JP2018053662A - 建物の層剛性の推定方法 - Google Patents

Abstract

【課題】微動計測における建物の層剛性を、より高精度で推定することのできる推定方法を提供する。【解決手段】質点系モデルで表わされる建物の層剛性を推定する方法であって、１以上のグループの壁体を対象とし、対象グループの壁体の剛性を算出することで、壁全体の剛性を算出する壁剛性算出工程５０２を含む。壁剛性算出工程５０２では、対象グループの壁体において設定された壁基準剛性に、建物の設計情報に基づいて算出した壁係数を掛け合せることで、対象グループの壁体の剛性を算出する。壁係数は、対象グループの壁体の高さおよび長さの設計情報を用いて算出した値を、対象グループにおいて設定された所定の指数で累乗した値である。【選択図】図３

Description

本発明は、建物の層剛性を推定するための方法に関する。

対象となる建物に対して微動計測を行い、微動計測により実測された層剛性等に基づいて、建物の耐震性を評価する試みが、従来なされている。

非特許文献１には、層剛性の推定値と実測値の相関性を高める研究が、開示されている。非特許文献１に開示されている層剛性の推定方法では、壁基準剛性Ｓｗ０、壁の長さｌ、開口低減係数Ｋ０、接合部低減係数Ｃｆ、劣化低減係数Ｃｄｗとしたとき、ｉ階の層剛性＝Σ（Ｓｗ０×ｌ×Ｋ０×ｍｉｎ（Ｃｆ，Ｃｄｗ））で計算し、推定値を得ている。非特許文献１では、層剛性の推定値と実測値の相関性を高めるために、接合部低減係数Ｃｆや劣化低減係数Ｃｄｗを適用せずに計算することや、各壁材の壁基準剛性Ｓｗ０の値を、微動計測に適した値となるように調整することが提案されている。

柳澤泰男、田端千夏子、大橋好光、「既存木造軸組構法住宅の耐震性評価の精度向上のための常時微動の活用に関する研究」、日本建築学会技術報告集２０１１年１０月、第１７巻、第３７号、Ｐ８７３−８７８

上記した従来の推定方法によれば、微動計測における建物の層剛性の推定値と実測値の相関性が、或る程度は高められるが、精度の高い推定値が得られるとまでは言い難い。

本発明は、微動計測における建物の層剛性を、より高精度で推定することのできる推定方法を提供することを目的とする。

本発明の第一様態に係る建物の層剛性の推定方法は、質点系モデルで表わされる建物の層剛性を推定する方法であって、１以上のグループの壁体を対象とし、対象グループの壁体の剛性を算出することで、壁全体の剛性を算出する壁剛性算出工程を含む。

前記壁剛性算出工程では、前記対象グループの壁体において設定された壁基準剛性に、前記建物の設計情報に基づいて算出した壁係数を掛け合せることで、前記対象グループの壁体の剛性を算出する。

前記壁係数は、前記対象グループの壁体の高さおよび長さの設計情報を用いて算出した値を、前記対象グループにおいて設定された所定の指数で累乗した値である。

また、本発明の第二様態に係る建物の層剛性の推定方法は、質点系モデルで表わされる建物が有するｓ層の層剛性Ｋ_ｓを、次式（１）に基づいて推定する。

ここで、
ｓ：対象となる層番号
ｉ：壁体のグループを識別する番号（１〜Ｐ_ｓ）
ｊ：グループｉの壁体をさらに区分けする番号（１〜Ｎ_ｓｉ）
ＫＦ_ｓ：ｓ層の架構基準剛性
α_ｓ：架構基準剛性ＫＦ_ｓに対して設定される係数
ＫＷ_ｓｉ：グループｉの壁体に設定される壁基準剛性
Ｈ_０ｓｉ：グループｉの壁体の基準高さ
Ｌ_０ｓｉ：グループｉの壁体の基準長さ
Ｈ_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体の高さ
Ｌ_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体の長さ
β_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体に設定される剛性低減係数
γ_ｓｉ：グループｉの壁体に設定される指数

本発明は、微動計測における建物の層剛性を、より高精度で推定することができるという効果を奏する。

図１は、壁体の概略的なモデルを示す図である。 図２Ａは、壁体がせん断モードで変形する概略的なモデルを示す図であり、図２Ｂは、壁体がロッキングモードで変形する概略的なモデルを示す図である。 図３Ａは、一実施形態の建物の層剛性の推定方法を示すフロー図であり、図３Ｂは、一実施形態の建物の層剛性の推定方法の変形例を示すフロー図である。 図４は、事例１における固有振動数の推定値と実測値の関係を示すグラフ図である。 図５は、比較例１における固有振動数の推定値と実測値の関係を示すグラフ図である。 図６は、比較例２における固有振動数の推定値と実測値の関係を示すグラフ図である。

