JP6879846B2

JP6879846B2 - 測定治具

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Publication number: JP6879846B2
Application number: JP2017135576A
Authority: JP
Inventors: 欣之志賀
Original assignee: Disco Corp
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2017-07-11
Filing date: 2017-07-11
Publication date: 2021-06-02
Anticipated expiration: 2037-07-11
Also published as: JP2019020137A

Description

建物の基礎構造体と、この基礎構造体に免震装置を介して接続される建築構造体との水平方向の相対的変位を測定する測定治具に関する。

従来、基礎構造体（下柱部）と建築構造体（上柱部）とを免震装置を介して接続した免震構造の建物が実用化されている（例えば、特許文献１参照）。この種の免震装置は、基礎構造体の振動に建築構造体が追従しないようにするアイソレータと振動エネルギーを吸収するダンパーとから構成されている。

特開２０１６−１５３５７１号公報

ところで、上記した免震構造の建物では、例えば、震度の大きい（高い）地震や、風速の早い台風の後に、免震装置を介して接続された基礎構造体と建築構造体とが水平方向に変位して（ずれて）いるか否か、及び、その変位量（ずれ量）を測定することが義務づけられている。

変位量（ずれ量）を測定する場合、作業員の１人が建築構造体（上柱部）の下面部と、この下面部に対向する基礎構造体（下柱部）の上面部とに、例えば、曲尺（差し金ともいう）をそれぞれ当接させ、これら曲尺同士の離間している距離を可視化し、もう１人の作業員がこの離間した距離を定規で測定する等の方法により行っていた。このため、変位量の測定に大きな労力を要し、簡易に測定できないといった問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであって、免震装置を介して接続された上柱部と下柱部との水平方向の変位量を簡易に測定できる測定治具を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、目的を達成するために、本発明は、免震装置を介して接続される建物の上柱部と下柱部の水平方向のずれを測定する測定治具であって、該上柱部の側面部と該上柱部の下面部とが交わる上柱角部、または、該上柱角部と対面する該下柱部の側面部と上面部とが交わる下柱角部のいずれか一方に配設されるレーザー照射ユニットと、該上柱角部または該下柱角部の他方に配設される目盛ユニットと、を含み、該レーザー照射ユニットは、レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段を該上柱角部または該下柱角部の一方に保持する保持手段と、を含み、該目盛ユニットは、水平方向に延在する目盛手段と、該目盛手段を該上柱角部または該下柱角部の他方に保持する目盛保持手段と、を含み、該レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線は目盛ユニットの該目盛手段の目盛を指し示すものである。

この構成によれば、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線が指し示す目盛手段の目盛位置を読むことにより、作業員一人で、上柱部と下柱部との水平方向の変位量を簡易に測定できる。

この構成において、該レーザー照射ユニット及び該目盛ユニットは、それぞれ該上柱角部または該下柱角部に着脱自在に配設されてもよい。この構成によれば、対象となる上柱部と下柱部とにレーザー照射ユニット及び目盛ユニットを取り付けることにより、上柱部と下柱部との水平方向の変位量を簡易に測定できる。

また、該レーザー光線照射手段から照射されたレーザー光線が指し示す該目盛手段の目盛位置を撮像する撮像手段を備えてもよい。この構成によれば、上柱部と下柱部との組ごとの変位量を都度、記録する必要がなくなるため、変位量の管理を容易に行うことができる。

また、該保持手段は、該レーザー光線照射手段を該上柱角部または該下柱角部に沿って移動させる移動機構を備えてもよい。この構成によれば、上柱角部または下柱角部の縁部に沿って、レーザー光線照射手段を移動できるため、目盛ユニットに対するレーザー光線照射ユニットの取り付け位置の調整を容易に行うことができる。

本発明によれば、レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線が指し示す目盛手段の目盛位置を読むことにより、作業員一人で、上柱部と下柱部との水平方向の変位量を簡易に測定できる。

