JP7180946B2 - 地震情報処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、地震情報処理装置に関する。

従来、構造物に振動センサを設置して振動データを記録し、構造物の地震被害危険度を定量的に判定する方法が知られている（例えば、特許文献１）。

また、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、より精度よく建物各階の応答を推定することを可能にする建物の健全性確認方法が知られている（例えば、特許文献２）。

また、経年劣化や各階に設置された什器などの重量などの条件の変化に対応し、建築物の実情にあった解析モデルにより、建築物の応答解析を行う建物耐震性評価システムが知られている（例えば、特許文献３）。

また、風力や交通振動等により励起される建物の常時微動を計測し、その計測記録に含まれる建物全体の振動成分のみを抽出することにより対象建物の振動特性を同定し、建物内ならびに建物基礎部分に関する構造健全性を評価する方法が知られている（例えば、特許文献４）。

また、地震により建物に生じ得る健全度を予測する建物健全度評価システムが知られている（例えば、特許文献５）。

特開平9-105665号公報 特開2013-195354号公報 特開2014-16249号公報 特開2003-322585号公報 特開2018-77104号公報

上記特許文献１～上記特許文献５に記載されている技術は、地震発生後の建物の健全度を算出する技術である。しかし、上記特許文献に記載されている技術では、地震発生後に得られる建物の各部材の損傷レベルの情報を利用することは考慮されていない。上記特許文献４では、地震発生後の短時間に専門家による計測が行われるが、現実的ではない。

本発明は上記事実に鑑みて、地震が発生した際に、建物の損傷レベルを精度良く判定するための点検対象の部材を適切に選定することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明の地震情報処理装置は、対象建物の各箇所に設置された地震計から取得された振動データを取得する取得部と、前記取得部によって取得された前記振動データと、前記対象建物に対する動的応答解析結果から予め設定された前記対象建物を表すモデルとに基づいて、前記振動データの地震が発生した際の前記対象建物の損傷レベルの確率を表す初期損傷確率を算出する初期損傷確率算出部と、前記対象建物の複数の部材の組み合わせの各々について、前記初期損傷確率算出部によって算出された初期損傷確率と、前記対象建物の損傷レベルが与えられたときの前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせに対する前記対象建物の損傷レベルの発生確率を算出する確率算出部と、複数の前記部材の組み合わせの各々について前記確率算出部によって算出された前記損傷レベルの発生確率に基づいて、複数の前記部材の組み合わせの各々についての、前記損傷レベルの発生確率間の差分が予め設定された閾値以上となる前記部材を、点検対象の部材として特定する特定部と、を含む地震情報処理装置である。本発明の地震情報処理装置によれば、地震が発生した際に、建物の損傷レベルを判定するための点検対象の部材を適切に選定することができる。

本発明の地震情報処理装置は、前記対象建物を表すモデルのパラメータの事前分布を設定する設定部と、前記設定部によって設定された前記パラメータの事前分布と、前記パラメータが与えられたときに前記対象建物の損傷レベルが発生する確率と、前記対象建物の損傷レベルが発生したときの複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせが発生する確率との積から算出される、複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせが発生したときの前記対象建物の損傷レベルが発生する確率のうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が大きくなるように、ベイズ推定によって前記パラメータを算出するパラメータ算出部とを更に備え、前記初期損傷確率算出部は、前記パラメータ算出部によって算出された前記パラメータを含む前記モデルを用いて、次回地震が発生した際の前記初期損傷確率を算出するようにすることができる。これにより、建物の損傷レベルを判定するためのパラメータを適切に推定することができる。

本発明の地震情報処理装置は、複数の前記対象建物の各々についての、前記対象建物を表すモデルのパラメータが設定されており、複数の前記対象建物のモデルのパラメータの事前分布のパラメータは、複数の前記対象建物において共通であり、前記パラメータ算出部は、複数の前記対象建物の各々についての、前記事前分布のパラメータの確率と、前記事前分布のパラメータが与えられたときの前記パラメータの確率と、前記パラメータが与えられたときに前記対象建物の損傷レベルが発生する確率と、前記対象建物の損傷レベルが発生したときの前記部材の前記損傷レベルの組み合わせが発生する確率との積から算出される各損傷レベルのうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が大きくなるように、階層ベイズ推定によって前記パラメータと前記事前分布のパラメータとを算出するようにすることができる。これにより、建物の損傷レベルを判定するための、建物毎のパラメータを適切に推定することができる。

本発明の地震情報処理装置は、ユーザから入力された前記対象建物の前記点検対象の部材の損傷レベルと、前記対象建物の損傷レベルが与えられたときの前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせに対する前記対象建物の損傷レベルの発生確率を算出し、前記対象建物の損傷レベルの発生確率に応じて、前記対象建物の損傷レベルを算出する損傷レベル算出部を更に備えるようにすることができる。これにより、地震発生後の特定の部材の点検結果を用いて、建物の損傷レベルを精度良く判定することができる。

