位（最大値）８１および地震時推定変
位（最大値）８７を算出する。

【００７０】一般に、定常な不規則入力を受ける線形シ
ステムの入力をｘ（ｔ）、出力をｙ（ｔ）とすると、出
力の二乗平均値σ_ｙと入力のパワースペクトル密度関数
Ｓ_ｘ（ω）の間には次のような関係がある。

【００７１】

【数１０】

【００７２】Ｈ（ω）は、伝達関数と呼ばれている。定
常過程では、二乗平均値（平均パワーの平方根）と、あ
る継続時間の間に観測される最大値の期待値の間には次
の関係がある。

【００７３】

【数１１】

【００７４】γは、ピーク係数と呼ばれる係数で定常過
程ｙ（ｔ）の継続時間Ｓ_０と分布関数の関数である。定
常ガウス過程では、次のようになる。Ｔ_０は、定常過程
の中心周期である。

【００７５】

【数１２】

【００７６】

【数１３】

【００７７】一般に、構造物２１を破壊するような地震
力３１等の突発的な外力は、有限な継続時間と非定常な
スペクトルを持っている。パワースペクトル密度関数を
計算するときに式（１４）から（１６）までを用いて、
等価な継続時間Ｓ_０を求め、これを用いて定常ガウス過
程を対応させることが出来るという研究成果がある。即
ち、パワースペクトル密度関数を計算するときに、次の
ように計算する。 Ｓ_ｘ（ω）＝｜Ｘ（ω）｜^２／（２πＳ_０）……（１７） ただし、Ｘ（ω）は、ｘ(t)のフーリエ変換である。即
ち、

【００７８】

【数１４】

【００７９】また、伝達関数は、入力と出力のフーリエ
変換の商として、次のように計算される。 Ｈ（ω）＝Ｙ（ω）／Ｘ（ω） ……（１９） ただし、出力のフーリエ変換も出力の時刻歴ｙ(t)か
ら、式（１８）の要領で計算される。

【００８０】ステップ３０７では、簡便な方法として、
構造物２１の地盤２３に近い基準面２５で観測される微
動２９のスペクトルは、大地震で地盤２３や構造物２１
が線形に振舞うとした場合に観測されるであろうスペク
トルと相似形であると仮定する。すると、基準面２５の
地震動３１による入力ｘ_ｇ（ｔ）のパワースペクトル密
度関数Ｓ_ｘｇ（ω）と微動２９ｘ_ｂ（ｔ）のパワースペ
クトル密度関数Ｓ_ｘｂ（ω）の間には、 Ｓ_ｘｇ（ω）＝ｃ^２Ｓ_ｘｂ（ω） ……（２０） の関係が成立する。

【００８１】この仮定を式（１３）に用いると、地震動
３１による層間変位の二乗平均値σ _ｄｇと微動２９によ
る層間変位７３の二乗平均値σ_ｄｂも相似となる。 σ_ｄｇ ^２＝ｃ^２σ_ｄｂ ^２ ……（２１） 従って、地震動３１による基準面２５の層変位の二乗平
均値σ_ｇと層間変位の二乗平均値σ_ｄｇの間には、次の
関係がある。 σ_ｄｇ＝ｃσ_ｄｂ＝ｃｈσ_ｂ＝ｈｃσ_ｂ＝ｈσ_ｇ ……（２２）

【００８２】また、最大値の間にも、ピークファクター
を介して上記の式と同様の関係がある。即ち、受振器５
によって直接計測した、微動２９による層間変位７３の
時刻歴ならびに基準面２５の層変位７１の時刻歴から計
算したエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）７５（ｈ）と、地震
動３１による基準面２５の変位の二乗平均値σ_ｇから、
地震動３１による層間変位の二乗平均値σ_ｄｇならびに
最大値γσ_ｄｇを予測することができる。

【００８３】このことから、対象とする地震動３１によ
る基準面２５のｘ成分の最大変位５７をｂ_ｘｍａｘとす
ると、地震動３１によって生ずる第ｉ層と第ｊ層の層間
変位のｘ成分の最大値ｄ_{ｉｊｘｍａｘ}は、エネルギ伝達
率（ＲＭＳ比）７５ｈ_{ｄｉｊ ｘ}を用いて、 ｄ_{ｉｊｘｍａｘ}＝ｆｈ_ｄｉｊｘｂ_ｘｍａｘ ……（２３） で算出される。ｙ成分に関しても同様である。

【００８４】同様に、対象とする地震動３１による基準
面２５のｘ成分の最大変位５７をｂ _ｘｍａｘ、ｙ成分の
最大変位５７をｂ_ｙｍａｘとすると、地震動３１によっ
て生ずる第ｉ層の回転角８９のｘ成分の最大値θ
_{ｉｘｍａｘ}は、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）８５ｈ
_θｉｘを用いて、 θ_{ｉｘｍａｘ}＝ｆｈ_θｉｘｂ_ｘｍａｘ ……（２４） で算出される（ただし、ｂ_ｍａｘ＝（ｂ_ｘｍａｘ ^２＋ｂ
_ｙｍａｘ ^２）^１／２）。ｙ軸周り、ｚ軸周りに関しても
同様に算出する。

【００８５】式（２３）で用いられているｆ６７、式
（２４）で用いられているｆ（図示せず）は、応答の非
線形性を考慮した係数である。ｆ６７は、降伏点変位ｄ
_ｙと構造が非線形性を呈しないで線型システムとして挙
動したとして計算された変位、即ち、ｈ_ｄｉｊｘｂ
_ｘｍａｘ（図１０の等価弾性変位６５）を用いて、次の
ように表される。 ｆ＝１／２（η＋１／η）、（ただし、η＝ｈ_ｄｉｊｘｂ_ｘｍａｘ／ｄ_ｙで、 η＞１のときのみ用いる） ……（２５） ｙ成分に関しても同様である。

