JP4486225B2 - 地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、個々の構築物の構造上の品質に関する現状の把握及びその対応策の策定・実施と将来にわたる看視等、並びに突発的な外力を受けた際における構築物に取り残された人間の救助等に有効な地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
構築物は、築後の経年変化により構造上の品質が劣化し、地震等の突発的な外力に対する抵抗力も低下する。また、構築物によっては、築直後時点ではこれを利用する者の安全性の確保等につき十分な構造上の品質を保持していると判断されたとしても、その後の技術的な研究成果を踏まえて見直された設計基準の改定等に伴い、事後的に所定の安全性基準を満たしていないと認定される所謂既存不適格であるとされる場合がある。これを例えば１９８０年以前に建築された日本の建物についてみるならば、そのうちの１２００万棟余りが既存不適格となっているとするマスコミ報道がある。また、施工時点での手抜きを含む不具合により、設計時点で意図したとおりの構造上の品質が実際の構築物には反映されていない場合もある。
【０００３】
しかも、建物を含む既存構築物の検査等においては、構築当時の設計図面や施工記録等が判断資料として重要になるが、３０有余年前に建造されたもののなかには、上記したような判断資料が散逸してしまっているものも多々あるばかりでなく、工事に関わった会社が倒産等で判断資料の提供や証言が得られなくなる例も多くある。
【０００４】
一方、最近頻発した新幹線のトンネル崩落事故の例に代表されるように、コンクリート打設工事の施工上の不具合と、設計時点での予測を上回る速さで進行している材料劣化とは大きな社会問題となっており、これに対する対策は急務であるとされている。現実に、トルコや台湾で発生した最近の地震災害においても、このようなコンクリート打設工事の施工上の不具合が被害を大きくした要因のひとつであると報告されている。
【０００５】
ところで、構築物にまつわるこのような諸問題に対処するため、従来においては、わざわざ現地まで診断員が検査に赴き、新設または既設の構築物の構造上の品質を検査し、その結果を他所にある事務所まで持ち帰って計算と評価とを実施していた。また、診断員は、設計図書等の判断資料を入手した上で、これと実際の構築物の寸法や材質等を比較・検討していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来手法による場合、構築物につき的確な診断をしてもらうためには、知識と経験とに富む熟練した専門家によってしても多くの時間と労力とを要する結果、その絶対数が不足していることとも相俟って、新築や既設の構築物に対し第三者機関によりきめ細かな検査を受けることが現実には困難であるという問題があった。因みに、マスコミ報道によれば、１２００万棟という日本の既存不適格の建物のうち、専門家による診断を受けたものはごくわずかであるとのことである。
【０００７】
また、仮に診断を受けたとしても、診断作業の結果が情報としては十分に記録保持されていないことが多く、上記情報をデータベース化する際には、事務所に持ち帰った上で集計し、しかる後にコンピュータ等を用いて煩雑な記録作業を行わなければならず、多大な労力と時間とを要するという問題もあった。
【０００８】
さらに、専門家による診断の結果、構築物は、老朽化による材料劣化が激しく危険な状態であったり、地震に対する安全性が極めて低いと評価された場合、構築物の利用者や所有者がその経済的負担に耐えられるときはいざ知らず、多くの場合その負担に耐えられず、結果的に所要の補強工事等の対策が講じられることなく放置されてしまう例が多くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来手法にみられた上記課題に鑑み、構築物の内部もしくは周辺位置に所在する現場要員と、他所に所在する分析要員と指示要員との間で役割分担をするとともに、インターネット等のコンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能とすることにより、個々の構築物の構造上の品質に関する現状の把握及びその対応策の策定・実施と将来にわたる看視等、並びに突発的な外力を受けた際における構築物に取り残された人間の救助等に有効な地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システムを提供することにその目的がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、その構成上の特徴は、表示機能付きの通信・通話器、人体に及ぼす外的な異常状態を感知する異常感知センサー、および所持者の現在位置を報知する自動発信器を少なくとも含み、１以上の構築物の内部もしくは周辺位置に所在する現場要員が所持して情報を取得・送信するために操作される携帯端末手段と、各構築物に配備されて当該構築物の構造上の品質に関係する必要情報の入手が可能な構築物の各部の長さを計測する測長計、外形的な構築物情報を得る各種のカメラ、部材の傾斜や方向を計測する磁方位傾斜計、渦磁界変形法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する磁界探査計、電位変形偏差法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する電位探査計、前記携帯端末手段の絶対位置を測定する絶対位置測定器、微動観測により地盤や構築物の振動伝達特性を直接計測する振動計、コア抜き時の抵抗力を計測するコンクリートコア抜き機、およびコンクリートサンプルの圧縮強度試験を行うコンクリート強度試験機を少なくとも含む測器手段と、前記現場要員とは異所に所在させた分析要員および該分析要員とは同所もしくは異所に所在させた指示要員により操作処理される情報処理手段とを、コンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能に連結するとともに、前記携帯端末手段と前記測器手段とから取得される構築物に関係する各種のデータは、前記情報処理手段を介して蓄積・診断・評価され、その際の評価結果に基づいて前記指示要員が策定する応急対策と恒久対策とは、前記情報処理手段に入力され、該情報処理手段は、対応する現場要員が所持する前記携帯端末手段に対しその指示内容に応じた具体策の実行対処が可能な個別の対応策として送信・指示することにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のシステム構成例の概要を示すものであり、その全体は、１以上の構築物１１の内部もしくは周辺位置に各別に所在する現場要員１２が所持して情報を取得・送信するために操作される携帯端末手段１３と、各構築物１１に配備して当該構築物１１の構造上の品質に関係する必要情報の入手が自在な各種の測器手段２１と、現場要員１２とは異所に所在させた分析要員３２および該分析要員３２とは同所もしくは異所、図示例では同一の事務所３１内に所在させた指示要員３３により操作処理される情報処理手段３４とを、インターネット等のコンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能に連結して構成されている。なお、本明細書において現場要員１２とは、該当する構築物１１の内部もしくはその周辺に所在している専門家としての調査・診断員のほか、非専門家である当該構築物１１の所有者及び/又は利用者並びにこれらの関係者を含むものとする。また、現場要員１２は、入手した情報を情報処理手段３４側に送信してデータとして入力するとともに、分析要員３２や指示要員３３のほか、情報処理手段３４を含む各種の機器などからの要請や指示に従って情報の追加的な入手を行ったり、応急的もしくは恒久的な対策を施工する役割を担っている。分析要員３２は、上記現場要員１２から入力された各種のデータや、情報処理手段３４を含む各種の機器から得られたデータを解釈したり処理したりして、指示要員３３が安全性の有無や対策の要否の判断のほか、その具体的な内容等を策定する際に必要な判断資料を作成する役割を担っている。さらに、指示要員３３は、現場要員１２と分析要員３２とから入手した現場情報やこれらの要員が作成した各種の情報に基づき安全性の有無や対策の必要性の有無と、その具体的な内容等を判断・策定する役割を担うものであり、例えば技術士、一級建築士、工学博士等のように十分な経験と知識とを兼ね備えた有資格者により担当される。
【００１２】
そして、携帯端末手段１３と測器手段２１とから取得される構築物１１に関係する各種のデータは、情報処理手段３４を介して蓄積・診断・評価される。その際の評価結果に基づいて指示要員１２が総合的に策定する具体的な対応策は、情報処理手段３４から対応する現場要員１２が所持する携帯端末手段１３へと個別の対応策として送信・指示され、その指示内容に応じた具体策を現場要員１２に実行対処させることにより行われる。
【００１３】
