JP2016017846A - Structure safety verification system, and method and program for structure safety verification - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、構造物安全性検証システム、構造物安全性検証方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to a structure safety verification system, a structure safety verification method, and a program.
近年、構造物(建築物)の地震に対する耐震性能についての関心が高まってきている。このため、地震時の構造物の健全性は、加速度計やひずみゲージおよび変位計等の構造物の変形に関わる情報を計測する計測手段を設けることにより、監視されていることがある。
そして、これらの計測手段で計測されたデータは、現場から離れたデータ監視室等に送られ、データ解析コンピュータ等によって収集される。データ解析コンピュータはこの構造物(建物)の層間変形を算出し、設定値と比較することにより、構造物の損傷の有無を判定し、地震発生後の健全性評価や安全性の確認等に使用している(例えば、特許文献1参照)。
In recent years, there has been an increasing interest in the earthquake resistance of structures (buildings) against earthquakes. For this reason, the soundness of structures during earthquakes may be monitored by providing measurement means for measuring information related to deformation of structures such as accelerometers, strain gauges, and displacement gauges.
The data measured by these measuring means is sent to a data monitoring room or the like away from the site and collected by a data analysis computer or the like. The data analysis computer calculates the interlaminar deformation of this structure (building) and compares it with the set value to determine whether the structure is damaged, and is used for soundness assessment and safety confirmation after the earthquake (For example, refer to Patent Document 1).
また、地震や強風等の外力若しくは構造材料の経年劣化によって発生する構造物(建物)の損傷を常時微動計測に基づいて判定する方法も使用されている(例えば、特許文献2参照)。ここで、特許文献2においては、健全時の固有振動数と評価時の固有振動数とを振動特性の次数毎に比較して固有振動数の数値が低下している振動特性の次数が明らかになるので、固有振動数と固有モードとの間の関係に基づいて構造物の何れの部分において損傷が発生しているのかを判定している。
上記のように地震や強風等の外力は、構造物に振動をもたらし、構造物(建物)を損傷させることがある。さらに、構造物(建物)を損傷させるほどの規模でない振動であっても、居住性を低下させる要因となることが知られている。
In addition, a method of determining damage to a structure (building) caused by an external force such as an earthquake or a strong wind or aged deterioration of a structural material based on constant microtremor measurement is also used (see, for example, Patent Document 2). Here, in Patent Document 2, the natural frequency at the time of soundness and the natural frequency at the time of evaluation are compared for each order of the vibration characteristics, and the order of the vibration characteristics is clarified. Therefore, it is determined which part of the structure is damaged based on the relationship between the natural frequency and the natural mode.
As described above, an external force such as an earthquake or a strong wind may cause vibration to the structure and damage the structure (building). Furthermore, it is known that even if the vibration is not large enough to damage the structure (building), it becomes a factor that reduces the habitability.
しかしながら、上述した特許文献1においては、竣工後の構造物(建物)が設計通りの強度に建設されたか否かが実際には判らない。すなわち、設計時に設定した設計基準値、例えば建設時に打たれたコンクリートの梁の強度が層間変形1/100で梁に損傷が生じるとの設計基準値であっても、実際に建設された構造物が層間変形2/100で損傷が生じる強度となっている場合がある。この場合、地震において1/100の変形が発生したとしても、コンクリートの梁が損傷しているか否かは厳密には不明であり、損傷していない可能性もある。 However, in the above-mentioned Patent Document 1, it is not actually known whether or not the completed structure (building) is constructed with the strength as designed. That is, even if the design standard value set at the time of design, for example, the design standard value at which the strength of the concrete beam struck at the time of construction is 1/100 of the interlayer deformation causes damage to the beam, However, there is a case where the strength is such that damage is caused by interlayer deformation 2/100. In this case, even if a deformation of 1/100 occurs in an earthquake, it is strictly unknown whether the concrete beam is damaged or not, and there is a possibility that the concrete beam is not damaged.
また、特許文献2においては、構造物(建物)の健全時の固有振動数と評価時の固有振動数とを振動特性の次数毎に比較し、固有振動数の数値が低下している振動特性により損傷の発生を判定している。しかしながら、固有振動数は、構造物を支える構造躯体の損傷だけでなく、構造躯体ではない雑壁や天井などの非構造部材の損傷によっても変化する。このため、構造躯体あるいは非構造部材(雑壁や天井など)のいずれがどの程度損傷したかの判定を行うことが困難であり、構造物の継続使用を判定することが困難である。 In Patent Document 2, the natural frequency of a structure (building) when healthy and the natural frequency at the time of evaluation are compared for each order of the vibration characteristics, and the vibration characteristic in which the numerical value of the natural frequency is reduced. Is used to determine the occurrence of damage. However, the natural frequency changes not only due to damage to the structural casing that supports the structure but also due to damage to non-structural members such as miscellaneous walls and ceilings that are not the structural casing. For this reason, it is difficult to determine how much the structural housing or non-structural member (such as a miscellaneous wall or ceiling) has been damaged, and it is difficult to determine the continued use of the structure.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、構造物に掛かる外力による損傷程度を推定する構造物安全性検証システム、構造物安全性検証方法及びプログラムを提供することを目的の一つとする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and it is an object of the present invention to provide a structure safety verification system, a structure safety verification method, and a program for estimating the degree of damage caused by an external force applied to a structure. I will.
上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、複数の層からなる構造物の前記層の振動を計測するセンサが当該構造物に設けられており、構造物近傍の風力値の情報と構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報との少なくとも何れかの情報に応じて、前記センサの計測データから前記各層の層間変位を求める層間変位計測部と、前記構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する微振動センサから、当該構造物の常時微動の固有周期を求める固有周期計測部と、前記層間変位計測部が求めた前記層間変位と、前記固有周期計測部が求めた前記固有周期とにより、前記構造物の健全性を評価する構造物安全性評価部とを備えたことを特徴とする構造物安全性検証システムである。 In order to solve the above-described problem, according to one embodiment of the present invention, a sensor that measures vibration of the layer of the structure including a plurality of layers is provided in the structure, and information on the wind force value in the vicinity of the structure is provided. And an interlayer displacement measuring unit for obtaining an interlayer displacement of each layer from the measurement data of the sensor according to at least one of information that predicts the arrival of an earthquake that vibrates the structure, and an uppermost layer of the structure Alternatively, from the micro vibration sensor that measures the micro vibration of the layer in the vicinity of the uppermost layer, the natural period measuring unit that obtains the natural period of the constant tremor of the structure, the interlayer displacement obtained by the interlayer displacement measuring unit, and the natural displacement A structure safety verification system comprising: a structure safety evaluation unit that evaluates the soundness of the structure based on the natural period obtained by a period measurement unit.
また、本発明の一態様の構造物安全性検証システムは、前記構造物に振動を与える風の到来を検出する計測制御部を備え、前記構造物安全性評価部は、前記風の到来を最大瞬間風速の大きさに応じて検出し、前記構造物の健全性を評価することを特徴とする。 The structural safety verification system according to one aspect of the present invention includes a measurement control unit that detects the arrival of wind that gives vibration to the structure, and the structural safety evaluation unit maximizes the arrival of the wind. It is detected according to the magnitude of the instantaneous wind speed, and the soundness of the structure is evaluated.
また、本発明の一態様の構造物安全性検証システムは、前記構造物の近傍の瞬間風速を検出して、前記風力値の情報を出力する風力検出部を備え、前記構造物安全性評価部は、前記検出した瞬間風速から抽出した前記最大瞬間風速の大きさに応じて、前記構造物の健全性を評価することを特徴とする。 The structure safety verification system according to one aspect of the present invention includes a wind power detection unit that detects an instantaneous wind speed near the structure and outputs information of the wind force value, and the structure safety evaluation unit Is characterized in that the soundness of the structure is evaluated according to the magnitude of the maximum instantaneous wind speed extracted from the detected instantaneous wind speed.
また、本発明の一態様の構造物安全性検証システムにおいて、前記計測制御部は、前記構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報を取得し、前記センサは、前記取得した地震の到来を予測する情報が示す震度の大きさに応じて前記構造物の前記層の振動を計測することを特徴とする。 Further, in the structure safety verification system according to one aspect of the present invention, the measurement control unit acquires information for predicting the arrival of an earthquake that gives vibration to the structure, and the sensor receives the acquired arrival of the earthquake. The vibration of the layer of the structure is measured according to the magnitude of the seismic intensity indicated by the information for predicting.
また、本発明の一態様の構造物安全性検証システムにおいて、前記構造物安全性評価部が、前記層間変位が予め設定された層間変位閾値を超えるか否かを判定した第1の判定結果と、また前記固有周期が予め設定した固有周期閾値を超えるか否かを判定した第2の判定結果との組み合わせにより、前記構造物の健全性を評価することを特徴とする。 Further, in the structure safety verification system according to one aspect of the present invention, the structure safety evaluation unit determines whether the interlayer displacement exceeds a preset interlayer displacement threshold or not. In addition, the soundness of the structure is evaluated by a combination with a second determination result for determining whether or not the natural period exceeds a preset natural period threshold value.
また、本発明の一態様の構造物安全性検証システムにおいて、前記構造物の最上層あるいは最上層近傍に配置され、当該構造物の傾斜角を計測する傾斜角計測部をさらに有し、前記構造物安全性評価部が、前記層間変位、前記固有周期及び前記傾斜角により、前記構造物の健全性を評価することを特徴とする。 Further, in the structural safety verification system of one aspect of the present invention, the structural safety verification system further includes an inclination angle measurement unit that is disposed in the uppermost layer of the structure or in the vicinity of the uppermost layer, and measures an inclination angle of the structure. The physical safety evaluation unit evaluates the soundness of the structure based on the interlayer displacement, the natural period, and the inclination angle.
また、本発明の一態様は、上記の構造物安全性検証システムにおいて、前記構造物安全性評価部が、前記層間変位が予め設定された層間変位閾値を超えるか否かを判定した第1の判定結果と、また前記固有周期が予め設定した固有周期閾値を超えるか否かを判定した第2の判定結果と、前記傾斜角が予め設定した傾斜角閾値を超えるか否かを判定した第3の判定結果との組み合わせにより、前記構造物の健全性を評価することを特徴とする。 According to another aspect of the present invention, in the structure safety verification system, the structure safety evaluation unit determines whether the interlayer displacement exceeds a preset interlayer displacement threshold value. A determination result, a second determination result that determines whether or not the natural period exceeds a preset natural period threshold value, and a third that determines whether or not the tilt angle exceeds a preset tilt angle threshold value The soundness of the structure is evaluated by a combination with the determination result.
また、本発明の一態様は、上記の構造物安全性検証システムにおいて、前記構造物安全性評価部の評価結果に基づいて、前記構造物における免震構造の免震特性を調整することを特徴とする。 Moreover, one aspect of the present invention is characterized in that, in the structure safety verification system, the base isolation characteristics of the base isolation structure in the structure are adjusted based on an evaluation result of the structure safety evaluation unit. And
また、本発明の一態様は、複数の層からなる構造物の前記層の振動を計測するセンサが当該構造物に設けられており、構造物近傍の風力値の情報と構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報との少なくとも何れかの情報に応じて、前記センサの計測データから前記各層の層間変位を層間変位計測部が求めるステップと、前記構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する微振動センサから、当該構造物の常時微動の固有周期を固有周期計測部が求めるステップと、前記層間変位計測部が求めた前記層間変位と、前記固有周期計測部が求めた前記固有周期とにより、前記構造物の健全性を評価するステップとを含むことを特徴とする構造物安全性検証方法である。 Further, according to one embodiment of the present invention, a sensor that measures vibration of the layer of the structure including a plurality of layers is provided in the structure, and the wind force information in the vicinity of the structure and the vibration are applied to the structure. A step in which an inter-layer displacement measuring unit obtains an inter-layer displacement of each layer from measurement data of the sensor in accordance with at least one of information that predicts the arrival of an earthquake, and the uppermost layer of the structure or the vicinity of the uppermost layer The natural period measuring unit obtains the natural period of microtremors of the structure from the micro vibration sensor that measures the micro vibrations of the layer, the interlayer displacement obtained by the interlayer displacement measuring part, and the natural period measuring part And a step of evaluating the soundness of the structure based on the natural period obtained by the method.
