JP4986715B2 - Damage diagnosis system for buildings - Google Patents
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Description
本発明は、地震によって建物が被災した際に、その被災状況を診断する被災診断システムに関するものである。 The present invention relates to a damage diagnosis system for diagnosing a damage situation when a building is damaged by an earthquake.
従来、過去に起きた大地震の地震波を建物の構造データに入力して、建物の変形量を算出し、その建物の耐震性を評価する耐震性能診断システムが知られている(特許文献1,2など参照)。
Conventionally, a seismic performance diagnosis system is known in which seismic waves of large earthquakes that occurred in the past are input to building structure data, the amount of deformation of the building is calculated, and the earthquake resistance of the building is evaluated (
この耐震性能診断システムは、建設する前の設計段階の住宅、又は建設後の住宅に対して、耐震性能を診断し、耐震性能を強化したり、資産価値又は被災時の改修費を算定したりするために使用されている。
一方、大地震が発生した場合に、多くの顧客を抱える住宅メーカなどでは、顧客の被災状況を迅速に把握して、被害の大きい住宅から優先して対応していくことが求められることがある。 On the other hand, in the event of a major earthquake, a housing maker with many customers may be required to quickly grasp the customer's damage situation and give priority to responding to damaged houses. .
しかしながら、地震後の混乱の中では、被災した住宅の顧客に連絡が取れないケースが多く、特に、損傷度合いが大きな住宅の顧客に対して連絡を待って対処していたのでは、緊急を要する対応が後回しになってしまうおそれがある。 However, there are many cases where it is impossible to contact the customers of damaged houses in the confusion after the earthquake. There is a risk that the response will be delayed.
さらに、被災状況を予測せずに現地に調査に向かっても、実態を把握するまでに時間がかかるので、多くの建物が被災している場合は、迅速に顧客の要望に応えることができないおそれもある。 In addition, even if we go to the site without predicting the damage situation, it takes time to grasp the actual situation, so if many buildings are damaged, we may not be able to respond quickly to customer requests. There is also.
そこで、本発明は、地震によって建物が被災した状況を遠隔で的確に把握できるとともに、被災程度に応じて優先順位を付けて迅速な対応をおこなうことが可能になる建物の被災診断システムを提供することを目的としている。 Therefore, the present invention provides a building damage diagnosis system that can accurately and remotely grasp the situation that a building has been damaged by an earthquake, and that can prioritize and respond quickly according to the extent of the damage. The purpose is that.
前記目的を達成するために、本発明の建物の被災診断システムは、地震による複数の建物の被災状況を診断する建物の被災診断システムであって、建物毎に取り付けられてその地点の地震波を計測する地震波測定部と、前記地震波測定部から送信された前記地震波を受信する受信部と、その受信した地震波とその地震波が検出された建物の構造データとから建物の変形量を算出する変形量算出部と、前記変形量算出部によって算出された建物毎の変形量の大きさの順位付けをおこなう優先順位算出部と、を備えたことを特徴とする。 In order to achieve the above object, the building damage diagnosis system of the present invention is a building damage diagnosis system for diagnosing the damage situation of a plurality of buildings due to an earthquake, and is attached to each building and measures seismic waves at that point. A deformation amount calculation that calculates a deformation amount of the building from the seismic wave measurement unit, the receiving unit that receives the seismic wave transmitted from the seismic wave measurement unit, and the received seismic wave and the structure data of the building from which the seismic wave was detected And a priority order calculation unit for ranking the magnitude of deformation amount for each building calculated by the deformation amount calculation unit.
ここで、前記建物の変形量は層間変形量とすることができる。 Here, the deformation amount of the building may be an interlayer deformation amount.
また、建物の外観による被災状況の確認が可能な部位を前記建物毎に算出する指標部位算出部を備えていることが好ましい。 Moreover, it is preferable to provide an index part calculation unit that calculates a part where the damage status can be confirmed by the appearance of the building for each building.
このように構成された本発明の建物の被災診断システムでは、建物毎に地震波を計測する地震波測定部が取り付けられており、その地震波を受信部で受信して、その建物の地震による変形量を算出する。そして、その算出された変形量を、大きさの順に順位付けする優先順位算出部を備えている。 In the building damage diagnosis system of the present invention configured as described above, a seismic wave measuring unit for measuring seismic waves is attached to each building, the seismic wave is received by the receiving unit, and the deformation amount of the building due to the earthquake is measured. calculate. Then, a priority order calculation unit that ranks the calculated deformation amounts in order of size is provided.