この場合、携帯端末手段１３には、図２に示すように例えば携帯電話のような表示機能付きの通信・通話器１４と、圧力センサーや温度センサーなどのように人体に及ぼす外的な異常状態を感知する異常感知センサー１５と、該異常感知センサー１５に内蔵させた発信具などのように所持者である現場要員１２の現在位置を報知する自動発信器１６とが少なくとも含まれる。
【００１４】
そして、携帯端末手段１３は、構築物１１に配備されている測器手段２１と無線もしくは有線で情報伝達できるようになっているほか、移動式電話回線等でインターネット等のコンピュータネットワークや公衆回線に接続されている。また、通信・通話器１４が備える表示機能、例えば携帯電話の表示画面には、測器手段２１が取得した数値データや画像データのほか、分析要員３２の側から送信された数値データや画像データを自動的に、あるいは現に所持している現場要員１２もしくは分析要員３２の選択により表示できるようになっている。
【００１５】
さらに、異常感知センサー１５は、通信・通話器１４（つまり、これを所持する現場要員１２自体）が過大な圧力、温度等の外的攪乱を受けていることを感知するものであり、その信号はインターネット等のコンピュータネットワークや公衆回線上に発信されると同時に、例えば内蔵されている発信具などの自動発信器１６からも発報させることによりその旨を報知できるようになっている。これにより、現場要員１２が仮に構築物１１の崩壊に巻き込まれて下敷きになったとしてもその位置を容易に特定できるので、迅速な救助が可能になる。
【００１６】
また、表示機能付きの通信・通話器１４は、これを所持する現場要員１２が検査・診断を行う際に、他所に所在する分析要員３２と通話する際に用いることにより、容易に指示を仰いだり、協議をすることができる。なお、以上に述べた機能を備える携帯端末手段１３は、市販の携帯電話と圧力センサーと温度センサーとに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００１７】
測器手段２１には、構築物１１の各部の長さを計測する測長計と、デジタルカメラや赤外線カメラやＣＣＤカメラなどのように外形的な構築物情報を得るための各種のカメラ２３と、部材の傾斜や方向を計測する磁方位傾斜計２４と、渦磁界変形法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する磁界探査計２５と、電位変形偏差法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する電位探査計２６と、携帯端末手段１３の絶対位置を測定する絶対位置測定器２７と、微動観測により地盤１７や構築物１１の振動伝達特性を直接計測する振動計２８と、コア抜き時の抵抗力を計測するコンクリートコア抜き機２９と、コンクリートサンプルの圧縮強度試験を行うコンクリート強度試験機３０とが少なくとも含まれる。なお、上記測器手段２１は、そのいずれもが携帯端末手段１３の側と無線もしくは有線で情報を伝達できるようになっている。
【００１８】
このうち、測長計２２は、絶対位置測定器（例えば市販の「ＧＰＳ」）２７を併用することにより、構築物１１の各地点の位置座標を記録する際に有効に活用することができる。このような機能を発揮する測長計２２は、市販の測長計（例えばヤノプテック社製レーザーレンジファインダーＬＥＭ−００Ｗ）に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００１９】
また、カメラ２３のひとつであるデジタルカメラは、構築物１１の各部の外形を撮影し、目視可能な材質やひび割れ等の劣化の状態を判別する際の判断資料となる画像を収録するために用いられる。このような機能を有するものとしては、市販のデジタルカメラに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。同様の機能を発揮する製品としては、ややカメラの品質は劣るものの、ＮＴＴドコモから発売されている「キャメセプチ」がある。
【００２０】
また、同じくカメラ２３のひとつである赤外線カメラは、構築物１１の各部の外形を撮影して赤外線放射量を測定する。測定された赤外線放射量から計算した表面温度分布により、部材１１ａの劣化や劣化領域分布を推定する判断資料しての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販の赤外線カメラ（例えば日本バーンズ株式会社販売の「ＴｈｅｒｍａＣＡＭ」）に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２１】
さらに、同様にカメラ２３のひとつであるＣＣＤカメラは、構造物１１の各部及び仕上げ材料の内部の構造部材を撮影するために用いられ、例えば地盤１７や部材１１ａから切り出したサンプルの表面を撮影する。これにより、サンプル断面の画像から材料１１ａの空隙分布と形状とを測定し、当該材料１１ａの品質を推定する判断資料としての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販のＣＣＤカメラに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２２】
磁方位傾斜計２４は、定点に設置して部材１１ａの傾斜と方向とを継続的に計測するために用いられ、これにより、部材１１ａの大きな変形や変位を感知する。このような機能を有するものとしては、市販の磁方位傾斜計（例えば、「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ.Inc.社製「ＴＣＭ２ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ」)に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２３】
磁界探査計２５は、渦磁界変形法等の方法で部材１１ａの劣化度と劣化領域分布を推定する判断資料としての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販の磁界探査計に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２４】
電位探査計２６は、電位変形偏差値法等の方法で部材１１ａの劣化度と劣化領域分布を推定する判断資料としての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販の電位探査計に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２５】
絶対位置測定器２７は、携帯端末手段１３の側の絶対位置を測定し、現場要員の所持する表示機能付きの通信・通話器１４を介して分析要員３２の側の表示装置３５に表示する。また、上記した各種の測器手段２１から得られる情報と合わせて構築物１１の構造モデル（部材１１ａの配置、寸法、材質等）構成の基礎資料とする。このような機能を有するものとしては、市販のＧＰＳに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２６】
振動計２８は、１以上の定点に設置し、微動観測により継続的に地盤１７と構築物１１との振動伝達特性を直接計測する。このような機能を有するものとしては、市販の振動計に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２７】
コンクリートコア抜き機２９は、コア抜き時の抵抗力、つまり長さ単位当たりのコア抜きに要したエネルギーを計測するためのもであり、部材１１ａからコア状（通常は直径が５ｃｍ又は１０ｃｍ）のサンプルを切り出して行う。このような機能を有するものとしては、市販のダイヤモンドカッター式コンクリートコア抜き機に、推進力と回転数を計測して記録する計測記録装置と、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２８】
コンクリート強度試験機３０は、コンクリートサンプル（通常は直径が５ｃｍ又は１０ｃｍ）の圧縮強度試験を行うものであり、最大荷重能力は、直径５ｃｍのサンプル用で５ｔとし、軽量化と小型化とを行う。なお、本発明においては、２５０ｃｍ/ｃm2 以上の強度があれば設計強度を上回ると考え、これ以上の載荷試験は行わないものとして最大荷重を抑えてある。このような機能を有するコンクリート強度試験機は、市販の小型アムスラー式コンクリートコア試験機に荷重と軸圧縮歪の計測記録装置と、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２９】
さらに、情報処理手段３４は、現場要員１２が所持する携帯端末手段１３と双方向で情報の送受とその表示とができる表示・会話機能と、予備調査情報を含む構築物１１に関して得られ各種情報をデータベース化して保持する機能と、カメラ２３から取得した画像データを処理する画像処理機能と、システムの全体を統括制御する演算制御機能とを少なくとも備えて構成されている。
【００３０】
