JP7343380B2 - 建物の健全性モニタリングシステム - Google Patents
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Description
本発明は、建物の構造性能を推定する健全性モニタリングシステムに関する。
地震発生後に、建物を直接目視しなくとも、建物の被災度合い等の、建物の構造性能すなわち健全性を把握することができる建物の健全性モニタリングシステムが、種々提案されている。
例えば特許文献１には、建物の観測層に配置され、地震の震度や地震により地盤から建物に印加される振動の加速度を検出するセンサと、センサで得られた応答情報に基づき、建物の固有周期に対応する必要せん断力係数を求め、建物の健全性の判定を行う健全性判定部と、を備え、その判定結果を示す情報を、ユーザの端末に送信する構成が開示されている。
特許文献１に開示されたような構成では、建物に設けられたセンサで、震度や加速度の絶対値を検出している。しかし、建物の健全性を正確に評価するには、建物が地震によりどの程度の変形を生じたのかを、より高精度に把握することが望まれる。
例えば特許文献１には、建物の観測層に配置され、地震の震度や地震により地盤から建物に印加される振動の加速度を検出するセンサと、センサで得られた応答情報に基づき、建物の固有周期に対応する必要せん断力係数を求め、建物の健全性の判定を行う健全性判定部と、を備え、その判定結果を示す情報を、ユーザの端末に送信する構成が開示されている。
特許文献１に開示されたような構成では、建物に設けられたセンサで、震度や加速度の絶対値を検出している。しかし、建物の健全性を正確に評価するには、建物が地震によりどの程度の変形を生じたのかを、より高精度に把握することが望まれる。
また、特許文献２には、構造物が地震などで振動するときの加速度および構造物の傾き等を検出するセンサ装置が構造物に設置され、センサ装置で検出された加速度データに基づいて、センサ装置が設けられた階層の変位を算出し、構造物の構造性能を診断する構成が開示されている。
特許文献２に開示されたような構成では、建物に設けられたセンサ装置で、加速度や構造物の傾き等の絶対値を検出している。この場合も、建物の健全性を正確に評価するには、建物が地震によりどの程度の変形を生じたのかを、より高精度に把握することが望まれる。
また、特許文献３には、地震によって構造物に生じる加速度を検出し、検出された加速度に基づいて構造物の層間変形角を計算し、得られた層間変形角に基づいて、構造物の構造性能を診断する構成が開示されている。
特許文献３に開示されたような構成では、構造物に生じる加速度の絶対値を検出している。この場合も、建物の健全性を正確に評価するには、建物が地震によりどの程度の変形を生じたのかを、より高精度に把握することが望まれる。
特許文献２に開示されたような構成では、建物に設けられたセンサ装置で、加速度や構造物の傾き等の絶対値を検出している。この場合も、建物の健全性を正確に評価するには、建物が地震によりどの程度の変形を生じたのかを、より高精度に把握することが望まれる。
また、特許文献３には、地震によって構造物に生じる加速度を検出し、検出された加速度に基づいて構造物の層間変形角を計算し、得られた層間変形角に基づいて、構造物の構造性能を診断する構成が開示されている。
特許文献３に開示されたような構成では、構造物に生じる加速度の絶対値を検出している。この場合も、建物の健全性を正確に評価するには、建物が地震によりどの程度の変形を生じたのかを、より高精度に把握することが望まれる。
本発明が解決しようとする課題は、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステムを提供することである。
本発明者らは、地震発生後の建物の被災度推定システムとして、建物上部に設置した無線式加速度計または無線式ひずみ計で計測された地震情報を用いて、建物に生じた最大層間変位を算出し、当該最大層間変位から建物の被災度を推定することで、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な点に着眼して、本発明に至った。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の建物の健全性モニタリングシステムは、地震発生後の建物の健全性を把握する、建物の健全性モニタリングシステムであって、前記建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さに相当する第１の階層に設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計または無線式ひずみ計と、前記地震情報を用いて、前記第１の階層における地動に対する相対変位量である第１の層間変形角を算出する演算処理部と、前記地震情報を基に建物所在地の震度を算出する震度算出部と、前記地動に対する第１の層間変形角と所定の閾値とを比較して、地震後の建物の被災度を推定する構造性能指標推定部と、前記建物所在地の前記震度、及び前記建物の被災度を表示する表示部と、を含むことを特徴とする。
