JP2018062829A - Damage degree determination device and damage degree determination system - Google Patents

Damage degree determination device and damage degree determination system Download PDF

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To determine damage degree of an industrialized structure rapidly and easily.SOLUTION: The damage degree determination device has: a natural frequency calculation unit for calculating, for an industrialized structure that can be designed by setting a part of design elements, a first natural frequency in a first predetermined period and calculating a second natural frequency in a second predetermined period after the first predetermined period; a change rate calculation unit for calculating a natural frequency change rate based on the first natural frequency and the second natural frequency; and a determination unit for determining a damage degree of the industrialized structure based on the natural frequency change rate and the part of design elements.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、地震による工業化構造物の損傷度を判定する損傷度判定装置及び損傷度判定システムに関する。   The present invention relates to a damage degree determination device and a damage degree determination system that determine the degree of damage of an industrialized structure caused by an earthquake.

従来、加速度センサーによって検出された、地震や常時微動の加速度時刻歴を表す応答波形に基づいて構造性能を判定する構造ヘルスモニタリングが知られている。   Conventionally, structural health monitoring is known in which structural performance is determined based on a response waveform representing an acceleration time history of an earthquake or microtremor detected by an acceleration sensor.

また、特許文献1に記載の地震表示計は、加速度センサーによって計測された加速度に基づいて構造物の変形量を推定し、変形量に基づいて行動指針コメントを表示する。   Moreover, the earthquake indicator of patent document 1 estimates the deformation amount of a structure based on the acceleration measured by the acceleration sensor, and displays an action guideline comment based on the deformation amount.

また、特許文献2に記載の管理システムは、構造物情報記憶部に記憶されている構造物情報と地震計によって計測された地盤の加速度記録を含む地震情報から算出した構造物の変位角に基づいて被害情報を抽出する。   The management system described in Patent Document 2 is based on the displacement angle of the structure calculated from the structure information stored in the structure information storage unit and the earthquake information including the acceleration record of the ground measured by the seismometer. To extract damage information.

特開2014−85262号公報JP 2014-85262 A 特開2012−37436号公報JP 2012-37436 A

特許文献1及び2に記載の方法では、地震が発生したときに建物の基礎に設置した加速度センサーによって計測された加速度に基づいて地盤情報又は構造物の変形量を推定しており、建物損傷に関わる物理量を測定しているわけではない。そのため、構造物の地震応答に関わる一切の測定情報を使わず、構造物の変形量が判定されることになり、構造物がどの程度損傷しているかを示す損傷度を正確に把握することができない虞があった。   In the methods described in Patent Documents 1 and 2, the ground information or the amount of deformation of the structure is estimated based on the acceleration measured by the acceleration sensor installed on the foundation of the building when an earthquake occurs. It does not measure the physical quantities involved. Therefore, the amount of deformation of the structure is determined without using any measurement information related to the earthquake response of the structure, and it is possible to accurately grasp the degree of damage indicating how much the structure is damaged. There was a possibility that it could not be done.

また、特許文献1及び2に記載の方法は、構造物に固有の構造物特性モデルを用いて応答計算を行うことにより構造物の損傷度を判定している。しかし、損傷度を判定するにあたって、構造物ごとに構造解析モデルを作成しなければならず、迅速に損傷度を判定することができない。また、迅速に損傷度を判定するためにあらかじめ構造物特性モデルを作成しておくことが考えられるが、構造物の構造を決定するための設計要素は多数存在するため、それら多数の設計要素から構成される個別の構造物特性モデルの全てをメモリ等に記憶しておくことは容易ではない。また、構造計算によって、地震によって生じる変形角を算出しているため、余震を含め複数回の地震に遭遇する場合、最新の変形角を求めるには、経験したすべての地震情報を保存しなければならず、記憶装置の容量が過大になる。   Moreover, the method of patent document 1 and 2 determines the damage degree of a structure by performing a response calculation using the structure characteristic model intrinsic | native to a structure. However, when determining the degree of damage, a structural analysis model must be created for each structure, and the degree of damage cannot be determined quickly. In addition, it is conceivable to create a structure characteristic model in advance in order to quickly determine the degree of damage, but since there are many design elements for determining the structure of the structure, there are many design elements. It is not easy to store all of the individual structural property models that are configured in a memory or the like. In addition, since the deformation angle caused by the earthquake is calculated by structural calculation, if you encounter multiple earthquakes including aftershocks, in order to find the latest deformation angle, you must save all the earthquake information you have experienced. In other words, the capacity of the storage device becomes excessive.

したがって、構造物の損傷度を迅速かつ容易に判断できず、利用者の安全性および利便性を損なう虞がある。   Therefore, the degree of damage to the structure cannot be determined quickly and easily, and the safety and convenience of the user may be impaired.

かかる事情に鑑みてなされた本発明の目的は、迅速、容易かつ精度良く工業化構造物の損傷度を判定することができる損傷度判定装置及び損傷度判定システムを提供することにある。   The objective of this invention made | formed in view of this situation is providing the damage degree determination apparatus and damage degree determination system which can determine the damage degree of an industrialized structure quickly, easily and accurately.

本発明の一態様としての損傷度判定装置は、部材の配置等、一部の設計要素を設定することにより設計可能な工業化構造物について、第1の所定の期間の第1の固有振動数を算出し、前記第1の所定の期間の後の第2の所定の期間の第2の固有振動数を算出する固有振動数算出部と、前記第1の固有振動数と前記第2の固有振動数とに基づいて固有振動数変化率を算出する変化率算出部と、前記固有振動数変化率と、前記一部の設計要素と、に基づいて、前記工業化構造物の損傷度を判定する判定部と、を備えることを特徴とする。   The damage degree determination apparatus as one aspect of the present invention uses the first natural frequency of a first predetermined period for an industrialized structure that can be designed by setting some design elements such as the arrangement of members. A natural frequency calculating unit for calculating and calculating a second natural frequency in a second predetermined period after the first predetermined period; the first natural frequency and the second natural vibration; And determining the degree of damage of the industrialized structure based on the change rate calculation unit that calculates the natural frequency change rate based on the number, the natural frequency change rate, and the part of the design elements. And a section.

本発明の1つの実施形態として、前記固有振動数算出部は、第1の所定の期間の基礎又は1階の加速度、及び2階以上の任意の階層である上階の加速度に基づいて第1の固有振動数を算出し、前記第2の所定の期間の前記基礎又は前記1階の加速度及び前記上階の加速度に基づいて第2の固有振動数を算出することが好ましい。   As one embodiment of the present invention, the natural frequency calculation unit is configured to perform the first based on the acceleration of the first predetermined period or the acceleration of the first floor and the acceleration of the upper floor that is an arbitrary hierarchy of two or more floors. It is preferable to calculate the second natural frequency based on the basic or first floor acceleration and the upper floor acceleration during the second predetermined period.

本発明の1つの実施形態として、前記第1の所定の期間は新築時または改築時から前記工業化構造物に水平力を与えるイベントが発生する前までの一の期間であり、前記第2の所定の期間は前記イベントが終了した後の一の期間であることが好ましい。   As one embodiment of the present invention, the first predetermined period is a period from the time of new construction or renovation to the time before the occurrence of a horizontal force on the industrialized structure, and the second predetermined period. The period is preferably one period after the event ends.

本発明の1つの実施形態として、前記第1の所定の期間は前記工業化構造物に水平力を与えるイベントが発生している間の一の期間であり、前記第2の所定の期間は、前記イベントが発生している間であって、前記第1の所定の期間より後の一の期間であることが好ましい。   As one embodiment of the present invention, the first predetermined period is a period during which an event giving a horizontal force to the industrialized structure is occurring, and the second predetermined period is the It is preferable that the event is occurring and is one period after the first predetermined period.