また、本発明の一態様は、複数の層からなる構造物の安全性を評価する構造物安全性検証システムのコンピュータに、複数の層からなる構造物の前記層の振動を計測するセンサが当該構造物に設けられており、構造物近傍の風力値の情報と構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報との少なくとも何れかの情報に応じて、前記センサの計測データから前記各層の層間変位を層間変位計測部が求めるステップと、前記構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する微振動センサから、当該構造物の常時微動の固有周期を固有周期計測部が求めるステップと、前記層間変位計測部が求めた前記層間変位と、前記固有周期計測部が求めた前記固有周期とにより、前記構造物の健全性を評価するステップとを実行させるためのプログラムである。 Further, according to one aspect of the present invention, there is provided a computer for a structure safety verification system that evaluates the safety of a structure including a plurality of layers. Provided in the structure, and based on at least one of the information on the wind power value in the vicinity of the structure and the information for predicting the arrival of an earthquake that vibrates the structure, from the measurement data of the sensor, From the step of the interlayer displacement measurement unit obtaining the interlayer displacement, and the microvibration sensor that measures the microvibration of the uppermost layer of the structure or a layer near the uppermost layer, the natural period of the microtremor of the structure is the natural period measurement unit. And the step of evaluating the soundness of the structure based on the interlayer displacement obtained by the interlayer displacement measuring unit and the natural period obtained by the natural period measuring unit. Is a program.
以上説明したように、本発明によれば、構造物に掛かる外力による損傷程度を推定する構造物安全性検証システム、構造物安全性検証方法及びプログラムを提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide a structure safety verification system, a structure safety verification method, and a program for estimating the degree of damage due to external force applied to a structure.
本発明の構造物安全性検証システムは、複数の層からなる構造物の全層の各々、あるいはいくつかの層に、層の振動を計測するセンサを設けて、構造物近傍の風力値の情報と構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報との少なくとも何れかの情報に応じて、センサの計測データからセンサを設けた各層の層間変位を求める層間変位計測部を設置し、また、構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する固有周期計測部を設け、この固有周期計測部により当該構造物の常時微動から構造物の固有周期を計測する。また、本発明の構造物安全性検証システムは、構造物安全性評価部が、層間変位計測部が計測した層間変位と、固有周期計測部が計測した固有周期とにより、構造物の健全性を評価する。これにより、本発明の構造物安全性検証システムは、構造物に掛かる外力により生じ得る構造物の損傷を、外力がかかる際における構造物の相間変位と外力がかかる前後における固有周期の差分とにより、複合的な構造物の継続使用の可否などに対応する判定を行うことができる。 The structure safety verification system of the present invention is provided with sensors for measuring vibrations of layers in each or several layers of a structure composed of a plurality of layers, and information on wind power values in the vicinity of the structure. And an interlaminar displacement measuring unit for obtaining interlaminar displacement of each layer provided with the sensor from the measurement data of the sensor in accordance with at least one of the information that predicts the arrival of an earthquake that gives vibration to the structure, A natural period measurement unit that measures fine vibrations of the uppermost layer of the structure or a layer in the vicinity of the uppermost layer is provided, and the natural period of the structure is measured from the fine movement of the structure by the natural period measurement unit. In the structural safety verification system according to the present invention, the structural safety evaluation unit checks the soundness of the structure by the interlayer displacement measured by the interlayer displacement measuring unit and the natural period measured by the natural period measuring unit. evaluate. As a result, the structural safety verification system of the present invention can detect structural damage caused by an external force applied to the structure based on the interphase displacement of the structure when the external force is applied and the difference between the natural periods before and after the external force is applied. It is possible to make a determination corresponding to whether or not the composite structure can be used continuously.
<第1の実施形態>
以下、図を用いて本発明の第1の実施形態の構造物安全性検証システムの説明を行う。図1は、本発明の第1の実施形態による構造物安全性検証システムの構成例と、評価対象の構造物に設けた加速度センサ及び微振動センサとが接続された構成を表す概念図である。
図1において、構造物安全性検証システム1は、インターネットや構造物内に設けられたLANなどからなる情報通信網を介して、構造物100に設けられている各種センサから、それぞれのセンサが検出したデータが供給される。例えば、構造物100のそれぞれの階の振動を検出するセンサとして加速度センサが設けられている。加速度センサS0からSn(0は基礎、1からnまでは構造物の階数)の各々から地震の振動データとして加速度データが供給される。加速度センサS0は、構造物の基礎部分における加速度を計測するために設けられており、耐震評価の対象の構造物の最下層部分(例えば、地下が無い場合、1階1001の下の地盤上に設けられた基礎)に印加される地動加速度を計測し、加速度データとして情報通信網を介して構造物安全性検証システム1に対して出力する。
<First Embodiment>
Hereinafter, the structure safety verification system according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a conceptual diagram showing a configuration example of a structure safety verification system according to a first embodiment of the present invention, and a configuration in which an acceleration sensor and a fine vibration sensor provided in a structure to be evaluated are connected. .
In FIG. 1, the structure safety verification system 1 detects each sensor from various sensors provided in the
また、加速度センサS1からSnの各々は、それぞれ1階からn階における自身に印加される加速度値を計測して加速度データとして、情報通信網を介して構造物安全性検証システム1に対して送信している。ここで、加速度センサは、図1に示すように、構造物のそれぞれの階に配置されている。図1の構造物100が6階立ての構造物(建物)である場合、1階1001に加速度センサS1が配置され、2階1002に加速度センサS2が配置され3階1003に加速度センサS3が配置され、4階1004に加速度センサS4が配置され、5階1005に加速度センサS5が配置され、6階1006に加速度センサS6が配置され、屋上100Rに加速度センサS7が配置されている。また、構造物100の基礎部1000には加速度センサS0が配置されている。また、構造物100の屋上100Rには、微振動センサSBが配置されている。また、この微振動センサSBは、屋上100Rでなくとも、屋上100R近傍の最上階に配置しても良い。さらに、構造物100の屋上100Rには、風力計SW(風力検出部)が配置されている。また、この風力計SWは、屋上100Rでなくとも、屋上100R近傍の最上階に配置しても良い。
Also, each of the acceleration sensor S 1 from S n as the acceleration data by measuring an acceleration value applied from the first floor, respectively in its in n floors to structure security verification system 1 via the information communication network Is sending. Here, as shown in FIG. 1, the acceleration sensor is disposed on each floor of the structure. If the
構造物安全性検証システム1は、層間変位計測部11、固有周期計測部12、構造物安全性評価部13及びデータベース14を備えている。
層間変位計測部11は、例えば、加速度センサS0から加速度センサS6の各々から供給される加速度データを2回積分して、基礎1000、1階1001からn階100nまでの加速度方向の変位を求め、隣接する階同士の変位の差分を算出し、構造物100のそれぞれの階の層間変位δを求める。このとき、層間変位計測部11は、各加速度センサから供給される地震における加速度データから、各階毎に最大加速度を抽出して、この最大加速度を2回積分して距離を求め、この距離を各階毎の変位とする。また、層間変位計測部11は、得られた各階の層間変位δの各々を、それぞれの階の高さで除算し、各階の層間変形角Δ(ラジアン)を算出する。なお、加速度データから変位を求める方法は、本実施形態に記載されているもの以外の他の方法を用いても良い。また、層間変位計測部11は、例えば、加速度センサS0から加速度センサS6の各々から供給される加速度データに基づいて、地震の到来を検出してもよい。層間変位計測部11は、上記の加速度データの値が予め定めた閾値を超える加速度を検出した場合に、地震の到来を検出し、検出結果を計測制御部16に通知する。
The structure safety verification system 1 includes an interlayer
Interlayer
固有周期計測部12は、微振動センサSBから供給される微少振動データの周波数解析を行う。そして、固有周期計測部12は、パワースペクトルにおけるピーク(最も高いパワースペクトル値)となる周波数を固有周波数(固有振動数)として選択し、この固有周波数の周期を固有周期として出力する。
図2は、構造物の固有周期の変化を示す図である。図2において、縦軸は固有周期を示しており、横軸は時間を示している。固有周期は、構造物の剛性に対応するものであり、剛性が低い場合に長くなり、剛性が高い場合に短くなる。すなわち、図2に示すように、地震による強い地震により応力が与えられることにより、構造物の構造躯体の部材(建物の主要な構造体や骨組みなど)あるいは非構造躯体の部材(雑壁、天井など)に損傷が発生し、構造物の剛性が低下し、固有振動数が低くなる。本実施形態においては、層間変形角Δ及び固有周期Tは絶対値にて示される。
また、上述した微振動センサSBの他に、構造物の最下層に他の微振動センサを設け、固有周期計測部12がこの他の微振動センサの微少振動データに基づいて、微振動センサSBの出力する微少振動データに重畳しているノイズ成分を除去し、より正確な固有周波数を求め、より正確な固有周期を求める構成としても良い。
The natural
FIG. 2 is a diagram illustrating a change in the natural period of the structure. In FIG. 2, the vertical axis represents the natural period, and the horizontal axis represents time. The natural period corresponds to the rigidity of the structure, and becomes longer when the rigidity is low, and becomes shorter when the rigidity is high. That is, as shown in FIG. 2, members of a structural structure (such as a main structure or a framework of a building) or non-structural structures (miscellaneous walls, ceilings, etc.) due to a strong earthquake caused by an earthquake. Etc.), the rigidity of the structure is lowered, and the natural frequency is lowered. In the present embodiment, the interlayer deformation angle Δ and the natural period T are indicated by absolute values.
In addition to the above-described fine vibration sensor SB, another fine vibration sensor is provided in the lowermost layer of the structure, and the natural
構造物安全性評価部13は、層間変位計測部11の求めた層間変形角Δと、固有周期計測部12の求めた構造物の固有周期とにより、構造躯体の損傷度合いを判定している。すなわち、構造物安全性評価部13は、層間変形角Δと予め設定されている設計層間変形角(層間変位閾値)とを比較し、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているか否かの判定を行う。このとき、構造物安全性評価部13は、固有周期Tと固有周期の初期値(例えば、構造物を建設した直後の固有周期あるいは地震発生直前の固有周期)とを比較し、固有周期Tが固有周期の初期値以下であるか否かの判定を行う。
また、固有周期の初期値に対して経時変化のマージンを加えて、固有周期の初期値の代わりに固有周期閾値を生成し、この固有周期閾値と固有周期Tとを比較するようにしても良い。ここで、固有周期の初期値<固有周期閾値である。この固有周期の初期値または固有周期閾値と、設計層間変形角とは、予め構造物安全性評価部13内の記憶部に記憶されており、構造物安全性評価部13が判定を行う際、自身内部の上記記憶部から読み出して用いる。なお、上記の固有周期に基づいた判定は、上記のように地震に起因する構造物100の損傷度を判定する用途に用いる他にも、他の外的要因に起因する構造物100の損傷度を判定する際に有効である。例えば、他の外的要因として、強風等が挙げられる。
The structure
Further, a margin of change over time may be added to the initial value of the natural period, a natural period threshold value may be generated instead of the initial value of the natural period, and the natural period threshold value and the natural period T may be compared. . Here, the initial value of the natural period <the natural period threshold value. The initial value or natural period threshold value of the natural period and the design interlayer deformation angle are stored in advance in the storage unit in the structure
図3は、図1のデータベース14に記憶されている判定テーブルの構成を示す図である。この判定テーブルは、層間変形角Δ及び設計層間変形角の比較結果と、固有周期T及び固有周期の初期値の比較結果との組み合わせによる構造物の健全性の判定結果が示されている。設計層間変形角は、この値を超える層間変位が発生した場合、構造躯体の部材が変形などの損傷を受ける大きさ(破断などを含め、構造躯体の部材が変形した状態から元に戻らない状態となる塑性変形の限界を示す大きさ)に設定されている。以下、固有周期Tと層間変形角Δとの判定のパターンを示すパラメータパターンに対応する構造物の安全性(健全性)の判定を示す。
FIG. 3 is a diagram showing the configuration of the determination table stored in the
・パラメータパターンA
層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、かつ固有周期閾値に比較して固有周期が長くなり剛性が低下していると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。建物の状況は、構造躯体の損傷は想定以上であり、建物の損傷の大きさが想定以上であると推定される。これにより、判定結果は、「建物の損傷の早急な調査が必要である」とされている。
-Parameter pattern A
If the interlaminar deformation angle Δ exceeds the designed interlaminar deformation angle, and it is judged that the natural period is longer and the rigidity is lower than the natural period threshold, the degree of building damage is shown below Is estimated as follows. As for the situation of the building, it is estimated that the damage to the structural frame is more than expected and the magnitude of the damage to the building is more than expected. As a result, the determination result is “an immediate investigation of building damage is necessary”.