これをさらに詳しく説明すれば、情報処理手段３４における表示・会話機能は、現場要員１２が所持する表示機能付きの通信・通話器１４との間で無線又は有線で情報を送受する通信回線と、ＣＲＴやＬＣＤなどからなる表示装置３５との組み合わせで実現される。これにより、現場要員１２から送られる構築物１１に配備してある測器手段２１が入手した各種の計測データや収録画像データを分析要員３２もしくは指示要員３３の側に表示させることができる。また、データベースの内容、演算・画像処理された後の内容を表示できる。さらに、現場要員１２についての現在位置や異常発生の有無のほか、現場要員１２が所持する表示機能付きの通信・通話器１４にも表示内容を表示させることができる。
【００３１】
情報処理手段３４にあって、予備調査情報を含む構築物１１に関して得られた各種情報をデータベース化して保持する機能は、市販のＰＣ用データベースソフトとハードデスクとで実現される。これにより、過去における構築物１１の検査項目ごとのスコアや診断結果（数値、画像）のほか、現場要員１２のデータ（経験、現在の所在位置、作業状況等）や、地図、地形図、地質図、ボーリングデータ、過去の地震の震源とその大きさ、発生時刻、同被害地域と被害の程度、さらには、過去にあった地震による構築物１１の被災事例など、必要な各種のデータを収録しておくことができる。
【００３２】
情報処理手段３４における画像処理機能は、市販のＰＣ用ソフト（例えば「ＰＨＯＴＯＳＨＯＰ」等）で実現できる。これにより、デジタルカメラや赤外線カメラやＣＣＤカメラなどの各種のカメラ２３から得られた画像情報を処理し、部材１１ａの品質の絶対値、不連続性の有無等を表示したり、部材１１ａの空隙の大きさ、形状を表示したりすることができる。
【００３３】
情報処理手段３４における演算制御機能は、市販のＰＣで実現でき、図６に示す一連の数値処理に必要な計算と、上記した画像処理に必要な計算とを行わせることができる。これにより、設計図書、施工記録、寸法調査、材質調査、鉄筋コンクリート調査、地盤調査などのデータから、構築物１１の構造モデルを組み立ててメモリにデータ保存させておくことができる。また、立地条件や地盤調査のデータから、地盤１７の構造モデルを組み立ててメモリにデータ保存させておくことができる。さらに、立地条件のデータから地盤１７・構築物１１の外力モデルを組み立ててメモリにデータ保存させておくことができる。しかも、外力モデルを構築物１１と地盤１７との各構造モデルに入力して、突発的な外力による構造崩壊の危険性を評価・判断したり、外力モデルを応急対策後の地盤１７の構造モデルや構築物１１の構造モデルに入力することにより、突発的な外力による構造崩壊に危険性を評価・判断することができる。
【００３４】
次に、本発明の情報処理の手順を図４と図５とに従い説明すれば、まず、予備調査作業が行われる。該予備調査は、立地条件、設計図書、施工記録、外観、利用者の知見等の各種の必要項目からなり、構築物１１の構築から現在に至るまでの記録、利用者の記憶や感覚等を探索し、これを整理することにより行われる。特に、立地条件は、構築物１１のおかれた地理、地形、気候、地盤１７等の自然環境のほか、都市化度等の社会環境や地価等に代表される経済環境のような人為的な環境からなる。かかる立地条件は、当該構築物にまつわる構築以前の資料や、当該構築物１１の敷地より広域にわたる土地等にまつわる資料等が主な情報源となるため、あらかじめデータベース化して収録しておき、関係者である要員（現場要員１２、分析要員３２、指示要員３３ ）がいつでも検索できるようになっている。
【００３５】
予備調査作業後に行われる診断と対策計画策定作業は、当該構築物１１の寸法調査、材質調査、鉄筋コンクリート検査、地盤調査、振動特性調査、強度指標計算、靱性指標計算、振動増幅率計算、崩壊危険度計算、応急対策箇所との特定とその対策仕様の決定、恒久的な対策の計画の策定等の各種の必要項目から得られた情報に基づいて行われる。
【００３６】
すなわち、診断と対策計画は、上記情報に基づき図４に例示したようなフローに従って、地盤１７、構築物１１の構造モデルを作成し、このモデルに立地条件から計算した地震等の突発的な外力をモデル入力し、その応答結果から構築物の安全性を評価し、適切な計画を策定することにより行われる。なお、この作業と並行してデータベースから関連する各種の記録や過去の手例等を検索する作業がおこなわれる。
【００３７】
構造モデルは、構築物１１及び/又は地盤１７の入力の増幅、部材（地盤の場合は層）１１ａの変形と破壊に対する安全率、構造全体の崩壊に対する安全率を数値で計算して出力することにより行われる。最も単純なモデルとしては、建物の耐震診断基準に定められているような、繰り返し計算を含まない計算フローで表されるものを用いることができる。
【００３８】
また、構造物１１が新築中の建築物であるときの中間検査の場合には、設計図面と仕様書とをモデルとし、これと実際の材質と寸法とを比較する作業を最低限として行うことができる。地盤１７や複雑な構築物１１に対しては、連続体力学による有限要素法に基づく繰り返し計算を含むモデルや個別要素法に基づくモデルを用いることもできる。この構造モデルの部分は、すでに多くの研究があり、市販の実用的な計算プログラム（例えば「ＳＨＡＫＥ」，「ＳＡＰ」等）を用いることができる。
【００３９】
構造モデルの作成には、上記手法のほか、図５に示されているように振動特性調査から直接作成する方法がある。この手法は、構築物１１及び地盤１７の各部分（例えば建物の各階）に設置した振動計２８により常時微動及び/又は微小地震を観測し、各部分の振動を比較して構築物の振動の動的増幅特性を知る方法である。動的増幅特性を知る指標は、観測した常時微動及び/又は微小地震につき、構築物１１及び/又は地盤１７の各部分の観測波形のパワースペクトル密度関数の比と二乗平均振幅の比とをとる。前者の比は、周波数毎の動的増幅率（伝達関数）のよい近似となり、後者の比は、エネルギー伝達（増幅）のよい指標となる。地震外力のモデルを地表面におけるパワースペクトル密度関数と継続時間で与え、これに上記手法で得た近似した伝達関数を乗ずることにより、構築物各部分の応答パワースペクトル密度関数を計算することができる。この計算値と継続時間とから最大応答値や全エネルギーを計算することができるので、部材１１ａの破壊安全率を導き出すことができる（以上の計算処理は、図６参照）。
【００４０】
破壊する部材１１ａが判明した後に、この特定された部材１１ａを構造モデルから消去した構造モデルで各部材１１ａの破壊に対する安全率を再計算する。これを繰り返し、構造崩壊の危険を計算することができる。そして、構造崩壊が避けられないとの結果がでた場合には、キーになる部材１１ａに対し応急対策を施すとの想定のもとに構造モデルを再構築し、構造崩壊に対する危険性を再計算し、崩壊を回避させる上でポイントとなる応急対策箇所の特定と、その具体的な応急対策内容とが決定される。
【００４１】
診断と評価の過程で収録もしくは作成された設計図書等の資料、構造物１１の寸法、材料、周辺環境、各構造モデル及び応急処置計画、並びに応急処置、看視用機器の設置状況等の数値、画像データは、発生時点でデータベースに記録保持させる。これは、各種のカメラ２３を含む測器手段２１等から得られた情報を通信・通話器１４を経由させることにより、もしくは直接に分析要員３２が所在している遠隔地のデータベース装置にインターネット等のコンピュータネットワークを介して送信することにより行われる。
【００４２】
設計図書等の資料に関しては、デジタルデータでないものは紙等でアナログ情報としてまず入手した上で、スキャナ等でデジタル変換して収録する。この作業に関しては、別途に分析要員３２の所在する地で行うか、直接にファックス等で送信することにより行われる。データベースのデータのテンプレート（記録用紙）は、図４と図５とに示す処理作業の結果、中間及び最終の結果として得られる項目に構築物１１の位置と所有者等の属性情報とを加えたものである。
【００４３】
本発明における作業項目とデータベースのデータ項目とを対応させることにより、発生時点のデータ記録を容易に行えるようにするとともに、作業途中でデータを検索し、作業の効率化、誤りの発見、対処方針の客観的な決定等の効果を得ることが容易になる。
【００４４】
一方、構築物１１には、情報処理手段３４を介して得られた評価結果に対応し得る各種の応急処置資材が配備されており、応急対策は、例えば図７（ａ）に示す応急対策資材１８を用いて、図７（ｂ）に示すように構築物１１を構成している部材１１ａに巻き付けることにより、部材１１ａが破壊されても耐荷力を完全には失わせないようにする方法があり、この方法に関しては本出願人が特願２０００−１４７９１６としてすでに特許出願している。この方法は有限な変位を伴うことから、この変位によって構造崩壊が起こらなくなるように制御できることが確認されている。具体的には、補強後の構造モデルに応急対策後の部材１１ａの変位・力関係を反映させておき、図８に示す処理手順を踏むことにより安全性を照査することにより行われる。
【００４５】
また、恒久対策としては、構築物１１を構成する部材１１ａの強度を上げる方法や靱性を増す方法や外力の入力を抑える方法などがあり、いずれもすでに実施されているものである。
【００４６】