【００８６】降伏点変位ｄ_ｙは、通常、建物の場合に
は、層間変形角（層間変位を階高で除した値）にして、
２００分の１から、１００分の１であると考えられてい
る。式（２４）で用いられているｆも、ｆ６７と同様の
考え方で算出されるが、回転角に関しては具体的な研究
成果は現在のところは無いので、本方法ではｆ＝１とし
ている。

【００８７】上記の方法では、システムは線形であり、
変位成分は互いに独立で、入力は定常であると仮定して
いる。通常の構造物２１の微動２９に関しては、この仮
定は概ね現実にも当てはまる。構造物２１が破壊するよ
うな大きな外力、例えば地震力３１の作用を受けた場合
には、殆どの構造物２１が著しい非線形性を呈する。ま
た、外力自体も、有限な継続時間を持ち著しい否定常性
をもつ。この問題に関して、構造力学と構造設計理論で
は、線形システムの定常過程に対する応答を基本に、非
線形、非定常効果を係数ｆによって考慮するという立場
をとっている。

【００８８】本発明の方法は、この立場に添うものであ
り、通常用いられている上記非線形効果を表す係数ｆを
そのまま用いることが出来る。しかしながら、構造設計
基準で振動の各成分の連成や、非線形性を計算すること
が要求されている対象物に対しては、本発明の方法を適
用する場合に、ステップ３０７の説明の前半で述べた一
般的な方法や、３次元的な解析を行うことを考慮する必
要がある。

【００８９】式（２３）、式（２４）の計算について診
断例を用いて具体的に述べると、例えば、図１０におい
て、図９で示す最大変位５７を仮に４ｃｍとした場合、
最大変位５７とエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）７５を乗算
すると等価弾性変位６５となる。そして、等価弾性変位
６５にｆ６７を掛けると弾塑性変位６９ｄ_{ｉｊｍａｘ}が
得られ、更に弾塑性変位６９を層２７の厚さで割ると層
間変形角８２が得られる。また、図１１において、図９
で示す最大変位５７の水平２成分（ｘ成分とｙ成分）の
二乗平均値とエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）８５を乗算す
ると回転角８９θ_ｉｍａｘが得られる。

【００９０】ステップ３０３からステップ３０７と並行
して、構造物２１の危険度判定を行う上で重要な層、変
位成分、判定基準変位量を決定し（ステップ３０８）、
基準変形量（層間変位角、回転角）を算出する（ステッ
プ３０９）。即ち、構造物２１の設計条件や、同種の対
象物の被災事例、実験データなどを収集し、ステップ３
０１からステップ３０７の手順で算出した層間変形角８
２や回転角８９などのデータに対する判定基準値を、そ
れらのデータを用いて決定する。

【００９１】次に、危険度を判定する（ステップ３１
０）。即ち、図１０および図１１に示す地震時推定変位
（最大値）８１、地震時推定変位（最大値）８７と、ス
テップ３０９で決定した判定基準値を比較し、構造物２
１の地震動３１による危険度を判定する。図１０に示す
層間変形角８２は、弾塑性変位６９を層２７の厚さで除
した値であり、層２７を構成する構造要素（部材）の力
学的な性状、破壊に対する安全性などに関する多くの研
究成果は、弾塑性変位６９または、層間変形角８２を指
標として整理される。

【００９２】地震時の層間変形角８２は、１％を超える
と層２７の崩壊が生じる危険性が高いと考えられてい
る。図１０に示すように、診断例では、地震動３１によ
り生じると推定される層間変形角８２が１％を超えるの
は、下線を付したＸ方向2階から4階までと、Ｙ方向の全
ての階であり、本診断方法で崩壊の危険性があると判定
される。尚、２階Ｘ方向の層間変形角８２は、０．９９
％であり、１％をごく僅かしか下回っていないので、危
険と判定した。

【００９３】図１１に示すように、診断例での、回転変
位の地震時推定変位（最大値）８７は、Ｙ軸４３、Ｚ軸
４５周りに関しては、１％程度であるので、構造物２１
の基礎形式がべた基礎であることを考慮すると直ちに危
険であるとは言いがたい。Ｘ軸４１周りには、３％の回
転が予測されている。この値は大きく、若干の塑性変形
（傾き）が残ると予測されるが、転倒の危険があるとは
言いがたい。

【００９４】本方法と、既存の方法との整合性を確認す
るため、図１０に日本建築防災協会の指針に従って計算
した耐震指標Ｉｓ７７、強度指標ＣＴ・ＳＤ７９の値を
示す。建築防災協会指針では、耐震性指標Ｉｓ７７が
０．６を下回る場合、また、強度指標ＣＴ・ＳＤ７９が
０．３を下回る場合、大地震でその層が崩壊する危険性
があると判定する。耐震指標Ｉｓ７７による判定、本方
法の層間変形角８２による判定ともに、崩壊の危険性が
あるのは、Ｘ方向では２階から４階まで、Ｙ方向では、
ＢＦ階の耐震指標Ｉｓ７７の０．６１は基準値の０．６
０を極僅かしか上回っていないので危険性があると考え
ると、４階を除く全ての階であると判定される。

【００９５】４階のＹ方向に関しては、本方法では危
険、耐震性指標Ｉｓ７７では安全と判定が分かれている
が、その他の全ての階と方向で両方法の判定は整合性が
ある。耐震性指標Ｉｓ７７の判定基準値は、地震動のエ
ネルギが大きくなるほど大きくなる。これを仮に現行の
０．６から０．７８に上げて考えれば、両方法の判定結
果を完全に一致させることができる。これは、ここに例
示した実際の地震動３１は、日本建築防災協会の指針作
成時点で用いられた過去の被災事例の地震動より大きか
ったとされている事実と整合する。

