JP3974858B2

JP3974858B2 - Dynamic seismic performance diagnosis method

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Publication number: JP3974858B2
Application number: JP2003003647A
Authority: JP
Inventors: 長範佐藤; 数也皆川; 聡高木
Original assignee: ビイック株式会社
Priority date: 2002-04-30
Filing date: 2003-01-09
Publication date: 2007-09-12
Anticipated expiration: 2023-01-09
Also published as: JP2004028981A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は建物、特に住宅家屋の耐震性能を診断する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、建物の建築に際しては耐震設計が施される。一般住宅家屋でも耐震構造に加えて、免震構造や減震構造を採用した建築が増えつつあるが、免震構造や減震構造は高価であることから、その増加率は新築住宅の増加率に比べればはるかい低い。
【０００３】
想定される震度を考慮した耐震構造を採用する場合であっても、住宅が構築される地盤には一種、二種、三種の種別があり、その種別に応じた設計が必要である。しかしながら、このようにして設計された値はあくまでも一般式に基づく設計値であり、設計値が基準を満足していればまったく安全かと言えば、必ずしもそうであるとは言えない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
このような現状から、新築住宅の購買者には、購入した住宅が実際にどの程度の耐震性能を持つのかを知りたいという欲求がある。つまり、設計値に基づいて求められる耐震性能は、一般式に基づくものであって、実際の住宅構造や地盤状況を考慮したものではないので、あくまでも目安程度のものに過ぎないという心配があるからである。
【０００５】
一方、耐震性能数値の取得欲求は新築住宅の購買者に限らず、現在住んでいる住宅、いわば中古住宅の所有者も同様であるが、設計値をそのまま当てはめて計算することは難しい。
【０００６】
そこで、本発明の課題は、建物の耐震性能をより高い精度で得ることのできる動的耐震性能診断方法を提供することにある。
【０００７】
本発明の他の課題は、新築の建物のみならず、中古の建物にも適用可能な動的耐震性能診断方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、地盤上に建てられた建物に第１の加速度検出器を備えた加振機を配置すると共に第２の加速度検出器を配置して加振を行い、前記第１、第２の加速度検出器の加速度検出信号と前記加振機の加振周波数との関係から前記建物の固有周波数ｆ_hと、該固有周波数ｆ_hでの加速度応答倍率τ_hとを求めるステップと、あらかじめ知られている建物の重量Ｗ_h、前記固有周波数ｆ_h、前記加速度応答倍率τ_hを用いてあらかじめ定められた第１の式に基づいて建物の動的水平剛性Ｋを算出するステップと、あらかじめ定められた第２の式に基づいて建物に作用する地震力Ｑを算出するステップと、算出された動的水平剛性Ｋからせん断力Ｋ_θを算出して算出されたせん断力Ｋ_θと地震力Ｑとを比較してＫ_θ＜Ｑの場合に補強の必要性ありと判別するステップとを含み、前記第１の式は、
Ｋ＝［｛（２π・ｆ _h ） ² ・Ｗ _h ／ｇ｝／τ _h ］・ｋ（但し、ｇは重力の加速度９８０ｃｍ／ｓｅｃ ² 、ｋは建物の建築年数、構造によりあらかじめ決められる１以下の係数）で与えられ、前記第２の式は、
Ｑ＝Ｗ _h ・Ｃ _i （但し、Ｃ _i は地震層せん断力係数）
で与えられ、
Ｃ _i ＝Ｚ・Ｒ _t ・Ａ _i ・Ｃ _o ・Ｖ（但し、Ｚは地域に応じてあらかじめ設定されている数値、Ｒ _t は前記地盤と建物の振動特性に応じて得られる数値、Ａ _i は地震層せん断力係数の高さ方向分布数値、Ｃ _o は標準せん断力係数、Ｖは建物の老朽度等の条件によりあらかじめ決められる定数）
で与えられることを特徴とする動的耐震性能診断方法が提供される。
【００１１】
上記第１の態様においては、前記動的水平剛性Ｋ、前記せん断力Ｋ_θ、前記地震力Ｑの算出はそれぞれ、水平面上において互いに直交するＸ軸、Ｙ軸に関して行われ、前記せん断力Ｋ_θと前記地震力Ｑとの比較もＸ軸、Ｙ軸に関して行われる。
【００１２】
本動的耐震性能診断方法の第２の態様においては、前記第２の式に代えて、
Ｑ_m＝Ｗ_h・Ｃ_max・Ａ_i・Ｖ（但し、Ｃ_maxは地表面での加速度の最大値、Ａ_iは地震層せん断力係数の高さ方向分布数値、Ｖは建築年数や建物の構造によりあらかじめ与えられる１以下の係数）
で与えられ、
Ｃ_max＝Ａ_max・τ_g（但し、Ａ_maxはあらかじめ決められている式により与えられる工学的基盤での最大加速度、τ_gは前記地盤の加速度応答倍率）で与えられる式を用いても良い。
【００１３】
上記第２の態様においては、前記地盤の加速度応答倍率τ_gは、地盤上に前記加振機を配置すると共に前記第１、第２の加速度検出器を一定間隔をおいて配置して加振を行い、前記第１、第２の加速度検出器の加速度検出信号と前記加振機の加振周波数との関係から前記地盤の固有周波数ｆ_gを求めて、該固有周波数ｆ_gでの加速度応答倍率をτ_gとして求められる。
【００１４】
上記第２の態様においても、前記動的水平剛性Ｋ、前記せん断力Ｋ_θ、前記地震力Ｑの算出はそれぞれ、水平面上において互いに直交するＸ軸、Ｙ軸に関して行われ、前記せん断力Ｋ_θと前記地震力Ｑとの比較もＸ軸、Ｙ軸に関して行われる。
【００１５】
上記第１、第２の態様のいずれにおいても、更に、補強の必要性ありと判定されて建物の壁の補強を壁の一部に施す場合にどの程度にするかを壁の有効壁倍率β´として算出するステップを含むようにしても良く、この場合、
β´＝｛Ｂ・（β−１）＋ｂ｝／ｂ（但し、ＢはＸ軸あるいはＹ軸方向の有効壁倍率１の存在壁量、βは建物の壁全体の有効壁倍率、ｂはＸ軸あるいはＹ軸方向の複数箇所に補強を行う場合の補強壁量）で与えられ、
β＝Ｑ／Ｋ_θ
Ｌ＝Ｂ・β（但し、ＬはＸ軸あるいはＹ軸方向の補強壁量の総延長量）
で与えられる。
【００１６】
上記第１、第２の態様のいずれにおいても、前記加振機は正弦波で加振されても良いし、疑似地震波またはランダム波で加振されても良い。
【００１７】
なお、いずれの態様においても、前記第２の加速度検出器を少なくとも２個備え、水平面上において互いに直交するＸ軸、Ｙ軸の一方の軸上に前記少なくとも２個の第２の加速度検出器を配置し、他方の軸に関する加振を行うと共に前記少なくとも２個の加速度検出器の出力が実質的に等しくなるように前記加振機を前記一方の軸に関して位置決めし、続いて、前記他方の軸上に前記少なくとも２個の第２の加速度検出器を配置し、前記一方の軸に関する加振を行うと共に前記少なくとも２個の加速度検出器の出力が実質的に等しくなるように前記加振機を前記他方の軸に関して位置決めし、Ｘ軸、Ｙ軸に関して位置決めされた位置を動的な剛心位置として、該動的な剛心位置と前記加振機の設置面において建物に関して計算された重心位置とから偏心率を算出することができる。
【００１８】
また、いずれの態様においても、前記第２の加速度検出器を少なくとも２個備え、前記加振機の設置面においてあらかじめ建物に関して計算された重心位置あるいはその近傍に前記加振機を配置し、水平面上において互いに直交するＸ軸あるいはＹ軸軸上に前記少なくとも２個の第２の加速度検出器を配置し、Ｙ軸あるいはＸ軸に関する加振を行って少なくとも２つの加速度値Ｙｗ、ＹｅあるいはＸｎ、Ｘｓを得るようにし、続いて、Ｙ軸あるいはＸ軸軸上に前記少なくとも２個の第２の加速度検出器を配置し、Ｘ軸あるいはＹ軸に関する加振を行って少なくとも２つの加速度値Ｘｎ、ＸｓあるいはＹｗ、Ｙｅを得るようにし、建物の設置地域に予想される推定地震力に対して安全である加速度値または振幅値を計算して該計算された加速度値または振幅値になるような建物の壁の補強を行うことにより、補強の結果、２つの加速度値ＸｎとＸｓとが略等しくなると共に、２つの加速度値ＹｗとＹｅとが略等しくなるようにすることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
はじめに、本発明を実施するための計測システムについて説明する。計測システムは、任意波発振器１１、電力増幅器１２、加振機２０、第１、第２の加速度検出器２１、２２、これらの検出信号を増幅するための増幅器１３、１７、アナログ信号である検出信号をディジタルの加速度信号に変換するＡ／Ｄ変換器１４、１８、解析器１５、パラメータ入力部１９を含む。ここでは、本発明を２階建ての住宅に適用する場合について説明するが、１階建てや３階建て以上の建物にも適用可能であることは言うまでもない。また、新築、中古の別は問わない。２階の場合、図２に示すように、住宅１の２階の床面に、第１の加速度検出器２１を備えた加振機２０と第２の加速度検出器２２とを設置する。図２において、以下では、地面Ｇ．Ｌから所定の高さｈ₁（ｍ）、ここでは１．３５ｍの高さから上の住宅１の重量を住宅１の重量Ｗ_h（ｋＮ）として扱い、住宅１の地上部分の総荷重（基礎の荷重も含む）をＷ_T（ｋＮ）とする。重量Ｗ_h、Ｗ_Tは既知の値であり、家具等の積載重量は勿論、積雪の多い地域では積雪による重量も含めることが望ましい。また、加振機２０の重量をＷ_e（ｋＮ）とし、これも既知の値である。重量Ｗ_eは、以降で説明される（１）式における上記重量Ｗ_hに含まれるが、重量Ｗ_eが重量Ｗ_hに比べて十分に小さい場合には省略されても良い。
【００２０】
次に、本計測システムによる動的耐震性能診断の解析手法について、その流れを示したフローチャート図である図１８〜図２０をも参照して説明する。図１８〜図２０はそれぞれ、解析器１５にインストールされている動的耐震性能診断のための第１〜第３の解析処理プログラムに基づく処理の流れを示しているが、第１〜第３の解析処理プログラムは１つの解析処理プログラムとして作成されてインストールされていても良い。
【００２１】
（Ａ）図１、図１８において、任意波発振器１１に対して波形を指定（ステップＳ１）することにより、任意波発振器１１から、ここでは正弦波が発生され、電力増幅器１２で増幅されて加振機２０に与えられる。加振機２０は増幅された正弦波に基づいて住宅１を水平方向に振動させる（ステップＳ２）。その時の加振機２０本体における加速度が第１の加速度検出器２１で検出され、住宅１の加速度が第２の加速度検出器２２で検出される。第１の加速度検出器２１で検出された加速度信号は、第１の増幅器１３で増幅され第１のＡ／Ｄ変換器１４でディジタル信号に変換されて解析器１５に与えられる。第２の加速度検出器２２で検出された加速度信号は、第２の増幅器１７で増幅され第２のＡ／Ｄ変換器１８でディジタル信号に変換されて解析器１５に与えられる。解析器１５は、前述のように解析処理プログラムに基づいて信号処理及び解析処理を行うものである。解析器１５にはパラメータ入力部１９が接続され、重量Ｗ_h、Ｗ_e等の数値情報があらかじめ入力されている。解析器１５にはまた、任意波発振器１１からの正弦波信号が周波数信号として与えられる。
【００２２】
なお、任意波発振器１１は周波数の異なる複数種類の正弦波信号を発生することができるほか、ランダム波信号としてマルチサイン信号、スウェプトサイン信号を発生することができる。マルチサイン信号というのは、異なる周波数ｆ₁〜ｆ_nの正弦波信号を様々な振幅を持つように合成した信号である。一方、スウェプトサイン信号というのは、異なる周波数ｆ₁〜ｆ_nの正弦波信号を振幅が一定の状態になるように合成した信号で、いわば周波数変調波である。マルチサイン信号、スウェプトサイン信号の用途については後述する。
【００２３】
第１、第２の加速度検出器２１、２２で検出される加速度をそれぞれ、Ｕ_e、Ｕ_hとすると、加速度Ｕ_eと加振機２０からの正弦波周波数との関係は図３（ａ）のようになり、加速度Ｕ_hと加振機２０からの正弦波周波数との関係は図３（ｂ）のようになる。つまり、加速度Ｕ_hは加振機２０からの正弦波周波数がある値ｆ_hになるとピーク値を示す。
【００２４】
ここで、住宅１の加速度応答倍率τ_hは以下の（１）式で表される。
【００２５】
τ_h＝Ｗ_h・Ｕ_h／Ｗ_e・Ｕ_e （１）
図４は加速度応答倍率と周波数との関係を示し、住宅１の加速度応答倍率τ_hがピーク値を示す周波数は住宅１の固有周波数ｆ_hと呼ばれる。
【００２６】
ところで、加速度応答倍率τ_hと固有周波数ｆ_hの算出は、一軸方向のみについて行われても良いのであるが、水平面上で互いに直交するＸ軸方向、Ｙ軸方向について行われるのが好ましい、そこで、第１、第２の加速度検出器２１、２２はそれぞれ、チャンネル切り替えにより、水平面上で互いに直交するＸ軸方向（通常、東西方向）、Ｙ軸方向（通常、南北方向）のそれぞれについて計測可能としており、ステップＳ３においてどちらにするかの選択が行われる。Ｘ軸方向を東西方向とし、Ｙ軸方向を南北方向とするのは、通常、住宅は南向きに建てられるからである。勿論、Ｘ軸方向について加速度検出を行う場合には加振機２０はＹ軸方向に加振を行い、Ｙ軸方向について加速度検出を行う場合には加振機２０はＸ軸方向に加振を行うことは言うまでも無い。以下では、Ｘ軸方向に関して計測、算出された値にはｘの下付き記号を付し、Ｙ軸方向に関して計測、算出された値にはｙの下付き記号を付すものとする。例えば、加速度について言えば、第２の加速度検出器２２で検出されたＸ軸方向の加速度はＵ_hx、Ｙ軸方向の加速度はＵ_hyとする。そして、「Ｘ軸方向」、「Ｙ軸方向」という形容は省略される場合がある。
【００２７】
いずれにしても、第１、第２の加速度検出器２１、２２からの２種類の加速度、つまり加振機２０の加速度Ｕ_eと住宅１の加速度Ｕ_hx（Ｕ_hy）と任意波発振器１１からの周波数信号とが入力されると（ステップＳ４、Ｓ５）、解析器１５では診断のための解析を開始する。解析器１５は、上記（１）式に基づいて図３（ｂ）に示すようなグラフを生成して（ステップＳ６）住宅１の加速度応答倍率τ_hx（τ_hy）を算出すると共に、住宅１の固有周波数ｆ_hx（ｆ_hy）を検出する（ステップＳ７）。固有周波数ｆ_hx（ｆ_hy）の逆数は固有周期Ｔ_hx（Ｔ_hy）となる。
【００２８】
なお、ステップＳ６の前の入力ステップＳ９は、前述したように、パラメータ入力部１９により前もって実行されている。また、上記の動作は、Ｘ軸、Ｙ軸に関する計測が終了するまで行われる（ステップＳ８）。
【００２９】
次に、図１、図１９を参照して、解析器１５では、加速度応答倍率τ_hx、τ_hy、固有周波数ｆ_hx、ｆ_hyが与えられると（ステップＳ１１）、第２の解析処理プログラムに基づく処理を実行する。解析器１５は、はじめに重量Ｗ_h、加速度応答倍率τ_hx、τ_hy、固有周波数ｆ_hx、ｆ_hyを用いて、以下の（２）、（３）式により住宅１の動的水平剛性（バネ定数）Ｋ_x、Ｋ_y（ｋＮ）を算出する（ステップＳ１２）。なお、図１９は便宜上、Ｘ軸方向についてのみ示している。
