JP2023129966A - Displacement measurement device and damage degree evaluation system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、変位計測装置と損傷度評価システムに関する。 The present invention relates to a displacement measuring device and a damage evaluation system.
地震時における建物の損傷度(もしくは被災度)を評価するに当たり、測定されている建物の変位量(各階の変位量)や、この変位量に基づいて算定される層間変形角が用いられる。複数階の建物の地震時における変位量を計測し、計測された変位量に基づいて建物の健全性評価を行う技術の一例が特許文献1に提案されている。 In evaluating the degree of damage (or degree of damage) to a building during an earthquake, the measured displacement of the building (the displacement of each floor) and the interstory deformation angle calculated based on this displacement are used. An example of a technique for measuring the amount of displacement of a multi-story building during an earthquake and evaluating the health of the building based on the measured amount of displacement is proposed in Patent Document 1.
特許文献1に提案されている建物の健全性評価システムは、複数階の建物の各階の天井にそれぞれ、カメラを固定し、各階の床に固定されている標識を含む領域を各階のカメラで撮像し、各カメラによる撮像画像をネットワークを介してサーバに送信するシステムである。サーバにおいて、取得した画像を画像解析することにより、画像中に含まれる既知形状の標識の三次元位置と形状を求め、求められた標識の三次元位置と形状に基づいて各階の地震時の変位量を特定し、当該変位量に基づいて算定された層間変形角を用いて地震時の建物の健全性評価を実行する。 The building health evaluation system proposed in Patent Document 1 fixes a camera to the ceiling of each floor of a multi-story building, and images an area including a sign fixed to the floor of each floor with the camera on each floor. This is a system that sends images captured by each camera to a server via a network. The server analyzes the acquired image to determine the three-dimensional position and shape of the sign with a known shape included in the image, and calculates the displacement of each floor during an earthquake based on the determined three-dimensional position and shape of the sign. The amount of displacement is specified, and the interstory deformation angle calculated based on the amount of displacement is used to evaluate the health of the building during an earthquake.
特許文献1に記載の建物の健全性評価システムによれば、加速度センサを用いる場合のように、数値積分により建物の変位量を間接的に求めることに代わり、建物の変位量を直接特定できるとしている。 According to the building health evaluation system described in Patent Document 1, the amount of displacement of the building can be directly determined instead of indirectly determining the amount of displacement of the building by numerical integration as in the case of using an acceleration sensor. There is.
しかしながら、このシステムでは、各階に固有のカメラから送信された画像に基づいて各階の地震時の変位量を特定し、特定された各階の変位量に基づいて層間変形角を算定するものであるため、各カメラの時刻同期が行われていないと、地震時の同時刻における各階の変位量を特定することができない。例えば、相互に異なる時刻における各階の変位量に基づいて建物の層間変形角を算定しても、一般には、建物の損傷度の有無を評価する各階の変位量及び層間変形角とはならない。 However, this system identifies the displacement of each floor during an earthquake based on images sent from a camera unique to each floor, and calculates the interstory deformation angle based on the identified displacement of each floor. If the time synchronization of each camera is not performed, it is not possible to specify the amount of displacement on each floor at the same time during an earthquake. For example, even if the interstory deformation angle of a building is calculated based on the amount of displacement of each floor at different times, generally the displacement amount and interstory deformation angle of each floor will not be used to evaluate the degree of damage to the building.
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、複数階の建物の地震時における各階の変位量を時刻ずれなく測定することのできる変位計測装置と、この変位計測装置を用いて、建物の損傷度の有無や損傷の程度を精度よく評価することのできる損傷度評価システムを提供することを目的としている。 The present invention has been made in view of the above-mentioned problems, and includes a displacement measuring device that can measure the amount of displacement of each floor of a multi-story building during an earthquake without time lag, and a displacement measuring device that can measure the displacement of a building with no time lag. The purpose of the present invention is to provide a damage evaluation system that can accurately evaluate the presence or absence of damage and the degree of damage.
前記目的を達成すべく、本発明による変位計測装置の一態様は、
複数階の建物の地震時における変位を計測する、変位計測装置であって、
前記建物の外壁の異なる高さに設けられている複数の標点と、
前記建物の屋上もしくは屋根から、屋外に張り出している支持部材と、
前記支持部材に取り付けられて、複数の前記標点を同時に撮像する、撮像装置とを有することを特徴とする。
In order to achieve the above object, one aspect of the displacement measuring device according to the present invention is as follows:
A displacement measuring device that measures the displacement of a multi-story building during an earthquake,
a plurality of gauge points provided at different heights on the outer wall of the building;
a support member protruding outdoors from the roof or the roof of the building;
The present invention is characterized by comprising an imaging device attached to the support member and configured to simultaneously capture images of a plurality of the reference points.