このため、遠隔地にいながらにして、的確かつ迅速に建物の被災状況を予測することができ、また、その被害の大きさを順位付けることができるので、被害が大きな建物から迅速に対応することができる。 For this reason, it is possible to accurately and quickly predict the damage status of a building while being in a remote area, and to rank the magnitude of the damage, so it is possible to respond quickly from the building with the most damage. .
また、現地に赴く前に、予め指標部位算出部によって建物の被災状況が確認できる位置を算出しておけば、現地で建物のその部位を見ることで被災状況を目視によって迅速に確認することができる。 In addition, if the location where the damage status of the building can be confirmed is calculated in advance by the index part calculation unit before going to the site, the damage status can be quickly confirmed visually by looking at the site of the building on site. it can.
以下、本発明の最良の実施の形態について図面を参照して説明する。 The best mode for carrying out the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本実施の形態の被災診断システム1の概略構成を説明するための説明図で、図2は、被災診断システム1の管理側装置4の構成を説明するブロック図である。
FIG. 1 is an explanatory diagram for explaining a schematic configuration of a
まず、図1を参照しながら構成を説明すると、この被災診断システム1は、建物としてのユニット建物5A−5C毎に設置される地震波測定部としての地震計2A−2Cと、その地震計2A−2Cと管理側装置4を繋ぐ通信網としてのネットワーク3と、複数の建物の被災状況の順位付け及び被災状況を確認するための指標部位の算出をおこなう管理側装置4とから主に構成される。
First, the configuration will be described with reference to FIG. 1. The
この地震計2A−2Cは、ユニット建物5A−5Cの基礎上、又はその周囲の地表面上に設置されて、地震波加速度を測定する加速度計である。
This
また、ネットワーク3には、インターネットや専用回線などが使用でき、地震計2A−2Cによって検出された地表面観測波形を、住宅メーカの本社などの各ユニット建物5A−5Cの建設地から離れた場所にある管理側装置4に送信する。
The
また、管理側装置4は、複数のユニット建物5A−5Cの被害の大きさを順位付けする優先順位算出部41と、被災したユニット建物5A−5Cの目視可能な損傷位置を算出する指標部位算出部42とから主に構成されている。
In addition, the management-side device 4 ranks the priority
続いてこの管理側装置4の構成について、図2を参照しながら説明する。 Next, the configuration of the management side device 4 will be described with reference to FIG.
この管理側装置4は、ネットワーク3を介して送信される地震波データを受信するインターフェースとしての受信部43と、記憶部45と、各ユニット建物5A−5Cの地震時の変形量を算出する変形量算出部としての層間変形量算出部44と、優先順位算出部41と、指標部位算出部42と、演算結果などを出力する出力部46とから主に構成されている。
The management-side device 4 includes a
この記憶部45は、ハードディスクドライブ、光磁気ディスクドライブ、ROM、RAMなどの記憶媒体によって構成される。この記憶部45には、層間変形量算出部44、優先順位算出部41、指標部位算出部42などで演算をおこなわせるためのプログラムや、その演算に必要となるデータ等が記憶されている。また、受信部43で受信した地震波データも、記憶部45に記憶させることができる。
The
また、層間変形量算出部44では、各ユニット建物5A−5Cの変形量として層間変形量を算出する。ここでは、層間変形量として、1階の床と2階の床との水平変位差である層間変位S1−S3(図1参照)を使用する。なお、層間変形量として使用できるのは層間変位に限定されるものではなく、層間変位を1階の高さhで割った層間変形角を使用してもよい。
Further, the interlayer deformation
この層間変形量算出部44では、建物応答解析によって層間変形量を算出する。この建物応答解析では、記憶部45に記憶された各ユニット建物5A−5Cの構造データと、受信した地震波データ又は一旦、記憶部45に記憶された地震波データとによって解析をおこなう。
The interlayer deformation
このユニット建物5(ユニット建物5A−5Cのいずれも特定しない場合は、符号を5とする。)の構造データとは、図4に示すような建物ユニット50を連結して構築されるユニット建物5の構造部材や非構造部材などの解析に使用する部材に関係するデータである。
The structural data of this unit building 5 (if none of the
