JP6609403B2 - 構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラム - Google Patents

Description

本発明は、構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラムに関する。

地震等の外的要因に応じた構造物の応答を予測することが行われている。例えば、特許文献１には、質点モデルにより建物をモデル化した建物モデルに基づいて建物の特性を予備解析して特性データを算出しておき、緊急地震速報を受信すると、予め算出した特性データを照合して、建物の基礎部の予測震度と予測到達余裕時間、建物の各階毎の予測震度を算出することが記載されている。

特許第５１１３４７５号公報

しかしながら、上述の特許文献では、建物モデルに基づいて予測を行うため、予めモデル化した建物モデルと実際の建物の状態とが異なれば予測精度は低い。例えば、実際の建物の状態は経年劣化や損傷により変化しており、予め想定した建物モデルとは異なる場合がある。このような変化に対応するため、例えば不定期または定期的にモデル解析を行って建物モデルを修正することが考えられるが、このような作業には手間や時間がかかるとともに、予測精度がモデル化の精度に依存するため、予測結果の信頼性も低い。このように、簡易に構造物の状態を検証することが困難である。

本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、簡易に構造物の状態を検証する構造物検証システム、構造物検証装置、構造物検証プログラムを提供する。

上述した課題を解決するために、本発明の一態様は、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測された第１センサデータと、傾斜角を計測するセンサによって計測された第２センサデータとを、センサデータの履歴として、前記センサデータの取得日時に関連付けて記憶するセンサデータ履歴記憶部と、緊急地震速報を受信して、前記受信した緊急地震速報に基づいて建物の揺れの大きさを予測して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に、当該建物の揺れの大きさが所定の大きさを超えると予測されると、前記第１センサデータと、前記第２センサデータとを前記センサデータ履歴記憶部に記憶させて、前記建物の揺れの大きさが前記所定の大きさを超えると予想される地震について、前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第１センサデータの履歴に基づいて層間変形角と固有周期とを算出し、前記緊急地震速報に対応する地震による前記層間変形角の変化と、前記緊急地震速報に対応する地震による前記固有周期の変化とに基づいて、前記緊急地震速報に対応する地震による前記構造物の揺れの判定を実施して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第２センサデータの履歴を用いて、前記緊急地震速報に対応する地震後の前記構造物の傾斜角の変化の判定を実施して、前記構造物の揺れの判定の結果と前記構造物の傾斜角の変化の判定の結果とに基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定する制御部とを備えることを特徴とする構造物検証システムである。

また、本発明の一態様は、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部と、外的要因に応じた構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する応答特性データ記憶部と、センサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、応答特性データを算出し、算出した応答特性データを応答特性データ記憶部に記憶させる応答特性データ算出部と、を備えることを特徴とする構造物検証システムである。

また、本発明の一態様は、構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける要因データ受付部と、要因データ受付部に入力された要因データに対応する応答特性データを応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、外的要因による構造物の応答を予測する応答予測部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、応答予測部による予測結果に基づいて、構造物に付属する設備に対する制御信号を送信する設備制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、外的要因である地震の規模を含む緊急地震速報を受信し、受信した緊急地震速報を要因データとして要因データ受付部に入力する緊急地震速報制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、緊急地震速報制御部が緊急地震速報を受信してから所定時間内にセンサによって計測されたセンサデータを、センサデータ履歴記憶部に記憶させるセンサデータ制御部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、外的要因である地震により構造物が応答した後に、地震に応じてセンサによって計測されたセンサデータに基づいて、地震によって停止された構造物に付属する設備の停止を解除するか否かを判定する停止解除判定部と、を備えることを特徴とする。

また、本発明の一態様は、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測された第１センサデータと、傾斜角を計測するセンサによって計測された第２センサデータとを記憶するセンサデータ履歴記憶部であって、緊急地震速報を受信して、前記受信した緊急地震速報に基づいて建物の揺れの大きさを予測して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に、当該建物の揺れの大きさが所定の大きさを超えると予測されると、前記第１センサデータと、前記第２センサデータとを前記センサデータ履歴記憶部に記憶させて、前記建物の揺れの大きさが前記所定の大きさを超えると予想される地震について、前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第１センサデータの履歴に基づいて層間変形角と固有周期とを算出し、前記緊急地震速報に対応する地震による前記層間変形角の変化と、前記緊急地震速報に対応する地震による前記固有周期の変化とに基づいて、前記緊急地震速報に対応する地震による前記構造物の揺れの判定を実施して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第２センサデータの履歴を用いて、前記緊急地震速報に対応する地震後の前記構造物の傾斜角の変化の判定を実施して、前記構造物の揺れの判定の結果と前記構造物の傾斜角の変化の判定の結果とに基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定する制御部を備える構造物検証装置である。

また、本発明の一態様は、構造物検証装置のコンピュータに、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測された第１センサデータと、傾斜角を計測するセンサによって計測された第２センサデータとを、センサデータの履歴として記憶するセンサデータ履歴記憶部に、緊急地震速報を受信して、前記受信した緊急地震速報に基づいて建物の揺れの大きさを予測して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に、当該建物の揺れの大きさが所定の大きさを超えると予測されると、前記第１センサデータと、前記第２センサデータとを記憶させて、前記建物の揺れの大きさが前記所定の大きさを超えると予想される地震について、前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第１センサデータの履歴に基づいて層間変形角と固有周期とを算出し、前記緊急地震速報に対応する地震による前記層間変形角の変化と、前記緊急地震速報に対応する地震による前記固有周期の変化とに基づいて、前記緊急地震速報に対応する地震による前記構造物の揺れの判定を実施して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第２センサデータの履歴を用いて、前記緊急地震速報に対応する地震後の前記構造物の傾斜角の変化の判定を実施するステップと、前記構造物の揺れの判定の結果と前記構造物の傾斜角の変化の判定の結果とに基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定するステップと、を実行させる構造物検証プログラムである。

以上説明したように、本発明によれば、構造物検証システムが、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れ又は傾斜角を計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴を記憶するセンサデータ履歴記憶部と、前記センサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、算出される傾斜角の変化、算出される固有周期の変化、及び、算出される固有周期の変化に基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定する制御部とを備えるようにしたので、簡易に構造物の状態を検証することができる。

本発明の第１の実施形態による構造物検証システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態による構造物データ記憶部が記憶する構造物データの例を示す図である。 本発明の一実施形態によるセンサデータ履歴記憶部が記憶するセンサデータの例を示す図である。 本発明の一実施形態による応答特性データ記憶部が記憶する応答特性データの例を示す図である。 本発明の一実施形態による健全性判定ルール記憶部が記憶する健全性判定ルールの例を示す図である。 本発明の一実施形態による構造物検証装置の動作例を示すフローチャートである。 本発明の第２の実施形態による構造物検証システムの構成例を示すブロック図である。 本発明の一実施形態によるセンサデータ履歴記憶部が記憶するセンサデータの例を示す図である。 本発明の一実施形態による健全性判定ルール記憶部が記憶する健全性判定ルールの例を示す図である。 本発明の一実施形態による構造物検証システムの建物の安全性を検証する処理の流れを示すフローチャートである。