本願において開示する建物の層剛性の推定方法について、以下に説明する。

一実施形態の建物の層剛性の推定方法（以下「本推定方法」という。）は、せん断型の質点系モデルで表わされる中低層の建物に対して微動計測を行う場合を対象とし、建物のｓ層（ｓは自然数）の層剛性Ｋ_ｓを、建物の設計情報に基づいて推定する方法である。本推定方法で推定する層剛性Ｋ_ｓは、建物の経年劣化や地震による劣化を考慮しない層剛性であり、言い換えれば、建物の層剛性の初期値である。

本推定方法では、建物の設計情報に基づいて、下記の推定式（１）を用いて層剛性Ｋ_ｓを推定する。推定式（１）は、微動計測における建物の層剛性Ｋ_ｓを高い精度で推定するために、本発明者らが提案する式である。

（各パラメータの説明）
推定式（１）中のパラメータｓ，ｉ，ｊ，ＫＦ_ｓ，α_ｓ，ＫＷ_ｓｉ，Ｈ_０ｓｉ，Ｌ_０ｓｉ，Ｈ_ｓｉｊ，Ｌ_ｓｉｊ，β_ｓｉｊ，γ_ｓｉについて、以下に説明する。

ｓは、推定対象となる層番号である。つまり、本推定方法では、ｓ層の層剛性を推定するために推定式（１）が用いられる。

ｉは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のグループを識別する番号（１〜Ｐ_ｓ）である。

ｊは、グループｉに属する壁体をさらに区分けする番号（１〜Ｎ_ｓｉ）である。

ＫＦ_ｓは、推定対象のｓ層に含まれる架構体の基準剛性（以下「架構基準剛性」）［ｋＮ／ｍ］であり、建物の設計情報に基づいて算出される。

α_ｓは、架構基準剛性ＫＦ_ｓに掛け合わせる係数である。係数α_ｓは、後述のパラメータ同定工程によって同定される。建物が壁式構法である場合にはα_ｓ＝０とすることができ、建物が軸組構法である場合にはα_ｓ≧１．０とすることができる。

ＫＷ_ｓｉは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属する壁体の基準剛性（以下「壁基準剛性」）［ｋＮ／ｍ］である。ＫＷ_ｓｉは、後述のパラメータ同定工程によって予め同定することができる。

Ｈ_０ｓｉは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属する壁体の基準高さ［ｍ］である。Ｈ_０ｓｉは、本実施形態では２．６［ｍ］で設定される。

Ｌ_０ｓｉは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属する壁体の基準長さ［ｍ］である。Ｌ_０ｓｉは、本実施形態では１．０［ｍ］で設定される。

Ｈ_ｓｉｊは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属しかつ区分ｊに属する壁体の高さ［ｍ］である。Ｈ_ｓｉｊは、建物の設計情報により決定される。

Ｌ_ｓｉｊは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属しかつ区分ｊに属する壁体の水平方向の長さ［ｍ］である。Ｌ_ｓｉｊは、建物の設計情報により決定される。

β_ｓｉｊは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属しかつ区分ｊに属する壁体に対して、その壁体の開口に基づいて設定される剛性低減係数（０≦β_ｓｉｊ≦１）である。β_ｓｉｊは、後述のパラメータ同定工程によって予め同定することができる。

γ_ｓｉは、推定対象のｓ層に含まれる壁体のうち、グループｉに属する壁体に対して設定される指数（１≦γ_ｓｉ≦２）である。γ_ｓｉは、後述のパラメータ同定工程によって予め同定することができる。

つまり、本推定方法では、推定式（１）中のパラメータα_ｓ，ＫＷ_ｓｉ，β_ｓｉｊ，γ_ｓｉを予め同定し、建物の設計情報に基づいてパラメータＫＦ_ｓ，Ｈ_ｓｉｊ，Ｌ_ｓｉｊを決定して推定式（１）に代入することによって、微動計測におけるｓ層の層剛性Ｋ_ｓを得ることができる。

（推定式（１）の各項の説明）
ここで、推定式（１）についてさらに詳しく説明する。

推定式（１）の右辺第１項は、ｓ層の層剛性Ｋ_ｓのうち、架構体が寄与する分の剛性である。建物の構法が壁式構法である場合には、第１項はゼロとすることができる。

推定式（１）の右辺第１項において、架構基準剛性ＫＦ_ｓは、建物の構造計算モデルに基づいて算出される架構体の層剛性である。たとえば１／２０００［ｒａｄ］程度の微動に対する架構体の剛性は、構造計算モデルに基づいて算出される架構基準剛性ＫＦ_ｓよりも大きくなることが有り得るので、右辺第１項では、架構基準剛性ＫＦ_ｓに対してこれを割り増しすることのできる係数α_ｓを掛け合せている。建物の構法が軸組構法である場合には、α_ｓ≧１．０とすることができ、建物の構造が壁式構法である場合には、α_ｓ＝０とすることができる。