【００９６】診断例の構造物２１は、実際の地震動３１
で2階と３階部分の柱にＸ方向の変形による大きな被害
を受けており、判定結果は被災状況にも適合している。
４階Ｘ方向とＢＦから３階までのＹ方向に関して、両方
法とも危険と判定されながら実際には大きな構造被害を
受けなかったが、２、３階がＸ方向に被災したことによ
って地震動３１のエネルギが吸収され、上層階（4階）
とＹ方向の被害が小さかったと考えられる。このよう
に、部分的に被災した後の挙動に関して考慮していない
ことは、現行の設計法全般に共通する課題である。

【００９７】このように、本実施の形態によれば、以下
のような効果を奏することができる。 （１）計測から計算と評価まで短時間に実施することが
出来る。計測は、機械の設置、計測でおよそ２時間程
度、計算は数分で終了する。日本建築防災協会の方法を
用いる場合には、構造図面データの入力、コンクリート
コア抜き試験の実施と評価等で通常は２週間程度、多量
に人員を投入し、コンクリート試験を短期間で実施して
も少なくとも２から３日は掛かる。

【００９８】（２）計測から計算と評価まで低コストで
実施することが出来る。計測と計算に掛かるコストは、
機械の損料と人件費等であるが、従来の方法では、構造
物一棟あたり、数百万円要しているものが、本発明の方
法では、数十万円で出来る。

【００９９】（３）各種の想定地震動３１に対する危険
度を定量的に評価することが出来る。即ち、特定の地震
動３１に対して基準面２５の変位を計算し、これに対し
て本発明の方法を用いる。建築防災協会の方法では、過
去の大震災での被災事例の分析からＩｓ＝０．６を評価
基準としており、対象とする地震動３１が明確ではない
ので、地震危険度のレベルを定量的に評価することが出
来なかった。本発明の方法を用いれば、どのような地震
動３１に対して安全か危険かを定量的に判断することが
できる。

【０１００】（４）層２７並びに層間の回転角８９に対
しても計測結果に基づいて、危険度を判定することが出
来る。日本建築防災協会の方法では、ねじれに関しては
直接の規定がない。しかし、建築設計基準では、新築建
物に対しては、ねじれに対する検討を行うことになって
おり、本発明の方法はこれに対応させることが出来る。
ねじれ、回転の対象物への影響に関しては現在も学会等
で盛んに研究が進んでいる分野であり、本発明の方法で
ねじれ、回転が予測できるので、学会等で得られた知見
を危険度判定に反映することが出来るという効果があ
る。

【０１０１】（５）対象物の耐震性に関する設計で用い
られている指標（層間変位、弾塑性変位６９、回転角８
９など）を直接計測と計算で得ることが出来るので、建
物の地震危険度判定と設計を直接関連付けることができ
る。従来の方法は、耐震性指標（Ｉｓ）、強度指標（Ｃ
ｔＳｄ）（以上日本建築防災協会）スペクトル比、地震
危険度指標など、地震危険度判定専用の指標を計算して
いるので、耐震設計の理論的枠組み、実験データなどを
用いることが困難である。これに対して、本発明の方法
は、上記の膨大な知識の集積を地震危険度判定に直接用
いることを可能にする効果がある。

【０１０２】（６）想定地震動３１に対する基準面２５
の変位から、層間変位（弾塑性変位６９）等を計算する
方法であるので、地震動３１に対する正確な評価が出来
る。 （７）構造物２１の非線形性を考慮して計算しているた
め、正確な評価ができる。これは、本発明の方法が設計
計算に用いられている理論的体系に準拠していることに
よる効果である。

【０１０３】（８）既存建物の地震危険度評価だけでな
く、建設中の建物の品質管理に用いることもできる。本
方法は、設計計算に用いられている指標を直接計測する
ので、建設途上または竣工後に建物が設計で期待した性
能を持つかどうかの評価に用いることが出来る。

【０１０４】次に、本発明の別の実施の形態について説
明する。前述の実施の形態では、人工的構造物に、地震
等の突発的外力が加わる時の該構造物の安全性を評価し
た。ここでは、評価対象を人工物だけでなく自然物にも
広げ、該対象物の微動観測を行うことで、安全性と健全
性とを評価する。安全性とは対象物の破壊の危険性を評
価することを指し、健全性とは対象物が設計上期待され
る性質や品質に対する達成度を評価することを指す。

【０１０５】図１２は、本発明の別の実施の形態に係る
診断システム１を示す。対象物９１は、人工的な構造物
に限らず、自然物である崖、岩石、地盤等を含む。対象
物９１の内部や表面に複数の受振器５が設置される。受
振器５は、ケーブル１１で測定器７に接続され、測定器
７はケーブル１３でコンピュータ９に接続される。受振
器５や測定器７については図１で説明したので省略す
る。尚、受振器５と測定器７との接続、或いは測定器７
とコンピュータ９との接続は、無線通信手段による接続
であっても良い。

【０１０６】受振器５は、対象物９１の任意の内部や表
面、或いは受振器５−７〜５−９のように対象物内の平
面３上に設置される。受振器５で得られるデータの変換
の手順は図２で示したものと同様であり、説明を省略す
る。

【０１０７】図１３、１４は、対象物９１の観測点（即
ち受振器５の設置点）の配置計画の例を示す。受振器５
の設置点は、対象物９１の特徴、環境条件、診断項目等
を考慮して、対象物９１の注目点（もしくは注目面）、
基準点（もしくは基準面）に配置される。