例えば、図4に示す建物ユニット50は、四隅に配置される4本の柱51,・・・と、その上端間に横架される梁としての天井梁52,・・・と、その下端間に横架される梁としての床梁53,・・・とから構成されるラーメン構造体500を主たる構造部材としている。
For example, the
そして、床梁53,53間には、所定の間隔を置いて複数の小梁54,・・・が架け渡されており、図4の前面側の柱51,51間には、4枚の外壁パネル6,・・・を取り付けるための5本の間柱55,・・・が配置されているが、これらはいずれも非構造部材であり、解析時に考慮するか否かは任意に設定することができる。
Further, a plurality of
このような構造部材や非構造部材のデータとしては、幅や長さなどの形状、材料特性、部材剛性などのデータを記憶させておく。ここで、材料特性には、ヤング率、線膨張係数、線形特性、非線形特性などがある。また、部材剛性としては、断面積、断面二次モーメントなどがある。 As data of such structural members and non-structural members, data such as shape such as width and length, material characteristics, and member rigidity are stored. Here, the material characteristics include Young's modulus, linear expansion coefficient, linear characteristics, and nonlinear characteristics. The member rigidity includes a cross-sectional area, a cross-sectional secondary moment, and the like.
このようにして構成される建物ユニット50のモデルを複数連結したユニット建物5A−5C毎の3次元モデル用のデータ又はそれの基になるデータが、記憶部45には構造データとして記憶されており、層間変形量算出部44において取り込んだ地震波データと対応付けられたユニット建物5A−5Cの構造データが読み込まれることになる。
The data for the three-dimensional model for each of the
そして、地震応答解析では、このようにして作成されたユニット建物5A(5B,5C)のモデルに、そのユニット建物5A(5B,5C)において検出された地震波データを入力して解析をおこなう。
In the seismic response analysis, the seismic wave data detected in the
すなわち、地震波データは、時々刻々と変化する地震波による加速度データで、この地震波データをユニット建物5A(5B,5C)のモデルの底部(地盤面)に入力することで、加速度に建物質量を乗じた水平外力がモデルに作用し、ユニット建物5A(5B,5C)の変形量などの解析がおこなわれる(時刻歴応答解析)。
That is, the seismic wave data is acceleration data due to seismic waves that change every moment, and this seismic wave data is input to the bottom (ground surface) of the model of the
そしてこの解析によって算定された層間変形量は、記憶部45に一旦記憶させたり、優先順位算出部41に直接送信したりする。
Then, the interlayer deformation amount calculated by this analysis is temporarily stored in the
続いて、優先順位算出部41では、層間変形量算出部44で算出された各ユニット建物5A−5Cの層間変形量を、大きい順に並べ替えて順位付けをおこなう。すなわち、層間変形量が大きい建物が被害の大きい建物であると判断して、優先順位を層間変形量の大きさに基づいて順番に付けていく。
Subsequently, in the priority
この際、各ユニット建物5A−5Cの層間変形量の算出は、同時期におこなわれるとは限らないので、記憶部45に記憶された各ユニット建物5A−5Cの層間変形量を読み込んで順位付けをおこなうようにすることもできる。
At this time, since the calculation of the interlayer deformation amount of each
一方、指標部位算出部42では、被災した建物がどのような順番で壊れていき、その際に、損傷程度の目安(指標)がどの部位に現れるかをユニット建物5A−5C毎に解析する。この指標部位算出部42での解析は、予め解析をおこなって解析結果をデータテーブルにしておいて、層間変形量算出部44で算出された層間変形量に対応して指標部位を算出するようにしておいてもよいし、地震波を受信したときに解析をおこなうようにしてもよい。なお、この指標部位算出部42の詳細な解析方法については後述する。
On the other hand, the index
また、出力部46は、モニタ、プリンタなどで構成されており、優先順位算出部41や指標部位算出部42で算出された演算結果を、例えば図13に示すようなリスト形式で出力する。
The
次に、図3を参照しながら、被災診断システム1の処理の流れについて説明する。
Next, the processing flow of the
地震が発生すると、図1に示すように各邸宅(例えばA邸、B邸、C邸)に設置された地震計2A−2Cがその地点の地表面地震波を検知し、ネットワーク3を介して管理側装置4にそれぞれの地震波データを送信する(ステップS1)。
When an earthquake occurs, as shown in FIG. 1,
この地震波データは、住宅メーカの本社などに設置されている管理側装置4の受信部43で受信される(ステップS2)。