このような構成によれば、無線式加速度計または無線式ひずみ計により、建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層において、地震発生時に生じた加速度又は歪みの地震情報を取得できる。演算処理部では、取得された地震情報を用いて、第１の階層における、地動に対する第１の層間変形角が算出される。このように、建物に生じた加速度の絶対値ではなく、地動に対する第１の層間変形角に基づいて、建物の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物の構造性能を、より詳細に推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報（加速度又は歪み）に基づいて、建物が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物が設けられた地域全般の震度ではなく、建物に入力された地震荷重を、より詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステムを提供することができる。
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。すなわち、本発明の建物の健全性モニタリングシステムは、地震発生後の建物の健全性を把握する、建物の健全性モニタリングシステムであって、前記建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さに相当する第１の階層に設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計または無線式ひずみ計と、前記地震情報を用いて、前記第１の階層における地動に対する相対変位量である第１の層間変形角を算出する演算処理部と、前記地震情報を基に建物所在地の震度を算出する震度算出部と、前記地動に対する第１の層間変形角と所定の閾値とを比較して、地震後の建物の被災度を推定する構造性能指標推定部と、前記建物所在地の前記震度、及び前記建物の被災度を表示する表示部と、を含むことを特徴とする。
このような構成によれば、無線式加速度計または無線式ひずみ計により、建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層において、地震発生時に生じた加速度又は歪みの地震情報を取得できる。演算処理部では、取得された地震情報を用いて、第１の階層における、地動に対する第１の層間変形角が算出される。このように、建物に生じた加速度の絶対値ではなく、地動に対する第１の層間変形角に基づいて、建物の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物の構造性能を、より詳細に推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報（加速度又は歪み）に基づいて、建物が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物が設けられた地域全般の震度ではなく、建物に入力された地震荷重を、より詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステムを提供することができる。
本発明の建物の健全性モニタリングシステムは、地震発生後の建物の健全性を把握する、建物の健全性モニタリングシステムであって、前記建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層、及び当該第１の階層よりも下層の第２の階層の各々に設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計または無線式ひずみ計と、前記地震情報を用いて、前記第１の階層、及び前記第２の階層における地動に対する相対変位量である第１の層間変形角と、第２の層間変形角を算出する演算処理部と、前記地震情報を基に建物所在地の震度を算出する震度算出部と、前記第１の層間変形角、及び前記第２の層間変形角のうち、大きい方の層間変形角と所定の閾値とを比較して、地震後の建物の被災度を推定する構造性能指標推定部と、前記建物所在地の前記震度、及び前記建物の被災度を表示する表示部と、を含むことを特徴とする。
このような構成によれば、無線式加速度計または無線式ひずみ計により、建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層と、第１の階層よりも下層の第２の階層とにおいて、地震発生時に生じた加速度又は歪みの地震情報を取得できる。演算処理部では、取得された地震情報を用いて、第１の階層、及び第２の階層における、地動に対する第１の層間変形角、及び第２の層間変形角が算出される。地動に対する第１の層間変形角、及び第２の層間変形角のうち、大きい方の層間変形角に基づいて、建物の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物の構造性能を、より一層、詳細に推定することができる。特に、建物の下層階で層間変形角が大きくなった場合に、第２の階層に設けた無線式加速度計または無線式ひずみ計で取得される地震情報を用いて算出される第２の層間変形角に基づいて、建物下層階における構造性能指標を推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報（加速度又は歪み）に基づいて、建物が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物が設けられた地域全般の震度ではなく、建物に入力された地震荷重を、より詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステムを提供することができる。
