JP2009020002A - 建築物の耐震性評価方法および評価装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 耐震性を地盤中を伝播してくる地震に対して正確に評価すること。
【解決手段】 耐震性の評価装置１０は、耐震性の評価対象物である建築物１２に設置される複数の振動検出器Ａ〜Ｄと、建築物１２に実際に発生した地震動Ｘが加わった際に、振動検出器Ａ〜Ｄで検出した振動情報ａ〜ｄと、当該建築物１２が建設されている地域に対する地震動Ｘについて公的機関から公表される震度情報ｘとを入手して、振動情報ａ〜ｄと震度情報ｘとを比較することで建築物１２の耐震性を評価する演算処理装置１４とを有している。
【選択図】 図１

Description

この発明は、建築物の耐震性評価方法および評価装置に関し、特に、実際に発生する地震動で建築物の耐震性を評価する評価方法および評価装置に関するものである。

地球規模の時間スケールで見た場合、定期的に地震の発生することが明確となり、特に、首都圏など大都市周辺では、何時地震があるか？、またその規模は？、公共施設から、会社、個人の住居に至るまでの被害状況はどの程度であるか？、などが、生命に関わる重要情報として多くの人の関心事となっている。地震予知の分野では、地震の発生しやすい地域とその規模、想定される被害、その時の対応方法などについての情報が既に得られる状況となっている。

しかし、現実に自分の住む住居、仕事場などの個別の建物が、どの程度の地震でどのような状態になるかについては、局所的な断層の存在、過去の河川の堆積物などの存在から、厳密には判断出来ない状況があり、個人の不安に答えられる対応策は立っていない。

そこで、例えば、特許文献１には、建築物の個別の耐震性を簡便に評価する方法が提案されている。この特許文献の提案されている耐震性の評価方法は、タイヤに加速度センサを取り付けておいて、タイヤを測定対象家屋の壁にぶつけ、そのときの加速度センサによる加速度（打撃力Ｆに変換される）と、部屋の床に配置した加速度センサによる加速度（振動（変位）Δｘに変換される）とを取り込み、その振動の一次共振の周波数をＴ、その家屋の高さをｈとしたとき、Ｔ／ｈ（ｍ／秒）およびＦ／Δｘ（Ｎ／ｍ）との双方を評価基準としてその家屋の耐震性を評価する。

この特許文献１の耐震性の評価では、第１の量Ｔ／ｈを評価基準として用いる理由は、建設省告示で、周期Ｔ＝０．０３ｈを、木造の耐震設計用固有周期としており、Ｔ／ｈが０．０３より大きくなるに従って危険性が増し、小さくなるに従って安全側にあることを示すとされているからであり、また、Ｆ／Δｘをもう１つの評価基準として用いる理由は、Ｆ／Δｘはバネの硬さに対応する量であって、建物が交流的な力に対してどの程度の硬さを持つかを示しており、この値が大きい（家屋が硬い）ほど安全性が増すと考えられるからであると説明されている。しかしながら、このような従来の耐震性の評価方法には、以下に説明する課題があった。

特開平９−４３０９３号

すなわち、特許文献１に提案されている耐震性の評価方法では、評価すべき建築物に衝撃を加え、そのときに床に設置した加速度センサで得られる測定値に基づいて、建築物の耐震性を評価するが、このような評価方法では、建築物が立てられている地盤の性状が殆ど考慮されておらず、地盤中を伝播してくる地震に対する評価方法としては、正確なものと言えない。

この場合、特に、最近では、震源から伝達される震動エネルギーが同じ地域でも、断層、堆積物などの分布により異常な振動の発生する地域のある事が明確になりつつあるが、これは、ニュース報道で流れる地震規模及び地域を代表する地点の震度よりも、各人の生活現場での”ゆれ”としての現場震度（現実に現場で発生する震度）の確定が重要であり、地盤環境を含めた耐震性を正確に評価し、被害を想定する為には現場震度の考え方が必要となっていることを意味しており、このような考え方にも上述した特許文献１の評価方法では対応することができない。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、地盤中を伝播してくる地震に対して正確に評価することができるとともに、断層，地盤堆積物等の地盤性状の特質に対しても効果的に対応することができる既存建築物の耐震評価方法および評価装置を提供することにある。