【０１０８】図１３は、対象物９１が同一の基盤９３
（地盤、岩盤、床等）に乗っていると考えられる場合で
ある。対象物内部に性質が変化している部分があれば、
その位置を診断する目的の受振器５の配置計画である。
例えば本実施の形態で微動による診断を行うと、Ａ点・
Ｃ点とＢ点との微動時間歴の特性が異なることが判明す
る。即ち図１３のＢ点近傍が、対象物性質変化部分９５
であることが判明する。

【０１０９】さらに受振器５の位置を点Ａから点Ａ１、
点Ａ２へ、点Ｃから点Ｃ１、点Ｃ２へと移動させて診断
を実施すると対象物の性質変化部分９５を診断すること
ができる。

【０１１０】図１４は対象物９１と基盤９３の間の境界
条件の違いを検出し診断を行う場合である。対象物上の
点Ａ４、点Ｂ４、点Ｃ４と、それぞれの近傍の基盤９３
上の点Ａ３、点Ｂ３、点Ｃ３との間でエネルギ伝達率
（ＲＭＳ比）を計算して診断を行う。

【０１１１】また、対象物９１内部の性質の変化部分を
診断する場合は、図４から図６に示したように、対象物
９１を層に分けて基準面、注目面を決めて観測点（受振
器５）を配置する。

【０１１２】次に、図１５のフローチャートに従い、微
動による診断の手順を説明する。まず、安全性、健全性
を評価診断する対象物９１と、その周辺環境の事前調査
を行う（ステップ１００１）。

【０１１３】次に対象物９１の診断項目を決定する（ス
テップ１００２）。即ち診断項目が突発性外力に対する
安全性診断か、又は健全性診断かあるいは両方かを決定
する。

【０１１４】次に対象物９１の注目物理量とこれを計算
する点、面、層等を決定する（ステップ１００３）。注
目物理量とは、対象物内部の点や平面の変位もしくは相
対変位、点間の回転角、平均圧縮歪、平均せん断歪、平
均曲げ歪、平均ねじり歪等の量である。例えば前述の実
施例では、注目物理量が「層間変位」と「回転角」であ
った。建物や橋梁等の対象物では、設計計算で考慮する
層や部材を参考にして注目物理量とこれを計算する点、
面、層等を決定する。崖、地盤等の自然物でも、人工的
な対象物を対象とする場合と同様に、防災や補強等の設
計計算、安定計算で用いる力学的なモデルを参考にし
て、注目物理量とこれを計算する点、面、層等を決定す
る。

【０１１５】突発的外力を考慮する場合には、その入力
基準面と観測時間帯とを決定する（ステップ１００
４）。

【０１１６】次にステップ１００５は、本診断システム
１のソフトウエアの処理手順を示している。図１６は、
ステップ１００５の入力、計算、表示、出力を行う機能
を詳細に示しているので、以降図１５、図１６とを合わ
せて説明する。

【０１１７】入力項目として、観測計画（即ち観測点の
総数・位置、観測時間帯、観測周波数帯域、卓越振動エ
ネルギ、基準点、基準面、注目点、注目物理量、観測時
刻歴計算項目等）を決定する（ステップ１００６）。こ
れは図１６の観測点属性の入力２００６に対応する。

【０１１８】次に、上記計画に基づいて、受振器５を対
象物９１に設置し、微動観測を実施する（ステップ１０
０７）。即ち微動観測値から、図１６の観測時刻歴２０
０３を得、同時に観測時間・観測周波数帯域２００４、
分析時間・分析周波数帯域２００５を決定する。分析時
間のデータの取り出しは、観測時間帯の中に分析開始時
刻と分析終了時刻とを設定することで行う。分析周波数
帯域のデータの取り出しは、分析時間の時刻歴に関して
ＦＦＴ変換を行い、周波数領域のフィルタ演算を行い、
逆ＦＦＴ変換によって注目時刻歴を計算する元になる分
析時間と分析周波数帯域の時刻歴データを得る。これら
の計算は予備計算ルーチン２０１３を利用する。

【０１１９】次に、注目時刻歴の計算（図１６の２０１
１）と、パワースペクトルの計算を行い（ステップ１０
０８）、さらにエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）の計算（図
１６の２０１２）を行う（ステップ１００９）。以下詳
細に説明する。（即ち図１６の計算ルーチン２００９に
入る。）

【０１２０】常時微動は振幅が極めて小さく、対象物が
線形に応答していると仮定すると、入力（即ち観測時刻
歴）ｘ(ｔ)と、出力（即ち注目時刻歴）ｙ(ｔ)との間に
は、前述の式（１３）から式（１９）に示される関係が
ある。尚、式（１３）から式（１９）の例では入力（即
ち観測時刻歴）ｘ(ｔ)は構造物２１の層変位７１の時刻
歴に対応し、出力（即ち注目時刻歴）ｙ(ｔ)は、層間変
位７３の時刻歴と回転角８３の時刻歴に対応する。

【０１２１】従ってある観測時刻歴から、伝達関数Ｈ
(ω)を前述の式（１３）から式（１９）を用いて計算
し、任意の波形の基準点もしくは基準面での入力（即ち
観測時刻歴）ｘ(ｔ)に対する出力（即ち注目時刻歴）ｙ
(ｔ)を計算することができる。ただしこれは入力が基準
面に限られている場合であり、対象物９１にその他の面
から入力がある場合にはこの効果も重ね合わせる必要が
ある。

【０１２２】前述の式（１３）から式（１９）を用いて
注目時刻歴の計算とパワースペクトルＳ_ｘ(ω)の計算を
行い（ステップ１００８）、続いてエネルギ伝達率（Ｒ
ＭＳ比）計算を行う（ステップ１００９）。

【０１２３】エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）ｈは、入力で
ある観測時刻歴ｘ(ｔ)の二乗平均値σ_ｘと、出力である
注目時刻歴ｙ(ｔ)の二乗平均値σ_ｙとを用いて以下のよ
うに定義される。尚、σ_ｘ、σ_ｙは前述の式（１０）で
定義される。 ｈ_ｘｙ＝σ_ｙ／σ_ｘ ……（２６）