本発明によれば、建物の損傷レベルを精度良く判定するための点検対象の部材を適切に選定することができる、という効果が得られる。

第１実施形態に係る地震情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。 本実施形態のモデルを説明するための説明図である。 点検部材特定処理ルーチンの一例を示す図である。 損傷レベル算出処理ルーチンの一例を示す図である。 第２実施形態に係る地震情報処理装置の概略構成を示すブロック図である。

＜本実施形態の概要＞

地震が発生した場合に、建物内の人々が一斉に避難を始めると道路などが人であふれてしまい、消火及び救急活動の妨げとなる。例えば、東京都帰宅困難者対策ハンドブックによれば、発災３時間後までに施設に留まれるか留まれないかを判断し、留まれる場合には極力従業員等を対象建物内に留まらせることが求められている。しかし、このような短時間に建設会社担当者などの専門家が全ての対象建物の損傷レベル（又は健全度）を判定するということは不可能である。このため、地震発生直後、対象建物の管理者が建物の損傷レベルを判断できるシステムが望まれている。

そこで、本実施形態の地震情報処理装置は、地震が発生した場合に当該地震の振動データに基づいて、ベイズの関係式を用いて、建物内の点検すべき部材を特定する。建物の管理者は、特定された点検対象の部材を点検し、各部材の点検結果を得る。そして、本実施形態の地震情報処理装置は、建物の管理者による部材の点検結果を取得し、当該点検結果に基づき、被災した建物の損傷レベルを算出する。これにより、被災した建物の損傷レベルを短時間で、かつ精度良く算出することができる。

以下、本発明の実施形態について詳細に説明する。

＜第１実施形態＞

＜地震情報処理装置のシステム構成＞

図１は、第１実施形態に係る地震情報処理装置１００の構成の一例を示すブロック図である。地震情報処理装置１００は、機能的には、図１に示すように、複数の地震計１０、受付部１２、コンピュータ２０、及び出力部４０を含んだ構成で表すことができる。

複数の地震計１０は、対象建物の各箇所に設置されている。例えば、複数の地震計１０の各々は、対象建物の全ての階又は一部の階（例えば、最下階及び最上階）に設置されている。複数の地震計１０の各々は、地震が発生した際の各階の加速度を取得する。各階の加速度は、本発明の振動データの一例である。

受付部１２は、ユーザから入力された情報を受け付ける。受付部１２は、例えばキーボードやマウス等によって実現される。

コンピュータ２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、各処理ルーチンを実現するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶手段としてのメモリ、ネットワークインタフェース等を含んで構成されている。コンピュータ２０は、機能的には、図１に示すように、取得部２２と、モデル記憶部２４と、初期損傷確率算出部２６と、確率記憶部２８と、確率算出部３０と、特定部３２と、点検情報取得部３４と、損傷レベル算出部３６とを備えている。

取得部２２は、対象建物の各箇所に設置された地震計１０から取得された加速度を取得する。

モデル記憶部２４には、対象建物を表すモデルｆが格納されている。モデルｆは、対象建物に対する動的応答解析結果から予め設定された関数である。

図２に、モデルｆを説明するための説明図を示す。図２に示されるように、まず、予め対象建物Ａの構造モデルＳを作成し、様々な地震動の地震波Ｑに対する動的応答解析Ｄが行われる。構造モデルＳは、対象建物Ａの各部材の強度剛性などが考慮されている。

モデルｆは、動的応答解析Ｄにより得られる動的応答解析結果Ｒに応じて予め生成される。図２に示されるように、各地震計１０により得られる各階の加速度がモデルｆに入力されると、対象建物が各損傷レベル（小破、中破、及び大破等）以上になる確率が出力される。モデルｆは、振動データから対象建物が各損傷レベル（小破、中破、及び大破等）以上になる確率を算出するためのフラジリティ関数である。

なお、本実施形態では、地震計１０により得られる各階の加速度から層間変形角を算出し、モデルｆへ入力する場合を例に説明する。

初期損傷確率算出部２６は、取得部２２によって取得された対象建物の各階の加速度と、モデル記憶部２４に格納されたモデルｆとに基づいて、当該加速度に対応する地震が発生した際の対象建物の損傷レベルｘ_ｉの確率を表す初期損傷確率を算出する。

具体的には、まず、初期損傷確率算出部２６は、取得部２２によって取得された対象建物の各階の加速度から各階の層間変形角を算出する。そして、初期損傷確率算出部２６は、以下の関係式（１）に従って、対象建物が各損傷レベル（小破、中破、及び大破等）以上になる確率Ｐ（ｘ_ｉ）を表す初期損傷確率を算出する。