推定式（１）の右辺第２項は、ｓ層の層剛性Ｋ_ｓのうち、壁体が寄与する分の剛性である。ここでは、ｓ層に含まれる壁体をｉ＝１〜Ｐ_ｓのグループに分類し、各グループにおいてさらに壁体をｊ＝１〜Ｎ_ｓｉに区分している。Ｐ_ｓとＮ_ｓｉはともに自然数である。

一例として、ｓ層に含まれる壁体は、外壁と間仕切り壁にグループ分けすることが可能である。この場合、グループの数Ｐ_ｓ＝２として外壁をグループ１に属させ、間仕切り壁をグループ２に属させる。なお、グループの数Ｐ_ｓは３以上でもよいし、あるいはグループの数Ｐ_ｓ＝１の場合も有り得る。Ｐ_ｓ＝１の場合、グループ１に属する壁体の剛性が、ｓ層の層剛性Ｋ_ｓのうち壁体が寄与する分の剛性となる。

また、各グループに属する壁体を、開口を有さない部分と、開口を有する部分に区分けすることが可能である。さらに、開口を有する部分を、腰壁を有する部分と、腰壁を有さない部分に区分けすることも可能である。

一例として、区分の数Ｎ_ｓｉ＝３とし、各グループに属する壁体のうち、開口を有さない部分を区分１に属させ、開口を有しかつ腰壁を有する部分を区分２に属させ、開口を有しかつ腰壁を有さない部分を区分３に属させ、各区分に属する壁体の長さに、対応する剛性低減係数β_ｓｉｊ（β_ｓｉ１、β_ｓｉ２、β_ｓｉ３）を掛け合わせる。

図１には、壁体１のうち区分１に属する部分（開口を有さない部分）１１と、区分２に属する部分（開口１００を有しかつ腰壁１０５を有する部分）１２と、区分３に属する部分（開口１００を有しかつ腰壁を有さない部分）１３を、それぞれ概略的に示している。壁体１は、その長さ方向において区分けされている。

区分１では、開口による剛性低下がないので剛性低減係数β_ｓｉ１＝１である。区分２での剛性低減係数β_ｓｉ２は、区分３での剛性低減係数β_ｓｉ３よりも小さな値に設定される。開口１００に基づく剛性の低下が、腰壁１０５の存在によって抑制されるからである。

これらのグループ分けや区分は一例に過ぎず、他のグループ分けや区分も当然に可能である。たとえば、同じく開口を有する部分であっても、互いに不連続な部分であれば、一括りの区分で剛性を評価するのでなく、別区分に設けて剛性を独立的に評価することも可能である。

推定式（１）の右辺第２項は、各グループの壁体において設定された壁基準剛性ＫＷ_ｓｉに、下記の式（２）の壁係数α_ｓｉを掛け合わせたものと表現することが可能である。この場合、推定式（１）は、壁係数α_ｓｉを用いて下記の式（３）のように表わされる。

ここで、壁基準剛性ＫＷ_ｓｉに掛ける壁係数α_ｓｉが、式（２）のようにγ_ｓｉ（１≦γ_ｓｉ≦２）を指数とする累乗の形で表わされることについて、図２Ａ、図２Ｂに示す簡易な壁体１のモデル（開口を有さないモデル）に基づいて説明する。

図２Ａに示すモデルは、高さＨと長さＬを有する矩形状の壁体１が、水平力Ｑ_ｓに対して完全弾性のもとに純せん断変形すると仮定したモデルである。図２Ａに示すモデルの変形モードは、せん断モードである。

せん断モードにおける壁体１の水平剛性ＫＷ［ｋＮ／ｍ］は、ＫＷ_０を基準剛性［ｋＮ／ｍ］、Ｈ_０を基準高さ［ｍ］、Ｌ_０を基準長さ［ｍ］としたとき、下記の式（４）で表わすことができる。