本態様によれば、建物の屋上もしくは屋根から屋外に張り出している支持部材に対して撮像装置が取り付けられ、建物の外壁の異なる高さに設けられている複数の標点を撮像装置が同時に撮像することにより、複数の標点の変位量を時刻ずれなく撮像することができる。さらに、例えば一台の撮像装置にて複数の標点を撮像することから、複数台の撮像装置を適用する場合に比べて装置の製作コストを削減できる。ここで、建物を構成する複数の外壁における複数の標点を撮像する場合は、各外壁に固有の撮像装置が適用されることが望ましい。 According to this aspect, the imaging device is attached to the roof of the building or to the support member extending outdoors from the roof, and the imaging device simultaneously images a plurality of gauge points provided at different heights on the outer wall of the building. By doing so, it is possible to image the displacement amounts of a plurality of gauge points without time lag. Furthermore, since a plurality of gauge points are imaged with one imaging device, for example, the manufacturing cost of the device can be reduced compared to the case where a plurality of imaging devices are used. Here, when capturing images of a plurality of gauge points on a plurality of outer walls that constitute a building, it is desirable to apply a unique imaging device to each outer wall.
また、本発明による変位計測装置の他の態様は、
前記支持部材が、地震時において前記建物における設置位置との間に相対変位が生じない剛性を備えていることを特徴とする。
Further, other aspects of the displacement measuring device according to the present invention include:
The support member is characterized in that it has such rigidity that relative displacement with respect to the installation position in the building does not occur during an earthquake.
本態様によれば、支持部材が、地震時において建物における設置位置との間に相対変位が生じない剛性を備えていることにより、建物と撮像装置が異なる態様で変位することに起因する、建物の変位量に関する計測値の精度低下を抑制できる。 According to this aspect, the support member has such rigidity that no relative displacement occurs between the building and the installation position in the building during an earthquake. It is possible to suppress a decrease in the accuracy of the measured value regarding the amount of displacement.
また、本発明による変位計測装置の他の態様は、
前記撮像装置が、標点までの距離を検出自在であることを特徴とする。
Further, other aspects of the displacement measuring device according to the present invention include:
The imaging device is characterized in that it is capable of freely detecting a distance to a gauge point.
本態様によれば、撮像装置が標点までの距離を検出自在であることにより、撮像装置により標点の変位量を直接特定することができる。例えば、従来の建物の変位量の特定方法では、地震計により計測された加速度波形を二階積分することにより、建物の変位量を間接的に特定しているが、本態様によれば、撮像装置により、建物の外壁に設けられている標点の変位量を直接特定することができ、変位量の特性精度が向上するとともに、変位量特定に要する時間を格段に短縮できる。 According to this aspect, since the imaging device can freely detect the distance to the gauge point, the displacement amount of the gauge point can be directly specified by the imaging device. For example, in a conventional method for identifying the amount of displacement of a building, the amount of displacement of a building is indirectly determined by second-order integration of the acceleration waveform measured by a seismometer. This makes it possible to directly specify the amount of displacement of a gauge point provided on the outer wall of a building, improving the characteristic accuracy of the amount of displacement, and significantly shortening the time required to specify the amount of displacement.
また、本発明による変位計測装置の他の態様において、
前記標点は、前記外壁の一部であることを特徴とする。
Further, in another aspect of the displacement measuring device according to the present invention,
The gauge point is a part of the outer wall.
本態様によれば、標点が外壁の一部であることにより、標点に特別な部材を適用する必要がなく、また標点を外壁に設置する作業も不要になることから、変位計測装置の形成コストを削減することができる。ここで、「外壁の一部」としては、例えば、階間やその近傍の横目地、外壁から張り出している換気部材(がらり)、外壁に設けられている窓等が挙げられる。 According to this aspect, since the gauge is a part of the outer wall, there is no need to apply a special member to the gauge, and there is no need to install the gauge on the outer wall, so the displacement measuring device The formation cost can be reduced. Here, the "part of the outer wall" includes, for example, horizontal joints between floors or in the vicinity thereof, ventilation members protruding from the outer wall, windows provided in the outer wall, and the like.
また、本発明による変位計測装置の他の態様は、
各階の階間もしくは予め設定された位置に、前記標点が設けられていることを特徴とする。
Further, other aspects of the displacement measuring device according to the present invention include:
It is characterized in that the gage points are provided between floors of each floor or at preset positions.
本態様によれば、各階の階間もしくは予め設定された位置に標点が設けられていることにより、平時の標点の三次元座標を精度よく特定しておくことができる。また、例えば各階間に標点が設けられている場合は、各階の階高が既知であることから、地震時に計測(特定)された各階の変位量の差分値と各階の階高から、層間変形角を短時間で算定できることから好ましい。 According to this aspect, the three-dimensional coordinates of the gauge points during normal times can be specified with high accuracy because the gauge points are provided between floors of each floor or at preset positions. In addition, for example, if gauge points are provided between each floor, the height of each floor is known, so the difference between the displacement of each floor measured (identified) at the time of an earthquake and the height of each floor can be used to calculate the difference between the floors. This is preferable because the deformation angle can be calculated in a short time.
また、本発明による変位計測装置の他の態様は、
前記撮像装置による複数の前記標点の撮像によって、前記標点までの検出距離の変位量から前記建物の層間変形角を特定することを特徴とする。
Further, other aspects of the displacement measuring device according to the present invention include:
The present invention is characterized in that the interstory deformation angle of the building is identified from the amount of displacement of the detected distance to the gauge points by imaging the plurality of gauge points by the imaging device.
