JP2017009417A - 建物の応答推定方法 - Google Patents

建物の応答推定方法 Download PDF

Info

Publication number
JP2017009417A
JP2017009417A JP2015124581A JP2015124581A JP2017009417A JP 2017009417 A JP2017009417 A JP 2017009417A JP 2015124581 A JP2015124581 A JP 2015124581A JP 2015124581 A JP2015124581 A JP 2015124581A JP 2017009417 A JP2017009417 A JP 2017009417A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
building
response
estimation method
analysis
response estimation
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2015124581A
Other languages
English (en)
Other versions
JP6464484B2 (ja
Inventor
雄史 森井
Takeshi Morii
雄史 森井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=57761392&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=JP2017009417(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by Shimizu Construction Co Ltd, Shimizu Corp filed Critical Shimizu Construction Co Ltd
Priority to JP2015124581A priority Critical patent/JP6464484B2/ja
Publication of JP2017009417A publication Critical patent/JP2017009417A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6464484B2 publication Critical patent/JP6464484B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Testing Of Devices, Machine Parts, Or Other Structures Thereof (AREA)
  • Measurement Of Mechanical Vibrations Or Ultrasonic Waves (AREA)

Abstract

【課題】限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることを可能にする建物の応答推定方法を提供する。【解決手段】外力が作用した際の建物の応答を推定する方法であって、建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行って建物の全層の最大層間変形角を推定するようにした。【選択図】図３

Description

本発明は、地震や強風等によって建物に外力が作用した際の建物の応答を推定する方法に関する。
建築・土木構造物にセンサを設置し、このセンサからの情報に基づいて構造物（建物）の損傷の度合いを把握し、構造物の損傷検知や健全性評価を行う構造ヘルスモニタリングが注目されている。特に、オフィスビルやマンション等の多層構造の建物においては、地震が発生した際に、その被災状況を早期に且つ精度よく確認、把握、判定することが求められる。
また、振動センサを用いて対象構造物の振動特性の変化から損傷（劣化による損傷を含む）を検出する手法は、変形や歪み等を計測するセンサを利用して損傷を直接的に検出する手法と比較し、センサ設置位置が損傷個所と同一である必要がない点で優れている。このため、対象の構造物が大きく、事前に損傷が発生する場所を予測・特定することが困難な建築・土木構造物に好適な損傷検出手法と言える。
建物の階層毎に多数のセンサを設置すれば、地震時の建物の各階（層）の応答、さらに建物の全体の応答を精度よく把握することができる（例えば、特許文献１参照）。この場合には、多数のセンサをそれぞれケーブル（配線）で一つのデータ収録処理装置に接続し、各センサの検出情報（データ）を一カ所に集約して詳細な分析を行うようにしている。そして、このように建物の階層毎に設置した多数のセンサで地震時の応答や変位などを検出し、建物の各階の応答や変位などを詳細に分析することで、健全性を評価する（損傷が発生した場所を特定する）ことができる。
一方、建物の限られた階にセンサを設置し、地震時に、この限られた階の少ないセンサで取得した情報から建物の各階、建物の全体の応答を推定し、建物全体系の振動特性の変化から健全性を評価する手法も提案されている。
例えば、非特許文献１には、地震観測データとＡＲＸモデルを用い、観測されていない階の応答を近似的に推定する方法が開示されている。この方法では、まず、建物の設計モデル解析モデルのモード形と同定された観測階（センサ設置階）の刺激関数から各階の刺激関数を振動モードごとに決定する。次に、刺激関数と同定された極から、各階の変位応答を出力とするＡＲＸモデルの留数を求め、さらに、各階変位を出力とするＡＲＸモデルの外生入力パラメータを求めるようにしている。これにより、層間変位や層間変形角を求めることができ、地震による被災状況を把握し、建物の耐震性能評価を行うことができる。
特開平１１−４４６１５号公報
池田芳樹、「ＡＲＸモデルに基づく減衰配置と地震観測されていない階の応答の近似的推定」、日本地震工学会大会梗概集、ｐ．１６６−１６７、２００５年
しかしながら、上記従来の限られた階に設置されたセンサ情報から建物全層での応答を推定する手法では、弾性範囲でのモード情報を使って建物応答の推定を行うため、地震動下において建物が非線形領域に入るとその応答推定精度が落ちるという不都合があった。
本発明は、上記事情に鑑み、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることを可能にする建物の応答推定方法を提供することを目的とする。
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
本発明の建物の応答推定方法は、外力が作用した際の建物の応答を推定する方法であって、建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行って建物の全層の最大層間変形角を推定するようにしたことを特徴とする。
本発明の建物の応答推定方法においては、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行うようにしたことで、従来法と比較し、建物応答が１／１００ｒａｄ以上となる強非線形の領域まで精度よく応答を推定することが可能になる。
すなわち、本発明の建物の応答推定方法によれば、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることが可能になる。
本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法を示す図である。 従来の建物の応答推定方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法を示すフロー図である。 従来法と、本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法とで全層での最大層間変形角を推定し、その結果を比較した図である。
以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法について説明する。
本実施形態の建物の応答推定方法は、オフィスビルやマンション等の多層構造の建物の地震時応答、健全性を確認、把握するための方法に関するものである。
はじめに、本実施形態の建物の応答推定方法では、図１に示すように、建物の限られた階にセンサを設置し、地震時に、この限られた階の少ないセンサで取得した情報から建物の各階、建物の全体の応答を推定する。
ここで、従来では、図２に示すように、建物の設計モデルと、限られた階に設置したセンサからの情報（限られた階のセンサ情報）とから、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いて解析を行い、全層での最大層間変形角を推定する。
これに対し、本実施形態の建物の応答推定方法では、図３に示すように、建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、まず、設計モデルの時刻歴応答解析の結果から非線形応答解析（質点系モデルによる時刻歴応答解析）を行い、この解析によって最大変形時の等価剛性を算定する。
次に、得られた等価剛性を基に対象建物のモード系の再計算を行って更新し、更新した対象建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行い、全層での最大層間変形角を推定する。
図４は、従来法と、本実施形態の建物の応答推定方法で、全層での最大層間変形角を推定した結果を示している。
この図に示す通り、従来法では最大層間変形角が１／１００ｒａｄを超えるような非線形領域で建物全層での応答が過少評価されてしまう。
これに対し、本実施形態の建物の応答推定方法では、最大層間変形角が１／１００ｒａｄを超えるような非線形領域でも建物全層での応答が精度よく推定されており、モード系を更新することで推定精度が大幅に向上することが確認された。
したがって、本実施形態の建物の応答推定方法においては、限られた階に設置されたセンサ情報から建物全層の応答を推定する従来法と比較し、建物応答が１／１００ｒａｄ以上となる強非線形の領域まで精度よく応答を推定することができる。
すなわち、本実施形態の建物の応答推定方法によれば、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることが可能になる。
以上、本発明に係る建物の応答推定方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