This seismic wave data is received by the receiving
この受信された地震波データは、記憶部45に格納されるとともに、層間変形量算出部44にも送られる。ここで、この地震波データには、それを検出した各邸宅A−Cを識別する識別符号が付けられている。
The received seismic wave data is stored in the
そして、層間変形量算出部44では、この地震波データに付けられた識別符号に基づいて、記憶部45から対応するユニット建物5Aの構造データを読み出して層間変形量の解析をおこなう(ステップS3)。この層間変形量の解析は、地震波データが受信されたすべてのユニット建物5B,5Cについておこなう。また、ここで算出された層間変形量は、記憶部45に記憶させる。
Then, the interlayer deformation
続いて、各ユニット建物5A−5Cの層間変形量を優先順位算出部41に送り、層間変形量の大きいものから順に順位を付ける(ステップS4)。
Subsequently, the interlayer deformation amount of each
また、各ユニット建物5A−5Cについては、層間変形量算出部44で算出された層間変形量が生じた際に、建物のどの部位が損傷するかを指標部位算出部42において算出する(ステップS5)。
Further, for each
そして、このようにして演算された結果を、図13に示すような表にしてプリンタなどの出力部46から出力する(ステップS6)。この図13の表は、左端の列に各邸宅名が記載され、その隣の列に層間変形量算出部44で算出された各ユニット建物5A−5Cの層間変形量が出力されている。
The results calculated in this way are output from the
また、その隣の列には、層間変形量の大きさを定性的に示した被災レベルが出力される。この被災レベルは、層間変形量に対応した表示(例えば、「軽微」、「大」、「中」)が決められており、層間変形量算出部44で数値と被災レベルが対応付けられ、層間変形量とともに記憶部45に記憶されている被災レベルを読み出して出力する。
Also, in the adjacent column, the damage level that qualitatively indicates the magnitude of the interlayer deformation is output. This damage level is determined according to the interlayer deformation amount (for example, “minor”, “large”, “medium”), and the interlayer deformation
さらに、層間変形量の大きさに基づいた順位が「対応をおこなう優先順位」の列に記載される。ここでは、最も大きな層間変形量が算出されたB邸が「1位」となり、続いてC邸が「2位」、A邸が「3位」と表示されている。このため、この優先順位を見た担当者は、この順番に従って各邸宅を訪問して実際の被災状況を確認していけばよい。 Further, the order based on the magnitude of the interlayer deformation amount is described in the column “priority for correspondence”. Here, House B for which the largest amount of interlayer deformation is calculated is “1st place”, followed by House C is “2nd place”, and House A is “3rd place”. For this reason, the person in charge who sees this priority order should visit each residence according to this order and confirm the actual disaster situation.
そして、この現地訪問時に被災状況の確認の目安となるのが、右端の列に出力された「指標部位」である。例えば、B邸では、「車庫入口横の外壁」が損傷していれば、予想した通りの損傷レベルと考えられるので、損傷個所の予想に基づいて部材の交換、補修などの段取りを進めていけばよい。 The “index part” output in the rightmost column is a guideline for confirming the damage status during this field visit. For example, in House B, if the “outer wall next to the garage entrance” is damaged, it can be assumed that the damage level is as expected, so proceed with the replacement, repair, etc. of the parts based on the expected damage location. That's fine.
また、C邸では、「玄関横の外壁」となっているが、実際に訪問して調査してもその部分に損傷が見られなければ、一旦、現地調査を中断して、次の邸の調査に移ってもよい。 In House C, it is the “outer wall next to the entrance”, but if there is no damage in the area even after actually visiting the site, the site survey will be suspended and You may move on to research.