図１は、免震建造の建物に設けられた測定治具の概略構成を示す模式図である。図２は、本実施形態に係る測定治具が基礎構造体及び建築構造体に設けられた状態を示す斜視図である。図３は、基礎構造体に設けられたレーザー照射ユニットの構成を示す分解斜視図である。図４は、建築構造体に設けられた目盛ユニットの構成を下方から見た斜視図である。図５は、別の形態に係るレーザー照射ユニットを示す斜視図である。図６は、別の形態に係るレーザー照射ユニットを示す斜視図である。

本発明を実施するための形態（実施形態）につき、図面を参照しつつ詳細に説明する。以下の実施形態に記載した内容により本発明が限定されるものではない。また、以下に記載した構成要素には、当業者が容易に想定できるもの、実質的に同一のものが含まれる。さらに、以下に記載した構成は適宜組み合わせることが可能である。また、本発明の要旨を逸脱しない範囲で構成の種々の省略、置換又は変更を行うことができる。

図１は、免震建造の建物に設けられた測定治具の概略構成を示す模式図である。建物１は、図１に示すように、地盤３に固定された基礎構造体（下柱部）５と、免震装置７を介して、基礎構造体５に接続された建築構造体（上柱部）９とを含んで構成されている。建物１は、例えば、ビルや工場のように、人が居住したり作業する建造物である。免震装置７は、周知の構成を採用することができ、例えば、基礎構造体５から建築構造体９を振動学的に分離し、基礎構造体５の振動に建築構造体９が追従しないようにするアイソレータ（不図示）と建築構造体９の振動エネルギーを吸収するダンパー（不図示）とから構成される。基礎構造体５及び建築構造体９は、それぞれ建物１に複数設けられた柱などの構造体である。

次に、測定治具１０について説明する。図２は、本実施形態に係る測定治具が基礎構造体及び建築構造体に設けられた状態を示す斜視図である。図３は、基礎構造体に設けられたレーザー照射ユニットの構成を示す分解斜視図である。図４は、建築構造体に設けられた目盛ユニットの構成を下方から見た斜視図である。測定治具１０は、例えば、地震発生後に、振動により基礎構造体５と建築構造体９とが水平方向に変位しているか否か、及び、基礎構造体５と建築構造体９との相対的な変位量（ずれ量）を測定するものである。本実施形態では、測定治具１０は、図２に示すように、所定の第１方向（図中Ｘ方向）及び、この第１方向に直交する第２方向（図中Ｙ方向）への基礎構造体５と建築構造体９との変位量をそれぞれ測定し、これら第１方向及び第２方向の変位量を合成することにより、全体の変位量を求める。ここで、基礎構造体５及び建築構造体９は、例えば、鋼鉄などの磁性体金属材料で形成されている。また、基礎構造体５及び建築構造体９は、例えば水平断面が矩形状で同等の面積を有する角柱として構成されており、通常状態（変位が無い状態）では、基礎構造体５の各側面５Ａと建築構造体９の各側面９Ａとが略同一平面上に位置する。また、上記した第１方向及び第２方向は、基礎構造体５及び建築構造体９の各側面５Ａ，９Ａに直交する方向に設定される。

測定治具１０は、図２に示すように、レーザー照射ユニット２０と目盛ユニット３０とを備える。レーザー照射ユニット２０は、目盛ユニット３０に向けてレーザー光線Ｌを照射するものである。レーザー照射ユニット２０は、基礎構造体５の側面（側面部）５Ａと上面（上面部）５Ｂとが交わる角部（下柱角部）５Ｃに取り付けられる保持部材（保持手段）２１と、この保持部材２１に位置決めされて保持されるレーザー光線照射部（レーザー光線照射手段）２２及びカメラ（撮像手段）２３とを備える。

保持部材２１は、剛性の高い材料（例えば、金属材料）で形成されており、図３に示すように、第１壁部２１Ａと第２壁部２１Ｂとを備えて平面視で略Ｌ字形状を呈する。また、保持部材２１は、第１壁部２１Ａの一部から基礎構造体５の側面５Ａに沿って下方に延びる延出部２１Ｃを備える。図３の例では、第１壁部２１Ａは、変位量の測定方向であって、基礎構造体５の側面５Ａに垂直な方向である第１方向（Ｘ方向）に沿って配置され、第２壁部２１Ｂは、側面５Ａに平行な方向である第２方向（Ｙ方向）に沿って配置される。この場合、基礎構造体５の側面５Ａに対向する延出部２１Ｃの対向面２１Ｄが側面５Ａに当接することにより、保持部材２１の第１方向への位置決めがなされ、第２壁部２１Ｂと基礎構造体５の角部５Ｃとの距離Ｄが予め設定された値に規定される。