本発明の1つの実施形態として、前記判定部は、前記一部の設計要素を設定することにより生成される構造物特性モデルに基づいて、前記工業化構造物の損傷度を判定することが好ましい。   As one embodiment of the present invention, it is preferable that the determination unit determines the degree of damage of the industrialized structure based on a structure characteristic model generated by setting the partial design elements.

本発明の1つの実施形態として、前記判定部は、前記固有振動数変化率を用いて、前記構造物特性モデルに基づいて前記工業化構造物の前記変形量を決定し、前記変形量に関連付けて記憶されている前記損傷度を抽出することによって前記工業化構造物の損傷度を判定することが好ましい。   As one embodiment of the present invention, the determination unit determines the deformation amount of the industrialized structure based on the structure characteristic model using the natural frequency change rate, and associates the deformation amount with the deformation amount. It is preferable to determine the damage degree of the industrialized structure by extracting the stored damage degree.

本発明の一態様としての損傷度判定システムは、一部の設計要素を設定することにより設計可能な工業化構造物の基礎又は1階の加速度を計測する第1の加速度計と、前記工業化構造物の2階以上の上階の任意の階層である上階の加速度を計測する第2の加速度計と、前記工業化構造物の損傷度を判定する損傷度判定装置と、を備え、前記損傷度判定装置は、第1の所定の期間に、前記第1の加速度計によって計測された加速度及び前記第2の加速度計によって計測された加速度に基づいて前記工業化構造物の第1の固有振動数を算出し、かつ、前記第1の所定の期間の後の第2の所定の期間に、前記第1の加速度計によって計測された加速度及び前記第2の加速度計によって計測された加速度に基づいて前記工業化構造物の第2の固有振動数を算出する固有振動数算出部と、前記第1の固有振動数と前記第2の固有振動数とに基づいて固有振動数変化率を算出する変化率算出部と、前記固有振動数変化率と、前記一部の設計要素とに基づいて、前記工業化構造物の損傷度を判定する判定部と、を含むことを特徴とする。   A damage degree determination system as one aspect of the present invention includes a first accelerometer that measures the acceleration of a foundation or first floor of an industrialized structure that can be designed by setting some design elements, and the industrialized structure. A second accelerometer that measures the acceleration of the upper floor, which is an arbitrary floor above the second floor, and a damage degree determination device that determines the damage degree of the industrialized structure. The apparatus calculates a first natural frequency of the industrialized structure based on the acceleration measured by the first accelerometer and the acceleration measured by the second accelerometer during a first predetermined period. And the industrialization based on the acceleration measured by the first accelerometer and the acceleration measured by the second accelerometer in a second predetermined period after the first predetermined period. Second natural vibration of the structure A natural frequency calculation unit that calculates the natural frequency, a change rate calculation unit that calculates a natural frequency change rate based on the first natural frequency and the second natural frequency, and the natural frequency change rate And a determination unit that determines a degree of damage of the industrialized structure based on the part of the design elements.

本発明の1つの実施形態として、前記損傷度判定装置によって判定された前記損傷度を表示する表示装置をさらに備え、前記第1及び第2の加速度計、前記損傷度判定装置、及び前記表示装置の一部または全部が、それぞれ有線、無線通信によるインターネットを介して相互に接続されて情報を送受信することが好ましい。   As one embodiment of the present invention, the apparatus further includes a display device that displays the damage degree determined by the damage degree determination device, the first and second accelerometers, the damage degree determination device, and the display device. It is preferable that a part or all of these are connected to each other via the Internet by wired or wireless communication to transmit and receive information.

本発明の1つの実施形態として、前記損傷度判定装置からネットワークを介して、1つ以上の前記工業化構造物に係る損傷度に関する情報を受信するサーバをさらに備えることが好ましい。   As one embodiment of the present invention, it is preferable to further include a server that receives information on the degree of damage related to one or more industrialized structures from the damage level determination device via a network.

本発明によれば、工業化構造物の損傷度を迅速、容易かつ精度良く判定することが可能となる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, it becomes possible to determine the damage degree of an industrialized structure quickly, easily, and with sufficient precision.

第1の実施形態の損傷度判定システムの概略構成を示す図である。It is a figure which shows schematic structure of the damage degree determination system of 1st Embodiment. 加振実験による固有振動数の変化を示す図である。It is a figure which shows the change of the natural frequency by a vibration experiment. 部材に加えられる水平力と該部材の変形量との関係を表す部材特性モデルを示す図である。It is a figure which shows the member characteristic model showing the relationship between the horizontal force applied to a member, and the deformation amount of this member. 構造物全体に加えられる水平力と該構造物の変形量との関係を表す構造物特性モデルを示す図である。It is a figure which shows the structure characteristic model showing the relationship between the horizontal force applied to the whole structure, and the deformation amount of this structure.

(第1の実施形態)
以下、本発明の第1の実施形態について、図面を参照して説明する。
(First embodiment)
A first embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.

本実施形態に係る損傷度判定システム1は、工業化構造物の安全性を判定する。ここで、工業化構造物とは、一部又は全ての部材が標準化され、例えばあらかじめ工場で製作し、建築現場で組み立てるプレハブ工法により建築された構造物であり、例えば、建物、橋等を含む。工業化構造物は、上記部材の配置等の一部の設計要素を設定することにより設計可能である。工業化構造物は構成する設計要素を標準化することによって、建築の自由度をある程度確保しつつ、工業化構造物を構築するにあたって設定すべき設計要素を少なくすることを可能としている。設計要素とは、構造物を構成する部材、型式、構造形式、階数、縦横比率、構造物の大きさ、用途等である。部材には、構造部材と非構造部材が含まれる。構造部材には、耐力壁、柱、柱脚部材、梁、接合部材等が含まれる。非構造部材には、内装壁、帳壁等が含まれる。構造形式には、例えば、壁式構造、ラーメン構造形式、ブレース構造形式等がある。用途とは、例えば、戸建住宅、集合住宅、併用住宅等である。以降の説明では、工業化構造物を「構造物」ともいう。   The damage degree determination system 1 according to the present embodiment determines the safety of an industrialized structure. Here, the industrialized structure is a structure in which a part or all of the members are standardized, for example, manufactured in advance in a factory and built by a prefabricated method that is assembled at a construction site, and includes, for example, a building, a bridge, and the like. The industrialized structure can be designed by setting some design elements such as the arrangement of the members. By standardizing design elements that constitute industrialized structures, it is possible to reduce the number of design elements that should be set when constructing industrialized structures while securing a certain degree of architectural freedom. The design elements include members constituting the structure, model, structure type, floor number, aspect ratio, structure size, use, and the like. The member includes a structural member and a non-structural member. Structural members include bearing walls, columns, column base members, beams, joint members, and the like. Non-structural members include interior walls, book walls, and the like. Examples of the structure format include a wall-type structure, a ramen structure format, and a brace structure format. The use is, for example, a detached house, an apartment house, a combined house and the like. In the following description, the industrialized structure is also referred to as “structure”.

図1に示すように、本実施形態に係る損傷度判定システム1は、第1の加速度計10a、第2の加速度計10b、損傷度判定装置20、表示装置30、及びサーバ40を備える。第1の加速度計10a、第2の加速度計10b、表示装置30、及びサーバ40の一部又は全部は、それぞれ通信ケーブル、無線通信によるインターネット、イントラネット等のネットワーク等を介して損傷度判定装置20と接続されて相互に情報を送受信する。   As shown in FIG. 1, the damage degree determination system 1 according to the present embodiment includes a first accelerometer 10 a, a second accelerometer 10 b, a damage degree determination apparatus 20, a display apparatus 30, and a server 40. Part or all of the first accelerometer 10a, the second accelerometer 10b, the display device 30, and the server 40 are connected to the damage degree determination device 20 via a communication cable, a wireless communication network such as the Internet, an intranet, or the like. To send and receive information to and from each other.