以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。
（第１実施形態）
図１は、本実施形態による構造物検証システム１の構成を示すブロック図である。構造物検証システム１は、監視対象の構造物である建物９００の健全性の検証を支援する。構造物検証システム１は、緊急地震速報サーバ１００と、監視対象の構造物に設置された複数のセンサ２００（センサ２００−１、センサ２００−２、センサ２００−３、センサ２００−４、センサ２００−５）と、監視対象の構造物に付属する複数の設備３００（設備３００−１、設備３００−２、設備３００−３、設備３００−４、設備３００−５）と、構造物検証装置４００とを備えている。複数のセンサ２００は同様の構成であるため、特に区別しない場合には「−１」、「−２」等を省略してセンサ２００として説明する。同様に、複数の設備３００は同様の構成であるため、特に区別しない場合には「−１」、「−２」等を省略して設備３００として説明する。

緊急地震速報サーバ１００は、気象庁の地震警報システムが備えるコンピュータ装置であり、地震の発生時に、震源に近い観測点の地震計によって計測した地震波のデータを解析して推定した震源の位置や地震の規模を示すデータを含む緊急地震速報を、無線または有線により送信する。

センサ２００は、監視対象である構造物の揺れを計測し、計測値であるセンサデータを出力する。センサ２００は、例えば加速度センサである。例えば、センサ２００−１は、構造物の基礎部分における加速度を計測するために設けられており、耐震評価の対象の構造物の最下層部分（例えば、地下が無い場合、１階の下の地盤上に設けられた基礎）に印加される地動加速度を計測し、加速度データであるセンサデータを、情報通信網を介して構造物検証装置４００に送信する。センサ２００−２からセンサ２００−５の各々は、それぞれ２階から屋上に設置され、自身に印加される加速度値を計測した加速度データであるセンサデータを、構造物検証装置４００に送信する。ここでは、４階層の構造物の２階にセンサ２００−２が設置され、３階にセンサ２００−３が設置され、４階にセンサ２００−４が設置され、屋上にセンサ２００−５が設置されている。ここで、屋上に設置されるセンサ２００−５は、加速度センサの他、微振動センサを含むように構成することができる。微振動センサは、屋上でなくとも、例えば屋上近傍の最上階に設置してもよい。なお、センサ２００−１からセンサ２００−５の各々は、加速度センサの他、傾斜角センサを含むように構成することができる。例えば、傾斜角センサは、屋上、又は、屋上近傍の最上階に設置したり、各階に設置したりしてもよい。傾斜角センサからのセンサデータに基づいて、構造物の傾斜角、各センサを設置した箇所の傾斜角を検出することができる。なお、センサ２００−１からセンサ２００−５の各々は、水平方向の変位を検出する変位計を含むように構成することができる。

設備３００は、監視対象の構造物に付属する設備であり、地震発生時に制御信号により動作を停止または停止解除（再稼働）する機器である。設備３００は、例えば、エレベータ、エスカレータ、空調機（ファン）、各種コンピュータ装置、熱湯給水設備等が適用できる。あるいは、設備３００は、スピーカ等の音声出力装置でもよく、例えば制御信号に応じて警報を出力するようなものであってもよい。

構造物検証装置４００は、監視対象の構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータに基づいて構造物の状態を推定し、地震による応答を予測するコンピュータ装置である。構造物検証装置４００は、入力部４１０と、通信部４２０と、記憶部４３０と、制御部４４０とを備えている。
入力部４１０は、キーボードやマウス等の入力デバイスであり、管理者等であるユーザの操作に応じた入力信号を生成し、制御部４４０に出力する。

通信部４２０は、外部のコンピュータ装置等の機器と無線または有線により通信する。例えば、通信部４２０は、緊急地震速報サーバ１００から送信される緊急地震速報を受信する。また、通信部４２０は、センサ２００から送信されるセンサデータを受信する。また、通信部４２０は、設備３００に対して制御信号を送信する。

記憶部４３０は、構造物検証装置４００が動作する際に参照する各種データを記憶する。記憶部４３０は、構造物データ記憶部４３１と、センサデータ履歴記憶部４３２と、応答特性データ記憶部４３３と、健全性判定ルール記憶部４３４とを備えている。

構造物データ記憶部４３１は、監視対象の構造物の特徴を示す構造物データを記憶する。図２は、構造物データ記憶部４３１が記憶する構造物データの例を示す図である。構造物データには、構造物ＩＤ（Identifier）、構造種別、固有周期、主軸の向き、等のデータが含まれる。構造物ＩＤは、監視対象の構造物を識別する識別情報である。構造種別は、監視対象物である構造物の構造種別であり、例えば、「鉄筋コンクリート構造」、「鉄骨構造」等の値が対応付けられる。固有周期は、監視対象物である構造物の固有周期である。主軸の向きは、構造物が振動しやすい構面の向きを示す。向きとは、例えば東西南北の４方向を基準とし、その基準に対する構造物の方向の差を角度によって示す値である。例えば、主軸の向きに「ＮＥ４５」が対応付けられている場合、その構造物の主軸が北東４５度の方向を向いていることを示す。

センサデータ履歴記憶部４３２は、複数のセンサ２００によって計測されたセンサデータの履歴を記憶する。図３は、センサデータ履歴記憶部４３２が記憶するセンサデータの例を示す図である。センサデータには、センサＩＤ、取得日時、震度、最大加速度、最大速度、最大変位等のデータが含まれる。センサＩＤは、センサ２００を識別する識別情報である。取得日時は、対応するセンサ２００からセンサデータが送信された日時を示す。最大加速度は、対応するセンサ２００による計測値である。最大速度は、監視対象の構造物における各階毎の速度の最大値を示す。最大変位は、監視対象の構造物における各階毎の変位の最大値を示す。このような速度・変位は、例えば、センサ２００−１からセンサ２００−５の各々から送信される加速度のセンサデータを1回又は２回積分して、１階から屋上までの加速度方向の速度・変位を求め、隣接する階同士の変位の差分を算出することにより、構造物のそれぞれの階の層間変位δを求めることができる。

応答特性データ記憶部４３３は、地震等の外的要因に応じた監視対象である構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する。応答特性データは、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶されているセンサデータに基づいて、後述する応答特性データ算出部４４４によって算出され、記憶される。図４は、応答特性データ記憶部４３３が記憶する応答特性データの例を示す図である。応答特性データには、構造物対象個所、基準震度、加速度応答倍率、速度応答倍率、変位応答倍率等のデータが含まれる。構造物対象個所は、構造物における応答特性を算出する個所を示す。例えば、１階や２階などの階層を示すデータである。ただし、例えばひとつの階層における複数個所を構造物対象個所として対応付けてもよいし、複数階層をひとつの構造物対象個所として対応付けることもできる。基準震度は、基準となる構造物対象個所における揺れの大きさを示す。例えば、基準対象個所は、構造物の１階とする。基準震度によって、特性を分類して記憶させることで予測精度を高めることができる。加速度応答倍率は、対応する基準となる構造物対象個所において、対応する基準震度の揺れが発生した場合における、基準となる個所の最大加速度に対する、対応する個所の最大加速度の比を示す。速度応答倍率・変位応答倍率についても、基準となる個所の最大値に対する、対応する個所の最大値の比を示す。