保持部材２１は、基礎構造体５に着脱自在に配置される。例えば、基礎構造体５が磁性体金属である場合には、保持部材２１の当接面に磁石を設け、磁力を介して着脱自在とすることができる。また、基礎構造体５が、例えば、コンクリートのような非磁性であれば、保持部材２１と基礎構造体５とを両面テープや接着剤などによって着脱自在としてもよい。この構成によれば、測定対象となる基礎構造体５に対して、レーザー照射ユニット２０を、必要に応じて着脱できるため、測定を簡易に行うことができる。

基礎構造体５に対する保持部材２１の位置決めを正確に行うためには、延出部２１Ｃは、対向面２１Ｄを第２方向に大きく形成することが好ましい。このため、例えば、延出部２１Ｃから第２方向に沿ってそれぞれ延在する一対の腕部（不図示）を設け、この腕部が延出部２１Ｃの対向面２１Ｄと共に基礎構造体５の側面５Ａに当接する構成としてもよい。

レーザー光線照射部２２は、図２及び図３に示すように、略直方体形状の筐体２２Ａを有し、この筐体２２Ａの上面２２Ｂにレーザー光線Ｌ（図２）を照射する照射窓２２Ｃが設けられている。このレーザー光線Ｌは、筐体２２Ａ内に収容された半導体レーザー素子（不図示）によって生成された緑色や赤色などの可視光であり、照射窓２２Ｃを通じて鉛直方向に照射される。レーザー光線照射部２２の駆動源は、例えば、乾電池や充電池が用いられ、電源が確保できない場所でもレーザー光線Ｌを照射することができる。

レーザー光線照射部２２は、保持部材２１の第１壁部２１Ａと第２壁部２１Ｂとに当接して位置づけられ、この状態で保持部材２１に保持されている。また、レーザー光線照射部２２は、保持部材２１の第２壁部２１Ｂと当接する筐体２２Ａの側面と照射窓２２Ｃの中心との距離Ｄ１が、該第２壁部２１Ｂと基礎構造体５の角部５Ｃとの距離Ｄと同等に設定されている。このため、レーザー光線照射部２２を保持部材２１に取り付けた場合、照射窓２２Ｃが基礎構造体５の角部５Ｃの鉛直線上に位置する。

カメラ２３は、レーザー光線Ｌが照射された目盛ユニット３０を撮像するものである。カメラ２３は、図２及び図３に示すように、筒状の筐体２３Ａと、この筐体２３Ａに設けられたレンズ２３Ｂと、筐体２３Ａ内に収容された撮像素子（不図示）、及び、撮像したデータを記憶する記憶部（不図示）を備えている。カメラ２３の筐体２３Ａは、保持部材２１に、ねじ止めや両面テープなどの手段によって保持されている。また、レーザー光線照射部２２は、保持部材２１に固着させてもよいし着脱自在としてもよい。レーザー光線Ｌが照射された目盛ユニット３０を撮像することにより、作業者が逐一記録を取る必要がなくなり、測定作業を容易に行うことができる。本実施形態では、レーザー照射ユニット２０は、カメラ２３を備える構成としているが、このカメラ２３を設けずに、作業者がレーザー光線Ｌの照射された目盛位置を記録してもよい。

目盛ユニット３０は、レーザー照射ユニット２０から照射されたレーザー光線Ｌの照射位置を測定するためのものである。目盛ユニット３０は、図２及び図４に示すように、建築構造体９の側面（側面部）９Ａと下面（下面部）９Ｂとが交わる角部（上柱角部）９Ｃに取り付けられるスケール保持部材（目盛保持手段）３１と、このスケール保持部材３１に取り付けられるスケール（目盛手段）３２とを備える。