・パラメータパターンB
層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、一方、固有周期閾値に比較して固有周期Tに変化がなく剛性が維持されていると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。固有周期Tの変化がないため、建物の構造躯体が設計における設計層間変形角より高い層間変形角として実際に建造されたとして、設計層間変形角を超えても損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」とされている。
・ Parameter pattern B
When the interlayer deformation angle Δ exceeds the designed interlayer deformation angle, on the other hand, if it is determined that the natural period T has no change compared to the natural period threshold and the rigidity is maintained, the degree of damage to the building is Estimated as shown below. Since there is no change in the natural period T, it can be assumed that the structural frame of the building was actually constructed as an interlayer deformation angle higher than the design interlayer deformation angle in the design, and that the damage is assumed to be less than expected even if the design interlayer deformation angle is exceeded. it can. As a result, the determination result is “can be used continuously, but must be used with caution”.
・パラメータパターンC
層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、一方、固有周期閾値に比較して固有周期Tが長くなり剛性が低下していると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。固有周期Tが長くなっているが、層間変形角Δが設計層間変形以下であるため、構造躯体ではなく建物の非構造躯体が損傷を受けており、構造躯体の損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」とされている。
-Parameter pattern C
When the interlayer deformation angle Δ is equal to or smaller than the designed interlayer deformation angle, on the other hand, if it is determined that the natural period T is longer and the rigidity is lower than the natural period threshold, the degree of damage to the building is as follows: Estimated as shown. Although the natural period T is long, the inter-layer deformation angle Δ is less than or equal to the design inter-layer deformation, so that the non-structural enclosure of the building is damaged, not the structural enclosure, and the structural enclosure is assumed to be less than expected. Can do. As a result, the determination result is “can be used continuously, but must be used with caution”.
・パラメータパターンD
層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、かつ固有周期閾値に比較して固有周期Tに変化がなく剛性が維持されていると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。層間変形角Δが設計層間変形以下であり、かつ固有周期Tに変化がなく剛性が維持されているため、建物の構造躯体及び建物の非構造躯体のいずれも損傷を受けおらず、構造躯体の損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能」とされている。
・ Parameter pattern D
When it is determined that the interlayer deformation angle Δ is equal to or smaller than the design interlayer deformation angle and the natural period T is not changed compared to the natural period threshold value and the rigidity is maintained, the degree of damage to the building is as follows. Estimated as shown. Since the interlayer deformation angle Δ is equal to or less than the design interlayer deformation and the natural period T does not change and the rigidity is maintained, neither the structural frame of the building nor the non-structural frame of the building is damaged. Damage can be estimated to be less than expected. As a result, the determination result is “continuous use is possible”.
本実施形態において、建物安全性評価部13は、上述した判定を、建物100の階毎に、建物100の固有周期Tと各階の層間変形角Δとを用いて、階毎に図3に示す判定テーブルによる判定を行う。そして、建物安全性評価部13は、建物100の階毎に判定結果を、データベース14の判定結果テーブルに書き込んで記憶させる。この判定結果テーブルは、建物毎に、各建物を識別する建物識別情報が付加されて、データベースに書き込まれる。なお、建物安全性評価部13は、上述した判定を計測制御部16の制御の基で実施する。
In the present embodiment, the building
計測制御部16は、予め定めた所定の大きさより大きな振動を建物100に生じさせ得る外的要因を検出して、当該外的要因の検出に応じて、建物安全性検証システム1の各部が機能し得る状態にする。
例えば、予め定めた所定の大きさより大きな振動を建物100に生じさせ得る要因として、地震と強風とを例示して説明する。地震の場合、計測制御部16は、通報サーバ9から、地震の到来を予測する情報の通報を受ける。例えば、地震の到来を予測する情報の通知とは、数秒後に地震が到来すること予測する「緊急地震速報」などの予測情報である。
The
For example, earthquakes and strong winds will be described as examples of factors that can cause the
一方、強風の場合、計測制御部16は、風力計SWによって検出された最大瞬間風速を、風速計SWから受ける。最大瞬間風速は、逐次検出された瞬間風速の最大値であり、時間平均して算出される「風速」より、強風が発生し始めたタイミングを検出する際に適している。1回の風であっても建物100は加振されることから、建物100の振動を解析するうえでは「最大瞬間風速」を利用する方が適している。また、本実施形態では、強風状態が収束したタイミングを判定する場合も、「最大瞬間風速」を利用する。
なお、風速計が無い場合など、実際に測定した風から最大瞬間風速を得ることができない場合がある。このような場合には、実際に測定した風の最大瞬間風速を用いて強風が発生し始めたタイミングを検出する上記の方法を下記の方法に代えてもよい。例えば、「緊急地震速報」を用いる場合のように、計測制御部16は、通報サーバ9から気象予報などの情報の通知を受け、その通知された情報から予測される最大瞬間風速を定め、定めた最大瞬間風速を用いて判定するようにしてもよい。
On the other hand, in the case of strong wind, the
In some cases, such as when there is no anemometer, the maximum instantaneous wind speed cannot be obtained from the actually measured wind. In such a case, the above-described method for detecting the timing when the strong wind starts to be generated using the maximum instantaneous wind speed of the actually measured wind may be replaced with the following method. For example, as in the case of using “Earthquake Early Warning”, the
このように、計測制御部16は、建物安全性評価部13を制御して、外的要因による振動が発生する前後の建物100の状態を検証することにより建物100の安全性評価を実施する。
Thus, the
図4は、データベース14に記憶されている判定結果テーブルの構成例を示す図である。この図4において、建物100の階毎に、その階の階数と、判定結果と、対応とについて記載されている。対応については、本実施形態においては、例えば、地震後の避難の緊急度が設定されている。この対応の項目については、使用者が適時設定する。
図4のように、1階1001が「継続使用可能」と判定され、2階1002が「継続使用可能だが、注意して利用する必要がある」と判定され、2階1003が「早急な調査が必要」と判定され、4階1004が「継続使用可能だが、注意して利用する必要がある」と判定されている。
FIG. 4 is a diagram illustrating a configuration example of the determination result table stored in the
As in Figure 4, the
この場合、3階1003が危険な状態にあるため、例えば余震がくる前に、3階1003より上の階の人間を非難させる必要があり、対応としては「緊急避難」となる。避難する人間が集中すると危険なため、「早急な調査が必要」と判定された階より、下層の階、この場合、2階1002及び1階1001の人間は避難指示を受けるまで待機する「指示まで待機」と対応する。建物安全性評価部13は、この判定結果に対する対応を予め設定されたルール(各階の損傷程度のパターンの組み合わせと、この組み合わせに対する対応とを関連づけたルール)により決定し、データベース14の図4に示す判定結果テーブルの対応の欄に書き込んで記憶させる。
なお、上記は地震時に用いる判定結果テーブルを例示したものであるが、強風時などの外的要因の場合においても同様の判定結果テーブルを用いた判定を行うようにしてもよい。
In this case, since the
Although the above is an example of a determination result table used during an earthquake, a similar determination result table may be used for external factors such as during strong winds.
次に、本実施形態による建物安全性検証システム1の建物の安全性を検証する処理を、図5Aから5Cを参照して説明する。図5Aは、本実施形態による建物安全性検証システム1による建物の安全性を検証する処理の流れを示すフローチャートである。 Next, processing for verifying the building safety of the building safety verification system 1 according to the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 5C. FIG. 5A is a flowchart showing a flow of processing for verifying building safety by the building safety verification system 1 according to the present embodiment.
ステップSm1:
計測制御部16は、地震の到来を検出したか否かを判定する。例えば、地震の到来を検出したか否かの判定では、計測制御部16が通報サーバ9から地震の到来を予測する情報の通知を受けたか否か、又は、層間変位計測部11により加速度センサS0から供給される加速度センサS0が計測した加速度が所定の地震判定閾値以上か否かを判定する。
Step Sm1:
The
ステップSm2:
ステップSm1における判定により、地震の到来を検出したと判定した場合(ステップSm1:Yes)、計測制御部16は、地震時の建物安全性評価モードの処理を開始させる。建物安全性評価部13は、地震時の建物安全性評価モードの処理を実施して評価結果を出力し、構造物安全性評価の処理を終える。
Step Sm2:
When it determines with the arrival in an earthquake having been detected by determination in step Sm1 (step Sm1: Yes), the
ステップSm3:
一方、ステップSm1における判定により、地震の到来を検出しなかったと判定した場合(ステップSm1:No)、計測制御部16は、強風を検出したか否かを判定する。
Step Sm3:
On the other hand, when it is determined by the determination in step Sm1 that the arrival of an earthquake has not been detected (step Sm1: No), the
ステップSm4:
ステップSm3における判定により、強風を検出したと判定した場合(ステップSm3:Yes)、計測制御部16は、強風時の建物安全性評価モードの処理を開始させる。建物安全性評価部13は、強風時の建物安全性評価モードの処理を実施して評価結果を出力し、構造物安全性評価の処理を終える。
Step Sm4:
If it is determined by the determination in step Sm3 that strong wind has been detected (step Sm3: Yes), the
以下、上記の地震時における建物安全性評価モードの処理と、強風時における建物安全性評価モードの処理のより具体的な手順についての一実施例を示し、それぞれについて順に説明する。 In the following, an example of more specific procedures of the processing in the building safety evaluation mode at the time of the earthquake and the processing in the building safety evaluation mode at the time of strong wind will be shown, and each will be described in order.
まず、地震時における建物安全性評価モードの処理の一実施例について説明する。
図5Bは、本実施形態による建物安全性検証システム1により地震時における建物の安全性を検証する処理(地震時の建物安全性評価モードの処理)の流れを示すフローチャートである。建物安全性検証システム1は、地震が発生した後、各階毎に図5Bのフローチャートの動作を行い、建物100の階毎の安全性の判定を行う。建物100がn階建てであれば、1階1001からn階100nまで順番にフローチャートによる判定処理を行う。計測制御部16が通報サーバ9から地震の到来を予測する情報の通知を受けた場合、又は、層間変位計測部11が、加速度センサS0から供給される加速度センサS0が計測した加速度が所定の地震判定閾値以上の場合、地震発生として以下のフローチャートの処理を実行する。
First, an example of processing in the building safety evaluation mode during an earthquake will be described.