なお、上記式（１）におけるｘ_ｉは対象建物の損傷レベルを表し、Ｐ（ｘ_ｉ）は損傷レベルｘ_ｉ以上になる確率を表し、ａ_１，ａ_２，・・・は各階の加速度を表し、ｄ_１，ｄ_２，・・・は各階の層間変形角を表す。なお、α，βは、パラメータであり予め算出されている。

なお、所定の関数を表すモデルｆは、動的応答解析結果から、各計測値と損傷レベルの確率Ｐ（ｘ_ｉ）との組み合わせから予め設定される。モデルｆは、同時確率分布、スプライン関数、及びニューラルネット等を利用して作成することができる。建物の解析モデルである構造モデルにおける建物の損傷し易さと実際の建物の損傷し易さとは、モデル化による誤差などが原因で実際には一致しない。このため、損傷レベルの確率Ｐ（ｘ_ｉ）とモデルｆとの関係は、上記式（１）のような形式によって表現される。

確率記憶部２８には、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが与えられたときの対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とが格納されている。本実施形態においては、対象建物の部材ｊが損傷レベルｋになる事象をｂ_ｊｋと表す。そのため、ｂ_１１は部材１が損傷レベル１である事象を表している。

このため、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが与えられたときの対象建物の各部材ｊの損傷レベルｋを表す確率は、例えば、Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・｜ｘ_ｉ）と表される。ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２は、部材１が損傷レベル１であり、部材２が損傷レベル１であり、部材３が損傷レベル２であることを表している。また、対象建物の各部材ｊの損傷レベルｋを表す確率は、例えば、Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）と表される。

なお、部材の損傷レベルの事象を表す記号ｂ_ｊｋによって表される確率は、説明を簡単にするために「ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２」を用いて以下説明する。しかし、実際に対象とする部材及び部材の損傷レベルに応じて添え字の数字は異なる。例えば、部材１の損傷レベルが２の場合には「ｂ_１２」となる。

これらの各確率は、モデルｆを設定する際の動的応答解析Ｄによって予め求められ、確率記憶部２８に格納される。

確率算出部３０は、対象建物の複数の部材の組み合わせの各々について、初期損傷確率算出部２６によって算出された初期損傷確率Ｐ（ｘ_ｉ）と、確率記憶部２８に格納された、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが与えられたときの対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・｜ｘ_ｉ）と、対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の部材の損傷レベルの組み合わせに対する対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）を算出する。ベイズの関係式は、例えば、以下の式（２）のように表される。

上記式（２）によって求められる対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）は、複数の地震計１０によって計測された加速度と、対象建物を表すモデルｆとから算出されるものである。

しかし、被災した建物のうち特定の部材を点検し、その点検結果を考慮して対象建物の損傷レベルの推定精度を向上させることができる。具体的には、所定の時間内に点検可能な各部材の点検結果から各部材の損傷レベルの事象を表すｂ_ｊｋの値が決まれば、上記式（２）に従って、対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）を精度よく推定することができる。そこで、本実施形態においては、特定部３２において、点検対象の部材を特定する。

特定部３２は、複数の部材の組み合わせの各々について確率算出部３０によって算出された損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）に基づいて、複数の部材の組み合わせの各々についての、損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）間の差分が予め設定された閾値以上となる部材を、点検対象の部材として特定する。なお、閾値以上となる部材が存在しない場合には、点検が行われないことになるため、点検対象の部材の数が点検可能な範囲に収まるように、弾力的に閾値を設定するようにしてもよい。

具体的には、特定部３２は、複数の部材の損傷レベルを異ならせた場合の対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率間の差分を算出する。

例えば、１階の隅の梁部材の損傷レベルがレベル１であった場合、この梁部材の損傷レベルをレベル２に変化させる。この場合、梁部材の損傷レベルがレベル１である場合の対象建物の損傷レベルが「中破」以上である確率が10%であり、梁部材の損傷レベルがレベル２である場合の対象建物の損傷レベルが「中破」以上である確率が80%であったとする。この場合には、１階の隅の梁部材の損傷レベルの変化によって、対象建物の損傷レベルが大きく変化するため、１階の隅の梁部材を点検対象の部材として特定する。

そのため、特定部３２は、複数の部材の組み合わせの各々について、部材の損傷レベルを変化させたときの、一方の対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）と他方の対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１２，ｂ_２２，ｂ_３２，・・・）との差分が予め設定された閾値以上となる部材を、点検対象の部材として特定する。

