JP2014006143A - 建物の劣化診断方法および診断システム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 加速試験により建物の各部位を劣化促進させて機械的な物性値の変化を調べ、物性値と促進劣化時間との関係の曲線aを求める(S1)。立地条件等のパラメータを用いたシミュレーションを行い、前記各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量の曲線bを求める(S2)。加速試験過程(S1)で得た曲線aと、シミュレーション過程(S2)で得た負荷量の曲線bとから、経過年数と部位材料の機械的な物性値の関係を示す経年劣化曲線cを求める(S3)。現地で、診断対象建物の各部位の前記機械的な物性値を実測し、前記経年劣化曲線dと実測した機械的な物性値とを比較して部位別の余寿命を推定する(S4)。最短寿命部位の余寿命を建物の余寿命とする(S6)。
【選択図】 図1
Description
なお、メンテナンス時期を一定にするために、方位毎に耐久性仕様の異なる部材を選定するシステムが提案されている(特許文献2)。
また、従来の劣化予測線によって、これまでの劣化速度の延長で単純にメンテナンス時期を読み取っても、今後に起こるとされる温暖化などの長期的な劣化予測はできない問題点がある。
さらに、住宅としての余寿命やメンテナンスの優先順位を診断する場合には、外壁のみならず、屋根、床などの基本的構造部分を含めた診断と、これらの結果を総合的に判断する必要があり、従来技術では対応できない問題がある。
この発明の他の目的は、部位別の余寿命推定を総合的に判断した建物の余寿命判定が行えるようにすることである。
試験用の建物の各部位を劣化促進環境下で劣化促進させて機械的な物性値の変化を調べ、前記機械的な物性値と促進劣化時間との関係を抽出する加速試験過程(S1)と、
前記建物の立地条件をパラメータとして少なくとも含む一つまたは複数のパラメータを用いたシミュレーションを行い、前記パラメータの違いによる、前記各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量を求めるシミュレーション過程(S2)と、
前記加速試験過程(S1)で得た前記物性値と促進劣化時間との関係から、前記シミュレーション過程(S2)で得た劣化因子毎の負荷量の時間変化量に相当する場合の、前記各部位の材料毎の前記機械的な物性値の経年劣化曲線を推定する経年劣化曲線推定過程(S3)と、
診断対象建物の存在する現地で、前記診断対象建物の各部位の前記機械的な物性値を実測し、前記経年劣化曲線と前記実測した機械的な物性値とを比較して部位別の余寿命を推定する部位別余寿命推定過程(S4)とを含む。
この場合、部位別の余寿命推定を総合的に判断した建物の余寿命判定が行える。
前記部位別余寿命推定過程(S5)において、前記診断対象建物の一部の部位については、前記診断対象建物の前記機械的な物性値として、前記現地・加速試験−物性値関係から得られる診断対象建物の機械的な物性値を用いるようにしても良い。
現地において、加速試験で得られるような物性値を直接には得られない部位がある。このような直接に物性値を得られないことが想定される部位の物性値については、前記の現地・加速試験−物性値関係を予め求めておき、この関係を介して余寿命を求めることができる。
屋根、外壁、および床は、建物の基本的構造部位であり、これらについては、部位別の余寿命を求めることが好ましい。また、立地条件の他に、建物の仕様、建物の方位、住まい方、気候変動は、建物の寿命に大きく影響するため、これら仕様、方位、住まい方、気候変動をパラメータとして、パラメータ別のシミュレーションを行い、各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量を求めることが、精度の良い寿命推定のために好ましい。
建物の部位の材料の劣化は、温度、湿度、紫外線照射量、受けた繰り返し荷重等によって変化するため、これらの劣化因子を劣化が生じ易い環境とすることで、加速試験が行える。
試験用の建物の各部位を劣化促進環境下で劣化促進させて機械的な物性値の変化を調べ、前記機械的な物性値と促進劣化時間との関係を抽出した結果を記憶する加速試験結果記憶手段(1)と、
前記建物の立地条件をパラメータとして少なくとも含む一つまたは複数のパラメータを用いたシミュレーションを行い、前記パラメータの違いによる、前記各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量を求め、またはこの求められた劣化因子毎の負荷量の時間変化量を記憶するシミュレーション手段(2)と、
前記加速試験記憶手段に記憶された前記物性値と促進劣化時間との関係から、前記シミュレーション手段で求められた劣化因子毎の負荷量の時間変化量に相当する場合の、前記各部位の材料毎の前記機械的な物性値の経年劣化曲線を推定する経年劣化曲線推定手段(3)と、
診断対象建物の存在する現地で、前記診断対象建物の各部位の前記機械的な物性値を実測した結果の入力値と前記経年劣化曲線とを比較して部位別の余寿命を推定する部位別余寿命推定手段(4)とを含む。