上記目的を達成するために、本発明は、耐震性の評価対象物である建築物に複数の振動検出器を配置し、実際に発生した地震動が、前記建築物に加わった際に、当該建築物に発生する振動情報を前記振動検出器で検出し、前記建築物が建設されている地域に対する前記地震動について公的機関から公表される震度情報を入手して、前記振動情報と前記震度情報とを比較することで前記建築物の耐震性を、前記建築物の立地する地盤強度などの地盤特性を含めて評価判断して、表示するようにした。

このように構成した建築物の耐震性評価方法によれば、実際に発生した地震動が、建築物に加わった際に発生する振動情報を振動検出器で検出し、当該建築物が建設されている地域に対する地震動について公的機関から公表される震度情報を入手して、振動情報と震度情報とを比較することで建築物の耐震性を評価するので、地盤中を伝播してくる地震に対して、建築物の耐震性を正確に評価することができるとともに、断層，地盤堆積物等の地盤性状の特質に対しても効果的に評価判断して、対応することができる。

また、本発明は、耐震性の評価対象物である建築物に設置される複数の振動検出器と、前記建築物に実際に発生した地震動が加わった際に、前記振動検出器で検出した振動情報と、当該建築物が建設されている地域に対する前記地震動について公的機関から公表される震度情報とを入手して、前記振動情報と前記震度情報とを比較することで前記建築物の耐震性を評価する演算処理装置と、前記耐震性の評価結果を表示する表示装置とを有している。

このように構成した建築物の耐震性評価装置によれば、建築物に実際に発生した地震動が加わった際に、振動検出器で検出した振動情報と、当該建築物が建設されている地域に対する地震動について公的機関から公表される震度情報とを入手して、振動情報と震度情報とを比較することで建築物の耐震性を評価する演算処理装置を有しているので、ある限定された場所において、地盤中を伝播してくる地震に対して、個別の建築物の振動特性を正確に評価することができる。また、個別の建築物の地盤における断層，地盤堆積物等の地盤性状の特質を含め、建築物の耐震性を効果的に評価判断することができる。

前記震度情報は、前記地震動が発生した際の震源地情報を含み、当該震源地と前記建築物の立地個所との関係から、前記建築物に加えられた地震動の方位を求めて、これを前記演算処理装置に入力することができる。

この構成によれば、建築物の耐震性を地震動の方位に対して評価することができる。
前記演算処理装置は、前記建築物の耐震性の評価結果を複数記憶し、当該建築物の耐震性の評価を経時的に可能にすることができる。

この構成によれば、建築物の耐震性を経時的に確認することができる。

前記振動検出器が、建築物に加えられる交通振動などの前記地震動以外の振動を検出した際に、これを排除することができる。

この構成によれば、本来の地震以外の振動を排除し、耐震性の評価に高い信頼性を付加することができる。

前記振動検出器は、振動の加速度の検出が可能なものであって、静電容量の変化を検出する容量式センサ，圧電効果を利用する、例えば、カンチレバータイプの圧電素子，抵抗変化検出用歪みゲージを利用したセンサ，磁気回路と電動コイルを有する電磁誘導形センサから選択することができる。

現在、特に、東京周辺の首都圏を含む太平洋側の複数の地域では、例えば、１００〜１５０年周期といわれる東海地震などへの人々の不安が増大しており、建築物の補強工事が高層ビルから個人の戸建住宅に及ぶまで広範囲に行われている。しかし、現実には、建築物の構造のみを対象とし、強度を基本とした補強工事がなされているにすぎない。

肝心の地震に対しては、当然立地条件となる地盤の評価が必要となるが、地盤を含めた耐震性の評価方法は確立されていない。このため、建築物の補強工事を行っても、やっただけであり、実際の補強工事の効果、及び、どの程度の地震に耐え得るかは検証されておらず、このような補強により不安を解消することはできない。

本発明による地盤を含めた耐震性の評価は、日々発生する現実の地震を起震源として利用して耐震性を評価するので、補強工事の前後評価が可能になり、工事の効果を具体的な数値として表現して確認することができる。また、それ以前に、例えば、強固な地盤上の建築物では、補強工事の不必要な場合もあり、そのことが事前に判定可能になる。