健全性判定ルール記憶部４３４は、地震発生により監視対象の構造物に揺れが発生した後に、構造物の健全性の検証を行うための健全性判定ルールを記憶する。図５は、健全性判定ルール記憶部４３４が記憶する健全性判定ルールの例を示す図である。健全性判定ルールは、後述する層間変形角Δ及び限界層間変形角の比較結果と、固有周期Ｔ及び固有周期の初期値の比較結果との組み合わせにより構造物の健全性の判定結果を示す情報である。限界層間変形角は、この値を超える層間変位が発生した場合、構造躯体の部材が変形などの損傷を受ける大きさ（破断などを含め、構造躯体の部材が変形した状態から元に戻らない状態となる塑性変形の限界を示す大きさ）に設定されている。以下、固有周期Ｔと層間変形角Δとの判定のパターンを示すパラメータパターンに対応する構造物である建物９００(以下、建物９００を単に「建物」ということがある。)の安全性（健全性）の判定を示す。

・パラメータパターンＡ
層間変形角Δが限界層間変形角を超えており、かつ固有周期閾値に比較して固有周期が長くなり剛性が低下していると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。建物の状況は、構造躯体の損傷は想定以上であり、建物の損傷の大きさが想定以上であると推定される。これにより、判定結果は、「建物の損傷の早急な調査が必要である」とされている。

・パラメータパターンＢ
層間変形角Δが限界層間変形角を超えており、一方、固有周期閾値に比較して固有周期Ｔに変化がなく剛性が維持されていると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。固有周期Ｔの変化がないため、建物の構造躯体が設計における限界層間変形角より大きい層間変形角として実際に建造されたとして、限界層間変形角を超えても損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」とされている。

・パラメータパターンＣ
層間変形角Δが限界層間変形角以下であり、一方、固有周期閾値に比較して固有周期Ｔが長くなり剛性が低下していると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。固有周期Ｔが長くなっているが、層間変形角Δが限界層間変形以下であるため、構造躯体ではなく建物の非構造躯体が損傷を受けており、構造躯体の損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」とされている。

・パラメータパターンＤ
層間変形角Δが限界層間変形角以下であり、かつ固有周期閾値に比較して固有周期Ｔに変化がなく剛性が維持されていると判断される場合には、建物の損傷の程度は以下に示すように推定される。層間変形角Δが限界層間変形以下であり、かつ固有周期Ｔに変化がなく剛性が維持されているため、建物の構造躯体及び建物の非構造躯体のいずれも損傷を受けおらず、構造躯体の損傷は想定以下と推定することができる。これにより、判定結果は、「継続使用可能」とされている。

図１にもどり、制御部４４０は、構造物検証装置４００が備える各部を制御し、コンピュータ処理を実行する。制御部４４０は、緊急地震速報制御部４４１と、要因データ受付部４４２と、センサデータ制御部４４３と、応答特性データ算出部４４４と、応答予測部４４５と、設備制御部４４６と、停止解除判定部４４７とを備えている。

緊急地震速報制御部４４１は、外的要因である地震の規模を含む緊急地震速報を受信し、受信した緊急地震速報を要因データとして要因データ受付部４４２に入力する。例えば、緊急地震速報制御部４４１は、緊急地震速報サーバ１００から送信される緊急地震速報を、通信部４２０を介して受信し、受信した緊急地震速報の電文データに基づいて、地震の発生時刻、震源、規模を示す要因データを算出する。発生時刻は、地震の発生時刻を、例えば日時分秒により示すデータである。震源は、地震の震源を、東西南北の位置（緯度、経度）と深さとによって示すデータである。規模は、例えばマグニチュードであり、地震の大きさを示す。

要因データ受付部４４２は、構造物に対する外的要因の規模を示す要因データの入力を受け付ける。例えば、要因データ受付部４４２は、緊急地震速報制御部４４１からの要因データの入力を受け付ける。

センサデータ制御部４４３は、センサ２００から送信されるセンサデータを受信し、受信したセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。ここで、センサ２００は、センサ２００から送信されるセンサデータを定期的にセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させてもよいし、地震発生の際にセンサ２００から送信されるセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させるようにしてもよい。すなわち、例えば地震等の外的要因がなくとも、風等の影響により、監視対象の構造物が揺れを生じている場合、このような揺れを計測したセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させておくことができる。ただし、地震が発生した場合には、構造物の状態に応じて、より顕著な揺れが発生すると考えられる。このため、構造物の状態を示す応答特性データを算出するための標本であるセンサデータの実測値としては、地震が発生した場合の方がより有用である。このため、センサデータ制御部４４３は、地震発生の際にセンサ２００から送信されるセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させることができる。この場合、例えば、センサデータ制御部４４３は、緊急地震速報制御部４４１が緊急地震速報を受信してから所定時間内にセンサ２００によって計測され送信されたセンサデータを、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。例えば、緊急地震速報が誤報であったり、監視対象の構造物まで揺れが届かなかったりすることにより、緊急地震速報制御部４４１が緊急地震速報を受信してから所定時間内（例えば、１５分等）に、センサ２００から出力されるセンサデータに変化がなかった場合、センサデータ制御部４４３は、センサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させないように制御することができる。なお、上記の説明では、センサ２００から送信されるセンサデータは、定期的に或いは地震発生時に記憶させてもよいものとしたが、ユーザの操作に起因して記憶させるようしてもよい。

応答特性データ算出部４４４は、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、応答特性データを算出し、算出した応答特性データを応答特性データ記憶部４３３に記憶させる。具体的には、例えば、応答特性データ算出部４４４は、緊急地震速報によって示される震源、マグニチュードのデータと、その緊急地震速報によって示される地震によって生じた揺れを計測したセンサデータのデータと、震源と監視対象の構造物との距離、構造物の主軸の向きと震源の方角等に基づいて応答波形解析、統計処理を行い、応答特性データを算出する。

応答予測部４４５は、要因データ受付部４４２に入力された要因データに対応する応答特性データを応答特性データ記憶部４３３から読み出し、読み出した応答特性データに基づいて、その外的要因による構造物の応答を予測する。例えば、応答予測部４４５は、要因データに含まれる震度に応じた応答倍率（加速度応答倍率、速度応答倍率、変位応答倍率）のデータを、構造物対象個所ごとに応答特性データ記憶部４３３から読み出し、読み出したデータを、基準となる構造物対象での揺れの大きさに乗じて、応答の予測結果として出力する。

設備制御部４４６は、応答予測部４４５による予測結果に基づいて、監視対象の構造物に付属する設備３００に対する制御信号を送信する。例えば、設備制御部４４６は、設備３００ごとに、その設備３００を停止させる震度や加速度等の停止閾値を自身の記憶領域に記憶させておく。設備制御部４４６は、応答予測部４４５による予測結果と停止閾値とを比較し、予測結果が停止閾値を超える設備３００に対して、停止の制御信号を送信する。

停止解除判定部４４７は、地震発生により監視対象の構造物に揺れが発生した後に、構造物の健全性の検証を行い、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあるか否かを判定する。ここで、停止解除判定部４４７による健全性検証処理を説明する。例えば、停止解除判定部４４７は、センサデータに基づいて上述のように層間変位δを算出し、算出した各階の層間変位δの各々を、それぞれの階の高さで除算し、各階の層間変形角Δ（ラジアン）を算出する。なお、加速度データから変位を求める方法は、本実施形態に記載されているもの以外の他の方法を用いても良い。

