JP3671347B2 - 地震被災度判定装置 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物が地震などによって被った被災度を、迅速かつ簡便にしかも精度良く判定評価するための構造物の地震被災度判定装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
従来、地震などによる構造物の被災度は、一般に目視などにより構造物の亀裂、残留変形、仕上げ材の破壊などによって判定する方法が採られていた(従来技術1)。
また、装置によって被災度を判定する方法として、例えば、特開平4−38439号公報、特開平7−134071号公報あるいは特開平11−30571号公報には、AEセンサに装架された音の伝達が良好な材料、空気や水分と反応して発光・着色する反応体、中央が折曲げられた導電性線材からなるセンサなどを埋め込んで構造部材の損傷を推定するようにしたものがある(従来技術2)。
【0003】
一方、既存の構造物にも適用でき、専門家でない者あるいは初心者でも被災度を判定できる方法として、特開平9−5175号公報や特開平11−118624号公報に記載されているように、部材表面にワイヤー、判定ゲージなどを固定し、これらワイヤーや判定ゲージなどの破断によって部材の歪みを知る方法が提案されている(従来技術3)。
さらに、鋼部材、鉄筋などにおいては、地震の前後の電気抵抗や磁歪の変化によって歪を検知する方法もある(従来技術4)。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術1の構造物の亀裂、残留変形などの被災度を目視によって判定する方法は、損傷後の変形しかわからないため、地震時に構造物がどこまで変形したかを知ることができない。このため、正確性に欠けるばかりでなく、専門家以外の者には判定することができない。
【0005】
また、従来技術2のセンサなどを埋め込んで構造物の被災度を判定する方法では、既存の構造物に設置するにはコストがかかり、また、センサなどの周辺の局部的な情報しか得られない。このため、構造物全体の被災度を判定する場合にはセンサなどを多数設置しなければならず、コストが高くなる。さらに、センサなどから得られる情報から構造物の被災度を推定するには、かなりの専門知識が必要とされる。
【0006】
さらに、従来技術3の部材表面にワイヤーや判定ゲージなどを固定し、その破断によって部材の歪を知る方法では、センサなどの周辺の情報しか得られない。このため、構造物全体の被災度を判定する場合にはセンサなどを多数設置しなければならず、コスト高になる。また、これらの方法では、センサなどの耐久性が構造物の寿命(一般には30年〜50年)に比べて短いため、メンテナンスを行ったり交換したりしなければならないので、この面でもコスト高になる。
また、従来技術4の鉄部材、鉄筋などにおいて、地震の前後の電気抵抗や磁歪の変化によって歪を検知する方法では、部材の損傷を推定するにはかなりの専門知識が必要であり、その上地震の被災前後での測定が必要なため煩雑である。
【0007】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造物の地震などによる被災度を評価するための最大層間変化を迅速かつ簡便にしかも精度良く計測し、評価することのできる構造物の地震被災度判定装置を提供することを目的としたものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】
(1)本発明に係る地震被災度判定装置は、下階の床と共に動く下側部材と、下面が前記下側部材の上面との間にすき間を隔てて配設され、上階の床と共に動く上側部材とを有し、前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けものである。
【0009】
(2)また、本発明に係る地震被災度判定装置は、構造物の架構を構成する下梁に設けられ該下梁と共に動く下側部材と、前記架構を構成する上梁に前記下側部材とすき間を隔てて設けられ、該上梁と共に動く上側部材とを有し、前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたものである。
【0010】
(3)上記(2)の下側部材を下梁に固定された下部鉄骨ブロックで構成すると共に、上側部材を上梁に固定された上部鉄骨ブロックの下面に取付けた。
(4)また、上記(2)の下側部材を下部が下梁と柱に固定され、上部に水平部が形成された山形部材で構成すると共に、上側部材を前記山形部材の水平部と対向して上梁に設けた。
【0011】
(5)また、本発明に係る地震被災度判定装置は、一端が構造物の架構を構成する下梁と一方の柱に固定された第1の斜材と、一端が前記架構を構成する上梁と他方の柱に固定された第2の斜材とを有し、これら第1,第2の斜材の自由端を移動可能に連結してなり、前記第1,第2の斜材のいずれか一方の斜材の自由端により下側部材を構成すると共に、他方の斜材の自由端に前記下側部材とすき間を隔てて上側部材を取付け、前記下側部材の上面の前記上側部材の外側に、地震時に前記第1,第2の斜材の相対移動によって破壊されるピンからなる判定部を設けたものである。