図２Ｂに示すモデルの変形モードは、ロッキングモードである。壁体１のロッキングモードにおける水平剛性ＫＷ［ｋＮ／ｍ］は、下記の式（５）で表わすことができる。

式（５）の導出について、図２Ｂに基づいて説明する。図２Ｂでは、簡略化のため、壁体１を支持する垂直ばね２を片端のみで表現している。

壁体１に対して水平力Ｑ_ｓ［ｋＮ］が作用するとき、力の釣り合いの関係により、垂直ばね２に作用する垂直方向の力Ｑ_Ｖ［ｋＮ］と変形量δ_Ｖ［ｍ］は、下記の式（６）、式（７）で表わされる。

これにより、垂直ばね２のばね定数ｋ_Ｖと水平剛性ＫＷの関係は、下記の式（８）、式（９）のように表わされる。

同様に、ばね定数ｋ_Ｖと基準剛性ＫＷ_０の関係は、下記の式（１０）で表わされる。

式（９）と式（１０）により、壁体１のロッキングモードにおける水平剛性ＫＷ［ｋＮ／ｍ］と、基準剛性ＫＷ_０［ｋＮ／ｍ］の関係は、上記の式（５）で表わされる。

つまり、壁体１の変形がせん断モードで表わされるときには水平剛性ＫＷが式（４）で表わされ、壁体１の変形がロッキングモードで表わされるときには水平剛性ＫＷが式（５）で表わされる。実際の壁体１の変形モードは、せん断モードとロッキングモードの複合であると考えられる。

したがって、実際の壁体１の変形において、水平剛性ＫＷと基準剛性ＫＷ_０の基本的な関係（開口等を考慮しない場合の関係）は、指数γ（１．０≦γ≦２．０）を用いて、以下の式（１１）で表わすことが可能である。

推定式（１）は、上記の式（１１）に示す関係を基本とし、実際の壁体１では開口により剛性が低減することを考慮したうえで、各グループで剛性を算出して足し合わせた式である。なお、指数γの範囲を、１．０≦γ＜２．０の範囲で設定することも可能であるし、１．０＜γ≦２．０の範囲や１．０＜γ＜２．０の範囲で設定することも可能である。

本推定方法では、以上説明した推定式（１）を用いて、質点系モデルで表わされる建物の層剛性Ｋ_ｓを推定する。具体的には、図３Ａに示すように、本推定方法はパラメータ同定工程５００、架構剛性算出工程５０１、壁剛性算出工程５０２および合算工程５０３を含む。以下、各工程について説明する。

（パラメータ同定工程）
パラメータ同定工程５００では、推定式（１）を用いて層剛性Ｋ_ｓを推定するにあたって、未知パラメータ（設計情報から決定されないパラメータ）である係数α_ｓ，壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ，剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉを、複数（多数）の別建物においてした微動計測の結果と設計情報に基づいて、一括的に同定する。

ここでの別建物は、推定対象の建物とは構法が同一でありかつ建築プランが異なる建物である。つまり、たとえば推定対象の建物が鉄骨軸組構法であれば、微動計測を行う別建物は、同じく鉄骨軸組構法でありかつ別プランの建物である。

パラメータ同定工程５００では、別建物の微動計測で実測される層剛性Ｋ_ｓの値と、別建物の設計情報に基づいて得られる架構基準剛性ＫＦ_ｓ、各壁体の高さＨ_ｓｉｊおよび長さＬ_ｓｉの値と、既定の基準高さＨ_０ｓｉおよび基準長さＬ_０ｓｉの値を推定式（１）に代入することで、未知パラメータα_ｓ，ＫＷ_ｓｉ，β_ｓｉｊ，γ_ｓｉを含む式が得られる。同様の式を、それぞれの別建物の各階のＸ方向とＹ方向で得ることにより、未知パラメータα_ｓ，ＫＷ_ｓｉ，β_ｓｉｊ，γ_ｓｉを含んだ多数の式が得られる。

これら多数の式に対して、たとえば演算機を用いた数値最適化の手法を用いることにより、未知パラメータα_ｓ，ＫＷ_ｓｉ，β_ｓｉｊ，γ_ｓｉの最適解を一括的に得ることができる。

（架構剛性算出工程）
架構剛性算出工程５０１は、推定式（１）の右辺第１項を得る工程である。つまり、架構剛性算出工程５０１では、建物の設計情報（構造計算モデル）に基づいて算出される架構基準剛性ＫＦ_ｓに、パラメータ同定工程５００において同定された係数α_ｓを掛け合せることで、架構体の剛性を算出する。

（壁剛性算出工程）
壁剛性算出工程５０２は、推定式（１）の右辺第２項を得る工程である。つまり、壁剛性算出工程５０２では、建物の設計情報に基づいて得られる壁体の高さＨ_ｓｉｊおよび長さＬ_ｓｉｊの値、既定の基準高さＨ_０ｓｉおよび基準長さＬ_０ｓｉの値と、パラメータ同定工程５００において同定された壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ，剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉの値をそれぞれ推定式（１）に代入することで、各グループの壁体の剛性をそれぞれ算出するとともに、これらが足し合わされた壁全体の剛性を算出する。