また、停止解除判定部４４７は、微振動センサであるセンサ２００−５から出力される微少振動データの周波数解析を行う。停止解除判定部４４７は、パワースペクトルにおけるピーク（最も高いパワースペクトル値）となる周波数を固有周波数（固有振動数）として選択し、この固有周波数の逆数を固有周期として出力する。停止解除判定部４４７は、層間変形角Δと、建物の固有周期とにより、健全性判定ルール記憶部４３４に記憶されている健全性判定ルールに基づいて、構造躯体の損傷度合いを判定する。すなわち、停止解除判定部４４７は、層間変形角Δと予め設定されている限界層間変形角（層間変位閾値）とを比較し、層間変形角Δが限界層間変形角を超えているか否かを判定する。このとき、停止解除判定部４４７は、固有周期Ｔと固有周期の初期値（例えば、建物を建設した直後の固有周期あるいは地震発生直前の固定周期）とを比較し、固有周期Ｔが固有周期の初期値以下であるか否かを判定する。

ここで、停止解除判定部４４７は、例えば、健全性判定ルールに基づいて、「建物の損傷の早急な調査が必要である」、あるいは「継続使用可能であるが、注意して利用する必要がある」と判定した場合、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあると判定し、「継続使用可能」と判定した場合、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがないと判定する。停止解除判定部４４７は、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあると判定した場合、その設備３００に対して停止解除の制御信号を送信せず、または停止継続の制御信号を送信することにより、停止状態を継続させる。一方、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがないと判定した場合、その設備３００に対して停止解除の制御信号を送信し、停止状態を解除して設備３００を再稼働させる。このように、停止解除判定部４４７は、外的要因である地震により構造物が応答した後に、その地震に応じてセンサ２００によって計測されたセンサデータに基づいて、その地震によって停止された構造物に付属する設備３００の停止を解除するか否かを判定する。なお、上記に示した場合では、その地震によって停止された構造物に付属する設備３００の停止を解除するか否かを停止解除判定部４４７が判定するものとして説明したが、目視点検などによりユーザが判断した結果に応じて設備３００の停止を解除できるようにしてもよい。

次に、図面を参照して、本実施形態による構造物検証システム１の動作例を説明する。図６は、本実施形態による構造物検証装置４００の動作例を示すフローチャートである。
緊急地震速報サーバ１００から緊急地震速報が送信されると、構造物検証装置４００の緊急地震速報制御部４４１は、通信部４２０を介して緊急地震速報を受信する（ステップＳ１）。緊急地震速報制御部４４１は、受信した緊急地震速報に基づいて要因データを算出し、算出した要因データを要因データ受付部４４２に入力する。

応答予測部４４５は、要因データ受付部４４２に入力された要因データに対応する応答特性データを応答特性データ記憶部４３３から読み出し、地震に対する構造物各層の応答を予測する（ステップＳ２）。設備制御部４４６は、構造物の各層ごとに、応答予測部４４５による予測結果に基づいて、予測結果の揺れが停止閾値以上か否かを判定する（ステップＳ３）。設備制御部４４６は、予測結果の揺れが停止閾値以上でないと判定すれば（ステップＳ３：ＮＯ）、ステップＳ１０に進む。設備制御部４４６は、予測結果の揺れが停止閾値以上であると判定すれば（ステップＳ３：ＹＥＳ）、その層の設備３００に対して、停止の制御信号を送信する（ステップＳ４）。

監視対象の構造物に地震の揺れが到達し、構造物に応答が発生すると、各センサ２００は、計測したセンサデータを構造物検証装置４００に送信する。センサデータ制御部４４３は、センサ２００から送信されたセンサデータを、通信部４２０を介して受信する（ステップＳ５）。センサデータ制御部４４３は、受信したセンサデータをセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶させる。停止解除判定部４４７は、センサデータ制御部４４３が受信したセンサデータに基づいて、構造物各層ごとに健全性を判定する（ステップＳ６）。停止解除判定部４４７は、損傷のおそれがあると判定すると（ステップＳ７：ＹＥＳ）、制御信号を送信せず、停止状態を継続する（ステップＳ８）。停止解除判定部４４７は、損傷のおそれがないと判定すると（ステップＳ７：ＮＯ）、制御信号を送信し、停止状態を解除する（ステップＳ９）。

また、応答特性データ算出部４４４は、センサデータ制御部４４３が受信したセンサデータに基づいて、各層ごとの床応答を算出し（ステップＳ１０）、応答倍率を算出する（ステップＳ１１）。応答特性データ算出部４４４は、算出した応答倍率を応答特性データとして応答特性データ記憶部４３３に記憶させる（ステップＳ１２）。なお、応答特性データ算出部４４４は、ステップＳ１０からステップＳ１２までの各ステップの処理を、ステップＳ５の処理を終えた後、ステップＳ６の処理を実施するまでに実施してもよく、又は、ステップＳ６からステップＳ９までの処理と並行して実施するようにしてもよい。

以上説明したように、本実施形態によれば、予め算出した建物モデルではなく、監視対象の構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータの実測値に基づいて応答特性を算出することができるため、監視対象の構造物のリアルタイムな状態に基づいた信頼性の高い応答予測を行うことができる。すなわち、応答予測を行うために、状態の変化の都度、建物モデルを修正する必要がなく、構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータに基づいて自動的に応答特性データを算出することが可能となる。

さらに、監視対象の構造物に地震による揺れが到来した後には、その際に計測したセンサデータの実測値に基づいて健全性の判定を行い、判定結果に基づいて、停止した設備３００を停止継続するか停止解除するかを判定することができる。これにより、地震により構造物や付属設備が損傷して継続使用が危ぶまれるような場合に、設備のみの健全性ではなく、構造物全体の状況に基づいて継続使用の可否を判定することが可能となる。これにより、例えば地震による二次災害を防ぐことが期待できる。例えば、緊急地震速報を受けて構造物内のエレベータが動作を停止した場合、揺れが止まった後でも、構造物に損傷のおそれがある場合には停止解除をせず動作を再開させないといった制御を行うことができる。これにより、緊急地震速報やその時点での揺れのみによって制御する場合に比べて信頼性が向上し、稼働再開を迅速かつ安全に行うことができる。

（第２実施形態）
図７を参照して、前述の実施形態と異なる実施形態について説明する。図７は、本実施形態による構造物検証システム１Ａの構成を示すブロック図である。構造物検証システム１Ａは、監視対象の構造物である建物９００の健全性の検証を支援する。第１実施形態に示す構成と異なる構成について説明する。

構造物検証システム１Ａは、緊急地震速報サーバ１００と、監視対象の構造物に設置された複数のセンサ２００Ａ（センサ２００Ａ−１、センサ２００Ａ−２、センサ２００Ａ−３、センサ２００Ａ−４、センサ２００Ａ−５）と、監視対象の構造物に付属する複数の設備３００（設備３００−１、設備３００−２、設備３００−３、設備３００−４、設備３００−５）と、構造物検証装置４００Ａとを備えている。複数のセンサ２００Ａは同様の構成であるため、特に区別しない場合には「−１」、「−２」等を省略してセンサ２００として説明する。