【０１２４】エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）ｈは、微動観
測による基準点又は基準面の観測時刻歴の二乗平均値に
対する、注目時刻歴の二乗平均値の比である。二乗平均
値は、ピーク係数γを介して最大値と関係付けられるの
で、近似的には、最大値の比である。

【０１２５】突発性外力に対する安全性診断を行う場合
は、突発的外力に対する基準点変位の予測を行い（ステ
ップ１０１０）、図１６の基準点変位（予測値）２００
２を入力データとして入力する。微動観測値から算出し
たエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）ｈと、基準点変位（予測
値）２００２とから、注目物理量の予測最大値の計算を
行う（ステップ１０１２）。

【０１２６】前述の式（２０）から式（２２）で説明し
たように、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）ｈは、線形シス
テムの応答を計算する係数となる。即ち、観測時刻歴か
ら計算したエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）ｈ_ｘｙと地震動
などの突発的外力によって生ずると予測される基準面変
位の二乗平均値σ_ｘｇから、この外力によって生ずる注
目点もしくは層などの変位、歪等の時刻歴の二乗平均値
σ_ｙｇ並びに最大値γσ_ｙｇを予測することができる。
即ち以下の関係がある。 σ_ｙｇ＝ｈ_ｘｙσ_ｘｇ ……（２７）

【０１２７】上記においては、システムは線形であり、
変位成分は互いに独立で入力は定常であると仮定してい
る。然しながら、対象物が破壊するような突発的な外力
の作用を受けた場合は、殆どの対象物が著しい非線形性
を呈する。また、突発的な外力自体も有限な継続時間を
持ち、著しい非線形性を持つ。この場合、構造力学と構
造設計理論では、線形システムの定常過程に対する応答
を基本に、非線形、非定常効果を係数によって考慮す
る。

【０１２８】突発的外力に対する注目物理量の予測最大
値を算出後、対象物９１の安全性診断を行う（ステップ
１０１３）。対象物９１が構造物２１の場合は、算出し
た地震時推定変位（最大値）８１、回転角の地震時推定
変位（最大値）８７と、判定基準値（即ち図１６に示す
許容最大変位２００８）とを比較して安全性を診断す
る。

【０１２９】対象物９１の健全性診断を行う場合は、対
象物９１の構造が期待される状態であるかどうかを判定
する。即ち、対象物９１に期待されるエネルギ伝達率
（ＲＭＳ比）（期待値）の予測を行い（ステップ１０１
１）、微動観測で得たエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と比
較することで、対象物９１の健全性診断を行う（ステッ
プ１０１４）。即ち対象物９１が、設計に相応して期待
される性質又は品質からどのくらいずれているかを判定
することで、対象物９１の健全性の診断を行う。尚、対
象物９１に期待されるエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）（期
待値）２００７は診断者が入力する入力データ２００１
（図１６）である。

【０１３０】尚、微動観測時に、従来は測定器７等にフ
ーリエ振幅スペクトルを表示させて目視し、その形状か
ら微動の性質を経験的に判断したり、振幅最大値に対応
する周波数を卓越周波数と考えて診断指標にしたりし
て、分析を行っていた。本発明では、診断者が微動観測
時にパワースペクトルを観測と同時に、測定器７又はコ
ンピュータ９画面に表示させて目視する。さらに、中心
振動数とバンド幅指数を算出してスペクトル形状を定量
化して判断材料とする。即ち、任意の観測時刻歴ｘ(ｔ)
に対して、スペクトルの中心振動数ω_ｃは式（２８）
で、バンド幅指数αは式（２９）で表すことができる。

【０１３１】

【数１５】

【０１３２】

【数１６】

【０１３３】ただし、式（２８）、式（２９）のλ
_ｉは、観測時刻歴ｘ(ｔ)のパワースペクトルのＩ次モー
メントであり、式（３０）で表される。

【０１３４】

【数１７】

【０１３５】λ_０は、ｘ(ｔ)の二乗平均値である。不規
則振動論によれば、中心振動数ω_ｃは、時刻歴の平均ゼ
ロクロス周波数の期待値になる。また、バンド幅指数α
は、１とゼロとの間を取り、正弦波でα＝１、ホワイト
ノイズでα＝０となる。これらの指標を用いることによ
り、観測者の主観に頼らずに、観測時刻歴の周波数特性
を評価することができる。

【０１３６】特に、従来はフーリエスペクトルの最大値
に対応する周波数を卓越周波数としていたが、この値は
統計的な意味が薄く観測によって変動する標本値の１つ
であった。これに対し中心振動数ω_ｃは、卓越周波数の
期待値になる。

【０１３７】注目時刻歴の算出（ステップ１００８）
は、対象物９１の特徴や注目する変位、歪に応じて任意
に定義し、計算することができる。例えば、対象物９１
が建物や橋梁、地盤などのように水平な層に分けられ、
この層内のせん断、捻り、曲げなどの歪に注目して診断
を行う場合を例にして具体的な注目時刻歴の計算方法を
説明する。

【０１３８】対象物９１を水平な平面で層に分割し、そ
の境界面に３つの観測点（受振器５）を設置する。微動
変位は微小であると仮定し、ある層境界面の埋め込んだ
座標系の慣性系座標に対する回転角時刻歴θ_０（ｔ）
と、原点の変位時刻歴ｄ_０（ｔ）と、任意の点の変位時
刻歴ｄ_ａ（ｔ）と、任意の点の埋め込み座標値ｒ_ａには
前述の式（３）の関係が成立する。