このような構成によれば、無線式加速度計または無線式ひずみ計により、建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層と、第１の階層よりも下層の第２の階層とにおいて、地震発生時に生じた加速度又は歪みの地震情報を取得できる。演算処理部では、取得された地震情報を用いて、第１の階層、及び第２の階層における、地動に対する第１の層間変形角、及び第２の層間変形角が算出される。地動に対する第１の層間変形角、及び第２の層間変形角のうち、大きい方の層間変形角に基づいて、建物の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物の構造性能を、より一層、詳細に推定することができる。特に、建物の下層階で層間変形角が大きくなった場合に、第２の階層に設けた無線式加速度計または無線式ひずみ計で取得される地震情報を用いて算出される第２の層間変形角に基づいて、建物下層階における構造性能指標を推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報（加速度又は歪み）に基づいて、建物が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物が設けられた地域全般の震度ではなく、建物に入力された地震荷重を、より詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステムを提供することができる。
本発明の一態様においては、本発明の建物の健全性モニタリングシステムでは、前記演算処理部が、前記第１の階層における変位波形と、当該第１の階層の応答倍率とを基に、当該第１の階層での前記第１の層間変形角を算出し、前記無線式加速度計または前記無線式ひずみ計が前記第２の階層にも設けられた場合においては、更に、前記第２の階層における変位波形と、当該第２の階層の応答倍率とを基に、当該第２の階層での前記第２の層間変形角を算出することを特徴とする。
このような構成によれば、無線式加速度計または無線式ひずみ計で取得された地震情報を用いて、第１の階層における、地動に対する相対変位量である層間変形角が算出される。また、無線式加速度計または無線式ひずみ計が第２の階層にも設けられた場合においては、更に、第２の階層での第２の層間変形角が算出される。これにより、建物周りの地盤や建物の基礎に加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する層間変形角を算出することが可能となり、建物の健全性モニタリングシステムの構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
このような構成によれば、無線式加速度計または無線式ひずみ計で取得された地震情報を用いて、第１の階層における、地動に対する相対変位量である層間変形角が算出される。また、無線式加速度計または無線式ひずみ計が第２の階層にも設けられた場合においては、更に、第２の階層での第２の層間変形角が算出される。これにより、建物周りの地盤や建物の基礎に加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する層間変形角を算出することが可能となり、建物の健全性モニタリングシステムの構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
本発明の別の態様においては、本発明の建物の健全性モニタリングシステムでは、前記演算処理部が、少なくとも前記第１の階層を含む複数の前記階層の層間変形角を算出することを特徴とする。
上記のような構成によれば、第１の階層だけでなく、建物を形成する少なくとも第１の階層を含む複数の階層で、地動に対する層間変形角を算出することが可能となる。このように、複数の階層での層間変形角を得ることで、建物の地震後の被災度合いを示す構造性能を、より詳細に推定できる。
上記のような構成によれば、第１の階層だけでなく、建物を形成する少なくとも第１の階層を含む複数の階層で、地動に対する層間変形角を算出することが可能となる。このように、複数の階層での層間変形角を得ることで、建物の地震後の被災度合いを示す構造性能を、より詳細に推定できる。
本発明によれば、地震後の建物の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステムを提供することが可能となる。
本発明は、地震発生後の建物の被災度推定システムとして、建物上部に設置する無線式センサ（加速度計またはひずみ計）と、前記センサで計測された地震情報から建物の被災度を推定するモニタリング装置と、建物の被災度を表示する端末装置とで構成される建物のモニタリングシステムである。
具体的には、無線式加速度計または無線式ひずみ計を、建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層のみに設置して、その加速度計またはひずみ計から地震情報を得て、地震後の建物の被災度を推定する第一実施形態と、無線式加速度計または無線式ひずみ計を、第１の階層と下層階層に其々設置し、それらの地震情報から地震後の建物の被災度を推定する第二実施形態と、がある。