なお、対象建物の規模が大きい場合には、全ての部材を点検対象とすることは困難である。このため、被災した際に点検する部材を予め設定しておき、その中から、特定部３２によって特定された部材を点検対象の部材としてもよい。例えば、エレベータが使用できなければ高層階の部材の点検は難しいため、高層階の部材については点検対象の部材からは予め除外しておく。また、同一階においては１０箇所の部材を点検対象とする、又は異なる階においては３箇所の部材を点検対象とする、というような条件を予め設定しておいてもよい。

更に、部材の損傷レベルがどの程度であるかに応じて点検対象の部材を予め設定し、その中から、特定部３２によって特定された部材を点検対象の部材としてもよい。部材の損傷が明らかに高い場合には、その部材を改めて点検したとしても、対象建物の損傷レベルが変更される可能性は低い。そのため、損傷が中程度と予想される部材を点検対象とすることにより、対象建物の損傷レベルを精度良く計算できることが予想される。

例えば、対象建物を表すモデルｆと同様の関数を部材毎に予め作成し、地震が発生した際の加速度に応じて部材の損傷確率を算出し、損傷確率が所定の閾値（例えば0.4）以上である部材を点検対象の部材として予め設定する。そして、予め設定された各部材の中から、特定部３２によって特定された部材を点検対象の部材とする。

出力部４０は、特定部３２によって特定された、点検対象の部材の各々を出力する。出力部４０は、例えばディスプレイ等によって実現される。ユーザである対象建物の点検者は、出力部４０に表示された点検対象の部材を確認する。

ユーザは、出力部４０に表示された点検対象の各部材の個所へ点検に行き、当該部材の各々の損傷レベルを確認する。そして、ユーザは、受付部１２を介して、点検対象の各部材の損傷レベルを表す点検結果を、コンピュータ２０へ入力する。

点検情報取得部３４は、受付部１２により受け付けられた、点検者からの各部材の点検結果を取得する。

損傷レベル算出部３６は、ユーザから入力された対象建物の点検対象の各部材の損傷レベルと、対象建物の損傷レベルが与えられたときの対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の部材の前記損傷レベルの組み合わせに対する対象建物の損傷レベルの発生確率を算出し、対象建物の損傷レベルの発生確率に応じて、対象建物の損傷レベルを算出する。

具体的には、まず、損傷レベル算出部３６は、点検情報取得部３４によって取得された点検結果を表す各部材の損傷レベルに基づいて、上記式（２）に従って、対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）を再度算出する。なお、上記式（２）に従って、対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率が算出される際には、各部材の当初の損傷レベルを表す事象ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２が、例えば点検結果に応じて、ｂ_１２，ｂ_２２，ｂ_３２となる。

次に、損傷レベル算出部３６は、損傷レベル算出部３６によって再度算出された対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１２，ｂ_２２，ｂ_３２，・・・）に基づいて、以下の式（３）に従って、対象建物の損傷レベルが損傷レベルｘ_ｉである確率Ｑ（ｘ_ｉ）を算出する。対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率は、その損傷レベル以上である確率（例えば、「中破」以上である確率）を表している。このため、以下の式（３）に従って、対象建物の損傷レベルが当該損傷レベルｘ_ｉである確率（例えば、「中破」である確率）を算出する。例えば、以下の式（３）により、「中破」以上の確率から「大破」以上の確率を減算することにより、「中破」である確率が求められる。以下の式（３）によって算出される確率Ｑ（ｘ_ｉ）が最大となるｉが、対象建物の最終的な損傷レベルの判定結果となる。

なお、上記式（３）におけるｎは損傷レベルの総数を表し、損傷レベルが「小破」、「中破」、及び「大破」である場合には、ｎ＝３となる。

なお、損傷レベル算出部３６が対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）を算出する際には、上記式（２）に代えて、以下の式（４）を用いるようにしてもよい。点検した部材の損傷レベルが確定した状態で対象建物の各損傷レベルｘ_ｉの発生確率を比較する場合には、上記式（２）の右辺の分母は共通であるため、計算する必要がない。このため、以下の式（４）によって対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率を計算することもできる。

出力部４０は、損傷レベル算出部３６によって算出された対象建物の最終的な損傷レベルを結果として出力する。ユーザである対象建物の管理者は、出力部４０に表示された結果を確認し、対象建物の損傷レベルを把握する。

＜地震情報処理装置の作用＞

次に、図３及び図４を参照して、地震情報処理装置１００の作用を説明する。地震情報処理装置１００は、図３の点検部材特定処理ルーチンと図４の損傷レベル算出処理ルーチンとを実行する。

＜点検部材特定処理ルーチン＞

地震が発生し、複数の地震計１０によって加速度が計測されると、地震情報処理装置１００は、図３に示される点検部材特定処理ルーチンを実行する。

ステップＳ１００において、取得部２２は、対象建物の各箇所に設置された地震計１０から取得された加速度を取得する。

ステップＳ１０２において、初期損傷確率算出部２６は、モデル記憶部２４に格納されたモデルｆを読み出す。そして、ステップＳ１０２において、初期損傷確率算出部２６は、上記ステップＳ１００で取得された対象建物の各階の加速度と読み出したモデルｆとに基づいて、上記式（１）に従って、初期損傷確率Ｐ（ｘ_ｉ）を算出する。