【０１３９】また、３点それぞれの埋め込み座標の原点
の注目時刻歴、及び注目微動回転変位時刻歴のＸ、Ｙ、
Ｚ成分は、前述の式（４）から式（９）で表される。こ
れらの計算式を、観測点の観測時刻歴に適用し、観測点
（受振器５）の設置された平面の注目時刻歴を計算す
る。

【０１４０】さらに、注目時刻歴としての、微動層間変
位時刻歴、微動層間回転角時刻歴及び、層内の微動歪時
刻歴に注目して計算し診断する。微動層間変位時刻歴
は、層境界面ｉとｊの間の相対変位時刻歴であり、前述
の式（１）で示される。（式（１）には、ｉ＝１、ｊ＝
２の場合が示されている。）

【０１４１】扁平な建物の中間階のように、層境界面の
回転運動に注目しなくても良い場合には、層境界面に１
つずつの受振器５を設置し、この変位の観測時刻歴を代
表点の変位とする。例えばｙ成分については、式（３
１）が成立する。 ｄ_ｉｊｙ(ｔ)＝ｙ_ｉ(ｔ)−ｙ_ｊ(ｔ) ……（３１）

【０１４２】ｙ_ｉ(ｔ)、ｙ_ｊ(ｔ)は、それぞれ対象物内
の注目する層境界ｉとｊの埋め込み座標の原点もしくは
代表点の微動変位時刻歴のｙ成分である。

【０１４３】また、層内のせん断歪もしくは軸歪は、層
間変位を層の厚さｌ_ｙで割ることで計算できる。また、
微動捩り率時刻歴ψ_ｉｊｚ(ｔ)は、Ｚ軸廻りの微動回転
角時刻歴の差と層厚ｌ_ｙとを用いて式（３２）で示され
る。 ψ_ｉｊｚ(ｔ)＝（θ_ｉｚ(ｔ)−θ_ｊｚ(ｔ)）／ｌ_ｉｊ……（３２）

【０１４４】また、微動曲率時刻歴は、Ｘ軸とＹ軸廻り
の微動回転角時刻歴の差と、層厚ｌ _ｙとを用いて式（３
３）、式（３４）で示される。 ψ_ｉｊｘ(ｔ)＝（θ_ｉｘ(ｔ)−θ_ｊｘ(ｔ)）／ｌ_ｉｊ……（３３） ψ_ｉｊｙ(ｔ)＝（θ_ｉｙ(ｔ)−θ_ｊｙ(ｔ)）／ｌ_ｉｊ……（３４）

【０１４５】以上のように、観測された観測時刻歴ｘ
(ｔ)に対する出力ｙ(ｔ)として注目時刻歴を計算し、さ
らにエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）ｈを計算してこれを指
標とし、対象物９１の健全度診断および突発的な外力に
対する安全性診断行う。

【０１４６】ここで、図１６に示した機能について説明
を補足する。本実施の形態のソフトウエアの機能は、図
１６に示すように入力データ２００１機能、計算ルーチ
ン２００９機能、表示ルーチン２０１４機能、出力・転
送ルーチン２０１７機能からなる。

【０１４７】入力データ２００１部で、観測者が入力す
るのは、基準点変位（予測値）２００２、受振器５の設
置情報を含む観測点属性２００６、エネルギ伝達率（Ｒ
ＭＳ比）（期待値）２００７、安全性判定のための許容
最大変位（設計値）２００８である。観測時刻歴２００
３は、受振器５で観測されたデータである。観測時間・
観測周波数帯域２００４、分析時間・分析周波数帯域２
００５は、観測時刻歴２００３から観測者が設定するデ
ータである。

【０１４８】計算ルーチン２００９部は、本計算ルーチ
ン２０１０部と、予備計算ルーチン２０１３部とから成
る。本計算ルーチン２０１０は、注目時刻歴の計算２０
１１（図１５のステップ１００８）と、エネルギ伝達率
（ＲＭＳ比）の計算２０１２（図１５のステップ１００
９）である。予備計算ルーチン２０１３は、数値情報の
高速フーリエ変換（ＦＦＴ）や逆変換、フィルタ演算、
パワースペクトル計算、ゼロ点補正等の演算機能であ
り、本計算ルーチン２０１０計算時に、必要な予備計算
ルーチン２０１３を組み合わせて計算し演算の高速化を
図る。

【０１４９】表示ルーチン２０１４は、観測者や診断者
が、微動観測と同時に観測時刻歴をモニタし観測が正常
に実施されているかどうかを確認する。また観測時刻歴
が計測した属性を備えているか等の確認、診断に必要な
数値情報の確認、必要に応じた観測点の数・位置等の観
測計画の変更等を行う場合に用いる。

【０１５０】表示項目は、入力データ、観測時刻歴等を
表示（２０１５部）し、計算結果として時刻歴、パワー
スペクトル等を表示（２０１６部）する。

【０１５１】出力・転送ルーチン２０１７は、観測結果
や算出結果を、ハード記憶媒体や出力媒体に出力、或い
はインターネット等へ転送する。例えば遠隔地にいる診
断者が、観測と同時に診断することができる。

【０１５２】このように、本実施の形態によれば、以下
のような効果を奏することができる。（１）対象物の健
全性、安全性を、対象物に直接外力を作用させることな
く、迅速かつ安価に診断することができる。

【０１５３】（２）診断に用いる時刻歴相互の関係を二
乗平均値（ＲＭＳ）の比であるエネルギ伝達率（ＲＭＳ
比）という、計算が容易で、客観的で、物理的・不規則
振動論的に意味のある数値によって表現することによ
り、微動観測によって得られる情報を直接診断に用いる
ことを可能にした。

【０１５４】（３）微動観測によって得られた時刻歴か
ら、対象物の安全性、健全性の判断に必要な物理量の時
刻歴を直接計算することによって、微動観測によって得
られる情報を、直接診断に用いることを可能にした。