【００３０】
Ｋ_x＝［｛（２π・ｆ_hx）²・Ｗ_h／ｇ｝／τ_hx］・ｋ（２）
Ｋ_y＝［｛（２π・ｆ_hy）²・Ｗ_h／ｇ｝／τ_hy］・ｋ（３）
なお、ｇは重力の加速度（ｃｍ／ｓｅｃ²）、ｋは住宅の建築年数、構造によりあらかじめ決められる１以下の係数であり、これもあらかじめ解析器１５に入力される。つまり、条件入力ステップＳ１３は前もって実行されている。
【００３１】
これにより、図５に示すような荷重（ｋｇ）に対する変位量（ｃｍ）の関係において３１で示すような近似直線が得られる。一方、図５において曲線３２は住宅の壁に対して荷重（ｋｇ）を加えた場合の変位量（ｃｍ）の関係を実測して得られた荷重変形曲線であり、このような荷重変形曲線３２があらかじめ得られている場合にはこれを利用しても良い。住宅の壁に対してこのような荷重変形曲線が実測されることはこれまでほとんど無かったが、最近ではこのような実測が行われるようになってきており、本発明ではこれを想定している。
【００３２】
図５において、変位量が５（ｃｍ）程度までは近似直線３１と荷重変形曲線３２とはほとんど変わらない。これは、図５の場合について言えば、変位量５（ｃｍ）程度までは近似直線３１を利用しても何ら問題は無いが、５（ｃｍ）を越えると誤差が大きくなることを意味する。そこで、後で説明される補強の判定において明らかになるように、変位量５（ｃｍ）までは近似直線３１（これをリニアと呼ぶ）を用い、５（ｃｍ）を越えた場合には曲線３２（これをバイリニアと呼ぶ）を用いるようにする。そして、リニアの場合の動的水平剛性はＫ_x、Ｋ_yで示し、バイリニアの場合の動的水平剛性はＫ_xu、Ｋ_yuで示すものとする。
【００３３】
続いて、動的水平剛性Ｋ_x、Ｋ_yを用いて以下の式（４）、（５）により床面せん断力Ｋ_θ _x、Ｋ_θ _yを算出する。
【００３４】
Ｋ_θ _x＝Ｋ_x・ｈ・（１／θ）（４）
Ｋ_θ _y＝Ｋ_y・ｈ・（１／θ）（５）
この式で表されるせん断力というのは、Ｘ軸方向について言えば、動的水平剛性Ｋ_xを持ち、単位長さ、高さｈの壁部材に対してその上端において幅方向に一定の荷重を加えた時に、１／θ（ｒａｄ）の変位量を生ずることを意味する。ここでは、θ＝１２０度として、
Ｋ_120x＝Ｋ_x・ｈ・（１／１２０）
Ｋ_120y＝Ｋ_y・ｈ・（１／１２０）
が算出される。壁の高さｈは通常、２．４ｍから３ｍ程度である。
【００３５】
（Ｂ）次に、図１９のステップＳ１４以降で説明されるように、住宅１に作用する地震力Ｑ（ｋＮ）をＸ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれについて算出し、それぞれを上記の床面せん断力Ｋ_120x、Ｋ_120yと比較して、比較の結果、Ｘ軸方向についてＱ_x＞Ｋ_120xの場合にＸ軸方向に関する壁の補強を行い、Ｙ軸方向についてＱ_y＞Ｋ_120yの場合にＹ軸方向に関する壁の補強を行うべきとの診断結果を出す。地震力Ｑ_x、Ｑ_yの算出、診断の詳しい内容については後述する。
【００３６】
（Ｃ）補強を行うべきとの診断結果が出された場合には、図２０に示す第３の解析処理プログラムに基づくフローチャート図により後で説明する方法で補強壁量の計算が行われる。
【００３７】
以上の手順で動的耐震性能診断が行われる。
【００３８】
次に、図１９に戻って、住宅１に作用する地震力Ｑ_x、Ｑ_yの算出方法について説明する。地震力Ｑ_x、Ｑ_yの算出方法には大きくわけて２つの方法があり、ステップＳ１４においていずれを採用するかの指定が行われる。第１の手法は標準手法とも言える方法であり、以下ではこれを指定した場合について説明する。
【００３９】
第１の方法はステップＳ１５で実行され、以下の通りである。
【００４０】
地震力Ｑ_x、Ｑ_yは以下の（６）式、（７）式で与えられる。
【００４１】
Ｑ_x＝Ｗ_h・Ｃ_ix （６）
Ｑ_y＝Ｗ_h・Ｃ_iy （７）
但し、Ｃ_ix、Ｃ_iyは、住宅１の前に述べた高さｈにおけるＸ軸方向、Ｙ軸方向の地震層せん断力係数を示し、以下の（８）式、（９）式で与えられる。
【００４２】
Ｃ_ix＝Ｚ・Ｒ_tx・Ａ_ix・Ｃ_o・Ｖ（８）
Ｃ_iy＝Ｚ・Ｒ_ty・Ａ_iy・Ｃ_o・Ｖ（９）
但し、Ｚは図６に一例を示すように、地域に応じて国土交通省告示（昭和５５年建設省告示第１７９３号）により定められている数値であり、パラメータ入力部１９からあらかじめ入力されている。また、Ｒ_tx、Ｒ_tyは、後述するように、住宅１の直下の地盤と住宅１の振動特性に応じて得られる数値である。Ａ_ix、Ａ_iyも後述するように、地震層せん断力係数の高さ方向分布数値である。Ｃ_oは標準せん断力係数であり、後述する。Ｖは住宅１の老朽度等の条件によりあらかじめ決められ、パラメータ入力部１９からあらかじめ入力されている１以下の定数である。
【００４３】
数値Ｚは、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向に共通の値であり、図６に示されるように、地域に応じて設定、入力され、例えば福島県の会津若松市では０．９である。
【００４４】
次に、数値Ｒ_tx、Ｒ_tyは、上記告示に基づいて住宅１の固有周期と地盤の固有周期との関係から定められる。住宅１の固有周期は、上記（Ａ）においてＴ_hx、Ｔ_hyとして得られている。一方、地盤の固有周期は、上記告示に基づいて簡便に設定する方法と、実測値を用いて定める方法とがある。
【００４５】
上記告示に基づいて簡便に設定する方法では、図７に示すように、第１種〜第３種地盤の種別に応じて地盤の固有周期Ｔ_cが定められている。従って、住宅１が構築される地盤が第１種〜第３種地盤のいずれであるかを知って、例えば第２種地盤であれば固有周期Ｔ_cとして０．６を採用する。
【００４６】
上記告示にはまた、下記の比較に基づいて数値Ｒ_tx、Ｒ_tyを決定すべきことも定められている。例えば、数値Ｒ_txの場合以下のようになり、Ｒ_tyについてもまったく同様である。
【００４７】
Ｔ_hx＜Ｔ_cの場合Ｒ_tx＝１
Ｔ_c≦Ｔ_hx＜２Ｔ_cの場合Ｒ_tx＝１−０．２・｛（Ｔ_hx／Ｔ_c）−１｝²
２Ｔ_c≦Ｔ_hxの場合Ｒ_tx＝１．６Ｔ_c／Ｔ_hx
以上のようにして、簡便に数値Ｒ_tx、Ｒ_tyが定められ、パラメータ入力部１９から入力される。
【００４８】
一方、実測値を用いて数値Ｒ_tx、Ｒ_tyを定める方法では、図１で説明した測定システムと同様の測定システムを住宅１が構築される地盤上に設置して前述同様の計測が行われる。但し、地盤に対して用いられる測定システムの場合は、加振機が縦方向に加振するためのものであり、２つの加速度検出器は一定距離離され、かつ加振機と２つの加速度検出器が一直線上にあるような配置関係でいずれも地盤上に設置される点、及び得られる値はＸ軸方向、Ｙ軸方向ともに同じ１つの値である点において図１の計測システムと異なる。その結果、地盤の加速度応答倍率τ_g及び固有周波数ｆ_gを得ることができる。そして、固有周波数ｆ_gの逆数として地盤の固有周期Ｔ_gが得られる。前述同様に、例えば、数値Ｒ_txの場合以下のようになり、Ｒ_tyについてもまったく同様である。
【００４９】
Ｔ_hx＜Ｔ_gの場合Ｒ_tx＝１
Ｔ_g≦Ｔ_hx＜２Ｔ_gの場合Ｒ_tx＝１−０．２・｛（Ｔ_hx／Ｔ_g）−１｝²
２Ｔ_g≦Ｔ_hxの場合Ｒ_tx＝１．６Ｔ_g／Ｔ_hx
以上のようにして、実測により数値Ｒ_tx、Ｒ_tyが定められ、パラメータ入力部１９から入力される。
【００５０】
続いて、地震層せん断係数の高さ方向分布数値Ａ_ix、Ａ_iyは以下の（１０）式、（１１）式で与えられる。
【００５１】
Ａ_ix＝１＋（１／√α_i−α_i）・２・Ｔ_hx／（１＋３・Ｔ_hx）（１０）
Ａ_iy＝１＋（１／√α_i−α_i）・２・Ｔ_hy／（１＋３・Ｔ_hy）（１１）
但し、α_iは、前に述べた住宅１のＡ_iを算出しようとする高さｈ₁より上部の荷重Ｗ_hを住宅１の総荷重Ｗ_Tで除算した値（Ｗ_h／Ｗ_T）である。総荷重Ｗ_Tは条件入力ステップＳ１６においてあらかじめ入力されている。
【００５２】
更に、標準せん断力係数Ｃ_oは、地盤の種別に応じて定められるＸ軸方向、Ｙ軸方向に共通の値であり、前に述べた地盤の固有周期と同様、上記告示に基づいて簡便に設定する方法と、実測値を用いて定める方法とがある。
【００５３】
上記告示に基づいて標準せん断力係数Ｃ_oを簡便に設定する方法では、図８に示すように、第１種〜第３種地盤の種別に応じて標準せん断力係数Ｃ_oが定められており、例えば第２種地盤では０．２５であり、パラメータ入力部１９から入力される。
【００５４】
一方、実測値を用いて標準せん断力係数Ｃ_oを定める方法では、前述の地盤の加速度応答倍率τ_gを求める方法で説明した測定システムを住宅１が構築される地盤上に設置して、前述同様の計測を行うことで得られた地盤の固有周期Ｔ_gを用いて図９に示す条件に基づいて地盤の種別を判定する。つまり、Ｔ_g≦０．２の場合に第１種地盤であり、０．２＜Ｔ_g≦０．７５の場合には第２種地盤であり、０．７５＜Ｔ_gの場合は第３種地盤である。これは、上記告示の取り扱いとして「通達昭５６住指発第９６号」に定められている。これにより判別された地盤種別を図８にあてはめることで標準せん断力係数Ｃ_oが決定される。
【００５５】
以上のようにして決定された各種数値を用いて上記（６）式、（７）式を基に得られた地震力Ｑ_x、Ｑ_yと、上記（４）式、（５）式を基に得られた床面せん断力Ｋ_120x、Ｋ_120yとを比較して補強の必要性の有無の判定を行う（ステップＳ２１）。つまり、Ｑ_x／Ｋ_120x＞１であるかどうかの判別を行い、１以下であれば補強の必要無し、１を越えていれば補強の検討を行う。
【００５６】
図１０は、上記の判定のためにステップＳ２１に先立って行われた計算結果のテーブルを示す。つまり、上記の判定のために、前に述べたように式（４）、（５）を基に与えられる２階床面せん断力Ｋ_120x、Ｋ_120yが算出される（ステップＳ１９）と共に、出力される（ステップＳ２０）。
【００５７】
図１０では地盤種別が第２種地盤であることを示しており、この場合、標準せん断力係数Ｃ_o＝０．２５を用いて、ステップＳ１９の前に以下の式によりＸ軸方向の変位量ｄ_x0.25がリニア、バイリニアのそれぞれについて算出される（ステップＳ１７）。
【００５８】
リニアの場合ｄ_x0.25＝Ｑ_0.25x／Ｋ_x
バイリニアの場合ｄ_x0.25u＝Ｑ_0.25x／Ｋ_xu
同様にして、以下の式によりＹ軸方向の変位量ｄ_y0.25がリニア、バイリニアのそれぞれについて算出される。
【００５９】
リニアの場合ｄ_y0.25＝Ｑ_0.25y／Ｋ_y
バイリニアの場合ｄ_y0.25＝Ｑ_0.25y／Ｋ_yu
ここで、変位量ｄ_x0.25、ｄ_y0.25がｈ／６０（つまり、θ＝６０度）以内の時、動的水平剛性Ｋ_x、Ｋ_yにはリニアの値、つまり式（２）、（３）で算出された値が用いられ（ステップＳ１９）、ｈ／６０を越える時にはバイリニアの値、つまり図５の荷重変形曲線３２から読み取った値Ｋ_xu、Ｋ_yuが用いられる（ステップＳ１８）。これは以下の理由による。図５で説明した通り、図５のような近似直線３１、荷重変形曲線３２の場合、近似直線３１を利用できるのはせいぜい変位量５ｃｍ程度までであり、それを越えると誤差が徐々に大きくなる。一方、上記の壁の高さｈを３ｍとすると、変位量３００／６０＝５ｃｍであり、図５の近似直線３１、荷重変形曲線３２のいずれを用いるかのしきい値として適している。
【００６０】
いずれにしても、変位量ｄが以下の条件のどれに属するかを知ることで、損傷がどの程度かを知ることもできる。
【００６１】
変位量ｄ≦ｈ／２４０（つまり、θ＝２４０度）の場合、軽微な損傷限度の範囲内である。
ｈ／２４０＜変位量ｄ≦ｈ／１２０の場合、損傷限界の範囲内である。
ｈ／１２０＜変位量ｄ≦ｈ／６０の場合、安全限界の範囲内である。
なお、変位量ｄ＞ｈ／６０の場合には倒壊の危険があることになる。
地盤種別が第１種、第３種の場合も同様である。
【００６２】
以上のように、解析器１５に第２の解析処理プログラムによる上記各式の演算処理機能を持たせていることにより、パラメータ入力部１９から固定値や計測数値を入力するだけで上記の判別結果を出力することができる。
【００６３】
住宅１に作用する地震力Ｑを算出するための第２の方法は図１９のステップＳ２２で実行され、以下の通りである。第２の方法では、前に述べた、地盤の加速度応答倍率τ_g算出のための測定システムを住宅１が構築される地盤上に設置して前述同様の計測を行うことで得られた地盤の固有周期Ｔ_gを用いて図９に示す条件に基づいて地盤の種別を判定する。なお、本第２の方法ではまた、重複反射理論に基づいて工学的地盤から地表面までの加速度応答倍率τ_gが求められる。また、以下では第１の方法による地震力Ｑ_x、Ｑ_yと区別するために、地震力Ｑ_mx、Ｑ_myを用いることとする。
【００６４】
地震力Ｑ_mx、Ｑ_myは以下の式（１２）、（１３）により与えられる。
【００６５】
Ｑ_mx＝Ｗ_h・Ｃ_max・Ａ_ix・Ｖ（１２）
Ｑ_my＝Ｗ_h・Ｃ_max・Ａ_iy・Ｖ（１３）
ここで、Ｃ_maxは地表面での最大加速度（ｃｍ／ｓｅｃ²）であり、以下の式（１４）で与えられる。
【００６６】
Ｃ_max＝Ａ_max・τ_g （１４）
なお、Ａ_maxは工学的地盤での最大加速度であり、以下の式（１５）で計算できることが知られている（例えば、「地震の辞典」宇津徳治著、朝倉書店）。
【００６７】
Ａ_max＝
６４０・１０^{{(-0.1036M 2+1.7244M-7.604)(0.4+R)/100}} （１５）
これは、地震の規模と震源を想定し、震源でのマグニチュードＭと震央からの距離Ｒ（ｋｍ）により工学的地盤を伝播する地震の加速度は上記式（１５）に基づいて減衰して到達することを意味する。
【００６８】
図１１は、上記の第２の方法で求められた地震力Ｑ_mx、Ｑ_myを用いる場合の判定のためのテーブルを示す。この判定でも、図１０と同様に、２階床面せん断力Ｋ_120x、Ｋ_120yが計算される（ステップＳ１９）。
【００６９】
図１１でも地盤種別が第２種地盤であることを示しており、この場合、以下の式によりＸ軸方向の変位量ｄ_x´がリニア、バイリニアのそれぞれについて算出される（ステップＳ１７）。
【００７０】
リニアの場合ｄ_x´＝Ｑ_mx／Ｋ_x
バイリニアの場合ｄ_xu´＝Ｑ_mx／Ｋ_xu
同様にして、以下の式によりＹ軸方向の変位量ｄ_y´がリニア、バイリニアのそれぞれについて算出される。
【００７１】
リニアの場合ｄ_y´＝Ｑ_my／Ｋ_y
バイリニアの場合ｄ_yu´＝Ｑ_my／Ｋ_yu
ここでも、変位量ｄ_x´、ｄ_y´がｈ／６０以内の時、動的水平剛性Ｋ_x、Ｋ_yにはリニアの値、つまり式（２）、（３）で算出された値が用いられ（ステップＳ１９）、ｈ／６０を越える時にはバイリニアの値、つまり図５の荷重変形曲線３２から読み取った値Ｋ_xu、Ｋ_yuが用いられる（ステップ１８）。