第1の加速度計10aは、構造物の基礎に設置され、計測部11a及び通信部12aを備える。第2の加速度計10bは、構造物の2階以上の任意の階層(以降、「上階」という)に設置され、計測部11b及び通信部12bを備える。以降の説明において、第1の加速度計10a及び第2の加速度計10bのうち任意の加速度計を単に加速度計10という。また、計測部11a及び計測部11bのうち任意の計測部を単に計測部11という。また、通信部12a及び通信部12bのうち任意の通信部を単に通信部12という。なお、第1の加速度計10aは、1階に設置してもよいが、本例のように構造物の基礎に設置することが特に好ましい。   The 1st accelerometer 10a is installed in the foundation of a structure, and is provided with the measurement part 11a and the communication part 12a. The second accelerometer 10b is installed on an arbitrary level (hereinafter referred to as “upper floor”) of the structure on the second floor or higher, and includes a measurement unit 11b and a communication unit 12b. In the following description, any one of the first accelerometer 10a and the second accelerometer 10b is simply referred to as an accelerometer 10. Further, an arbitrary measurement unit of the measurement unit 11a and the measurement unit 11b is simply referred to as a measurement unit 11. In addition, any communication unit of the communication unit 12a and the communication unit 12b is simply referred to as a communication unit 12. The first accelerometer 10a may be installed on the first floor, but it is particularly preferable to install the first accelerometer 10a on the foundation of the structure as in this example.

計測部11aは、構造物における、第1の加速度計10aが取り付けられた部分の加速度を計測する。計測部11aは、所定の期間(第1の所定の期間)に、周辺道路での車両走行での振動、構造物内での日常生活の中で発生する振動等を含む環境振動に起因する加速度を計測する。本実施形態で第1の所定の期間とは、新築時又は改築時から地震、台風、竜巻等の工業化構造物に水平力を与えるイベントが発生する前までの一の期間である。以降においては、イベントはその一例の地震であるとして説明する。   The measurement part 11a measures the acceleration of the part to which the first accelerometer 10a is attached in the structure. The measurement unit 11a is configured to perform acceleration caused by environmental vibrations including vibrations during vehicle travel on surrounding roads and vibrations generated in daily life in a structure during a predetermined period (first predetermined period). Measure. In the present embodiment, the first predetermined period is one period from the time of new construction or reconstruction until the occurrence of an event that gives horizontal force to industrialized structures such as earthquakes, typhoons, and tornadoes. In the following, the event will be described as an example of an earthquake.

また、計測部11bは、第1の所定の期間の後の期間(第2の所定の期間)に、環境振動に起因する第2の加速度計10bが取り付けられた部分の加速度を計測する。本実施形態で第2の所定の期間は、イベントが終了した後、すなわち水平力による揺れが収まって定常状態に戻ってからの一の期間である。計測部11は、例えば加速度センサーによって実現され、加速度センサーは機械式センサー、電気式センサー、光学式センサー等の任意の方式を用いたものであってよい。   In addition, the measurement unit 11b measures the acceleration of a portion to which the second accelerometer 10b due to environmental vibration is attached in a period after the first predetermined period (second predetermined period). In the present embodiment, the second predetermined period is one period after the event ends, that is, after the shaking due to the horizontal force has subsided and the steady state is restored. The measurement part 11 is implement | achieved by the acceleration sensor, for example, and the acceleration sensor may use arbitrary systems, such as a mechanical sensor, an electrical sensor, and an optical sensor.

通信部12aは、第1の加速度計10aの計測部11aによって計測した加速度の時刻歴と第1の加速度計10aが設置されている階層とを表す第1の加速度情報を、通信ネットワークを介して損傷度判定装置20へ送信する。同様にして、通信部12bは、第2の加速度計10bの計測部11bによって計測した加速度の時刻歴と第2の加速度計10bが設置されている階層とを表す第2の加速度情報を、通信ネットワークを介して損傷度判定装置20へ送信する。以降の説明において、第1の加速度情報及び第2の加速度情報のうち任意の情報を単に加速度情報という。   The communication unit 12a transmits first acceleration information representing a time history of acceleration measured by the measurement unit 11a of the first accelerometer 10a and a hierarchy in which the first accelerometer 10a is installed via a communication network. It transmits to the damage degree determination apparatus 20. Similarly, the communication unit 12b communicates the second acceleration information indicating the time history of acceleration measured by the measurement unit 11b of the second accelerometer 10b and the hierarchy in which the second accelerometer 10b is installed. It transmits to the damage degree determination apparatus 20 via a network. In the following description, arbitrary information among the first acceleration information and the second acceleration information is simply referred to as acceleration information.

また、通信部12a及び通信部12bは、構造物を一意に識別する構造物識別情報を加速度情報に関連付けて送信する。   In addition, the communication unit 12a and the communication unit 12b transmit structure identification information that uniquely identifies the structure in association with the acceleration information.

損傷度判定装置20は、構造物の損傷度を判定する。損傷度判定装置20は、通信部21、固有振動数算出部22、変化率算出部23、構造物情報記憶部24、部材特性記憶部25、構造物特性記憶部26、及び判定部27を備える。   The damage degree determination device 20 determines the damage degree of the structure. The damage degree determination device 20 includes a communication unit 21, a natural frequency calculation unit 22, a change rate calculation unit 23, a structure information storage unit 24, a member characteristic storage unit 25, a structure characteristic storage unit 26, and a determination unit 27. .

通信部21は、第1の加速度計10aによって送信された、第1の加速度情報を受信する。また、通信部21は、第2の加速度計10bによって送信された、第2の加速度情報を受信する。また、通信部21は、第1の加速度情報、第2の加速度情報にそれぞれ関連付けられた構造物識別情報を受信する。   The communication unit 21 receives the first acceleration information transmitted by the first accelerometer 10a. The communication unit 21 receives the second acceleration information transmitted by the second accelerometer 10b. Moreover, the communication part 21 receives the structure identification information respectively linked | related with 1st acceleration information and 2nd acceleration information.

また、通信部21は、判定部27によって判定された損傷度、及び該損傷度に係る構造物の構造物識別情報を表示装置30に送信する。   In addition, the communication unit 21 transmits the damage degree determined by the determination unit 27 and the structure identification information of the structure related to the damage degree to the display device 30.

固有振動数算出部22は、地震発生前における基礎の加速度及び上階の加速度に基づいて、構造物の第1の固有振動数fを算出する。また、固有振動数算出部22は、地震発生後における基礎の加速度及び上階の加速度に基づいて、構造物の第2の固有振動数fを算出する。 The natural frequency calculation unit 22 calculates the first natural frequency f 1 of the structure based on the acceleration of the foundation and the acceleration of the upper floor before the occurrence of the earthquake. Also, the natural frequency calculation unit 22, based on the acceleration of the acceleration and upstairs foundation after the earthquake, to calculate a second natural frequency f 2 of the structure.

ここで、固有振動数算出部22が固有振動数fを算出する方法について詳細に説明する。   Here, the method by which the natural frequency calculation unit 22 calculates the natural frequency f will be described in detail.

固有振動数算出部22は、通信部21によって受信した第1の加速度情報が表す基礎の加速度の時刻歴を高速フーリエ変換して基礎の加速度のフーリエスペクトルを算出する。同様にして、固有振動数算出部22は、通信部21によって受信した第2の加速度情報が表す上階の加速度の時刻歴を高速フーリエ変換して上階の加速度のフーリエスペクトルを算出する。   The natural frequency calculator 22 calculates the Fourier spectrum of the basic acceleration by performing a fast Fourier transform on the time history of the basic acceleration represented by the first acceleration information received by the communication unit 21. Similarly, the natural frequency calculation unit 22 performs a fast Fourier transform on the time history of the upper floor acceleration represented by the second acceleration information received by the communication unit 21, and calculates the Fourier spectrum of the upper floor acceleration.