本態様によれば、例えば一台の撮像装置により、同時刻における複数の標点までの検出距離の変位量が特定され、各標点の変位量(層間変位量)に基づいて建物の層間変形角が検出されることにより、変位計測装置のみで建物の層間変形角までを高精度に特定することができる。 According to this aspect, for example, one imaging device specifies the displacement amount of the detected distance to a plurality of gauge points at the same time, and the interstory deformation of the building is determined based on the displacement amount (interstory displacement amount) of each gauge point. By detecting the angle, the angle of deformation between the floors of the building can be determined with high precision using only the displacement measuring device.
また、本発明による損傷度評価システムの一態様は、
前記変位計測装置と、
前記撮像装置による撮像データを取得して、前記建物の損傷度を評価する、評価装置とを有し、
前記評価装置は、
前記標点の平時における平時座標と、前記建物の層間変形角に関する閾値を少なくとも格納する、格納部と、
複数の前記標点の撮像データから、地震時に前記建物が変位した際の各標点の地震時座標を特定し、前記平時座標と前記地震時座標から各標点の地震時の変位量を算定する、もしくは、前記撮像装置と各標点のそれぞれの地震時座標から地震時の変位量を算定し、各標点の変位量から層間変位量と層間変形角を算定する、算定部と、
前記層間変形角と前記閾値を比較して前記建物の損傷度を評価する、評価部とを有することを特徴とする。
Further, one aspect of the damage evaluation system according to the present invention is as follows:
The displacement measuring device;
an evaluation device that acquires imaging data from the imaging device and evaluates the degree of damage to the building;
The evaluation device includes:
a storage unit that stores at least the normal time coordinates of the gauge point and a threshold value regarding the interstory deformation angle of the building;
From the imaging data of the plurality of gage points, identify the seismic coordinates of each gage point when the building is displaced during an earthquake, and calculate the amount of displacement of each gage point during the earthquake from the normal coordinates and the seismic coordinates. or a calculation unit that calculates the amount of displacement during an earthquake from the seismic coordinates of the imaging device and each gauge point, and calculates the amount of interstory displacement and the interstory deformation angle from the amount of displacement of each gauge point;
The present invention is characterized by comprising an evaluation unit that compares the interstory deformation angle with the threshold value to evaluate the degree of damage to the building.
本態様によれば、同時に計測された複数の標点の地震時座標と、各標点の平時座標から各標点の地震時の変位量を算定する、もしくは、撮像装置と各標点のそれぞれの地震時座標から地震時の変位量を算定し、各標点の変位量の差分値である層間変位量を階高で除すことにより算定された層間変形角に基づいて建物の損傷度を評価することにより、可及的に短時間で高精度な損傷度評価を実現できる。例えば、撮像装置が自身の三次元座標データを取得可能な機器を装備している場合は、地震時における自身の三次元座標データを取得し、各標点の撮像データから地震時の各標点の三次元座標データを取得できるため、各標点の平時と地震時の三次元座標データの差分値を算定することにより、各標点の地震時の変位量を特定でき、各標点の変位量の差分値を求めることで各階の層間変位量を算定できる。一方、撮像装置が自身の三次元座標データを取得可能な装置を装備していない場合は、各標点の地震時の撮像データに基づき、各標点間の相対距離を算定することにより、同様に地震時における各階の層間変位量を算定できる。 According to this aspect, the displacement amount of each gauge during an earthquake is calculated from the seismic coordinates of a plurality of gauges measured simultaneously and the normal coordinates of each gauge, or the imaging device and each gauge The degree of damage to the building is calculated based on the interstory deformation angle calculated by calculating the amount of displacement during the earthquake from the earthquake coordinates of Through this evaluation, highly accurate damage evaluation can be achieved in as short a time as possible. For example, if the imaging device is equipped with equipment that can acquire its own three-dimensional coordinate data, it can acquire its own three-dimensional coordinate data at the time of an earthquake, and use the imaging data of each gauge point to determine the location of each gauge point at the time of the earthquake. By calculating the difference between the three-dimensional coordinate data of each gauge point during normal times and during an earthquake, the amount of displacement of each gauge point during an earthquake can be determined, and the displacement of each gauge point can be determined. The amount of interstory displacement on each floor can be calculated by finding the difference value of the amount. On the other hand, if the imaging device is not equipped with a device that can acquire its own three-dimensional coordinate data, it can calculate the relative distance between each gauge based on the imaging data of each gauge at the time of the earthquake. It is possible to calculate the amount of interstory displacement on each floor during an earthquake.
また、本発明による損傷度評価システムの他の態様において、
前記建物には地震計が設置され、前記地震計には、地震波形とその他波形の閾値が設定されており、
前記撮像装置は、前記地震計により測定される波形が前記閾値に達した際に、電源がONされるようになっていることを特徴とする。
Further, in another aspect of the damage evaluation system according to the present invention,
A seismograph is installed in the building, thresholds for seismic waveforms and other waveforms are set on the seismograph,
The imaging device is characterized in that the power is turned on when the waveform measured by the seismometer reaches the threshold.