以下、添付図面を参照して、本発明による建物の健全性モニタリングシステムを実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
［第一実施形態］
本実施形態における建物の健全性モニタリングシステムの概略構成を図１に示す。図２は、建物の健全性モニタリングシステムが設定された建物の概略構成を示す図である。図３は、建物を模擬した１質点系振動モデルの模式図である。図４は、建物の健全性モニタリングシステムを構成するユーザの端末の表示部を示す図である。
具体的には、無線式加速度計または無線式ひずみ計を、建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層のみに設置して、その加速度計またはひずみ計から地震情報を得て、地震後の建物の被災度を推定する第一実施形態と、無線式加速度計または無線式ひずみ計を、第１の階層と下層階層に其々設置し、それらの地震情報から地震後の建物の被災度を推定する第二実施形態と、がある。
以下、添付図面を参照して、本発明による建物の健全性モニタリングシステムを実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
［第一実施形態］
本実施形態における建物の健全性モニタリングシステムの概略構成を図１に示す。図２は、建物の健全性モニタリングシステムが設定された建物の概略構成を示す図である。図３は、建物を模擬した１質点系振動モデルの模式図である。図４は、建物の健全性モニタリングシステムを構成するユーザの端末の表示部を示す図である。
図１に示されるように、建物の健全性モニタリングシステム１は、複数の建物１０と、モニタリング装置２０と、ユーザの端末３０と、を備えている。建物の健全性モニタリングシステム１は、地震発生後の建物１０の健全性を把握（評価）する。
複数の建物１０は、特定のユーザ（例えば建物１０の所有者や、建物１０の管理者）によって管理されている。
図２に示されるように、各建物１０は、地盤Ｇ上に構築され、上下方向に複数の階層１１を有している。ここで、複数の建物１０は、階層数や、構造（鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造等）が共通である必要はない。
各建物１０には、無線式加速度計１２が設けられている。無線式加速度計１２は、図３に示されるような建物１０の１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する階層（第１の階層）１１Ｓの床スラブ上に設置されている。無線式加速度計１２は、センサ１３と、通信部１４と、を備えている。
センサ１３は、地震発生時に階層１１Ｓに生じた加速度を、地震情報として検出（取得）する。センサ１３で検出された地震情報は、通信部１４に出力される。
通信部１４は、外部のネットワーク１００に対し、無線により通信可能となっている。ここで、外部のネットワーク１００とは、例えば、通信部１４と無線による通信を行うことのできる公衆無線網等である。通信部１４は、センサ１３で検出された地震情報と、無線式加速度計１２が設けられた建物１０を特定（識別）する識別情報を、図１に示すように外部のネットワーク１００を介して建物の健全性モニタリングシステム１に送信する。
複数の建物１０は、特定のユーザ（例えば建物１０の所有者や、建物１０の管理者）によって管理されている。
図２に示されるように、各建物１０は、地盤Ｇ上に構築され、上下方向に複数の階層１１を有している。ここで、複数の建物１０は、階層数や、構造（鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造等）が共通である必要はない。
各建物１０には、無線式加速度計１２が設けられている。無線式加速度計１２は、図３に示されるような建物１０の１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する階層（第１の階層）１１Ｓの床スラブ上に設置されている。無線式加速度計１２は、センサ１３と、通信部１４と、を備えている。
センサ１３は、地震発生時に階層１１Ｓに生じた加速度を、地震情報として検出（取得）する。センサ１３で検出された地震情報は、通信部１４に出力される。
通信部１４は、外部のネットワーク１００に対し、無線により通信可能となっている。ここで、外部のネットワーク１００とは、例えば、通信部１４と無線による通信を行うことのできる公衆無線網等である。通信部１４は、センサ１３で検出された地震情報と、無線式加速度計１２が設けられた建物１０を特定（識別）する識別情報を、図１に示すように外部のネットワーク１００を介して建物の健全性モニタリングシステム１に送信する。
図１に示されるように、モニタリング装置２０は、無線又は有線により、外部のネットワーク１００に接続されている。モニタリング装置２０は、複数の建物１０から送信される情報（地震情報及び識別情報）に基づいて、各建物１０の健全性を評価する。
モニタリング装置２０は、演算処理部２１と、震度算出部２２と、構造性能指標推定部２３と、表示処理部２４と、データベース２５と、を主に備えている。