固有振動数算出部22は、基礎の加速度のフーリエスペクトルと上階の加速度のフーリエスペクトルとに基づいて伝達関数を算出する。また、固有振動数算出部22は、算出した伝達関数において振幅がピークとなる周波数を固有振動数fとして算出する。   The natural frequency calculator 22 calculates a transfer function based on the Fourier spectrum of the basic acceleration and the Fourier spectrum of the acceleration on the upper floor. Further, the natural frequency calculation unit 22 calculates the frequency at which the amplitude is peak in the calculated transfer function as the natural frequency f.

式1に示すように、構造物の固有振動数fは、構造物の剛性kと質量mとに依存する。具体的には、構造物の質量mが一定である場合、剛性kが大きいほど、固有振動数fは高い。また、構造物の剛性kは、構造物の耐震性に関する健全度に寄与し、具体的には損傷が進むにつれ剛性kが低下する傾向にある。   As shown in Equation 1, the natural frequency f of the structure depends on the rigidity k and mass m of the structure. Specifically, when the mass m of the structure is constant, the natural frequency f is higher as the stiffness k is larger. In addition, the rigidity k of the structure contributes to the soundness regarding the earthquake resistance of the structure, and specifically, the rigidity k tends to decrease as damage progresses.

Figure 2018062829
Figure 2018062829

また、図2には発明者らが所定の構造物に振動を加える(加振する)実験を行うことによって得た、固有振動数fの変化が示されている。この実験では、過去に発生した比較的規模の大きい地震による振動を模した振動を、それらの地震の試験体に与える影響が概ね小さい順に構造物に加振し、その前後に微弱な振動を与えた。図2は微振動時の振動数の変化を示している。図2には、構造物の試験体のX方向、Y方向それぞれにおける固有振動数fの変化が示されているが、何れの場合においても、加振回数を重ねるほど、構造物の固有振動数fは減少する。特に、第2回の加振から第5回の加振までは固有振動数fの減少率が高く、第5回の加振から第7回までの加振までの固有振動数fの減少率はやや低くなり、第7回以降の固有振動数fの減少率は微小である。また、第2回と3回の間の地震動を模した加振実験では、固有振動数fが大きく減少しており、これは構造物を構成する内装壁等の非構造要素が破損したことにより構造物の剛性kが低下したことによると推定される。   Further, FIG. 2 shows a change in the natural frequency f obtained by the inventors conducting an experiment in which vibration is applied (vibrated) to a predetermined structure. In this experiment, vibrations simulating vibrations caused by relatively large-scale earthquakes that occurred in the past were applied to the structure in the order of their impact on the specimen, and weak vibrations were applied before and after that. It was. FIG. 2 shows the change in frequency at the time of slight vibration. FIG. 2 shows changes in the natural frequency f in the X direction and Y direction of the specimen of the structure. In either case, the natural frequency of the structure increases as the number of vibrations increases. f decreases. In particular, the reduction rate of the natural frequency f is high from the second vibration to the fifth vibration, and the reduction rate of the natural frequency f from the fifth vibration to the seventh vibration is high. Slightly lower, and the reduction rate of the natural frequency f after the seventh is very small. Moreover, in the excitation experiment simulating the earthquake motion between the 2nd and 3rd times, the natural frequency f is greatly reduced, because non-structural elements such as the interior walls constituting the structure are damaged. It is estimated that the rigidity k of the structure has decreased.

変化率算出部23は、第1の所定の期間における基礎の加速度及び上階の加速度に基づいて、固有振動数算出部22によって算出された第1の固有振動数fと、第2の所定の期間における基礎の加速度及び上階の加速度に基づいて算出された第2の固有振動数fとの差の、第1の固有振動数fに対する比率(f−f)/fを固有振動数変化率として算出する。 The rate-of-change calculating unit 23 calculates the first natural frequency f 1 calculated by the natural frequency calculating unit 22 based on the basic acceleration and the upper floor acceleration in the first predetermined period, and the second predetermined frequency. the ratio of the difference between the second and the natural frequency f 2 which is calculated based on the acceleration of the acceleration and upstairs foundation in the period, to the first natural frequency f 1 (f 2 -f 1) / f 1 Is calculated as the natural frequency change rate.

なお、本実施形態における損傷度判定装置20が既築の工業化構造物に設置された場合、固有振動数算出部22は、設置された時点、又は設置された以降に、加速度計10によって計測された加速度に基づいて算出された固有振動数と、設計時に設定すべき一部の設計要素に応じた構造物特性モデルとにより、新築時の固有振動数である第1の固有振動数fを推定してもよい。この場合、変化率算出部23は推定された第1の固有振動数fと、地震終了後における第2の固有振動数fとに基づいて固有振動数変化率を算出する。 In addition, when the damage degree determination apparatus 20 in this embodiment is installed in an existing industrialized structure, the natural frequency calculation unit 22 is measured by the accelerometer 10 at the time of installation or after installation. The first natural frequency f 1 , which is the natural frequency at the time of new construction, is obtained from the natural frequency calculated based on the acceleration and the structure characteristic model according to some design elements to be set at the time of design. It may be estimated. In this case, the change rate calculation unit 23 calculates the natural frequency change rate based on the estimated first natural frequency f 1 and the second natural frequency f 2 after the end of the earthquake.

構造物情報記憶部24は、構造物を一意に識別する構造物識別情報に関連付けて、構造物を構成する、一部の設計要素を記憶する。また、構造物情報記憶部24は、構造物識別情報に関連付けて所有者情報、住所等を記憶してもよい。   The structure information storage unit 24 stores a part of design elements constituting the structure in association with the structure identification information for uniquely identifying the structure. The structure information storage unit 24 may store owner information, an address, and the like in association with the structure identification information.

部材特性記憶部25は、部材の種類ごとに、図3に示すような、水平力と変形量との関係を示す部材特性モデルを記憶する。図3の部材特性モデルは、加振されるたびに変形量に対する水平力の勾配が低くなること、すなわち部材の剛性kは加振されるたびに低くなることを示している。   The member characteristic storage unit 25 stores a member characteristic model indicating the relationship between the horizontal force and the deformation amount as shown in FIG. 3 for each type of member. The member characteristic model shown in FIG. 3 indicates that the gradient of the horizontal force with respect to the deformation amount decreases each time vibration is applied, that is, the rigidity k of the member decreases each time vibration is applied.

構造物特性記憶部26は、図4に示すような、部材の配置等の構造物の一部の設計要素に応じて生成された構造物特性モデルを記憶する。構造物特性モデルは、部材特性モデルに係る部材を含む一部の設計要素に応じて生成された、構造物全体についての水平力と変形量との関係を表すモデルである。図4の構造物特性モデルは、加振により水平力が与えられるたびに変形量が増大して、変形量に対する水平力の勾配が低くなること、すなわち構造物の剛性kは加振されるたびに低くなることを示している。構造物特性モデルは、構造物を構成する部材のうち建物全体の損傷に最も大きな影響を与える部材、例えば、梁の端部の部材特性モデルを利用してもよい。   The structure characteristic storage unit 26 stores a structure characteristic model generated according to some design elements of the structure such as the arrangement of members as shown in FIG. The structure property model is a model that represents the relationship between the horizontal force and the deformation amount for the entire structure, generated according to some design elements including the members related to the member property model. In the structure characteristic model of FIG. 4, the amount of deformation increases each time a horizontal force is applied by vibration, and the gradient of the horizontal force with respect to the amount of deformation decreases, that is, the rigidity k of the structure is increased. It shows that it becomes low. As the structure characteristic model, a member that has the greatest influence on the damage of the entire building among members constituting the structure, for example, a member characteristic model of an end portion of a beam may be used.