ステップＳ１０４において、確率算出部３０は、確率記憶部２８に格納された対象建物の損傷レベルｘ_ｉが与えられたときの対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・｜ｘ_ｉ）と、対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）とを読み出す。そして、ステップＳ１０４において、確率算出部３０は、対象建物の複数の部材の組み合わせの各々について、上記ステップＳ１０２で算出された初期損傷確率Ｐ（ｘ_ｉ）と、読み出した確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・｜ｘ_ｉ）と、読み出した確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）とに基づいて、上記式（２）に従って、対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）を算出する。

ステップＳ１０６において、特定部３２は、上記ステップＳ１０４で算出された損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）に基づいて、複数の部材の組み合わせの各々について、部材の損傷レベルを変化させたときの、一方の対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）と他方の対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１２，ｂ_２２，ｂ_３２，・・・）との差分が予め設定された閾値以上となる部材を、点検対象の部材として特定する。

ステップＳ１０８において、特定部３２は、上記ステップＳ１０６で特定された点検対象の部材を結果として出力する。

出力部４０は、特定部３２によって特定された、点検対象の部材の各々を出力する。

ユーザは、出力部４０に表示された点検対象の部材を確認する。次にユーザは、出力部４０に表示された点検対象の各部材の個所へ点検に行き、当該部材の各々の損傷レベルを確認する。そして、ユーザは、受付部１２を介して、点検対象の各部材の損傷レベルを表す点検結果を、コンピュータ２０へ入力する。点検結果がコンピュータ２０に入力されると、地震情報処理装置１００は、図４に示される損傷レベル算出処理ルーチンを実行する。

＜損傷レベル算出処理ルーチン＞

ステップＳ２００において、点検情報取得部３４は、受付部１２により受け付けられた、点検者からの各部材の点検結果を取得する。

ステップＳ２０２において、損傷レベル算出部３６は、上記ステップＳ２００で取得された点検結果を表す各部材の損傷レベルに基づいて、上記式（２）に従って、対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２，・・・）を再度算出する。そして、ステップＳ２０２において、損傷レベル算出部３６は、再度算出された対象建物の損傷レベルｘ_ｉの発生確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１２，ｂ_２２，ｂ_３２，・・・）に基づいて、上記式（３）に従って、対象建物の損傷レベルが損傷レベルｘ_ｉである確率Ｑ（ｘ_ｉ）を算出する。

ステップＳ２０４において、損傷レベル算出部３６は、上記ステップＳ２０２で算出された確率Ｑ（ｘ_ｉ）が最大となるｉを、対象建物の最終的な損傷レベルとして判定する。

ステップＳ２０６において、損傷レベル算出部３６は、上記ステップＳ２０４で得られた損傷レベルを結果として出力する。

出力部４０は、損傷レベル算出部３６によって算出された対象建物の最終的な損傷レベルを結果として出力する。ユーザである対象建物の管理者は、出力部４０に表示された結果を確認し、対象建物の損傷レベルを把握する。

以上詳細に説明したように、本実施形態の地震情報処理装置は、対象建物の各箇所に設置された地震計から取得された加速度と、対象建物に対する動的応答解析結果から予め設定された対象建物を表すモデルとに基づいて、対象建物の損傷レベルの確率を表す初期損傷確率を算出する。そして、地震情報処理装置は、対象建物の複数の部材の組み合わせの各々について、初期損傷確率と、対象建物の損傷レベルが与えられたときの対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の部材の損傷レベルの組み合わせに対する対象建物の損傷レベルの発生確率を算出する。そして、地震情報処理装置は、複数の部材の組み合わせの各々について算出された損傷レベルの発生確率に基づいて、複数の部材の組み合わせの各々についての、損傷レベルの発生確率間の差分が予め設定された閾値以上となる部材を、点検対象の部材として特定する。これにより、地震が発生した際に、建物の損傷レベルを判定するための点検対象の部材を適切に選定することができる。また、地震発生後の特定の部材の点検結果を用いて、建物の損傷レベルを精度良く判定することができる。

また、ベイズの関係式を用いて、点検すべき対象建物内の部材を特定し、早期に確度の高い判定結果を提示することができる。

また、地震が発生したときに、即座に対象建物の損傷レベルを判定し、対象建物から避難すべきなのか、対象建物内に留まるべきなのかを適切に判断することができる。

＜第２実施形態＞

次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、地震発生後に専門家等の診断により対象建物の損傷レベルが確定した場合、その損傷レベルを用いて、上記式（１）のパラメータα，βを更新する点が第１実施形態と異なる。なお、第２実施形態に係る地震情報処理装置について、第１実施形態に係る地震情報処理装置１００と同一の構成については、同一符号を付して、詳細な説明を省略する。