FIG. 5B is a flowchart showing a flow of processing (building safety evaluation mode processing during an earthquake) for verifying building safety during an earthquake by the building safety verification system 1 according to the present embodiment. The building safety verification system 1 performs the operation of the flowchart of FIG. 5B for each floor after the earthquake occurs, and determines the safety for each floor of the
ステップS1:
層間変位計測部11は、供給される加速度センサS0が計測した加速度データから加速度を抽出する。そして、層間変位計測部11は、この抽出した加速度を2回積分し、基礎部分の変位を算出する。
Step S1:
Interlayer
ステップS2:
層間変位計測部11は、建物100のk階100k(1≦k≦n)に配置された加速度センサSkから供給される、それぞれの加速度センサSkに計測した加速度から、加速度センサS0の加速度を抽出する。そして、層間変位計測部11は、この抽出した加速度を2回積分し、各階の変位を算出し、それぞれ隣接する階の変位の差分を算出し、各階の層間変位δを算出する。ここで、建物100の1階1001の層間変位δは、1階1001の変位から基礎1000の変位を減算して求められる。
Step S2:
Interlayer
ステップS3:
層間変位計測部11は、算出したk階100kの層間変位δの各々を、k階100kの高さでそれぞれ除算し、k階100kの層間変形角Δを算出する。
Step S3:
Interlayer
ステップS4:
固有周期計測部12は、屋上100Rに配置された微振動センサSBから、地震発生後に供給される微振動データに対し、信号処理を行う。すなわち、固有周期計測部12は、微振動データのフーリエ解析を行い、最も高いパワースペクトルを有する周波数を抽出し、この周波数を固有周波数とする。そして、固有周期計測部12は、抽出した固有周波数の周期を求め、この周期を固有周期Tとする。
Step S4:
Natural
ステップS5:
建物安全性評価部13は、建物100における1階1001からn階100nまでの全ての階における損傷程度の判定が行われたか否かの判定を行う。
このとき、建物安全性評価部13は、建物100における全ての階に対する判定が終了した場合、処理を終了し、建物100における全ての階に対する判定が終了していない場合、処理をステップS4へ進める。
Step S5:
Building
At this time, the building
ステップS6:
建物安全性評価部13は、建物100の判定の終了していない階の層間変形角Δを層間変位計測部11から読み込み、この読み込んだ判定対象のk階100kの層間変形角Δと設計層間変形角との比較を行い、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているかを判定する(第1の判定結果を求める)。このとき、建物安全性評価部13は、層間変形角Δが設計層間変形角を超えている場合、処理をステップS7へ進め、一方層間変形角Δが設計層間変形角を超えていない場合、処理をステップS6へ進める。
Step S6:
The building
ステップS7:
建物安全性評価部13は、固有周期計測部12から供給される固有周期Tと固有周期閾値とを比較し、固有周期Tが固有周期閾値以下であるか否かの判定を行う(第2の判定結果を求める)。このとき、建物安全性評価部13は、固有周期Tが固有周期閾値を超える場合、処理をステップS9へ進め、一方、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、処理をステップS10へ進める。ここで、説明においては、建物100の固有周期の初期値ではなく、この固有周期の初期値に対してマージンを持たせた固有周期閾値を用いている。
Step S7:
The building
ステップS8:
建物安全性評価部13は、固有周期計測部12から供給される固有周期Tと固有周期閾値とを比較し、固有周期Tが固有周期閾値以下であるか否かの判定を行う(第2の判定結果を求める)。このとき、建物安全性評価部13は、固有周期Tが固有周期閾値を超える場合、処理をステップS11へ進め、一方、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、処理をステップS12へ進める。
Step S8:
The building
ステップS9:
建物安全性評価部13は、データベース14の判定テーブルを参照し、層間変形角Δが設計層間変形角を超え、かつ固有周期Tが固有周期閾値を超えている場合、パラメータパターンが状態Aであることを検出する。
次に、建物安全性評価部13は、パラメータパターンが状態Aの判定である「早急な調査が必要である(A)」を、データベース14の判定結果テーブルにおける対応する評価対象のk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS5へ進める。
Step S9:
The building
Next, the building
ステップS10:
建物安全性評価部13は、データベース14の判定テーブルを参照し、層間変形角Δが設計層間変形角を超え、一方、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、パラメータパターンが状態Bであることを検出する。
次に、建物安全性評価部13は、パラメータパターンが状態Bの判定である「継続使用可能だが、注意して利用する必要がある(B)」を、データベース14の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS5へ進める。
Step S10:
The building
Next, the building
ステップS11:
建物安全性評価部13は、データベース14の判定テーブルを参照し、層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、一方、固有周期Tが固有周期閾値以下でない場合、パラメータパターンが状態Cであることを検出する。
次に、建物安全性評価部13は、パラメータパターンが状態Cの判定である「継続使用可能だが、注意して利用する必要がある(C)」を、データベース14の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS5へ進める。
Step S11:
The building
Next, the building
ステップS12:
建物安全性評価部13は、データベース14の判定テーブルを参照し、層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、かつ固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、パラメータパターンが状態Dであることを検出する。
次に、建物安全性評価部13は、パラメータパターンが状態Dの判定である「継続使用可能(D)」を、データベース14の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS5へ進める。
Step S12:
The building
Next, the building
上述した処理を行うことにより、本実施形態の建物安全性検証システム1は、地震到来時に、建物100の固有周期Tと建物100におけるk階100kの層間変形角Δとの組み合わせにより、建物100の各々の階の損傷程度を判定する。
By performing the above-described processing, the building safety verification system 1 according to the present embodiment allows the
次に、強風時の建物安全性評価モードの処理の一実施例について説明する。
図5Cは、本実施形態による建物安全性検証システム1により強風時における建物の安全性を検証する処理(強風時の建物安全性評価モードの処理)の流れを示すフローチャートである。建物安全性検証システム1は、強風の発生を予測した後、各階毎に図5Cのフローチャートの動作を行い、建物100の階毎の安全性の判定を行う。建物100がn階建てであれば、1階1001からn階100nまで順番にフローチャートによる判定処理を行う。例えば、計測制御部16は、風力計SWが検出した最大瞬間風速が所定の最大風力判定閾値以上の場合、さらなる強風が発生し得ることを予測して以下のフローチャートの処理を実行する。
Next, an example of processing in the building safety evaluation mode during a strong wind will be described.
FIG. 5C is a flowchart showing a flow of processing (building safety evaluation mode processing during strong wind) for verifying building safety during strong wind by the building safety verification system 1 according to the present embodiment. After predicting the occurrence of strong wind, the building safety verification system 1 performs the operation of the flowchart of FIG. 5C for each floor and determines the safety for each floor of the
ステップSa1:
計測制御部16は、予め定めた所定の期間ごとに風力計SWが検出したデータから、その所定の期間ごとに風力計SWが検出した最大瞬間風速を抽出し、抽出した最大瞬間風速の値を構造物安全性評価部13に送りる。構造物安全性評価部13は、最大瞬間風速の値を14に時系列情報としてデータベース14に記憶させる。
Step Sa1:
The
ステップSa2:
層間変位計測部11は、建物100のk階100k(1≦k≦n)に配置された加速度センサSkから供給される、それぞれの加速度センサSkが計測した加速度から、加速度センサS0の加速度を抽出する。そして、層間変位計測部11は、この抽出した加速度を2回積分し、各階の変位を算出し、それぞれ隣接する階の変位の差分を算出し、各階の層間変位δを算出する。ここで、建物100の1階1001の層間変位δは、1階1001の変位から基礎1000の変位を減算して求められる。
Step Sa2:
The interlayer
ステップSa3:
層間変位計測部11は、算出したk階100kの層間変位δの各々を、k階100kの高さでそれぞれ除算し、k階100kの層間変形角Δを算出する。
Step Sa3:
The interlayer
ステップSa13:
ここで、計測制御部16は、風力計SWにより検出された最大瞬間風速の値が、予め定めた最大風力判定停止閾値以下になったか否かを判定する(ステップSa13)。ステップSa13における判定により、風力計SWにより検出された最大瞬間風速の値が、予め定めた最大風力判定停止閾値以下になったと判定された場合、ステップSa4の処理へ進める。一方、ステップSa13における判定により、風力計SWにより検出された最大瞬間風速の値が、予め定めた最大風力判定停止閾値以下になっていないと判定された場合、ステップSa1の処理へ進める。
Step Sa13:
Here, the
ステップSa4:
固有周期計測部12は、屋上100Rに配置された微振動センサSBから、強風発生後に供給される微振動データに対し、信号処理を行う。すなわち、固有周期計測部12は、微振動データのフーリエ解析を行い、最も高いパワースペクトルを有する周波数を抽出し、この周波数を固有周波数とする。そして、固有周期計測部12は、抽出した固有周波数の周期を求め、この周期を固有周期Tとする。
Step Sa4:
The natural
ステップS5からステップS12までの処理は、前述の図5Bに示す地震時における建物安全性評価モードの処理と同様であり、ここでは説明を省略する。 The processing from step S5 to step S12 is the same as the processing in the building safety evaluation mode at the time of the earthquake shown in FIG. 5B described above, and description thereof is omitted here.
上述した処理を行うことにより、本実施形態の建物安全性検証システム1は、強風到来時に建物100の固有周期Tと建物100におけるk階100kの層間変形角Δとの組み合わせにより、建物100の各々の階の損傷程度を判定することができる。
By performing the above-described processing, the building safety verification system 1 according to the present embodiment uses the combination of the natural period T of the
これにより、本実施形態の建物安全性検証システム1は、建物100が設計基準値である設計層間変形角と異なる数値で建設されていても、建物100の固有周期と組み合わせて判定することにより、建設された実際の建物の設計層間変形角に対応して、各階の個別の損傷程度を従来に比較して高い精度にて推定して判定することができる。また、本実施形態の建物安全性検証システム1は、施工誤差、経年劣化、什器など建物内部設置物の重量変動、構造躯体や非構造部材の剛性などの条件が変化しても対応し、建物100における各階の個別の損傷程度を従来に比較して高い精度にて推定し、建物の安全性を判定することができる。
Thereby, the building safety verification system 1 according to the present embodiment can determine the
また、本実施形態の建物安全性検証システム1によれば、データベース14における判定結果テーブルに対して、各階(加速度センサを設けた階)の判定結果を書き込むことにより、その判定結果によってすでに述べたように、建物100における各階の地震後の避難の優先度などを判定することができ、避難誘導を効率的に行うことができる。
また、本実施形態においては、建物100の全層に加速度センサを設けたが、例えば1階おきなど、複数階(複数層)のいくつかの層に加速度センサを設け、加速度センサを設けた階の損傷を判定するようにしても良い。
Further, according to the building safety verification system 1 of the present embodiment, the determination result of each floor (floor provided with the acceleration sensor) is written in the determination result table in the
In this embodiment, the acceleration sensor is provided in all layers of the
<第2の実施形態>
以下、図を用いて本発明の第2の実施形態の建物安全性検証システムの説明を行う。図6は、本発明の第2の実施形態による建物安全性検証システムの構成例と、評価対象の建物に設けた加速度センサ、微振動センサ及び傾斜角センサとが接続された構成を表す概念図である。
図6において、建物安全性検証システム2は、インターネットや建物内に設けられたLANなどからなる情報通信網Iを介して、第1の実施形態と同様に、建物100に設けられている各種センサから、それぞれのセンサが検出したデータが供給される。例えば、建物100のそれぞれの階の振動を検出するセンサとして加速度センサが設けられている。加速度センサS0からSn(0は基礎、1からnまでは建物の階数)の各々から地震の振動データとして加速度データが供給される。加速度センサS0、加速度センサS1からSnについては配置箇所が第1の実施形態と同様である。また、第2の実施形態においては、建物100の屋上100Rには、微振動センサSB、風力計SWに加え、傾斜角センサSJが配置されている。この傾斜角センサSJは、微振動センサSBと同様に、屋上100Rでなくとも、屋上100R近傍の最上階の上部(例えば、n階建てであればn階の天井など)に配置しても良い。
<Second Embodiment>
Hereinafter, the building safety verification system according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 6 is a conceptual diagram showing a configuration example of a building safety verification system according to the second embodiment of the present invention and a configuration in which an acceleration sensor, a fine vibration sensor, and an inclination angle sensor provided in an evaluation target building are connected. It is.
In FIG. 6, the building safety verification system 2 includes various sensors provided in the
建物安全性検証システム2は、層間変位計測部11、固有周期計測部12、計測制御部16、建物安全性評価部23、データベース24及び傾斜角計測部25を備えている。層間変位計測部11、固有周期計測部12及び計測制御部16の各々は、第1の実施形態における層間変位計測部11、固有周期計測部12及び計測制御部16のそれぞれと同様の構成である。
傾斜角計測部25は、建物100の屋上100Rに配置された傾斜角センサSJから供給される傾斜データによって、地平に対して垂直方向の軸に対する建物100の傾斜角θを算出する。本実施形態においては、層間変形角Δ、固有周期T及び傾斜角θは絶対値にて示される。
The building safety verification system 2 includes an interlayer
The inclination
建物安全性評価部23は、層間変位計測部11の求めた層間変形角Δと、固有周期計測部12の求めた建物の固有周期Tと、傾斜角計測部25が求めた傾斜角θとにより、構造躯体の損傷度合いを判定している。すなわち、建物安全性評価部23は、層間変形角Δと予め設定されている設計層間変形角とを比較し、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているか否かの場合分けを行う。また、建物安全性評価部23は、固有周期Tと固有周期の初期値とを比較し、固有周期Tが固有周期の初期値以下であるか否かの判定を行う。また、建物安全性評価部23は、傾斜角θと傾斜角の初期値(例えば、建物の建設直後に計測された傾斜角)とを比較し、傾斜角θが初期値以下であるか否かの判定を行う。
また、固有周期の初期値に対して経時変化のマージンを加えて、固有周期の初期値の代わりに、この固有周期の初期値に対してマージンを加えて固有周期閾値を生成し、この固有周期閾値と固有周期Tとを比較するようにしても良い。ここで、固有周期の初期値<固有周期閾値である。
The building
In addition, a margin of change over time is added to the initial value of the natural period, and a natural period threshold value is generated by adding a margin to the initial value of the natural period instead of the initial value of the natural period. The threshold value and the natural period T may be compared. Here, the initial value of the natural period <the natural period threshold value.