【００７２】
そして、変位量ｄが以下の条件のどれに属するかを知ることで、損傷がどの程度かを知ることもできる。
【００７３】
変位量ｄ´≦ｈ／２４０の場合、軽微な損傷限度の範囲内である。
ｈ／２４０＜変位量ｄ´≦ｈ／１２０の場合、損傷限界の範囲内である。
ｈ／１２０＜変位量ｄ´≦ｈ／６０の場合、安全限界の範囲内である。
なお、変位量ｄ´＞ｈ／６０の場合には倒壊の危険があることになる。
地盤種別が第１種、第３種の場合も同様である。
【００７４】
以上のような計算及び判別も、解析器１５が第２の解析処理プログラムによる演算処理機能を持つことで、パラメータ入力部１９から固定値や測定数値を入力するだけで上記の判別結果を出力することができる。
【００７５】
次に、図１２を参照して、補強が必要であると判定された場合の壁の補強方法の一例について、第３の解析処理プログラムに基づく流れを示した図２０をも参照して説明する。図２０も、便宜上、Ｘ軸方向の場合のみについて示している。なお、計測システムによる計測が２階で行われた場合の壁の補強は１階の壁自体、壁と土台との間の連結部、壁とはりとの間の連結部に対して行われ、土台が脆弱化している場合には基礎に補強が施される。計測が３階で行われた場合には、１階、２階の壁に対して補強が行われることになる。また、補強の検討を行う場合には、変位量ｄ_xの設計値を損傷限界値以内のｈ／１２０とするか安全限界値以内のｈ／６０とするかの選択が可能である（ステップＳ３１）。ｈ／１２０とする場合（ステップＳ３２）、設計動的水平耐力Ｋ_120xに基づいて補強の検討が行われ（ステップＳ３３）、ｈ／６０とする場合（ステップＳ３４）には、設計動的水平耐力Ｋ_60xに基づいて補強の検討が行われる（ステップＳ３５）。
【００７６】
図１２は住宅１における２階の壁の平面図を示し、太い実線はＸ軸方向の有効壁倍率１の存在壁量Ｂ_x（ｍ）を示し、細い実線はＹ軸方向の有効壁倍率１の存在壁量Ｂ_y（ｍ）を示す。また、太い破線はＸ軸方向の部分的な補強壁量ｂ_x （ｍ）を示し、細い破線はＹ軸方向の部分的な補強壁量ｂ_y（ｍ）を示す。更に、Ｘ軸方向の補強壁量の総延長をＬ_x（ｍ）とし、Ｙ軸方向の補強壁量の総延長をＬ_y（ｍ）とする。以下では、便宜上、Ｘ軸方向の場合について説明するが、Ｙ軸方向の場合もまったく同じである。
【００７７】
ここで、全体の有効壁倍率β_xは、β_x＝Ｑ_x／Ｋ_θ _xで表される。前に説明したように、Ｑ_xは地震力（ｋＮ）であり、Ｋ_θ _xはＸ軸方向に（１／θ）（ｒａｄ）変形する時の２階床面せん断力（ｋＮ）である。これは、Ｘ軸方向の壁の全長にわたって補強を行う場合には、すべての壁倍率がβ_xとなるように補強すれば良いことを意味する（ステップＳ３７）。しかしながら、壁の全長を補強することは現実的ではなく、通常は、図１２に太い破線で示す一部のみを補強するようにされる（ステップＳ３８）。そこで、ステップＳ３７、Ｓ３８に先立って壁の一部あるいは全部のいずれを補強するのかの選択が行われ（ステップＳ３６）、壁の一部のみを補強する場合の有効壁倍率をβ_x´とすると、
Ｌ_x＝Ｂ_x・β_x （１６）
Ｌ_x＝β_x´・ｂ_x＋Ｂ_x−ｂ_x （１７）
と表すことができる。
【００７８】
よって、
β_x´＝｛Ｂ_x・（β−１）＋ｂ_x｝／ｂ_x （１８）
であり、補強する壁の壁倍率がβ_x´となるように補強すれば良いことになる（ステップＳ３８）。
【００７９】
上述のようにして、想定される地震に対してどの程度壁が変形するのか、またどの程度の補強対策を講じれば、軽微な損傷、損傷限界値内、あるいは安全限界値内で収まるのかが求まる。また、式（１６）におけるＬ_xはＸ軸方向の補強壁量の総延長である。また、壁のバランスを考慮して部分的に補強するためには、式（１７）からβ_x´を算出することにより、有効壁倍率を決めることができる。なお、条件入力ステップＳ４２、Ｓ４３における数値入力は前もって行われている。
【００８０】
参考のために、テストハウスに対して行われた計算結果について説明する。テストハウスの条件は、Ｗ_T＝２１０（ｋＮ）、Ｗ_h＝１８０（ｋＮ）、ｆ_hx＝５．１（Ｈｚ）、Ｂ_x＝２５．４８（ｍ）、床面積５４．０（ｍ²）、τ_hx＝６．５、ｈ＝３．０（ｍ）、ｋ＝１、Ｖ＝１とする。
【００８１】
式（２）に基づく動的水平剛性Ｋ_xは、
Ｋ_x＝｛（２π・５．１）²×１８０｝／（６．５×９８０）
＝２９．０（ｋＮ／ｃｍ）
兵庫県南部地震の実波をテストハウスに加えた時の２階床面上での加速度値は、下記の通りである。
【００８２】
地表面上８１８（Ｇａｌ）の時、
２階床北９４３（Ｇａｌ）
２階床南１０７７（Ｇａｌ）
平均１０１０（Ｇａｌ）
判定解析は以下の通りである。
【００８３】
式（１２）より、
Ｑ_0.8x＝１８０×０．８１８×１．２×１
＝１７２．８（ｋＮ）
リニアでの変位量ｄ_x0.8´は、
ｄ_x0.8´＝Ｑ_0.8x／Ｋ_x
＝１７２．８／２９．０＝５．９６（ｃｍ）
ここで、変位量ｄ_x0.8´がｈ／６０（＝５ｃｍ）を越えているので、バイリニアの場合の変位量を考える。例えば、バイリニアでの荷重変形曲線がリニアの近似曲線に対し、０．６６７倍の勾配（図１９のステップＳ１８におけるｉに対応する）を持っていた場合、バイリニアでの変位量ｄ_xu0.8´は、
ｄ_xu0.8´＝Ｑ_0.8x／（Ｋ_x・０．６６７）
＝１７２．８／（２９．０×０．６６７）＝８．９３（ｃｍ）
従って、兵庫県南部地震クラスの規模においてはテストハウスは安全限界値であるｈ／６０（ｃｍ）をはるかに越えていて危険である。また、地盤種別による地震力Ｑは、Ｚ＝１、Ｒ_t＝１とすると、
標準せん断力係数が０．２の時Ｑ_0.20x＝１８０×０．２０×１．２
＝４３．２（ｋＮ）
標準せん断力係数が０．２５の時Ｑ_0.25x＝１８０×０．２５×１．２
＝５４．０（ｋＮ）
標準せん断力係数が０．３の時Ｑ_0.30x＝１８０×０．３×１．２
＝６４．８（ｋＮ）
従って、各段階におけるせん断力はリニアの場合、変位量をｈ／１２０（ｃｍ）とすると、
標準せん断力係数０．２で設計時、Ｋ_0.20xの値は、
Ｋ_0.20x＝Ｑ_0.20x／ｄ_x0.20
＝４３．２／２．５
＝１７．３（ｋＮ／ｃｍ）
標準せん断力係数０．２５で設計時、Ｋ_0.25xの値は、
Ｋ_0.25x＝Ｑ_0.25x／ｄ_x0.25
＝５４．０／２．５
＝２１．６（ｋＮ／ｃｍ）
標準せん断力係数０．３０で設計時、Ｋ_0.30xの値は、
Ｋ_0.30x＝Ｑ_0.30x／ｄ_x0.30
＝６４．８／２．５
＝２５．９（ｋＮ／ｃｍ）
なお、変位量は、場合によってはｈ／２００、ｈ／２４０を用いる場合もある。一方、バイリニアの場合は、その勾配ｉにより同様の計算を行えば良い。
【００８４】
以上の結果をまとめると、図１３のようになる。
【００８５】
次に、上記のテストハウスに対して、兵庫県南部地震に対しても安全限界値内に抑える場合の補強をＸ軸方向について考察してみると、安全限界値５（ｃｍ）以内のせん断力Ｋ_60xは、バイニリアの場合、
Ｋ_60x＝Ｋ_x×０．６６７×５
＝１９．３×５＝９６．５（ｋＮ）
従って、β_x＝Ｑ_0.80x／Ｋ_60x
＝１７２．８／９６．５
＝１．７９
この場合、有効壁倍率β_xは２．０にされる。
【００８６】
一方、リニアの場合は、
Ｋ_60x＝Ｋ_x×５
＝２９．０×５＝１４５．０（ｋＮ）
従って、β_x＝Ｑ_0.80x／Ｋ_60x
＝１７２．８／１４５．０
＝１．１９
この場合、有効壁倍率β_xは１．５にされる。このように大き目の値にするのは、実際の壁は０．５きざみの壁倍率で作られているからである。
【００８７】
そして、壁全体ではなく、一部を補強する場合、例えば部分的な補強壁量ｂ_xを有効壁倍率１の存在壁量Ｂ_x（２５．４８ｍ）の半分である１２．７４（ｍ）として補強する場合には、バイリニアの場合は、
β_x´＝｛２５．４８×（２．０−１）＋１２．７４｝／１２．７４
＝３
よって、１２．７４（ｍ）分の壁の有効壁倍率を３倍とするように補強する。
【００８８】
一方、リニアの場合は、
β_x´＝｛２５．４８×（１．５−１）＋１２．７４｝／１２．７４
＝２
よって、１２．７４（ｍ）分の壁の有効壁倍率を２倍とするように補強する。
【００８９】
更に、参考のために、再び図２０を参照して、壁量バランスの検討について説明する。
【００９０】
ステップＳ３９における壁量バランスの検討は、国土交通省告示（平成１２年建設省告示第１３５２号）による１／４ルールにより以下のようにして行われる。
【００９１】
▲１▼各階毎の張り間方向、桁行方向の１／４の部分（側端部分）を図上に示す。
▲２▼１／４エリア内に実際に存在する壁量（存在壁量）を算出する。
▲３▼必要壁量（＝１／４エリアの面積×単位壁量）を算出する。
▲４▼それぞれの１／４エリアでの壁量充足率（＝存在壁量／必要壁量）を算出する。
▲５▼壁率比（＝壁量充足率の小さい方／壁量充足率の大きい方）を算出する。
▲６▼壁率比がそれぞれ０．５以上であることを確認する。
【００９２】
続いて、建築基準法施工令第８２条の３による偏心率による検討を行う。これは、各階の偏心率を求め、それらの偏心率がそれぞれ１５／１００以内であることを確認することで行われる。
【００９３】
次に、ステップＳ４０において国土交通省告示（平成１２年建設省告示第１４６０号）の「木造の継手及び仕口の構造方法を定める件」に準じて補強方法を決定する。
【００９４】
また、住宅の垂直方向のバランスからモーメントを求め、各柱に作用する軸力を算出し、各々の引抜き力を求め、補強金具の選定及び補強方法を決定する（ステップＳ４１）。
【００９５】
例えば、図１４を参照して、２階建て住宅の高さｈの部分に水平地震力Ｈ１が作用する場合を考える。
【００９６】
はじめに、垂直成分の重心位置（Ｘ，Ｙ）を算出する。
【００９７】
１階の重心位置（Ｘ１，Ｙ１）、２階の重心位置（Ｘ２，Ｙ２）とすると、合成重心位置（Ｘ，Ｙ）が以下のようにして求められる。
【００９８】
Ｘ＝（Ｗ１・Ｘ１＋Ｗ２・Ｘ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）
Ｙ＝（Ｗ１・Ｙ１＋Ｗ２・Ｙ２）／（Ｗ１＋Ｗ２）
但し、Ｗ１は高さｈより下の部分の荷重であり、Ｗ２は高さｈより上の部分の荷重である。
【００９９】
次に、水平地震力とカウンターウエイト（Ｗ＋ΣＰ）のモーメントは以下の式で表される。
【０１００】
（Ｗ＋ΣＰ）・Ｘ＝Ｈ１・ｈ
よって、ΣＰ＝（Ｈ１・ｈ）／Ｘ−Ｗ
Ｐｉ＝ΣＰ／ｎ（但し、ｎは補強金具の数）
以上により算出されたＰｉより大きい耐力を持つ補強金具を選定して、補強を行う。
【０１０１】
図１５〜図１７はそれぞれ、補強の具体例を示した図である。図１５は、柱４１を支えている土台４２が脆弱化していることにより、布基礎４３をも含めて補強を施した例を示している。つまり、布基礎４３の外面側に鉄筋５１を介在させてコンクリートの打増し部５２を設けている。打増し部５２の上端には補強土台５３を設け、この補強土台５３と柱４１との間をＬ形の補強金具５４で連結するようにしている。なお、補強金具５４はボルト５５で柱４１に固定されると共に、アンカーボルト５６で補強金具５４と補強土台５３と打増し部５２とが緊密固定される。
【０１０２】
図１６は、はり６１と壁６２との間を壁６２の両面側においてＬ形の補強金具６３で補強する場合の例を示している。
【０１０３】
また、図１７は、基礎７１上の土台７２と柱７３との間をＴ形の補強金具７４で緊結する場合の例を示している。
【０１０４】
図１５〜図１７はあくまでも一例であって、補強構造やそれに使用される補強金具は様々な形態のものが知られており、どれを使用するかは住宅の構造や補強に必要な強度等を考慮して選定される。
【０１０５】
以上、本発明の好ましい実施の形態を耐震性能診断だけでなく、それに伴う補強方法の選定や補強構造の例をも含めて説明したが、本発明は上記の形態に限定されるものではない。例えば、図１に示した測定システムでは、任意波発振器１１により正弦波を発生して加振機２１による加振を行うようにしているが、加振機２１は正弦波に限らず、ランダム波で励振されても良い。この場合、任意波発振器１１はランダム波、つまりマルチサイン信号あるいはスウェプトサイン信号更には疑似地震波を発生し、この周波数信号が電力増幅器１２と解析器１５に送られる。疑似地震波というのは、これまでの大地震において得られている地震波をいくつか人為的に生成した波形であり、任意波発振器１１に記憶装置を内蔵し、この記憶装置にこれらの波形を保存しておくことで生成される。解析器１５では、ＦＦＴあるいはＤＦＴによるスペクトル解析が行われる。例えば、Ｘ軸方向の加速度検出信号について言えば、解析器１５では入力された２つのディジタル加速度検出信号をフーリエ変換してスペクトル解析を行い、図３に示された波形と類似したような、横軸が周波数、縦軸が振幅のフーリエスペクトル波形を生成する。続いて、解析器１５では２つのフーリエスペクトル波形から伝達関数を計算して図４に示された波形と類似したような、加速度応答倍率τ−周波数ｆの特性を生成する。このようにして得られた加速度応答倍率τ−周波数ｆの特性において加速度応答倍率τがピーク値を示す周波数が固有周波数ｆ_xとして得られる。
【０１０６】
以上、加振機に備えられた１個の第１の加速度検出器とこれとは別に設置される１個の第２の加速度検出器による耐震性能診断について説明したが、第２の加速度検出器を少なくとも２個備えることで偏心率の算出を行うこともできる。第２の加速度検出器を２個備える場合、図１に示された解析器１５には３種類の加速度検出信号がそれぞれ増幅器、Ａ／Ｄ変換器を介して入力される。偏心率の算出及びこれに基づく補強は、図２１をも参照して、以下のようにして実施される。図２１は、図２に示された建物における２階の平面図を示すものとする。
【０１０７】
▲１▼まず、図２で説明した加振機２０の設置面において静的に計算された建物の剛心位置１０１に加振機２０を配置し、Ｘ軸あるいはＹ軸上（ここではＸ軸とする）の２箇所に２個の第２の加速度検出器２２−１，２２−２を配置する。そして、加振機２０によりＹ軸に関する加振を行うと共に２個の加速度検出器２２−１，２２−２の出力Ｙｅ、Ｙｗが実質的に等しくなるように加振機２０をＸ軸に関して位置決めする。なお、静的な剛心位置の計算は、建物の設計図面等から周知の計算方法により容易に計算できる。また、最初に加振機２０を置く位置は静的な剛心位置が最も好ましいが、この限りではなく、図２に示された加振機の設置面であればどこでも良い。
【０１０８】
▲２▼続いて、Ｙ軸上に２個の第２の加速度検出器２２−１，２２−２を移動配置し、Ｘ軸に関する加振を行うと共に２個の加速度検出器２２−１，２２−２の出力Ｘｎ、Ｘｓが実質的に等しくなるように加振機２０をＹ軸に関して位置決めする。なお、２個の加速度検出器の配置位置は、Ｘ軸、Ｙ軸上のどこでも良いが、建物の床面の端部に近い方が好ましい。
【０１０９】
▲３▼その結果、加振機２０が位置１０２に移動したものとすると、上記のようにしてＸ軸、Ｙ軸に関して位置決めされた位置１０２が動的な剛心位置となる。
【０１１０】