本態様によれば、地震計により測定される波形が地震波形を特定する閾値に達した際に、撮像装置の電源がONされるようになっていることにより、撮像装置の電源を地震時にのみONできることから、電気使用量に代表されるランニングコストを抑制することができる。ここで、撮像装置と地震計は、無線と有線のいずれかにより信号を送受信可能に接続されており、地震計から撮像装置に対しての電源ON信号が送信されるようになっている。 According to this aspect, the power of the imaging device is turned on when the waveform measured by the seismograph reaches a threshold for identifying an earthquake waveform, so that the power of the imaging device is turned on only during an earthquake. Since it can be turned on, running costs, typified by electricity consumption, can be reduced. Here, the imaging device and the seismograph are connected to be able to transmit and receive signals either wirelessly or by wire, and the seismograph transmits a power ON signal to the imaging device.
また、本発明による損傷度評価システムの他の態様において、
前記評価装置が通信部をさらに有し、
前記撮像装置からネットワークを介して送信された前記撮像データが、前記通信部にて受信されることを特徴とする。
Further, in another aspect of the damage evaluation system according to the present invention,
The evaluation device further includes a communication section,
The imaging data transmitted from the imaging device via a network is received by the communication unit.
本態様によれば、撮像装置からネットワークを介して送信された撮像データが評価装置の通信部にて受信されることにより、変位計測装置が設置されている建物(ビルやマンション等)の管理室等に評価装置が設けられている場合の他にも、建物から遠隔にあって当該建物を管理もしくはメンテナンスする管理会社等の管理室や、建物を建設した建設会社等の管理室等に評価装置が設けられている場合等、相互に離れた位置にある撮像装置と評価装置をデータ送受信可能に接続することができる。 According to this aspect, the imaging data transmitted from the imaging device via the network is received by the communication unit of the evaluation device, and the control room of the building (building, condominium, etc.) in which the displacement measurement device is installed. In addition to cases where evaluation equipment is installed in buildings such as buildings, evaluation equipment is installed in the management offices of management companies that manage or maintain the buildings, or in the management offices of construction companies that constructed buildings, etc. When an imaging device and an evaluation device are located apart from each other can be connected so as to be able to transmit and receive data.
以上の説明から理解できるように、本発明の変位計測装置と損傷度評価システムによれば、複数階の建物の地震時における各階の変位量を時刻ずれなく測定することができ、建物の損傷度の有無や損傷の程度を精度よく評価することができる。 As can be understood from the above explanation, according to the displacement measuring device and damage evaluation system of the present invention, the amount of displacement of each floor during an earthquake of a multi-story building can be measured without time lag, and the damage level of the building can be measured. It is possible to accurately evaluate the presence or absence of damage and the degree of damage.
以下、実施形態に係る変位計測装置と損傷度評価システムの一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。 Hereinafter, an example of a displacement measuring device and a damage evaluation system according to an embodiment will be described with reference to the accompanying drawings. Note that in this specification and the drawings, substantially the same constituent elements may be given the same reference numerals to omit redundant explanation.
[実施形態に係る変位計測装置と損傷度評価システム]
図1乃至図6を参照して、実施形態に係る変位計測装置と損傷度評価システムの一例について説明する。
[Displacement measuring device and damage evaluation system according to embodiment]
An example of a displacement measuring device and a damage evaluation system according to an embodiment will be described with reference to FIGS. 1 to 6.
変位計測装置50は、複数階(図示例は7階)の建物Bの地震時における変位を計測する装置である。変位計測装置50は、建物Bの外壁Wの異なる高さに設けられている複数(図示例は7個)の標点30と、建物Bの屋上B1から、屋外に張り出している支持部材20と、支持部材20に取り付けられて、複数の標点30を同時に撮像する、撮像装置10とを有する。ここで、建物の屋根から支持部材が張り出している形態であってもよく、少なくとも建物の外壁に設けられている複数の標点を撮像装置が同時に撮像できる形態であればよい。
The