【0012】
(6)上記(1)〜(5)のいずれかの判定部を、下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の両側若しくは一方の側又は直交する四方向若しくは直交する二方向に設けた。
(7)上記(1)〜(6)のいずれかの判定部を複数のピンで形成し、これらピンを地震時に想定される建造物の最大変形又は変形を知りたい範囲まで、上側部材又は下側部材の側面から所定の間隔で設置した。
(8)上記(1)〜(7)のいずれかのピンを、伸びが少なく曲げせん断で破壊する材料で形成した。
【0013】
【発明の実施の形態】
[実施の形態1]
図1は本発明の実施の形態1に係る地震被災度判定装置の正面説明図、図2はその平面図である。
両図において、1は地震時に構造物の下階の床と共に動くように、下階の床または床に固定された仕上げ材や腰壁、あるいは下側の梁又は柱の柱脚部の近傍などに固定された例えば鋼材からなる箱状の下側部材、2は地震時に上階の床と共に動くように、下側部材1の上方において上階の床又は天井やたれ壁、上側の梁又は柱の柱頭部の近傍などに固定された、例えば鋼材からなり下側部材1より小さい箱状の上側部材である。
【0014】
この上側部材2は下側部材2の上面のほぼ中央部に、かつ、地震時の層間変形及び柱の伸縮により上下層の距離が変化しても密着することのないように、その下面と下側部材1の上面との間にすき間gを隔てて配設されている。なお、下側部材1及び上側部材2を鋼材により箱状に形成した場合を示したが、例えば、H形鋼やT形鋼を用いるなど、他の形状の部材で構成してもよい。
【0015】
3は下側部材1の上面において、上側部材2の両側又は片側に設けられ、下側部材1と上側部材2の相対位置を判定する判定部で、例えば、ガラス、アクリル樹脂、セラミックス、鋳鉄等の伸びの少ない材料からなり、曲げせん断によって破壊する棒状、箱状、円筒状、円錐状、角錐状などのピン状体4(以下、単にピンという)を、地震時に想定される構造物の最大変位(階高の1/30程度)又は変形を知りたい範囲まで、構造物の被災度判定に必要な精度を考慮した間隔で複数本設置したものである。
【0016】
図3にピン4の一例を示す。このピン4はアクリル樹脂により長さL、外径Dの円注状に形成したもので、ほぼ中央部の外周には角度θのV溝5が形成されており、その一方の側に下側部材1に設けたねじ穴(図示せず)に螺入するためのおねじ6を設けたものである。実施例では、長さLを140mm、外径Dを10mm、V溝5の角度θを60°とした。なお、上記の例では、ピン4に設けたおねじ6を下側部材1のねじ穴に螺入して取付ける場合を示したが、ピン4の下側部材1への取付けはこれに限定するものではなく、例えば溶着、溶接など、他の手段を用いてもよい。
【0017】
いま、階高300cmの架構の設計上の降伏が1/200、小破が1/150、中破が1/100、大破が1/60であったとすると、層間変形は、それぞれ1.5cm、2cm、3cm、5cmとなる。この建造物は、中破以上の場合は使用を中止して補修工事を行い、大破した場合は即時立入り禁止にするようにすると、図2に示すように、下側部材1の上面において、上側部材2の少なくとも一方の側に、上側部材2の側面からの距離Sを、ピン4aはS1(1.5cm)、ピン4bはS2(2cm)、ピン4cはS3(3cm)、ピン4dはS4(5cm)の位置にそれぞれ設置すればよい。
【0018】
この場合内側のピン(例えば4a)が破断するときに、その外側のピン4bを倒さないようにするために、ピン4の材料は前述のように伸びの少ないものが望ましく、また、図3に示すように、ピン4にV溝5を設ければ、破断変形を小さくするために有効である。なお、図にはピン4を破断したときに干渉しないように千鳥状に設置した場合を示したが、直線状に設置してもよい。
【0019】
上記のように構成した本実施の形態において、地震の発生により下側部材1と上側部材2が相対移動することにより、図2の例えばピン4aが破断したときは、地震の規模が降伏程度、ピン4a,4bが破断したときは小破程度、ピン4a,4b,4cが破断したときは中破程度、すべてのピン4a,4b,4c,4dが破断したときは大破程度であることが、専門家でなくても容易かつ迅速に判定し、評価することができる。
【0020】
[実施の形態2]
図4は本発明の実施の形態2に係る地震被災度判定装置の斜視図である。なお、実施の形態1と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態においては、下側部材1の上面の上側部材2の両側又は片側に、複数本のピン4からなる複数のピン列4X,4Y,4Zを設けて判定部3を構成したもので、上側部材2に最も近い第1のピン列4Xの先端部のピン4eと、上側部材2の側面間の距離Sを例えば1.5cm(S1)に、第3のピン列4Zの後端部のピン4fと上側部材2の側面間の距離を例えば5cm(S4)として、第1〜第3のピン列4X,4Y,4Zを斜めかつ平行に配設したものである。