▲４▼上記のようにして得られた動的な剛心位置と、加振機２０の設置面において建物に関して計算された重心位置とから偏心率を算出する。重心位置の計算も建物の設計図面等から周知の計算方法により容易に計算できる。偏心率の計算については、例えば建築基準法施行令第８２条の３に定められており、あるいはまたインターネットのホームページ「ホームズ君．ｃｏｍ」にも開示されている。
【０１１１】
▲５▼上記▲１▼、▲２▼で得られたＹｅ，Ｙｗ，Ｘｎ，Ｘｓに基づいて前述した計算方法により偏心率を０．３以下にし得るような剛性壁量を計算する。
【０１１２】
▲６▼つまり、前述したように、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれについて変位ｄ_ｘ、ｄ_ｙを算出し、損傷限界範囲としてｈ／２４０＜変位量≦ｈ／１２０、安全限界としてｈ／１２０＜変位量≦ｈ／６０、倒壊の危険ありとして変位量＞ｈ／６０を決定し、それぞれに見合う壁量の補強を行う。この場合、必要な金具等によって、より剛性のとれるような他の補強も追加することが望ましい。
【０１１３】
上記のような診断結果に基づく補強にもかかわらず、ＹｅとＹｗ、あるいはまた，ＸｎとＸｓとが実質上等しくならずバランスが悪い場合には、エポキシ樹脂材とＦＲＰやグラスファイバー等を接着することにより強度不足部分の強度を高めることができる。また、建物に付随する基礎の劣化や亀裂等により、上記のアンバランスが生じていると思われる場合には、同じくエポキシ樹脂材を含む熱可塑性樹脂等による繊維を素材とする不織布あるいは金属板を基礎表面に接着して補強するかあるいは基礎を鉄筋入りコンクリート等により打ち増して補強しても良い。
【０１１４】
上記のような偏心率の算出に加えて、本願発明は、建物のねじれの算出も可能である。この場合、図２１に示した建物の４つのコーナーにそれぞれ第２の加速度検出器を配置する。つまり、この場合には２本のＸ軸あるいはＹ軸上にそれぞれ２個ずつ第２の加速度検出器を配置する。そして、Ｘ軸、Ｙ軸のそれぞれについて加振を行うことで得られた加速度検出信号から変位量を算出して建物のねじれを算出することができる。勿論、この場合にもねじれの程度に応じた補強が施される。
【０１１５】
また、少なくとも２個の第２の加速度検出器２２−１，２２−２を備える場合、動的耐震補強は以下のようにして実施されても良い。図２１を参照して、加振機２０の設置面においてあらかじめ建物に関して計算された重心位置あるいはその近傍に加振機２０を配置する。そして、Ｘ軸（あるいはＹ軸）軸上に２個の第２の加速度検出器２２−１，２２−２を配置し、Ｙ軸（あるいはＸ軸）に関する加振を行って２つの加速度値Ｙｗ、Ｙｅ（あるいはＸｎ、Ｘｓ）を得る。続いて、Ｙ軸（あるいはＸ軸）軸上に２個の第２の加速度検出器２２−１，２２−２を配置し、Ｘ軸（あるいはＹ軸）に関する加振を行って２つの加速度値Ｘｎ、Ｘｓ（あるいはＹｗ、Ｙｅ）を得る。更に、建物の設置地域に予想される推定地震力に対して安全である加速度値または振幅値を計算し、前述した方法により計算された加速度値または振幅値になるような建物の壁の補強を行う。そして、補強の結果として、２つの加速度値ＸｎとＸｓとが略等しくなると共に、２つの加速度値ＹｗとＹｅとが略等しくなるようにすれば良い。
【０１１６】
以下に、この動的耐震性能診断及び補強例を詳しく説明する。
【０１１７】
図２１と同様の建物の平面図である図２２を用いて説明すると、本例では加振機２０を建物の２階の床面上の重心位置２００に設置してＸ軸方向、Ｙ軸方向の加振を行い、水平方向の動的剛性値を求める。勿論、Ｘ軸、Ｙ軸共、２個以上（ここでは、２個）の加速度検出器２２−１、２２−２を用いて同時計測を行う。前述したように、Ｘｎ、Ｘｓは、それぞれＸ軸方向に加振させた時の北側、南側での加速度検出値であり、Ｙｅ、Ｙｗは、それぞれＹ軸方向に加振させた時の東側、西側での加速度検出値である。
【０１１８】
イ．はじめに、動的水平剛性値の算出を行う。図２２において、Ｋｘｎ、Ｋｘｓ、Ｋｙｅ、Ｋｙｗは建物の四方のそれぞれ一辺の動的水平剛性値であり、例えばＫｙｗについて言えば、以下の式により算出される。
【０１１９】
Ｋｙｗ＝（２πｆ_ｙｗ）²・Ｗｈ／（ｇ・τ_ｙｗ）
上式において、ｆは加速度検出値Ｙｗを得た時の建物の卓越周波数（Ｈｚ）であり、Ｗｈは図２で説明したように建物の１階半ばから上部の建物重量である。また、ｇは重力加速度（９８０ｃｍ／ｓｅｃ²）であり、τは加振機２０の動的重量と加振加速度の積で建物重量とその加速度の積を除した値であり、以下の式で表される。
【０１２０】
τ_ｙｗ＝（Ｗｈ・Ｕｈｙｗ）／（Ｗｅ・Ｕｅｙｗ）
但し、加速度検出器２２−１で検出されたＵｈｙｗは加振時の建物の加速度、Ｗｅは加振機２０の重量、Ｕｅｙｗは加速度検出器２１（図１参照）で検出された加振機２０の加速度である。
【０１２１】
Ｋｘｎ、Ｋｘｓ、Ｋｙｅについても、上記の式により算出される。
【０１２２】
ロ．続いて、地震時の損傷防止の計算を行う。つまり、建物に地震が作用した時、どの程度で損傷を食い止めるかの検討を行う。
【０１２３】
図２１でも説明したように、▲１▼軽微な損傷範囲として変位量ｈ／２４０以内、▲２▼安全な損傷範囲として変位量ｈ／１２０以内、▲３▼損傷の限界値ｈ／６０以内を想定し、前述した動的水平剛性値Ｋから上記▲１▼〜▲３▼におけるせん断力Ｓを算出する。例えば、上記の▲２▼を選択した場合、せん断力Ｓは以下の式で表される。
【０１２４】
Ｓ＝Ｋ・（ｈ／１２０）
一例として、Ｋを２０（ＫＮ／ｃｍ）、ｈを３００（ｃｍ）とすると、
Ｓ＝２０・（３００／１２０）＝５０（ＫＮ）となる。
【０１２５】
一方、せん断力Ｓは、２階床面上に（３００／１２０）＝２．５（ｃｍ）の変位（１階床面上との相対変位）が生じた場合に建物が受ける地震力Ｑと略等しいと考えられるので、以下の式が導かれる。
【０１２６】
Ｑ＝Ｓ＝Ｗｈ・α
但し、αは２階床面上に加わった加速度値である。
【０１２７】
ここで、建物重量Ｗｈを２００（ＫＮ）、せん断力Ｓを５０（ＫＮ）とおくと、 α＝５０／２００＝０．２５
すなわち、２５０（Ｇａｌ）の加速度が２階床面上に作用した時、１階床面上と２階床面上に２．５ｃｍの相対変位が生じたことになる。
【０１２８】
参考のために、上記の▲３▼の場合、ｈ／６０＝５（ｃｍ）、Ｓ＝２０（ＫＮ／ｃｍ）・５（ｃｍ）＝１００（ＫＮ）、α＝１００（ＫＮ）／２００（ＫＮ）＝０．５０となり、５００（Ｇａｌ）の地震が２階床面上に作用すると、５（ｃｍ）の変位を生ずることになる。
【０１２９】
上記ロにおける流れを図２４に示す。
【０１３０】
ハ．次に、顧客（建物所有者）の希望する耐震補強の選択を行う。
【０１３１】
例えば、建築基準法による場合、地上での加速度値として、２００（Ｇａｌ）（α＝０．２）、２５０（Ｇａｌ）（α＝０．２５）、３００（Ｇａｌ）（α＝０．３）の値が設定される。
【０１３２】
あるいは、実際に発生した地震を参考に補強したいという要望を持つ顧客に対しては、過去の地震に関するデータに基づいて補強を提案する。例えば、神戸地震の場合、地上では８１８（Ｇａｌ）の加速度値と発表されているので、２階床面上ではＡｉ（地震層せん断力係数の高さ方向分布数値）を１．２と仮定すると、８１８・１．２＝９８２（Ｇａｌ）となる。
【０１３３】
あるいはまた、レベル３の地震として７５０（Ｇａｌ）、レベル２の地震として５００（Ｇａｌ）、レベル１の地震として２５０（Ｇａｌ）の地震を想定するようにしても良い。なお、加速度値（Ｇａｌ）に代えて振幅値が用いられても良い。
【０１３４】
ニ．続いて、補強壁量の算出を行う。
【０１３５】
この算出に際しては、補強する建物の周囲四辺の壁量（壁の枚数）を設計図、又は調査により決定する。その一例を図２３に示す。図２３においては、西側の壁量６枚、東側６枚、北側１０枚、南側４枚としている。なお、調査により現存する壁に補強のための筋かい等があった場合は、その側の壁の枚数は壁倍率を考慮して数えることとする。
【０１３６】
補強壁量の算出に際しては、動的水平剛性値から四辺のそれぞれの面の壁が現在いくらの耐力（壁１枚当たり）を有しているかを計算する。せん断力に対してはすべて内側の壁も周囲の四辺の壁に集約されているものと理解し、壁耐力を算出する。
【０１３７】
ここで、建築基準法に則り、１／１２０（ｒａｄ）時の１枚当たりの壁耐力を西側の壁について考えてみる。
【０１３８】
Ｋｙｗ_1/120＝２０（ＫＮ）・２．５（ｃｍ）
＝５０（ＫＮ）（但し、Ｋｙｗ＝２０ＫＮと仮定）
この時の西側の壁は６枚であるから、西側の１枚当たりの壁の耐力Ｐｙｗは以下の式で表される。
【０１３９】
Ｐｙｗ＝５０（ＫＮ）／６（枚）＝８．３（ＫＮ／枚）
そして、この壁は前述した計算式によると、２５０（Ｇａｌ）の地震に耐え得るので、顧客が上記ハにおいてα＝０．２５を選択した場合は、このままで良い。この数値にそって、東側、北側、南側の壁の耐力Ｐｙｅ、Ｐｘｎ、Ｐｘｓは西側の壁の耐力Ｐｙｗに略等しいものとする。そして、この関係が成立する時、建物の重心と剛心とが一致していることになる。
【０１４０】
しかし、もし不足している壁があれば、これを補強する必要がある。
【０１４１】
次に、南側の壁について考える。南側についてはすべて筋かいがあったと仮定すると、壁量は４（枚）・１．５（倍）で６枚に相当する。
【０１４２】
また、Ｋｘｓは１５（ＫＮ／ｃｍ）であったと仮定すると、
Ｓ＝Ｋｘｓ・（ｈ／１２０）
＝１５（ＫＮ／ｃｍ）・２．５（ｃｍ）
＝３７．５（ＫＮ）
従って、
α＝３７．５／２００＝０．１８８
つまり、１８８（Ｇａｌ）となる。
【０１４３】
これを２５０（Ｇａｌ）に耐えさせるには、壁倍率Ｉを、Ｉ＝２５０／１８８＝１．４倍とする必要がある。
【０１４４】
南側の壁１枚について計算すると、
Ｐｘｓ＝３７．５（ＫＮ）／４（枚）＝９．３８（ＫＮ）
となる。
【０１４５】
また、新しい動的水平剛性値Ｋｘｓｎは、以下の式で表される。
【０１４６】
Ｋｘｓｎ＝Ｋｘｓ・１．４（倍）
従って、南側のうち両サイドの２枚の壁だけ考えてＫｘｓｎを得るためには、既存の壁耐力２（枚）・９．３８（ＫＮ）のものを新たな壁耐力２（枚）・γ（ＫＮ）に交換するものとして、Ｋｘｓ（＝１５ＫＮ／ｃｍ）、ｈ／１２０（＝２．５ｃｍ）を考慮すると、以下の式が導かれる。
【０１４７】
１．４倍・１５（ＫＮ／ｃｍ）・２．５（ｃｍ）＝
２（枚）・γ（ＫＮ）＋２（枚）・９．３８（ＫＮ）
交換に必要な壁耐力γは、
γ＝（５２．５−１８．７６）／２＝１６．８７（ＫＮ）
ここで、南側がすべて通常の壁であり、１枚当たり２（ＫＮ）の壁耐力を仮定すると、Ｘ軸方向の壁はすべて南側に１つに集約されていて、９．３８（ＫＮ）／２（ＫＮ）＝４．６９で約５倍の壁に相当していると考えられる。
【０１４８】
そこで、補強対策としては今回は、１６．８７／２（ＫＮ）＝８．４３５で約８．５倍に補強された壁を両サイドにおいて交換すれば良いことになる。このような補強対策を行うために、現在壁倍率１０倍の壁材が市販されているので、これを使用すれば良い。以上の流れを図２５に示す。
【０１４９】
上記と同様にして、北側、東側、西側の壁の補強方法を決定する。なお、壁を交換するのではなく、既存の壁に追加貼りをする補強対策でも良い。
【０１５０】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明によれば、建物の耐震性能をより高い精度で得ることができ、しかも新築の建物のみならず、中古の建物にも適用可能な動的耐震性能診断方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施するために使用される計測システムの構成を示したブロック図である。
【図２】本発明において診断の対象となる住宅と計測システムの一部の設置例を示した図である。
【図３】図１に示された２つの加速度検出器で検出される加速度と周波数との関係の例を示した波形図である。
【図４】図３に示された波形から得られる加速度応答倍率と周波数との関係を示した波形図である。
【図５】本発明において住宅の動的水平剛性を直線で近似する場合の近似直線と実測による荷重変形曲線と関係を示した荷重−変位特性図である。
【図６】住宅に対する地震力を算出するために、計算式の１要素として地域に応じて国土交通省告示（昭和５５年建設省告示第１７９３号）により定められている数値の例を示した図である。
【図７】住宅に対する地震力を算出するために、国土交通省告示（昭和５５年建設省告示第１７９３号）により定められている、第１種〜第３種地盤の種別に応じた地盤の固有周期Ｔ_cを示した図である。
【図８】住宅に対する地震力を算出するために、国土交通省告示（昭和５５年建設省告示第１７９３号）により定められている、第１種〜第３種地盤の種別に応じた標準せん断力係数Ｃ_oを示した図である。
【図９】住宅に対する地震力を算出するために、実測により地盤周期を求めて地盤の種別を判定するための方法を説明するための図である。
【図１０】本発明の第１の地震力算出方法により動的耐震性能診断を行う際における判定のためのテーブルを示した図である。
【図１１】本発明の第２の地震力算出方法により動的耐震性能診断を行う際における判定のためのテーブルを示した図である。
【図１２】本発明における動的耐震性能診断において壁の補強の検討を行う場合に用意される、住宅における壁の平面図の一例を示した図である。
【図１３】本発明における動的耐震性能診断において実際の震度を当てはめた場合に想定された損傷の程度を説明するための図である。
【図１４】テストハウスを用いた本発明における動的耐震性能診断において、２階建て住宅の高さｈの部分に水平地震力Ｈ１が作用する場合の引抜き力の計算方法について説明するための図である。
【図１５】本発明により補強が施される場合の補強構造の一例を説明するための図である。
【図１６】本発明により補強が施される場合の補強構造の他の例を説明するための図である。
【図１７】本発明により補強が施される場合の補強構造の更に他の例を説明するための図である。
【図１８】図１に示された解析器で実行される第１の解析処理プログラムに基づく解析処理の流れを示したフローチャート図である。
【図１９】図１に示された解析器で実行される第２の解析処理プログラムに基づく解析処理の流れを示したフローチャート図である。
【図２０】図１に示された解析器で実行される第３の解析処理プログラムに基づく解析処理の流れを示したフローチャート図である。
【図２１】本発明による建物の偏心率の算出を説明するための図である。
【図２２】本発明による壁の補強の他の例を説明するための建物の平面図である。
【図２３】補強が考慮されている建物の現在の壁量を説明するための平面図である。
【図２４】本発明の他の例による壁の補強方法の流れを説明するためのフローチャート図である。
【図２５】本発明の他の例による壁の補強方法の流れを説明するためのフローチャート図である。
【符号の説明】
２０加振機
２１、２２第１、第２の加速度検出器
４１、７３柱
４２、７２土台
４３布基礎
５１鉄筋
５２コンクリートの打増し部
５４、６３、７４補強金具
５５ボルト
５６アンカーボルト
６１はり
６２壁[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for diagnosing the seismic performance of a building, particularly a residential house.