＜地震情報処理装置のシステム構成＞

図５は、第２実施形態に係る地震情報処理装置２００の構成の一例を示すブロック図である。地震情報処理装置２００は、機能的には、図５に示すように、複数の地震計１０、受付部１２、コンピュータ２２０、及び出力部４０を含んだ構成で表すことができる。

コンピュータ２２０は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）、各処理ルーチンを実現するためのプログラム等を記憶したＲＯＭ（Read Only Memory）、データを一時的に記憶するＲＡＭ（Random Access Memory）、記憶手段としてのメモリ、ネットワークインタフェース等を含んで構成されている。コンピュータ２２０は、機能的には、図５に示すように、取得部２２と、モデル記憶部２４と、初期損傷確率算出部２６と、確率記憶部２８と、確率算出部３０と、特定部３２と、点検情報取得部３４と、損傷レベル算出部３６と、設定部３８と、パラメータ算出部３９とを備えている。

上記式（１）の事前確率のパラメータであるα，βが、ある分布に従っているとして、その超事前分布Ｐ（α），Ｐ（β）を用いると、上記式（４）は以下の式（５）のように記述することができる。

地震が発生した後、対象建物の各部材の損傷レベルを表す事象ｂ_ｊｋが専門家によって明らかになった場合、上記式（５）を最大化するパラメータα，βを、階層ベイズ推定を用いて求めることで、上記式（１）の初期損傷確率の精度を向上させることができる。

そこで、第２実施形態では、前回の地震において確定された対象建物の各部材の損傷レベルに基づいて、対象建物を表すモデルｆのパラメータα，βを推定し、次回以降の地震が発生した際の初期損傷確率の算出に用いる。

設定部３８は、対象建物を表すモデルｆのパラメータα，βの事前分布を設定する。例えば、設定部３８は、事前分布を正規分布によってモデル化する。事前分布を正規分布によってモデル化する場合には、例えば、Ｐ（α）＝Ｆ（０，１），Ｐ（β）＝Ｆ（１,１）とすることができる。

地震発生後には、専門家によって対象建物の被害調査が行われる。この被害調査によって、対象建物の損傷レベル（例えば、ｘ_１なのかｘ_２なのか）及び各部材の損傷レベル（例えば、ｂ_１１なのかｂ_１２なのか）が確定する。確定された対象建物の損傷レベル及び各部材の損傷レベルに基づき、上記式（５）の右辺第１項が決定される。被害調査によって確定された対象建物の損傷レベル及び各部材の損傷レベルは、コンピュータ２０の所定の記憶部（図示省略）に格納される。

パラメータ算出部３９は、設定部３８によって設定されたパラメータの事前分布Ｐ（α），Ｐ（β）と、パラメータが与えられたときに対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生する確率Ｐ（ｘ_ｉ｜α，β）と、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生したときの複数の部材の損傷レベルの組み合わせが発生する確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，・・・｜ｘ_ｉ）との積から算出される、複数の部材の損傷レベルの組み合わせが発生したときの対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生する確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，・・・）から式（３）を用いて各損傷レベルＸ_ｉの確率を求め、そのうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が最も大きくなるように、ベイズ推定によってパラメータα，βを算出する。

具体的には、パラメータ算出部３９は、パラメータα，βについて、ＭＡＰ推定を用いて、上記式（５）の左辺を式（３）に代入して計算したＱ（ｘ_ｉ）の中で、被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が最も高くなるときのパラメータα，βを新たなパラメータとして、上記式（１）を更新する。

第２実施形態の初期損傷確率算出部２６は、パラメータ算出部３９によって算出されたパラメータα，βを含むモデルｆを用いて、次回地震が発生した際の初期損傷確率Ｐ（ｘ_ｉ）を算出する。

以上詳細に説明したように、第２実施形態の地震情報処理装置は、対象建物を表すモデルのパラメータの事前分布を設定し、パラメータの事前分布Ｐ（α），Ｐ（β）と、パラメータが与えられたときに対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生する確率Ｐ（ｘ_ｉ｜α，β）と、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生したときの複数の部材の損傷レベルの組み合わせが発生する確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，・・・｜ｘ_ｉ）との積から算出される、複数の部材の損傷レベルの組み合わせが発生したときの対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生する確率Ｐ（ｘ_ｉ｜ｂ_１１，ｂ_２１，・・・）から算出した損傷確率Ｑ（ｘ_ｉ）のうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が大きくなるように、ベイズ推定によってパラメータα，βを算出する。そして、第２実施形態の地震情報処理装置は、算出されたパラメータα，βを含むモデルｆを用いて、次回地震が発生した際の初期損傷確率Ｐ（ｘ_ｉ）を算出する。これにより、建物の損傷レベルを判定するためのパラメータを適切に推定することができる。更に、対象建物の被災の点検結果に基づいて、次回の損傷レベルの判定の精度を向上させることができる。