（合算工程）
合算工程５０３は、推定式（１）の右辺第１項と第２項を合算する工程である。つまり、合算工程５０３では、架構体の剛性と壁全体の剛性を合算することにより、微動計測における層剛性Ｋ_ｓを算出する。

なお、架構剛性算出工程５０１、壁剛性算出工程５０２および合算工程５０３は、結果的に層剛性Ｋ_ｓが算出されればよく、各工程の順番は特に限定されない。

また、本推定方法において架構剛性算出工程５０１と合算工程５０３を含むか否かは、推定対象の建物の構法に依る。建物の構法が軸組構法である場合には、図３Ａに示すように、架構剛性算出工程５０１と合算工程５０３を含む。建物の構法が壁式構法である場合には、図３Ｂに示すように、架構剛性算出工程５０１と合算工程５０３を含まないことが可能である。

（事例１）
微動計測における層剛性Ｋ_ｓを本推定方法によって推定した事例１について、説明する。

図４には、新築の建物における固有振動数（一次固有振動数）の推定値と実測値の関係を、黒塗りの〇印で示している。固有振動数の推定値は、本推定方法により推定される層剛性と、構造計算用の設計情報から得られる質量情報を用いて、得ることができる。固有振動数の実測値は、微動計測の結果を用いて得ることができる。

事例１では、９棟の建物（別建物）を対象とし、各建物のＸ方向とＹ方向で固有振動数の推定値と実測値を得ている。各建物は、１層と２層を有し、かつ質点系モデルで表わすことのできる建物である。各建物の構法は軽量鉄骨軸組構法である。

図４から分かるように、本推定手段を利用して推定された固有振動数の値は、実測された固有振動数の値に対して±１０％の範囲内に収まっており、概ね良好な相関を有する。

事例１においては、壁体を、外壁と間仕切り壁の２グループに分けている。また、推定を簡易に行うために、未知パラメータ（つまり係数α_ｓ，壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ，剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉ）を１層と２層で共通に設定している。さらに、間仕切り壁のグループにおいては、開口を有する部分の剛性をゼロ（つまり剛性低減係数β_ｓｉｊをゼロ）としている。事例１では、指数γ_ｓ１と指数γ_ｓ２の同定値は１．５４であり、これらの指数γ_ｓ１，γ_ｓ２によって、壁体の剛性の非線形性が表わされている。

以上の簡易な推定によっても、上記のように、固有振動数の推定値と実測値が良好な相関を有する。したがって、実測データの数（実測する建物の数等）を増やし、さらに詳細なパラメータ設定を行えば、より高精度な推定が可能になると考えられる。

なお、図４に示す二つの黒塗りの□印は、地震で被災した建物における固有振動数の推定値と実測値の関係を、示している。被災した建物は、新築の各建物と同一構法かつ別プランの建物である。被災した建物の固有振動数の推定値は、新築である９棟の別建物の微動計測結果と設計情報に基づいてパラメータ同定が行われた推定式（１）を用いて、算出することができる。

図４の左側の□印の関係（Ｘ方向の関係）においては、固有振動数の実測値が推定値の０．８２倍である。図４の右側の□印の関係（Ｙ方向の関係）においては、固有振動数の実測値が推定値の０．７６倍である。この建物においては、被災によって固有振動数が初期値から２割程度低下していることが分かる。

（比較例１）
事例１での推定結果と対比するために、推定式（１）の右辺第１項である架構体の剛性だけを考慮した（つまり推定式（１）の右辺第２項の壁剛性を無視した）比較例１について、説明する。

図５には、比較例１の方法で推定された固有振動数と、実際に計測された固有振動数の関係を、〇印で示している。また、事例１と同様に、地震で被災した建物における固有振動数の推定値と実測値の関係を、□印で示している。

図５に示す結果から、架構体の剛性だけを考慮した場合には、推定値と実測値の相関が低くなることが分かる。

（比較例２）
事例１での推定結果と対比するために、推定式（１）の指数γ_ｓｉ＝１で固定した（つまりせん断モードだけを考慮した）比較例２について、説明する。

図６には、比較例２の方法で推定された固有振動数と、実際に計測された固有振動数の関係を、〇印で示している。また、事例１や比較例１と同様に、地震で被災した建物における固有振動数の推定値と実測値の関係を、□印で示している。

