JP3956302B2

JP3956302B2 - Damaged part detection device for structure and method for detecting damaged part of structure

Info

Publication number: JP3956302B2
Application number: JP2003057037A
Authority: JP
Inventors: 知生斎藤
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2003-03-04
Filing date: 2003-03-04
Publication date: 2007-08-08
Anticipated expiration: 2023-03-04
Also published as: JP2004264235A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、振動情報を用いた構造物の損傷部位検出装置、及び構造物の損傷検出方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、振動情報を用いた構造物の損傷検知方法には、各層に振動情報を検知できるセンサを設置し、該センサより得られる振動情報を用いて各層毎で損傷の有無や程度を推定する方法が考案されている。具体的には、非特許文献１及び非特許文献２に示すように、構造物の各層に入力した基礎加速度を入力データ、基礎加速度を与えることにより各層より得られる応答絶対加速度を出力データとした振動情報を前記センサより検知し、一般に知られているシステム同定手法により、各層毎の固有の振動情報であるモーダルパラメタを推定する。モーダルパラメタのなかでも固有振動数及び刺激関数を用いて、構造物に損傷を引き起こすような事象の前後で構造物各層の層剛性を推定した上で、層剛性の低減率を算出し、この低減率から損傷している層を検出する方法である。
【０００３】
【非特許文献１】
斎藤、「システム同定による建築物の確率論的損傷評価」、日本建築学会構造系論文集、第557号、2002年７月、pp93-100
【非特許文献２】
斎藤、真瀬、森田、「鉄骨造フレーム模型の振動実験結果による確率論的損傷推定」、第１１回日本地震工学シンポジウム、2002年11月、 pp1941〜1947
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述する手法では、構造物の各層全体を対象とした層剛性を推定するため、例えば連続する２つの層に剛性低減が見られた際に、それらの層の間にある梁が損傷したのか、その２つの層の柱が共に損傷したのか等を区別できず、損傷位置のより詳細な特定が課題となっていた。
【０００５】
上記事情に鑑み、本発明は、構造物の各層毎で柱及び梁を区別した準部材レベルまでの損傷検出を可能とする、構造物の損傷部位検出装置、及び構造物の損傷検出方法を提供することを目的としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
請求項１記載の構造物の損傷部位検出装置は、振動情報を用いて構造物の損傷部位を検知する構造物の損傷部位検出装置であって、構造物の各層に基礎加速度を入力するとともに、基礎加速度を与えることにより各層より出力される応答絶対加速度を検知する計測装置と、該計測装置により得られた基礎加速度及び各層の応答絶対加速度を振動情報として格納するデータ領域、また、該データ領域に格納された振動情報を用いて構造物の剛度を推定する第１の算定式、及び第１の算定式より得られた構造物の剛度の推定値から、構造物に損傷を与える事象の前後での差異を検出する第２の算定式が格納されるプログラム領域を備える記憶装置、該記憶装置のデータ領域に格納されたデータと、プログラム領域に格納された算定式とを用いて演算処理を行う演算装置、及び該演算装置より得られる演算処理結果を出力する出力装置を備える損傷部位検出装置本体により構成され、前記プログラム領域に格納された第１の算定式には、構造物の剛度を推定する際の未知パラメタに各層の柱及び梁を設定し、柱のたわみ角ベクトルと層間変形角ベクトル、外力ベクトルと柱のたわみ角ベクトルと層間変形角ベクトル、層間変形角ベクトルと変位ベクトル、とをそれぞれ線形関係で表示することによって外力ベクトルと変位ベクトルの線形関係を求めて、その外力ベクトルと変位ベクトルの線形関係と、前記計測装置より得られた振動情報を用いて構造物のモーダルパラメタを推定するシステム同定手法におけるパラメタ推定法を利用して、該柱及び梁に係る剛度を推定する演算式が格納されていることを特徴としている。
【０００７】
請求項２記載の構造物の損傷部位検出方法は、構造物の各層に、基礎加速度の入力及び応答絶対加速度の測定を行うための計測点を設定した上で、該計測点に計測装置を設置する第１の工程と、該計測装置を介して基礎加速度及び応答絶対加速度を、損傷部位検出装置本体の記憶装置のデータ領域に振動情報として格納した後、振動情報と記憶装置のプログラム領域に格納された第１の算定式を用いて演算装置により、構造物の各層における柱及び梁の剛度を推定する第２の工程と、構造物に損傷を与える事象の後に、第２の工程を実施する第３の工程と、第２の工程及び第３の工程の各々で算定された各層の柱と梁の剛度に係る推定値から、記憶装置のプログラム領域に格納された第２の算定式を用いて演算装置によりその差異を検出し、構造物の損傷部位を検出する第４の工程により構成されることを特徴としている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
本発明の構造物の損傷部位検出装置、及び構造物の損傷部位検出方法を、図１から図７に示す。本発明は、構造物の各層より得られる振動情報を用いて、構造物の各層における柱及び梁各々の剛度を推定するとともに、このような柱及び梁の剛度の推定を構造物が損傷するような事象の前後で実施し、柱及び梁各々の剛度の低減率を算定することにより、構造物の損傷を準部材レベルで検知するものである。
【０００９】
図１に示すように、構造物７の損傷部位を検出する損傷部位検出装置１は、損傷部位検出装置本体２と、計測装置３とにより構成されている。
前記計測装置３は、複数のセンサ３ａを備えており、該センサ３ａが構造物７の各層毎に装着されて、基礎加速度を入力して構造物７に振動を与えるとともに、基礎加速度を与えられることにより各層毎に生じる応答絶対加速度を検知するものである。これら入力値である基礎加速度及び出力値である応答絶対加速度は、各層の振動情報１０として計測装置３から前記損傷部位検出装置本体２に送信される。なお、該計測装置３と損傷部位検出装置本体２とは、無線もしくは有線等の送受信手段を介して連動されている。
【００１０】
一方、前記損傷部位検出装置本体２は、記憶装置４と演算装置５と出力装置６を備えている。記憶装置４は、一般にデータを格納するデータ領域４ａと演算式を格納するプログラム領域４ｂとを有しており、演算装置５は、記憶装置４のデータ領域４ａに格納されたデータとプログラム領域４ｂに格納された演算式を用いて、演算処理を行うものである。また、前記出力装置６は、記憶装置４のデータ領域４ａに格納されたデータや、演算装置５による演算処理を行った際の算定結果等を出力するもので、モニタやプリンタ等、何れを用いても良い。
【００１１】
本実施の形態では、前記記憶装置４のデータ領域４ａに、少なくとも前記計測装置３より得られる振動情報１０が格納される。また、前記プログラム領域４ｂには、構造物７の剛度を推定するに際し、未知パラメタを各層の柱８と梁９の剛度として設定した上で、システム同定手法の中でも、線形システムに対してシステム特有の未知パラメタを推定するパラメタ推定法を利用して、柱８と梁９の剛度を推定する第１の算定式と、各層における柱８及び梁９の剛度の推定値を構造物７に損傷を与えるような事象の前後で取得し、これらの差異を検出する第２の算定式が格納されている。
【００１２】
なお、前記記憶装置４のデータ領域４ａへのデータの格納は、必ずしも計測装置３からの直接入力にこだわるものではなく、例えばキーボード等の図示しない入力装置を損傷部位検出装置本体２に備えて、該入力装置からデータ領域４ａへの入力を行う構成としても良い。
【００１３】
ここで、前記記憶装置４のプログラム領域４ｂに格納されている第１の算定式では、各層の柱８と梁９の剛度を推定するに際し、上述したパラメタ推定法を用いて柱８と梁９各々のモーダルパラメタを推定し、推定したモーダルパラメタの固有振動数及び刺激関数を用いて、柱８と梁９の剛度に係る推定値を算定する演算式を用いている。以下に、第１の算定式である柱８と梁９の剛度に係る推定値の演算式について、図２に示すフロー図にしたがって詳述する。
【００１４】
（ステップｓ１）
損傷検知の対象となる構造物７をフレーム化する。
まず、損傷検知の対象となる構造物７の階層数をｎとし、該構造物７をｎ層のフレームとしてモデル化する。本実施の形態では、図３に示すように、構造物７を３層のフレームとしてモデル化している。これらモデル化された構造物７の各層における質量分布は、各層の前記梁９の高さに集中しているものとし、各層の質量ｍ_１，ｍ_２，・・・、ｍ_ｎは既知であるとすると、構造物７の質量ベクトルｍは（１式）で表すことができる。また、構造物７の第ｊ層の柱８及び梁９の剛度を、それぞれ_ｃｋ_ｊ及び_ｂｋ_ｊとして設定し、これらを並べた未知パラメタベクトルｋを（２式）で定義する。
【００１５】
【数１】