図7は、図1のデータベース14に記憶されている判定テーブルにおけるパラメータパターンの組み合わせの構成例を示す図である。この判定テーブルは、層間変形角Δ及び設計層間変形角の比較結果と、固有周期T及び固有周期の初期値の比較結果と、傾斜角θ及び傾斜角の初期値(傾斜角閾値)の比較結果の組み合わせによる建物の健全性の判定結果が示されている。設計層間変形角は、この値を超える層間変位が発生した場合、構造躯体の部材が変形などの損傷を受ける大きさに設定されている。以下、固有周期Tと層間変形角Δと傾斜角θとの判定のパターンを示すパラメータパターンに対応する建物の健全性の判定を示す。この図7において、3次元の判定空間がパターンP1からパターンP8の8個の領域に分割されている。
FIG. 7 is a diagram illustrating a configuration example of parameter pattern combinations in the determination table stored in the
・パターンP1 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンP2 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンP3 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Tが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンP4 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Tが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンP5 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
・パターンP6 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
・パターンP7 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Tが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
・パターンP8 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Tが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
The pattern P1 interlayer deformation angle Δ is equal to or smaller than the design interlayer deformation angle, the natural period T is equal to or smaller than the natural period threshold, and the inclination angle θ is equal to or smaller than the initial value of the inclination angle. Pattern / pattern P3 in which the deformation angle is exceeded, the natural period T is equal to or less than the natural period threshold value, the inclination angle θ is equal to or less than the initial value of the inclination angle, the interlayer deformation angle Δ is equal to or less than the design interlayer deformation angle, and the natural period T Exceeds the natural period threshold, the pattern P4 with the inclination angle θ equal to or smaller than the initial value of the inclination angle, the interlayer deformation angle Δ exceeds the designed interlayer deformation angle, and the natural period T exceeds the natural period threshold. Pattern P5 in which the inclination angle θ is equal to or less than the initial value of the inclination angle The interlayer deformation angle Δ is equal to or less than the designed interlayer deformation angle, the natural period T is equal to or less than the natural period threshold value, and the inclination angle θ is the initial value of the inclination angle Patterns that exceed Pattern P6 The interlayer deformation angle Δ exceeds the designed interlayer deformation angle, the natural period T is equal to or smaller than the natural period threshold, and the inclination angle θ exceeds the initial value of the inclination angle. Pattern P7 The interlayer deformation angle Δ is Pattern / pattern P8 in which the natural period T is less than the design interlayer deformation angle, the natural period T exceeds the natural period threshold, and the inclination angle θ exceeds the initial value of the inclination angle The interlayer deformation angle Δ exceeds the design interlayer deformation angle A pattern in which the natural period T exceeds the natural period threshold and the inclination angle θ exceeds the initial value of the inclination angle
本実施形態においては、上述したパターンP1からパターンP8を以下に示すように、5個の判定グループ(状態)に分類されている。データベース24には、この判定グループに対応した判定結果が判定テーブルとして予め書き込まれて記憶されている。
In the present embodiment, the patterns P1 to P8 described above are classified into five determination groups (states) as shown below. In the
・判定グループD:パターンP1、パターンP2
判定結果:継続使用可能。
判定理由:パターンP1については、層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるため、建物100に対する損傷がないと判定される。また、パターンP2については、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているが、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるため、建物100に対する損傷がないと判定される。ここで、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているのに、固有周期Tが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であることから、建物100の実際の耐震性能が設計時より高く建設されているためと推定される。
Determination group D: pattern P1, pattern P2
Judgment result: Can be used continuously.
Reason for determination: For the pattern P1, the damage to the
・判定グループE:パターンP5、パターンP6
判定結果:応急復旧時には使用可能と判断できるが、通常時に使用できるかどうかは調査が必要。
判定理由:固有周期Tが固有周期閾値以下であり、建物100の傾斜角θが傾斜角の閾値を超えている場合、建物100の立っている地盤が損傷していると推定される。
Judgment group E: Pattern P5, Pattern P6
Judgment result: It can be judged that it can be used at the time of emergency recovery, but it is necessary to investigate whether it can be used at normal times.
Reason for determination: When the natural period T is equal to or less than the natural period threshold and the inclination angle θ of the
・判定グループF:パターンP7
判定結果:非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要。
判定理由:固有周期Tが固有周期閾値を超えており、建物100の傾斜角θが傾斜角の閾値を超えており、層間変形角Δが設計層間変形角以下である場合、建物100の非構造部材及び建物100の立っている地盤が損傷していると推定される。
Judgment group F: Pattern P7
Judgment result: Non-structural members may be damaged, and investigation is required even if they are used during emergency recovery.
Reason for determination: When the natural period T exceeds the natural period threshold value, the inclination angle θ of the
・判定グループG:パターンP3、パターンP4
判定結果:非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要であるが、通常時の使用に関しては非構造部材を補修すれば継続使用可能。
判定理由:建物100の傾斜角θが傾斜角の閾値以下であるが、固有周期Tが固有周期閾値を超えているため、建物100の構造躯体に損傷が無く、非構造躯体に損傷の可能性があると推定される。
Judgment group G: Pattern P3, Pattern P4
Judgment result: The non-structural member may be damaged, and even if it is used at the time of emergency recovery, an investigation is necessary.
Reason for determination: Although the inclination angle θ of the
・判定グループH:パターンP8
判定結果:継続使用不可。
判定理由:建物100の傾斜角θが傾斜角の閾値を超え、かつ固有周期Tが固有周期閾値を超え、かつ層間変形角Δが設計層間変形角を超えているため、建物100の構造躯体、非構造躯体及び地盤に損傷の可能性があると推定される。
Judgment group H: Pattern P8
Judgment result: Cannot be used continuously.
Reason for determination: Since the inclination angle θ of the
次に、本実施形態による建物安全性検証システム2の建物の安全性を検証する処理を、図8を参照して説明する。図8は、本実施形態による建物安全性検証システム2の建物の安全性を検証する処理の流れを示すフローチャートである。建物安全性検証システム2は、地震が発生した後、各階毎に図8のフローチャートの動作を行い、建物100の階毎の安全性の判定を行う。建物100がn階建てであれば、1階1001からn階100nまで順番にフローチャートによる判定処理を行う。層間変位計測部11は、供給される加速度センサS0から地動加速度が所定の地震判定閾値以上の場合、地震発生として以下のフローチャートの処理を実行する。
Next, processing for verifying the building safety of the building safety verification system 2 according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 8 is a flowchart showing a flow of processing for verifying the building safety of the building safety verification system 2 according to the present embodiment. The building safety verification system 2 performs the operation of the flowchart of FIG. 8 for each floor after the earthquake occurs, and determines the safety for each floor of the
ステップS21:
層間変位計測部11は、供給される加速度センサS0が計測した加速度データから加速度を抽出する。そして、層間変位計測部11は、この抽出した加速度を2回積分し、基礎部分の変位を算出する。
Step S21:
Interlayer
ステップS22:
層間変位計測部11は、建物100のk階100k(1≦k≦n)に配置された加速度センサSkから供給される、それぞれの加速度センサSkが計測した加速度から、加速度センサS0の加速度を抽出する。そして、層間変位計測部11は、この抽出した加速度を2回積分し、各階の変位を算出し、それぞれ隣接する階の変位の差分を算出し、各階の層間変位δを算出する。ここで、建物100の1階1001の層間変位δは、1階1001の変位から基礎1000の変位を減算して求められる。
なお、全体曲げ変形やロッキングが支配的な建物などに対しては、層間変位を算出する際に、傾斜角θの計測データを用いることでせん断変形成分をより精緻に算出する。
Step S22:
Interlayer
In addition, for a building where overall bending deformation or rocking is dominant, the shear deformation component is calculated more precisely by using the measurement data of the inclination angle θ when calculating the interlayer displacement.
ステップS23:
層間変位計測部11は、算出したk階100kの層間変位δの各々を、k階100kの高さでそれぞれ除算し、k階100kの層間変形角Δを算出する。なお、加速度データから変位を求める方法は、本実施形態に記載されているもの以外の他の方法を用いても良い。
Step S23:
Interlayer
ステップS24:
固有周期計測部12は、屋上100Rに配置された微振動センサSBから、地震発生後に供給される微振動データに対し、信号処理を行う。すなわち、固有周期計測部12は、微振動データのフーリエ解析を行い、最も高いパワースペクトルを有する周波数を抽出し、この周波数を固有周波数とする。そして、固有周期計測部12は、抽出した固有周波数の周期を求め、この周期を固有周期Tとする。
Step S24:
Natural
ステップS25:
傾斜角計測部25は、建物100の屋上100Rに配置されている傾斜角センサSJから供給される傾斜角データにより、建物100の傾斜角θを求める。
Step S25:
Tilt
ステップS26:
建物安全性評価部23は、建物100における1階1001からn階100nまでの全ての階における損傷程度の判定が行われたか否かの判定を行う。
このとき、建物安全性評価部23は、建物100における全ての階に対する判定が終了した場合、処理を終了し、建物100における全ての階に対する判定が終了していない場合、処理をステップS27へ進める。
Step S26:
Building
At this time, the building
ステップS27:
建物安全性評価部23は、傾斜角計測部25から供給される傾斜角θと建物100の傾斜角の初期値との比較を行い、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているか否かを判定する(第3の判定結果を求める)。このとき、建物安全性評価部23は、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えていない場合、処理をステップS28へ進め、一方、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えている場合、処理をステップS29へ進める。
Step S27:
The building
ステップS28:
建物安全性評価部23は、固有周期計測部12から供給される固有周期Tと固有周期閾値とを比較し、固有周期Tが固有周期閾値以下であるか否かの判定を行う(第2の判定結果を求める)。このとき、建物安全性評価部23は、固有周期Tが固有周期閾値を超える場合、処理をステップS32へ進め、一方、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、処理をステップS31へ進める。ここで、説明においては、建物100の固有周期の初期値ではなく、この固有周期の初期値に対してマージンを持たせた固有周期閾値を用いている。
Step S28:
The building
ステップS29:
建物安全性評価部23は、固有周期計測部12から供給される固有周期Tと固有周期閾値とを比較し、固有周期Tが固有周期閾値以下であるか否かの判定を行う。このとき、建物安全性評価部23は、固有周期Tが固有周期閾値を超える場合、処理をステップS30へ進め、一方、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、処理をステップS33へ進める。
Step S29:
The building
ステップS30:
建物安全性評価部23は、建物100の判定の終了していない階の層間変形角Δを層間変位計測部11から読み込み、この読み込んだ判定対象のk階100kの層間変形角Δと設計層間変形角との比較を行い、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているかを判定する(第1の判定結果を求める)。このとき、建物安全性評価部23は、層間変形角Δが設計層間変形角を超えている場合、処理をステップS35へ進め、一方層間変形角Δが設計層間変形角を超えていない場合、処理をステップS34へ進める。
Step S30:
Building
ステップS31:
建物安全性評価部23は、データベース24の判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であり、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、パラメータパターンが状態Dであることを検出する。
次に、建物安全性評価部23は、パラメータパターンが状態Dの判定である「継続使用可能(D)」を、データベース24の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS26へ進める。
Step S31:
The building
Next, the building
ステップS32:
建物安全性評価部23は、データベース24の判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であり、固有周期Tが固有周期閾値を超えている場合、パラメータパターンが状態Gであることを検出する。
次に、建物安全性評価部23は、パラメータパターンが状態Gの判定である「非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要であるが、通常時の使用に関しては非構造部材を補修すれば継続使用可能(G)」を、データベース24の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS26へ進める。
Step S32:
The building
Next, the building
ステップS33:
建物安全性評価部23は、データベース24の判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えており、固有周期Tが固有周期閾値以下である場合、パラメータパターンが状態Eであることを検出する。
次に、建物安全性評価部23は、パラメータパターンが状態Eの判定である「応急復旧時には使用可能と判断できるが、通常時に使用できるかどうかは調査が必要(E)」を、データベース24の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS26へ進める。
Step S33:
The building
Next, the building
ステップS34:
建物安全性評価部23は、データベース24の判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えており、固有周期Tが固有周期閾値を超えており、層間変形角Δが設計層間変形角以下である場合、パラメータパターンが状態Fであることを検出する。
次に、建物安全性評価部23は、パラメータパターンが状態Fの判定である「非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要(F)」を、データベース24の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS26へ進める。
Step S34:
The building
Next, the building
ステップS35:
建物安全性評価部23は、データベース24の判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えており、固有周期Tが固有周期閾値を超えており、層間変形角Δが設計層間変形角を超えている場合、パラメータパターンが状態Hであることを検出する。
次に、建物安全性評価部23は、パラメータパターンが状態Hの判定である「継続使用不可(H)」を、データベース24の判定結果テーブルにおける対応するk階100kの判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップS26へ進める。
Step S35:
The building
Next, the building
上述した処理を行うことにより、本実施形態の建物安全性検証システム2は、地震時における建物100の固有周期Tと建物100におけるk階100kの層間変形角Δと建物100の傾斜角θの組み合わせにより、建物100の各々の階の損傷程度を判定する。これにより、本実施形態の建物安全性検証システム2は、建物100が設計層間変形角と異なる数値で建設されていても、建物100の固有周期T及び傾斜角θと組み合わせることにより、建物100が設計基準値である設計層間変形角と異なる数値で建設されていても、建物100の固有周期及び傾斜角と組み合わせて判定することにより、建設された実際の建物の設計層間変形角に対応して、各階の個別の損傷程度及び地盤の損傷程度を従来に比較して高い精度にて推定して判定することができる。また、本実施形態の建物安全性検証システム2は、施工誤差、経年劣化、什器など建物内部設置物の重量変動、構造躯体や非構造部材の剛性などの条件が変化しても対応し、建物100における各階の個別の損傷程度及び地盤の損傷程度を従来に比較して高い精度にて推定し、建物の安全性を判定することができる。すなわち、本実施形態によれば、各階の層間変形角及び固有周期による判定に対して傾斜角の判定を加えることにより、建物100における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷(建物の傾斜角θにより推定)の切り分けが可能である。このため、本実施形態の建物安全性検証システム2は、第1の実施形態に比較してより詳細な建物100の状態の判定を行うことができる。また、本実施形態の建物安全性検証システム2によれば、データベース24における判定結果テーブルに対して、各階の判定結果を書き込むことにより、その判定結果によってすでに述べたように、建物100における各階の地震後の避難の優先度などを判定することができる。
By performing the above-described processing, the building safety verification system 2 according to the present embodiment is a combination of the natural period T of the
なお、本実施形態の建物安全性検証システム2は、第1の実施形態に示したような地震時における場合と強風時における場合の双方を処理する場合に適用することができる。例えば、図5Aに示す手順に従って地震の到来を検出し(ステップSm1)、地震時の構造物安全評価モード(ステップSm2)を実施する。そのステップSm2に、図8に示す処理を適用することができる。
また、本実施形態の建物安全性検証システム2は、第1の実施形態に示したような強風時における場合に対しても傾斜角θを用いる判定方法を適用させることができる。例えば、図5Aに示す手順に従って強風を検出し(ステップSm3)、強風時の構造物安全評価モード(ステップSm4)を実施する。ステップSm4の処理として、図5Cに示す処理と図8に示す処理を下記のように関連付ける。図5Cに示すステップSa1からステップSa4までの各ステップの処理により強風を検出した後のステップS5からステップS12までの各ステップの処理を、本実施形態の図8におけるステップS25からステップS35までの各ステップの処理に置き換えるとよい。これにより、構造物安全性検証システム2は、強風時における構造物の安全性を検証する場合に、構造物100の傾斜角を判定の条件に含めて構造物の安全性を評価することができる。
In addition, the building safety verification system 2 of this embodiment can be applied to the case of processing both the case of an earthquake and the case of a strong wind as shown in the first embodiment. For example, the arrival of an earthquake is detected according to the procedure shown in FIG. 5A (step Sm1), and the structure safety evaluation mode (step Sm2) at the time of the earthquake is performed. The process shown in FIG. 8 can be applied to the step Sm2.