実際の補強工事には、戸建住宅でも最低３００万円程度の費用が発生しており、本発明による評価方法及び評価装置を利用することで、妥当な費用投入、効果、不安の解消などが実現される。わずかな計測設備とシステム導入により、上記恩恵を得られることが本発明の最大の特徴である。

本発明にかかる耐震性の評価方法および評価装置によれば、地盤中を伝播してくる地震に対して正確に評価することができるとともに、断層，地盤堆積物等の地盤性状の特質に対しても効果的に対応することができる。

以下、本発明の好適な実施の形態について、添付図面に基づいて詳細に説明する。図１は、本発明にかかる建築物の耐震性の評価方法および評価装置の一実施例を示している。

同図に示した建築物の耐震性評価装置１０は、耐震性の評価対象物である建築物１２に設置される１個以上の振動検出器Ａ〜Ｄと、建築物１２に実際に発生した地震動Ｘが加わった際に、振動検出器Ａ〜Ｄで検出した振動情報ａ〜ｄと、当該建築物１２が建設されている地域に対する地震動Ｘについて公的機関から公表される震度情報ｘとを入手して、振動情報ａ〜ｄと震度情報ｘとを比較することで建築物１２の耐震性を評価する演算処理装置１４とを有している。

建築物１２は、例えば、既存の木造家屋や鉄筋，鉄鋼コンクリート建築物などであり、図１に示した例では、振動検出器Ａが建築物１２の基礎近傍に配置され、振動検出器Ｂが１階の床面に、同Ｃが２階の床面に、同Ｄが２階の壁面ないしは柱に配置されている。

振動検出器Ａ〜Ｄは、原理を含めて手段の特定はないが、例えば、振動の加速度の検出が可能なものであって、静電容量の変化を検出する容量式センサ，圧電効果を利用する、例えば、カンチレバータイプの圧電素子，抵抗変化検出用歪みゲージを利用したセンサ，磁気回路と電動コイルを有する電磁誘導形センサから選択することができる。

演算処理装置１４は、具体的には、パソコンまたは専用の振動解析装置であって、本体とデイスプレーおよびキーボード機能を有している。本体には、記憶手段やインターフェイスが内蔵され、各振動検出器Ａ〜Ｄは、インターフェイスを介して、演算処理装置１４に接続されており、検出器Ａ〜Ｄで検出した振動情報ａ〜ｄが入力されるようになっている。

演算処理装置１４の記憶手段には、振動解析ソフトがインストールされている。以上の構成を備えた耐震性の評価装置では、以下のようにして建築物１２の耐震性の評価が行われる。

本実施例の場合、耐震性の評価には、実際に発生した地震動Ｘが利用される。すなわち、ある震源地で発生した地震動Ｘが地盤中を伝播して、建築物１２に到達すると、地震動Ｘを受けて建築物１２の基礎，床，壁，柱などの各場所で、振動が発生する。

この振動は、振動検出器Ａ〜Ｄでそれぞれ検出され、振動情報ａ〜ｄが演算処理装置１４に入力される。これとともに、本実施例の場合、建築物１２が建設されている地域に対する地震動Ｘに対する震度情報ｘも合せて入力される。

この場合の震度情報ｘは、近時、地震の発生とほぼ同時に公的機関から公表されるので、これを受信して、キーボードから震度情報ｘを演算処理装置１４に入力する。また、場合によっては、インターネットなどの通信手段を利用し、リアルタイムでの情報の自動入力を行う。