測器手段２１からなる看視センサーは、診断中のほか、診断後長期にわたる構築物の微動振動や、動的増幅率の変化、地震等の突発災害による異常な振動、長期的な変形、地震等の突発災害による異常な変形の有無を看視する目的で設置されるものであり、上記構造モデルによる応答計算の過程で重要であると認識された箇所に設置される。具体的には、振動計２８や磁方位傾斜計２４等が必要に応じて設置されることになる。
【００４７】
これらの測器手段２１による記録は、インターネット等のコンピュータネットワークを介して遠隔地にある事務所３１にて分析要員３２により収集・分析されてデータベース装置に記録・保持される。また、異常な変形や振動等が感知された場合には、指示要員３２の判断により直ちに発信装置を作動させて、インターネット等のコンピュータネットワークを介することなく直接に現場要員１２が所持する通信・通話器１４の側に信号を送る。この送信システムは、構築物１１の近傍で受信できることが最低条件であり、この場合には、市販のＰＨＳ相互間の連絡システム（商品名：「ホームステーション」）等を利用して作成することができる。広域的な発信に関しては、地震等の広域災害発生時に通信の確保が困難になる点で若干問題があるものの、移動電話システムとインターネットとの組み合わせにより作成することができる。
【００４８】
また、本発明における要員は、図１に示したように構築物１１の内部もしくは周辺位置に各別に所在する現場要員１２と、現場要員１２とは異所に所在させた分析要員３２と、該分析要員３２とは同所もしくは異所、図示例では同所に所在させた指示要員３３とで構成されている。
【００４９】
この場合における要員の具体的な配置関係は、図９（ａ）に示すように国内各地もしくは国外各地に配置されている多数の現場要員１２と、各現場要員１２と対応関係をとって分析作業を分担・担当する並列的に配置された比較的多数の分析要員３２と、これらの分析要員３２を統括する少数の指示要員３３とを配置し、これにより多くの件数の診断と、診断結果に基づく対策とを迅速、かつ、正確に行えるようにしておくことができる。
【００５０】
また、図９（ｂ）に示すように、指示要員３３をツリー状に組織化して階層化させることにより、指示要員３３は、特殊の判断や重要な判断を行う場合に限りより上位の指示要員の指示を仰ぐことができるように配置し、これにより経験がさほど豊かではない指示要員３３であっても、上位に位置する指示要員３３の援助のもとでより適切な指示を分析要員３２や現場要員１２に与えられるようにしておくこともできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物の安全性確保のための総合対策作業に関わる役割分担された要員を配置し、要員相互間での情報交換の容易化を図ることにより、経験の少ない要員であっても経験豊かな要員の助言と指示を得ることができるので、上記総合対策作業への動員力が増し、必要作業を短期間に終了させることができる。特に、現場要員として構築物の所有者や利用者を動員することもできるので、専門家の来訪を待たないで身近な診断が可能になる。
【００５２】
また、本発明によれば、上記総合対策作業と記録の作成（データベース作成）とは、ほぼ同時進行状態のもとで専門の入力要員を要することなく遂行できるので、記録作業の正確さを増すことができるばかりでなく、記録に要する経費と時間とを大幅に減ずることができる。しかも、記録項目と上記総合対策作業項目とを対応させたため、上記総合対策作業の遂行中に検索し、作業の誤りの発見、対処方針の判断資料等にデータベースを役立てることが容易になる。
【００５３】
さらに、本発明によれば、診断と応急対策とを一連の作業の流れの中で行うことができるので、診断終了時点で構築物の崩壊危険性を大幅に減ずることができる。さらにまた、看視・警報装置を設置することによって、万が一構築物が崩壊した場合であっても、現場要員の避難時間を確保できるばかりでなく、万が一現場要員が崩壊した瓦礫の下敷きになった場合であっても、速やかな発見・救助ができる。
【００５４】
また、本発明によれば、上記総合対策作業に電子機器（コンピュータネットワーク等を介して双方向性を有して接続される携帯端末手段と測器手段と情報処理手段とを含む ）を導入したことにより、作業の迅速化や少人数化はもとより、作業の正確性の向上と時間の短縮、費用低減等の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本発明によれば、電探や磁界探査等の方法を調査・診断作業に導入したため、構築物の損傷を最小限に抑えて、迅速、かつ、安価な調査・診断をできるようになる。
【００５６】
また、本発明によれば、診断後継続的に構築物の挙動を看視するため、経年的な劣化の進行、突発的な災害の影響等を即座に検知し、構築物の安全確保、人命救助に必要な措置を迅速に講ずることができる。
【００５７】
また、本発明によれば、違う地点や違う種類の構築物に対する診断作業を本システムによってほぼ同時的に、もしくはデータベースを介して、あるいはツリー上の指示要員を介して関連付けることができるので、作業の統一化を図ることができるという効果を得ることができる。これは、例えば、震災後という緊急性を伴った状況下での上記総合対策作業のように短期間に集中して多数の案件を処理する必要があるときにおいても、上記総合対策作業の客観的な品質の確保、作業結果自体の客観性の確保、多数箇所の効率的な消化処理等の戦略の立案と実行等に極めて有効に寄与させることができる。さらに、上記総合対策作業にデータベースの作成、更新、検索を直接リンクさせたため、ノウハウの蓄積と新しい方法の開発と普及とが個々の構築物の上記総合対策作業と並行して進めることができるという効果も得ることができる。
【００５８】
また、本発明によれば、建物の新築時の中間検査等の、法的に定められた検査を迅速、かつ、効率的に行うことができるのに加え、この検査結果をデータベースとして記録し、１０年後、２０年後等といったような節目の検査、補修計画に反映させたり、突発災害時の損傷原因の究明や応急対策、恒久的な対策の立案作業の資料として有効に役立てることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム構成例の概要を示す説明図。
【図２】現場要員が所持する携帯端末手段の構成例を示す説明図。
【図３】構築物における測器手段の設置状況及び現場要員との関係を例示する説明図。
【図４】本発明の処理手順の一例を示す説明図。
【図５】本発明の処理手順の一例を示す説明図。
【図６】振動特性調査を用いて行われる部材の破壊に対する安全率を求める際の処理手順を示す説明図。
【図７】（ａ）は応急対策資材の一例を示し、（ｂ）は部材に巻き付けて応急対策を講じた後の状態を示す。
【図８】繰り返し計算による構造崩壊危険度と応急対策の効果を得るための処理手順を示す説明図。
【図９】本発明における要員相互の階層的な配置と並列的な処理の状況を関係を示す説明図。
【図１０】本発明においてツリー構造に要員を配置して総合的な判断と指示とを可能にする説明図。
【符号の説明】
１１ 構築物
１１ａ 部材
１２ 現場要員
１３ 携帯端末手段
１４ 通信・通話器
１５ 異常感知センサー
１６ 自動発信器
１７ 地盤
１８ 応急対策資材
２１ 測器手段
２２ 測長計
２３ カメラ
２４ 磁方位傾斜計
２５ 磁界探査計
２６ 電位探査計
２７ 絶対位置測定器
２８ 振動計
２９ コンクリートコア抜き機
３０ コンクリート強度試験機
３１ 事務所
３２ 分析要員
３３ 指示要員
３４ 情報処理手段
３５ 表示装置
【発明の属する技術分野】
本発明は、個々の構築物の構造上の品質に関する現状の把握及びその対応策の策定・実施と将来にわたる看視等、並びに突発的な外力を受けた際における構築物に取り残された人間の救助等に有効な地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
構築物は、築後の経年変化により構造上の品質が劣化し、地震等の突発的な外力に対する抵抗力も低下する。また、構築物によっては、築直後時点ではこれを利用する者の安全性の確保等につき十分な構造上の品質を保持していると判断されたとしても、その後の技術的な研究成果を踏まえて見直された設計基準の改定等に伴い、事後的に所定の安全性基準を満たしていないと認定される所謂既存不適格であるとされる場合がある。これを例えば１９８０年以前に建築された日本の建物についてみるならば、そのうちの１２００万棟余りが既存不適格となっているとするマスコミ報道がある。また、施工時点での手抜きを含む不具合により、設計時点で意図したとおりの構造上の品質が実際の構築物には反映されていない場合もある。
【０００３】
しかも、建物を含む既存構築物の検査等においては、構築当時の設計図面や施工記録等が判断資料として重要になるが、３０有余年前に建造されたもののなかには、上記したような判断資料が散逸してしまっているものも多々あるばかりでなく、工事に関わった会社が倒産等で判断資料の提供や証言が得られなくなる例も多くある。
【０００４】
一方、最近頻発した新幹線のトンネル崩落事故の例に代表されるように、コンクリート打設工事の施工上の不具合と、設計時点での予測を上回る速さで進行している材料劣化とは大きな社会問題となっており、これに対する対策は急務であるとされている。現実に、トルコや台湾で発生した最近の地震災害においても、このようなコンクリート打設工事の施工上の不具合が被害を大きくした要因のひとつであると報告されている。