データベース２５には、各建物１０の識別情報、各建物１０のユーザの端末３０のメールアドレス等のユーザ送信先情報、各建物１０の構造や階層数等の建物情報、各建物１０における無線式加速度計１２の設置高さ等が格納されている。また、データベース２５には、演算処理部２１、震度算出部２２、構造性能指標推定部２３等で処理を行う際に用いられる各種の設定パラメータ値、閾値、係数等が格納されている。
演算処理部２１は、外部のネットワーク１００を介して建物１０の無線式加速度計１２から送信される情報を受信すると、受信した情報に含まれる地震情報に基づいて、その建物１０の、地動に対する相対変形量である層間変形角（第１の層間変形角）θを算出する。
震度算出部２２は、地震情報を基に建物１０の設けられた場所、つまり建物１０自体における震度を算出する。
構造性能指標推定部２３は、演算処理部２１で算出した層間変形角θと、所定の閾値とを比較して、建物１０の地震後の被災度を、より詳細には被災度の度合いを示す構造性能指標を推定する。建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標としては、例えば、建物の被災度を「安全」、「要点検」、「危険」といった複数段階の評価を示すものがある。
表示処理部２４は、震度算出部２２で算出された建物１０における震度を示す情報と、構造性能指標推定部２３で推定された、建物１０の構造性能指標とを含む推定結果を、ユーザの端末３０で表示させるため、推定結果を含む評価リストのデータを生成する。表示処理部２４で生成された評価リストのデータは、外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される。表示処理部２４は、ユーザが複数の建物１０を所有又は管理している場合、そのユーザに関連付けられた複数の建物１０の評価リストのデータを、ユーザの端末３０に送信する。
モニタリング装置２０は、演算処理部２１と、震度算出部２２と、構造性能指標推定部２３と、表示処理部２４と、データベース２５と、を主に備えている。
データベース２５には、各建物１０の識別情報、各建物１０のユーザの端末３０のメールアドレス等のユーザ送信先情報、各建物１０の構造や階層数等の建物情報、各建物１０における無線式加速度計１２の設置高さ等が格納されている。また、データベース２５には、演算処理部２１、震度算出部２２、構造性能指標推定部２３等で処理を行う際に用いられる各種の設定パラメータ値、閾値、係数等が格納されている。
演算処理部２１は、外部のネットワーク１００を介して建物１０の無線式加速度計１２から送信される情報を受信すると、受信した情報に含まれる地震情報に基づいて、その建物１０の、地動に対する相対変形量である層間変形角（第１の層間変形角）θを算出する。
震度算出部２２は、地震情報を基に建物１０の設けられた場所、つまり建物１０自体における震度を算出する。
構造性能指標推定部２３は、演算処理部２１で算出した層間変形角θと、所定の閾値とを比較して、建物１０の地震後の被災度を、より詳細には被災度の度合いを示す構造性能指標を推定する。建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標としては、例えば、建物の被災度を「安全」、「要点検」、「危険」といった複数段階の評価を示すものがある。
表示処理部２４は、震度算出部２２で算出された建物１０における震度を示す情報と、構造性能指標推定部２３で推定された、建物１０の構造性能指標とを含む推定結果を、ユーザの端末３０で表示させるため、推定結果を含む評価リストのデータを生成する。表示処理部２４で生成された評価リストのデータは、外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される。表示処理部２４は、ユーザが複数の建物１０を所有又は管理している場合、そのユーザに関連付けられた複数の建物１０の評価リストのデータを、ユーザの端末３０に送信する。
図４に示されるように、ユーザの端末３０は、パーソナルコンピュータ、タブレット装置、スマートフォン、携帯電話等であり、無線又は有線により、外部のネットワーク１００に接続可能となっている。ユーザの端末３０は、建物１０が建てられている建物所在地の震度、及び構造性能指標を表示する表示部３１を有する。ユーザの端末３０は、外部ネットワークを介して評価リストのデータを受信すると、受信されたデータに基づく評価リスト３３を表示部３１に表示する。この評価リスト３３には、例えば、ユーザが所有又は管理する建物名情報３３ａ、各建物において所定の期間（例えば直近１日）内にモニタリング装置２０で計測された地震の記録日時情報３３ｂ、構造性能指標推定部２３で推定された建物１０の状態を示す構造性能指標情報３３ｃ、震度算出部２２で算出された建物１０における震度情報３３ｄ等が含まれている。
なおここで、図４に示した評価リスト３３は一例に過ぎず、評価リスト３３に含まれる情報は、適宜変更可能である。
なおここで、図４に示した評価リスト３３は一例に過ぎず、評価リスト３３に含まれる情報は、適宜変更可能である。
（健全性モニタリング方法）
図５は、建物の健全性モニタリングシステムを構成するモニタリング装置における、建物の健全性モニタリング方法の流れを示すフローチャートである。
モニタリング装置２０で建物１０の健全性モニタリングを行うには、まず、地震発生後に、建物１０に設けられた無線式加速度計１２のセンサ１３で検出された地震情報（加速度）を含む情報を、外部のネットワーク１００から受信する（ステップＳ１）。