そして、このような振動情報ａ〜ｄと震度情報ｘとを受けた演算処理装置１４では、これらの各情報を比較することで建築物１２の耐震性を評価する。得られた耐震性の評価結果は、デイスプレーに表示させる。これをより具体的に説明すると、まず、公的機関（気象庁）などから公表される震度情報ｘは、震度０〜４，５弱，５強，６弱，６強，７であるが、この震度は、計測震度によって計算されたものであり、計測震度は、以下のようにして計算される。（気象庁ホームページ参照）
１．デジタル加速度記録３成分（水平動２成分、上下動１成分）のそれぞれに、フーリエ変換・フィルター処理・逆フーリエ変換の手順で、以下に示す特性のフィルターを掛ける。
２．得られたフィルター処理済みの記録３成分からベクトルを合成する。
３．ベクトル波形の絶対値がある値ａ以上となる時間の合計を計算したとき、これらがちょうど０．３秒となるような値ａを求める。
４．このａからＩ＝２ｌｏｇａ＋０．９４により測定震度を計算する。

つまり、このような計算が可能な振動情報ａ〜ｄであれば、振動情報ａ〜ｄと震度情報ｘとを同じ条件で比較することが可能になり、これにより建築物１２の耐震性を評価することができる。

この場合、複数の振動情報ａ〜ｄの平均値を求めると建築物１２全体の評価が行え、各部分の振動情報ａ〜ｄを個別に扱うと、建築物１２の各部位、すなわち、基礎や壁ないし柱などの耐震性を評価することができる。このようにして各部の耐震性を評価すると、耐震補強が必要な部位を正確に把握することができる。

このような耐震補強を行えば、実際の振動データを判定せずに建物の耐震性を改善する補強工事を行い、費用対効果の確認ができない、無用な工事費用が発生し たり、工事が気休めとなる懸念も残る従来の耐震補強の課題も解決できるし、後述するように、耐震補強の効果も簡単に確認することができる。

この際の評価は、例えば、震度情報ｘよりも各振動情報ａ〜ｄが震度換算で小さくなる場合には、建築物１２の安全性を高く評価できるし、震度換算で震度情報ｘよりも大きくなれば、安全性が低いと判断できる。

この場合、震度情報ｘには、公的機関から公表される地震動Ｘが発生した際の震源地を含むことができるので、当該震源地と建築物１２の立地個所との関係から、建築物１２に加えられた地震動Ｘの方位を求めて、これを演算処理装置１４に入力することができる。

このようにすれば、建築物１２の耐震性を地震動Ｘの方位に対して評価することができ、例えば、評価対象建築物１２がどの方位の地震に対して、強く、あるいは弱いかを判断することも可能になる。

また、演算処理装置１４は、記憶手段を有しているので、建築物１２の耐震性の評価結果を複数記憶し、当該建築物１２の耐震性の評価を経時的に可能にすることができる。このようにしておくと、例えば、建築物１２に耐震補強を施した場合のその効果を確認することも可能になる。

なお、振動検出器Ａ〜Ｄが、建築物１２に加えられる交通振動などの地震動以外の振動を検出した際に、これを排除することができる。この排除は、例えば、地震動と交通振動とでは、周期や振動数が異なるとともに、震源の距離が異なるので、これに対応したフィルターなどを設ければよい。

ところで、実際に地殻のある場所で地震源となる地盤の移動があった時、如何に早く地震による震動を検出し、また、その情報を的確に伝えるかが大きな問題となっており、これは大きな地震がくる前に、わずか十秒程度でも早く警報が出せれば、例えば台所の火を消し、近くの安全な場所へ避難するなど、地熱による１次被害、２次被害を低減することが可能であるとの過去の被災例から得られた教訓が背景となっている。

この警報発令には、地震の縦波（Ｐ波）と横波（Ｓ波）の速度差を利用し、地盤伝達速度の早い縦波を利用し、大きなエネルギーを伴う横波を予測する事が可能との原理を応用している。このような警報システムは、既に提案され、一部は公機関にて試験段階にあるとの事で、地震による被害を低減する方法として有効と判断される。

しかし、問題点も多く、例えば、高価な地震計は公機関にしかなく、そのシステムは大掛かりなものとなり、また、この情報を個人に伝達する手法の確立には多くのインフラ整備を伴い、容易には有効な手段として実用化されていない問題がある。

ところが、本実施例で示した耐震性の評価装置１０によれば、地震の直前警報発令に関しても、公のインフラを利用することもなく、設置された振動検出機器Ａ〜Ｄの振動情報ａ〜ｄを分析判断し、ライフラインの途絶えた場所でも、独立したシステムにより、確実に警報を出すことが可能となる。