【０００５】
ところで、構築物にまつわるこのような諸問題に対処するため、従来においては、わざわざ現地まで診断員が検査に赴き、新設または既設の構築物の構造上の品質を検査し、その結果を他所にある事務所まで持ち帰って計算と評価とを実施していた。また、診断員は、設計図書等の判断資料を入手した上で、これと実際の構築物の寸法や材質等を比較・検討していた。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来手法による場合、構築物につき的確な診断をしてもらうためには、知識と経験とに富む熟練した専門家によってしても多くの時間と労力とを要する結果、その絶対数が不足していることとも相俟って、新築や既設の構築物に対し第三者機関によりきめ細かな検査を受けることが現実には困難であるという問題があった。因みに、マスコミ報道によれば、１２００万棟という日本の既存不適格の建物のうち、専門家による診断を受けたものはごくわずかであるとのことである。
【０００７】
また、仮に診断を受けたとしても、診断作業の結果が情報としては十分に記録保持されていないことが多く、上記情報をデータベース化する際には、事務所に持ち帰った上で集計し、しかる後にコンピュータ等を用いて煩雑な記録作業を行わなければならず、多大な労力と時間とを要するという問題もあった。
【０００８】
さらに、専門家による診断の結果、構築物は、老朽化による材料劣化が激しく危険な状態であったり、地震に対する安全性が極めて低いと評価された場合、構築物の利用者や所有者がその経済的負担に耐えられるときはいざ知らず、多くの場合その負担に耐えられず、結果的に所要の補強工事等の対策が講じられることなく放置されてしまう例が多くなるという問題があった。
【０００９】
本発明は、従来手法にみられた上記課題に鑑み、構築物の内部もしくは周辺位置に所在する現場要員と、他所に所在する分析要員と指示要員との間で役割分担をするとともに、インターネット等のコンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能とすることにより、個々の構築物の構造上の品質に関する現状の把握及びその対応策の策定・実施と将来にわたる看視等、並びに突発的な外力を受けた際における構築物に取り残された人間の救助等に有効な地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システムを提供することにその目的がある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上記目的を達成すべくなされたものであり、その構成上の特徴は、表示機能付きの通信・通話器、人体に及ぼす外的な異常状態を感知する異常感知センサー、および所持者の現在位置を報知する自動発信器を少なくとも含み、１以上の構築物の内部もしくは周辺位置に所在する現場要員が所持して情報を取得・送信するために操作される携帯端末手段と、各構築物に配備されて当該構築物の構造上の品質に関係する必要情報の入手が可能な構築物の各部の長さを計測する測長計、外形的な構築物情報を得る各種のカメラ、部材の傾斜や方向を計測する磁方位傾斜計、渦磁界変形法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する磁界探査計、電位変形偏差法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する電位探査計、前記携帯端末手段の絶対位置を測定する絶対位置測定器、微動観測により地盤や構築物の振動伝達特性を直接計測する振動計、コア抜き時の抵抗力を計測するコンクリートコア抜き機、およびコンクリートサンプルの圧縮強度試験を行うコンクリート強度試験機を少なくとも含む測器手段と、前記現場要員とは異所に所在させた分析要員および該分析要員とは同所もしくは異所に所在させた指示要員により操作処理される情報処理手段とを、コンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能に連結するとともに、前記携帯端末手段と前記測器手段とから取得される構築物に関係する各種のデータは、前記情報処理手段を介して蓄積・診断・評価され、その際の評価結果に基づいて前記指示要員が策定する応急対策と恒久対策とは、前記情報処理手段に入力され、該情報処理手段は、対応する現場要員が所持する前記携帯端末手段に対しその指示内容に応じた具体策の実行対処が可能な個別の対応策として送信・指示することにある。
【００１１】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明のシステム構成例の概要を示すものであり、その全体は、１以上の構築物１１の内部もしくは周辺位置に各別に所在する現場要員１２が所持して情報を取得・送信するために操作される携帯端末手段１３と、各構築物１１に配備して当該構築物１１の構造上の品質に関係する必要情報の入手が自在な各種の測器手段２１と、現場要員１２とは異所に所在させた分析要員３２および該分析要員３２とは同所もしくは異所、図示例では同一の事務所３１内に所在させた指示要員３３により操作処理される情報処理手段３４とを、インターネット等のコンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能に連結して構成されている。なお、本明細書において現場要員１２とは、該当する構築物１１の内部もしくはその周辺に所在している専門家としての調査・診断員のほか、非専門家である当該構築物１１の所有者及び/又は利用者並びにこれらの関係者を含むものとする。また、現場要員１２は、入手した情報を情報処理手段３４側に送信してデータとして入力するとともに、分析要員３２や指示要員３３のほか、情報処理手段３４を含む各種の機器などからの要請や指示に従って情報の追加的な入手を行ったり、応急的もしくは恒久的な対策を施工する役割を担っている。分析要員３２は、上記現場要員１２から入力された各種のデータや、情報処理手段３４を含む各種の機器から得られたデータを解釈したり処理したりして、指示要員３３が安全性の有無や対策の要否の判断のほか、その具体的な内容等を策定する際に必要な判断資料を作成する役割を担っている。さらに、指示要員３３は、現場要員１２と分析要員３２とから入手した現場情報やこれらの要員が作成した各種の情報に基づき安全性の有無や対策の必要性の有無と、その具体的な内容等を判断・策定する役割を担うものであり、例えば技術士、一級建築士、工学博士等のように十分な経験と知識とを兼ね備えた有資格者により担当される。
【００１２】
そして、携帯端末手段１３と測器手段２１とから取得される構築物１１に関係する各種のデータは、情報処理手段３４を介して蓄積・診断・評価される。その際の評価結果に基づいて指示要員１２が総合的に策定する具体的な対応策は、情報処理手段３４から対応する現場要員１２が所持する携帯端末手段１３へと個別の対応策として送信・指示され、その指示内容に応じた具体策を現場要員１２に実行対処させることにより行われる。
【００１３】
この場合、携帯端末手段１３には、図２に示すように例えば携帯電話のような表示機能付きの通信・通話器１４と、圧力センサーや温度センサーなどのように人体に及ぼす外的な異常状態を感知する異常感知センサー１５と、該異常感知センサー１５に内蔵させた発信具などのように所持者である現場要員１２の現在位置を報知する自動発信器１６とが少なくとも含まれる。
【００１４】
そして、携帯端末手段１３は、構築物１１に配備されている測器手段２１と無線もしくは有線で情報伝達できるようになっているほか、移動式電話回線等でインターネット等のコンピュータネットワークや公衆回線に接続されている。また、通信・通話器１４が備える表示機能、例えば携帯電話の表示画面には、測器手段２１が取得した数値データや画像データのほか、分析要員３２の側から送信された数値データや画像データを自動的に、あるいは現に所持している現場要員１２もしくは分析要員３２の選択により表示できるようになっている。
【００１５】
さらに、異常感知センサー１５は、通信・通話器１４（つまり、これを所持する現場要員１２自体）が過大な圧力、温度等の外的攪乱を受けていることを感知するものであり、その信号はインターネット等のコンピュータネットワークや公衆回線上に発信されると同時に、例えば内蔵されている発信具などの自動発信器１６からも発報させることによりその旨を報知できるようになっている。これにより、現場要員１２が仮に構築物１１の崩壊に巻き込まれて下敷きになったとしてもその位置を容易に特定できるので、迅速な救助が可能になる。
【００１６】
また、表示機能付きの通信・通話器１４は、これを所持する現場要員１２が検査・診断を行う際に、他所に所在する分析要員３２と通話する際に用いることにより、容易に指示を仰いだり、協議をすることができる。なお、以上に述べた機能を備える携帯端末手段１３は、市販の携帯電話と圧力センサーと温度センサーとに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００１７】