図６に示す結果から、せん断モードだけを考慮した場合には、ロッキングモードについても考慮した場合に比べて、推定値と実測値の相関が低くなることが分かる。

また、被災した建物においては、事例１の場合と比較して、固有振動数の実測値が推定値（推定される初期値）に近く、被災による固有振動数の低下が十分に反映されていないと推察される。

（建物の損傷評価への応用）
本推定方法は、複数の別建物の微動計測結果や設計情報を用いて推定式（１）の未知パラメータを同定したうえで、推定式（１）を用いて建物の層剛性の初期値を推定する方法であるから、層剛性の変化（固有振動数の変化）に基づいて建物の損傷を評価する方法やシステムに、好適に適用することができる。

つまり、対象となる建物の固有振動数の初期値（新築時点での固有振動数）を実測していなくても、本推定方法を用いて初期値を推定することができ、建物の損傷状況を評価することが可能になる。

また、本推定方法によれば、各層における外壁、間仕切り壁等の各要素の層剛性分担率（層剛性のうち当該要素が分担する率）も、推定することが可能となる。各要素の層剛性分担率は、通常の机上計算や単体実験からは推定することが容易でないが、本推定方法によれば、各要素の層剛性分担率を容易に推定可能である。

各要素の層剛性分担率は、建物の損傷を評価する際に有用な情報である。たとえば、本発明者らが先に提案した「建物の損傷評価システムおよび損傷評価方法」（特願２０１４−３８６１８（特開２０１５−１６１６５７））では、各要素のＲＥｍａｘ（最大経験変形角）−ＵＬ（振動レベル）−ＫＳ（残存剛性）関係の情報に基づいて、各層全体でのＲＥｍａｘ−ＵＬ−ＫＳ関係を定義するが、この際にも各要素の層剛性分担率が必要である。

なお、事例１の全建物における各要素の層剛性分担率を分析すると、全建物の平均値として、１層においては架構体の層剛性分担率が１４％、外壁の層剛性分担率が７７％、間仕切り壁の層剛性分担率が９％、２層においては架構体の層剛性分担率が７％、外壁の層剛性分担率が８３％、間仕切り壁の層剛性分担率が１０％という結果が得られた。

この結果から、１層と２層のいずれにおいても、微動計測における層剛性の８割程度を外壁が分担し、残り１割程度ずつを架構体と間仕切り壁で分担していることが分かる。

（作用効果）
一実施形態に基づいて説明したように、本開示の建物の層剛性の推定方法は、質点系モデルで表わされる建物の層剛性（Ｋ_ｓ）を推定する方法であって、１以上のグループの壁体を対象とし、１以上のグループのうち算出対象となるグループ（以下「対象グループ」という。）の壁体の剛性を算出することで、壁全体の剛性を算出する壁剛性算出工程（５０２）を含む。

壁剛性算出工程（５０２）では、対象グループの壁体において設定された壁基準剛性（ＫＷ_ｓｉ）に、建物の設計情報に基づいて算出した壁係数（α_ｓｉ）を掛け合せることで、対象グループの壁体の剛性を算出する。

壁係数（α_ｓｉ）は、対象グループの壁体の高さおよび長さの設計情報（Ｈ_ｓｉｊ、Ｌ_ｓｉｊ）を用いて算出した値を、対象グループにおいて設定された所定の指数（γ_ｓｉ）で累乗した値である。

したがって、本開示の建物の層剛性の推定方法によれば、微動計測における壁体の実際の挙動に則したモデル（せん断モードとロッキングモードの複合モデル）に基づいて、層剛性を高精度で推定することができる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法において、壁係数（α_ｓｉ）は、対象グループの壁体の高さおよび長さの設計情報（Ｈ_ｓｉｊ、Ｌ_ｓｉｊ）と、対象グループの壁体の開口に基づく剛性低減係数（β_ｓｉｊ）とを用いて算出した値を、対象グループにおいて設定された所定の指数（γ_ｓｉ）で累乗した値であることが好ましい。

これによれば、壁体に開口を有する建物の層剛性を、さらに高精度で推定することができる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法は、建物の設計情報に基づいて架構体の剛性を算出する架構剛性算出工程（５０１）と、架構剛性算出工程（５０１）で算出した架構体の剛性と、壁剛性算出工程（５０２）で算出した壁全体の剛性を合算する合算工程（５０３）を、さらに含むことができる。

これによれば、軸組構法の建物の層剛性を、微動計測での実際の挙動に則したモデルに基づいて、高精度で推定することができる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法は、層剛性の推定に用いる各パラメータを同定するパラメータ同定工程（５００）を、さらに備えることができる。パラメータ同定工程（５００）では、建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と、複数の別建物の設計情報を用いて、対象グループの壁体の壁基準剛性（ＫＷ_ｓｉ）および指数（γ_ｓｉ）を同定する。