【0021】
本実施の形態の作用及び判定方法は、実施の形態1の場合と同じであるが、ピン4をこのように配設することにより、地震による構造物の被災度をより精度良く測定することができる。
なお、上記の説明では、3つのピン列4X,4Y,4Zを設けた場合を示したが、第1のピン列の先端部及び第n列の後端部のピン4を所定の位置に設置することにより、ピン列は1列又は2列でもよく、あるいは4列以上設けてもよい。
【0022】
[実施の形態3]
図5は本発明の実施の形態3に係る地震被災度判定装置の平面図である。実施の形態1,2では、上側部材2の両側又は一方の側において、下側部材1の上面に複数のピン4からなる判定部3を設けた場合を示したが、本実施の形態は、上側部材2の四辺に対応して下側部材1の上面にそれぞれ判定部3を設けたものである。なお、ピン4は千鳥状に配設してもよく、あるいは、実施の形態2のように各判定部3を複数のピン列で形成してもよい。また、判定部3を上側部材2の四辺に対応して設けた場合を示したが、直交する2辺に対応してのみ設けてもよい。
【0023】
本実施の形態の作用及び判定方法も実施の形態1の場合と同様であるが、判定部3を上側部材2の4辺又は直交する2辺に対応して設けたので、1台の装置で下側部材1と上側部材2の二方向の相対移動による被災度を判定することができる。
【0024】
[実施の形態4]
図6は本発明に係る地震被災度判定装置を構造物の架構に設置した実施の形態4の説明図である。
図6において、11a,11bは構造物の柱、12aは下梁(床スラブ)、12bは上梁(天井スラブ)で、これらにより架構10を構成する。13は下梁12aに固定され下梁12aと共に動く下側部材1を兼ねた下部鉄骨ブロックである。14は下部鉄骨ブロック13と対向し、かつ間隔を隔てて上梁12bに固定された上梁12bと共に動く上部鉄骨ブロックで、その下面には先端部が下部鉄骨ブロック13の上面と所定のすき間gを隔て上側部材2が取付けられており、下部鉄骨ブロック13の上面の上側部材2の外側には、複数のピン4からなる判定部3が設けられている。
【0025】
上記のように構成した本実施の形態においては、地震の発生により下側部材1を兼ねた下部鉄骨ブロック13と上側部材2を有する上部鉄骨ブロック14とが相対移動することにより、実施の形態1の場合と同様に判定部3を構成するピン4が破壊されるので、その破壊の程度により構造物の被災度を容易かつ確実に判定することができる。
【0026】
[実施の形態5]
図7は本発明に係る地震被災度判定装置を構造物の架構に設置した実施の形態5の説明図である。
図において、15は架構10内に、下端部が柱11a,11bと下梁12aに固定され、上部に水平部が形成されて上梁12bとの間に間隙を隔てて立設され、下梁12aと共に動く鋼材からなる山形部材で、水平部が下側部材1を兼ねている。2は上梁12bの下面に、直接又はスペーサ等を介して固定され上梁12bと共に動く上側部材2で、その下面は山形部材15の水平部と所定のすき間gを隔てて対向しており、山形部材15の水平部の上側部材2の外側には、複数のピン4からなる判定部3が設けられている。
本実施の形態においても、実施の形態4とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0027】
[実施の形態6]
図8は本発明に係る地震被災度判定装置を構造物の架構に設置した実施の形態6の説明図である。
図において、16aは一端が架構10の一方の柱11aと下梁12aに固定された第1の斜材、16bは一端が架構10の他方の柱11bと上梁12bに固定された第2の斜材で、両斜材16a,16bの自由端は互いに対向するほぼL字状に形成されて、一方の斜材(例えば、16b)の自由端により下側部材1を構成すると共に、他方の斜材(この場合は16a)の自由端に下側部材1と所定のすき間を隔てて上側部材2を取付け、下側部材1の上面の上側部材2の外側に複数のピン4からなる判定部3を設けたものである。
本実施の形態においても実施の形態4の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【0028】
上記の実施の形態4〜6では説明を容易にするために、構造物の架構10に1台の地震被災度判定装置を設置した場合を示したが、実施の形態1,2に示すように構造物の一方向の相対移動による被災度を検知する装置の場合は、構造物の一層に直交して2台の装置を設置することが望ましく、実施の形態3のように1台の装置で建造物の二方向の相対移動による被災度を検知できる場合は、1台の装置を設置すればよい。また、構造物の設計時に、最も層間変形が生じ易い最弱層がわかっている場合には、その層のみに装置を設置してもよい。
なお、上記実施の形態4〜6は、構造物の架構への地震被災度判定装置の設置の一例を示すもので、他の手段によって設定してもよく、あるいは架構以外の場所に設置してもよい。
【0029】