Moreover, the building safety verification system 2 of this embodiment can apply the determination method using the inclination angle θ even in the case of a strong wind as shown in the first embodiment. For example, strong wind is detected according to the procedure shown in FIG. 5A (step Sm3), and the structure safety evaluation mode (step Sm4) during strong wind is performed. As the process of step Sm4, the process shown in FIG. 5C and the process shown in FIG. 8 are associated as follows. The processing of each step from step S5 to step S12 after the detection of strong wind by the processing of each step from step Sa1 to step Sa4 shown in FIG. 5C is the same as the processing from step S25 to step S35 in FIG. It is better to replace with step processing. Thereby, the structure safety verification system 2 can evaluate the safety of the structure by including the inclination angle of the
<第3の実施形態>
以下、本発明の第3の実施形態の構造物安全性検証システムの説明を行う。この第3の実施形態では、検証対象の構造物が免震構造を有する場合に対しての適用について例示する。
<Third Embodiment>
The structure safety verification system according to the third embodiment of the present invention will be described below. In this 3rd Embodiment, it illustrates about application with respect to the case where the structure of verification object has a seismic isolation structure.
(免震構造を有する構造物に対する制振制御)
まず、免震構造を有する構造物について整理する。このような免震構造の構造物は、主に地震を想定して揺れの影響を低減させるように最適化されている。そのため、風が外的要因になる場合には、地震と異なるエネルギー成分の外力を受けることにより強風時に揺れが生じることがある。
(Vibration control for structures with seismic isolation structure)
First, we will organize the structures with seismic isolation structure. Such a structure having a base-isolated structure is optimized so as to reduce the influence of shaking mainly assuming an earthquake. For this reason, when the wind becomes an external factor, shaking may occur during strong winds by receiving an external force having an energy component different from that of an earthquake.
外力による揺れを低減する目的で、免震構造の構造物に制震機構を組み合わせて設ける場合がある。制震機構の方式を大別すると、アクティブ型、パッシブ型、共振回避型、エネルギー吸収型などがある。また、その構成方法として、付加質量機構を備える方法、可変鋼性機構(例えば、ブレース機能の有効無効を調整する機構)を備える方法、エネルギー吸収機構(例えば、ダンパー)を備える方法などがある。 In some cases, a seismic isolation mechanism is combined with a seismic control mechanism for the purpose of reducing shaking caused by external force. The vibration control mechanisms are roughly classified into active type, passive type, resonance avoidance type, and energy absorption type. In addition, as a configuration method thereof, there are a method including an additional mass mechanism, a method including a variable steel mechanism (for example, a mechanism for adjusting the effectiveness of the brace function), a method including an energy absorption mechanism (for example, a damper), and the like.
付加質量機構は、例えば、構造物の頂部などで、構造物側の質量と別の質量として付加する質量を揺らすことで、構造物の共振振幅を調整し、付加した質量の振動で揺れのエネルギーを吸収する。
例えば、パッシブ型の構成として、バネやダンパーが付いた剛体を載せる機構を備えるTMD(Tuned Mass Damper)、液体の入ったタンクを載せる機構を備えるTLD(Tuned Liquid Damper)などが知られている。
また、アクティブ型のものとして、付加質量の動きをコンピュータで制御する機構を備えるAMD(Active Mass Damper)や、ダンパーの特性を制御するアクティブダンパーなどが知られている。
The additional mass mechanism adjusts the resonance amplitude of the structure by, for example, shaking the mass added as a mass different from the mass on the structure side at the top of the structure and the vibration energy of the added mass Absorbs.
For example, as a passive configuration, a TMD (Tuned Mass Damper) having a mechanism for placing a rigid body with a spring or a damper, a TLD (Tuned Liquid Damper) having a mechanism for placing a tank containing a liquid, and the like are known.
Further, as an active type, an AMD (Active Mass Damper) having a mechanism for controlling movement of an additional mass by a computer, an active damper for controlling a damper characteristic, and the like are known.
(免震特性を調整可能な免震構造を有する構造物への適用)
次に、図9を参照して、免震特性を調整可能な免震構造を有する構造物に対する構造物安全性検証システム2Aの適用について説明する。
図9は、本発明の第3の実施形態による構造物安全性検証システムの構成例と、評価対象の構造物に設けた加速度センサ、微振動センサ、傾斜角センサ及び免震制御部とが接続された構成を表す概念図である。
図9において、構造物安全性検証システム2Aは、インターネットや構造物内に設けられたLANなどからなる情報通信網Iを介して、第2の実施形態と同様に、構造物100Aに設けられている各種センサから、それぞれのセンサが検出したデータが供給される。例えば、構造物100Aのそれぞれの階の振動を検出するセンサとして加速度センサが設けられている。加速度センサS0からSn(0は基礎、1からnまでは構造物の階数)の各々から地震の振動データとして加速度データが供給される。加速度センサS0、加速度センサS1からSnについては配置箇所が第1の実施形態と同様である。また、第2の実施形態においては、構造物100Aの屋上100Rには、微振動センサSB、風力計SWに加え、傾斜角センサSJが配置されている。この傾斜角センサSJは、微振動センサSBと同様に、屋上100Rでなくとも、屋上100R近傍の最上階の上部(例えば、n階建てであればn階の天井など)に配置しても良い。
(Application to structures with seismic isolation structure that can adjust seismic isolation characteristics)
Next, with reference to FIG. 9, the application of the structure
FIG. 9 shows a connection between a configuration example of a structure safety verification system according to the third embodiment of the present invention and an acceleration sensor, a fine vibration sensor, an inclination angle sensor, and a seismic isolation control unit provided in the structure to be evaluated. It is a conceptual diagram showing the performed structure.
In FIG. 9, the structure
建物安全性検証システム2Aは、層間変位計測部11、固有周期計測部12、計測制御部16、建物安全性評価部23A、データベース24及び傾斜角計測部25を備えている。層間変位計測部11、固有周期計測部12、計測制御部16、建物安全性評価部23A、データベース24及び傾斜角計測部25の各々は、第1の実施形態における層間変位計測部11、固有周期計測部12、計測制御部16、建物安全性評価部23、データベース24及び傾斜角計測部25のそれぞれと同様の構成を含む。
The building
建物安全性評価部23Aは、前述の建物安全性評価部23の構成を含む他に、免震制御部5を制御する。免震制御部5に対する制御の詳細は後述する。
The building
また、構造物安全性検証システム2Aが検証対象とする構造物100Aは、免震構造を有する。例えば、構造物100Aは、基礎上に設けられた弾性体に上部構造物が支持されており、地震時に基礎から上部構造物に対する振動が上記弾性体によって減衰されるように構成されている。また、基礎と上部構造体との間には、上記弾性体の他、アクティブダンパー6が設けられている。このアクティブダンパー6は、上記弾性体と組み合わされることにより、基礎から上部構造体に伝わる振動と、基礎に対する上部構造体の周期性を有する搖動とを効率よく減衰させることができる。
The
免震構造の構造物100Aは、地震等による基礎側から加振される振動エネルギーの影響を低減するように構成されている。そのため、耐震構造の構造物に比べて風による揺れが生じやすい。このような揺れが構造物に生じた場合には居住性が低下することがある。
また、耐震構造の構造物が1次のモードで共振することが多くなるのに対し、免震構造の構造物100Aは、高次(例えば、2次、3次など)の次数のモードで共振する場合が生じやすくなることが知られている。高次のモードのエネルギーが大きくなると、構造物100Aの最大振幅を発生する階が最上階になるとは限らず、中間階に生じることがある。
また、アクティブダンパーを備える構造物において、予め想定される特定の次数のモードが検出できるように、アクティブダンパーを制御するためのセンサを専用に設けて構成し、そのセンサからの信号に基づいて制御されるように構成することがある。
The
In addition, the seismic structure often resonates in the primary mode, whereas the
In addition, in a structure equipped with an active damper, a dedicated sensor for controlling the active damper is provided so that a specific order mode assumed in advance can be detected, and control is performed based on a signal from the sensor. May be configured.
一方、本実施形態における構造物100Aでは、構造物安全性検証システム2Aにおける加速度センサS0、加速度センサS1からSnの全て又は一部を、アクティブダンパー6を制御するための振動センサとして共用することができる。このように加速度センサS0、加速度センサS1からSnの全て又は一部を免震制御用のセンサと共用したことにより、個々にセンサを設けることが必要なくなり、さらに検出した振動の状況を示すデータを、構造物安全性検証システム2Aと免震制御系のデータとして共用することができる。
On the other hand, shared in
免震制御部5は、加速度センサS0、加速度センサS1からSnの全て又は一部のセンサからのデータに基づいて、構造物100Aの搖動が少なくなるようにアクティブダンパー6を制御する。
また、免震制御部5は、構造物安全性評価部23Aからの制御に応じてアクティブダンパー6の鋼性を調整して、基礎に対する構造物100Aの振動特性を調整する。免震制御部5がアクティブダンパー6を制御する基本的な制振制御は、一般的な手法を適用することができる。本実施形態では、構造物安全性評価部23Aからの制御に応じて、基礎に対する構造物100Aの振動特性を調整する方法を中心に説明する。
Seismic isolation control unit 5, the acceleration sensor S 0, based from the acceleration sensor S 1 to the data from all or part of the sensors S n, controls the
Further, the seismic isolation control unit 5 adjusts the vibration characteristics of the
上記のように構造物安全性検証システム2A及び免震制御部5、アクティブダンパー6を備えて構成したことにより、構造物安全性検証システム2Aは、構造物100Aの安全性を評価して構造物100Aの免震特性を制御することができる。例えば、予め想定された範囲外の故障、損傷が免震制御系の一部に生じた場合であっても、構造物100Aが想定した次数と異なるモードで搖動していることを構造物安全性検証システム2Aの評価結果から検出することができる。
以下、上記についての具体的な実施例について説明する。
Since the structure
Hereinafter, specific examples of the above will be described.