測器手段２１には、構築物１１の各部の長さを計測する測長計と、デジタルカメラや赤外線カメラやＣＣＤカメラなどのように外形的な構築物情報を得るための各種のカメラ２３と、部材の傾斜や方向を計測する磁方位傾斜計２４と、渦磁界変形法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する磁界探査計２５と、電位変形偏差法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する電位探査計２６と、携帯端末手段１３の絶対位置を測定する絶対位置測定器２７と、微動観測により地盤１７や構築物１１の振動伝達特性を直接計測する振動計２８と、コア抜き時の抵抗力を計測するコンクリートコア抜き機２９と、コンクリートサンプルの圧縮強度試験を行うコンクリート強度試験機３０とが少なくとも含まれる。なお、上記測器手段２１は、そのいずれもが携帯端末手段１３の側と無線もしくは有線で情報を伝達できるようになっている。
【００１８】
このうち、測長計２２は、絶対位置測定器（例えば市販の「ＧＰＳ」）２７を併用することにより、構築物１１の各地点の位置座標を記録する際に有効に活用することができる。このような機能を発揮する測長計２２は、市販の測長計（例えばヤノプテック社製レーザーレンジファインダーＬＥＭ−００Ｗ）に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００１９】
また、カメラ２３のひとつであるデジタルカメラは、構築物１１の各部の外形を撮影し、目視可能な材質やひび割れ等の劣化の状態を判別する際の判断資料となる画像を収録するために用いられる。このような機能を有するものとしては、市販のデジタルカメラに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。同様の機能を発揮する製品としては、ややカメラの品質は劣るものの、ＮＴＴドコモから発売されている「キャメセプチ」がある。
【００２０】
また、同じくカメラ２３のひとつである赤外線カメラは、構築物１１の各部の外形を撮影して赤外線放射量を測定する。測定された赤外線放射量から計算した表面温度分布により、部材１１ａの劣化や劣化領域分布を推定する判断資料しての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販の赤外線カメラ（例えば日本バーンズ株式会社販売の「ＴｈｅｒｍａＣＡＭ」）に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２１】
さらに、同様にカメラ２３のひとつであるＣＣＤカメラは、構造物１１の各部及び仕上げ材料の内部の構造部材を撮影するために用いられ、例えば地盤１７や部材１１ａから切り出したサンプルの表面を撮影する。これにより、サンプル断面の画像から材料１１ａの空隙分布と形状とを測定し、当該材料１１ａの品質を推定する判断資料としての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販のＣＣＤカメラに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２２】
磁方位傾斜計２４は、定点に設置して部材１１ａの傾斜と方向とを継続的に計測するために用いられ、これにより、部材１１ａの大きな変形や変位を感知する。このような機能を有するものとしては、市販の磁方位傾斜計（例えば、「Ｐｒｅｃｉｓｉｏｎ Ｎａｖｉｇａｔｉｏｎ.Inc.社製「ＴＣＭ２ Ｅｌｅｃｔｒｉｃ Ｃｏｍｐａｓｓ Ｍｏｄｕｌｅ」)に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２３】
磁界探査計２５は、渦磁界変形法等の方法で部材１１ａの劣化度と劣化領域分布を推定する判断資料としての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販の磁界探査計に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２４】
電位探査計２６は、電位変形偏差値法等の方法で部材１１ａの劣化度と劣化領域分布を推定する判断資料としての画像を収録する。このような機能を有するものとしては、市販の電位探査計に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２５】
絶対位置測定器２７は、携帯端末手段１３の側の絶対位置を測定し、現場要員の所持する表示機能付きの通信・通話器１４を介して分析要員３２の側の表示装置３５に表示する。また、上記した各種の測器手段２１から得られる情報と合わせて構築物１１の構造モデル（部材１１ａの配置、寸法、材質等）構成の基礎資料とする。このような機能を有するものとしては、市販のＧＰＳに、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２６】
振動計２８は、１以上の定点に設置し、微動観測により継続的に地盤１７と構築物１１との振動伝達特性を直接計測する。このような機能を有するものとしては、市販の振動計に、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２７】
コンクリートコア抜き機２９は、コア抜き時の抵抗力、つまり長さ単位当たりのコア抜きに要したエネルギーを計測するためのもであり、部材１１ａからコア状（通常は直径が５ｃｍ又は１０ｃｍ）のサンプルを切り出して行う。このような機能を有するものとしては、市販のダイヤモンドカッター式コンクリートコア抜き機に、推進力と回転数を計測して記録する計測記録装置と、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２８】
コンクリート強度試験機３０は、コンクリートサンプル（通常は直径が５ｃｍ又は１０ｃｍ）の圧縮強度試験を行うものであり、最大荷重能力は、直径５ｃｍのサンプル用で５ｔとし、軽量化と小型化とを行う。なお、本発明においては、２５０ｃｍ/ｃm2 以上の強度があれば設計強度を上回ると考え、これ以上の載荷試験は行わないものとして最大荷重を抑えてある。このような機能を有するコンクリート強度試験機は、市販の小型アムスラー式コンクリートコア試験機に荷重と軸圧縮歪の計測記録装置と、「ブルートゥース」に対応したＰＣカード並びにモデムを組み合わせることにより作成することができる。
【００２９】
さらに、情報処理手段３４は、現場要員１２が所持する携帯端末手段１３と双方向で情報の送受とその表示とができる表示・会話機能と、予備調査情報を含む構築物１１に関して得られ各種情報をデータベース化して保持する機能と、カメラ２３から取得した画像データを処理する画像処理機能と、システムの全体を統括制御する演算制御機能とを少なくとも備えて構成されている。
【００３０】
これをさらに詳しく説明すれば、情報処理手段３４における表示・会話機能は、現場要員１２が所持する表示機能付きの通信・通話器１４との間で無線又は有線で情報を送受する通信回線と、ＣＲＴやＬＣＤなどからなる表示装置３５との組み合わせで実現される。これにより、現場要員１２から送られる構築物１１に配備してある測器手段２１が入手した各種の計測データや収録画像データを分析要員３２もしくは指示要員３３の側に表示させることができる。また、データベースの内容、演算・画像処理された後の内容を表示できる。さらに、現場要員１２についての現在位置や異常発生の有無のほか、現場要員１２が所持する表示機能付きの通信・通話器１４にも表示内容を表示させることができる。
【００３１】
情報処理手段３４にあって、予備調査情報を含む構築物１１に関して得られた各種情報をデータベース化して保持する機能は、市販のＰＣ用データベースソフトとハードデスクとで実現される。これにより、過去における構築物１１の検査項目ごとのスコアや診断結果（数値、画像）のほか、現場要員１２のデータ（経験、現在の所在位置、作業状況等）や、地図、地形図、地質図、ボーリングデータ、過去の地震の震源とその大きさ、発生時刻、同被害地域と被害の程度、さらには、過去にあった地震による構築物１１の被災事例など、必要な各種のデータを収録しておくことができる。
【００３２】
情報処理手段３４における画像処理機能は、市販のＰＣ用ソフト（例えば「ＰＨＯＴＯＳＨＯＰ」等）で実現できる。これにより、デジタルカメラや赤外線カメラやＣＣＤカメラなどの各種のカメラ２３から得られた画像情報を処理し、部材１１ａの品質の絶対値、不連続性の有無等を表示したり、部材１１ａの空隙の大きさ、形状を表示したりすることができる。
【００３３】
情報処理手段３４における演算制御機能は、市販のＰＣで実現でき、図６に示す一連の数値処理に必要な計算と、上記した画像処理に必要な計算とを行わせることができる。これにより、設計図書、施工記録、寸法調査、材質調査、鉄筋コンクリート調査、地盤調査などのデータから、構築物１１の構造モデルを組み立ててメモリにデータ保存させておくことができる。また、立地条件や地盤調査のデータから、地盤１７の構造モデルを組み立ててメモリにデータ保存させておくことができる。さらに、立地条件のデータから地盤１７・構築物１１の外力モデルを組み立ててメモリにデータ保存させておくことができる。しかも、外力モデルを構築物１１と地盤１７との各構造モデルに入力して、突発的な外力による構造崩壊の危険性を評価・判断したり、外力モデルを応急対策後の地盤１７の構造モデルや構築物１１の構造モデルに入力することにより、突発的な外力による構造崩壊に危険性を評価・判断することができる。