工業化構造物においては、上述のように設計要素が標準化されているため、設計時に設定すべき設計要素は、全ての設計要素に比べて少ない。そのため、工業化構造物の構造物特性モデルは、一部の設計要素を設定することにより容易に生成することができる。なお、設定すべき一部の設計要素のうちの更に一部が共通する複数の工業化構造物に対して構造物特性モデルを共通化することも可能である。したがって、工業化構造物全てについての構造物特性モデルの数は、全ての設計要素を設定する必要のある場合の構造物特性モデルの数より少なく、損傷度を判定する対象となる構造物を工業化構造物とすることで、構造物特性記憶部26は構造物特性モデルを容易に記憶することができる。   In the industrialized structure, since the design elements are standardized as described above, the number of design elements to be set at the time of design is small compared to all the design elements. Therefore, the structure characteristic model of the industrialized structure can be easily generated by setting some design elements. In addition, it is also possible to make a structure characteristic model common to a plurality of industrialized structures in which some of some design elements to be set are common. Therefore, the number of structural property models for all industrialized structures is less than the number of structural property models when all design elements need to be set, and the structure for which the degree of damage is to be judged is the industrialized structure. By using the structure, the structure characteristic storage unit 26 can easily store the structure characteristic model.

また、構造物特性記憶部26は、構造物の一部の設計要素に応じて、固有振動数変化率(f−f)/fと変形量、及び変形量と損傷度とを記憶する。ここでは、あらかじめ行った構造部材および非構造部材の実験、シミュレーション等の結果に基づいて、例えば、パラメトリックスタディにより、構造物の一部の設計要素に共通する固有振動数変化率(f−f)/fと変形量、変形量と損傷度との関係を見出すことによって、固有振動数変化率と損傷度とが関連付けられている。構造物の疲労現象が顕著な場合は、変形量に加えて繰り返し回数を考慮する必要があるため、固有振動数変化率と損傷度とを直接関連付けてもよい。 Further, the structure characteristic storage unit 26 stores the natural frequency change rate (f 2 −f 1 ) / f 1 , the deformation amount, and the deformation amount and the degree of damage according to some design elements of the structure. To do. Here, based on the results of experiments and simulations of structural members and non-structural members performed in advance, for example, by parametric study, the natural frequency change rate (f 2 −f common to some design elements of the structure is obtained. By finding the relationship between 1 ) / f 1 and the amount of deformation, and the amount of deformation and the degree of damage, the natural frequency change rate and the degree of damage are related. When the fatigue phenomenon of the structure is remarkable, since it is necessary to consider the number of repetitions in addition to the deformation amount, the natural frequency change rate and the degree of damage may be directly associated with each other.

本実施形態では、構造物特性記憶部26には、変形量が大きくなるほど、高い損傷度が関連付けて記憶されている。例えば第1の閾値未満の変形量に関連付けて「損傷は少ない」という損傷度が記憶され、第1の閾値以上で第2の閾値未満の変形量に関連付けて「損傷があるため要注意」という損傷度が記憶され、第2の閾値以上の変形量に関連付けて「損傷が大きく倒壊の可能性あり」という損傷度が記憶されてもよい。   In the present embodiment, the structure property storage unit 26 stores a higher degree of damage in association with the amount of deformation. For example, the degree of damage “less damage” is stored in association with the deformation amount less than the first threshold, and “being careful because there is damage” in association with the deformation amount greater than or equal to the first threshold and less than the second threshold. The degree of damage may be stored, and the degree of damage that “the damage is large and there is a possibility of collapse” may be stored in association with the deformation amount equal to or greater than the second threshold.

判定部27は、固有振動数変化率と、構造物の一部の設計要素とに基づいて構造物の損傷度を判定する。具体的には、判定部27は、加速度計10から加速度情報とともに送信された構造物識別情報に関連付けて構造物情報記憶部24に記憶されている一部の設計要素を抽出する。そして、判定部27は、一部の設計要素に関連付けて構造物特性記憶部26に記憶されている構造物特性モデルに基づいて、固有振動数算出部22によって算出された固有振動数変化率(f−f)/fに対応する構造物の変形量を決定する。そして、判定部27は、構造物の変形量に関連付けて構造物特性記憶部26が記憶している損傷度を抽出することによって構造物の損傷度を判定する。 The determination unit 27 determines the degree of damage to the structure based on the natural frequency change rate and some design elements of the structure. Specifically, the determination unit 27 extracts some design elements stored in the structure information storage unit 24 in association with the structure identification information transmitted from the accelerometer 10 together with the acceleration information. Then, the determination unit 27 is based on the structure characteristic model stored in the structure characteristic storage unit 26 in association with some design elements, and the natural frequency change rate calculated by the natural frequency calculation unit 22 ( The deformation amount of the structure corresponding to f 2 −f 1 ) / f 1 is determined. And the determination part 27 determines the damage degree of a structure by extracting the damage degree which the structure characteristic memory | storage part 26 memorize | stored in relation to the deformation amount of a structure.

表示装置30は、通信部31及び表示部32を備える。   The display device 30 includes a communication unit 31 and a display unit 32.

通信部31は、損傷度判定装置20の通信部21から送信された損傷度及び構造物識別情報を受信する。   The communication unit 31 receives the damage degree and structure identification information transmitted from the communication unit 21 of the damage degree determination device 20.

表示部32は、通信部31によって受信された損傷度及び構造物識別情報を表示する。   The display unit 32 displays the damage degree and structure identification information received by the communication unit 31.

サーバ40は、通信部41及び制御部42を備える。   The server 40 includes a communication unit 41 and a control unit 42.

通信部41は、損傷度判定装置20の通信部21から送信された、1つ以上の構造物に係る損傷度及び構造物識別情報を受信する。   The communication unit 41 receives the damage degree and structure identification information related to one or more structures transmitted from the communication unit 21 of the damage degree determination device 20.

制御部42は、通信部41によって受信した、複数の構造物に係る損傷度及び構造物識別情報に基づいて各種統計処理等を行う。例えば、制御部42は、損傷度と、複数の構造物についての構造物識別情報にそれぞれ関連付けられている住所とを用いて被災度マップを作成する。   The control unit 42 performs various statistical processes and the like based on the degree of damage and the structure identification information related to the plurality of structures received by the communication unit 41. For example, the control unit 42 creates a damage degree map using the damage degree and the addresses respectively associated with the structure identification information about the plurality of structures.

以上説明したように、第1の実施形態によれば、損傷度判定装置20は、あらかじめ、実験、シミュレーション等により特定された部材の部材特性モデルなどの共通となる設計要素と、邸別で個別に設定される一部の設計要素と、を組み合わせることで生成可能な構造物全体の構造物特性モデルを記憶しておく。そのため、損傷度判定装置20は、構造物の固有振動数変化率と、あらかじめ構造物特性記憶部26に記憶されている該構造物の一部の設計要素に応じた構造物特性モデルとを用いて迅速に損傷度を判定することが可能となる。   As described above, according to the first embodiment, the damage degree determination apparatus 20 is configured separately from design elements that are common to member characteristic models of members specified by experiments, simulations, etc. The structure characteristic model of the entire structure that can be generated by combining a part of the design elements set in is stored. Therefore, the damage determination device 20 uses the natural frequency change rate of the structure and a structure characteristic model corresponding to some design elements of the structure stored in the structure characteristic storage unit 26 in advance. It is possible to quickly determine the degree of damage.

また、第1の実施形態によれば、損傷度判定システム1が安全性を判定する対象となる構造物は工業化構造物であるため、部材の点数や種類は限定されている。そのため工業化構造物において設定すべき設計要素は全ての設計要素より少ない。そのため、生成される構造物特性モデルの種類も少ない。そのため、構造物特性記憶部26が一部の設計要素が異なる少ない構造物特性モデルを記憶することは容易であり、上述の効果を奏することが可能となる。   Moreover, according to 1st Embodiment, since the structure used as the object for which the damage degree determination system 1 determines safety | security is an industrialized structure, the score and kind of a member are limited. Therefore, there are fewer design elements to be set in the industrialized structure than all design elements. Therefore, there are few types of structure characteristic models to be generated. Therefore, it is easy for the structure characteristic storage unit 26 to store a small number of structure characteristic models with different design elements, and the above-described effects can be achieved.