なお、この劣化診断システムは、現存する建物を診断対象とするが、この劣化診断システムを用いると、新規材料の採用の際に耐用年数を知るための手掛かりとなる。したがって、効率的メンテナンスに配慮した住宅等の建物の設計ツールとしての利用も可能となる。
この場合、部位別の余寿命判定を総合的に判断した建物の余寿命判定が行える。
前記部位別余寿命推定手段(4)は、前記診断対象建物の一部の部位については、前記診断対象建物の前記機械的な物性値として、前記現地・加速試験−物性値関係から得られる診断対象建物の機械的な物性値を用いるようにしても良い。
現地において、加速試験で得られるような物性値を直接得られない部位があるため、この直接得られないことが想定される部位の物性値については、前記の現地・加速試験−物性値関係を予め求めておくことで、この関係を介して余寿命を求めることができる。
前記「建物の各部位」は、建物の主要な部位であり、例えば、外壁、床、および屋根である。前記加速試験は、外壁、床、屋根等の建物の各部位を、建物とは独立した試験体の状態で行っても、また建物に構築された状態で行っても良い。前記「劣化促進環境」は、建物が自然に受ける状態より、温度、湿度、紫外線照射量、および繰り返し荷重の負荷うちのいずれか一つ、または任意の複数、または全てを大きくした環境である。すなわち、加温、加湿、紫外線照射、および繰り返し荷重の負荷のいずれか一つまたは複数種の組み合わせを行った環境である。この劣化促進環境は、前記温度等を段階を変えて与えることが好ましい。前記繰り返し荷重は、地震により建物に作用する荷重や、台風,竜巻等の風力で建物に作用する荷重等である。床は家具などの積載荷重や、人間が移動する際に加わる荷重が作用するが、前記繰り返し荷重には、これらの積載荷重や人が移動する際に加わる荷重を含む。前記劣化促進環境によって、劣化が促進し、実用可能な試験時間で試験が行える。前記機械的な物性値は、例えば曲げ強度であり、加速試験中に定期的に調べる。前記加速劣化曲線aは、建物の各部位毎に、かつ劣化促進環境の種類および段階毎に求める。前記加速試験や加速劣化曲線aは、例えばアレニウス法に従って行う。
この劣化因子毎の負荷量の時間変化量は、例えば、横軸に年数、縦軸に劣化因子の種類毎の程度を示したグラフ上の曲線bとして求める。
前記パラメータには、立地条件の他に、建物の仕様、建物の方位、住まい方、および気候変動のうちのいずれか一つまたは複数、例えば全てを設定することが好ましい。前記シミュレーションは、前記パラメータの違い毎に、前記各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量を求める処理である。前記「劣化因子」としては、温度、湿度、紫外線量がある。前記劣化因子毎の負荷量の時間変化量は、例えば温湿度等の劣化因子毎に、その劣化因子状態量と年数とで表される負荷量関係曲線bとして求める。
例えば、曲線bから部材が受ける平均温度または平均湿度を求める。曲線aからは、期間平均温度に相当する曲線も推定できるため、この推定曲線が前記曲線cとなる。曲線cについては、劣化因子の少しの大きさの違いで大きく機械的性質が変わる場合は種類が増える。そうでない場合は、1本でも可能である。例えば、地域的に求めることが考えられるが、分けても余寿命として大きく違いがなければ、1本に出来る。
立地、建物方位、住まい方、気象変動の選択は、入力手段12から入力された情報を入力処理手段10で処理することで行う。入力手段12は、例えば、画面表示手段13に、立地、建物方位、住まい方、および気象変動の選択項目を表示させ、入力手段12からその選択項目を選択する入力を行わせるようにする。
上記選択項目は、例えば、
立地の場合、省エネ断熱地域区分のIVであり、
建物方位の場合、南面であり、
住まい方の場合、感想ぎみ、湿気ぎみの区別であり、
気象変動の場合、気象変動なし〈従来のペース〉、気象変動あり(最不利益平均温度4℃上昇)などである。
現地において、加速試験で得られるような物性値を直接に得られない部位があるため、この直接に得られないことが想定される部位の物性値については、前記の現地・加速試験−物性値関係の曲線eを予め求めておくことで、この関係を介して余寿命を求めることができる。
曲線eは、例えば、屋根下地材において、現地での打撃反発力の実測の後、その部材を持ち帰り、機械的性質である引き抜き力測定試験を行い、両者の相関性と関係〈たとえば関係式〉を求めて得られる。
前記部位別余寿命推定手段4は、前記診断対象建物の一部の部位については、前記診断対象建物の前記機械的な物性値として、前記現地・加速試験−物性値関係の曲線eから得られる診断対象建物の機械的な物性値を用いる。
例えば、屋根、外壁、床の劣化状況レベルである部位別余寿命を推定し(S6a)、その診断した中で、最短余寿命となる部位の余寿命を、住宅等の診断対象建物の余寿命であると判定する(S6b)。
また、現地において、加速試験で得られるような物性値を直接には得られない部位があっても、このような直接に物性値を得られないことが想定される部位の物性値については、前記現地・加速試験−物性値関係の曲線eを求めておくことで、この関係を介してその部位の余寿命を求めることができ、建物の余寿命を判定できる。