(免震構造の特性の調整を必要とする外的要因とその外的要因に対する適用方法)
各種免震構造の特性を調整する制御方法として、以下の方法が挙げられる。例えば、免震制御部5は、互いに特性が異なる複数の免震特性モデルを予め数値化(又は数式化)して記憶しておく。免震制御部5は、構造物100Aの振動状況に応じて複数の免震特性モデルのうちから何れかを選択して、選択した免震特性モデルに基づいてアクティブダンパー6を制御する。個々の免震特性モデルの数値化(または数式化)は、既知の一般的な手法を用いて算出してもよい。
(External factors that require adjustment of the characteristics of the seismic isolation structure and how to apply them)
The following methods are listed as control methods for adjusting the characteristics of various seismic isolation structures. For example, the seismic isolation control unit 5 stores a plurality of seismic isolation characteristic models having different characteristics from each other in advance (numericalized). The seismic isolation control unit 5 selects any one of a plurality of seismic isolation characteristic models according to the vibration state of the
免震構造の特性の調整を必要とする外的要因として、以下のものが挙げられる。例えば、その外的要因には、地震、長周期地震動、強風などがある。そこで、免震構造の特性の調整を容易にするように、上記の外的要因に応じて、互いに特性が異なる複数の免震特性モデルを定義する。例えば、互いに特性が異なる複数の免震特性モデルとしては、地震時に適した特性モデル、長周期地震動に適した特性モデル、強風時に適した特性モデルなどが挙げられる。地震時に適した特性モデルでは、地震によるエネルギーをより多く吸収するように設定する。長周期地震動に適した特性モデルでは、長周期地震動によるエネルギーを吸収しつつ、長周期地震動の周期に共振しないように鋼性を高めに設定する。強風時に適した特性モデルでは、風による搖動を低減するように鋼性を高めに設定する。
このように互いに特性が異なる免震特性モデルのうちから最も適した免震特性になるように、下記の外的要因の検出により構造物100Aの免震構造の特性切り替えるようにすることで、適した免震特性モデルを適用させることができる。
External factors that require adjustment of seismic isolation characteristics include the following. For example, external factors include earthquakes, long-period ground motions, and strong winds. Therefore, in order to facilitate the adjustment of the characteristics of the base isolation structure, a plurality of base isolation models having different characteristics are defined according to the above external factors. For example, the plurality of seismic isolation characteristic models having different characteristics include a characteristic model suitable for an earthquake, a characteristic model suitable for long-period ground motion, and a characteristic model suitable for a strong wind. A characteristic model suitable for an earthquake is set so as to absorb more energy from the earthquake. In the characteristic model suitable for long-period ground motion, the steel is set high so that it absorbs energy from long-period ground motion and does not resonate with the period of long-period ground motion. In the characteristic model suitable for strong winds, the steel is set high so as to reduce peristalsis caused by wind.
It is suitable by switching the characteristics of the seismic isolation structure of the
(1)緊急地震通報を受信した場合:
例えば、緊急地震通報を計測制御部16が受信した場合には、構造物安全性検証システム2Aを地震に対して備えた状態にする。
構造物安全性評価部23Aは、平常時に選択されている「地震時に適した特性モデル」により、免震構造によって地震波による振動エネルギーを吸収する。例えば、構造物を式(1)に示すようにマスダンパによりモデル化した場合に、同式の固有周期Tを比較的長くするように調整されている。
(1) When an emergency earthquake report is received:
For example, when the
The structure
T=2πx√(m/k)・・・式(1) T = 2πx√ (m / k) (1)
式(1)において、mは質量、kは水平鋼性を示す。上記の式(1)に示すように、アクティブダンパー6により水平鋼性を調整することにより、固有周期Tを調整できることが分かる。
また、加速度センサにより検出される振動が収まり、予め定めた所定の大きさの振動が検出されなくなったことを層間変位計測部11が検出する。層間変位計測部11が検出してから予め所定の時間が経過した後に、層間変位計測部11は地震による大きな揺れが収まったものと判定する。この判定結果に従い、地震による大きな揺れが収まった段階で、構造物安全性評価部23Aは、地震に対して備えた状態を解除して、構造物の安全性の検証処理を実施する。
In Formula (1), m is mass and k shows horizontal steel property. As shown in the above formula (1), it is understood that the natural period T can be adjusted by adjusting the horizontal steel property by the
In addition, the interlayer
(2)加速度センサ(振動センサ)によって地震による揺れを検出した場合:
例えば、上記(1)の緊急地震通報を計測制御部16が受信しない状況のまま、先に加速度センサ(振動センサ)によって地震による揺れを層間変位計測部11が検出する場合がある。このような場合も、上記(1)に示した緊急地震通報を受信した場合のように、構造物安全性評価部23Aは、構造物安全性検証システム2Aを地震に対して備えた状態にする。
また、上記(1)と同様に、加速度センサにより検出された振動が所定の大きさより小さくなり、そのときより予め所定の時間が経過したタイミングで、地震による大きな揺れが収まったものと判定する。この判定結果に従い、地震による大きな揺れが収まった段階で、構造物安全性評価部23Aは、地震に対して備えた状態を解除して、構造物の安全性の検証処理を実施する。
(2) When shaking due to an earthquake is detected by an acceleration sensor (vibration sensor):
For example, the interlayer
Further, as in (1) above, it is determined that the vibration detected by the acceleration sensor is smaller than a predetermined magnitude, and that a large shake due to the earthquake has subsided at a timing when a predetermined time has passed in advance. In accordance with this determination result, at the stage when a large shake due to the earthquake has subsided, the structure
(3)所定の大きさ以上の風を検出して免震構造の特性を調整する場合:
例えば、瞬間最大風速が所定の大きさを越えたタイミングに応じて、構造物安全性評価部23Aは、平常時に選択されている「地震に適した特性モデル」が選択されている状態から、「強風時に適した特性モデル」を選択して、変更する。これにより、強風時の揺れの振動エネルギーを受ける前に、固有周期Tを比較的短くすることができる。
また、強風時に適した特性モデルを休止させるタイミングを、瞬間最大風速が所定の大きさより小さくなり、その後、所定の時間経過した後にする。このタイミングに応じて、強風時に適した特性モデルから、平常時に適した「地震に適した特性モデル」などに変更する。これにより、比較的短い値に調整していた固有周期Tを元の値の比較的長い値にすることができる。
(3) When adjusting the characteristics of the seismic isolation structure by detecting winds of a predetermined size or larger:
For example, according to the timing at which the instantaneous maximum wind speed exceeds a predetermined magnitude, the structure
In addition, the timing for stopping the characteristic model suitable for a strong wind is set after the instantaneous maximum wind speed becomes smaller than a predetermined magnitude and a predetermined time has passed thereafter. In accordance with this timing, the characteristic model suitable for strong winds is changed to a "characteristic model suitable for earthquakes" suitable for normal times. As a result, the natural period T that has been adjusted to a relatively short value can be set to a relatively long value of the original value.
(4)長周期地震動の到来を予測して免震構造の特性を調整する場合:
大規模な地震が発生すると震源から離れた場所まで長周期地震動が生じることがある。長周期の地震波の到来を予測した場合に、構造物安全性評価部23Aは、平常時に選択されている「地震に適した特性モデル」が選択されている状態から、「長周期地震動に適した特性モデル」を選択して、変更する。これにより、長周期地震動による揺れの振動エネルギーを受ける前に、固有周期Tを比較的短くすることができる。また、固有周期Tの値を比較的短い値になるように調整することにより、構造物100Aが長周期の振動に共振することを避けることができる。
また、長周期地震動に適した特性モデルを休止させるタイミングを、長周期地震動による揺れが収まった段階にする。この段階で、長周期地震動に適した特性モデルから、平常時に適した「地震に適した特性モデル」などに変更する。これにより、比較的短い値に調整していた固有周期Tを元の値に戻すことができる。
(4) When adjusting the characteristics of the seismic isolation structure by predicting the arrival of long-period ground motion:
When a large-scale earthquake occurs, long-period ground motion may occur to a location far from the epicenter. When predicting the arrival of a long-period seismic wave, the structural
In addition, the timing for suspending the characteristic model suitable for long-period ground motion is set to a stage where the shaking due to long-period ground motion has subsided. At this stage, the characteristic model suitable for long-period ground motion is changed to a “characteristic model suitable for earthquake” suitable for normal times. As a result, the natural period T adjusted to a relatively short value can be returned to the original value.
以上に示した実施形態によれば、それぞれの免震特性への移行を必要とする条件が満たされたタイミングで、検出した条件に適した免震特性になるように制御することができ、これにより、その条件に適した免震特性に調整することが可能になる。
なお、上記の実施形態の説明では、アクティブダンパー6を用いて免震特性を制御する構成を例示したが、上記の構成に制限されることなく他のアクティブ型の免震構造にも、上記と同様に適用することができる。例えば、他のアクティブ型の免震構造に適用する場合においても、上記のように、互いに特性が異なる免震特性モデルのうちから最も適した免震特性を選択するように構成することで、適した免震特性モデルを適用させることができる。
さらに、免震構造の他の方式への適用として、パッシブ型の免震構造の稼働状態を制限して免震特性を調整する方法が挙げられる。例えば、TMDの機能を休止させたり、TMDの振動を減衰させる減衰係数を調整したりする条件に、本実施形態において検出した外的要因位とその外的要因に応じた調整方法を適用させて、免震特性の調整に応用してもよい。
According to the embodiment shown above, it is possible to control the seismic isolation characteristics suitable for the detected conditions at the timing when the conditions requiring the transition to the respective seismic isolation characteristics are satisfied. Thus, it is possible to adjust the seismic isolation characteristics suitable for the conditions.
In the description of the above embodiment, the configuration for controlling the seismic isolation characteristics using the
Furthermore, as an application of the seismic isolation structure to other methods, there is a method of adjusting the seismic isolation characteristics by limiting the operating state of the passive type seismic isolation structure. For example, the external factor level detected in the present embodiment and the adjustment method according to the external factor are applied to conditions for suspending the function of TMD or adjusting the attenuation coefficient that attenuates the vibration of TMD. It may be applied to the adjustment of seismic isolation characteristics.
以上に示したように、本実施形態の構造物安全性検証システム23Aは、単に構造物の安全性を検証するだけにとどまらず、外部要因となる外力が構造物に掛かる際の免震構造の免震特性を制御するようにしたので、外部要因となる外力による振動を低減することができ、構造物が損傷する可能性を低減させることができる。さらに、本実施形態の構造物安全性検証システム23Aは、外部要因となる外力による振動を低減したことにより、居住性を高めるという効果を合わせて奏することができる。
As described above, the structure
<第3の実施形態の変形例>
以下、本発明の第3の実施形態の変形例としての構造物安全性検証システム23Aの説明を行う。上記の第3の実施形態では、検証対象の構造物が免震構造を有する構成について例示した。本第3の実施形態の変形例では、アクティブ型の制振制御を実施する場合に用いる構造モデル(例えば、マス・ダンパ・モデル)を補正するように、本構造物安全性検証システム23Aを利用する形態について説明する。
<Modification of Third Embodiment>
Hereinafter, a structure
一般に構造物の構造モデルを精度よく定めることは、前述のとおり困難である。しかしながら、アクティブ型の制振制御(免震制御)を実施する場合、構造物の構造モデルを用いて制御することが一般的に行われている。このように、構造物の構造モデルを用いて制御していても、実際の構造物の状態とその構造モデルとが必ずしも一致しているとは限らない。
そこで、第3の実施形態の変形例では、構造物安全性検証システム23Aの解析結果を、構造物の構造モデルを用いたアクティブ型の制振制御に適用して、その構造モデルの精度を高める方法を例示する。
In general, it is difficult to accurately determine a structural model of a structure as described above. However, when active vibration suppression control (seismic isolation control) is performed, control using a structural model of a structure is generally performed. As described above, even if the control is performed using the structural model of the structure, the actual state of the structure does not always match the structural model.