【数２】

【００１６】
（ステップｓ２）
柱のたわみ角ベクトルθと層間変形角ベクトルＲを線形関係で表示する。
前記柱８は、対称性を有することから、第ｊ層における柱８の下端及び上端の材端モーメントＭ_{ｊ−１，ｊ}、Ｍ_{ｊ，ｊー１}を、柱８の剛度_ｃｋ_ｊと第ｊ層における柱８の下端及び上端のたわみ角θ_ｊ−１、θ_ｊを用いて（３式）で表すことができる。なお、第１層の柱８の基部は基礎に固定されているため、たわみ角θ_０は、０となる。
また、前記梁９については、対称性がないことと部材角が生じないことから、第ｊ層における梁９の材端モーメントＭ_ｊ，ｊ’は、梁９の剛度_ｂｋ_ｊを用いて（４式）が成り立つ。
【００１７】
【数３】

【数４】

【００１８】
ここで、柱８と梁９の接点でのモーメントの釣り合い条件は、（５式）で表せることから、たわみ角θ_ｊと層間変形角Ｒ_ｊとの間には、（３式）（４式）（５式）より（６式）の関係が成り立つ。
【００１９】
【数５】

【数６】

【００２０】
これら第ｊ層のたわみ角θ_ｊ及び層間変形角Ｒ_ｊ各々を並べたたわみ角ベクトルθ及び層間変形角ベクトルＲを（７式）（８式）で定義すると、適切な（９式）によってたわみ角ベクトルθと層間変形角ベクトルＲは、（１０式）で示すような線形関係で示すことができる。
【００２１】
【数７】

【数８】

【数９】

【数１０】

【００２２】
（ステップｓ３）
前記構造物７に作用する外力ベクトルｐ、たわみ角ベクトルθ及び層間変形角ベクトルＲを線形関係で表示する。
第ｊ層に作用する外力をｐ_ｊとすると、第ｊ層以上の外力ｐ_ｊ、・・・、ｐ_ｎの総和と第ｊ層の層剪断力は等しいことから、第ｊ層以上の外力ｐ_ｊ、・・・、ｐ_ｎの総和は、（11式）で表すことができる。
【００２３】
【数１１】

【００２４】
さらに、（11式）に（３式）を用いると、第ｊ層に作用する外力ｐ_ｊを並べた外力ベクトルｐ、たわみ角θ_ｊ及び層間変形ベクトルＲ_ｊは、その関係を（12式）で表すことができる。
なお、前記構造物７の第ｊ層に作用する外力ｐ_ｊを並べた外力ベクトルｐは（13式）のように定義している。
【００２５】
【数１２】

【数１３】

【００２６】
このような（12式）は、適切な（14式）によって、外力ベクトルｐ、たわみ角ベクトルθ及び層間変形角ベクトルＲの関係を、（15式）で示すような線形関係で表すことができる。
【００２７】
【数１４】

【数１５】

【００２８】
（ステップｓ４）
層間変形角ベクトルＲと変位ベクトルｘを線形関係で表示する。
今、第ｊ層の変位をｘ_ｊとすると、層間変形角Ｒ_ｊは（16式）で表すことができるため、適切な（17式）によって、層間変形角ベクトルＲ、及び第ｊ層の変位ｘ_ｊを並べた変位ベクトルｘを、（18式）で示すような線形関係で示すことができる。
なお、第ｊ層の変位ｘ_ｊを並べた変位ベクトルｘは、（19式）のように定義している。
【００２９】
【数１６】

【数１７】

【数１８】

【数１９】

【００３０】
（ステップｓ５）
ステップｓ２からステップｓ４の結果を用いて、前記構造物７に作用する外力ベクトルｐと変位ベクトルｘを線形関係で表示する。
以上、（10式）（15式）（18式）により線形関係で示された層間変形角ベクトルＲ、柱のたわみ角ベクトルθ、変位ベクトルｘ、及び外力ベクトルｐは、これらをとりまとめることにより、外力ベクトルｐを（20式）で表すことができる。
【００３１】
【数２０】