[0002]
[Prior art]
Usually, earthquake-resistant design is applied when building a building. The number of buildings that adopt seismic isolation and vibration reduction structures in addition to earthquake resistant structures is increasing in general residential houses, but the rate of increase is the rate of increase in newly-built homes because the base isolation and vibration reduction structures are expensive. It is much lower than
[0003]
Even when adopting an earthquake-resistant structure that takes into account the assumed seismic intensity, there are one, two, and three types of ground on which houses are built, and design according to the type is required. However, the value designed in this way is a design value based on a general formula to the last, and if the design value satisfies the standard, it is not necessarily so.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
Under such circumstances, buyers of newly built houses have a desire to know how much earthquake resistance the purchased house actually has. In other words, the seismic performance required based on the design value is based on a general formula, and does not take into account the actual housing structure and ground conditions, so there is a concern that it is only a guideline level. It is.
[0005]
On the other hand, the desire to acquire earthquake resistance figures is not limited to buyers of new homes, but is also the same for owners of current homes, so-called second-hand homes, but it is difficult to calculate by applying design values as they are.
[0006]
Then, the subject of this invention is providing the dynamic earthquake-resistant performance diagnostic method which can obtain the earthquake-resistant performance of a building with higher precision.
[0007]
Another object of the present invention is to provide a dynamic seismic performance diagnosis method applicable not only to newly built buildings but also to used buildings.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
  According to the present invention, a vibrator equipped with a first acceleration detector is disposed in a building built on the ground, and a second acceleration detector is disposed to perform vibration. From the relationship between the acceleration detection signal of the acceleration detector 2 and the excitation frequency of the shaker, the natural frequency f of the building_hAnd the natural frequency f_hAcceleration response magnification at τ_hAnd the known building weight W_h, The natural frequency f_h, The acceleration response magnification τ_hCalculating the dynamic horizontal stiffness K of the building based on the first formula determined in advance using the step, and calculating the seismic force Q acting on the building based on the second formula determined in advance. From the calculated dynamic horizontal stiffness K, the shear force K_θCalculated shear force K_θK and seismic force Q_θ<In the case of Q, including the step of determining the necessity of reinforcementThus, the first equation is
    K = [{(2π · f _h ) ² ・ W _h / G} / τ _h ] · K (where g is the acceleration of gravity 980 cm / sec ² , K is the building age of the building, and a coefficient of 1 or less that is predetermined by the structure), and the second equation is
    Q = W _h ・ C _i (However, C _i Is the seismic layer shear force coefficient)
Given in
    C _i = Z ・ R _t ・ A _i ・ C _o ・ V (where Z is a numerical value set in advance according to the region, R _t Is a numerical value obtained according to the vibration characteristics of the ground and the building, A _i Is the height distribution value of the seismic layer shear force coefficient, C _o Is the standard shear force coefficient, V is a constant determined in advance by conditions such as the age of the building)
Given inA dynamic seismic performance diagnostic method characterized by the above is provided.
[0011]
In the first aspect, the dynamic horizontal stiffness K, the shear force K_θThe calculation of the seismic force Q is performed with respect to the X axis and the Y axis orthogonal to each other on a horizontal plane, and the shear force K_θAnd the seismic force Q are also compared with respect to the X axis and the Y axis.
[0012]
  In the second aspect of the dynamic seismic performance diagnosis method, the second formulaInstead of,
    Q_m= W_h・ C_max・ A_i・ V (However, C_maxIs the maximum acceleration on the ground surface, A_iIs the height direction distribution value of the seismic layer shear force coefficient, V is a coefficient of 1 or less given in advance by the building age and the structure of the building)
Given in
    C_max= A_max・ Τ_g(However, A_maxIs the maximum acceleration on the engineering basis given by a predetermined formula, τ_gIs given by the acceleration response magnification of the ground)An expression may be used.
[0013]
In the second aspect, the ground acceleration response magnification τ_gIs arranged such that the vibration exciter is disposed on the ground and the first and second acceleration detectors are disposed at regular intervals to perform vibration, and the acceleration detection of the first and second acceleration detectors is performed. From the relationship between the signal and the excitation frequency of the shaker, the natural frequency f of the ground_gAnd the natural frequency f_gAcceleration response magnification at τ_gAs required.
[0014]
Also in the second aspect, the dynamic horizontal stiffness K, the shearing force K_θThe calculation of the seismic force Q is performed with respect to the X axis and the Y axis orthogonal to each other on a horizontal plane, and the shear force K_θAnd the seismic force Q are also compared with respect to the X axis and the Y axis.
[0015]
In any of the first and second aspects, the effective wall magnification β of the wall is further determined when it is determined that there is a need for reinforcement and the wall of the building is applied to a part of the wall. ′ May be included, in which case,
β ′ = {B · (β−1) + b} / b (where B is the amount of wall present with an effective wall magnification of 1 in the X-axis or Y-axis direction, β is the effective wall magnification of the entire building wall, and b is X The amount of the reinforcing wall when reinforcing in a plurality of locations in the axial direction or the Y-axis direction),
β = Q / K_θ
L = B · β (where L is the total amount of reinforcement wall in the X-axis or Y-axis direction)
Given in.
[0016]
In any of the first and second aspects, the vibrator may be vibrated with a sine wave, or may be vibrated with a pseudo seismic wave or a random wave.
[0017]
In any of the aspects, at least two second acceleration detectors are provided, and the at least two second acceleration detectors are provided on one of the X axis and the Y axis orthogonal to each other on a horizontal plane. Positioning and oscillating with respect to the other axis and positioning the exciter with respect to the one axis such that the outputs of the at least two acceleration detectors are substantially equal; The at least two second acceleration detectors are arranged on the top, and the vibration exciter is arranged so as to perform the vibration with respect to the one axis and to make the outputs of the at least two acceleration detectors substantially equal. The position of the center of gravity calculated with respect to the building on the installation surface of the vibration exciter and the position of the position determined with respect to the other axis, and the position positioned with respect to the X axis and the Y axis as a dynamic rigid position. It is possible to calculate the eccentricity from.
[0018]
In any aspect, at least two of the second acceleration detectors are provided, and the vibration exciter is disposed at or near the center of gravity calculated in advance with respect to the building on the installation surface of the vibration exciter. The at least two second acceleration detectors are arranged on the X-axis or Y-axis that are orthogonal to each other, and at least two acceleration values Yw, Ye, Xn, Xs is obtained, and then the at least two second acceleration detectors are arranged on the Y-axis or the X-axis, and excitation is performed on the X-axis or the Y-axis to obtain at least two acceleration values Xn, Xs or Yw, Ye is obtained, and an acceleration value or amplitude value that is safe against the estimated seismic force expected in the installation area of the building is calculated, and the calculated acceleration Alternatively, by reinforcing the wall of the building so as to have an amplitude value, the two acceleration values Xn and Xs become substantially equal as a result of reinforcement, and the two acceleration values Yw and Ye become substantially equal. be able to.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
First, a measurement system for carrying out the present invention will be described. The measurement system includes an arbitrary wave oscillator 11, a power amplifier 12, an exciter 20, first and second acceleration detectors 21 and 22, amplifiers 13 and 17 for amplifying these detection signals, and detection of analog signals. A / D converters 14 and 18 for converting a signal into a digital acceleration signal, an analyzer 15, and a parameter input unit 19 are included. Here, the case where the present invention is applied to a two-story house will be described, but it goes without saying that the present invention can also be applied to a one-story or three-story or more building. In addition, it doesn't matter whether it is new or used. In the case of the second floor, as shown in FIG. 2, the vibrator 20 provided with the first acceleration detector 21 and the second acceleration detector 22 are installed on the floor surface of the second floor of the house 1. In the following, in FIG. Predetermined height h from L₁(M), where the weight of the house 1 above the height of 1.35 m is the weight W of the house 1_h(KN) and the total load (including the foundation load) of the ground part of the house 1 is W_T(KN). Weight W_h, W_TIs a known value, and it is desirable to include the weight due to snow in areas where there is a lot of snow, as well as the load weight of furniture and the like. The weight of the shaker 20 is W_e(KN), which is also a known value. Weight W_eIs the weight W in the equation (1) described below._hIncluded in weight W_eIs weight W_hIt may be omitted if it is sufficiently smaller than.
[0020]
Next, an analysis method for dynamic seismic performance diagnosis by this measurement system will be described with reference to FIGS. 18 to 20 which are flowcharts showing the flow. 18 to 20 show the flow of processing based on the first to third analysis processing programs for dynamic seismic performance diagnosis installed in the analyzer 15, respectively. The analysis processing program may be created and installed as one analysis processing program.
[0021]
(A) In FIG. 1 and FIG. 18, by designating a waveform to the arbitrary wave oscillator 11 (step S1), a sine wave is generated from the arbitrary wave oscillator 11 here, amplified by the power amplifier 12 and added. It is given to the vibrator 20. The vibrator 20 vibrates the house 1 in the horizontal direction based on the amplified sine wave (step S2). The acceleration in the main body of the vibrator 20 at that time is detected by the first acceleration detector 21, and the acceleration of the house 1 is detected by the second acceleration detector 22. The acceleration signal detected by the first acceleration detector 21 is amplified by the first amplifier 13, converted into a digital signal by the first A / D converter 14, and given to the analyzer 15. The acceleration signal detected by the second acceleration detector 22 is amplified by the second amplifier 17, converted into a digital signal by the second A / D converter 18, and given to the analyzer 15. The analyzer 15 performs signal processing and analysis processing based on the analysis processing program as described above. A parameter input unit 19 is connected to the analyzer 15, and the weight W_h, W_eEtc. are entered in advance. The analyzer 15 is also given a sine wave signal from the arbitrary wave oscillator 11 as a frequency signal.
[0022]
The arbitrary wave oscillator 11 can generate a plurality of types of sine wave signals having different frequencies, and can generate a multisine signal and a swept sine signal as random wave signals. A multi-sine signal means a different frequency f₁~ F_nThe sine wave signal is a signal synthesized with various amplitudes. On the other hand, a swept sign signal has a different frequency f.₁~ F_nIs a signal obtained by synthesizing the sine wave signal so that the amplitude is constant, that is, a frequency-modulated wave. Applications of the multi-sine signal and swept-sine signal will be described later.
[0023]
The accelerations detected by the first and second acceleration detectors 21 and 22 are respectively expressed as U_e, U_hThen, acceleration U_e3 and the sine wave frequency from the shaker 20 are as shown in FIG._h3 and the sine wave frequency from the vibrator 20 are as shown in FIG. That is, acceleration U_hIs a value f with a sine wave frequency from the shaker 20_hThe peak value is shown.
[0024]
Here, the acceleration response magnification τ of the house 1_hIs represented by the following equation (1).
[0025]
τ_h= W_h・ U_h/ W_e・ U_e                                (1)
FIG. 4 shows the relationship between the acceleration response magnification and the frequency, and the acceleration response magnification τ of the house 1_hThe frequency at which is the peak value is the natural frequency f of the house 1_hCalled.
[0026]
By the way, acceleration response magnification τ_hAnd natural frequency f_hHowever, it is preferable that the calculation is performed for the X-axis direction and the Y-axis direction orthogonal to each other on the horizontal plane. Each of the channels 22 can be measured in the X-axis direction (normally east-west direction) and the Y-axis direction (normally north-south direction) orthogonal to each other on the horizontal plane by channel switching. Is done. The reason why the X-axis direction is the east-west direction and the Y-axis direction is the north-south direction is that a house is usually built southward. Of course, when the acceleration is detected in the X-axis direction, the vibrator 20 vibrates in the Y-axis direction, and when the acceleration is detected in the Y-axis direction, the vibrator 20 vibrates in the X-axis direction. Needless to say. In the following, it is assumed that the value measured and calculated in the X-axis direction is attached with a subscript x, and the value measured and calculated in the Y-axis direction is attached with a subscript y. For example, in terms of acceleration, the acceleration in the X-axis direction detected by the second acceleration detector 22 is U_hx, Y-axis acceleration is U_hyAnd Further, the descriptions “X-axis direction” and “Y-axis direction” may be omitted.
[0027]
In any case, two types of acceleration from the first and second acceleration detectors 21 and 22, that is, the acceleration U of the shaker 20._eAcceleration U of house 1_hx(U_hy) And the frequency signal from the arbitrary wave oscillator 11 (steps S4 and S5), the analyzer 15 starts analysis for diagnosis. The analyzer 15 generates a graph as shown in FIG. 3B based on the above equation (1) (step S6), and the acceleration response magnification τ of the house 1_hx(Τ_hy) And the natural frequency f of the house 1_hx(F_hy) Is detected (step S7). Natural frequency f_hx(F_hy) Is the natural period T_hx(T_hy)
[0028]
Note that the input step S9 before step S6 is executed in advance by the parameter input unit 19 as described above. The above operation is performed until the measurement for the X axis and the Y axis is completed (step S8).
[0029]
Next, referring to FIG. 1 and FIG. 19, in the analyzer 15, the acceleration response magnification τ_hx, Τ_hy, Natural frequency f_hx, F_hyIs given (step S11), processing based on the second analysis processing program is executed. The analyzer 15 starts with the weight W_h, Acceleration response magnification τ_hx, Τ_hy, Natural frequency f_hx, F_hyThe dynamic horizontal rigidity (spring constant) K of the house 1 according to the following equations (2) and (3)_x, K_y(KN) is calculated (step S12). FIG. 19 shows only the X-axis direction for convenience.
[0030]
K_x= [{(2π · f_hx)²・ W_h/ G} / τ_hx] ・ K (2)
K_y= [{(2π · f_hy)²・ W_h/ G} / τ_hy] ・ K (3)
G is the acceleration of gravity (cm / sec²), K is a coefficient of 1 or less determined in advance by the building age and structure of the house, and this is also input to the analyzer 15 in advance. That is, the condition input step S13 is executed in advance.
[0031]
As a result, an approximate straight line as indicated by 31 is obtained in relation to the displacement (cm) with respect to the load (kg) as shown in FIG. On the other hand, in FIG. 5, a curve 32 is a load deformation curve obtained by actually measuring the relationship of the displacement (cm) when a load (kg) is applied to the wall of the house. This may be used when is obtained in advance. There has been almost no actual measurement of such a load deformation curve on the wall of a house, but recently, such an actual measurement has been performed, and this is assumed in the present invention. .
[0032]
In FIG. 5, the approximate straight line 31 and the load deformation curve 32 hardly change until the displacement amount is about 5 (cm). In the case of FIG. 5, this means that there is no problem even if the approximate straight line 31 is used up to a displacement of about 5 (cm), but the error increases when it exceeds 5 (cm). Therefore, as will be apparent from the reinforcement determination described later, an approximate straight line 31 (referred to as a linear) is used up to a displacement of 5 (cm), and a curve 32 is obtained when it exceeds 5 (cm). (This is called bilinear). The dynamic horizontal stiffness in the linear case is K_x, K_yIn the case of bilinear, the dynamic horizontal stiffness is K_xu, K_yuIt shall be indicated by
[0033]
Next, dynamic horizontal stiffness K_x, K_yUsing the following formulas (4) and (5)_θ _x, K_θ _yIs calculated.