＜第３実施形態＞

次に、第３実施形態について説明する。第３実施形態では、上記式（１）のパラメータα，βを建物毎に設定する点が第２実施形態と異なる。なお、第３の実施形態の構成は、第２実施形態と同様の構成となるため、同一符号を付して説明を省略する。

なお、第３実施形態の地震情報処理装置は、同じような対象建物の損傷レベルに関するデータが収集された場合に、それらの精度を向上させる複数の対象建物を所有又は管理している組織の担当者によって利用される。

第３実施形態においては、複数の対象建物ｍの各々についての、対象建物を表すモデルｆのパラメータα_ｍ，β_ｍが設定されている。また、複数の対象建物ｍのモデルｆのパラメータα_ｍ，β_ｍの事前分布のパラメータσ_１，σ_２は、複数の対象建物ｍにおいて共通であるように設定されている。

第３実施形態においては、対象建物毎に上記式（１）のパラメータα_ｍ，β_ｍが設定されており、そのパラメータが全ての対象建物において共通のある分布に従っていると考える。

上記式（１）は数値解析から求めた損傷レベルを表す確率と実際の損傷レベルを表す確率とのずれを表しているが、第１実施形態又は第２実施形態のように、そのパラメータが全ての対象建物で共通とするのは、制約条件として強すぎる場合がある。しかし、上記式（１）のパラメータを対象建物毎に全く個別とするのも不合理であり、対象建物間においてはある程度の共通性があるものと考えられる。

そこで、第３実施形態においては、上記式（１）を以下の式（６）のように変形する。以下の式（６）におけるｍは対象建物を表し、パラメータα_ｍ，β_ｍは、それぞれ対象建物において共通の正規分布に従うと仮定することができる。

上記式（５）は、パラメータα_ｍ，β_ｍそれぞれの超事前分布を用いて、以下の式（６）に示されるように書き換えることができる。

各データに基づき、上記式（７）と式（３）に従い、Ｑ（ｘ_ｉ）の事後確率が最大となるパラメータα_ｍ，β_ｍと事前分布のパラメータσ_１，σ_２を求めることで、対象建物の初期損傷確率の算出の精度を高めることができる。なお、上記式（７）における、ｘ_ｉ，ｂ_１１，ｂ_２１，ｂ_３２・・・は、専門家による調査結果に基づき確定しているデータである。

このため、第３実施形態のパラメータ算出部３９は、上記式（７）に従って、複数の対象建物ｍの各々についての、事前分布のパラメータσ_１，σ_２の確率Ｐ（σ_１），Ｐ（σ_２）と、事前分布のパラメータσ_１，σ_２が与えられたときのパラメータの確率Ｐ（α_ｍ｜σ_１），Ｐ（β_ｍ｜σ_２）と、パラメータが与えられたときに対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生する確率Ｐ（ｘ_ｉ｜α，β）と、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生したときの部材の損傷レベルの組み合わせが発生する確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，・・・｜ｘ_ｉ）との積が大きくなるように、階層ベイズ推定によってパラメータα_ｍ，β_ｍと事前分布のパラメータσ_１，σ_２とを算出する。

以上詳細に説明したように、第３実施形態の地震情報処理装置においては、複数の対象建物ｍの各々についての、対象建物を表すモデルｆのパラメータα_ｍ，β_ｍが設定されており、複数の対象建物のモデルｆのパラメータα，βの事前分布のパラメータσ_１，σ_２は、複数の対象建物において共通である。第３実施形態の地震情報処理装置は、複数の対象建物ｍの各々についての、事前分布のパラメータσ_１，σ_２の確率Ｐ（σ_１），Ｐ（σ_２）と、事前分布のパラメータが与えられたときのパラメータの確率Ｐ（α_ｍ｜σ_１），Ｐ（β_ｍ｜σ_２）と、パラメータが与えられたときに対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生する確率Ｐ（ｘ_ｉ｜α，β）と、対象建物の損傷レベルｘ_ｉが発生したときの部材の損傷レベルの組み合わせが発生する確率Ｐ（ｂ_１１，ｂ_２１，・・・｜ｘ_ｉ）との積から算出したＱ（ｘ_ｉ）のうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が大きくなるように、階層ベイズ推定によって前記パラメータα_ｍ，β_ｍと事前分布のパラメータσ_１，σ_２とを算出する。これにより、建物の損傷レベルを判定するための、建物毎のパラメータを適切に推定することができる。更に、複数の対象建物の被災についての点検結果のデータに基づいて、次回地震が発生した際の損傷度レベルの判定精度を向上させることができる。