スケール保持部材３１は、剛性の高い材料（例えば、金属材料）で形成されたＬアングル部材であり、角部９Ｃを挟んで、建築構造体９の側面９Ａと下面９Ｂとに当接して取り付けられている。スケール保持部材３１は、建築構造体９に着脱自在に配置される。例えば、建築構造体９が磁性体金属である場合には、スケール保持部材３１の当接面に磁石を設け、磁力を介して着脱自在とすることができる。また、建築構造体９が、例えば、コンクリートのような非磁性であれば、スケール保持部材３１と建築構造体９とを両面テープや接着剤などによって着脱自在としてもよい。この構成によれば、測定対象となる建築構造体９に対して、目盛ユニット３０を、必要に応じて着脱できるため、測定を簡易に行うことができる。

スケール３２は、いわゆる物差しである。スケール３２は、板材３２Ａの長手方向に沿って所定間隔（例えば１ｍｍや１ｃｍ）ごと区分けされた目盛３２Ｂと、基準点（ゼロ点）３２Ｃとが設けられている。この基準点３２Ｃは、目盛３２Ｂの中央部に設けられ、例えば左側の領域がマイナス領域、右側がプラス領域となっている。このスケール３２は、長手方向が第１方向（図中Ｘ方向）を向くように、スケール保持部材３１に水平に取り付けられている。

また、スケール保持部材３１には、スケール３２と横並びに、測定位置表示部３３が取り付けられる。この測定位置表示部３３は、測定対象の情報を表示するものであり、カメラ２３を用いて、レーザー光線Ｌが照射されたスケール３２と一緒に撮像することにより、測定したデータの整理を正確に行うことができる。測定位置表示部３３には、測定対象の情報として、測定対象となる柱（基礎構造体５と建築構造体９との組）番号、及び、目盛ユニット３０が取り付けられた方向などが表示される。この測定位置表示部３３は、スケール３２と共に、カメラ２３の視野角に存在すれば、どこに取り付けてもよいが、スケール保持部材３１が取扱い上容易である。

次に、変位量の測定方法の手順を説明する。作業員は、地震の揺れが収まり、安全が確認された後、免震装置７を介して接続された基礎構造体５と建築構造体９とに測定治具１０を取り付ける。具体的には、まず、１つの測定方向である第１方向に垂直な基礎構造体５の側面５Ａと上面５Ｂとが交わる角部５Ｃにレーザー照射ユニット２０を取り付け、目盛ユニット３０をレーザー照射ユニット２０の上方に位置する建築構造体９の角部９Ｃに取り付ける。

次に、レーザー照射ユニット２０のレーザー光線照射部２２を動作させて、目盛ユニット３０のスケール３２に向けてレーザー光線Ｌを照射する。この時、作業員は、レーザー光線Ｌが照射されるスケール３２上の目盛位置を読み、第１方向への変位量を記録する。この場合、第１方向への変位がなければ、レーザー光線Ｌは基準点３２Ｃを照射する。また、レーザー照射ユニット２０にカメラ２３が設けられていれば、照射した目盛位置を撮像する。

次に、作業者は、もう１つの測定方向である第２方向の変位量を測定する。具体的には、第１方向と直交する第２方向に垂直な基礎構造体５の側面５Ａと上面５Ｂとが交わる角部５Ｃにレーザー照射ユニット２０を取り付け、目盛ユニット３０をレーザー照射ユニット２０の上方に位置する建築構造体９の角部９Ｃに取り付ける。そして、上記と同様に、第２方向への変位量を測定もしくは撮像する。

このように、本実施形態では、水平面内で直交する第１方向及び第２方向の変位量をそれぞれ測定し、これらの変位量（ベクトル量）を合成することにより、基礎構造体５に対する建築構造体９の相対変位量を容易に求めることができる。