[0034]
K_θ _x= K_x・ H ・ (1 / θ) (4)
K_θ _y= K_y・ H ・ (1 / θ) (5)
The shear force expressed by this equation is the dynamic horizontal stiffness K in the X-axis direction._xWhen a constant load is applied to the wall member of unit length and height h in the width direction at its upper end, a displacement amount of 1 / θ (rad) is generated. Here, assuming θ = 120 degrees,
K_120x= K_x・ H ・ (1/120)
K_120y= K_y・ H ・ (1/120)
Is calculated. The wall height h is usually about 2.4 m to 3 m.
[0035]
(B) Next, as described in step S14 and subsequent steps in FIG. 19, the seismic force Q (kN) acting on the house 1 is calculated for each of the X-axis direction and the Y-axis direction, and each of them is calculated as described above. Shear force K_120x, K_120yAs a result of the comparison, Q in the X-axis direction_x> K_120xIn this case, the wall is reinforced in the X-axis direction, and the Q-axis is_y> K_120yIn this case, the diagnosis result that the wall should be reinforced in the Y-axis direction is output. Seismic force Q_x, Q_yDetails of the calculation and diagnosis will be described later.
[0036]
(C) When a diagnosis result indicating that reinforcement is to be performed is obtained, the amount of reinforcement wall is calculated by a method described later with reference to a flowchart based on the third analysis processing program shown in FIG.
[0037]
The dynamic seismic performance diagnosis is performed by the above procedure.
[0038]
Next, returning to FIG. 19, the seismic force Q acting on the house 1._x, Q_yThe calculation method of will be described. Seismic force Q_x, Q_yThere are roughly two calculation methods, and in step S14, it is specified which one is adopted. The first method is a method that can be said to be a standard method, and the case where this is designated will be described below.
[0039]
The first method is executed in step S15 and is as follows.
[0040]
Seismic force Q_x, Q_yIs given by the following equations (6) and (7).
[0041]
Q_x= W_h・ C_ix                                            (6)
Q_y= W_h・ C_iy                                            (7)
However, C_ix, C_iyIndicates the seismic layer shear force coefficient in the X-axis direction and Y-axis direction at the height h described before the house 1, and is given by the following equations (8) and (9).
[0042]
C_ix= Z ・ R_tx・ A_ix・ C_o・ V (8)
C_iy= Z ・ R_ty・ A_iy・ C_o・ V (9)
However, Z is a numerical value determined by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism notification (Ministry of Construction Notification No. 1793 in 1980) according to the region as shown in FIG. Yes. R_tx, R_tyIs a numerical value obtained according to the ground directly under the house 1 and the vibration characteristics of the house 1 as described later. A_ix, A_iyIs also the distribution value in the height direction of the seismic layer shear force coefficient, as described later. C_oIs a standard shear force coefficient, which will be described later. V is a constant equal to or less than 1 that is determined in advance according to conditions such as the degree of aging of the house 1 and is previously input from the parameter input unit 19.
[0043]
The numerical value Z is a value common to the X-axis direction and the Y-axis direction, and is set and input according to the region, as shown in FIG. 6, for example 0.9 in Aizuwakamatsu City, Fukushima Prefecture.
[0044]
Next, the numerical value R_tx, R_tyIs determined from the relationship between the natural period of the house 1 and the natural period of the ground based on the above notification. The natural period of the house 1 is T in the above (A)._hx, T_hyAs obtained. On the other hand, there are a method of setting the natural period of the ground simply based on the above notification and a method of determining using the actual measurement value.
[0045]
In the method of simply setting based on the above notification, as shown in FIG. 7, the natural period T of the ground according to the type of the first type to the third type ground._cIs stipulated. Therefore, knowing whether the ground on which the house 1 is built is of type 1 to type 3 ground, for example, if it is type 2 ground, the natural period T_c0.6 is adopted.
[0046]
The above notification also includes the value R based on the following comparison:_tx, R_tyIt is also stipulated that should be decided. For example, the numerical value R_txIn the case of_tyThe same is true for.
[0047]
T_hx<T_cIn case of R_tx= 1
T_c≦ T_hx<2T_cIn case of R_tx= 1-0.2 · {(T_hx/ T_c-1]²
2T_c≦ T_hxIn case of R_tx= 1.6T_c/ T_hx
As described above, the numerical value R can be simply used._tx, R_tyIs input from the parameter input unit 19.
[0048]
On the other hand, using the measured value, the numerical value R_tx, R_ty1 is installed on the ground where the house 1 is constructed, and the same measurement as described above is performed. However, in the case of a measurement system used for the ground, the vibration exciter is for longitudinal vibration, the two acceleration detectors are separated by a certain distance, and the vibration exciter and the two acceleration detections 1 is different from the measurement system of FIG. 1 in that both are placed on the ground in an arrangement relationship such that the vessels are in a straight line, and the value obtained is the same one value in both the X-axis direction and the Y-axis direction. As a result, acceleration response magnification τ of the ground_gAnd natural frequency f_gCan be obtained. And the natural frequency f_gThe natural period T of the ground as the inverse of_gIs obtained. As before, for example, the numerical value R_txIn the case of_tyThe same is true for.
[0049]
T_hx<T_gIn case of R_tx= 1
T_g≦ T_hx<2T_gIn case of R_tx= 1-0.2 · {(T_hx/ T_g-1]²
2T_g≦ T_hxIn case of R_tx= 1.6T_g/ T_hx
As described above, the numerical value R is actually measured._tx, R_tyIs input from the parameter input unit 19.
[0050]
Subsequently, the distribution value A in the height direction of the shear layer shear coefficient_ix, A_iyIs given by the following equations (10) and (11).
[0051]
A_ix= 1 + (1 / √α_i-Α_i) ・ 2 ・ T_hx/ (1 + 3 · T_hx(10)
A_iy= 1 + (1 / √α_i-Α_i) ・ 2 ・ T_hy/ (1 + 3 · T_hy(11)
Where α_iIs the A of house 1 mentioned above_iThe height h to calculate₁Upper load W_hTotal load W of house 1_TThe value divided by (W_h/ W_T). Total load W_TIs previously input in the condition input step S16.
[0052]
Furthermore, the standard shear coefficient C_oIs a value common to the X-axis direction and the Y-axis direction determined according to the type of the ground. Similar to the natural period of the ground described above, the method of setting simply based on the above notification and the measured value There is a method to determine by using.
[0053]
Standard shear force coefficient C based on the above notification_oAs shown in FIG. 8, the standard shear force coefficient C is set according to the type of the first type to the third type ground._oFor example, in the second type ground, it is 0.25, and is input from the parameter input unit 19.
[0054]
On the other hand, using the measured value, the standard shear force coefficient C_oIs determined by the above-mentioned ground acceleration response magnification τ_gThe natural period T of the ground obtained by installing the measurement system described in the method for obtaining the ground on the ground where the house 1 is constructed and performing the same measurement as described above._gThe ground type is determined based on the conditions shown in FIG. That is, T_gIn case of ≦ 0.2, it is the first kind ground, 0.2 <T_gIn case of ≦ 0.75, it is the second kind ground, and 0.75 <T_gIn the case of, it is the third kind ground. This is stipulated in “Notification of Shosho 56, Sumishin No. 96” as the handling of the above notification. By applying the ground type determined in this way to FIG. 8, the standard shear force coefficient C_oIs determined.
[0055]
Seismic force Q obtained based on the above formulas (6) and (7) using various numerical values determined as described above._x, Q_yAnd floor shear force K obtained based on the above equations (4) and (5)_120x, K_120yAnd the presence / absence of necessity of reinforcement is determined (step S21). In other words, Q_x/ K_120xIt is determined whether or not> 1, and if it is 1 or less, there is no need for reinforcement.
[0056]
FIG. 10 shows a table of calculation results performed prior to step S21 for the above determination. That is, for the above determination, as described above, the second floor floor shearing force K given based on the equations (4) and (5)._120x, K_120yIs calculated (step S19) and output (step S20).
[0057]
FIG. 10 shows that the ground type is the second type ground. In this case, the standard shear force coefficient C_o= 0.25, the displacement d in the X-axis direction is calculated by the following equation before step S19._x0.25Are calculated for each of linear and bilinear (step S17).
[0058]
For linear d_x0.25= Q_0.25x/ K_x
For bilinear d_x0.25u= Q_0.25x/ K_xu
Similarly, the amount of displacement d in the Y-axis direction is given by the following equation:_y0.25Are calculated for each of linear and bilinear.
[0059]
For linear d_y0.25= Q_0.25y/ K_y
For bilinear d_y0.25= Q_0.25y/ K_yu
Here, the displacement amount d_x0.25, D_y0.25Is within h / 60 (that is, θ = 60 degrees), the dynamic horizontal stiffness K_x, K_yA linear value, that is, a value calculated by equations (2) and (3) is used (step S19). When h / 60 is exceeded, a bilinear value, that is, a value read from the load deformation curve 32 in FIG. K_xu, K_yuIs used (step S18). This is due to the following reason. As described with reference to FIG. 5, in the case of the approximate straight line 31 and the load deformation curve 32 as shown in FIG. 5, the approximate straight line 31 can be used up to a displacement amount of about 5 cm, and beyond that, the error gradually increases. . On the other hand, when the wall height h is 3 m, the displacement amount is 300/60 = 5 cm, which is suitable as a threshold value for using either the approximate line 31 or the load deformation curve 32 in FIG.
[0060]
In any case, it is possible to know the extent of damage by knowing which of the following conditions the displacement amount d belongs to.
[0061]
When the displacement amount is d ≦ h / 240 (that is, θ = 240 degrees), it is within the range of minor damage limits.
When h / 240 <displacement amount d ≦ h / 120, it is within the range of damage limit.
When h / 120 <displacement amount d ≦ h / 60, it is within the safety limit range.
When the displacement amount d> h / 60, there is a risk of collapse.
The same applies when the ground type is the first type or the third type.
[0062]
As described above, by providing the analyzer 15 with the arithmetic processing function of each of the above formulas by the second analysis processing program, the determination result can be obtained simply by inputting a fixed value or a measured numerical value from the parameter input unit 19. Can be output.
[0063]
The second method for calculating the seismic force Q acting on the house 1 is executed in step S22 of FIG. 19 and is as follows. In the second method, the ground acceleration response magnification τ described above is used._gThe natural period T of the ground obtained by installing a measurement system for calculation on the ground where the house 1 is constructed and performing the same measurement as described above_gThe ground type is determined based on the conditions shown in FIG. In the second method, the acceleration response magnification τ from the engineering ground to the ground surface is also based on the double reflection theory._gIs required. In the following, the seismic force Q by the first method_x, Q_ySeismic force Q to distinguish_mx, Q_myWill be used.
[0064]
Seismic force Q_mx, Q_myIs given by the following equations (12) and (13).
[0065]
Q_mx= W_h・ C_max・ A_ix・ V (12)
Q_my= W_h・ C_max・ A_iy・ V (13)
Where C_maxIs the maximum acceleration on the ground surface (cm / sec²) And is given by the following equation (14).
[0066]
C_max= A_max・ Τ_g                                      (14)
A_maxIs the maximum acceleration on the engineering ground, and it is known that it can be calculated by the following equation (15) (for example, “The Dictionary of Earthquakes” written by Tokuharu Utsu, Asakura Shoten).
[0067]
A_max=
640/10^{{(-0.1036M 2 + 1.7244M-7.604) (0.4 + R) / 100}}    (15)
This assumes the magnitude and epicenter of the earthquake, and the acceleration of the earthquake propagating through the engineering ground by the magnitude M at the epicenter and the distance R (km) from the epicenter is attenuated based on the above equation (15). Means that.
[0068]
FIG. 11 shows the seismic force Q obtained by the second method._mx, Q_myThe table for determination when using is shown. Even in this determination, as in FIG._120x, K_120yIs calculated (step S19).
[0069]
FIG. 11 also shows that the ground type is the second type ground. In this case, the displacement amount d in the X-axis direction is expressed by the following equation._x'Is calculated for each of linear and bilinear (step S17).
[0070]
For linear d_x'= Q_mx/ K_x
For bilinear d_xu'= Q_mx/ K_xu
Similarly, the amount of displacement d in the Y-axis direction is given by the following equation:_y'Is calculated for each of linear and bilinear.
[0071]
For linear d_y'= Q_my/ K_y
For bilinear d_yu'= Q_my/ K_yu
Again, the displacement d_x', D_yWhen 'is within h / 60, dynamic horizontal stiffness K_x, K_yA linear value, that is, a value calculated by equations (2) and (3) is used (step S19). When h / 60 is exceeded, a bilinear value, that is, a value read from the load deformation curve 32 in FIG. K_xu, K_yuIs used (step 18).
[0072]
Then, by knowing which of the following conditions the displacement amount d belongs to, it is possible to know how much damage has occurred.
[0073]
When the displacement amount d ′ ≦ h / 240, it is within a minor damage limit range.
When h / 240 <displacement amount d ′ ≦ h / 120, it is within the limit of damage.
When h / 120 <displacement amount d ′ ≦ h / 60, it is within the range of the safety limit.
If the displacement amount d ′> h / 60, there is a risk of collapse.
The same applies when the ground type is the first type or the third type.
[0074]
For the above calculation and discrimination, the analyzer 15 has an arithmetic processing function based on the second analysis processing program, so that the discrimination result is output only by inputting a fixed value or a measured numerical value from the parameter input unit 19. be able to.
[0075]
Next, with reference to FIG. 12, an example of a wall reinforcement method when it is determined that reinforcement is required will be described with reference to FIG. 20 showing a flow based on the third analysis processing program. . FIG. 20 also shows only the case in the X-axis direction for convenience. In addition, the reinforcement of the wall when the measurement by the measurement system is performed on the second floor is performed on the first floor wall itself, the connection part between the wall and the base, the connection part between the wall and the beam, If the foundation is weakened, the foundation will be reinforced. When the measurement is performed on the third floor, the walls on the first and second floors are reinforced. When considering reinforcement, the displacement d_xIt is possible to select whether the design value is set to h / 120 within the damage limit value or h / 60 within the safety limit value (step S31). When h / 120 (step S32), the design dynamic horizontal strength K_120xBased on the above, the reinforcement is examined (step S33). When h / 60 is set (step S34), the design dynamic horizontal proof stress K_60xBased on the above, the reinforcement is examined (step S35).
[0076]
FIG. 12 is a plan view of the second-floor wall in the house 1, and the thick solid line is the existing wall amount B with an effective wall magnification of 1 in the X axis direction_x(M), the thin solid line is the existing wall amount B with an effective wall magnification of 1 in the Y-axis direction._y(M) is shown. A thick broken line indicates a partial reinforcing wall amount b in the X-axis direction._x  (M) is shown, and a thin broken line indicates a partial reinforcing wall amount b in the Y-axis direction._y(M) is shown. Furthermore, the total extension of the amount of reinforcing wall in the X-axis direction is L_x(M) and the total length of the reinforcement wall in the Y-axis direction is L_y(M). Hereinafter, for the sake of convenience, the case of the X-axis direction will be described, but the case of the Y-axis direction is exactly the same.
[0077]
Where the overall effective wall magnification β_xIs β_x= Q_x/ K_θ _xIt is represented by As explained before, Q_xIs the seismic force (kN) and K_θ _xIs the second floor floor shear force (kN) when deforming in the X-axis direction by (1 / θ) (rad). This is because all wall magnifications are β when reinforcing over the entire length of the wall in the X-axis direction._xThis means that it should be reinforced so that (step S37). However, it is not realistic to reinforce the entire length of the wall, and usually only a part indicated by a thick broken line in FIG. 12 is reinforced (step S38). Therefore, prior to steps S37 and S38, it is selected whether to reinforce part or all of the wall (step S36), and the effective wall magnification when only a part of the wall is reinforced is β._x´
L_x= B_x・ Β_x                                          (16)
L_x= Β_x'· B_x+ B_x-B_x                              (17)
It can be expressed as.
[0078]
Therefore,
β_x'= {B_x・ (Β-1) + b_x} / B_x                    (18)
The wall magnification of the wall to be reinforced is β_xWhat is necessary is just to reinforce so that it may become '(step S38).
[0079]
As described above, how much the wall is deformed with respect to the assumed earthquake and how much reinforcement measures are taken can be determined whether minor damage, damage limit value, or safety limit value can be accommodated. . Further, L in the equation (16)_xIs the total extension of the amount of reinforcing walls in the X-axis direction. Further, in order to partially reinforce in consideration of the balance of the wall, from equation (17), β_xBy calculating ′, the effective wall magnification can be determined. The numerical value input in the condition input steps S42 and S43 has been performed in advance.