【００３２】
（ステップｓ６）
構造物フレームをｎ質点系に変換したときの剛性マトリクスＫ(ｋ)、固有値ω_ｊ ^２、固有ベクトルｕ_ｊを算出する。
先に図３に示したように、モデル化したｎ層の構造物７を、図４に示すように、各層の質量ｍ_１、ｍ_２、・・・、ｍ_ｎを集中させた質点を質量のないバネで結び、質点の自由度を水平方向のみとしてモデル化したｎ質点系に変換してモデル化すると、ｎ質点系にモデル化された構造物７の剛性マトリクスＫ(ｋ)は、（20式）を参照して（21式）に表すことができる。なお、剛性マトリクスＫ(ｋ)は、対称性・正定値性が確保されている。
【００３３】
【数２１】

【００３４】
これらは、一般固有値問題である（22式）を解くことにより、固有値ω_ｊ ^２と固有ベクトルｕ_ｊが得られ、これらから第ｊ次の固有振動数ｆ_ｊが（23式）、刺激関数βｕ_ｊが（24式）のように求められることとなる。
【００３５】
【数２２】

【数２３】

【数２４】

【００３６】
【数２５】

【数２６】

【００３７】
（ステップｓ７’及びステップｓ７）
前記構造物７の各層における前記柱８の剛度_ｃｋ_ｊ及び梁９の剛度_ｂｋ_ｊを推定する。なお、あらかじめ、前記構造物７の各層より得られた振動情報１０からモーダルパラメタφの推定値を評価しておく。
先にも述べたように、各層の質量ｍ_１、ｍ_２、・・・、ｍ_ｎは既知であるから、未知パラメタである剛度ベクトルｋの関数として、（27式）で定義されるモーダルパラメタベクトルφを記述できる。
【００３８】
【数２７】

【００３９】
一方、前記計測装置３を介して構造物７の各層より得られた振動情報から、システム同定手法によりモーダルパラメタの推定値φが評価されているので、φとｇとの重み付き２乗誤差を最小にする剛度ベクトルの推定値ｋを、（28式)に示すように、非線形重み付き最小２乗法で求めることができる。このとき、誤差分布が正規分布であるとの仮定のもとで、推定値は最尤推定値となる。
【００４０】
【数２８】