以上説明したように、本実施形態に係る測定治具１０は、免震装置７を介して接続される建物１の基礎構造体５と建築構造体９との水平方向の変位量を測定するものであり、基礎構造体５の側面５Ａと上面５Ｂとが交わる角部５Ｃに設けられるレーザー照射ユニット２０と、建築構造体９の側面９Ａと下面９Ｂとが交わる角部９Ｃに設けられる目盛ユニット３０と、を含み、レーザー照射ユニット２０は、レーザー光線Ｌを照射するレーザー光線照射部２２と、レーザー光線照射部２２を基礎構造体５の角部５Ｃに保持する保持部材２１とを含み、目盛ユニット３０は、水平方向に延在するスケール３２と、スケール３２を建築構造体９の角部９Ｃに保持するスケール保持部材３１と、を含み、レーザー光線照射部２２から照射されるレーザー光線Ｌは目盛ユニット３０のスケール３２の目盛位置を指し示すため、この目盛位置を読むことにより、作業員一人で、基礎構造体５と建築構造体９との水平方向の変位量を簡易に測定できる。

また、本実施形態によれば、レーザー照射ユニット２０は、基礎構造体５の角部５Ｃに着脱自在に設けられ、目盛ユニット３０は、建築構造体９の角部９Ｃに着脱自在に設けられるため、測定対象となる基礎構造体５と建築構造体９とにレーザー照射ユニット２０及び目盛ユニット３０を、必要に応じて着脱できるため、基礎構造体５と建築構造体９との水平方向の変位量を簡易に測定できる。また、基礎構造体５と建築構造体９とに、レーザー照射ユニット２０及び目盛ユニット３０を常設するものではないため、測定に用いるユニットの数を低減することができ、その分、装置コストの低減を実現できる。

また、本実施形態によれば、レーザー光線照射部２２から照射されたレーザー光線Ｌが指し示すスケール３２の目盛位置を撮像するカメラ２３を備えるため、作業者が変位量を逐一記録する必要がなくなり、測定作業を容易に行うことができる。

次に、レーザー照射ユニットの別の形態について説明する。図５及び図６は、別の形態に係るレーザー照射ユニットを示す斜視図である。図５に示すように、レーザー照射ユニット１２０は、上記した保持部材２１とレーザー光線照射部２２とを一体化したレーザー光線照射部１２２を備える。このレーザー光線照射部１２２は、直方体形状の筐体１２２Ａを備え、この筐体１２２Ａの上面１２２Ｂには、レーザー光線Ｌを照射する照射窓１２２Ｃが設けられている。また、レーザー光線照射部１２２は、筐体１２２Ａの一部から基礎構造体５の側面５Ａに沿って下方に延びる延出部１２２Ｄを備える。この延出部１２２Ｄは、基礎構造体５の側面５Ａに対向する対向面１２２Ｅを備え、この対向面１２２Ｅを側面５Ａに当接させることにより、レーザー光線照射部１２２が基礎構造体５の角部５Ｃに設置され、第１方向（図中Ｘ方向）への位置決めがなされる。この構成では、レーザー光線照射部１２２を基礎構造体５の角部５Ｃに設置した際に、照射窓１２２Ｃは、基礎構造体５の角部５Ｃの鉛直線上に位置する。

また、レーザー光線照射部１２２は、延出部１２２Ｄから第２方向（図中Ｙ方向）に沿ってそれぞれ延在する一対の腕部１２２Ｆ，１２２Ｆを備える。この腕部１２２Ｆは、延出部１２２Ｄの対向面１２２Ｅと共に基礎構造体５の側面５Ａに当接するため、基礎構造体５に対するレーザー光線照射部１２２の位置決めを正確に行うことができる。

この形態によれば、レーザー照射ユニット１２０の構成を簡素化して軽量化を実現できるため、持ち運び性の向上を図ることができる。

図６に示すように、レーザー照射ユニット２２０は、上記した保持部材２１の構成に加えて、レーザー光線照射部２２を第２方向（基礎構造体５の角部５Ｃに沿った方向）にスライド移動可能に保持する一対のガイドレール（移動機構）２１Ｆ，２１Ｆを備えている。このガイドレール２１Ｆ，２１Ｆは、測定方向である第１方向（図中Ｘ方向）に垂直な基礎構造体５の側面５Ａと上面５Ｂとが交わる角部５Ｃに沿って第２方向（図中Ｙ方向）に延在する。レーザー光線照射部２２の底面は、ガイドレール２１Ｆ，２１Ｆに係合し、このガイドレール２１Ｆ，２１Ｆ上を移動できるようになっている。この構成では、レーザー照射ユニット２２０の設置後に、レーザー光線照射部２２の位置を基礎構造体５の角部５Ｃに沿って移動できる。このため、目盛ユニット３０のスケール３２に対するレーザー光線照射部２２の位置調整を容易に行うことができ、変位量の測定作業を容易に行うことができる。また、レーザー光線照射部２２を移動する移動機構としては、ガイドレール２１Ｆ，２１Ｆの他にも、レーザー光線照射部２２を載置した基台をボールねじで移動する構成としてもよい。