Claims (1)

  1. 外力が作用した際の建物の応答を推定する方法であって、
    建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、
    得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、
    更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行って建物の全層の最大層間変形角を推定するようにしたことを特徴とする建物の応答推定方法。
JP2015124581A 2015-06-22 2015-06-22 建物の応答推定方法 Active JP6464484B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015124581A JP6464484B2 (ja) 2015-06-22 2015-06-22 建物の応答推定方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2015124581A JP6464484B2 (ja) 2015-06-22 2015-06-22 建物の応答推定方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017009417A true JP2017009417A (ja) 2017-01-12
JP6464484B2 JP6464484B2 (ja) 2019-02-06

Family

ID=57761392

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015124581A Active JP6464484B2 (ja) 2015-06-22 2015-06-22 建物の応答推定方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6464484B2 (ja)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017067606A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 清水建設株式会社 建物の応答推定方法
CN110059373A (zh) * 2019-04-01 2019-07-26 南京航空航天大学 基于模态叠加原理的机翼应变场重构分布式光纤计算方法
JP2020106524A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 大成建設株式会社 建物の健全性モニタリングシステム
JP2020128951A (ja) * 2019-02-12 2020-08-27 国立研究開発法人防災科学技術研究所 建造物損傷状況推定システム及び建造物損傷状況推定方法

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255565A (en) * 1991-11-12 1993-10-26 Vibra-Metrics, Inc. Method and apparatus for monitoring multiple points on a vibrating structure
JPH1144615A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 地震時の建物損傷モニタリングシステム
JP2010261754A (ja) * 2009-04-30 2010-11-18 Central Res Inst Of Electric Power Ind 常時微動計測に基づく建物の健全性診断法、診断装置及び診断プログラム
JP2013195354A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Shimizu Corp 建物の健全性確認方法
JP2014122866A (ja) * 2012-12-22 2014-07-03 Kajima Corp 多層構造物の残存耐震性能評価プログラム及び方法並びにマーカー