これによれば、建物の層剛性を推定するために用いる各パラメータを、単体実験や机上計算により設定するのではなく、実際の建物の微動計測の結果と設計情報に基づいて設定することができ、より適切なパラメータが得られる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法は、壁体の開口に基づく剛性低減を考慮したものにおいて、層剛性の推定に用いる各パラメータを同定するパラメータ同定工程（５００）を、さらに備えることができる。パラメータ同定工程（５００）では、建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と、複数の別建物の設計情報を用いて、対象グループの壁体の壁基準剛性（ＫＷ_ｓｉ）、指数（γ_ｓｉ）および剛性低減係数（β_ｓｉｊ）を同定する。

これによれば、壁体に開口を有する建物の層剛性を推定するために用いる各パラメータを、単体実験や机上計算により設定するのではなく、実際の建物の微動計測の結果と設計情報に基づいて設定することができ、より適切なパラメータが得られる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法は、架構体の剛性を考慮したものにおいて、層剛性の推定に用いる各パラメータを同定するパラメータ同定工程（５００）を、さらに備えることができる。架構剛性算出工程（５０１）では、架構体の設計情報に基づいて算出した架構基準剛性（ＫＦ_ｓ）に、所定の係数（α_ｓ）を掛け合わせる。パラメータ同定工程（５００）では、建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と、複数の別建物の設計情報を用いて、所定の係数（α_ｓ）、壁基準剛性（ＫＷ_ｓｉ）および指数（γ_ｓｉ）を同定する。

これによれば、軸組構法の建物の層剛性を推定するために用いられる各パラメータを、実際の建物の微動計測の結果と設計情報に基づいて、適切に設定することが可能になる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法は、質点系モデルで表わされる建物が有するｓ層の層剛性Ｋ_ｓを、次式（１）に基づいて推定する。

ここで、
ｓ：対象となる層番号
ｉ：壁体のグループを識別する番号（１〜Ｐ_ｓ）
ｊ：グループｉの壁体をさらに区分けする番号（１〜Ｎ_ｓｉ）
ＫＦ_ｓ：ｓ層の架構基準剛性
α_ｓ：架構基準剛性ＫＦｓに対して設定される係数
ＫＷ_ｓｉ：グループｉの壁体に設定される壁基準剛性
Ｈ_０ｓｉ：グループｉの壁体の基準高さ
Ｌ_０ｓｉ：グループｉの壁体の基準長さ
Ｈ_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体の高さ
Ｌ_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体の長さ
β_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体に設定される剛性低減係数
γ_ｓｉ：グループｉの壁体に設定される指数
したがって、本開示の建物の層剛性の推定方法によれば、微動計測における壁体の実際の挙動に則したモデル（せん断モードとロッキングモードの複合モデル）に基づいて、層剛性を高精度で推定することができる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法において、係数α_ｓ＝０に設定することが可能である。
にすることができる。

これによれば、壁式構法の建物の層剛性を、微動計測での実際の挙動に則したモデルに基づいて、高精度で推定することができる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法において、係数α_ｓ≧１．０に設定することが可能である。

これによれば、軸組構法の建物の層剛性を、微動計測での実際の挙動に則したモデルに基づいて、高精度で推定することができる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法では、係数α_ｓ＝０のときに式（１）に基づいて建物の層剛性Ｋ_ｓを推定するにあたり、建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と設計情報を用いて、壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ、剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉを同定することが好ましい。

これによれば、壁式構法の建物の層剛性を推定するために用いる各パラメータを、単体実験や机上計算により設定するのではなく、実際の建物の微動計測の結果と設計情報に基づいて設定することができ、より適切なパラメータが得られる。

また、本開示の建物の層剛性の推定方法では、係数α_ｓ≧１であるときに式（１）に基づいて建物の層剛性Ｋ_ｓを推定するにあたり、建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と設計情報を用いて、係数α_ｓ、壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ、剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉを同定することが好ましい。

これによれば、軸組構法の建物の層剛性を推定するために用いる各パラメータを、単体実験や机上計算により設定するのではなく、実際の建物の微動計測の結果と設計情報に基づいて設定することができ、より適切なパラメータが得られる。

なお、本開示の建物の層剛性の推定方法は、上述の実施形態によって限定されるものではなく、適宜の設計変更等を行うことは当然に可能であり、これらの設計変更等を行ったものについても、本開示の建物の層剛性の推定方法に含まれる。

１ 壁体
１１ 区分１に属する部分
１２ 区分２に属する部分
１３ 区分３に属する部分
１００ 開口
１０５ 腰壁
２ 垂直ばね
５００ パラメータ同定工程
５０１ 架構剛性算出工程
５０２ 壁剛性算出工程
５０３ 合算工程