【００４１】
【数２９】

【００４２】
このように、剛度ベクトルの推定値ｋが算定されることに伴い、前記柱８の剛度_ｃｋ_ｊ及び梁９の剛度_ｂｋ_ｊを算定することができるものである。
【００４３】
一方で、第２の算定式では、構造物７に損傷を与えるような事象の前後で、各層における柱８及び梁９の剛度の推定値の差異を検出するために、柱８及び梁９の剛度に係る推定値の低減率を算定する演算式を用いている。部材損傷の指標として、部材の剛度の低減率を用いることは、一般に知られていることから、本実施の形態では、前記構造物７に損傷を与えるような事象の前後において、第１の演算式で推定された柱８及び梁９の剛度に係る推定値から、第２の算定式を用いてその低減率を算定することにより、構造物７における柱８及び梁９各々の損傷部位の検出を各層毎で実施するものである。
なお、本実施の形態では、１スパンでモデル化される構造物７を用いて詳述したが、上述する第１の算定式は構造物７が多スパンの場合においても適用できる。但し、得られる算定結果は、柱８及び梁９それぞれについて、各層での平均的な剛性低減率が算定されることとなる。
【００４４】
上述する構成による損傷部位検出装置１を前記構造物７に適用し、該構造物７に損傷を与えるような事象の前後における構造物７の損傷部位検知方法を、図５に示すフロー図に従い詳述する。
【００４５】
第１の工程では、構造物７の各層における所定位置に、基礎加速度及び応答絶対加速度を測定するための計測点を設定した上で、該計測点に計測装置３に備えられたセンサ３ａを設置する。
このとき、前記計測装置３のセンサ３ａは、前記構造物７の各層に対して基礎加速度を入力でき、かつ応答絶対加速度を確実に検知できる場所であれば、何れに配置しても良い。
【００４６】
第２の工程では、該計測装置３を用いて、前記構造物７の各層への入力値である基礎加速度、及び前記柱８及び梁９からの出力値である応答絶対加速度を、構造物７の各層の振動情報１０として測定し、前記損傷部位検出装置本体２に備えられた記憶装置４のデータ領域４ａに格納する。
この後、損傷部位検出装置本体２により、記憶装置４のデータ領域４ａに格納された振動情報１０、及びプログラム領域４ｂに格納された第１の算定式を用いて、前記演算装置５で演算処理を行い、前記構造物７の各層における柱８及び梁９各々の剛度を推定し、記憶装置４のデータ領域４ａに格納する。
【００４７】
第３の工程では、構造物７に損傷を与えるような事象の後に、再度計測装置３を用いて、前記構造物７への入力値である基礎加速度、及び前記構造物の各層からの出力値である応答絶対加速度を構造物７の各層の振動情報１０として測定し、前記損傷部位検出装置本体２を介して第２の工程と同様の手法により、構造物７の各層における柱８及び梁９の剛度を推定し、記憶装置４のデータ領域４ａに格納する。
【００４８】
第４の工程では、前記記憶装置４のデータ領域４ａに格納された第２の工程及び第３の工程で推定した構造物７に損傷を与えるような事象の前後における各層の柱８と梁９の剛度に係る推定値から、プログラム領域４ｂに格納された第２の算定式を用いて、前記演算装置５で演算処理を行い、各層の柱８と梁９各々の剛度の低減率を算定する。
【００４９】
例えば、図６（ａ）に示すように、構造物７に損傷を与えるような事象の後に、第２層の梁９が損傷した場合には、図６（ｂ）に示すように、各層の柱８の剛度の低減率に変化がないものの、図６（ｃ）に示すように、各層の梁９の剛度の低減率には、第２層の低減率が突出するといった変化を確認することができる。また、図７（ａ）に示すように、構造物７に損傷を与えるような事象の後に、第２層及び第３の連続するの柱８が損傷した場合には、図７（ｂ）に示すように、各層の柱８の剛度の低減率において、第２層及び第３層の低減率がともに増大するといった変化が見られるものの、図７（ｃ）に示すように、各層の梁９の剛度の低減率には、変化が見られない。
【００５０】
このように、構造物７の各層において柱８及び梁９といった準部材レベルでの剛度の低減率を推定し、構造物７の各層ごとで相対比較することにより、構造物７に損傷を与えるような事象が発生した後に、構造物７の何れの層の何れの部位に損傷が生じているかを容易に把握することができるものである。
【００５１】
上述構成によれば、損傷部位検出装置１は、構造物７に基礎加速度を入力するとともに、構造物より出力される応答絶対加速度を検出することのできる計測装置３と、記憶装置４、演算装置５及び出力装置５を備え、記憶装置４のプログラム領域には、構造物７の剛度を推定する際の未知パラメタに各層の柱８及び梁９を設定し、前記計測装置３より得られた振動情報を用いて構造物７のモーダルパラメタを推定するシステム同定手法におけるパラメタ推定法を利用して、該柱８及び梁９に係る剛度を推定する第１の算定式が備えられている。これらは、従来より構造物７の損傷を推定する際に用いている装置に第１の演算式を備えるのみでよく、従来の装置を転用できることから、簡略な構成で、かつ低コストで構造物７の各層における柱８及び梁９の剛度を推定することが可能になるとともに、汎用性も高くあらゆる鉄骨造の構造物に適用することが可能となる。
【００５２】
また、該損傷部位検出装置１を用いた構造物７の損傷部位検出方法によれば、構造物７の振動情報を用いて、構造物７に損傷を与えるような事象の前後で、各層毎で柱８と梁９各々の剛度を推定し、この推定結果から各層の柱８及び梁９にどの程度の剛度低下が生じたかを把握する低減率を算定し、低減率を構造物７の各層毎で相対比較するのみで損傷部位を検知できることから、低コストでかつ煩雑な作業を必要とすることなく、柱８及び梁９を区別した構造物７に係る準部材レベルまでの損傷部位の検知を高い精度で実施することが可能となる。
【００５３】
【発明の効果】
請求項１記載の構造物の損傷部位検出装置によれば、振動情報を用いて構造物の損傷部位を検知する構造物の損傷部位検出装置であって、構造物の各層に基礎加速度を入力するとともに、基礎加速度を与えることにより各層より出力される応答絶対加速度を検知する計測装置と、該計測装置により得られた基礎加速度及び各層の応答絶対加速度を振動情報として格納するデータ領域、また、該データ領域に格納された振動情報を用いて構造物の剛度を推定する第１の算定式、及び第１の算定式より得られた構造物の剛度の推定値から、構造物に損傷を与える事象の前後での差異を検出する第２の算定式が格納されるプログラム領域を備える記憶装置、該記憶装置のデータ領域に格納されたデータと、プログラム領域に格納された算定式とを用いて演算処理を行う演算装置、及び該演算装置より得られる演算処理結果を出力する出力装置を備える損傷部位検出装置本体により構成され、前記プログラム領域に格納された第１の算定式には、構造物の剛度を推定する際の未知パラメタに各層の柱及び梁を設定し、柱のたわみ角ベクトルと層間変形角ベクトル、外力ベクトルと柱のたわみ角ベクトルと層間変形角ベクトル、層間変形角ベクトルと変位ベクトル、とをそれぞれ線形関係で表示することによって外力ベクトルと変位ベクトルの線形関係を求めて、その外力ベクトルと変位ベクトルの線形関係と、前記計測装置より得られた振動情報を用いて構造物のモーダルパラメタを推定するシステム同定手法におけるパラメタ推定法を利用して、該柱及び梁に係る剛度を推定する演算式が格納されていることを特徴としている。
【００５４】
これにより、従来より構造物の損傷を推定する際に用いている装備を転用できることから、簡略な構成で、かつ低コストで構造物の各層における柱及び梁の剛度を推定することが可能になるとともに、汎用性も高くあらゆる鉄骨造の構造物に適用することが可能となる。
【００５５】
請求項２記載の構造物の損傷部位検出方法によれば、構造物の各層に、基礎加速度の入力及び応答絶対加速度の測定を行うための計測点を設定した上で、該計測点に計測装置を設置する第１の工程と、該計測装置を介して基礎加速度及び応答絶対加速度を、損傷部位検出装置本体の記憶装置のデータ領域に振動情報として格納した後、振動情報と記憶装置のプログラム領域に格納された第１の算定式を用いて演算装置により、構造物の各層における柱及び梁の剛度を推定する第２の工程と、構造物に損傷を与える事象の後に、第２の工程を実施する第３の工程と、第２の工程及び第３の工程の各々で算定された各層の柱と梁の剛度に係る推定値から、記憶装置のプログラム領域に格納された第２の算定式を用いて演算装置によりその差異を検出し、構造物の損傷部位を検出する第４の工程により構成されることを特徴としている。
【００５６】
これにより、低コストでかつ煩雑な作業を必要とすることなく、柱８及び梁９を区別した構造物７に係る準部材レベルまでの損傷部位の検知を高い精度で実施することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る損傷部位検出装置の詳細を示す図である。
【図２】本発明に係る柱と梁の剛度を算定する方法を示すフロー図である。
【図３】本発明に係る損傷部位を検出したい構造物のフレーム化したフレームモデルを示す図である。
【図４】本発明に係るフレームモデルを質点系モデルに変換した際のｎ質点系モデルを示す図である。
【図５】本発明に係る損傷部位検出方法を示すフロー図である。
【図６】本発明に係る構造物に損傷を与えるような事象が生じた際の構造物の損傷の事例を示す図である。
【図７】本発明に係る構造物に損傷を与えるような事象が生じた際の構造物の損傷の他の事例を示す図である。
【符号の説明】
１損傷部位検出装置
２損傷部位検出装置本体
３計測装置
３ａセンサ
４記憶装置
４ａデータ領域
４ｂプログラム領域
５演算装置
６出力装置
７構造物
８柱
９梁
１０振動情報
θ 柱のたわみ角ベクトル
Ｒ層間変形角ベクトル
ｐ外力ベクトル
ｘ変位ベクトル [0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a structure damage detection apparatus and a structure damage detection method using vibration information.
[0002]
[Prior art]
Conventionally, in a structure damage detection method using vibration information, a sensor capable of detecting vibration information is installed in each layer, and the presence or degree of damage is estimated for each layer using the vibration information obtained from the sensor. A method has been devised. Specifically, as shown in Non-Patent Document 1 and Non-Patent Document 2, the basic acceleration input to each layer of the structure is input data, and the response absolute acceleration obtained from each layer by giving the basic acceleration is output data. Vibration information is detected by the sensor, and a modal parameter that is unique vibration information for each layer is estimated by a generally known system identification method. Among the modal parameters, the natural frequency and stimulus function are used to estimate the layer rigidity of each layer of the structure before and after an event that causes damage to the structure. It is a method of detecting a damaged layer from the rate.
[0003]
[Non-Patent Document 1]
Saito, “Probabilistic damage assessment of buildings by system identification”, Architectural Institute of Japan, No.557, July 2002, pp93-100
[Non-Patent Document 2]
Saito, Mase, Morita, "Probabilistic damage estimation based on vibration test results of steel frame model", 11th Japan Earthquake Engineering Symposium, November 2002, pp1941-1947
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described method, the rigidity of each layer of the structure is estimated, so that, for example, when rigidity is reduced in two consecutive layers, the beam between those layers is damaged. However, it was impossible to distinguish whether the pillars of the two layers were damaged together, and more detailed identification of the damage position was an issue.
[0005]
In view of the above circumstances, the present invention provides a structure damage detection apparatus and a structure damage detection method capable of detecting damage up to a quasi-member level by distinguishing columns and beams for each layer of the structure. The purpose is to do.
[0006]
[Means for Solving the Problems]