[0080]
For reference, the calculation results performed on the test house will be described. Test house condition is W_T= 210 (kN), W_h= 180 (kN), f_hx= 5.1 (Hz), B_x= 25.48 (m), floor area 54.0 (m²), Τ_hx= 6.5, h = 3.0 (m), k = 1, V = 1.
[0081]
Dynamic horizontal stiffness K based on equation (2)_xIs
K_x= {(2π · 5.1)²× 180} / (6.5 × 980)
= 29.0 (kN / cm)
The acceleration values on the second floor when the real wave of the Hyogoken-Nanbu Earthquake was applied to the test house are as follows.
[0082]
At 818 (Gal) on the ground surface,
Second floor floor north 943 (Gal)
2nd Floor Floor South 1077 (Gal)
Average 1010 (Gal)
Judgment analysis is as follows.
[0083]
From equation (12)
Q_0.8x= 180 × 0.818 × 1.2 × 1
= 172.8 (kN)
Linear displacement d_x0.8´ is
d_x0.8'= Q_0.8x/ K_x
= 172.8 / 29.0 = 5.96 (cm)
Here, the displacement amount d_x0.8Since ′ exceeds h / 60 (= 5 cm), the amount of displacement in the case of bilinear is considered. For example, when the bilinear load deformation curve has a gradient of 0.667 times the linear approximate curve (corresponding to i in step S18 in FIG. 19), the bilinear displacement d_xu0.8´ is
d_xu0.8'= Q_0.8x/ (K_x・ 0.667)
= 172.8 / (29.0 × 0.667) = 8.93 (cm)
Therefore, in the scale of the Hyogoken-Nanbu Earthquake class, the test house is dangerous because it far exceeds the safety limit value of h / 60 (cm). Also, the seismic force Q depending on the ground type is Z = 1, R_t= 1,
When standard shear force coefficient is 0.2 Q_0.20x= 180 × 0.20 × 1.2
= 43.2 (kN)
When standard shear force coefficient is 0.25 Q_0.25x= 180 × 0.25 × 1.2
= 54.0 (kN)
When standard shear force coefficient is 0.3 Q_0.30x= 180 × 0.3 × 1.2
= 64.8 (kN)
Therefore, if the shear force at each stage is linear, and the displacement is h / 120 (cm),
When designing with standard shear coefficient 0.2, K_0.20xThe value of
K_0.20x= Q_0.20x/ D_x0.20
= 43.2 / 2.5
= 17.3 (kN / cm)
When designing with standard shear coefficient 0.25, K_0.25xThe value of
K_0.25x= Q_0.25x/ D_x0.25
= 54.0 / 2.5
= 21.6 (kN / cm)
When designing with standard shear force coefficient 0.30, K_0.30xThe value of
K_0.30x= Q_0.30x/ D_x0.30
= 64.8 / 2.5
= 25.9 (kN / cm)
The displacement amount may be h / 200 or h / 240 depending on the case. On the other hand, in the case of bilinear, the same calculation may be performed based on the gradient i.
[0084]
The above results are summarized as shown in FIG.
[0085]
Next, considering the reinforcement in the X-axis direction when the test house is kept within the safety limit value for the Hyogoken-Nanbu Earthquake, the shear force within the safety limit value of 5 (cm) is considered. K_60xIs the case of Vinyria
K_60x= K_x× 0.667 × 5
= 19.3 × 5 = 96.5 (kN)
Therefore, β_x= Q_0.80x/ K_60x
= 172.8 / 96.5
= 1.79
In this case, the effective wall magnification β_xIs set to 2.0.
[0086]
On the other hand, for linear,
K_60x= K_x× 5
= 29.0 x 5 = 145.0 (kN)
Therefore, β_x= Q_0.80x/ K_60x
= 172.8 / 145.0
= 1.19
In this case, the effective wall magnification β_xIs set to 1.5. The reason why such a large value is used is that the actual wall is made with a wall magnification of 0.5 units.
[0087]
And when reinforcing a part rather than the whole wall, for example, a partial reinforcing wall amount b_xThe effective wall magnification B is 1_xWhen reinforcing as 12.74 (m), which is half of (25.48 m),
β_x′ = {25.48 × (2.0−1) +12.74} /12.74
= 3
Accordingly, the wall is reinforced so that the effective wall magnification of the 12.74 (m) wall is three times.
[0088]
On the other hand, for linear,
β_x'= {25.48 × (1.5-1) +12.74} /12.74
= 2
Therefore, the wall is reinforced so that the effective wall magnification of the 12.74 (m) wall is doubled.
[0089]
Furthermore, for reference, the wall quantity balance will be described with reference to FIG. 20 again.
[0090]
The examination of the wall quantity balance in step S39 is performed as follows according to the 1/4 rule according to the notification of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (Ministry of Construction Notification No. 1352 in 2000).
[0091]
(1) A quarter portion (side end portion) in the spanning direction and the column direction for each floor is shown in the figure.
{Circle around (2)} The amount of wall (existing wall amount) actually present in the 1/4 area is calculated.
(3) Calculate the required wall amount (= area of 1/4 area × unit wall amount).
{Circle around (4)} The wall quantity sufficiency rate (= existing wall quantity / necessary wall quantity) in each ¼ area is calculated.
(5) Calculate the wall ratio (= smaller wall quantity satisfaction rate / larger wall quantity satisfaction rate).
(6) Confirm that the wall ratio is 0.5 or more.
[0092]
Subsequently, an examination is made based on the eccentricity according to Article 82-3 of the Building Standards Act Construction Order. This is done by determining the eccentricity of each floor and confirming that the eccentricity is within 15/100.
[0093]
Next, in step S40, the reinforcement method is determined in accordance with the “determination of wooden joint and joint structure method” of the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism notification (Ministry of Construction Notification No. 1460 in 2000).
[0094]
Further, the moment is obtained from the balance in the vertical direction of the house, the axial force acting on each column is calculated, each pulling force is obtained, and the selection of the reinforcing bracket and the reinforcing method are determined (step S41).
[0095]
For example, with reference to FIG. 14, consider a case where a horizontal seismic force H1 acts on the height h portion of a two-story house.
[0096]
First, the barycentric position (X, Y) of the vertical component is calculated.
[0097]
Assuming that the center of gravity position (X1, Y1) of the first floor is the center of gravity position (X2, Y2) of the second floor, the combined center of gravity position (X, Y) is obtained as follows.
[0098]
X = (W1 · X1 + W2 · X2) / (W1 + W2)
Y = (W1 · Y1 + W2 · Y2) / (W1 + W2)
However, W1 is the load of the part below the height h, and W2 is the load of the part above the height h.
[0099]
Next, the horizontal seismic force and the counterweight (W + ΣP) moment are expressed by the following equations.
[0100]
(W + ΣP) ・ X = H1 ・ h
Therefore, ΣP = (H1 · h) / X−W
Pi = ΣP / n (where n is the number of reinforcing brackets)
Reinforcing is performed by selecting a reinforcing metal fitting having a yield strength greater than Pi calculated as described above.
[0101]
15 to 17 are diagrams showing specific examples of reinforcement. FIG. 15 shows an example in which the base 42 supporting the pillar 41 is weakened and the reinforcement including the cloth foundation 43 is applied. That is, the concrete reinforcement portion 52 is provided on the outer surface side of the fabric foundation 43 with the reinforcing bar 51 interposed. A reinforcement base 53 is provided at the upper end of the striking portion 52, and the reinforcement base 53 and the column 41 are connected by an L-shaped reinforcing bracket 54. The reinforcing metal fitting 54 is fixed to the column 41 with a bolt 55, and the reinforcing metal fitting 54, the reinforcing base 53, and the additional portion 52 are tightly fixed with an anchor bolt 56.
[0102]
FIG. 16 shows an example in which the space between the beam 61 and the wall 62 is reinforced by the L-shaped reinforcing metal fitting 63 on both sides of the wall 62.
[0103]
FIG. 17 shows an example in which the base 72 on the foundation 71 and the pillar 73 are fastened with a T-shaped reinforcing metal fitting 74.
[0104]
FIGS. 15 to 17 are merely examples, and various structures of reinforcing structures and reinforcing metal fittings used for them are known. Which one is used depends on the structure of the house and the strength required for reinforcement. It is selected with consideration.
[0105]
As described above, the preferred embodiment of the present invention has been described not only for the seismic performance diagnosis but also the selection of the reinforcing method and the example of the reinforcing structure associated therewith, but the present invention is not limited to the above-described embodiment. For example, in the measurement system shown in FIG. 1, a sine wave is generated by the arbitrary wave oscillator 11 and is vibrated by the vibrator 21. However, the vibrator 21 is not limited to a sine wave, and a random wave. You may be excited by. In this case, the arbitrary wave oscillator 11 generates a random wave, that is, a multisine signal, a swept sine signal, and a pseudo seismic wave, and this frequency signal is sent to the power amplifier 12 and the analyzer 15. A pseudo-earthquake wave is a waveform generated artificially from several seismic waves obtained in previous major earthquakes. A storage device is built in the arbitrary wave oscillator 11, and these waveforms are stored in this storage device. It is generated by keeping. The analyzer 15 performs spectrum analysis by FFT or DFT. For example, with respect to the acceleration detection signal in the X-axis direction, the analyzer 15 performs Fourier analysis on the two input digital acceleration detection signals to perform spectral analysis, and performs horizontal analysis similar to the waveform shown in FIG. Generate a Fourier spectrum waveform with the frequency on the axis and the amplitude on the vertical axis. Subsequently, the analyzer 15 calculates a transfer function from two Fourier spectrum waveforms to generate a characteristic of acceleration response magnification τ-frequency f similar to the waveform shown in FIG. In the characteristic of the acceleration response magnification τ−frequency f obtained in this way, the frequency at which the acceleration response magnification τ exhibits a peak value is the natural frequency f._xAs obtained.
[0106]
As described above, the seismic performance diagnosis using one first acceleration detector provided in the vibrator and one second acceleration detector installed separately from the first acceleration detector has been described. By providing at least two, the eccentricity can be calculated. When two second acceleration detectors are provided, three types of acceleration detection signals are input to the analyzer 15 shown in FIG. 1 via an amplifier and an A / D converter, respectively. The calculation of the eccentricity and the reinforcement based on the calculation are performed as follows with reference to FIG. FIG. 21 is a plan view of the second floor in the building shown in FIG.
[0107]
(1) First, the shaker 20 is arranged at the rigid position 101 of the building statically calculated on the installation surface of the shaker 20 described in FIG. 2, and is on the X axis or the Y axis (here, the X axis). 2), two second acceleration detectors 22-1 and 22-2 are arranged. Then, the vibration exciter 20 excites the Y axis and positions the vibration exciter 20 with respect to the X axis so that the outputs Ye and Yw of the two acceleration detectors 22-1 and 22-2 are substantially equal. To do. The static rigid center position can be easily calculated by a well-known calculation method from a building design drawing or the like. In addition, the position where the shaker 20 is initially placed is most preferably a static rigid position, but is not limited to this, and may be any place as long as the shaker is installed as shown in FIG.
[0108]
(2) Subsequently, the two second acceleration detectors 22-1 and 22-2 are moved and arranged on the Y-axis, and the X-axis excitation and the two acceleration detectors 22-1 and 22 are performed. The vibrator 20 is positioned with respect to the Y axis so that the outputs Xn and Xs of −2 are substantially equal. The arrangement positions of the two acceleration detectors may be anywhere on the X axis and the Y axis, but are preferably closer to the end of the floor of the building.
[0109]
(3) As a result, assuming that the vibration exciter 20 has moved to the position 102, the position 102 positioned with respect to the X axis and the Y axis as described above becomes a dynamic rigid position.
[0110]
(4) The eccentricity is calculated from the dynamic rigid center position obtained as described above and the center of gravity position calculated for the building on the installation surface of the vibration exciter 20. The position of the center of gravity can also be easily calculated by a known calculation method from the design drawing of the building. The calculation of the eccentricity is stipulated in, for example, Article 82-3 of the Building Standards Law Enforcement Ordinance, or is also disclosed on the homepage “Homes Kim.com” on the Internet.
[0111]
(5) Based on Ye, Yw, Xn, and Xs obtained in (1) and (2) above, a rigid wall amount that can make the eccentricity ratio 0.3 or less is calculated by the above-described calculation method.
[0112]
(6) That is, as described above, displacement d for each of the X axis and the Y axis._x, D_yAnd determine h / 240 <displacement amount ≦ h / 120 as the damage limit range, h / 120 <displacement amount ≦ h / 60 as the safety limit, and displacement amount> h / 60 as there is a risk of collapse. Reinforce the appropriate amount of walls. In this case, it is desirable to add other reinforcement that can be made more rigid depending on the necessary metal fittings.
[0113]
Despite reinforcement based on the above diagnosis results, if Ep and Yw, or Xn and Xs are not substantially equal and the balance is poor, the epoxy resin material and FRP or glass fiber are bonded. Thus, the strength of the insufficient strength portion can be increased. In addition, if it seems that the above-mentioned imbalance has occurred due to deterioration or cracks in the foundation accompanying the building, a non-woven fabric or metal plate made of fibers made of thermoplastic resin or the like that also contains epoxy resin material is used. It may be reinforced by adhering to the surface of the foundation, or the foundation may be reinforced by striking with concrete containing reinforcing bars.
[0114]
In addition to the calculation of the eccentricity as described above, the present invention can also calculate the twist of the building. In this case, the second acceleration detector is arranged at each of the four corners of the building shown in FIG. That is, in this case, two second acceleration detectors are arranged on each of two X-axis or Y-axis. Then, it is possible to calculate the amount of displacement from the acceleration detection signal obtained by exciting each of the X axis and the Y axis to calculate the torsion of the building. Of course, in this case as well, reinforcement according to the degree of twist is applied.
[0115]
When at least two second acceleration detectors 22-1 and 22-2 are provided, dynamic seismic reinforcement may be performed as follows. Referring to FIG. 21, the vibration exciter 20 is arranged at or near the position of the center of gravity calculated for the building in advance on the installation surface of the vibration exciter 20. Then, two second acceleration detectors 22-1 and 22-2 are arranged on the X-axis (or Y-axis) axis, and excitation is performed on the Y-axis (or X-axis) to obtain two acceleration values Yw. , Ye (or Xn, Xs) is obtained. Subsequently, two second acceleration detectors 22-1 and 22-2 are arranged on the Y-axis (or X-axis) axis, and excitation is performed on the X-axis (or Y-axis) to obtain two acceleration values. Xn, Xs (or Yw, Ye) are obtained. Furthermore, the acceleration value or amplitude value that is safe against the estimated seismic force expected in the building installation area is calculated, and the building wall is reinforced so that the acceleration value or amplitude value calculated by the method described above is obtained. Do. As a result of the reinforcement, the two acceleration values Xn and Xs may be substantially equal, and the two acceleration values Yw and Ye may be approximately equal.
[0116]
Hereinafter, this dynamic seismic performance diagnosis and an example of reinforcement will be described in detail.
[0117]
If it demonstrates using FIG. 22 which is a top view of the building similar to FIG. 21, in this example, the vibration exciter 20 is installed in the gravity center position 200 on the floor surface of the 2nd floor of a building, and an X-axis direction and a Y-axis direction The horizontal dynamic stiffness value is obtained. Of course, simultaneous measurement is performed using two or more (two in this case) acceleration detectors 22-1 and 22-2 for both the X-axis and the Y-axis. As described above, Xn and Xs are acceleration detection values on the north side and the south side when being vibrated in the X-axis direction, respectively, Ye and Yw are east sides when being vibrated in the Y-axis direction, This is the acceleration detection value on the west side.
[0118]
I. First, the dynamic horizontal stiffness value is calculated. In FIG. 22, Kxn, Kxs, Kye, and Kyw are dynamic horizontal stiffness values on one side of each side of the building. For example, Kyw is calculated by the following equation.
[0119]
Kyw = (2πf_yw)²・ Wh / (g ・ τ_yw)
In the above equation, f is the dominant frequency (Hz) of the building when the acceleration detection value Yw is obtained, and Wh is the building weight from the middle to the top of the building as described in FIG. G is the acceleration of gravity (980 cm / sec²), And τ is a value obtained by dividing the product of the building weight and the acceleration by the product of the dynamic weight and the excitation acceleration of the shaker 20, and is expressed by the following equation.