また、第1の実施形態によれば、損傷度判定装置20は、構造物の基礎に設置された第1の加速度計10aによって計測された加速度と、構造物の上階に設置された第2の加速度計10bによって計測された加速度とに基づいて算出された固有振動数fを用いて損傷度を判定する。そのため、地盤の揺れではなく構造物の揺れに基づいて損傷度を判定することができる。したがって、実際の建物の損傷に関する物理量を測定せず、地盤の揺れに基づく構造計算によって、損傷度を推定する場合に比べて、精度良く正確に損傷度を判定することが可能となる。   In addition, according to the first embodiment, the damage degree determination device 20 includes the acceleration measured by the first accelerometer 10a installed on the foundation of the structure, and the second installed on the upper floor of the structure. The degree of damage is determined using the natural frequency f calculated based on the acceleration measured by the accelerometer 10b. Therefore, the degree of damage can be determined based on the shaking of the structure, not the shaking of the ground. Therefore, it is possible to accurately and accurately determine the degree of damage compared to the case where the degree of damage is estimated by structural calculation based on ground shaking without measuring physical quantities relating to actual building damage.

また、第1の実施形態によれば、地震発生前に計測した加速度に基づく固有振動数fと、地震終了後に計測した加速度に基づく固有振動数fとに基づいて、固有振動数変化率を算出し、構造物の損傷度を判定する。そのため、地震の発生により停電となって加速度計10が作動することができなくなった場合も、地震前と、地震後の停電から復旧した後とに加速度計10は加速度を計測することができ、これにより損傷度判定装置20は損傷度を判定することができる。また、地震の発生中に加速度計10が破損したとしても、地震後に別途加速度計を設置して計測することができる。また、損傷度判定装置20は、地震の発生中に加速度計10が加速度を計測する必要がないため、地震の発生中に停電が発生した場合に加速度計10に電力を供給するバッテリーを備える必要がなく、該バッテリーに係る費用を節減することが可能となる。また、損傷度判定装置20は、損傷度を判定するにあたって地震の発生中に加速度計10を利用しないため、地震の発生中の加速度を記憶するメモリを備える必要がなく、該バッテリーの設置及びメンテナンスに係る費用及び手間を節減することが可能となる。地震が発生していないときに、定期的に加速度を計測する必要がなく、CPUの処理負荷、及びCPUを動作させるために供給する電力を節減することが可能となる。 Further, according to the first embodiment, the natural frequency change rate based on the natural frequency f 1 based on the acceleration measured before the occurrence of the earthquake and the natural frequency f 2 based on the acceleration measured after the end of the earthquake. To determine the degree of damage to the structure. Therefore, even if the accelerometer 10 becomes unable to operate due to a power failure due to the occurrence of an earthquake, the accelerometer 10 can measure the acceleration before the earthquake and after recovering from the power failure after the earthquake, Thereby, the damage degree determination apparatus 20 can determine the damage degree. Moreover, even if the accelerometer 10 is damaged during the occurrence of the earthquake, it can be measured by installing an accelerometer separately after the earthquake. Moreover, the damage degree determination apparatus 20 does not need to measure the acceleration during the occurrence of the earthquake, and therefore needs to include a battery that supplies power to the accelerometer 10 when a power failure occurs during the occurrence of the earthquake. Thus, the cost associated with the battery can be reduced. Further, since the damage degree determination device 20 does not use the accelerometer 10 during the occurrence of the earthquake in determining the damage degree, it is not necessary to have a memory for storing the acceleration during the occurrence of the earthquake, and installation and maintenance of the battery It is possible to save costs and labor related to. When an earthquake does not occur, it is not necessary to periodically measure acceleration, and the processing load on the CPU and the power supplied to operate the CPU can be saved.

また、第1の実施形態によれば、損傷度判定装置20は、工業化構造物の新築時又は改築時における第1の固有振動数fと、地震終了後における第2の固有振動数fとに基づいて算出される固有振動数変化率に基づいて損傷度を判定する。そのため、損傷度判定装置20は、構造物が新築又は改築されてからの経年劣化、過去の地震による構造の変化を鑑みた損傷度の判定を行うことができる。損傷度判定装置20は、過去の地震履歴の全てについて応答計算を行うことによって損傷度を判定する場合のように地震履歴を保持するためのメモリ等を備える必要がなく、メモリ量を節減することが可能となる。 Further, according to the first embodiment, the damage degree determination apparatus 20, the first natural frequency f 1 during new construction or renovation of industrialized structure, the second natural frequency after the earthquake completion f 2 The degree of damage is determined based on the natural frequency change rate calculated based on the above. Therefore, the damage degree determination apparatus 20 can determine the damage degree in consideration of the aging after the structure is newly constructed or reconstructed and the structural change due to the past earthquake. The damage degree determination device 20 does not need to include a memory for holding the earthquake history as in the case of determining the damage degree by performing a response calculation on all the past earthquake histories, and reduces the amount of memory. Is possible.

また、第1の実施形態によれば、損傷度判定装置20は、インターネット、イントラネット等の通信ネットワークを介してサーバ40に接続される。このため、サーバ40は複数の構造物の損傷度、構造物の住所等を損傷度判定装置20から受信することができ、例えば、これらの情報を活用して、地震後の被災度マップを容易に作成することが可能となる。したがって、地震被害の分布を把握し、被災地の復旧支援活動の計画および実施を円滑に効果的に行ことが可能となる。   Moreover, according to 1st Embodiment, the damage degree determination apparatus 20 is connected to the server 40 via communication networks, such as the internet and an intranet. For this reason, the server 40 can receive the damage degree of a plurality of structures, the address of the structure, and the like from the damage degree determination device 20, and for example, it is easy to make a damage degree map after an earthquake by using such information. Can be created. Therefore, it is possible to grasp the distribution of earthquake damage and to plan and implement recovery support activities in the affected areas smoothly and effectively.

なお、第1の実施形態によれば、固有振動数算出部22は基礎と上階の加速度計10によってそれぞれ計測された加速度からフーリエスペクトルを算出することによって固有振動数fを算出するが、これに限られない。例えば、固有振動数算出部22は、地震時の基礎と上階の加速度計10によってそれぞれ計測された加速度を二階積分することによって、各層の最大変位を算出してもよい。この場合、固有振動数算出部22は、算出した基礎と上階の変位差に基づいて層間変形角を算出して固有振動数fを算出することができる。   According to the first embodiment, the natural frequency calculation unit 22 calculates the natural frequency f by calculating the Fourier spectrum from the accelerations measured by the accelerometers 10 on the foundation and the upper floor. Not limited to. For example, the natural frequency calculation unit 22 may calculate the maximum displacement of each layer by second-order integration of accelerations respectively measured by the foundation and the upper floor accelerometer 10 at the time of the earthquake. In this case, the natural frequency calculation unit 22 can calculate the natural frequency f by calculating the interlayer deformation angle based on the calculated displacement difference between the foundation and the upper floor.

第1の実施形態において、変化率算出部23は、地震前に計測した加速度に基づく固有振動数fと、地震後に計測した加速度に基づく固有振動数fとの比率f/fを固有振動数変化率として算出してもよい。この場合、判定部27は、比率f/fと構造物特性モデルとに基づいて構造物の損傷度を判定する。 In the first embodiment, the rate of change calculation unit 23 calculates a ratio f 2 / f 1 between the natural frequency f 1 based on the acceleration measured before the earthquake and the natural frequency f 2 based on the acceleration measured after the earthquake. The natural frequency change rate may be calculated. In this case, the determination unit 27 determines the degree of damage of the structure based on the ratio f 2 / f 1 and the structure characteristic model.