【００３４】
次に、本発明の情報処理の手順を図４と図５とに従い説明すれば、まず、予備調査作業が行われる。該予備調査は、立地条件、設計図書、施工記録、外観、利用者の知見等の各種の必要項目からなり、構築物１１の構築から現在に至るまでの記録、利用者の記憶や感覚等を探索し、これを整理することにより行われる。特に、立地条件は、構築物１１のおかれた地理、地形、気候、地盤１７等の自然環境のほか、都市化度等の社会環境や地価等に代表される経済環境のような人為的な環境からなる。かかる立地条件は、当該構築物にまつわる構築以前の資料や、当該構築物１１の敷地より広域にわたる土地等にまつわる資料等が主な情報源となるため、あらかじめデータベース化して収録しておき、関係者である要員（現場要員１２、分析要員３２、指示要員３３ ）がいつでも検索できるようになっている。
【００３５】
予備調査作業後に行われる診断と対策計画策定作業は、当該構築物１１の寸法調査、材質調査、鉄筋コンクリート検査、地盤調査、振動特性調査、強度指標計算、靱性指標計算、振動増幅率計算、崩壊危険度計算、応急対策箇所との特定とその対策仕様の決定、恒久的な対策の計画の策定等の各種の必要項目から得られた情報に基づいて行われる。
【００３６】
すなわち、診断と対策計画は、上記情報に基づき図４に例示したようなフローに従って、地盤１７、構築物１１の構造モデルを作成し、このモデルに立地条件から計算した地震等の突発的な外力をモデル入力し、その応答結果から構築物の安全性を評価し、適切な計画を策定することにより行われる。なお、この作業と並行してデータベースから関連する各種の記録や過去の手例等を検索する作業がおこなわれる。
【００３７】
構造モデルは、構築物１１及び/又は地盤１７の入力の増幅、部材（地盤の場合は層）１１ａの変形と破壊に対する安全率、構造全体の崩壊に対する安全率を数値で計算して出力することにより行われる。最も単純なモデルとしては、建物の耐震診断基準に定められているような、繰り返し計算を含まない計算フローで表されるものを用いることができる。
【００３８】
また、構造物１１が新築中の建築物であるときの中間検査の場合には、設計図面と仕様書とをモデルとし、これと実際の材質と寸法とを比較する作業を最低限として行うことができる。地盤１７や複雑な構築物１１に対しては、連続体力学による有限要素法に基づく繰り返し計算を含むモデルや個別要素法に基づくモデルを用いることもできる。この構造モデルの部分は、すでに多くの研究があり、市販の実用的な計算プログラム（例えば「ＳＨＡＫＥ」，「ＳＡＰ」等）を用いることができる。
【００３９】
構造モデルの作成には、上記手法のほか、図５に示されているように振動特性調査から直接作成する方法がある。この手法は、構築物１１及び地盤１７の各部分（例えば建物の各階）に設置した振動計２８により常時微動及び/又は微小地震を観測し、各部分の振動を比較して構築物の振動の動的増幅特性を知る方法である。動的増幅特性を知る指標は、観測した常時微動及び/又は微小地震につき、構築物１１及び/又は地盤１７の各部分の観測波形のパワースペクトル密度関数の比と二乗平均振幅の比とをとる。前者の比は、周波数毎の動的増幅率（伝達関数）のよい近似となり、後者の比は、エネルギー伝達（増幅）のよい指標となる。地震外力のモデルを地表面におけるパワースペクトル密度関数と継続時間で与え、これに上記手法で得た近似した伝達関数を乗ずることにより、構築物各部分の応答パワースペクトル密度関数を計算することができる。この計算値と継続時間とから最大応答値や全エネルギーを計算することができるので、部材１１ａの破壊安全率を導き出すことができる（以上の計算処理は、図６参照）。
【００４０】
破壊する部材１１ａが判明した後に、この特定された部材１１ａを構造モデルから消去した構造モデルで各部材１１ａの破壊に対する安全率を再計算する。これを繰り返し、構造崩壊の危険を計算することができる。そして、構造崩壊が避けられないとの結果がでた場合には、キーになる部材１１ａに対し応急対策を施すとの想定のもとに構造モデルを再構築し、構造崩壊に対する危険性を再計算し、崩壊を回避させる上でポイントとなる応急対策箇所の特定と、その具体的な応急対策内容とが決定される。
【００４１】
診断と評価の過程で収録もしくは作成された設計図書等の資料、構造物１１の寸法、材料、周辺環境、各構造モデル及び応急処置計画、並びに応急処置、看視用機器の設置状況等の数値、画像データは、発生時点でデータベースに記録保持させる。これは、各種のカメラ２３を含む測器手段２１等から得られた情報を通信・通話器１４を経由させることにより、もしくは直接に分析要員３２が所在している遠隔地のデータベース装置にインターネット等のコンピュータネットワークを介して送信することにより行われる。
【００４２】
設計図書等の資料に関しては、デジタルデータでないものは紙等でアナログ情報としてまず入手した上で、スキャナ等でデジタル変換して収録する。この作業に関しては、別途に分析要員３２の所在する地で行うか、直接にファックス等で送信することにより行われる。データベースのデータのテンプレート（記録用紙）は、図４と図５とに示す処理作業の結果、中間及び最終の結果として得られる項目に構築物１１の位置と所有者等の属性情報とを加えたものである。
【００４３】
本発明における作業項目とデータベースのデータ項目とを対応させることにより、発生時点のデータ記録を容易に行えるようにするとともに、作業途中でデータを検索し、作業の効率化、誤りの発見、対処方針の客観的な決定等の効果を得ることが容易になる。
【００４４】
一方、構築物１１には、情報処理手段３４を介して得られた評価結果に対応し得る各種の応急処置資材が配備されており、応急対策は、例えば図７（ａ）に示す応急対策資材１８を用いて、図７（ｂ）に示すように構築物１１を構成している部材１１ａに巻き付けることにより、部材１１ａが破壊されても耐荷力を完全には失わせないようにする方法があり、この方法に関しては本出願人が特願２０００−１４７９１６としてすでに特許出願している。この方法は有限な変位を伴うことから、この変位によって構造崩壊が起こらなくなるように制御できることが確認されている。具体的には、補強後の構造モデルに応急対策後の部材１１ａの変位・力関係を反映させておき、図８に示す処理手順を踏むことにより安全性を照査することにより行われる。
【００４５】
また、恒久対策としては、構築物１１を構成する部材１１ａの強度を上げる方法や靱性を増す方法や外力の入力を抑える方法などがあり、いずれもすでに実施されているものである。
【００４６】
測器手段２１からなる看視センサーは、診断中のほか、診断後長期にわたる構築物の微動振動や、動的増幅率の変化、地震等の突発災害による異常な振動、長期的な変形、地震等の突発災害による異常な変形の有無を看視する目的で設置されるものであり、上記構造モデルによる応答計算の過程で重要であると認識された箇所に設置される。具体的には、振動計２８や磁方位傾斜計２４等が必要に応じて設置されることになる。
【００４７】
これらの測器手段２１による記録は、インターネット等のコンピュータネットワークを介して遠隔地にある事務所３１にて分析要員３２により収集・分析されてデータベース装置に記録・保持される。また、異常な変形や振動等が感知された場合には、指示要員３２の判断により直ちに発信装置を作動させて、インターネット等のコンピュータネットワークを介することなく直接に現場要員１２が所持する通信・通話器１４の側に信号を送る。この送信システムは、構築物１１の近傍で受信できることが最低条件であり、この場合には、市販のＰＨＳ相互間の連絡システム（商品名：「ホームステーション」）等を利用して作成することができる。広域的な発信に関しては、地震等の広域災害発生時に通信の確保が困難になる点で若干問題があるものの、移動電話システムとインターネットとの組み合わせにより作成することができる。
【００４８】
また、本発明における要員は、図１に示したように構築物１１の内部もしくは周辺位置に各別に所在する現場要員１２と、現場要員１２とは異所に所在させた分析要員３２と、該分析要員３２とは同所もしくは異所、図示例では同所に所在させた指示要員３３とで構成されている。
【００４９】
この場合における要員の具体的な配置関係は、図９（ａ）に示すように国内各地もしくは国外各地に配置されている多数の現場要員１２と、各現場要員１２と対応関係をとって分析作業を分担・担当する並列的に配置された比較的多数の分析要員３２と、これらの分析要員３２を統括する少数の指示要員３３とを配置し、これにより多くの件数の診断と、診断結果に基づく対策とを迅速、かつ、正確に行えるようにしておくことができる。
【００５０】