そして、A邸では、「1階出入り窓横の外壁」となっているが、その個所に加えて別の個所でも損傷が発見された場合は、地震計2Aで検出された地震波データに反映されない揺れによる被害があったと考えて、充分な現地調査又は解析をおこなって、その他に外観にあらわれない部位の損傷がないかを確認する。
And in House A, it is “the outer wall next to the first floor entrance window”, but if damage is found in another place in addition to that place, it is not reflected in the seismic wave data detected by the
次に、この指標部位算出部42の詳細な解析方法について説明する。
Next, a detailed analysis method of the index
図4には、この解析で使用する建物ユニット50の構成を示した。この建物ユニット50は、柱51,・・・と天井梁52,・・・と床梁53,・・・とを剛接合して構成されるラーメン構造体500を主たる構造部材としている。そして、上端が天井梁52に連結されるとともに、下端が床梁53に連結された間柱55,・・・が、柱51,51間に配置されており、この間柱55,・・・に外壁パネル6の側縁が接合されている。
FIG. 4 shows the configuration of the
また、図5には図4のI−I矢視方向の断面図を、図6には図4のII−II矢視方向の断面図を示した。 5 shows a cross-sectional view in the direction of arrows II in FIG. 4, and FIG. 6 shows a cross-sectional view in the direction of arrows II-II in FIG.
この外壁パネル6は、矩形の面材としての硬質木片セメント板62と、その裏面側の縁部にウレタン系の接着剤63を介して接合されるフレーム61,61とから主に構成される。
The
そして、このフレーム61,61には、リベット64を挿通させる孔が上下方向に間隔を置いて複数開口されており、間柱55とはこのリベット64,・・・を介して接合される。
A plurality of holes through which the
また、この間柱55は、梁52,53に連結させる上端及び下端が、断面視略コ字形の本体部よりも断面積が小さくなるように、コ字形のウェブ部だけで形成された板状に形成されており、ボルト56,56を介して天井梁52と床梁53に締結されている。
In addition, the
この指標部位算出部42による解析は、建物の変形に伴って作用する応力によって、最初に損傷する部位、続いて損傷する部位、というように、損傷する部位の順序が解析によって算出できるように設計された建物に対して適用される。
The analysis by the index
すなわち、この建物ユニット50に、水平外力としての地震力が作用すると、始めは間柱55,55間を連結する外壁パネル6がブレースのような働きをしてラーメン構造体500とともに建物ユニット50の揺れを抑える働きをする。
That is, when a seismic force as a horizontal external force acts on the
この状態は、設計値を建築基準法で定める地震力とした場合は、その大きさに至るまで続く。また、設計値を建築基準法で定める地震力の1.25倍又は1.5倍とした場合は、その地震力に至るまで続く。 This state continues until the design value is the seismic force determined by the Building Standards Act. If the design value is set to 1.25 times or 1.5 times the seismic force specified by the Building Standards Law, it continues until the seismic force is reached.
以下、さらに詳細に一次設計と二次設計における状態について説明する。ここで、一次設計の地震力は、建築基準法でいう標準せん断力係数Cdを0.2としたときの地震力、二次設計の地震力は、建築基準法でいう必要保有水平耐力となる地震力とする。 Hereinafter, the states in the primary design and the secondary design will be described in more detail. Here, the seismic force of the primary design is the seismic force when the standard shear force coefficient Cd as defined in the Building Standards Act is 0.2, and the seismic force of the secondary design is the seismic force that is the required retained horizontal strength as defined in the Building Standards Act And
そして、作用する地震力の大きさが一次設計の範囲内ならば、間柱55と外壁パネル6のフレーム61とを接合するリベット64に作用するせん断力は、フレーム61の支圧耐力の範囲内に収まり、リベット孔が塑性変形することはない。
If the magnitude of the acting seismic force is within the range of the primary design, the shearing force acting on the