支持部材20は、屋上B1に固定される固定部と支持部材の本体の双方の剛性が高く、地震時に建物Bが振動した際に、撮像装置10を支持する支持部材20が建物Bの振動と異なる振動を生じないような(建物Bと一体となって同様に振動する)強固な構造を有している。
The
図示例は、肉厚のベースプレート22が複数本のアンカーボルト23を介して例えば鉄筋コンクリート製の屋上B1に固定され、ベースプレート22に側面視L型の支持フレーム21の脚部が溶接接合されている。
In the illustrated example, a
支持フレーム21の脚部とベースプレート22は、さらに複数の補強リブ24により相互に固定されている。
The legs of the
支持フレーム21は、例えば角形鋼管や鋼管、もしくはH形鋼等、剛性の高い鉄骨部材により形成されており、支持フレーム21のL型の屈曲部は、形鋼材等による頬杖25により補強されている。ここで、図示を省略するが、支持フレーム21のL型の屈曲部にケーブルの一端が固定され、ケーブルの他端が屋上B1の他の領域に固定されることにより、片持ち姿勢の支持フレーム21の安定性が高められていてもよい。尚、高剛性の支持部材は、図示例以外にも様々存在する。
The
支持フレーム21の先端には、不図示の角度調整機構を介して撮像装置10が固定されており、撮像装置10が外壁Wに設けられている複数の標点30の全体を撮像できる角度に調整されている。
An
撮像装置10には、3Dカメラや3Dスキャナ(LRF(Laser Range Finder))等、標点の座標データ(例えば三次元座標データ)を取得できる様々な装置が適用できる。また、撮像装置10が夜間でも各標点30を明りょうに撮像できるように、撮像装置10にストロボが装着されていてもよく、各標点30の近傍には、夜間に標点周辺の領域を明りょうに撮像できるような照明機器(図示せず)が装備されていてもよい。
Various devices capable of acquiring coordinate data (for example, three-dimensional coordinate data) of gauge points can be applied to the
図2Aに示すように、複数の標点30は、外壁Wのうち、高さ方向に間隔を置いた複数の位置に設けられる。図示例では、各階の階間における横目地mを鉛直方向に縦断する仮想直線(一点鎖線)上に、複数の標点30が設置されている。標点30は、夜間でも撮像装置10により明りょうに撮像できるような発光素材のマーク部材等であってよく、例えば、階間にある横目地mに対して不図示の固定手段(釘、ビス、ネジ等)を介して固定される。
As shown in FIG. 2A, the plurality of gauge points 30 are provided at a plurality of positions on the outer wall W at intervals in the height direction. In the illustrated example, a plurality of gage points 30 are installed on an imaginary straight line (dotted chain line) that vertically traverses the horizontal joint m between floors of each floor. The
また、図2Bに示す例のように、各階の階間における横目地mを鉛直方向に縦断する仮想直線(一点鎖線)上を標点30Aに設定してもよい。この場合は、外壁Wに標点を取り付ける作業が不要になることから、変位計測装置50の形成コストの削減に繋がる。ここで、各階間の横目地mの鉛直線上にある各点に、標点30Aとなるマーキングを付してもよい。
Further, as in the example shown in FIG. 2B, the
図1に戻り、建物Bには地震計60が搭載されており、地震計60と撮像装置10は、有線もしくは無線により接続されている。
Returning to FIG. 1, a
地震計60には、地盤G内を伝播してきた地震動Eによる地震波形と、交通振動等に起因するその他波形の閾値が設定されている。撮像装置10は、地震計60により測定される波形が閾値に達した際に、地震計60から電源ON信号を受信し、撮像装置10の電源がONされるようになっている。
The
この構成により、平時は撮像装置10の電源がOFFとされ、地震動Eが建物Bに伝播してきた際に撮像装置10の電源が自動的にONされることとなり、撮像装置10の電気使用量に代表されるランニングコストを抑制することができる。
With this configuration, the power of the
損傷度評価システム100は、変位計測装置50と、損傷度評価対象の建物Bから離れた位置にある管理会社Mにある評価装置80とを有する。ここで、評価装置80は、図示例の他にも、損傷度評価対象の建物Bにある管理室に装備されていてもよいし、建物Bを建設した建設会社の本支店等の管理部署等に装備されていてもよいし、クラウド上にあるサーバ装置であってもよい。
The
撮像装置10により計測された各標点30の地震時の座標データは、ネットワーク70を介して評価装置80に送信されるようになっている。例えば、支持部材20により支持されている3Dカメラ等の撮像装置10の三次元座標が、建物Bの周辺にある測量基準点に基づいて予め特定されていることにより、この三次元座標と、撮像装置10による各標点30の計測値(座標データ)とにより、各標点30の三次元座標が特定される。その他、撮像装置10がGPS(Global Positioning System)等を備えていて、GPS等により自身の三次元座標データを取得してもよい。
The coordinate data of each
評価装置80は、受信した各標点30の地震時の座標データに基づいて各標点30の平時からの変位量を特定し、変位量と階高から各階の層間変形角を特定する。すなわち、図2Aと図2Bに示すように、各標点30,30Aが各階間に設けられていることにより、各標点間の鉛直距離はそのまま各階の階高となることから、特定された各標点30,30Aの変位量の差分値(層間変位量)を求め、層間変位量を階高で除すことにより、各階の層間変形角が短時間に特定されることになる。
The
ネットワーク70には、インターネット等の公衆ネットワーク、携帯電話網等の無線ネットワーク、VPN(Virtual Private Network)等の専用ネットワーク、LAN(Local Area Network)等が含まれる。
The
このように、損傷度評価システム100は、変位計測装置50と評価装置80がネットワーク70を介して接続されているシステムであるが、例えば、撮像装置10により計測された計測データを管理者等が撮像装置10から直接取得し、評価装置80にデータ入力する形態であってもよい。
As described above, the
次に、図3を参照して、評価装置80のハードウェア構成の一例を説明するとともに、図4を参照して、評価装置80の機能構成の一例を説明する。
Next, an example of the hardware configuration of the
図3に示すように、評価装置80は、パーソナルコンピュータ(PC:Personal Computer)等の情報処理装置(コンピュータ)により構成される。
As shown in FIG. 3, the
評価装置80を構成するコンピュータは、接続バス86により相互に接続されているCPU(Central Processing Unit)81、主記憶装置82、補助記憶装置83、通信IF(interface)84、及び入出力IF84を備えている。主記憶装置82と補助記憶装置83は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。尚、上記の構成要素はそれぞれ個別に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。
The computer constituting the