【０１５５】（４）注目時刻歴に、変位、層間変位、せ
ん断歪、曲げ歪等の通常の構造力学、安定計算、構造計
算で用いられている量を選択することで、本診断の経過
と結果を他の方法の結果と、容易に比較検討することが
できる。従って診断結果の信頼性を高め、他の方法と総
合した診断を行うことができる。

【０１５６】（５）微動観測中に観測状況をモニタし、
観測と平行して診断計算を行うことにより、健全性・安
全性の診断を迅速に行うことができる。

【０１５７】（６）微動観測中に、観測状況・診断結果
等の表示を基に、観測点や観測時間帯等の観測計画を変
更し、現場の制約条件下で最適な結果を得る観測と診断
を実施することができる。

【０１５８】（７）微動観測と診断の中間的なデータや
結果等をインターネット等で転送することによって、遠
隔地の診断者が診断に参加することができる。従って、
診断結果の信頼性を高め、観測点の配置等の診断計画の
最適化を迅速に行うことができる。

【０１５９】（８）対象物の安全性・健全性の診断に直
接関わる量を、注目時刻歴として算出し、注目時刻歴と
基準面の振動との関係をエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）に
よって表し、微動観測によって得られる情報を直接診断
に用いることを可能にした。

【０１６０】（９）観測時刻歴の周波数特性を、中心振
動数・バンド幅指数という指標を算出して表すことと
し、客観的な判断を可能にした。

【０１６１】尚、本発明は、実施例に示した例に限定さ
れることなく、他の分野においても応用することが可能
である。

【０１６２】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
よれば、対象物の微動観測から、エネルギ伝達率（ＲＭ
Ｓ比）を指標として用い、自然物或いは人工物である対
象物の安全性や健全性の診断を、簡易・迅速かつ安価に
行う診断方法及び診断システムを提供することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態に係る診断システム１の構成
図

【図２】診断システム１で収集したデータの変換のフロ
ーチャート

【図３】診断方法のフローチャート

【図４】評価対象となる振動および構造物２１の概略説
明図

【図５】診断例での受振器５の設置位置を示す図

【図６】診断例での受振器５の設置位置を示す図

【図７】構造物２１の変位を示す図

【図８】構造物２１の変位を示す図

【図９】診断例での危険度の評価対象となる地震動３１
のデータを示す図

【図１０】診断例での並進変位の実測・計算結果を示す
図

【図１１】診断例での回転変位の実測・計算結果を示す
図

【図１２】第２の実施の形態に係る診断システム１の構
成図

【図１３】観測点配置例１

【図１４】観測点配置例２

【図１５】診断システム１の処理を示すフローチャート

【図１６】診断システム１のコンピュータ９の処理を示
すフローチャート

【符号の説明】

１………診断システム ３………層境界面 ５………受振器 ７………測定器 ９………コンピュータ ２１………構造物 ２３………地表面 ２５………基準面 ２９………微動 ３１………地震動 ５７………最大変位 ７３………層間変位 ７５………エネルギ伝達率（ＲＭＳ比） ８１………地震時推定変位（最大値） ８３………回転角 ８５………エネルギ伝達率（ＲＭＳ比） ８７………地震時推定変位（最大値） ９１………対象物 ９３………基盤 ９５………対象物の性質変化部分 ９７………Ａ点 ９９………Ｂ点 １０１………Ｃ点 １０３………対象物表面