ここで仮に、リベット孔が拡大する前にフレーム61と硬質木片セメント板62との接着剤63による接合が剥がれると、その影響によってある地震力に達したときに一気に建物ユニット50が崩壊してしまうおそれがある。
Here, if the joint of the
これに対して、地震力が増加してリベット孔が塑性変形して押し広げられて、外壁パネル6が荷重を徐々に受けなくなるようにすることで、建物ユニット50の変形量は大きくなるものの、それによって地震エネルギーを吸収することができるので、ラーメン構造体500や外壁パネル6が壊滅的に損傷することを防止することができる。
On the other hand, the amount of deformation of the
また、外壁パネル6が荷重を受けなくなると、間柱55の上下端のバネ部の伸縮が大きくなって、その後の地震力の増加に対しても建物ユニット50はねばり強く耐えて、倒壊や崩壊を防ぐことができる。
Further, when the
また、損傷する前に荷重を受けなくなった外壁パネル6やラーメン構造体500は、著しく損傷しておらず再利用することができるので、地震後に短期間かつ経済的に建物ユニット50の修復をおこなうことができる。
Further, since the
このように破壊する順序が決められている建物ユニット50は、どこが損傷しているかによってその建物の被災状況の程度を把握することができる。
Thus, the
一方、このように順番通りに破壊させるには、その建物ユニット50を構成する部材の材料特性又は部材特性を把握しておく必要がある。
On the other hand, in order to destroy in this order, it is necessary to grasp the material characteristics or member characteristics of the members constituting the
そこで、この外壁パネル6のフレーム61には、材料特性を明確にするために、JIS規格に規定される一般構造用圧延鋼材(SS400)を使用し、間柱55には同じくSS400のフレーム61より厚い鋼材を使用する。
Therefore, for the
また、リベット64は、かしめ後のせん断強度がフレーム61の引張強さより大きくなるワンサイドリベットを使用する。
The
そして、このフレーム61と間柱55とをリベット64で接合したリベット接合部に単調載荷したせん断試験をおこない、このリベット接合部の降伏強度Pyと引張強さPmaxはリベット64のせん断強度より小さくなることを確認し、フレーム61のリベット孔が最初に変形して接合が破壊されるようにする。
Then, a shear test in which the
また、外壁パネル6は、形状、開口の大きさなど様々な仕様のものが建物ユニット50には使用されているので、それらの部材特性をデータとして保有しておく必要がある。例えば、図6に示すように、一本のフレーム61あたり6本のリベット64(間隔300〜600mm)で間柱55に接合した試験体を使って部材特性の試験をおこなう。この試験体は、図7(a)に示すように幅900 mm 、高さ2400 mm の外壁パネル6の両側縁を、間柱55,55にそれぞれ6本のリベット64,・・・を介して接合したものである。
Further, since the
そして、この試験体の一方の間柱55を固定し、他方の間柱55に上向きの力Pを作用させて交番繰り返しによる単調載荷のせん断試験を実施した結果、図7(b)に示すような変位δと作用力Pとの関係を示す試験結果が得られた。
Then, as a result of carrying out a shear test of monotonic loading by repeating alternating force by fixing one
このように部材特性や材料特性を試験や解析によってデータとして取得し、それらの部材特性や材料特性に基づいて、図8に示すような2次元解析用の建物ユニットモデル7による解析をおこなう。
In this way, member characteristics and material characteristics are acquired as data through tests and analysis, and analysis is performed using a
この建物ユニットモデル7は、モデル化された柱モデル71、天井梁モデル72、床梁モデル73によってラーメン構造体モデル70が構成されている。このラーメン構造体モデル70の剛接合部は、回転バネモデル74でモデル化され、バネ値には剛接合部の載荷試験結果に基づいた値が使用される。また、間柱モデル75の上下端と梁モデル72,73との間には、試験で得られたバネ値のバネ部モデル76がモデル化されている。そして、ラーメン構造体モデル70を、2本の柱モデル71,71の直下の支点78,78でそれぞれ支持させている。
In the
また、間柱モデル75,75間は外壁パネルモデル77で連結した。この外壁パネルモデル77は、上記したリベット接合部のせん断試験結果を基にして、枠組壁工法建築物設計指針(国土交通省住宅建築指導課監修)に従いブレース置換をおこなったものである。
Further, the
すなわち、図7(b)に示した1次剛性K0と等価なブレース断面で置き換え、このP−δの関係を、図9に示すような断面Aaのブレースの軸力Nとブレース軸方向変位δNとの関係に変換して、図8の外壁パネルモデル77として組み込む。
That is, the brace section equivalent to the primary stiffness K0 shown in FIG. 7B is replaced, and the relationship of P−δ is changed between the axial force N of the brace having the section Aa and the brace axial displacement δN as shown in FIG. And is incorporated as an outer