なお、本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲内で様々な変形や応用が可能である。

例えば、上記実施形態では、Ｐ（ｘ_ｉ）を対象建物全体の損傷レベルとしたが、これを各階の損傷レベルとしたり、各部材の損傷レベルとしたりして、別途応急危険度判定の判定基準などに則り対象建物全体の損傷レベル（又は健全度）を判定するようにしてもよい。

また、上記実施形態では、上記式（１）を用いる場合を例に説明したがこれに限定されるものではない。例えば、確率Ｐ（ｘ_ｉ）とモデルｆとの関係を表す式として以下の式を用いるようにしてもよい。

また、上記では本発明に係るプログラムが記憶部（図示省略）に予め記憶（インストール）されている態様を説明したが、本発明に係るプログラムは、ＣＤ－ＲＯＭ、ＤＶＤ－ＲＯＭ及びマイクロＳＤカード等の記録媒体に記録されている形態で提供することも可能である。

１０ 地震計
１２ 受付部
２０，２２０ コンピュータ
２２ 取得部
２４ モデル記憶部
２６ 初期損傷確率算出部
２８ 確率記憶部
３０ 確率算出部
３２ 特定部
３４ 点検情報取得部
３６ 損傷レベル算出部
３８ 設定部
３９ パラメータ算出部
４０ 出力部
１００，２００ 地震情報処理装置

Claims (4)

1. 対象建物の各箇所に設置された地震計から取得された振動データを取得する取得部と、
   前記取得部によって取得された前記振動データと、前記対象建物に対する動的応答解析結果から予め設定された前記対象建物を表すモデルとに基づいて、前記振動データの地震が発生した際の前記対象建物の損傷レベルの確率を表す初期損傷確率を算出する初期損傷確率算出部と、
   前記対象建物の複数の部材の組み合わせの各々について、前記初期損傷確率算出部によって算出された初期損傷確率と、前記対象建物の損傷レベルが与えられたときの前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせに対する前記対象建物の損傷レベルの発生確率を算出する確率算出部と、
   複数の前記部材の組み合わせの各々について前記確率算出部によって算出された前記損傷レベルの発生確率に基づいて、複数の前記部材の組み合わせの各々についての、前記損傷レベルの発生確率間の差分が予め設定された閾値以上となる前記部材を、点検対象の部材として特定する特定部と、
   を含む地震情報処理装置。
2. 前記対象建物を表すモデルのパラメータの事前分布を設定する設定部と、
   前記設定部によって設定された前記パラメータの事前分布と、前記パラメータが与えられたときに前記対象建物の損傷レベルが発生する確率と、前記対象建物の損傷レベルが発生したときの複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせが発生する確率との積から算出される、複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせが発生したときの前記対象建物の損傷レベルが発生する確率のうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が大きくなるように、ベイズ推定によって前記パラメータを算出するパラメータ算出部とを更に備え、
   前記初期損傷確率算出部は、前記パラメータ算出部によって算出された前記パラメータを含む前記モデルを用いて、次回地震が発生した際の前記初期損傷確率を算出する、
   請求項１に記載の地震情報処理装置。
3. 複数の前記対象建物の各々についての、前記対象建物を表すモデルのパラメータが設定されており、複数の前記対象建物のモデルのパラメータの事前分布のパラメータは、複数の前記対象建物において共通であり、
   前記パラメータ算出部は、複数の前記対象建物の各々についての、前記事前分布のパラメータの確率と、前記事前分布のパラメータが与えられたときの前記パラメータの確率と、前記パラメータが与えられたときに前記対象建物の損傷レベルが発生する確率と、前記対象建物の損傷レベルが発生したときの前記部材の前記損傷レベルの組み合わせが発生する確率との積から算出される各損傷レベルのうち被害調査の結果判明した損傷レベルの確率が大きくなるように、階層ベイズ推定によって前記パラメータと前記事前分布のパラメータとを算出する、
   請求項２に記載の地震情報処理装置。
4. ユーザから入力された前記対象建物の前記点検対象の部材の損傷レベルと、前記対象建物の損傷レベルが与えられたときの前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率と、前記対象建物の各部材の損傷レベルを表す確率とに基づいて、ベイズの関係式を用いて、複数の前記部材の前記損傷レベルの組み合わせに対する前記対象建物の損傷レベルの発生確率を算出し、前記対象建物の損傷レベルの発生確率に応じて、前記対象建物の損傷レベルを算出する損傷レベル算出部を更に備える、
   請求項１～請求項３の何れか１項に記載の地震情報処理装置。

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