[0120]
τ_yw= (Wh · Uhyw) / (We · Ueyw)
However, Uhyw detected by the acceleration detector 22-1 is the acceleration of the building at the time of vibration, We is the weight of the shaker 20, Ueyw is the shaker 20 detected by the acceleration detector 21 (see FIG. 1). Acceleration.
[0121]
Kxn, Kxs, and Kye are also calculated by the above formula.
[0122]
B. Next, we will calculate damage prevention during an earthquake. In other words, the extent to which damage is stopped when an earthquake acts on a building is examined.
[0123]
As described with reference to FIG. 21, (1) a slight damage range is within displacement h / 240, (2) a safe damage range is within displacement h / 120, and (3) damage is within limit h / 60. Assuming that the shearing force S in the above (1) to (3) is calculated from the dynamic horizontal stiffness value K described above. For example, when the above (2) is selected, the shear force S is expressed by the following equation.
[0124]
S = K · (h / 120)
As an example, if K is 20 (KN / cm) and h is 300 (cm),
S = 20 · (300/120) = 50 (KN).
[0125]
On the other hand, the shear force S is the seismic force Q that the building receives when a displacement of (300/120) = 2.5 (cm) (relative displacement with respect to the first floor) occurs on the second floor. Since they are considered to be approximately equal, the following equation is derived.
[0126]
Q = S = Wh · α
Here, α is an acceleration value applied on the second floor.
[0127]
Here, if the building weight Wh is 200 (KN) and the shearing force S is 50 (KN), α = 50/200 = 0.25
That is, when an acceleration of 250 (Gal) acts on the second floor surface, a relative displacement of 2.5 cm occurs on the first floor surface and the second floor surface.
[0128]
For reference, in the case of (3) above, h / 60 = 5 (cm), S = 20 (KN / cm) · 5 (cm) = 100 (KN), α = 100 (KN) / 200 ( KN) = 0.50, and if a 500 (Gal) earthquake acts on the second floor, a displacement of 5 (cm) will occur.
[0129]
The flow in the above b is shown in FIG.
[0130]
C. Next, the seismic reinforcement desired by the customer (building owner) is selected.
[0131]
For example, in the case of the Building Standard Law, the acceleration values on the ground are 200 (Gal) (α = 0.2), 250 (Gal) (α = 0.25), 300 (Gal) (α = 0.3). The value of is set.
[0132]
Or, for customers who have a desire to reinforce with reference to actual earthquakes, we propose reinforcement based on past earthquake data. For example, in the case of the Kobe earthquake, it is announced that the acceleration value is 818 (Gal) on the ground, so on the second floor, Ai (the distribution value in the height direction of the shear layer shear force coefficient) is assumed to be 1.2. 818 · 1.2 = 982 (Gal).
[0133]
Alternatively, a level 3 earthquake may be assumed as 750 (Gal), a level 2 earthquake as 500 (Gal), and a level 1 earthquake as 250 (Gal). An amplitude value may be used instead of the acceleration value (Gal).
[0134]
D. Subsequently, the amount of the reinforcing wall is calculated.
[0135]
For this calculation, the amount of walls (number of walls) around the four sides of the building to be reinforced is determined by a design drawing or survey. An example is shown in FIG. In FIG. 23, the amount of walls on the west side is 6, the east side is 6, the north side is 10, and the south side is 4. If there is a reinforcement brace on the existing wall as a result of the survey, the number of walls on that side shall be counted in consideration of the wall magnification.
[0136]
When calculating the amount of the reinforcing wall, it is calculated from the dynamic horizontal stiffness value how much proof strength (per one wall) the walls of the four sides currently have. Understand that all the inner walls are concentrated on the surrounding four walls with respect to the shearing force, and calculate the wall strength.
[0137]
Here, according to the Building Standard Law, consider the wall strength per sheet at 1/120 (rad) for the west wall.
[0138]
Kyw_1/120= 20 (KN) ・ 2.5 (cm)
= 50 (KN) (assuming Kyw = 20KN)
Since there are six west walls at this time, the proof stress Pyw of the west wall is expressed by the following equation.
[0139]
Pyw = 50 (KN) / 6 (sheet) = 8.3 (KN / sheet)
The wall can withstand an earthquake of 250 (Gal) according to the above-described calculation formula. Therefore, if the customer selects α = 0.25 in the above case C, this wall may be left as it is. According to this numerical value, the proof strengths Pye, Pxn, and Pxs of the east, north, and south walls are approximately equal to the proof strength Pyw of the west wall. When this relationship is established, the center of gravity of the building and the rigid center coincide with each other.
[0140]
But if there are missing walls, they need to be reinforced.
[0141]
Next, consider the south wall. Assuming that there are all the struts on the south side, the wall amount is 4 (sheets) and 1.5 (times), which corresponds to 6 sheets.
[0142]
Also, assuming that Kxs was 15 (KN / cm),
S = Kxs · (h / 120)
= 15 (KN / cm) ・ 2.5 (cm)
= 37.5 (KN)
Therefore,
α = 37.5 / 200 = 0.188
That is, 188 (Gal).
[0143]
In order to withstand 250 (Gal), the wall magnification I needs to be I = 250/188 = 1.4.
[0144]
When calculating for one south wall,
Pxs = 37.5 (KN) / 4 (sheets) = 9.38 (KN)
It becomes.
[0145]
The new dynamic horizontal stiffness value Kxsn is expressed by the following formula.
[0146]
Kxsn = Kxs · 1.4 (times)
Therefore, in order to obtain Kxsn considering only the two walls on both sides of the south side, the existing wall strength of 2 (sheets) and 9.38 (KN) are replaced with new wall strength of 2 (sheets) and γ. When Kxs (= 15 KN / cm) and h / 120 (= 2.5 cm) are taken into consideration for the replacement with (KN), the following equation is derived.
[0147]
1.4 times * 15 (KN / cm) * 2.5 (cm) =
2 (sheets) · γ (KN) + 2 (sheets) · 9.38 (KN)
The wall strength γ required for replacement is
γ = (52.5-18.76) /2=16.87 (KN)
Here, assuming that the south side is a normal wall and a wall strength of 2 (KN) per sheet is assumed, all the walls in the X-axis direction are gathered together on the south side, and 9.38 (KN) / It is considered that 2 (KN) = 4.69, which corresponds to about 5 times the wall.
[0148]
Therefore, as a countermeasure against reinforcement, the wall reinforced about 8.5 times at 16.87 / 2 (KN) = 8.435 may be replaced on both sides this time. In order to perform such reinforcement measures, a wall material having a wall magnification of 10 times is currently available on the market. The above flow is shown in FIG.
[0149]
In the same manner as described above, the reinforcement method for the north, east, and west walls is determined. In addition, instead of exchanging the wall, it is possible to use a reinforcing measure by additionally attaching the existing wall.
[0150]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, there is provided a dynamic seismic performance diagnostic method that can obtain the seismic performance of a building with higher accuracy and that can be applied not only to a new building but also to a used building. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of a measurement system used for carrying out the present invention.
FIG. 2 is a diagram showing an installation example of a part of a house to be diagnosed and a measurement system in the present invention.
3 is a waveform diagram showing an example of a relationship between acceleration and frequency detected by two acceleration detectors shown in FIG. 1. FIG.
4 is a waveform diagram showing a relationship between acceleration response magnification and frequency obtained from the waveform shown in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a load-displacement characteristic diagram showing the relationship between an approximate straight line when approximating the dynamic horizontal rigidity of a house with a straight line in the present invention and an actually measured load deformation curve.
6 shows an example of numerical values determined by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism notification (Ministry of Construction Notification No. 1793 in 1980) according to the region as one element of the calculation formula in order to calculate the seismic force on the house. FIG.
[Fig. 7] In order to calculate the seismic force on the house, the ground according to the type 1 to type 3 ground specified by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism Notification (Ministry of Construction Notification No. 1793 in 1980) Natural period T_cFIG.
[Fig. 8] Standard shear according to the type 1 to type 3 ground specified by the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism notification (Ministry of Construction Notification No. 1793 in 1980) to calculate the seismic force on houses Force coefficient C_oFIG.
FIG. 9 is a diagram for explaining a method for determining a ground type by actually measuring a ground period in order to calculate a seismic force on a house.
FIG. 10 is a diagram showing a table for determination when performing dynamic seismic performance diagnosis by the first seismic force calculation method of the present invention.
FIG. 11 is a diagram showing a table for determination in performing dynamic seismic performance diagnosis by the second seismic force calculation method of the present invention.
FIG. 12 is a diagram showing an example of a plan view of a wall in a house, which is prepared when examining wall reinforcement in the dynamic seismic performance diagnosis according to the present invention.
FIG. 13 is a diagram for explaining the degree of damage assumed when an actual seismic intensity is applied in the dynamic seismic performance diagnosis according to the present invention.
FIG. 14 is a diagram for explaining a method of calculating a pulling force when a horizontal seismic force H1 is applied to a height h portion of a two-story house in the dynamic seismic performance diagnosis in the present invention using a test house. It is.
FIG. 15 is a diagram for explaining an example of a reinforcing structure when reinforcement is applied according to the present invention.
FIG. 16 is a diagram for explaining another example of a reinforcing structure when reinforcement is applied according to the present invention.
FIG. 17 is a view for explaining still another example of a reinforcing structure in the case where reinforcement is performed according to the present invention.
FIG. 18 is a flowchart showing a flow of analysis processing based on a first analysis processing program executed by the analyzer shown in FIG. 1;
FIG. 19 is a flowchart showing a flow of analysis processing based on a second analysis processing program executed by the analyzer shown in FIG. 1;
FIG. 20 is a flowchart showing a flow of analysis processing based on a third analysis processing program executed by the analyzer shown in FIG. 1;
FIG. 21 is a diagram for explaining the calculation of the eccentricity of a building according to the present invention.
FIG. 22 is a plan view of a building for explaining another example of wall reinforcement according to the present invention.
FIG. 23 is a plan view for explaining the current wall amount of a building in which reinforcement is considered.
FIG. 24 is a flowchart for explaining a flow of a wall reinforcing method according to another example of the present invention.
FIG. 25 is a flowchart for explaining a flow of a wall reinforcing method according to another example of the present invention.
[Explanation of symbols]
20 Exciter
21, 22 First and second acceleration detectors
41, 73 pillars
42, 72 foundation
43 Cloth foundation
51 Rebar
52 Concrete reinforcement
54, 63, 74 Reinforcing metal fittings
55 volts
56 Anchor bolt
61 Beam
62 Wall

Claims

An exciter equipped with a first acceleration detector is arranged in a building built on the ground and a second acceleration detector is arranged to perform excitation, and the first and second acceleration detectors a step of obtaining the natural frequency f _h of the building from the relationship between the vibration frequency of the acceleration detection signal and the vibrator, an acceleration response ratio tau _h at said intrinsic frequency f _h,
Calculating a dynamic horizontal stiffness K of the building based on a first formula determined in advance using a known building weight W _h , the natural frequency f _h , and the acceleration response magnification τ _h ;
Calculating a seismic force Q acting on the building based on a predetermined second formula;
Calculating the shear force K _θ from the calculated dynamic horizontal stiffness K and comparing the calculated shear force K _θ and the seismic force Q to determine that reinforcement is necessary when K _θ <Q; only including,
The first equation is
K = [{(2π · f _h ) ² · W _h / g} / τ _h ] · k (where g is the acceleration of gravity 980 cm / sec ² , k is the building age of the building, 1 or less determined in advance by the structure Coefficient)
Given in
The second equation is
Q = W _h · C _i (where C _i is the seismic layer shear force coefficient)
Given in
C _i = Z · R _t · A _i · C _o · V (where Z is a numerical value preset according to the region, R _t is a numerical value obtained according to the vibration characteristics of the ground and the building, A _i Is the height distribution value of the seismic layer shear force coefficient, _Co is the standard shear force coefficient, and V is a constant determined in advance according to conditions such as the age of the building)
Dynamic seismic performance diagnosis method characterized by being given by

2. The dynamic seismic performance diagnosis method according to claim 1, wherein the calculation of the dynamic horizontal stiffness K, the shearing force _Kθ , and the seismic force Q is performed with respect to the X axis and the Y axis that are orthogonal to each other on a horizontal plane. The method for diagnosing dynamic seismic performance, wherein the shear force _Kθ and the seismic force Q are also compared with each other with respect to the X axis and the Y axis.

In the dynamic seismic performance diagnostic method according to claim 1 or 2 , instead of the second formula,
Q _m = W _h · C _max · A _i · V (where C _max is the maximum acceleration value on the ground surface, A _i is the height direction distribution value of the seismic layer shear force coefficient, V is the age of the building and the building Coefficient of 1 or less given in advance by structure)
Given in
_{_{_{C max = A max · τ g}}} ( where, A _max is the maximum acceleration of the engineering basis given by equation determined in advance, the tau _g acceleration response magnification of the ground), characterized by using the formula given by Dynamic seismic performance diagnosis method.

4. The dynamic seismic performance diagnosis method according to claim 3, wherein an acceleration response magnification τ _g of the ground is set such that the first and second acceleration detectors are arranged at regular intervals while the vibrator is arranged on the ground. The natural frequency f _{g of the} ground is obtained from the relationship between the acceleration detection signals of the first and second acceleration detectors and the vibration frequency of the vibrator, and the natural frequency is obtained. A method for diagnosing dynamic seismic performance, wherein the acceleration response magnification at f _g is obtained as τ _g .

In dynamic seismic performance diagnostic method according to claim 3 or 4, wherein the dynamic horizontal stiffness K, the shear force K _theta, each calculation of the seismic force Q, X-axis orthogonal to each other on a horizontal plane, the Y-axis A method for diagnosing dynamic seismic performance, characterized in that the comparison between the shearing force _Kθ and the seismic force Q is also performed with respect to the X-axis and the Y-axis.

6. The dynamic seismic performance diagnosis method according to claim 2 or 5 , further comprising: determining how effective the wall is when reinforcing a wall of a building is applied to a part of the wall, which is determined to be necessary. Calculating the wall magnification β ′,
β ′ = {B · (β−1) + b} / b (where B is the amount of wall present with an effective wall magnification of 1 in the X-axis or Y-axis direction, β is the effective wall magnification of the entire building wall, and b is X Reinforcement wall amount when reinforcing at multiple locations in the axial or Y-axis direction)
Given in
β = Q / K _θ
L = B · β (where L is the total amount of reinforcement wall in the X-axis or Y-axis direction)
Dynamic seismic performance diagnosis method characterized by being given by

In dynamic seismic performance diagnostic method according to any one of claims 1 to 6 dynamic seismic performance diagnostic method characterized by vibrating the vibration exciter by a sine wave.

In dynamic seismic performance diagnostic method according to any one of claims 1 to 6 dynamic seismic performance diagnostic method characterized by vibrating the vibration exciter by the pseudo-seismic or random wave.

In the dynamic seismic performance diagnostic method according to any one of claims 1 to 8 ,
Comprising at least two second acceleration detectors;
The at least two second acceleration detectors are arranged on one of the X axis and the Y axis orthogonal to each other on a horizontal plane, and the other axis is vibrated and the at least two acceleration detectors Positioning the shaker with respect to the one axis so that the outputs are substantially equal;
Subsequently, the at least two second acceleration detectors are arranged on the other axis, and the vibration of the one axis is performed and the outputs of the at least two acceleration detectors become substantially equal. Positioning the vibrator with respect to the other axis,
The position positioned with respect to the X axis and the Y axis is set as a dynamic rigid position, and the eccentricity is calculated from the dynamic rigid position and the center of gravity calculated with respect to the building on the installation surface of the vibration exciter. Dynamic seismic performance diagnosis method characterized by

In the dynamic seismic performance diagnostic method according to any one of claims 1 to 8 ,
Comprising at least two second acceleration detectors;
Place the shaker at or near the center of gravity calculated in advance on the building on the installation surface of the shaker,
The at least two second acceleration detectors are arranged on the X-axis or Y-axis that are orthogonal to each other on the horizontal plane, and at least two acceleration values Yw, Ye, or Xn are generated by performing excitation on the Y-axis or X-axis. , Get Xs,
Subsequently, the at least two second acceleration detectors are arranged on the Y-axis or the X-axis, and at least two acceleration values Xn, Xs or Yw, Ye are obtained by performing excitation on the X-axis or Y-axis. To get and
Reinforcement is performed by calculating an acceleration value or amplitude value that is safe against the estimated seismic force expected in the building installation area and reinforcing the building wall so that the calculated acceleration value or amplitude value is obtained. As a result, the two acceleration values Xn and Xs are substantially equal, and the two acceleration values Yw and Ye are substantially equal.