また、このブレース断面Aaの決定により、図7(b)のK0に対応する図9のブレースの1次剛性Kb0が求まるので、続いて第1降伏点aa、第2降伏点bb、終局耐力点ccを図9に示すように定めていく。すなわち、図9の第1降伏点N1については、図7(b)のa点に対応するせん断力faと水平変形量daの値を、ブレース断面がAaとなる外壁パネルモデル77に代入し応力解析を行い、ブレース軸力N1及びブレース軸方向変位d1を求める。
Further, since the determination of the brace cross section Aa determines the primary stiffness Kb0 of the brace of FIG. 9 corresponding to K0 of FIG. 7B, subsequently, the first yield point aa, the second yield point bb, the ultimate strength point. cc is determined as shown in FIG. That is, for the first yield point N1 in FIG. 9, the values of the shear force fa and the horizontal deformation amount da corresponding to the point a in FIG. 7B are substituted into the outer
続いて、2次剛性Kb1については、図7(b)のK1になるようにブレース断面Abを変更し、図7(b)のb点に対応するせん断力fbと水平変形量dbとにより応力解析を行い、ブレース軸力N2及びブレース軸方向変位d2を求める。また、3次剛性Kb2及び終局耐力点ccについても同様に求める。 Subsequently, for the secondary stiffness Kb1, the brace cross section Ab is changed so as to be K1 in FIG. 7B, and the stress is determined by the shear force fb and the horizontal deformation amount db corresponding to the point b in FIG. 7B. Analysis is performed to determine the brace axial force N2 and the brace axial displacement d2. Similarly, the tertiary rigidity Kb2 and the ultimate strength point cc are obtained.
そして、この建物ユニットモデル7に対して、図10,11,12に示すような交番加力による増分解析を実施する。
Then, an incremental analysis using an alternating force as shown in FIGS. 10, 11, and 12 is performed on the
この増分解析は、層間変形量を建物ユニットモデル7の頂部に与え、徐々に交番する層間変形量を増やしていくときに、すべての外壁パネルモデル77,・・・のブレースの軸力Nを監視しておき、各種外壁ごとにあらかじめ設定された損傷しきい値や崩壊しきい値(Nmax)と比較することにより、解析モデルを変更していく。
This incremental analysis gives the amount of interlayer deformation to the top of the
すなわちこの増分解析は、いずれかの外壁パネルモデル77,・・・のブレース軸力Nが設定した崩壊しきい値(Nmax)以上になった時に、最も大きく崩壊しきい値を超えた外壁パネルモデル77をモデル上から除去し、更に増分解析をそれまでに計算された変位から再開するというような解析アルゴリズムの構成となっている。
That is, this incremental analysis is performed when the outer
ここで、図12の(c)に示すように、解析の終了としている層間変形量(層間変位)のh/15は、建物の倒壊の可能性が出てくる安全限界を示している。 Here, as shown in FIG. 12 (c), h / 15 of the interlayer deformation amount (interlayer displacement) which is the end of the analysis indicates a safety limit at which the possibility of collapse of the building appears.
このように指標部位算出部42による建物ユニットモデル7の解析によれば、地震時の最大層間変形量がわかれば、地震等の交番外力によりどの外壁が先に損傷するかということや、どの程度交換しなければならない外壁や部材があるかがわかる。
Thus, according to the analysis of the
また、このような増分解析により弱い部位から徐々に壊れていく様子が推定できるので、どの程度の層間変形量が生ずれば、どの外壁が壊れ、その際には、柱・梁などの構造部材がどんな状況になっているかを推定することができる。 In addition, it is possible to estimate how the material gradually breaks from the weak part by such incremental analysis, so what amount of interlayer deformation causes which outer wall breaks, and in that case, structural members such as columns and beams Can be estimated.