また、図９（ｂ）に示すように、指示要員３３をツリー状に組織化して階層化させることにより、指示要員３３は、特殊の判断や重要な判断を行う場合に限りより上位の指示要員の指示を仰ぐことができるように配置し、これにより経験がさほど豊かではない指示要員３３であっても、上位に位置する指示要員３３の援助のもとでより適切な指示を分析要員３２や現場要員１２に与えられるようにしておくこともできる。
【００５１】
【発明の効果】
以上述べたように本発明によれば、地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物の安全性確保のための総合対策作業に関わる役割分担された要員を配置し、要員相互間での情報交換の容易化を図ることにより、経験の少ない要員であっても経験豊かな要員の助言と指示を得ることができるので、上記総合対策作業への動員力が増し、必要作業を短期間に終了させることができる。特に、現場要員として構築物の所有者や利用者を動員することもできるので、専門家の来訪を待たないで身近な診断が可能になる。
【００５２】
また、本発明によれば、上記総合対策作業と記録の作成（データベース作成）とは、ほぼ同時進行状態のもとで専門の入力要員を要することなく遂行できるので、記録作業の正確さを増すことができるばかりでなく、記録に要する経費と時間とを大幅に減ずることができる。しかも、記録項目と上記総合対策作業項目とを対応させたため、上記総合対策作業の遂行中に検索し、作業の誤りの発見、対処方針の判断資料等にデータベースを役立てることが容易になる。
【００５３】
さらに、本発明によれば、診断と応急対策とを一連の作業の流れの中で行うことができるので、診断終了時点で構築物の崩壊危険性を大幅に減ずることができる。さらにまた、看視・警報装置を設置することによって、万が一構築物が崩壊した場合であっても、現場要員の避難時間を確保できるばかりでなく、万が一現場要員が崩壊した瓦礫の下敷きになった場合であっても、速やかな発見・救助ができる。
【００５４】
また、本発明によれば、上記総合対策作業に電子機器（コンピュータネットワーク等を介して双方向性を有して接続される携帯端末手段と測器手段と情報処理手段とを含む ）を導入したことにより、作業の迅速化や少人数化はもとより、作業の正確性の向上と時間の短縮、費用低減等の効果を得ることができる。
【００５５】
また、本発明によれば、電探や磁界探査等の方法を調査・診断作業に導入したため、構築物の損傷を最小限に抑えて、迅速、かつ、安価な調査・診断をできるようになる。
【００５６】
また、本発明によれば、診断後継続的に構築物の挙動を看視するため、経年的な劣化の進行、突発的な災害の影響等を即座に検知し、構築物の安全確保、人命救助に必要な措置を迅速に講ずることができる。
【００５７】
また、本発明によれば、違う地点や違う種類の構築物に対する診断作業を本システムによってほぼ同時的に、もしくはデータベースを介して、あるいはツリー上の指示要員を介して関連付けることができるので、作業の統一化を図ることができるという効果を得ることができる。これは、例えば、震災後という緊急性を伴った状況下での上記総合対策作業のように短期間に集中して多数の案件を処理する必要があるときにおいても、上記総合対策作業の客観的な品質の確保、作業結果自体の客観性の確保、多数箇所の効率的な消化処理等の戦略の立案と実行等に極めて有効に寄与させることができる。さらに、上記総合対策作業にデータベースの作成、更新、検索を直接リンクさせたため、ノウハウの蓄積と新しい方法の開発と普及とが個々の構築物の上記総合対策作業と並行して進めることができるという効果も得ることができる。
【００５８】
また、本発明によれば、建物の新築時の中間検査等の、法的に定められた検査を迅速、かつ、効率的に行うことができるのに加え、この検査結果をデータベースとして記録し、１０年後、２０年後等といったような節目の検査、補修計画に反映させたり、突発災害時の損傷原因の究明や応急対策、恒久的な対策の立案作業の資料として有効に役立てることできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のシステム構成例の概要を示す説明図。
【図２】現場要員が所持する携帯端末手段の構成例を示す説明図。
【図３】構築物における測器手段の設置状況及び現場要員との関係を例示する説明図。
【図４】本発明の処理手順の一例を示す説明図。
【図５】本発明の処理手順の一例を示す説明図。
【図６】振動特性調査を用いて行われる部材の破壊に対する安全率を求める際の処理手順を示す説明図。
【図７】（ａ）は応急対策資材の一例を示し、（ｂ）は部材に巻き付けて応急対策を講じた後の状態を示す。
【図８】繰り返し計算による構造崩壊危険度と応急対策の効果を得るための処理手順を示す説明図。
【図９】本発明における要員相互の階層的な配置と並列的な処理の状況を関係を示す説明図。
【図１０】本発明においてツリー構造に要員を配置して総合的な判断と指示とを可能にする説明図。
【符号の説明】
１１ 構築物
１１ａ 部材
１２ 現場要員
１３ 携帯端末手段
１４ 通信・通話器
１５ 異常感知センサー
１６ 自動発信器
１７ 地盤
１８ 応急対策資材
２１ 測器手段
２２ 測長計
２３ カメラ
２４ 磁方位傾斜計
２５ 磁界探査計
２６ 電位探査計
２７ 絶対位置測定器
２８ 振動計
２９ コンクリートコア抜き機
３０ コンクリート強度試験機
３１ 事務所
３２ 分析要員
３３ 指示要員
３４ 情報処理手段
３５ 表示装置
Claims (6)
- 表示機能付きの通信・通話器、人体に及ぼす外的な異常状態を感知する異常感知センサー、および所持者の現在位置を報知する自動発信器を少なくとも含み、１以上の構築物の内部もしくは周辺位置に所在する現場要員が所持して情報を取得・送信するために操作される携帯端末手段と、
各構築物に配備されて当該構築物の構造上の品質に関係する必要情報の入手が可能な構築物の各部の長さを計測する測長計、外形的な構築物情報を得る各種のカメラ、部材の傾斜や方向を計測する磁方位傾斜計、渦磁界変形法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する磁界探査計、電位変形偏差法等の方法で部材の内部又は裏側の鉄筋や筋交い等を検知する電位探査計、前記携帯端末手段の絶対位置を測定する絶対位置測定器、微動観測により地盤や構築物の振動伝達特性を直接計測する振動計、コア抜き時の抵抗力を計測するコンクリートコア抜き機、およびコンクリートサンプルの圧縮強度試験を行うコンクリート強度試験機を少なくとも含む測器手段と、
前記現場要員とは異所に所在させた分析要員および該分析要員とは同所もしくは異所に所在させた指示要員により操作処理される情報処理手段とを、
コンピュータネットワークを介して双方向でのデータの送受を可能に連結するとともに、
前記携帯端末手段と前記測器手段とから取得される構築物に関係する各種のデータは、前記情報処理手段を介して蓄積・診断・評価され、
その際の評価結果に基づいて前記指示要員が策定する応急対策と恒久対策とは、前記情報処理手段に入力され、
該情報処理手段は、対応する現場要員が所持する前記携帯端末手段に対しその指示内容に応じた具体策の実行対処が可能な個別の対応策として送信・指示することを特徴とする地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム。 - 前記情報処理手段は、現場要員が所持する前記携帯端末手段と双方向で情報の送受とその表示とができる表示・会話機能と、予備調査情報を含む構築物に関して得られる各種情報をデータベース化して保持する機能と、前記カメラから取得した画像データを処理する画像処理機能と、システムの全体を統括制御する演算制御機能とを少なくとも備えて構成されていることを特徴とする請求項１に記載の地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム。
- 前記構築物には、前記情報処理手段を介して得られた評価結果に対応し得る各種の応急処置資材を配備させることを特徴とする請求項１又は２に記載の地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム。
- 前記評価結果に基づいた構築物における要処置部位に対する応急的な補強は、前記応急処置資材を用いて現場要員により行われることを特徴とする請求項３に記載の地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム。
- 前記情報処理手段を介して行われる各種の情報の蓄積・診断・評価の処理作業は、相互に離れた複数箇所に並列的に配置させた各分析要員に分担させて行わせることを特徴とする請求項１ないし４のいずれかに記載の地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム。
- 前記情報処理手段を介して指示要員により行われる各種の指示作業は、ツリー状となって組織化された多数の指示要員のもとで統括的もしくは階層的に行わせることを特徴とする請求項１ないし５のいずれかに記載の地震等の突発的な外力により影響を受ける構築物のための総合対策システム。
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