同図に示すセンサ２００Ａ−１からセンサ２００Ａ−５の各々は、加速度センサの他、傾斜角センサを含む。

構造物検証装置４００Ａは、監視対象の構造物に設置されたセンサ２００から送信されるセンサデータに基づいて構造物の状態を推定し、地震による応答を予測するコンピュータ装置である。構造物検証装置４００Ａは、入力部４１０と、通信部４２０と、記憶部４３０Ａと、制御部４４０Ａとを備えている。

記憶部４３０Ａは、構造物検証装置４００Ａが動作する際に参照する各種データを記憶する。記憶部４３０Ａは、構造物データ記憶部４３１と、センサデータ履歴記憶部４３２Ａと、応答特性データ記憶部４３３と、健全性判定ルール記憶部４３４Ａとを備えている。

センサデータ履歴記憶部４３２Ａは、複数のセンサ２００によって計測されたセンサデータの履歴を記憶する。図８は、センサデータ履歴記憶部４３２Ａが記憶するセンサデータの例を示す図である。センサデータには、センサＩＤ、取得日時、震度、最大加速度、最大速度、最大変位、傾斜角等のデータが含まれる。センサデータのうちセンサＩＤ、取得日時、震度、最大加速度、最大速度、最大変位の各項目は、前述のセンサデータ履歴記憶部４３２（図３）の各項目に対応する。傾斜角は、各センサを設置した箇所の傾斜角を記憶する。

健全性判定ルール記憶部４３４Ａは、地震発生により監視対象の構造物に揺れが発生した後に、構造物の健全性の検証を行うための健全性判定ルールを記憶する。健全性判定ルールの詳細については後述する。

制御部４４０Ａは、構造物検証装置４００Ａが備える各部を制御し、コンピュータ処理を実行する。制御部４４０Ａは、緊急地震速報制御部４４１と、要因データ受付部４４２と、センサデータ制御部４４３と、応答特性データ算出部４４４と、応答予測部４４５と、設備制御部４４６と、停止解除判定部４４７Ａとを備えている。

停止解除判定部４４７Ａは、地震発生により監視対象の構造物に揺れが発生した後に、構造物の健全性の検証を行い、構造物または構造物に付属する設備３００に損傷のおそれがあるか否かを判定する。停止解除判定部４４７Ａは、停止解除判定部４４７（図１）と同様の方法により、各階の層間変形角Δ（ラジアン）を算出し、また、微振動センサであるセンサ２００−５から出力される微少振動データの周波数解析の結果から、パワースペクトルにおけるピーク（最も高いパワースペクトル値）となる周波数を固有周波数（固有振動数）として算出する。
また、停止解除判定部４４７Ａは、傾斜角センサを含むセンサ２００Ａから送信されたセンサデータから傾斜角θを算出する。なお、センサ２００Ａが出力する加速度データから傾斜角θを求めてもよい。傾斜角θを算出する方法は、本実施形態に記載されているもの以外の他の方法を用いても良い。

図９は、健全性判定ルール記憶部４３４Ａが記憶する健全性判定ルールの例を示す図である。健全性判定ルールは、層間変形角Δ及び限界層間変形角の比較結果と、固有周期Ｔ及び固有周期の初期値の比較結果と、傾斜角θ及び傾斜角の初期値（傾斜角閾値）の比較結果との組み合わせにより構造物の健全性の判定結果を示す情報である。限界層間変形角は、この値を超える層間変位が発生した場合、構造躯体の部材が変形などの損傷を受ける大きさ（破断などを含め、構造躯体の部材が変形した状態から元に戻らない状態となる塑性変形の限界を示す大きさ）に設定されている。以下、固有周期Ｔと層間変形角Δと傾斜角θとの判定のパターンを示すパラメータパターンに対応する建物の安全性（健全性）の判定を示す。
この図７において、３次元の判定空間がパターンＰ１からパターンＰ８の８個の領域に分割されている。

・パターンＰ１ 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンＰ２ 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンＰ３ 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンＰ４ 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるパターン
・パターンＰ５ 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
・パターンＰ６ 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
・パターンＰ７ 層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン
・パターンＰ８ 層間変形角Δが設計層間変形角を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているパターン

本実施形態においては、上述したパターンＰ１からパターンＰ８を以下に示すように、５個の判定グループ（状態）に分類されている。健全性判定ルール記憶部４３４Ａには、この判定グループに対応した判定結果が判定テーブルとして予め書き込まれて記憶されている。

・判定グループＤ：パターンＰ１、パターンＰ２
判定結果：継続使用可能。
判定理由：パターンＰ１については、層間変形角Δが設計層間変形角以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるため、建物９００に対する損傷がないと判定される。また、パターンＰ２については、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているが、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であるため、建物９００に対する損傷がないと判定される。ここで、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているのに、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であることから、建物９００の実際の耐震性能が設計時より高く建設されているためと推定される。

・判定グループＥ：パターンＰ５、パターンＰ６
判定結果：応急復旧時には使用可能と判断できるが、通常時に使用できるかどうかは調査が必要。
判定理由：固有周期Ｔが固有周期閾値以下であり、建物９００の傾斜角θが傾斜角の閾値を超えている場合、建物９００の立っている地盤が損傷していると推定される。

・判定グループＦ：パターンＰ７
判定結果：非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要。
判定理由：固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、建物９００の傾斜角θが傾斜角の閾値を超えており、層間変形角Δが設計層間変形角以下である場合、建物９００の非構造部材及び建物９００の立っている地盤が損傷していると推定される。

・判定グループＧ：パターンＰ３、パターンＰ４
判定結果：非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要であるが、通常時の使用に関しては非構造部材を補修すれば継続使用可能。
判定理由：建物９００の傾斜角θが傾斜角の閾値以下であるが、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えているため、建物９００の構造躯体に損傷が無く、非構造躯体に損傷の可能性があると推定される。

・判定グループＨ：パターンＰ８
判定結果：継続使用不可。
判定理由：建物９００の傾斜角θが傾斜角の閾値を超え、かつ固有周期Ｔが固有周期閾値を超え、かつ層間変形角Δが設計層間変形角を超えているため、建物９００の構造躯体、非構造躯体及び地盤に損傷の可能性があると推定される。

次に、本実施形態による建物安全性検証システム２の建物の安全性を検証する処理を、図８を参照して説明する。図８は、本実施形態による構造物検証システム１Ａの建物の安全性を検証する処理の流れを示すフローチャートである。構造物検証システム１Ａは、地震が発生した後、各階毎に図８のフローチャートの動作を行い、建物９００の階毎の安全性の判定を行う。建物９００がｎ階建てであれば、１階からｎ階まで順番にフローチャートによる判定処理を行う。停止解除判定部４４７Ａ（層間変位計測部）は、供給されるセンサ２００Ａ−１から地動加速度が所定の地震判定閾値以上の場合、地震発生として以下のフローチャートの処理を実行する。