The damage part detection device for a structure according to claim 1 is a structure damage part detection device for detecting a damage part of a structure using vibration information, and inputs a basic acceleration to each layer of the structure, A measurement device for detecting response absolute acceleration output from each layer by applying basic acceleration, a data region for storing basic acceleration and response absolute acceleration of each layer obtained by the measurement device as vibration information, and the data region Before and after an event that damages the structure from the first calculation formula for estimating the stiffness of the structure using the vibration information stored in and the estimated stiffness of the structure obtained from the first calculation formula A storage device having a program area in which a second calculation formula for detecting a difference in the data is stored, data stored in the data area of the storage device, and a calculation formula stored in the program area. Processing operation apparatus which performs, and is constituted by a lesion site detection device main body having an output device for outputting the operation result obtained from the calculation unit, a first calculation formula stored in the program area, the structure Columns and beams of each layer are set as unknown parameters when estimating stiffness, column deflection angle vector and interlayer deformation angle vector, external force vector, column deflection angle vector and interlayer deformation angle vector, interlayer deformation angle vector and displacement vector , And a linear relationship between the external force vector and the displacement vector, respectively, and the modal of the structure using the linear relationship between the external force vector and the displacement vector and the vibration information obtained from the measuring device. Stores an arithmetic expression that estimates the stiffness of the columns and beams using the parameter estimation method in the system identification method for estimating parameters. It is characterized in that.
[0007]
In the method for detecting a damaged part of a structure according to claim 2, after setting a measurement point for inputting a basic acceleration and measuring a response absolute acceleration in each layer of the structure, a measuring device is installed at the measurement point. And the basic acceleration and the response absolute acceleration are stored as vibration information in the data area of the storage device of the damaged site detection apparatus main body, and then stored in the vibration information and the program area of the storage device. The second step of estimating the stiffness of the columns and beams in each layer of the structure by the arithmetic unit using the calculated first calculation formula, and the second step after the event of damaging the structure Using the second calculation formula stored in the program area of the storage device from the estimated values relating to the stiffness of the pillars and beams of each layer calculated in the third step, the second step, and the third step, respectively. The difference is detected by the arithmetic unit, It is characterized by being constituted by a fourth step of detecting the site of injury creation.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
The structure damage site detection apparatus and structure damage site detection method of the present invention are shown in FIGS. The present invention uses the vibration information obtained from each layer of the structure to estimate the stiffness of each column and beam in each layer of the structure, and to estimate the stiffness of such a column and beam so that the structure is damaged. This is implemented before and after the event, and the damage reduction of the structure is detected at the quasi-member level by calculating the reduction rate of the stiffness of each column and beam.
[0009]
As shown in FIG. 1, a damaged site detection device 1 that detects a damaged site of a structure 7 includes a damaged site detection device main body 2 and a measurement device 3.
The measuring device 3 includes a plurality of sensors 3a. The sensors 3a are attached to each layer of the structure 7, and input the basic acceleration to give vibration to the structure 7 and are given basic acceleration. Thus, the response absolute acceleration generated for each layer is detected. The basic acceleration that is the input value and the response absolute acceleration that is the output value are transmitted from the measurement device 3 to the damaged site detection device body 2 as the vibration information 10 of each layer. The measuring device 3 and the damaged part detection device main body 2 are linked via wireless or wired transmission / reception means.
[0010]
On the other hand, the damaged part detection device main body 2 includes a storage device 4, an arithmetic device 5, and an output device 6. The storage device 4 generally has a data area 4a for storing data and a program area 4b for storing arithmetic expressions, and the arithmetic device 5 includes the data stored in the data area 4a of the storage device 4 and the program area 4b. The arithmetic processing is performed using the arithmetic expression stored in the. The output device 6 outputs the data stored in the data area 4a of the storage device 4 and the calculation result when the arithmetic processing by the arithmetic device 5 is performed. Either the monitor or the printer is used. May be.
[0011]
In the present embodiment, at least vibration information 10 obtained from the measurement device 3 is stored in the data area 4 a of the storage device 4. In the program area 4b, when estimating the stiffness of the structure 7, an unknown parameter is set as the stiffness of the column 8 and the beam 9 of each layer. Using the parameter estimation method for estimating the unknown parameter of the first structure, the first formula for estimating the stiffness of the column 8 and the beam 9 and the estimated value of the stiffness of the column 8 and the beam 9 in each layer are damaged to the structure 7. A second calculation formula that is acquired before and after the given event and detects these differences is stored.
[0012]
The storage of data in the data area 4a of the storage device 4 is not necessarily limited to the direct input from the measurement device 3, and the damage site detection device main body 2 is provided with an input device (not shown) such as a keyboard, for example. It is good also as a structure which inputs into the data area 4a from this input device.
[0013]
Here, in the first calculation formula stored in the program area 4b of the storage device 4, when estimating the rigidity of the column 8 and the beam 9 of each layer, the above-described parameter estimation method is used to estimate the column 8 and the beam 9. Each modal parameter is estimated, and an arithmetic expression for calculating an estimated value related to the stiffness of the column 8 and the beam 9 is used by using the natural frequency and the stimulation function of the estimated modal parameter. Below, the calculation formula of the estimated value which concerns on the rigidity of the column 8 and the beam 9 which is a 1st calculation formula is explained in full detail according to the flowchart shown in FIG.
[0014]
(Step s1)
The structure 7 that is the object of damage detection is framed.
First, the number of layers of the structure 7 to be damaged is set to n, and the structure 7 is modeled as an n-layer frame. In the present embodiment, as shown in FIG. 3, the structure 7 is modeled as a three-layer frame. The mass distribution in each layer of the modeled structure 7 is assumed to be concentrated at the height of the beam 9 in each layer, and the masses m ₁ , m ₂ ,..., _Mn of each layer are known. Then, the mass vector m of the structure 7 can be expressed by (Expression 1). Further, the rigidity of the column 8 and the beam 9 of the j-th layer of the structure 7 is set as _c k _j and _b k _j , respectively, and an unknown parameter vector k in which these are arranged is defined by (Expression 2).
[0015]
[Expression 1]