Claims (30)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 対象物に微動が加わった場合の、エネル
   ギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出する工程を具備することを
   特徴とする対象物の診断方法。
2. 【請求項２】 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）は、観
   測時刻歴もしくは、注目時刻歴の２つの方向成分の二乗
   平均値の比であることを特徴とする請求項１記載の対象
   物の診断方法。
3. 【請求項３】 対象物の微動を観測し、観測時刻歴から
   注目時刻歴を算出する工程を具備することを特徴とする
   対象物の診断方法。
4. 【請求項４】 対象物の微動を観測し、観測時刻歴もし
   くは注目時刻歴のパワースペクトルが、前記対象物に突
   発的外力が作用し、前記対象物が弾性的に振舞うと考え
   た場合に前記対象物に生ずる時刻歴のパワースペクトル
   とほぼ相似になるように、観測時間帯を選択することを
   特徴とする対象物の診断方法。
5. 【請求項５】 対象物から観測される微動観測値から注
   目物理量を算出する工程と、 前記注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を
   算出する工程と、 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と、前記対象物に本来
   期待される期待エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）とを比較す
   る工程と、 前記比較により前記対象物の状態を判定する工程と、 を、具備することを特徴とする対象物の診断方法。
6. 【請求項６】 対象物から観測される微動観測値から注
   目物理量を算出する工程と、 前記注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を
   算出する工程と、 前記対象物に突発的外力が加わると想定した時に前記対
   象物の観測点又は平面の最大変位を予測する工程と、 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と前記最大変位とか
   ら、前記注目物理量の予測最大値を算出する工程と、 を、具備することを特徴とする対象物の診断方法。
7. 【請求項７】 前記注目物理量の予測最大値は、前記突
   発的外力と前記微動とのパワースペクトルが相似である
   と仮定して算出されることを特徴とする請求項５又は請
   求項６記載の対象物の診断方法。
8. 【請求項８】 前記対象物の設計条件等から決定した判
   定基準値と、前記注目物理量の予測最大値とを比較して
   前記突発的外力による前記対象物の危険度を判定する工
   程を、更に具備することを特徴とする請求項６記載の対
   象物の診断方法。
9. 【請求項９】 前記微動観測値は、前記観測点又は平面
   の変位、速度、加速度、角度のうち少なくとも１つであ
   ることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の対象物
   の診断方法。
10. 【請求項１０】 前記注目物理量は、前記観測点又は平
    面の変位、層間変位、回転角、歪のうち少なくとも１つ
    であることを特徴とする請求項５又は請求項６記載の対
    象物の診断方法。
11. 【請求項１１】 対象物の観測点又は平面に設置する複
    数の受振器と、測定器とコンピュータとからなり、 前記複数の受振器は、前記対象物に加わる微動を測定し
    て前記測定器に送り、前記測定器は、前記微動観測値を
    前記コンピュータに送り、 前記コンピュータは、エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算
    出して、対象物の診断を行うことを特徴とする対象物の
    診断システム。
12. 【請求項１２】 前記コンピュータは、観測時刻歴から
    注目時刻歴を算出する手段を、更に具備することを特徴
    とする請求項１１記載の対象物の診断システム。
13. 【請求項１３】 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）は、
    観測時刻歴もしくは、注目時刻歴の２つの方向成分の二
    乗平均値の比であることを特徴とする請求項１１記載の
    対象物の診断システム。
14. 【請求項１４】 対象物の観測点又は平面に設置する複
    数の受振器と、測定器とコンピュータとからなり、 前記複数の受振器は、前記対象物に加わる微動を測定し
    て前記測定器に送り、 前記測定器は、前記微動観測値を前記コンピュータに送
    り、 前記コンピュータは、 前記微動観測値から注目物理量を算出する手段と、 前記注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を
    算出する手段と、 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と、前記対象物に本来
    期待される期待エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）とを比較す
    る手段と、 前記比較により前記対象物の状態を判定する手段と、 を、具備することを特徴とする対象物の診断システム。
15. 【請求項１５】 対象物の観測点又は平面に設置する複
    数の受振器と、測定器とコンピュータとからなり、 前記複数の受振器は、前記対象物に加わる微動を測定し
    て前記測定器に送り、 前記測定器は、前記微動観測値を前記コンピュータに送
    り、 前記コンピュータは、 前記微動観測値から注目物理量を算出する手段と、 前記注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を
    算出する手段と、 前記対象物に突発的外力が加わると想定した時に前記観
    測点又は平面の最大変位を予測する手段と、 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と前記最大変位とか
    ら、前記注目物理量の予測最大値を算出する手段と、 を、具備することを特徴とする対象物の診断システム。
16. 【請求項１６】 前記注目物理量の予測最大値は、前記
    突発的外力と前記微動とのパワースペクトルが相似であ
    ると仮定して算出されることを特徴とする請求項１５記
    載の対象物の診断システム。
17. 【請求項１７】 前記対象物の設計条件等から決定した
    判定基準値と、前記注目物理量の予測最大値とを比較し
    て前記突発的外力による前記対象物の危険度を判定する
    手段を、更に具備することを特徴とする請求項１４又は
    請求項１５記載の対象物の診断システム。
18. 【請求項１８】 前記微動観測値は、前記観測点又は平
    面の変位、速度、加速度、角度のうち少なくとも１つで
    あることを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載の
    対象物の診断システム。
19. 【請求項１９】 前記注目物理量は、前記観測点又は平
    面の変位、層間変位、回転角、歪のうち少なくとも１つ
    であることを特徴とする請求項１４又は請求項１５記載
    の対象物の診断システム。
20. 【請求項２０】 エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を算出し
    て、対象物の診断を行うことを特徴とするコンピュー
    タ。
21. 【請求項２１】 観測時刻歴から注目時刻歴を算出する
    手段を、更に具備することを特徴とする請求項２０記載
    のコンピュータ。
22. 【請求項２２】 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）は、
    観測時刻歴もしくは、注目時刻歴の２つの方向成分の二
    乗平均値の比であることを特徴とする請求項２０記載の
    コンピュータ。
23. 【請求項２３】 微動観測値から注目物理量を算出する
    手段と、 前記注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を
    算出する手段と、 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と、前記対象物に本来
    期待される期待エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）とを比較す
    る手段と、 前記比較により前記対象物の状態を判定する手段と、 を、具備することを特徴とするコンピュータ。
24. 【請求項２４】 微動観測値から注目物理量を算出する
    手段と、 前記注目物理量を用いてエネルギ伝達率（ＲＭＳ比）を
    算出する手段と、 前記対象物に突発的外力が加わると想定した時に前記観
    測点又は平面の最大変位を予測する手段と、 前記エネルギ伝達率（ＲＭＳ比）と前記最大変位とか
    ら、前記注目物理量の予測最大値を算出する手段と、 を、具備することを特徴とするコンピュータ。
25. 【請求項２５】 前記注目物理量の予測最大値は、前記
    突発的外力と前記微動とのパワースペクトルが相似であ
    ると仮定して算出されることを特徴とする請求項２４記
    載のコンピュータ。
26. 【請求項２６】 前記対象物の設計条件等から決定した
    判定基準値と、前記注目物理量の予測最大値とを比較し
    て前記突発的外力による前記対象物の危険度を判定する
    手段を、更に具備することを特徴とする請求項２３又は
    請求項２４記載のコンピュータ。
27. 【請求項２７】 前記微動観測値は、前記観測点又は平
    面の変位、速度、加速度、角度のうち少なくとも１つで
    あることを特徴とする請求項２３又は請求項２４記載の
    コンピュータ。
28. 【請求項２８】 前記注目物理量は、前記観測点又は平
    面の変位、層間変位、回転角、歪のうち少なくとも１つ
    であることを特徴とする請求項２３又は請求項２４記載
    のコンピュータ。
29. 【請求項２９】 コンピュータを請求項２０から請求項
    ２８に記載したコンピュータとして、機能させることを
    特徴とするプログラム。
30. 【請求項３０】 請求項２９記載のプログラムを記録し
    た記録媒体。