CPU81は、MPU(Microprocessor)やプロセッサとも呼ばれ、CPU81は、単一のプロセッサであってもよいし、マルチプロセッサであってもよい。CPU81は、コンピュータからなる評価装置80の全体の制御を行う中央演算処理装置である。CPU81は、例えば、補助記憶装置83に記憶されたプログラムを主記憶装置82の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。
The
主記憶装置82は、CPU81が実行するコンピュータプログラムや、CPU81が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置82は、例えば、フラッシュメモリ、RAM(Random Access Memory)やROM(Read Only Memory)を含む。補助記憶装置83は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納し、外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶装置83には、例えば、OS(Operating System)、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。OSは、例えば、通信IF84を介して接続される外部装置等とのデータの受け渡しを行う通信インターフェースプログラムを含む。評価装置80に対する外部装置等には、撮像装置10等が含まれる。
The
補助記憶装置83は、例えば、主記憶装置82を補助する記憶領域として使用され、CPU81が実行するコンピュータプログラムや、CPU81が処理するデータ等を記憶する。補助記憶装置83は、不揮発性半導体メモリ(フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable ROM))を含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ(HDD:Hard Disk Drive)装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置83として、CDドライブ装置、DVDドライブ装置、BDドライブ装置といった着脱可能な記録媒体の駆動装置が例示され、着脱可能な記録媒体として、CD、DVD、BD、USB(Universal Serial Bus)メモリ、SD(Secure Digital)メモリカード等が例示される。
The
入出力IF85は、評価装置80に接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスである。入出力IF85には、例えば、キーボード、タッチパネルやマウス等のポインティングデバイス、マイクロフォン等の入力デバイス等が接続する。評価装置80は、入出力IF85を介して、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。
The input/output IF 85 is an interface that inputs and outputs data to and from devices connected to the
また、入出力IF85には、例えば、液晶パネル(LCD:Liquid Crystal Display)や有機ELパネル(EL:Electroluminescence)等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスが接続される。評価装置80では、例えば、建物Bの各標点30の地震時の変位量が表示され、この変位量に基づいて算定された各階の層間変形角が表示される。
Further, the input/output IF 85 is connected to, for example, a display device such as a liquid crystal display (LCD) or an organic EL panel (electroluminescence), an output device such as a printer, or a speaker. The
通信IF84は、評価装置80が接続するネットワーク70とのインターフェイスである。通信IF84は、上記するインターネット等の公衆ネットワークをはじめとする様々なネットワーク70を介して、撮像装置10から計測データを受信する。
The communication IF 84 is an interface with the
図4に示すように、評価装置80は、CPU81によるプログラムの実行により、少なくとも、通信部802、算定部804、評価部806、表示部808、及び格納部810の各種機能を提供する。ここで、上記処理機能の少なくとも一部が、DSP(Digital Signal Processor)、GPU(Graphics Processing Unit)等によって提供されてもよく、同様に、上記処理機能の少なくとも一部が、FPGA(Field-Programmable Gate Array)、数値演算プロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用LSI(large scale integration)やその他のデジタル回路等であってもよい。
As shown in FIG. 4, the
通信部802は、撮像装置10により同時に撮像されて当該撮像装置10から送信される、複数の標点30の撮像データ(座標データ)を受信する。
The
格納部810には、各標点30の平時における平時座標が格納(記憶)されている。ここで、図5は、各標点の平時と地震時の各座標を地震時の変位量とともに示す図であり、平時の建物Bを一点鎖線で示し、地震時に作用する水平力Hにて変位している建物Bを実線で示している。
The
例えば、平時の撮像装置10の平時座標データP0(x0,y0,z0)、最上階に設置されている標点30aの平時座標データ(x2,y2,z7)から最下階に設置されている標点30gの平時座標データ(x2,y2,z1)までの各標点30a~30gの平時座標データが、格納部810に格納される。
For example, from the normal time coordinate data P0 (x0, y0, z0) of the
撮像装置10がGPS等を装備している場合は、地震時において建物Bが水平変位した際の撮像装置10の地震時座標データP1(x1,y1,z1)が瞬時に特定される。
If the
撮像装置10の地震時座標データ(x1,y1,z1)と、撮像装置10による各標点30a~30gの撮像データに基づき、地震時の各標点30a~30gの地震時座標(例えば、標点30aの地震時座標データ(x3,y2,z7)、標点30gの地震時座標データ(x9,y2,z1))が特定される。
Based on the earthquake coordinate data (x1, y1, z1) of the
地震時には、建物Bに対して例えば左右方向に交互に水平力Hが作用し、建物Bは左右方向へ繰り返し水平変位する。そこで、撮像装置10による各標点30a~30gの連続的な撮像と、この連続的な撮像に基づく連続的な地震時座標データの取得を実施し、取得された各標点30a~30gの地震時座標データが格納部810に格納される。
During an earthquake, a horizontal force H acts on building B, for example, alternately in the left and right directions, and building B is repeatedly horizontally displaced in the left and right directions. Therefore, we carried out continuous imaging of each
共通の撮像装置10により各標点30a~30gが同時に撮像されることから、同時刻の各標点30a~30gの地震時座標データの組み合わせが、撮像回数分(異なる撮像時刻分)だけ格納部810に格納されることになる。