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。すなわち、本発明の骨子を逸脱しない範囲で種々変形して実施することができる。例えば、上記実施形態では、レーザー照射ユニット２０，１２０，２２０を基礎構造体５の角部５Ｃに配置し、目盛ユニット３０を建築構造体９の角部９Ｃに配置した構成としているが、レーザー照射ユニット２０，１２０，２２０を建築構造体９の角部９Ｃに配置し、目盛ユニット３０を基礎構造体５の角部５Ｃに配置することもできる。

また、上記実施形態において、レーザー光線照射部２２，１２２は、目標（目盛ユニット３０のスケール３２）に向けて、レーザー光線Ｌを照射するのみであったが、例えば、スケール３２で反射したレーザー光線Ｌを受光することで、スケール３２までの距離を算出して表示する構成を備えてもよい。この構成によれば、水平方向の変位量だけでなく、基礎構造体５と建築構造体９との相対的な傾きを算出することもできる。

また、レーザー光線照射部２２，１２２は、筐体内に収容された半導体レーザー素子を自動的に水平に補正する水平補正機構を備えた構成としてもよい。この構成によれば、水平補正機能が半導体レーザー素子の姿勢を正確に補正するため、常時、目盛ユニット３０のスケール３２に向けて、鉛直方向にレーザー光線Ｌを照射するため、変位量の測定を正確に行うことができる。

１建物
５基礎構造体（下柱部）
５Ａ側面（側面部）
５Ｂ上面（上面部）
５Ｃ角部（下柱角部）
７免震装置
９建築構造体（上柱部）
９Ａ側面（側面部）
９Ｂ下面（下面部）
９Ｃ角部（上柱角部）
１０測定治具
２０、１２０、２２０レーザー照射ユニット
２１保持部材
２１Ｆガイドレール（移動機構）
２２、１２２レーザー光線照射部（レーザー光線照射手段）
２２Ｃ照射窓
２３カメラ（撮像手段）
３０目盛ユニット
３１スケール保持部材（目盛保持手段）
３２スケール（目盛手段）
３３測定位置表示部

Claims

免震装置を介して接続される建物の上柱部と下柱部の水平方向のずれを測定する測定治具であって、
該上柱部の側面部と該上柱部の下面部とが交わる上柱角部、または、該上柱角部と対面する該下柱部の側面部と上面部とが交わる下柱角部のいずれか一方に配設されるレーザー照射ユニットと、該上柱角部または該下柱角部の他方に配設される目盛ユニットと、を含み、
該レーザー照射ユニットは、レーザー光線を照射するレーザー光線照射手段と、該レーザー光線照射手段を該上柱角部または該下柱角部の一方に保持する保持手段と、を含み、
該目盛ユニットは、水平方向に延在する目盛手段と、該目盛手段を該上柱角部または該下柱角部の他方に保持する目盛保持手段と、を含み、
該レーザー光線照射手段から照射されるレーザー光線は目盛ユニットの該目盛手段の目盛を指し示す測定治具。
該レーザー照射ユニット及び該目盛ユニットは、それぞれ該上柱角部または該下柱角部に着脱自在に配設される請求項１に記載の測定治具。
該レーザー光線照射手段から照射されたレーザー光線が指し示す該目盛手段の目盛位置を撮像する撮像手段を備える請求項１または２に記載の測定治具。
該保持手段は、該レーザー光線照射手段を該上柱角部または該下柱角部に沿って移動させる移動機構を備える請求項１から３のいずれか一項に記載の測定治具。