ステップＳ１〜ステップＳ５：
前述の図６のステップＳ１からステップＳ５と同じ処理をする。
ステップＳ２１：
停止解除判定部４４７Ａは、供給されるセンサ２００Ａ−１が計測した加速度データから加速度を抽出する。そして、停止解除判定部４４７Ａは、この抽出した加速度を２回積分し、積分の結果から１階部分の最大変位を算出する。

ステップＳ２２：
停止解除判定部４４７Ａは、建物９００のｋ階（１≦ｋ≦ｎ）に配置されたセンサ２００Ａ−ｋから供給される、それぞれのセンサ２００Ａ−ｋにおいて計測した加速度データから、センサ２００Ａ−１の加速度を抽出する。そして、停止解除判定部４４７Ａは、この抽出した加速度を２回積分し、各階の変位を算出し、それぞれ隣接する階の変位と当該階の差分から、当該階に隣接する階の最大変位を算出して、各階の層間変位δを算出する。ここで、建物９００の１階の層間変位δは、２階の変位から１階部分の変位を減算して求められる。
なお、全体曲げ変形やロッキングが支配的な建物などに対しては、層間変位を算出する際に、傾斜角θの計測データを用いることでせん断変形成分をより精緻に算出する。

ステップＳ２３：
停止解除判定部４４７Ａは、算出したｋ階の層間変位δの各々を、ｋ階の高さでそれぞれ除算し、ｋ階の層間変形角Δを算出する。なお、加速度データから変位を求める方法は、本実施形態に記載されているもの以外の他の方法を用いても良い。

ステップＳ２４：
停止解除判定部４４７Ａ（固有周期計測部）は、屋上に配置された微振動センサから、地震発生後に供給される微振動データに対し、信号処理を行う。すなわち、建物安全性評価部２３は、微振動データのフーリエ解析を行い、最も高いパワースペクトルを有する周波数を抽出し、この周波数を固有周波数とする。そして、建物安全性評価部２３は、抽出した固有周波数の周期を求め、この周期を固有周期Ｔとする。

ステップＳ２５：
停止解除判定部４４７Ａ（傾斜角計測部）は、建物９００の屋上に配置されているセンサ２００Ａ−５（傾斜角センサ）から供給される傾斜角データにより、建物９００の傾斜角θを求める。

ステップＳ２６：
停止解除判定部４４７Ａ（建物安全性評価部）は、建物９００における１階からｎ階までの全ての階における損傷程度の判定が行われたか否かの判定を行う。
このとき、停止解除判定部４４７Ａは、建物９００における全ての階に対する判定が終了した場合、処理をステップＳ３６に進め、建物９００における全ての階に対する判定が終了していない場合、処理をステップＳ２７へ進める。

ステップＳ２７：
停止解除判定部４４７Ａは、算出した傾斜角θと建物９００の傾斜角の初期値との比較を行い、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えているか否かを判定する（第３の判定結果を求める）。このとき、停止解除判定部４４７Ａは、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えていない場合、処理をステップＳ２８へ進め、一方、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えている場合、処理をステップＳ２９へ進める。

ステップＳ２８：
停止解除判定部４４７Ａは、算出した固有周期Ｔと固有周期閾値とを比較し、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であるか否かの判定を行う（第２の判定結果を求める）。このとき、停止解除判定部４４７Ａは、固有周期Ｔが固有周期閾値を超える場合、処理をステップＳ３２へ進め、一方、固有周期Ｔが固有周期閾値以下である場合、処理をステップＳ３１へ進める。ここで、説明においては、建物９００の固有周期の初期値ではなく、この固有周期の初期値に対してマージンを持たせた固有周期閾値を用いている。

ステップＳ２９：
停止解除判定部４４７Ａは、算出した固有周期Ｔと固有周期閾値とを比較し、固有周期Ｔが固有周期閾値以下であるか否かの判定を行う。このとき、停止解除判定部４４７Ａは、固有周期Ｔが固有周期閾値を超える場合、処理をステップＳ３０へ進め、一方、固有周期Ｔが固有周期閾値以下である場合、処理をステップＳ３３へ進める。

ステップＳ３０：
停止解除判定部４４７Ａは、建物９００の判定の終了していない階の層間変形角Δを停止解除判定部４４７Ａから読み込み、この読み込んだ判定対象のｋ階の層間変形角Δと設計層間変形角との比較を行い、層間変形角Δが設計層間変形角を超えているかを判定する（第１の判定結果を求める）。このとき、停止解除判定部４４７Ａは、層間変形角Δが設計層間変形角を超えている場合、処理をステップＳ３５へ進め、一方層間変形角Δが設計層間変形角を超えていない場合、処理をステップＳ３４へ進める。

ステップＳ３１：
停止解除判定部４４７Ａは、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値以下である場合、パラメータパターンが状態Ｄであることを検出する。
次に、停止解除判定部４４７Ａは、パラメータパターンが状態Ｄの判定である「継続使用可能（Ｄ）」を、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定結果テーブルにおける対応するｋ階の判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２６へ進める。

ステップＳ３２：
停止解除判定部４４７Ａは、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値以下であり、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えている場合、パラメータパターンが状態Ｇであることを検出する。
次に、停止解除判定部４４７Ａは、パラメータパターンが状態Ｇの判定である「非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要であるが、通常時の使用に関しては非構造部材を補修すれば継続使用可能（Ｇ）」を、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定結果テーブルにおける対応するｋ階の判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２６へ進める。

ステップＳ３３：
停止解除判定部４４７Ａは、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値以下である場合、パラメータパターンが状態Ｅであることを検出する。
次に、停止解除判定部４４７Ａは、パラメータパターンが状態Ｅの判定である「応急復旧時には使用可能と判断できるが、通常時に使用できるかどうかは調査が必要（Ｅ）」を、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定結果テーブルにおける対応するｋ階の判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２６へ進める。

ステップＳ３４：
停止解除判定部４４７Ａは、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、層間変形角Δが設計層間変形角以下である場合、パラメータパターンが状態Ｆであることを検出する。
次に、停止解除判定部４４７Ａは、パラメータパターンが状態Ｆの判定である「非構造部材が損傷している可能性があり、応急復旧時に使用するとしても調査が必要（Ｆ）」を、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定結果テーブルにおける対応するｋ階の判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２６へ進める。

ステップＳ３５：
停止解除判定部４４７Ａは、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定テーブルを参照し、傾斜角θが傾斜角の初期値を超えており、固有周期Ｔが固有周期閾値を超えており、層間変形角Δが設計層間変形角を超えている場合、パラメータパターンが状態Ｈであることを検出する。
次に、停止解除判定部４４７Ａは、パラメータパターンが状態Ｈの判定である「継続使用不可（Ｈ）」を、健全性判定ルール記憶部４３４Ａの判定結果テーブルにおける対応するｋ階の判定結果の欄に書き込んで記憶させ、処理をステップＳ２６へ進める。

ステップＳ３６：
停止解除判定部４４７Ａは、建物９００における全ての階に対する判定が終了した場合、何れかの階の判定結果に状態Ｈが含まれるか否かを判定する。このとき、停止解除判定部４４７Ａは、何れかの階の判定結果に状態Ｈが含まれる場合、処理をステップＳ８へ進め、一方、何れかの階の判定結果に状態Ｈが含まれない場合、処理をステップＳ９へ進める。