次に、本実施の形態の建物の被災診断システム1の作用について説明する。
Next, the operation of the building
このように構成された本実施の形態のユニット建物5A−5Cの被災診断システム1では、ユニット建物5A−5C毎に地震波を計測する地震計2A−2Cが取り付けられており、その地震波を受信部43で受信して、そのユニット建物5A(5B,5C)の地震による層間変形量を算出する。そして、その算出された層間変形量を、大きさの順に順位付けする優先順位算出部41を備えている。
In the
このため、遠隔地にいながらにして、的確かつ迅速にユニット建物5A−5Cの被災状況を予測することができ、また、その被害の大きさを順位付けることができるので、被害が大きなユニット建物5A−5Cから迅速に対応することができる。
For this reason, it is possible to accurately and quickly predict the damage status of the
また、現地に赴く前に、予め指標部位算出部42によってユニット建物5A−5Cの被災状況が確認できる位置を算出しておけば、現地でユニット建物5A−5Cのその部位を見ることで被災状況を目視によって迅速に確認することができる。
Moreover, if the position where the damage status of the
さらに、外壁パネル6が著しく損傷しておらず再利用できる場合は、屋外側から外壁パネル6をビス止めする方法によって、容易に補修することができる。
Furthermore, when the
以上、図面を参照して、本発明の最良の実施の形態を詳述してきたが、具体的な構成は、この実施の形態又は実施例に限らず、本発明の要旨を逸脱しない程度の設計的変更は、本発明に含まれる。 Although the best embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment or example, and the design does not depart from the gist of the present invention. Such modifications are included in the present invention.
例えば、前記実施の形態ではユニット建物5,5A−5Cを建物として説明したが、これに限定されるものではなく、工業化住宅だけでなく在来工法で構築される建物にも本発明を適用できる。
For example, in the above-described embodiment, the
また、前記実施の形態では、建物の変形量として1階の床と2階の床との水平変位差である層間変位を使用したが、これに限定されるものではなく、層間変形角、その他の位置の層間変位、その他の部材の変形量などを建物の変形量として使用してもよい。 Moreover, in the said embodiment, although the interlayer displacement which is the horizontal displacement difference of the floor of the 1st floor and the floor of the 2nd floor was used as a deformation amount of a building, it is not limited to this, an interlayer deformation angle, others The interlayer displacement at the position of, and the deformation amount of other members may be used as the deformation amount of the building.
さらに、前記実施の形態では、指標部位算出部42によって建物の被災状況を確認する際の指標部位を算出させたが、これに限定されるものではなく、指標部位算出部42による算出はおこなわず、対応をおこなう優先順位のみを出力させてもよい。
Furthermore, in the above embodiment, the index
1 被災診断システム
2A−2C 地震計(地震波測定部)
4 管理側装置
41 優先順位算出部
42 指標部位算出部
43 受信部
44 層間変形量算出部(変形量算出部)
46 出力部
5A−5C ユニット建物(建物)
6 外壁パネル(指標部位)
1
4 management-
46
6 outer wall panel (index part)
Claims (2)
建物毎に取り付けられてその地点の地震波を計測する地震波測定部と、
前記地震波測定部から送信された前記地震波を受信する受信部と、
その受信した地震波とその地震波が検出された建物の構造データとから建物の変形量を算出する変形量算出部と、
前記変形量算出部によって算出された建物毎の変形量の大きさの順位付けをおこなう優先順位算出部と、
前記変形量算出部で算出された変形量と定性的に示される被災レベルとが対応付けられて記憶される記憶部と、
建物の被災状況が外観にあらわれて目視可能となる部位を前記建物毎に算出する指標部位算出部とを備え、
前記建物は、外壁パネルのフレームとラーメン構造体側の間柱とがリベットで接合されるとともに、リベット孔が最初に塑性変形するように設計されていることを特徴とする建物の被災診断システム。 A building damage diagnosis system for diagnosing the damage situation of multiple buildings due to an earthquake,
A seismic wave measurement unit that is attached to each building and measures seismic waves at that point;
A receiving unit for receiving the seismic wave transmitted from the seismic wave measuring unit;
A deformation amount calculation unit that calculates a deformation amount of the building from the received seismic wave and the structure data of the building in which the seismic wave is detected;
A priority calculation unit that ranks the size of the deformation amount for each building calculated by the deformation amount calculation unit;
A storage unit for storing the deformation amount calculated by the deformation amount calculation unit and the damage level qualitatively indicated ;
An index part calculation unit that calculates a part of the building that can be visually observed when the damage situation of the building is visible;
The building damage diagnosis system is characterized in that the building is designed so that the frame of the outer wall panel and the pillar on the side of the ramen structure are joined by rivets, and the rivet holes are first plastically deformed .
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