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5255565A (en) * 1991-11-12 1993-10-26 Vibra-Metrics, Inc. Method and apparatus for monitoring multiple points on a vibrating structure
JPH1144615A (ja) * 1997-07-25 1999-02-16 Mitsubishi Heavy Ind Ltd 地震時の建物損傷モニタリングシステム
JP2010261754A (ja) * 2009-04-30 2010-11-18 Central Res Inst Of Electric Power Ind 常時微動計測に基づく建物の健全性診断法、診断装置及び診断プログラム
JP2013195354A (ja) * 2012-03-22 2013-09-30 Shimizu Corp 建物の健全性確認方法
JP2014122866A (ja) * 2012-12-22 2014-07-03 Kajima Corp 多層構造物の残存耐震性能評価プログラム及び方法並びにマーカー

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2017067606A (ja) * 2015-09-30 2017-04-06 清水建設株式会社 建物の応答推定方法
JP2020106524A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 大成建設株式会社 建物の健全性モニタリングシステム
JP7343380B2 (ja) 2018-12-27 2023-09-12 大成建設株式会社 建物の健全性モニタリングシステム
JP2020128951A (ja) * 2019-02-12 2020-08-27 国立研究開発法人防災科学技術研究所 建造物損傷状況推定システム及び建造物損傷状況推定方法
JP7117737B2 (ja) 2019-02-12 2022-08-15 国立研究開発法人防災科学技術研究所 建造物損傷状況推定システム及び建造物損傷状況推定方法
CN110059373A (zh) * 2019-04-01 2019-07-26 南京航空航天大学 基于模态叠加原理的机翼应变场重构分布式光纤计算方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP6464484B2 (ja) 2019-02-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5809174B2 (ja) 建物安全性検証システム、建物安全性検証方法及びプログラム
JP6464484B2 (ja) 建物の応答推定方法
JP6032494B2 (ja) 構造物の損傷検出方法及び構造ヘルスモニタリングシステム
JP5967417B2 (ja) 建物の健全性確認方法
KR101935558B1 (ko) 건축물 지진 피해 예측 및 분석 시스템, 방법 및 상기 방법을 실행시키기 위한 컴퓨터 판독 가능한 프로그램을 기록한 기록 매체
JP2014211397A (ja) 建物の地震時応答／健全性確認方法
JP2014134436A5 (ja) 建物安全性検証システム及び建物安全性検証方法
KR101579732B1 (ko) 스마트 콘크리트 구조물의 건전성을 모니터링하기 위한 방법
JP2017071972A5 (ja) 点検支援方法、点検支援システム、及びプログラム
JP2017044614A (ja) 構造物の伝達関数の高精度評価・地震応答予測・劣化診断システム及びその方法
JP6512448B2 (ja) 建物の応答推定方法
JP6512447B2 (ja) 建物の応答推定方法
KR101212819B1 (ko) 구조물의 손상 및 균열 감지용 센서 위치 설정방법
Li et al. Parametric time‐domain identification of multiple‐input systems using decoupled output signals
Monavari et al. Structural deterioration localization using enhanced autoregressive time-series analysis
JP6646205B2 (ja) 建物の応答推定方法
JP6689002B2 (ja) 建物の健全性判定用の質量／剛性分布設定方法及び建物の健全性判定用の質量／剛性分布設定システム
JP6177100B2 (ja) 構造物の状態変化判定方法、測定データの補正方法及びそれらの方法を用いた計測システム
JP2016061573A (ja) 構造物健全度推定装置、構造物健全度推定システム、構造物健全度推定方法、および、コンピュータ・プログラム
JP6968760B2 (ja) 電柱劣化度推定方法、電柱劣化度推定装置、電柱、電柱荷重推定方法、及び、電柱荷重推定装置
JP6983648B2 (ja) 構造物の固有周期推定方法、構造物の耐震性判定方法、構造物の固有周期推定システム及び構造物の耐震性判定システム
JP7145646B2 (ja) 建物の被災度判定方法及び建物の被災度判定システム
JP5760268B2 (ja) 地震動継続時間予測システム
JP6746348B2 (ja) 建築物の層剛性を同定する方法及びその装置
JP6487880B2 (ja) 建物の構造パラメータ同定システム及び方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20171206

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20181005

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20181010

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20181204

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20181219

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6464484

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150