ステップＳ８：
応答特性データ算出部４４４は、前述の図６のステップＳ８と同じ処理をして、処理をステップＳ１０に進める。
ステップＳ９：
応答特性データ算出部４４４は、前述の図６のステップＳ９と同じ処理をして、処理をステップＳ１０に進める。

ステップＳ１０〜ステップＳ１２：
応答特性データ算出部４４４は、前述の図６のステップＳ１０からステップＳ１２と同じ処理をする。

上記のとおり、本実施形態の構造物検証システム１Ａは、外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れ又は傾斜角を計測するセンサによって計測されたセンサデータの履歴をセンサデータ履歴記憶部４３２に記憶する。
制御部４４０は、センサデータ履歴記憶部４３２に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、算出される傾斜角θの変化、算出される固有周期Ｔの変化、及び、算出される層間変形角の変化に基づいて、建物９００（構造物）における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定するようにした。

また、上述した処理を行うことにより、本実施形態の構造物検証システム１Ａは、建物９００の固有周期Ｔと建物９００におけるｋ階の層間変形角Δと建物９００の傾斜角θの組み合わせにより、建物９００の各々の階の損傷程度を判定する。これにより、本実施形態の構造物検証システム１Ａは、建物９００が設計層間変形角と異なる数値で建設されていても、建物９００の固有周期Ｔ及び傾斜角θと組み合わせることにより、建物９００が設計基準値である設計層間変形角と異なる数値で建設されていても、建物９００の固有周期及び傾斜角と組み合わせて判定することにより、建設された実際の建物の設計層間変形角に対応して、各階の個別の損傷程度及び地盤の損傷程度を従来に比較して高い精度にて推定して判定することができる。また、本実施形態の構造物検証システム１Ａは、施工誤差、経年劣化、什器など建物内部設置物の重量変動、構造躯体や非構造部材の剛性などの条件が変化しても対応し、建物９００における各階の個別の損傷程度及び地盤の損傷程度を従来に比較して高い精度にて推定し、建物の安全性を判定することができる。すなわち、本実施形態によれば、各階の層間変形角及び固定周期による判定に対して傾斜角の判定を加えることにより、建物９００における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷（建物の傾斜角θにより推定）の発生を検出することができる。さらに、本実施形態の構造物検証システム１Ａは、建物９００における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷（建物の傾斜角θにより推定）の発生状況をそれぞれ切り分けて検出することができ、単に、建物９００における構造躯体の損傷のみを検出するだけでは判断しきれない、建物９００に進入できる状況か否かも容易に判定することができる。このように、本実施形態の構造物検証システム１Ａは、第１の実施形態に比較してより詳細な建物９００の状態の判定を行うことができる。また、本実施形態の構造物検証システム１Ａによれば、健全性判定ルール記憶部４３４Ａにおける判定結果テーブルに対して、各階の判定結果を書き込むことにより、その判定結果によってすでに述べたように、建物９００における各階の地震後の避難の優先度などを判定することができる。

なお、上記の説明において、最大層間変位の算出を加速度センサによって検出した加速度データに基づいて算出するものとして説明したが、例えば、水平方向を検出する変位計によって検出された変位量(位置情報)に基づいて最大層間変位を算出するようにしてもよい。

また、このようにセンサ２００から取得したセンサデータは、地震による損傷や長期的な劣化（経年劣化）等に対する健全性の判断材料としても利用することができる。
また、階層構造の構造物に対して、各層の応答特性を算出して、各層の震度等を予測することができるため、予測の結果に基づいて、例えば特定の階のみに警報を出したり、特定の階の機器、設備を限定して、限定した機器、設備に対して制御信号を送信したりすることができる。これによって、構造物内の設備や構造物内の人物への影響を、最小限にとどめることが可能となる。

なお、上述の例では、監視対象の構造物における各階にひとつずつセンサ２００を設置している例を示したが、監視対象の構造物の特徴等に応じて、任意の個数を設置しておくことができる。例えば、各階に複数のセンサ２００を設置してもよいし、複数階にひとつのセンサ２００を設置することもできる。

また、上述の例では、監視対象の構造物に対して揺れを発生させる外的要因として地震を想定して説明したが、外的要因は他の要因であってもよい。例えば、台風等の風による揺れを予測し、制御信号を送信するようにしてもよい。

また、上述の例では、要因データ受付部４４２は、緊急地震速報に基づいて緊急地震速報制御部４４１によって算出された要因データの入力を受け付けるようにしたが、要因データ受付部４４２は、例えば、ユーザが入力部４１０に入力する任意の要因データを受け付けることもできる。この場合、設備３００に対する制御信号を送信せず、構造物検証装置４００によって応答予測のシミュレーションを行うように利用することもできる。この場合、応答予測部４４５は、要因データ受付部４４２に入力された要因データに対応する応答特性データを読み出してディスプレイ等の出力部に出力させる。

また、監視対象の構造物の監視制御を行う構造物検証装置４００は、監視対象の構造物ごとに設置されてもよいし、例えば、複数の構造物を管理する業者等によって運営され、複数の構造物を監視対象とするものであってもよい。また、構造物検証装置４００が算出した応答特性データは、ひとつの構造物内においてのみ利用してよいが、複数の構造物に総合的に利用することもできる。例えば、近隣に同様の構造の構造物が複数存在する場合には、総合的に統計処理を行うようにしてもよいし、例えばセンサデータの実測値が存在しない新たな構造物に対して、同様の条件の他の構造物の応答特性データを適用して応答予測を行うこともできる。
また、構造物検証装置４００が備える各機能部は、クラウド環境やネットワーク環境、監視対象の構造物や構造物の収容人員の規模、構造物検証装置４００を構成するために用意されたハードウェアの数やスペック等に応じて、任意の台数のコンピュータ装置に分散または集約して配置することができる。

また、上述の例において、構造物データ記憶部４３１に記憶される主軸の向きや固有周期の値は、ひとつの構造物について複数の値が対応付けられていてもよい。例えば、Ｌ字型やコの字型の構造物である場合や、構造物の内部構造における例えば壁の存在などにより複数の主軸が想定される場合は、その形状等に応じた複数の主軸を対応付けて記憶させておいてもよいし、主軸ごとの固有周期を対応付けて記憶させておくことができる。この場合、応答特性データについても、複数の主軸ごとに対応付けて記憶させておき、主軸ごとに応答予測を行ったり、複数の主軸から複合的に応答予測を行ったりすることもできる。

また、設備制御部４４６が、応答予測部４４５による予測結果に基づいて送信する制御信号は、例えば、各階ごとに存在する人物が持つスマートフォン等の携帯電話端末に対して、警報を送信するものであってもよい。例えば、監視対象の構造物における各階ごとに無線ＬＡＮ（Local Area Network）による通信を行う無線基地局が存在する場合、特定の階の無線基地局にのみ、警報である制御信号を、通信領域内の携帯電話端末に対して送信することができる。

なお、本発明における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより構造物検証を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、インターネットやＷＡＮ、ＬＡＮ、専用回線等の通信回線を含むネットワークを介して接続された複数のコンピュータ装置を含んでもよい。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、ネットワークを介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。また、上記プログラムは、上述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、上述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であってもよい。