すると、モニタリング装置２０では、予め定められたコンピュータプログラムに基づいて、以下のような建物１０の健全性モニタリング処理を実行する。
図５は、建物の健全性モニタリングシステムを構成するモニタリング装置における、建物の健全性モニタリング方法の流れを示すフローチャートである。
モニタリング装置２０で建物１０の健全性モニタリングを行うには、まず、地震発生後に、建物１０に設けられた無線式加速度計１２のセンサ１３で検出された地震情報（加速度）を含む情報を、外部のネットワーク１００から受信する（ステップＳ１）。
すると、モニタリング装置２０では、予め定められたコンピュータプログラムに基づいて、以下のような建物１０の健全性モニタリング処理を実行する。
この処理では、まず、演算処理部２１で、無線式加速度計１２が設置された階層１１Ｓにおける変位波形を算出する（ステップＳ２）。これには、無線式加速度計１２から受信した地震情報に含まれるセンサ１３の応答加速度波形を、演算処理部２１に備えたバイパスフィルタでバイパスフィルタ処理する。これにより、センサ１３等により応答加速度波形に混入される、建物１０の固有周期よりも長い周期帯のノイズを除去する。続いて、演算処理部では、バイパスフィルタ処理後の応答加速度波形を２回積分する。１回目の積分により、地震による変位の速度波形が得られる。２回目の積分により、速度波形から、地震による変位波形が得られる。なお、変位波形を得るための演算は、周波数領域（又は時刻歴領域）で行う。
次に、演算処理部２１では、上記で得られた階層１１Ｓの変位波形から、地動変位波形を算出する（ステップＳ３）。これには、まず、応答倍率を求める。応答倍率としては、変位応答倍率と、加速度応答倍率のうち、値が大きい方を採用する。ここで、変位応答倍率は、次式（１）で求められ、図６に示されるものとなる。また、加速度応答倍率は、次式（２）により求められ、図７に示されるものとなる。図６は、地動変位波形を算出するのに用いる変位応答倍率を示す図である。図７は、地動変位波形を算出するのに用いる加速度応答倍率を示す図である。両図共に、横軸は建物に対する地盤の振動数比であり、縦軸は其々の応答倍率である。
但し、上式（１）、（２）において、ｈは、建物１０の減衰定数、ｐは外力の振動数（Ｈｚ）、ωは、建物１０の固有振動数（Ｈｚ）である。ここで、減衰定数ｈは、例えば、建物１０が鉄骨造である場合は、ｈ＝０．０２、鉄筋コンクリート造である場合には、ｈ＝０．０３等と設定することができる。また、減衰定数ｈは、センサ１３における常時微動測定結果から同定してもよい。固有振動数ωは、建物１０の高さから求めた設計用一次固有周期からの算出、加速度波形からゼロクロス法による算出、等により得る。
次に、演算処理部２１では、このようにして得られた応答倍率と、ステップＳ２で得られた変位波形とから、
（変位波形）／（応答倍率）
により、地動変位波形を算出する。このとき、フーリエ変換を行ったうえで、周波数領域で演算を行い、逆変換により時刻歴波形に戻す。
次に、演算処理部２１では、このようにして得られた応答倍率と、ステップＳ２で得られた変位波形とから、
（変位波形）／（応答倍率）
により、地動変位波形を算出する。このとき、フーリエ変換を行ったうえで、周波数領域で演算を行い、逆変換により時刻歴波形に戻す。
続いて、演算処理部２１では、ステップＳ２で得られた、図２に示す無線式加速度計１２が設置された階層１１Ｓにおける変位波形と、ステップＳ３で求めた地動変位波形とから、
（変位波形）－（地動変位波形）
により、無線式加速度計１２が設置された階層１１Ｓにおける、地動に対する相対変位波形を算出する（ステップＳ４）。
この後、演算処理部２１では、ステップＳ４で求めた、地動に対する相対変位波形と、建物１０における無線式加速度計１２の設置高さ（Ｈｅ）とから、
（地動に対する相対変位波形の最大値）／（設置高さ）
により、建物１０における層間変形角θを算出する（ステップＳ５）。図３は、このようにして算出された、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置での地動に対する層間変形角θを示している。
（変位波形）－（地動変位波形）
により、無線式加速度計１２が設置された階層１１Ｓにおける、地動に対する相対変位波形を算出する（ステップＳ４）。
この後、演算処理部２１では、ステップＳ４で求めた、地動に対する相対変位波形と、建物１０における無線式加速度計１２の設置高さ（Ｈｅ）とから、
（地動に対する相対変位波形の最大値）／（設置高さ）
により、建物１０における層間変形角θを算出する（ステップＳ５）。図３は、このようにして算出された、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置での地動に対する層間変形角θを示している。
次に、構造性能指標推定部２３で、図５に示すように建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定する（ステップＳ６）。これには、ステップＳ５で算出した、地動に対する層間変形角θと、データベース２５に予め格納された所定の閾値とを比較する。このとき、実際には、建物１０の構造種別、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置と実際の無線式加速度計１２の設置高さとの乖離等を考慮した補正係数により、地動に対する層間変形角θを乗じて補正した値を、地動に対する層間変形角θとして所定の閾値と比較する。構造性能指標推定部２３は、地動に対する層間変形角θと、閾値との比較結果に応じ、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標として、例えば、建物の被災度を「安全」、「要点検」、「危険」といった複数段階の推定情報として出力する。