[Expression 2]

[0016]
(Step s2)
The deflection angle vector θ of the column and the interlayer deformation angle vector R are displayed in a linear relationship.
Since the column 8 has symmetry, the material end moments M _{j−1, j} , M _{j, j−1} of the lower end and the upper end of the column 8 in the j-th layer are determined as the rigidity _c k _j of the column 8 The deflection angles θ _j−1 and θ _j of the lower end and the upper end of the column 8 in the j layer can be expressed by (Expression 3). Since the base of the first layer column 8 is fixed to the foundation, the deflection angle θ ₀ is zero.
Further, since the beam 9 has no symmetry and no member angle, the material end moment M _{j, j ′} of the beam 9 in the j-th layer uses the stiffness _b k _j of the beam 9 ( (Formula 4) holds.
[0017]
[Equation 3]

[Expression 4]

[0018]
Here, the balance condition of the moment at the contact point between the column 8 and the beam 9 can be expressed by (Expression 5). Therefore, between the deflection angle θ _j and the interlayer deformation angle R _j , (Expression 3) (Expression 4) ) (Equation 5) holds from (Equation 5).
[0019]
[Equation 5]

[Formula 6]

[0020]
When the deflection angle vector θ and the interlayer deformation angle vector R in which the deflection angle θ _j and the interlayer deformation angle R _{j of} the j-th layer are arranged are defined by (Equation 7) and (Equation 8), the deflection is performed according to an appropriate (Equation 9). The angle vector θ and the interlayer deformation angle vector R can be expressed by a linear relationship as shown in (Equation 10).
[0021]
[Expression 7]

[Equation 8]

[Equation 9]

[Expression 10]

[0022]
(Step s3)
The external force vector p, the deflection angle vector θ, and the interlayer deformation angle vector R acting on the structure 7 are displayed in a linear relationship.
When an external force acting on the j-th layer and p _j, j-th layer above the external force p _j, · · ·, since the layer shear forces sum and the j layer of p _n equals, j-th layer above the external force p _j, · · ·, the _{p n} summation can be expressed by (expression 11).
[0023]
[Expression 11]

[0024]
Furthermore, when (Expression 3) is used for (Expression 11), the external force vector p, the deflection angle θ _j and the inter-layer deformation vector R _{j, which} are the external forces p _j acting on the j-th layer, are represented by the relationship (Expression 12). Can be expressed as
The external force vector p in which the external forces p _j acting on the j-th layer of the structure 7 are arranged is defined as (Equation 13).
[0025]
[Expression 12]

[Formula 13]

[0026]
Such (Equation 12) can be expressed by a linear relationship as shown in (Equation 15), with appropriate (Equation 14), between the external force vector p, the deflection angle vector θ, and the interlayer deformation angle vector R. .
[0027]
[Expression 14]

[Expression 15]

[0028]
(Step s4)
The interlayer deformation angle vector R and the displacement vector x are displayed in a linear relationship.
Now, assuming that the displacement of the j-th layer is x _j , the interlayer deformation angle R _j can be expressed by (Expression 16). Therefore, the appropriate expression (17) allows the interlayer deformation angle vector R and the displacement of the j-th layer. A displacement vector x in which x _j is arranged can be represented by a linear relationship as shown in (18).
Incidentally, the displacement vector x by arranging the displacement x _j of the j-th layer is defined as (19 type).
[0029]
[Expression 16]

[Expression 17]

[Formula 18]

[Equation 19]

[0030]
(Step s5)
The external force vector p acting on the structure 7 and the displacement vector x are displayed in a linear relationship using the results of steps s2 to s4.
As described above, the interlayer deformation angle vector R, the column deflection angle vector θ, the displacement vector x, and the external force vector p, which are shown in a linear relationship by (Expression 10), (Expression 15), and (Expression 18), The external force vector p can be expressed by (Expression 20).
[0031]
[Expression 20]

[0032]
(Step s6)
The stiffness matrix K (k), eigenvalue ω _j ² , and eigenvector u _j when the structure frame is converted to the n-mass system are calculated.
As shown in FIG. 3, the modeled n-layer structure 7 has a mass point where the masses m ₁ , m ₂ ,..., _Mn of each layer are concentrated as shown in FIG. When the model is converted into an n-mass system that is connected by a spring having no mass and the degree of freedom of the mass is modeled only in the horizontal direction, the stiffness matrix K (k) of the structure 7 modeled in the n-mass system is ( (Expression 21) with reference to (Expression 20). The rigidity matrix K (k) is ensured to be symmetric and positive definite.
[0033]
[Expression 21]

[0034]
These solve the general eigenvalue problem (Equation 22) to obtain the eigenvalue ω _j ² and the eigenvector u _j , from which the j-th order natural frequency f _j is obtained (Equation 23), and the stimulation function βu _j Will be calculated as shown in (24).
[0035]
[Expression 22]

[Expression 23]

[Expression 24]

[0036]
[Expression 25]

[Equation 26]