さて、以上のように構成した建築物の耐震性評価装置および方法によれば、建築物１２に実際に発生した地震動Ｘが加わった際に、振動検出器Ａ〜Ｄで検出した振動情報ａ〜ｄと、当該建築物１２が建設されている地域に対する地震動Ｘについて公的機関から公表される震度情報ｘとを入手して、振動情報ａ〜ｄと震度情報ｘとを比較することで建築物１２の耐震性を評価するので、地盤中を伝播してくる地震に対して正確に評価することができるとともに、断層，地盤堆積物等の地盤性状の特質に対しても効果的に対応することができ、検出した結果からその建築物１２の地震に対する振動を立地条件となる地盤の特性を含めて総合的に評価することができる。

しかも、振動検出器Ａ〜Ｄと個人所有のパソコンなどと解析ソフトとを利用してシステムを構築することで、大掛かりな加振源の導入なしで、日々起きている地震を加振源として、耐震性の的確な評価が可能となる。また、耐震性の正確な評価は、耐震性強化の具体的必要性の認織を可能とし、同時に最小限の費用での最適な耐震性向上をも可能とする。

また、振動検出器Ａ〜Ｄを複数個、建家内の異なる場所、例えば１階と２階に配置することで、建物単体での耐震性評価が可能となり、例えば、耐震性改善・向上工事の施工前後での改善効果についても評価ができるようになる。

本発明にかかる建築物の耐震性評価方法および評価装置によれば、実際に発生する地震動を加振源として、各建築物の耐震性を評価することができるので、既存建築物の耐震性を評価することで有効に活用することができる。

本発明にかかる建築物の耐震性評価装置の一実施例を示す全体構成図である。

符号の説明

１０ 耐震性評価装置
１２ 建築物
１４ 演算処理装置
Ａ〜Ｄ 振動検出器
ａ〜ｄ 振動情報
Ｘ 地震動
ｘ 震度情報

Claims (6)

1. 耐震性の評価対象物である建築物に複数の振動検出器を配置し、
   実際に発生した地震動が、前記建築物に加わった際に、当該建築物に発生する振動情報を前記振動検出器で検出し、
   前記建築物が建設されている地域に対する前記地震動について公的機関から公表される震度情報を入手して、
   前記振動情報と前記震度情報とを比較することで前記建築物の耐震性を、前記建築物の立地する地盤強度などの地盤特性を含めて評価判断して、表示することを特徴とする建築物の耐震性評価方法。
2. 耐震性の評価対象物である建築物に設置される複数の振動検出器と、
   前記建築物に実際に発生した地震動が加わった際に、前記振動検出器で検出した振動情報と、当該建築物が建設されている地域に対する前記地震動について公的機関から公表される震度情報とを入手して、
   前記振動情報と前記震度情報とを比較することで前記建築物の耐震性を評価する演算処理装置と、
   前記耐震性の評価結果を表示する表示装置とを有することを特徴とする建築物の耐震性評価装置。
3. 前記震度情報は、前記地震動が発生した際の震源地情報を含み、当該震源地と前記建築物の立地個所との関係から、前記建築物に加えられた地震動の方位を求めて、これを前記演算処理装置に入力することを特徴とする請求項２記載の建築物の耐震性評価装置。
4. 前記演算処理装置は、前記建築物の耐震性の評価結果を複数記憶し、当該建築物の耐震性の評価を経時的に可能にすることを特徴とする請求項２または３のいずれか１項記載の建築物の耐震性評価装置。
5. 前記振動検出器が、建築物に加えられる交通振動などの前記地震動以外の振動を検出した際に、これを排除することを特徴とする請求項２〜４のいずれか１項記載の建築物の耐震性評価装置。
6. 前記振動検出器は、振動の加速度の検出が可能なものであって、静電容量の変化を検出する容量式センサ，圧電効果を利用する、例えば、カンチレバータイプの圧電素子，抵抗変化検出用歪みゲージを利用したセンサ，磁気回路と電動コイルを有する電磁誘導形センサから選択されることを特徴とする請求項２〜５のいずれか１項記載の建築物の耐震性評価装置。

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