このようにリフォーム後の建物の仕様等で再度シミュレーションを行うことで、各劣化因子の情報を取得できる。この際、加速試験の再試行の必要はなく、直ちにリフォーム後の劣化曲線bとして再構築ができる。
この実施形態における他の各過程(S1)(S3〜S6)は、リフォーム後のシミュレーション結果を用いる他は、図1,図2と共に前述した第1の実施形態と同様である。
なお、リフォームについて具体例を挙げると、例えば、屋根材について、スレート葺きから金属屋根に増し葺きを行った場合、金属瓦の裏面の断熱材によって、元々あった下地材が受ける熱的ストレスは大きく減少するため、リフォームの後は寿命判定曲線dは緩やかになる(別の曲線になる)ため、下地の寿命が伸びることが考えられる。また、逆に、屋根裏から断熱すれば、寿命が短くなる。
2…シミュレーション手段
3…経年劣化曲線推定手段
4…部位別余寿命推定手段
5…現地・加速試験−物性値関係設定手段
6…建物余寿命判定手段
7…表示処理手段
10…入力処理手段
11…演算処理装置
12…入力手段
13…画面表示手段
Claims (7)
- 試験用の建物の各部位を劣化促進環境下で劣化促進させて機械的な物性値の変化を調べ、前記機械的な物性値と促進劣化時間との関係を抽出する加速試験過程と、
前記建物の立地条件をパラメータとして少なくとも含む一つまたは複数のパラメータを用いたシミュレーションを行い、前記パラメータの違いによる、前記各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量を求めるシミュレーション過程と、
前記加速試験過程で得た前記物性値と促進劣化時間との関係から、前記シミュレーション過程で得た劣化因子毎の負荷量の時間変化量に相当する場合の、前記各部位の材料毎の前記機械的な物性値の経年劣化曲線を推定する経年劣化曲線推定過程と、
診断対象建物の存在する現地で、前記診断対象建物の各部位の前記機械的な物性値を実測し、前記経年劣化曲線と前記実測した機械的な物性値とを比較して部位別の余寿命を推定する部位別余寿命推定過程とを含む、
建物の劣化診断方法。 - 請求項1において、前記部位別余寿命推定過程で得た部位別の余寿命のうち、最短となる余寿命を求め、この最短となる余寿命を前記診断対象建物の余寿命と判定する建物余寿命判定過程を含む建物の劣化診断方法。
- 請求項1または請求項2において、前記現地で得られる前記機械的な物性値と前記加速試験過程で得られる前記機械的な物性値との関係である現地・加速試験−物性値関係を求める現地・加速試験−物性値関係設定過程を含み、
前記部位別余寿命推定過程において、前記診断対象建物の一部の部位については、前記診断対象建物の前記機械的な物性値として、前記現地・加速試験−物性値関係から得られる診断対象建物の機械的な物性値を用いる建物の劣化診断方法。 - 請求項1ないし請求項3のいずれか1項において、前記各部位として、屋根、外壁、および床を含み、前記パラメータとして、前記立地条件の他に、建物の仕様、建物の方位、住まい方、気候変動を含み、前記劣化促進環境は、加温、加湿、紫外線照射、および繰り返し荷重のいずれか一つまたは複数種を段階的に変化させる環境であり、前記機械的な物性値として曲げ強度を含む建物の劣化診断方法。
- 試験用の建物の各部位を劣化促進環境下で劣化促進させて機械的な物性値の変化を調べ、前記機械的な物性値と促進劣化時間との関係を抽出した結果を記憶する加速試験結果記憶手段と、
前記建物の立地条件をパラメータとして少なくとも含む一つまたは複数のパラメータを用いたシミュレーションを行い、前記パラメータの違いによる、前記各部位の材料が受ける劣化因子毎の負荷量の時間変化量を求め、またはこの求められた劣化因子毎の負荷量の時間変化量を記憶するシミュレーション手段と、
前記加速試験記憶手段に記憶された前記物性値と促進劣化時間との関係から、前記シミュレーション手段で求められた劣化因子毎の負荷量の時間変化量に相当する場合の、前記各部位の材料毎の前記機械的な物性値の経年劣化曲線を推定する経年劣化曲線推定手段と、
診断対象建物の存在する現地で、前記診断対象建物の各部位の前記機械的な物性値を実測した結果の入力値と前記経年劣化曲線とを比較して部位別の余寿命を推定する部位別余寿命推定手段とを含む、
建物の劣化診断システム。 - 請求項5において、前記部位別余寿命推定手段で得た部位別の余寿命のうち、最短となる余寿命を求め、この最短となる余寿命を前記診断対象建物の余寿命と判定する建物余寿命判定手段を有する建物の劣化診断システム。
- 請求項5または請求項6において、前記現地で得られる前記機械的な物性値に相当する値と前記加速試験結果記憶手段に記憶された前記機械的な物性値との関係である現地・加速試験−物性値関係を記憶した現地・加速試験−物性値関係設定手段を有し、
前記部位別余寿命推定手段は、前記診断対象建物の一部の部位については、前記診断対象建物の前記機械的な物性値として、前記現地・加速試験−物性値関係から得られる診断対象建物の機械的な物性値を用いる建物の劣化診断システム。
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