Since each
算定部804は、各標点30a~30gの平時と地震時の三次元座標データの差分を算定し、変位量を特定する。図5に示すように、各標点30a~30gはそれぞれ、水平力Hの作用方向に対してδ1~δ7で変位する。ここで、標点30aの変位量:δ1は、平時と地震時の三次元座標データの差分値S1と地盤Gの水平変位量:Jの差分(S1-J)により求められ、他の標点30b~30gの変位量:δ2乃至δ7も、同様の方法により算定される(例えば、標点30bの変位量:δ2=S2-J)。
The
格納部810には、同時刻の各標点30a~30gの地震時座標データの組み合わせが撮像回数分だけ格納されていることから、各撮像時刻における各標点30a~30gの変位量が算定される。
Since the
算定部804では、各標点30a~30gの変位量の差分値(例えば、δ1-δ2、δ2-δ3等)である層間変位量を階高で除す演算を実施し、各階の層間変形角を算定する。
The
各階の層間変形角は、それぞれ異なる時刻で最大となり得ることから、撮像回数に応じて算定された複数時刻における各階の層間変形角の中から、各階で最大となる層間変形角を階ごとに抽出する。 Since the interstory deformation angle on each floor can reach its maximum at different times, the maximum interstory deformation angle on each floor is extracted for each floor from among the interstory deformation angles on each floor at multiple times calculated according to the number of imaging times. do.
ここで、撮像装置10がGPS等を搭載していない場合は、剛性のある支持部材20を介して建物Bに設置されている撮像装置10は、建物Bと同期して同じ態様で変位することから、同時に撮像された各標点30a~30gの撮像データ(地震時座標データ)から、例えば水平力Hにて変位している軸方向(図示例はx方向)の各座標値を取得し(このx座標は絶対座標でない)、算定部804において、各標点のx座標の差分値を求めることによっても、上記するδ1-δ2、δ2-δ3等と同様の層間変位量が得られる。
Here, if the
また、撮像装置10がGPS等を装備していない場合に、例えば図5に示すように、撮像装置10の直下の地表面に、三次元座標が既知の測量基準点Pr(xr1、yr、zr)を設けておいてもよい。この測量基準点Pr(xr1、yr、zr)に基づいて平時における各標点30a~30gの三次元座標を計測しておき、地震の際にも測量基準点Prを撮像し(変位後の三次元座標Pr(xr2、yr、zr))、撮像装置10の移動距離を割り出すことにより、各標点30a~30gの変位量を特定することができる。
Furthermore, when the
格納部810には、建物Bの層間変形角に関する複数の閾値が格納されている。複数の層間変形角の閾値は、建物Bの損傷度(もしくは被災度)と関連している。
The
例えば、層間変形角の閾値:θ1=1/200を小破とそれ以下の閾値に設定し、層間変形角の閾値:θ2=1/100を小破と中破の閾値に設定できる。 For example, the interlayer deformation angle threshold: θ1 = 1/200 can be set as the threshold for small damage and smaller damage, and the interlayer deformation angle threshold: θ2 = 1/100 can be set as the threshold for small damage and medium damage.
評価部806は、格納部810に格納されている層間変形角の各閾値を参照し、各階の層間変形角(の最大値)と各閾値を比較して、建物Bの各階の損傷度を評価する。
The
表示部808は、各階の層間変形角(の最大値)や損傷度に関する評価結果を表示する。
The
変位計測装置50によれば、複数階の建物Bの地震時における各階の変位量を時刻ずれなく測定することができる。このことにより、変位計測装置50を備えた損傷度評価システム100によれば、建物Bの損傷度の有無や損傷の程度を精度よく評価することが可能になる。
According to the
図6は、建物に対する撮像装置の設置形態の他の例を示す図である。建物Bが高層建物や超高層建物である場合、建物Bの振動態様に関して、二次モード以上の高次モードの変形が生じる場合がある。例えば図6に示すような変形モードの場合、一方の外壁Wに対応する撮像装置10のみを有する形態では、撮像装置10が全ての標点30を同時撮像できないケースに対応できない。
FIG. 6 is a diagram showing another example of how the imaging device is installed in a building. When the building B is a high-rise building or a super high-rise building, the vibration mode of the building B may be deformed in a higher order mode than the second order mode. For example, in the case of the deformation mode shown in FIG. 6, a configuration having only the
図6に示す例では、左側の撮像装置10に関して、外壁Wの下方に設置されている複数の標点30が撮像可能範囲外となっており、全ての標点30の同時撮像ができない。
In the example shown in FIG. 6, regarding the
そこで、図示例のように、右側の外壁Wに対応する別途の撮像装置10を建物Bにさらに搭載しておき、地震時において、左右(複数)の撮像装置10にて対応する外壁Wにある複数の標点30を同時撮像するように左右の変位計測装置50を構成することにより、一方の撮像装置10が全ての標点30を同時撮像できない時刻において、他方の撮像装置10による全ての標点30の同時撮像を実現できる。
Therefore, as shown in the illustrated example, a
図示を省略するが、平面視矩形の建物においては、四つの外壁のそれぞれに対応する変位計測装置50を建物に装備しておくことが好ましい。また、平面視円形や楕円形、矩形以外の多角形等の建物においては、発生し得る変形モードの際に、全ての標点を同時撮像できる変位計測装置50を建物の適所に装備しておくことが好ましい。
Although not shown, in a building that is rectangular in plan view, it is preferable to equip the building with
上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。 Other embodiments in which other components are combined with the configurations listed in the above embodiments may be used, and the present invention is not limited to the configurations shown here. In this regard, changes can be made without departing from the spirit of the present invention, and can be appropriately determined depending on the application form.