[0037]
(Step s7 ′ and Step s7)
Estimating a rigidity _b k _j of stiffness _c k _j and beam 9 of the pillar 8 in each layer of the structure 7. Note that the estimated value of the modal parameter φ is evaluated in advance from the vibration information 10 obtained from each layer of the structure 7.
As described above, since the masses m ₁ , m ₂ ,..., _Mn of each layer are known, the modal parameter defined by (Equation 27) as a function of the stiffness vector k that is an unknown parameter. A vector φ can be described.
[0038]
[Expression 27]

[0039]
On the other hand, since the estimated value φ of the modal parameter is evaluated by the system identification method from the vibration information obtained from each layer of the structure 7 via the measuring device 3, the weighted square error between φ and g is calculated. The estimated value k of the stiffness vector to be minimized can be obtained by a nonlinear weighted least square method as shown in (28). At this time, the estimated value is a maximum likelihood estimated value under the assumption that the error distribution is a normal distribution.
[0040]
[Expression 28]

[0041]
[Expression 29]

[0042]
Thus, due to the estimated value k of the rigidity vector is calculated, in which it is possible to calculate the stiffness _c k _j and stiffness _b k _j of the beam 9 of the pillar 8.
[0043]
On the other hand, in the second calculation formula, in order to detect the difference in the estimated value of the stiffness of the column 8 and the beam 9 in each layer before and after an event that damages the structure 7, An arithmetic expression for calculating the reduction rate of the estimated value related to the stiffness is used. Since it is generally known to use a reduction rate of the stiffness of a member as an index of member damage, in the present embodiment, the first calculation is performed before and after an event that damages the structure 7. From the estimated values related to the stiffness of the column 8 and the beam 9 estimated by the equation, the reduction rate is calculated using the second calculation formula, thereby detecting the damaged portion of each of the column 8 and the beam 9 in the structure 7. Is carried out for each layer.
Although the present embodiment has been described in detail using the structure 7 modeled with one span, the first calculation formula described above can be applied even when the structure 7 has multiple spans. However, in the calculation result obtained, the average rigidity reduction rate in each layer is calculated for each of the column 8 and the beam 9.
[0044]
The damage site detection apparatus 1 having the above-described configuration is applied to the structure 7, and a damaged site detection method for the structure 7 before and after an event that damages the structure 7 is described in detail with reference to the flowchart shown in FIG. Describe.
[0045]
In the first step, measurement points for measuring the basic acceleration and the response absolute acceleration are set at predetermined positions in each layer of the structure 7, and the sensor 3a provided in the measurement device 3 is installed at the measurement points. To do.
At this time, the sensor 3a of the measuring device 3 may be disposed anywhere as long as a basic acceleration can be input to each layer of the structure 7 and a response absolute acceleration can be reliably detected.
[0046]
In the second step, the measurement device 3 is used to calculate the basic acceleration that is an input value to each layer of the structure 7 and the response absolute acceleration that is the output value from the column 8 and the beam 9. The vibration information 10 of each layer is measured and stored in the data area 4a of the storage device 4 provided in the damaged part detection device main body 2.
After that, the arithmetic unit 5 performs arithmetic processing using the vibration information 10 stored in the data area 4a of the storage device 4 and the first calculation formula stored in the program area 4b. The rigidity of each of the columns 8 and beams 9 in each layer of the structure 7 is estimated and stored in the data area 4a of the storage device 4.
[0047]
In the third step, after an event that damages the structure 7, the measurement apparatus 3 is used again, and the basic acceleration that is the input value to the structure 7 and the output value from each layer of the structure The response absolute acceleration is measured as vibration information 10 of each layer of the structure 7, and the column 8 and the beam 9 in each layer of the structure 7 are measured by the same method as in the second step through the damaged part detection device body 2. Is stored in the data area 4 a of the storage device 4.
[0048]
In the fourth step, the pillars 8 and beams 9 of each layer before and after the event that damages the structure 7 estimated in the second step and the third step stored in the data area 4a of the storage device 4 are stored. Using the second calculation formula stored in the program area 4b, the calculation device 5 performs a calculation process from the estimated value related to the stiffness of each layer, and calculates the reduction rate of the stiffness of each column 8 and beam 9 in each layer. .
[0049]
For example, as shown in FIG. 6A, when the beam 9 of the second layer is damaged after an event that damages the structure 7, as shown in FIG. Although there is no change in the rigidity reduction rate of the column 8, as shown in FIG. 6C, the change in the stiffness reduction rate of the beam 9 of each layer is confirmed such that the reduction rate of the second layer protrudes. Can do. In addition, as shown in FIG. 7A, when the second layer and the third continuous column 8 are damaged after an event that damages the structure 7, the state shown in FIG. As shown in FIG. 7 (c), the beam 9 of each layer has a change in that the reduction rate of the stiffness of the column 8 of each layer increases both in the reduction rate of the second layer and the third layer. There is no change in the reduction rate of the stiffness.
[0050]
In this way, the rigidity reduction rate at the quasi-member level such as the column 8 and the beam 9 in each layer of the structure 7 is estimated, and the structure 7 is damaged by performing a relative comparison for each layer of the structure 7. It is possible to easily grasp which part of which layer of the structure 7 has been damaged after the occurrence of such an event.
[0051]
According to the above configuration, the damaged part detection device 1 inputs the basic acceleration to the structure 7 and can detect the response absolute acceleration output from the structure, the storage device 4, and the arithmetic device. 5 and an output device 5, and in the program area of the storage device 4, the column 8 and the beam 9 of each layer are set as unknown parameters when estimating the stiffness of the structure 7, and the vibration obtained from the measuring device 3 A first calculation formula for estimating the stiffness of the column 8 and the beam 9 is provided using a parameter estimation method in a system identification method for estimating a modal parameter of the structure 7 using information. These devices only need to have the first arithmetic expression in the device used for estimating damage to the structure 7 from the past, and the conventional device can be diverted, so that the structure is simple and low-cost. 7 can estimate the rigidity of the column 8 and the beam 9 in each layer, and has high versatility and can be applied to any steel structure.
[0052]
Further, according to the method for detecting a damaged part of the structure 7 using the damaged part detecting device 1, the vibration information of the structure 7 is used for each layer before and after an event that damages the structure 7. The rigidity of each of the column 8 and the beam 9 is estimated, and from this estimation result, a reduction rate for grasping the degree of stiffness reduction in the column 8 and the beam 9 of each layer is calculated, and the reduction rate is calculated for each layer of the structure 7 Therefore, it is possible to detect the damaged part up to the quasi-member level related to the structure 7 in which the column 8 and the beam 9 are distinguished without requiring a complicated operation at low cost. It becomes possible to carry out with high accuracy.
[0053]
【The invention's effect】
According to the damage site detection device for a structure according to claim 1, the damage site detection device for a structure detects a damage site of a structure using vibration information, and inputs a basic acceleration to each layer of the structure. In addition, a measurement device that detects the response absolute acceleration output from each layer by giving a basic acceleration, a data area that stores the basic acceleration obtained by the measurement device and the response absolute acceleration of each layer as vibration information, and The first calculation formula for estimating the stiffness of the structure using the vibration information stored in the data area, and an event that damages the structure from the estimated value of the stiffness of the structure obtained from the first calculation formula A storage device including a program area in which a second calculation formula for detecting a difference between before and after is stored, data stored in the data area of the storage device, and a calculation formula stored in the program area are used. Te arithmetic unit for performing arithmetic processing, and is composed of a lesion site detection device main body having an output device for outputting the operation result obtained from the calculation unit, a first calculation formula stored in the program area, structure Columns and beams of each layer are set as unknown parameters when estimating the stiffness of the object, and the deflection angle vector and the interlayer deformation angle vector of the column, the external force vector, the deflection angle vector of the column, the interlayer deformation angle vector, and the interlayer deformation angle vector By displaying the displacement vector in a linear relationship with each other, the linear relationship between the external force vector and the displacement vector is obtained, and the linear relationship between the external force vector and the displacement vector and the vibration information obtained from the measurement device are used. Using the parameter estimation method in the system identification method for estimating the modal parameter of It is characterized in that it is housed.
[0054]
As a result, it is possible to divert the equipment used for estimating damage to the structure from the past, so it is possible to estimate the stiffness of the columns and beams in each layer of the structure with a simple configuration and at low cost. At the same time, it is highly versatile and can be applied to any steel structure.
[0055]
According to the method for detecting a damaged part of a structure according to claim 2, after setting a measurement point for inputting a basic acceleration and measuring a response absolute acceleration in each layer of the structure, a measuring device is set at the measurement point. And the basic acceleration and the response absolute acceleration are stored as vibration information in the data area of the storage device of the damaged part detection apparatus main body through the measurement device, and then the vibration information and the program area of the storage device are stored. The second step of estimating the stiffness of the columns and beams in each layer of the structure by the arithmetic unit using the first calculation formula stored in the step, and the second step after the event of damaging the structure The second calculation formula stored in the program area of the storage device based on the third step to be performed and the estimated values relating to the stiffness of the columns and beams of each layer calculated in the second step and the third step. The difference is detected by the arithmetic unit using And it is characterized by being constituted by a fourth step of detecting a lesion site of the structure.
[0056]
Thereby, it becomes possible to detect the damaged part up to the quasi-member level related to the structure 7 that distinguishes the column 8 and the beam 9 with high accuracy without requiring a low-cost and complicated operation. .
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram showing details of a damaged site detection apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for calculating the stiffness of columns and beams according to the present invention.
FIG. 3 is a diagram showing a frame model of a structure of a structure for which a damaged site is to be detected according to the present invention.
FIG. 4 is a diagram showing an n mass point system model when a frame model according to the present invention is converted into a mass point system model.
FIG. 5 is a flowchart showing a damaged site detection method according to the present invention.
FIG. 6 is a diagram showing an example of damage to a structure when an event that damages the structure according to the present invention occurs.
FIG. 7 is a diagram showing another example of damage to a structure when an event that damages the structure according to the present invention occurs.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Damaged part detection apparatus 2 Damaged part detection apparatus main body 3 Measuring apparatus 3a Sensor 4 Memory | storage device