また、第1の実施形態において、損傷度判定装置20と表示装置30とは別の装置として構成したが、損傷度判定装置20と表示装置30とが一体として構成されてもよい。また、加速度計10a及び10bのいずれかと損傷度判定装置20とが一体として構成されてもよい。   In the first embodiment, the damage degree determination device 20 and the display device 30 are configured as separate devices. However, the damage degree determination device 20 and the display device 30 may be configured as a single unit. Moreover, either of the accelerometers 10a and 10b and the damage degree determination device 20 may be configured as a single unit.

(第2の実施形態)
続いて、本発明の第2の実施形態について図面を参照して説明する。
(Second Embodiment)
Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.

第2の実施形態に係る損傷度判定システム2は、第1の実施形態に係る損傷度判定システム1と同様に、第1の加速度計10a、第2の加速度計10b、損傷度判定装置20、、表示装置30、及びサーバ40を備える。   Similar to the damage degree determination system 1 according to the first embodiment, the damage degree determination system 2 according to the second embodiment includes a first accelerometer 10a, a second accelerometer 10b, a damage degree determination device 20, , A display device 30 and a server 40.

第2の実施形態における加速度計10の計測部11は、地震が発生してから地震が終了するまでの加速度を計測する点で第1の実施形態の計測部11とは異なる。   The measurement unit 11 of the accelerometer 10 according to the second embodiment is different from the measurement unit 11 according to the first embodiment in that the acceleration from the occurrence of the earthquake to the end of the earthquake is measured.

固有振動数算出部22は、第1の加速度情報及び第2の加速度情報に含まれる、基礎と上階とのそれぞれにおける、所定の期間(第1の所定の期間)の加速度の時刻歴に基づいて第1の固有振動数fを算出する。本実施形態で第1の所定の期間は、地震が発生している間の一の期間、例えば地震発生時から5秒間である。 The natural frequency calculation unit 22 is based on the acceleration time history in a predetermined period (first predetermined period) in each of the foundation and the upper floor included in the first acceleration information and the second acceleration information. To calculate the first natural frequency f1. In the present embodiment, the first predetermined period is one period during the occurrence of the earthquake, for example, 5 seconds from the time of the occurrence of the earthquake.

また、固有振動数算出部22は、基礎と上階とのそれぞれにおける、所定の期間(第2の所定の期間)の加速度の時刻歴に基づいて第2の固有振動数fを算出する。加速度の時刻歴に基づいて固有振動数fを算出する具体的な方法については第1の実施形態と同様である。本実施形態で第2の所定の期間は、地震の発生中の、第1の所定の期間より後の期間であって、例えば構造物が弾性応答する強振動後の自由振動期間である。 In addition, the natural frequency calculation unit 22 calculates the second natural frequency f 2 based on the time history of acceleration in a predetermined period (second predetermined period) in each of the foundation and the upper floor. A specific method for calculating the natural frequency f based on the acceleration time history is the same as in the first embodiment. In the present embodiment, the second predetermined period is a period after the first predetermined period during the occurrence of the earthquake, for example, a free vibration period after strong vibration in which the structure elastically responds.

変化率算出部23は、第1の固有振動数fと第2の固有振動数fとの差の、第1の固有振動数fに対する比率(f−f)/fを固有振動数変化率として算出する。 Change rate calculating section 23, the difference between the first natural frequency f 1 and the second natural frequency f 2, the first ratio natural frequency f 1 of (f 2 -f 1) / f 1 Calculated as the natural frequency change rate.

判定部27は、加速度計10から送信された加速度情報に含まれる構造物識別情報に関連付けて構造物情報記憶部24に記憶されている、設定すべき一部の設計要素を抽出する。そして、判定部27は、構造物特性記憶部26に記憶されている、設定すべき一部の設計要素に応じた構造物特性モデルに基づいて、固有振動数算出部22によって算出された固有振動数変化率(f−f)/fに対応する構造物の変形量を判定する。そして、判定部27は、構造物の変形量に関連付けて構造物特性記憶部26が記憶している損傷度を抽出することによって構造物の損傷度を判定する。 The determination unit 27 extracts some design elements to be set, which are stored in the structure information storage unit 24 in association with the structure identification information included in the acceleration information transmitted from the accelerometer 10. The determination unit 27 then calculates the natural vibration calculated by the natural frequency calculation unit 22 based on the structure characteristic model stored in the structure characteristic storage unit 26 according to some design elements to be set. The deformation amount of the structure corresponding to the number change rate (f 2 −f 1 ) / f 1 is determined. And the determination part 27 determines the damage degree of a structure by extracting the damage degree which the structure characteristic memory | storage part 26 memorize | stored in relation to the deformation amount of a structure.

第2の実施形態におけるその他の構成、作用は第1の実施形態と同様なので、同一または対応する構成要素には、同一参照符号を付して説明を省略する。   Since other configurations and operations in the second embodiment are the same as those in the first embodiment, the same or corresponding components are denoted by the same reference numerals and description thereof is omitted.

以上説明したように、第2の実施形態によれば、構造物特性記憶部26は、構造物の一部の設計要素に応じて生成された、構造物特性モデルを記憶する。そして、判定部27は、構造物の、第1の所定の期間における第1の固有振動数fと、第2の所定の期間における第2の固有振動数fに基づく固有振動数変化率と、構造物の一部の設計要素とに基づいて損傷度を判定する。そのため、実際の建物の損傷に関する物理量を測定せず、地盤の地震情報のみを用いて損傷度を推定する場合に比べて精度よく正確に損傷度を判定することができるという第1の実施形態と同様の効果を奏する。また、第1の実施形態と同様、迅速かつ容易に損傷度を判定することができる。 As described above, according to the second embodiment, the structure characteristic storage unit 26 stores a structure characteristic model generated according to some design elements of the structure. The determination unit 27 then changes the natural frequency of the structure based on the first natural frequency f 1 in the first predetermined period and the second natural frequency f 2 in the second predetermined period. And the degree of damage is determined based on some design elements of the structure. For this reason, the first embodiment is capable of determining the degree of damage with higher accuracy and accuracy than the case of estimating the degree of damage using only the earthquake information of the ground without measuring physical quantities relating to actual building damage. The same effect is produced. Further, as in the first embodiment, the degree of damage can be determined quickly and easily.

第2の実施形態において、変化率算出部23は、地震中の第1の所定の時間での加速度の時刻歴に基づく第1の固有振動数fと、同じ地震中の第2の所定の時間での加速度の時刻歴に基づく第2の固有振動数fとの比率f/fを固有振動数変化率として算出してもよい。この場合、判定部27は、比率f/fと構造物特性モデルとに基づいて構造物の損傷度を判定する。 In the second embodiment, the rate of change calculation unit 23 uses the first natural frequency f 1 based on the time history of acceleration at the first predetermined time during the earthquake and the second predetermined frequency during the same earthquake. A ratio f 2 / f 1 with the second natural frequency f 2 based on the time history of acceleration in time may be calculated as the natural frequency change rate. In this case, the determination unit 27 determines the degree of damage of the structure based on the ratio f 2 / f 1 and the structure characteristic model.

上述の実施形態は代表的な例として説明したが、本発明の趣旨及び範囲内で、多くの変更及び置換ができることは当業者に明らかである。したがって、本発明は、上述の実施形態及び実施例によって制限するものと解するべきではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。例えば、実施形態に記載の複数の構成ブロックを1つに組み合わせたり、あるいは1つの構成ブロックを分割したりすることが可能である。   Although the above embodiment has been described as a representative example, it will be apparent to those skilled in the art that many changes and substitutions can be made within the spirit and scope of the invention. Therefore, the present invention should not be construed as being limited by the above-described embodiments and examples, and various modifications and changes can be made without departing from the scope of the claims. For example, a plurality of constituent blocks described in the embodiments can be combined into one, or one constituent block can be divided.