10:撮像装置
20:支持部材
21:支持フレーム
22:ベースプレート、
23:アンカーボルト
24:補強リブ
25:頬杖
30,30A,30a~30g:標点
50:変位計測装置
60:地震計
70:ネットワーク
80:評価装置
100:損傷度評価システム
802:通信部
804:算定部
806:評価部
808:表示部
810:格納部
G:地盤
B:建物
B1:屋上
W:外壁
E:地震動
M:管理会社
m:横目地
H:水平力
10: Imaging device 20: Support member 21: Support frame 22: Base plate,
23: Anchor bolt 24: Reinforcement rib 25:
Claims (9)
前記建物の外壁の異なる高さに設けられている複数の標点と、
前記建物の屋上もしくは屋根から、屋外に張り出している支持部材と、
前記支持部材に取り付けられて、複数の前記標点を同時に撮像する、撮像装置とを有することを特徴とする、変位計測装置。 A displacement measuring device that measures the displacement of a multi-story building during an earthquake,
a plurality of gauge points provided at different heights on the outer wall of the building;
a support member protruding outdoors from the roof or the roof of the building;
A displacement measuring device, comprising: an imaging device attached to the support member to simultaneously capture images of a plurality of the reference points.
前記撮像装置による撮像データを取得して、前記建物の損傷度を評価する、評価装置とを有し、
前記評価装置は、
前記標点の平時における平時座標と、前記建物の層間変形角に関する閾値を少なくとも格納する、格納部と、
複数の前記標点の撮像データから、地震時に前記建物が変位した際の各標点の地震時座標を特定し、前記平時座標と前記地震時座標から各標点の地震時の変位量を算定する、もしくは、前記撮像装置と各標点のそれぞれの地震時座標から地震時の変位量を算定し、各標点の変位量から層間変位量と層間変形角を算定する、算定部と、
前記層間変形角と前記閾値を比較して前記建物の損傷度を評価する、評価部とを有することを特徴とする、損傷度評価システム。 A displacement measuring device according to any one of claims 1 to 6,
an evaluation device that acquires imaging data from the imaging device and evaluates the degree of damage to the building;
The evaluation device includes:
a storage unit that stores at least the normal time coordinates of the gauge point and a threshold value regarding the interstory deformation angle of the building;
From the imaging data of the plurality of gage points, identify the seismic coordinates of each gage point when the building is displaced during an earthquake, and calculate the amount of displacement of each gage point during the earthquake from the normal coordinates and the seismic coordinates. or a calculation unit that calculates the amount of displacement during an earthquake from the seismic coordinates of the imaging device and each gauge point, and calculates the amount of interstory displacement and the interstory deformation angle from the amount of displacement of each gauge point;
A damage evaluation system comprising: an evaluation unit that compares the interstory deformation angle with the threshold value to evaluate the damage degree of the building.
前記撮像装置は、前記地震計により測定される波形が前記閾値に達した際に、電源がONされるようになっていることを特徴とする、請求項7に記載の損傷度評価システム。 A seismograph is installed in the building, thresholds for seismic waveforms and other waveforms are set on the seismograph,
8. The damage evaluation system according to claim 7, wherein said imaging device is configured to be powered on when a waveform measured by said seismometer reaches said threshold value.
前記撮像装置からネットワークを介して送信された前記撮像データが、前記通信部にて受信されることを特徴とする、請求項7又は8に記載の損傷度評価システム。 The evaluation device further includes a communication section,
The damage evaluation system according to claim 7 or 8, wherein the imaging data transmitted from the imaging device via a network is received by the communication unit.
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CN117975281A (en) * | 2024-03-29 | 2024-05-03 | 广东先知大数据股份有限公司 | Method for detecting damage source, electronic equipment and storage medium |
-
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CN117975281A (en) * | 2024-03-29 | 2024-05-03 | 广东先知大数据股份有限公司 | Method for detecting damage source, electronic equipment and storage medium |
CN117975281B (en) * | 2024-03-29 | 2024-05-28 | 广东先知大数据股份有限公司 | Method for detecting damage source, electronic equipment and storage medium |
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