4a Data area

4b Program area 5 Arithmetic apparatus 6 Output apparatus 7 Structure 8 Pillar 9 Beam 10 Vibration information
θ Deflection angle vector of column
R Interlayer deformation angle vector
p external force vector
x displacement vector

Claims

A device for detecting a damaged part of a structure that detects a damaged part of the structure using vibration information,
A measurement device that inputs a basic acceleration to each layer of the structure and detects a response absolute acceleration output from each layer by giving the basic acceleration;
A data area for storing the basic acceleration and the response absolute acceleration of each layer obtained by the measurement device as vibration information, and a first calculation formula for estimating the stiffness of the structure using the vibration information stored in the data area And a storage device including a program area in which a second calculation formula for detecting a difference before and after an event that damages the structure is estimated from the estimated value of the stiffness of the structure obtained from the first calculation formula ,
An arithmetic device that performs arithmetic processing using data stored in the data area of the storage device and a calculation formula stored in the program area;
And a damaged part detection device main body comprising an output device for outputting the calculation processing result obtained from the calculation device ,
In the first calculation formula stored in the program area, the stiffness of the column and beam of each layer is set as an unknown parameter when estimating the stiffness of the structure, and the deflection angle vector, interlayer deformation angle vector, external force The linear relationship between the external force vector and the displacement vector is obtained by displaying the vector, the deflection angle vector of the column, the interlayer deformation angle vector, the interlayer deformation angle vector, and the displacement vector in a linear relationship. Stores an arithmetic expression that estimates the stiffness of the column and beam using a linear relationship and a parameter estimation method in a system identification method that estimates a modal parameter of a structure using vibration information obtained from the measurement device. An apparatus for detecting a damaged part of a structure, characterized in that:

A method for detecting a damaged part of a structure using the damaged part detecting apparatus for a structure according to claim 1,
A first step of setting a measurement point on each layer of the structure to input a basic acceleration and measuring a response absolute acceleration, and then installing a measurement device at the measurement point;
After the basic acceleration and the response absolute acceleration are stored as vibration information in the data area of the storage device of the damaged part detection apparatus main body via the measurement device, the first calculation formula stored in the vibration information and the program area of the storage device A second step of estimating the stiffness of the columns and beams in each layer of the structure by a computing device using
A third step of performing the second step after the event of damaging the structure;
Based on the estimated values relating to the stiffness of the columns and beams of each layer calculated in each of the second step and the third step, the difference is calculated by the arithmetic unit using the second calculation formula stored in the program area of the storage device. And detecting a damaged part of the structure by the fourth step of detecting the damaged part of the structure.