また、震度算出部２２では、無線式加速度計１２のセンサ１３で検出された地震情報（加速度）に基づき、建物１０の所在地（建物１０自体）における震度を算出する（ステップＳ７）。これには、センサ１３で検出された加速度を、各震度階級の加速度の範囲と比較し、建物１０の所在地における震度階級を算出する。
この後、表示処理部２４では、複数の建物１０の無線式加速度計１２から受信した地震情報のそれぞれについて、上記ステップＳ２～Ｓ７に示すような処理を実行した後、複数の建物１０についての推定結果（算出結果）を集計する（ステップＳ８）。表示処理部２４では、各建物１０について、ステップＳ６で推定された建物１０の構造性能指標と、ステップＳ７で算出された建物１０における震度を示す情報とを含む推定結果を集計し、図４に例示したような評価リスト３３を表示するためのデータを生成する。
このようにして生成された推定結果のデータは、モニタリング装置２０から外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される（ステップＳ９）。
この後、表示処理部２４では、複数の建物１０の無線式加速度計１２から受信した地震情報のそれぞれについて、上記ステップＳ２～Ｓ７に示すような処理を実行した後、複数の建物１０についての推定結果（算出結果）を集計する（ステップＳ８）。表示処理部２４では、各建物１０について、ステップＳ６で推定された建物１０の構造性能指標と、ステップＳ７で算出された建物１０における震度を示す情報とを含む推定結果を集計し、図４に例示したような評価リスト３３を表示するためのデータを生成する。
このようにして生成された推定結果のデータは、モニタリング装置２０から外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される（ステップＳ９）。
（健全性モニタリング方法による推定精度の検証）
ここでは、本発明の建物の健全性モニタリングシステムでの推定精度を検証するために、５階建て建物と１０階建て建物を対象に、詳細に多質点系振動モデルでモデル化した場合と、本発明の建物の健全性モニタリングシステムによる１質点系振動モデルによる最大層間変位の推定結果について比較を行った。
（第一検証例）
建物１０は、５階建てを対象とする。振動モデルは、全層同一質量とし、剛性は、Ａｉ分布から求めた層せん断力に比例し、かつ、設計用一次固有周期になるように設定した。
図８は、建物の健全性モニタリングシステムの第一検証例で用いた建物の諸元を示す図である。図９は、建物の健全性モニタリングシステムの第一検証例で用いた建物の固有値等を示す図である。図１０は、建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）と多質点系振動モデルによる建物の固有振動モードと建物階層の関係を示す図である。
検証用の振動モデルは、５層モデルである。この振動モデルは、図８に示すような諸元、図９に示すような固有周期、有効質量、図１０に示すようなモード形状とした。ここで、Ｈは、当該階層の階高、｜Ｈ｜は、当該階層（の天井）の地表からの高さ、Ｔは、当該階層の設計用一次固有周期（建物高さ［ｍ］）×α（鉄骨造：α＝０．０３、ＲＣ造：α＝０．０２）、ｍは、当該階層の質量、Ａｉは、高さ方向の層せん断力係数の分布である。また、この振動モデルにおいて、等価高さＨｅは１４．７ｍであり、４層（１６ｍ）に無線式加速度計１２が設けられている、と仮定した。
図１１は、本発明の建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）と多質点系振動モデルで得られた最大層間変位の比較図である。図１１に示されるように、上記振動モデルに対して、１９４０年エルセントロ地震の原波を入力した場合における建物の各階層での最大層間変位の解析結果である。図１１の横軸は最大層間変位で、縦軸は建物の各階層の質点位置を示す。また、次に説明する線Ｌ２、Ｌ３上の〇印は、当該建物を１質点系振動モデルとしてモデル化した場合の等価高さＨｅの位置を示す。
図１１では、本発明の建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）で得られた最大相対変位をＬ２で示し、詳細な多質点系振動モデルでの最大相対変位をＬ１で示す。さらに、比較のため、上記ステップＳ３、Ｓ４のような、地動変位波形、地動に対する相対変位波形を算出する処理を行わない、すなわち地動を考慮しない従来のシステムで得られる最大絶対変位をＬ３で示す。
この図１１に示されるように、建物の健全性モニタリングシステム１で推定した変位（図１１における線Ｌ２）は、従来のシステムにおける変位（図１１における線Ｌ３）に比べて、詳細な多質点系振動モデルで得られた変位（図１１における線Ｌ１）に近似する傾向であった。つまり、地動を考慮していない最大層間変位（図１１における線Ｌ３）を用いた層間変形角と比較し、上記建物の健全性モニタリングシステム１で地動に対する相対変位波形を推定することで、より正確な推定が行えた。