Therefore, in the modification of the third embodiment, the analysis result of the structure
例えば、構造物100Aに対応する複数の構造モデルを制振制御系の設計段階で予め生成し、生成された複数の構造モデルのデータを免震制御部5と構造物安全性検証システム2A(データベース24)に記憶させておく。
構造物安全性検証システム2Aは、構造物安全性検証システム2Aの検証処理の過程で取得した各種データに基づいて、予め定めた構造モデルの中から適した構造モデルを選択する。構造物安全性検証システム2Aは、選択した構造モデルを免震制御部5に対して指示する。
免震制御部5は、構造物安全性検証システム2Aからの指示に応じて、記憶していた複数の構造モデルのうちから指示された構造モデルを選択する。免震制御部5は、選択した構造モデルに従ってアクティブ型の制振制御を実施する。
例えば、構造物安全性検証システム2Aが構造モデルを選択する際には、実測値に基づいた構造物の固有周期や、地震時の応答特性データなどを用いることができる。構造物安全性評価部23は、このような各種データを用いて、適した構造モデルを選択する。
For example, a plurality of structural models corresponding to the
The structural
The seismic isolation control unit 5 selects the instructed structural model from among the stored structural models in response to an instruction from the structure
For example, when the structural
上記の場合の構造モデルは、制振制御系の設計段階で予め定めたものであり、制御の過程で自由に設定されるものではないことから、制振制御系が不安定な状態に至ることを防ぐことができ、設計された範囲内で制振機能を機能させつつ、適した構造モデルを利用して制御することができる。 The structural model in the above case is predetermined in the design stage of the vibration suppression control system, and is not set freely in the control process, so that the vibration suppression control system may become unstable. Therefore, it is possible to control using a suitable structural model while functioning the vibration damping function within the designed range.
以上に示したように、本実施形態の構造物安全性検証システム2Aは、単に構造物の安全性を検証するだけにとどまらず、アクティブ型の制振制御を実施する場合の構造モデルを補正するための情報を用いて、実際の構造物に適した構造モデルを調整するようにした。これにより、実際の構造物に適した構造モデルを用いてアクティブ型の制振制御を実施することができる。なお、上記の変形例として説明した実施例は、前述の実施形態の構成や機能を任意に組み合わせて実施してもよい。
As described above, the structural
なお、図1における構造物安全性検証システム1、図6における構造物安全性検証システム2、又は、図9における構造物安全性検証システム2Aを実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより構造物の耐震性の評価(地震による損壊の推定など)の処理動作を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
It is to be noted that a program for realizing the structure safety verification system 1 in FIG. 1, the structure safety verification system 2 in FIG. 6, or the structure
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であっても良い。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, and what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
上記の実施形態では、対象とする構造物として、いわゆる建物を図示して説明したが、他の構成の構造物に対しても適用可能である。例えば、地上高を有する構造物や、地上高を有する構造物に他の構造物を組み合わせて構成された対象物に対して適用することができる。地上高を有する構造物としては、鉄塔、鉄柱、橋梁、高架橋などの構造物が挙げられる。地上高を有する構造物に他の構造物を組み合わせて構成された対象物としては、建物と建物の屋上に鉄塔を設けた構造物などが挙げられる。
なお、第3の実施形態において説明したTMD,AMDなどを構成する付加質量機構を配置する位置は、構造物の頂部等に限られることなく、構造物の頂頭部以外の他の場所に設けたり、構造物に分散して配置したりしてもよい。
Although several embodiments of the present invention have been described, these embodiments are presented by way of example and are not intended to limit the scope of the invention. These embodiments can be implemented in various other forms, and various omissions, replacements, and changes can be made without departing from the spirit of the invention. These embodiments and their modifications are included in the scope and gist of the invention, and are also included in the invention described in the claims and the equivalents thereof.
In the above embodiment, a so-called building has been illustrated and described as a target structure, but the present invention can also be applied to structures having other configurations. For example, the present invention can be applied to a structure having a ground clearance or an object configured by combining a structure having a ground clearance with another structure. Examples of structures having an above-ground height include structures such as steel towers, steel pillars, bridges, and viaducts. Examples of the object configured by combining a structure having a ground clearance with another structure include a structure in which a steel tower is provided on a building and the rooftop of the building.
In addition, the position where the additional mass mechanism constituting the TMD, AMD, etc. described in the third embodiment is arranged is not limited to the top of the structure, but may be provided at a place other than the top of the structure. Alternatively, it may be distributed in the structure.
1,2,2A…構造物安全性検証システム、5…免震制御部、6…アクティブダンパー、9…通報サーバ、11…層間変位計測部、12…固有周期計測部、13,23…構造物安全性評価部、14,24…データベース、16…計測制御部、25…傾斜角計測部、S,S0,S1,S2,S3,S4,S5,S6…加速度センサ、100,100A…構造物、1001…1階、1002…2階、1003…3階、1004…4階、1005…5階、1006…6階、1000…基礎、100R…屋上、SB…微振動センサ、SJ…傾斜角センサ、SW…風力計
1, 2, 2A ... Structure safety verification system, 5 ... Seismic isolation control unit, 6 ... Active damper, 9 ... Notification server, 11 ... Interlayer displacement measurement unit, 12 ... Natural period measurement unit, 13, 23 ... Structure safety evaluation unit, 14, 24 ... database, 16 ... measurement control unit, 25 ... inclination angle measuring unit, S, S 0, S 1 , S 2, S 3, S 4, S 5,
Claims (10)
前記構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する微振動センサから、当該構造物の常時微動の固有周期を求める固有周期計測部と、
前記層間変位計測部が求めた前記層間変位と、前記固有周期計測部が求めた前記固有周期とにより、前記構造物の健全性を評価する構造物安全性評価部と
を備えたことを特徴とする構造物安全性検証システム。 A sensor for measuring vibration of the layer of the structure composed of a plurality of layers is provided in the structure, and information on the wind force value in the vicinity of the structure and information for predicting the arrival of an earthquake that vibrates the structure are provided. In accordance with at least one of the information, an interlayer displacement measuring unit for obtaining an interlayer displacement of each layer from the measurement data of the sensor,
A natural period measurement unit for obtaining a natural period of microtremors of the structure from a microvibration sensor that measures microvibrations of the uppermost layer of the structure or a layer near the uppermost layer;
A structure safety evaluation unit that evaluates the soundness of the structure based on the interlayer displacement obtained by the interlayer displacement measurement unit and the natural period obtained by the natural period measurement unit. Structure safety verification system.
を備え、
前記構造物安全性評価部は、
前記風の到来を最大瞬間風速の大きさに応じて検出し、前記構造物の健全性を評価する
ことを特徴とする請求項1に記載の構造物安全性検証システム。 A measurement control unit for detecting the arrival of wind that gives vibration to the structure;
The structural safety evaluation unit
The structure safety verification system according to claim 1, wherein the arrival of the wind is detected according to the magnitude of the maximum instantaneous wind speed, and the soundness of the structure is evaluated.
を備え、
前記構造物安全性評価部は、
前記検出した瞬間風速から抽出した前記最大瞬間風速の大きさに応じて、前記構造物の健全性を評価する
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の構造物安全性検証システム。 A wind power detection unit that detects instantaneous wind speed in the vicinity of the structure and outputs information of the wind force value;
The structural safety evaluation unit
The structural safety verification system according to claim 1 or 2, wherein the soundness of the structure is evaluated according to the magnitude of the maximum instantaneous wind speed extracted from the detected instantaneous wind speed.
前記構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報を取得し、
前記センサは、
前記取得した地震の到来を予測する情報が示す震度の大きさに応じて前記構造物の前記層の振動を計測する
ことを特徴とする請求項1から3の何れか1項に記載の構造物安全性検証システム。 The measurement control unit
Obtain information to predict the arrival of earthquakes that vibrate the structure,
The sensor is
The structure according to any one of claims 1 to 3, wherein the vibration of the layer of the structure is measured in accordance with a magnitude of seismic intensity indicated by the information predicting the arrival of the earthquake. Safety verification system.
前記層間変位が予め設定された層間変位閾値を超えるか否かを判定した第1の判定結果と、また前記固有周期が予め設定した固有周期閾値を超えるか否かを判定した第2の判定結果との組み合わせにより、前記構造物の健全性を評価する
ことを特徴とする請求項1から4の何れか1項に記載の構造物安全性検証システム。 The structural safety evaluation unit
A first determination result for determining whether or not the interlayer displacement exceeds a preset interlayer displacement threshold value, and a second determination result for determining whether or not the natural period exceeds a preset natural period threshold value The structural safety verification system according to any one of claims 1 to 4, wherein the soundness of the structure is evaluated by a combination thereof.
前記構造物安全性評価部が、
前記層間変位、前記固有周期及び前記傾斜角により、前記構造物の健全性を評価する
ことを特徴とする請求項1から5の何れか1項に記載の構造物安全性検証システム。 It is arranged at the uppermost layer of the structure or in the vicinity of the uppermost layer, and further has an inclination angle measuring unit for measuring the inclination angle of the structure
The structural safety evaluation unit
The structural safety verification system according to any one of claims 1 to 5, wherein the soundness of the structure is evaluated based on the interlayer displacement, the natural period, and the inclination angle.
前記層間変位が予め設定された層間変位閾値を超えるか否かを判定した第1の判定結果と、また前記固有周期が予め設定した固有周期閾値を超えるか否かを判定した第2の判定結果と、前記傾斜角が予め設定した傾斜角閾値を超えるか否かを判定した第3の判定結果との組み合わせにより、前記構造物の健全性を評価する
ことを特徴とする請求項6に記載の構造物安全性検証システム。 The structural safety evaluation unit
A first determination result for determining whether or not the interlayer displacement exceeds a preset interlayer displacement threshold value, and a second determination result for determining whether or not the natural period exceeds a preset natural period threshold value The soundness of the structure is evaluated based on a combination of the third determination result that determines whether or not the tilt angle exceeds a preset tilt angle threshold value. Structure safety verification system.
ことを特徴とする請求項1から7の何れか1項に記載の構造物安全性検証システム。 The structure safety according to any one of claims 1 to 7, wherein a base isolation characteristic of the base isolation structure in the structure is adjusted based on an evaluation result of the structure safety evaluation unit. Verification system.
前記構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する微振動センサから、当該構造物の常時微動の固有周期を固有周期計測部が求めるステップと、
前記層間変位計測部が求めた前記層間変位と、前記固有周期計測部が求めた前記固有周期とにより、前記構造物の健全性を評価するステップと
を含むことを特徴とする構造物安全性検証方法。 A sensor for measuring vibration of the layer of the structure composed of a plurality of layers is provided in the structure, and information on the wind force value in the vicinity of the structure and information for predicting the arrival of an earthquake that vibrates the structure are provided. In accordance with at least one of the information, an interlayer displacement measuring unit obtains an interlayer displacement of each layer from measurement data of the sensor; and
The natural period measuring unit obtains the natural period of the constant fine movement of the structure from the fine vibration sensor that measures the fine vibration of the uppermost layer of the structure or a layer near the uppermost layer;
A structure safety verification comprising: evaluating the soundness of the structure based on the interlayer displacement obtained by the interlayer displacement measurement unit and the natural period obtained by the natural period measurement unit Method.
複数の層からなる構造物の前記層の振動を計測するセンサが当該構造物に設けられており、構造物近傍の風力値の情報と構造物に振動を与える地震の到来を予測する情報との少なくとも何れかの情報に応じて、前記センサの計測データから前記各層の層間変位を層間変位計測部が求めるステップと、
前記構造物の最上層あるいは当該最上層近傍の層の微振動を計測する微振動センサから、当該構造物の常時微動の固有周期を固有周期計測部が求めるステップと、
前記層間変位計測部が求めた前記層間変位と、前記固有周期計測部が求めた前記固有周期とにより、前記構造物の健全性を評価するステップと
を実行させるためのプログラム。 To the computer of the structure safety verification system that evaluates the safety of structures consisting of multiple layers,
A sensor for measuring vibration of the layer of the structure composed of a plurality of layers is provided in the structure, and information on the wind force value in the vicinity of the structure and information for predicting the arrival of an earthquake that vibrates the structure are provided. In accordance with at least one of the information, an interlayer displacement measuring unit obtains an interlayer displacement of each layer from measurement data of the sensor; and
The natural period measuring unit obtains the natural period of the constant fine movement of the structure from the fine vibration sensor that measures the fine vibration of the uppermost layer of the structure or a layer near the uppermost layer;
A program for executing the step of evaluating the soundness of the structure based on the interlayer displacement obtained by the interlayer displacement measurement unit and the natural period obtained by the natural period measurement unit.
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