また、上述した機能の一部または全部を、ＬＳＩ（Ｌａｒｇｅ Ｓｃａｌｅ Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ）等の集積回路として実現してもよい。上述した各機能は個別にプロセッサ化してもよいし、一部、または全部を集積してプロセッサ化してもよい。また、集積回路化の手法はＬＳＩに限らず専用回路、または汎用プロセッサで実現してもよい。また、半導体技術の進歩によりＬＳＩに代替する集積回路化の技術が出現した場合、当該技術による集積回路を用いてもよい。

１、１Ａ 構造物検証システム
１００ 緊急地震速報サーバ
２００、２００Ａ センサ
３００ 設備
４００、４００Ａ 構造物検証装置
４１０ 入力部
４２０ 通信部
４３０ 記憶部
４３１ 構造物データ記憶部
４３２、４３２Ａ センサデータ履歴記憶部
４３３ 応答特性データ記憶部
４３４、４３４Ａ 健全性判定ルール記憶部
４４０、４４０Ａ 制御部
４４１ 緊急地震速報制御部
４４２ 要因データ受付部
４４３ センサデータ制御部
４４４ 応答特性データ算出部
４４５ 応答予測部
４４６ 設備制御部
４４７、４４７Ａ 停止解除判定部
９００ 建物(構造物)

Claims (9)

1. 外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測された第１センサデータと、傾斜角を計測するセンサによって計測された第２センサデータとを、センサデータの履歴として、前記センサデータの取得日時に関連付けて記憶するセンサデータ履歴記憶部と、
   緊急地震速報を受信して、前記受信した緊急地震速報に基づいて建物の揺れの大きさを予測して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に、当該建物の揺れの大きさが所定の大きさを超えると予測されると、前記第１センサデータと、前記第２センサデータとを前記センサデータ履歴記憶部に記憶させて、
   前記建物の揺れの大きさが前記所定の大きさを超えると予想される地震について、
   前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第１センサデータの履歴に基づいて層間変形角と固有周期とを算出し、前記緊急地震速報に対応する地震による前記層間変形角の変化と、前記緊急地震速報に対応する地震による前記固有周期の変化とに基づいて、前記緊急地震速報に対応する地震による前記構造物の揺れの判定を実施して、
   前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第２センサデータの履歴を用いて、前記緊急地震速報に対応する地震後の前記構造物の傾斜角の変化の判定を実施して、
   前記構造物の揺れの判定の結果と前記構造物の傾斜角の変化の判定の結果とに基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定する制御部と
   を備えることを特徴とする構造物検証システム。
2. 外的要因に応じた前記構造物の応答特性を示す応答特性データを記憶する応答特性データ記憶部と、
   前記センサデータ履歴記憶部に記憶されたセンサデータの履歴に基づいて、前記応答特性データを算出し、算出した当該応答特性データを前記応答特性データ記憶部に記憶させる応答特性データ算出部と、
   を備えることを特徴とする請求項１に記載の構造物検証システム。
3. 前記構造物に対する外的要因の規模を示す要因データとして前記緊急地震速報による地震の震源と大きさの入力を受け付ける要因データ受付部と、
   前記要因データ受付部に入力された前記緊急地震速報による地震の震源と大きさに対応する前記構造物に入力される振動の大きさを得て、前記構造物に入力される振動の大きさに関連する前記応答特性データを前記応答特性データ記憶部から読み出し、読み出した応答特性データに前記構造物に入力される振動の大きさを乗じて、当該外的要因による当該構造物の応答として前記構造物の揺れの大きさを予測する応答予測部と、
   を備えることを特徴とする請求項２に記載の構造物検証システム。
4. 前記応答予測部による予測結果に基づいて、前記構造物に付属する設備に対する制御信号を送信する設備制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項３に記載の構造物検証システム。
5. 前記外的要因である地震の規模を含む緊急地震速報を受信し、受信した緊急地震速報を前記要因データとして前記要因データ受付部に入力する緊急地震速報制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の構造物検証システム。
6. 前記緊急地震速報制御部が前記緊急地震速報を受信してから所定時間内に前記センサによって計測されたセンサデータを、前記センサデータ履歴記憶部に記憶させるセンサデータ制御部と、
   を備えることを特徴とする請求項５に記載の構造物検証システム。
7. 前記外的要因である地震により前記構造物が応答した後に、当該地震に応じて前記センサによって計測されたセンサデータに基づいて、当該地震によって停止された当該構造物に付属する設備の停止を解除するか否かを判定する停止解除判定部と、
   を備えることを特徴とする請求項１から請求項６までのいずれか１項に記載の構造物検証システム。
8. 外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測された第１センサデータと、傾斜角を計測するセンサによって計測された第２センサデータとを記憶するセンサデータ履歴記憶部であって、
   緊急地震速報を受信して、前記受信した緊急地震速報に基づいて建物の揺れの大きさを予測して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に、当該建物の揺れの大きさが所定の大きさを超えると予測されると、前記第１センサデータと、前記第２センサデータとを前記センサデータ履歴記憶部に記憶させて、
   前記建物の揺れの大きさが前記所定の大きさを超えると予想される地震について、
   前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第１センサデータの履歴に基づいて層間変形角と固有周期とを算出し、前記緊急地震速報に対応する地震による前記層間変形角の変化と、前記緊急地震速報に対応する地震による前記固有周期の変化とに基づいて、前記緊急地震速報に対応する地震による前記構造物の揺れの判定を実施して、
   前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第２センサデータの履歴を用いて、前記緊急地震速報に対応する地震後の前記構造物の傾斜角の変化の判定を実施して、
   前記構造物の揺れの判定の結果と前記構造物の傾斜角の変化の判定の結果とに基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定する制御部
   を備えることを特徴とする構造物検証装置。
9. 構造物検証装置のコンピュータに、
   外的要因に応じた監視対象の構造物の揺れを計測するセンサによって計測された第１センサデータと、傾斜角を計測するセンサによって計測された第２センサデータとを、センサデータの履歴として記憶するセンサデータ履歴記憶部に、
   緊急地震速報を受信して、前記受信した緊急地震速報に基づいて建物の揺れの大きさを予測して、前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に、当該建物の揺れの大きさが所定の大きさを超えると予測されると、前記第１センサデータと、前記第２センサデータとを記憶させて、
   前記建物の揺れの大きさが前記所定の大きさを超えると予想される地震について、
   前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第１センサデータの履歴に基づいて層間変形角と固有周期とを算出し、前記緊急地震速報に対応する地震による前記層間変形角の変化と、前記緊急地震速報に対応する地震による前記固有周期の変化とに基づいて、前記緊急地震速報に対応する地震による前記構造物の揺れの判定を実施して、
   前記緊急地震速報に対応する地震の到来前に前記センサデータ履歴記憶部に記憶された前記第２センサデータの履歴を用いて、前記緊急地震速報に対応する地震後の前記構造物の傾斜角の変化の判定を実施するステップと、
   前記構造物の揺れの判定の結果と前記構造物の傾斜角の変化の判定の結果とに基づいて、前記構造物における構造躯体の損傷、非構造躯体の損傷及び地盤の損傷を判定するステップと、
   を実行させる構造物検証プログラム。

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