1,2 損傷度判定システム
10 加速度計
10a 第1の加速度計
10b 第2の加速度計
11 計測部
11a 第1の計測部
11b 第2の計測部
12 通信部
12a 第1の通信部
12b 第2の通信部
20 損傷度判定装置
21 通信部
22 固有振動数算出部
23 変化率算出部
24 構造物情報記憶部
25 部材特性記憶部
26 構造物特性記憶部
27 判定部
30 表示装置
31 通信部
32 表示部
40 サーバ
41 通信部
42 制御部
1, 2 Damage degree determination system 10 Accelerometer 10a First accelerometer 10b Second accelerometer 11 Measurement unit 11a First measurement unit 11b Second measurement unit 12 Communication unit 12a First communication unit 12b Second Communication unit 20 Damage degree determination device 21 Communication unit 22 Natural frequency calculation unit 23 Change rate calculation unit 24 Structure information storage unit 25 Member characteristic storage unit 26 Structure characteristic storage unit 27 Determination unit 30 Display device 31 Communication unit 32 Display unit 40 server 41 communication unit 42 control unit

Claims (9)

一部の設計要素を設定することにより設計可能な工業化構造物について、第1の所定の期間の第1の固有振動数を算出し、前記第1の所定の期間の後の第2の所定の期間の第2の固有振動数を算出する固有振動数算出部と、
前記第1の固有振動数と前記第2の固有振動数とに基づいて固有振動数変化率を算出する変化率算出部と、
前記固有振動数変化率と、前記一部の設計要素と、に基づいて、前記工業化構造物の損傷度を判定する判定部と、
を備えることを特徴とする損傷度判定装置。
For an industrialized structure that can be designed by setting some design elements, a first natural frequency for a first predetermined period is calculated, and a second predetermined frequency after the first predetermined period is calculated. A natural frequency calculator for calculating the second natural frequency of the period;
A rate of change calculation unit for calculating a rate of change of the natural frequency based on the first natural frequency and the second natural frequency;
A determination unit that determines the degree of damage of the industrialized structure based on the natural frequency change rate and the part of the design elements;
A damage degree determination apparatus comprising:
前記固有振動数算出部は、第1の所定の期間の基礎又は1階の加速度、及び2階以上の任意の階層である上階の加速度に基づいて第1の固有振動数を算出し、前記第2の所定の期間の前記基礎又は前記1階の加速度及び前記上階の加速度に基づいて第2の固有振動数を算出することを特徴とする請求項1に記載の損傷度判定装置。   The natural frequency calculation unit calculates a first natural frequency based on an acceleration of a base or first floor of a first predetermined period and an acceleration of an upper floor which is an arbitrary hierarchy of two or more floors, 2. The damage degree determination device according to claim 1, wherein the second natural frequency is calculated based on the acceleration of the base or the first floor and the acceleration of the upper floor during a second predetermined period. 前記第1の所定の期間は新築時または改築時から前記工業化構造物に水平力を与えるイベントが発生する前までの一の期間であり、前記第2の所定の期間は前記イベントが終了した後の一の期間であることを特徴とする請求項1又は2に記載の損傷度判定装置。   The first predetermined period is a period from the time of new construction or reconstruction to the time before the occurrence of an event that gives horizontal force to the industrialized structure, and the second predetermined period is after the event has ended. The damage degree determination apparatus according to claim 1, wherein the damage degree determination apparatus is a period of the above. 前記第1の所定の期間は前記工業化構造物に水平力を与えるイベントが発生している間の一の期間であり、前記第2の所定の期間は、前記イベントが発生している間であって、前記第1の所定の期間より後の一の期間であることを特徴とする請求項1又は2に記載の損傷度判定装置。   The first predetermined period is a period during which an event for applying a horizontal force to the industrialized structure is occurring, and the second predetermined period is a period during which the event is occurring. The damage degree determination apparatus according to claim 1, wherein the damage degree determination apparatus is one period after the first predetermined period. 前記判定部は、前記一部の設計要素を設定することにより生成される構造物特性モデルに基づいて、前記工業化構造物の損傷度を判定することを特徴とする請求項1乃至4のいずれか一項に記載の損傷度判定装置。   The said determination part determines the damage degree of the said industrialized structure based on the structure characteristic model produced | generated by setting the said one part design element, The one of Claims 1 thru | or 4 characterized by the above-mentioned. The damage degree determination apparatus according to one item. 前記判定部は、前記固有振動数変化率を用いて、前記構造物特性モデルに基づいて前記工業化構造物の変形量を決定し、前記変形量に関連付けて記憶されている前記損傷度を抽出することによって前記工業化構造物の損傷度を判定することを特徴とする請求項5に記載の損傷度判定装置。   The determination unit determines a deformation amount of the industrialized structure based on the structure characteristic model using the natural frequency change rate, and extracts the degree of damage stored in association with the deformation amount. The damage degree determination apparatus according to claim 5, wherein the damage degree of the industrialized structure is determined. 一部の設計要素を設定することにより設計可能な工業化構造物の基礎又は1階の加速度を計測する第1の加速度計と、
前記工業化構造物の2階以上の上階の任意の階層である上階の加速度を計測する第2の加速度計と、
前記工業化構造物の損傷度を判定する損傷度判定装置と、を備え、
前記損傷度判定装置は、
第1の所定の期間に、前記第1の加速度計によって計測された加速度及び前記第2の加速度計によって計測された加速度に基づいて前記工業化構造物の第1の固有振動数を算出し、かつ、前記第1の所定の期間の後の第2の所定の期間に、前記第1の加速度計によって計測された加速度及び前記第2の加速度計によって計測された加速度に基づいて前記工業化構造物の第2の固有振動数を算出する固有振動数算出部と、
前記第1の固有振動数と前記第2の固有振動数とに基づいて固有振動数変化率を算出する変化率算出部と、
前記固有振動数変化率と、前記一部の設計要素とに基づいて、前記工業化構造物の損傷度を判定する判定部と、
を含むことを特徴とする損傷度判定システム。
A first accelerometer that measures the acceleration of the foundation or first floor of an industrialized structure that can be designed by setting some design elements;
A second accelerometer that measures the acceleration of the upper floor, which is an arbitrary floor above the second floor of the industrialized structure;
A damage degree determination device for determining the damage degree of the industrialized structure,
The damage degree judging device is
Calculating a first natural frequency of the industrialized structure based on an acceleration measured by the first accelerometer and an acceleration measured by the second accelerometer during a first predetermined period; and The industrialized structure based on the acceleration measured by the first accelerometer and the acceleration measured by the second accelerometer in a second predetermined period after the first predetermined period. A natural frequency calculation unit for calculating a second natural frequency;
A rate of change calculation unit for calculating a rate of change of the natural frequency based on the first natural frequency and the second natural frequency;
A determination unit that determines the degree of damage of the industrialized structure based on the natural frequency change rate and the part of the design elements;
A damage degree determination system comprising:
前記損傷度判定装置によって判定された前記損傷度を表示する表示装置をさらに備え、
前記第1及び第2の加速度計、前記損傷度判定装置、及び前記表示装置の一部または全部が、それぞれ有線、無線通信によるインターネットを介して相互に接続されて情報を送受信することを特徴とする請求項7に記載の損傷度判定システム。
A display device for displaying the degree of damage determined by the degree-of-damage determination device;
A part or all of the first and second accelerometers, the damage degree determination device, and the display device are connected to each other via the wired or wireless Internet to transmit / receive information. The damage degree determination system according to claim 7.
前記損傷度判定装置からネットワークを介して、1つ以上の前記工業化構造物に係る損傷度に関する情報を受信するサーバをさらに備えることを特徴とする請求項7又は8に記載の損傷度判定システム。   The damage degree determination system according to claim 7 or 8, further comprising a server that receives information on the degree of damage related to one or more industrialized structures from the damage degree determination device via a network.
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