Claims (11)

1. 質点系モデルで表わされる建物の層剛性を推定する方法であって、
   １以上のグループの壁体を対象とし、対象グループの壁体の剛性を算出することで、壁全体の剛性を算出する壁剛性算出工程を含み、
   前記壁剛性算出工程では、前記対象グループの壁体において設定された壁基準剛性に、前記建物の設計情報に基づいて算出された壁係数を掛け合せることで、前記対象グループの壁体の剛性を算出し、
   前記壁係数は、前記対象グループの壁体の高さおよび長さの設計情報を用いて算出した値を、前記対象グループにおいて設定された所定の指数で累乗した値である
   ことを特徴とする建物の層剛性の推定方法。
2. 前記壁係数は、前記対象グループの壁体の高さおよび長さの設計情報と、前記対象グループの壁体の開口に基づく剛性低減係数とを用いて算出した値を、前記対象グループにおいて設定された所定の指数で累乗した値である
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物の層剛性の推定方法。
3. 前記建物の設計情報に基づいて架構体の剛性を算出する架構剛性算出工程と、
   前記架構剛性算出工程で算出した前記架構体の剛性と、前記壁剛性算出工程で算出した前記壁全体の剛性を合算する合算工程を、さらに含む
   ことを特徴とする請求項１または２に記載の建物の層剛性の推定方法。
4. 層剛性の推定に用いる各パラメータを同定するパラメータ同定工程を、さらに備え、
   前記パラメータ同定工程では、前記建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と、前記複数の別建物の設計情報を用いて、前記対象グループの壁体の前記壁基準剛性および前記指数を同定する
   ことを特徴とする請求項１に記載の建物の層剛性の推定方法。
5. 層剛性の推定に用いる各パラメータを同定するパラメータ同定工程を、さらに備え、
   前記パラメータ同定工程では、前記建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と、前記複数の別建物の設計情報を用いて、前記対象グループの壁体の前記壁基準剛性、前記指数および前記剛性低減係数を同定する
   ことを特徴とする請求項２に記載の建物の層剛性の推定方法。
6. 層剛性の推定に用いる各パラメータを同定するパラメータ同定工程を、さらに備え、
   前記架構剛性算出工程では、前記架構体の設計情報に基づいて算出した架構基準剛性に、所定の係数を掛け合わせ、
   前記パラメータ同定工程では、前記建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と、前記複数の別建物の設計情報を用いて、前記所定の係数、前記壁基準剛性および前記指数を同定する
   ことを特徴とする請求項３に記載の建物の層剛性の推定方法。
7. 質点系モデルで表わされる建物が有するｓ層の層剛性Ｋ_ｓを、次式（１）に基づいて推定する
   ことを特徴とする建物の層剛性の推定方法。
   

   

   ここで、
   ｓ：対象となる層番号
   ｉ：壁体のグループを識別する番号（１〜Ｐ_ｓ）
   ｊ：グループｉの壁体をさらに区分けする番号（１〜Ｎ_ｓｉ）
   ＫＦ_ｓ：ｓ層の架構基準剛性
   α_ｓ：架構基準剛性ＫＦ_ｓに対して設定される係数
   ＫＷ_ｓｉ：グループｉの壁体に設定される壁基準剛性
   Ｈ_０ｓｉ：グループｉの壁体の基準高さ
   Ｌ_０ｓｉ：グループｉの壁体の基準長さ
   Ｈ_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体の高さ
   Ｌ_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体の長さ
   β_ｓｉｊ：グループｉかつ区分ｊの壁体に設定される剛性低減係数
   γ_ｓｉ：グループｉの壁体に設定される指数
8. 前記係数α_ｓ＝０である
   ことを特徴とする請求項７に記載の建物の層剛性の推定方法。
9. 前記係数α_ｓ≧１．０である
   ことを特徴とする請求項７に記載の建物の層剛性の推定方法。
10. 式（１）に基づいて前記建物の層剛性Ｋ_ｓを推定するにあたり、
    前記建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と設計情報を用いて、壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ、剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉを同定する
    ことを特徴とする請求項８に記載の建物の層剛性の推定方法。
11. 式（１）に基づいて前記建物の層剛性Ｋ_ｓを推定するにあたり、
    前記建物と同一構法である複数の別建物で微動計測した実測値と設計情報を用いて、係数α_ｓ、壁基準剛性ＫＷ_ｓｉ、剛性低減係数β_ｓｉｊおよび指数γ_ｓｉを同定する
    ことを特徴とする請求項９に記載の建物の層剛性の推定方法。

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