上記の各実施の形態においては、下側部材1を大きく、上側部材2をこれより小さく形成し、上側部材2の両側若しくは一方の側又は上側部材2の4辺若しくは直交する2辺に対応して、下側部材1の上面に複数のピン4からなる判定部3を設けた場合を示したが、下側部材1を小さく上側部材2を大きく形成し、下側部材1の両側若しくは一方の側又は下側部材1の4辺若しくは直交する2辺に対応して、上側部材2の下面に判定部3を設けてもよい。
【0030】
【発明の効果】
本発明に係る地震被災度判定装置は、下階の床と共に動く下側部材と、下面が下側部材の上面との間にすき間を隔てて配設され、上階の床と共に動く上側部材とを有し、下側部材の上面又は上側部材の下面の上側部材又は下側部材の外側に、地震時に下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたので、地震などによる構造物の被災度を、簡単な構造で専門家でなくても迅速かつ簡便にその上精度よく判定することができる。
【0031】
また、上記の地震被災度判定装置を構造物の架構内に設置したので、地震時における構造物の相対変位によるピンの破壊状態により、その被災度を迅速かつ簡便に精度よく判定することができる。
【0032】
上記の判定部を、下側部材の上面又は上側部材の下面の上側部材又は下側部材の両側若しくは一方の側又は直交する四方向若しくは直交する二方向に設けたので、上記と同様の効果を得ることができる。
【0033】
上記の判定部を複数のピンで形成し、これらピンを地震時に想定される構造物の最大変形又は変形を知りたい範囲まで、上側部材又は下側部材の側面から所定の間隔で設置し、
また、上記のピンを、伸びが少なく曲げせん断で破壊する材料で形成したので、地震などによる構造物の被災度を簡便にかつ精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施の形態1の正面説明図である。
【図2】図1の平面図である。
【図3】図1の判定部を構成するピンの説明図である。
【図4】本発明の実施の形態2の斜視説明図である。
【図5】本発明の実施の形態3の平面図である。
【図6】本実施の形態4に係る地震被災度判定装置の建造物への設置状態を示す説明図である。
【図7】図6の他の例を示す説明図である。
【図8】図6の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
1 下側部材
2 上側部材
3 判定部
4 ピン
10 構造物の架構
13 下部鉄骨ブロック
14 上部鉄骨ブロック
15 山形部材
16a 第1の斜材
16b 第2の斜材
Claims (8)
- 下階の床と共に動く下側部材と、下面が前記下側部材の上面との間にすき間を隔てて配設され、上階の床と共に動く上側部材とを有し、
前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたことを特徴とする地震被災度判定装置。 - 構造物の架構を構成する下梁に設けられ該下梁と共に動く下側部材と、前記架構を構成する上梁に前記下側部材とすき間を隔てて設けられ、該上梁と共に動く上側部材とを有し、
前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたことを特徴とする地震被災度判定装置。 - 下側部材を下梁に固定された下部鉄骨ブロックで構成すると共に、上側部材を上梁に固定された上部鉄骨ブロックの下面に取付けたことを特徴とする請求項2記載の地震被災度判定装置。
- 下側部材を下部が下梁と柱に固定され、上部に水平部が形成された山形部材で構成すると共に、上側部材を前記山形部材の水平部と対向して上梁に設けたことを特徴とする請求項2記載の地震被災度判定装置。
- 一端が構造物の架構を構成する下梁と一方の柱に固定された第1の斜材と、一端が前記架構を構成する上梁と他方の柱に固定された第2の斜材とを有し、これら第1,第2の斜材の自由端を移動可能に連結してなり、
前記第1,第2の斜材のいずれか一方の斜材の自由端により下側部材を構成すると共に、他方の斜材の自由端に前記下側部材とすき間を隔てて上側部材を取付け、前記下側部材の上面の前記上側部材の外側に、地震時に前記第1,第2の斜材の相対移動によって破壊されるピンからなる判定部を設けたことを特徴とする地震被災度判定装置。 - 判定部を、下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の両側若しくは一方の側又は直交する四方向若しくは直交する二方向に設けたことを特徴とする請求項1〜5のいずれかに記載の地震被災度判定装置。
- 判定部を複数のピンで形成し、これらピンを地震時に想定される建造物の最大変形又は変形を知りたい範囲まで、上側部材又は下側部材の側面から所定の間隔で設置したことを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の地震被災度判定装置。
- ピンを、伸びが少なく曲げせん断で破壊する材料で形成したことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の地震被災度判定装置。
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