ここでは、本発明の建物の健全性モニタリングシステムでの推定精度を検証するために、５階建て建物と１０階建て建物を対象に、詳細に多質点系振動モデルでモデル化した場合と、本発明の建物の健全性モニタリングシステムによる１質点系振動モデルによる最大層間変位の推定結果について比較を行った。
（第一検証例）
建物１０は、５階建てを対象とする。振動モデルは、全層同一質量とし、剛性は、Ａｉ分布から求めた層せん断力に比例し、かつ、設計用一次固有周期になるように設定した。
図８は、建物の健全性モニタリングシステムの第一検証例で用いた建物の諸元を示す図である。図９は、建物の健全性モニタリングシステムの第一検証例で用いた建物の固有値等を示す図である。図１０は、建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）と多質点系振動モデルによる建物の固有振動モードと建物階層の関係を示す図である。
検証用の振動モデルは、５層モデルである。この振動モデルは、図８に示すような諸元、図９に示すような固有周期、有効質量、図１０に示すようなモード形状とした。ここで、Ｈは、当該階層の階高、｜Ｈ｜は、当該階層（の天井）の地表からの高さ、Ｔは、当該階層の設計用一次固有周期（建物高さ［ｍ］）×α（鉄骨造：α＝０．０３、ＲＣ造：α＝０．０２）、ｍは、当該階層の質量、Ａｉは、高さ方向の層せん断力係数の分布である。また、この振動モデルにおいて、等価高さＨｅは１４．７ｍであり、４層（１６ｍ）に無線式加速度計１２が設けられている、と仮定した。
図１１は、本発明の建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）と多質点系振動モデルで得られた最大層間変位の比較図である。図１１に示されるように、上記振動モデルに対して、１９４０年エルセントロ地震の原波を入力した場合における建物の各階層での最大層間変位の解析結果である。図１１の横軸は最大層間変位で、縦軸は建物の各階層の質点位置を示す。また、次に説明する線Ｌ２、Ｌ３上の〇印は、当該建物を１質点系振動モデルとしてモデル化した場合の等価高さＨｅの位置を示す。
図１１では、本発明の建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）で得られた最大相対変位をＬ２で示し、詳細な多質点系振動モデルでの最大相対変位をＬ１で示す。さらに、比較のため、上記ステップＳ３、Ｓ４のような、地動変位波形、地動に対する相対変位波形を算出する処理を行わない、すなわち地動を考慮しない従来のシステムで得られる最大絶対変位をＬ３で示す。
この図１１に示されるように、建物の健全性モニタリングシステム１で推定した変位（図１１における線Ｌ２）は、従来のシステムにおける変位（図１１における線Ｌ３）に比べて、詳細な多質点系振動モデルで得られた変位（図１１における線Ｌ１）に近似する傾向であった。つまり、地動を考慮していない最大層間変位（図１１における線Ｌ３）を用いた層間変形角と比較し、上記建物の健全性モニタリングシステム１で地動に対する相対変位波形を推定することで、より正確な推定が行えた。
（第二検証例）
図１２は、建物の健全性モニタリングシステムの第二検証例で用いた建物の諸元を示す図である。図１３は、建物の健全性モニタリングシステムの第二検証例で用いた建物の固有値等を示す図である。図１４は、建物の健全性モニタリングシステムの第二検証例で用いた振動モデルを示す図である。図１５は、本発明の建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）と多質点系振動モデルで得られた最大層間変位の比較図である。
検証用の振動モデルは、１０層モデルである。この振動モデルは、図１２に示すような諸元、図１３に示すような固有周期、有効質量、図１４に示すようなモード形状とした。この振動モデルにおいて、等価高さＨｅは２７．８ｍであり、７層（２８ｍ）に無線式加速度計１２が設けられている、と仮定した。
図１５に示されるように、上記振動モデルに対して、１９４０年エルセントロ地震の原波を入力した場合における実際の変位（ｄＤｉｓｐ）をシミュレーションにより得た（図１５における線Ｌ１１）。また、建物の健全性モニタリングシステム１において、地動に対する相対変位波形を算出して推定した（図１５における線Ｌ１２）。さらに、比較のため、上記ステップＳ３、Ｓ４のような、地動変位波形、地動に対する相対変位波形を算出する処理を行わない、すなわち地動を考慮しない従来のシステムにおいて、変位を推定した（図１５における線Ｌ１３）。
その結果、建物の健全性モニタリングシステム１で推定した変位（図１５における線Ｌ１２）は、従来のシステムにおける変位（図１５における線Ｌ１３）に比べて、詳細な多質点系振動モデルで得られた（図１５における線Ｌ１１）に近似する傾向であった。つまり、地動を考慮していない最大層間変位（図１５における線Ｌ１３）を用いた層間変形角比較し、上記建物の健全性モニタリングシステム１で地動に対する相対変位波形を推定することで、より正確な推定が行えた。
図１２は、建物の健全性モニタリングシステムの第二検証例で用いた建物の諸元を示す図である。図１３は、建物の健全性モニタリングシステムの第二検証例で用いた建物の固有値等を示す図である。図１４は、建物の健全性モニタリングシステムの第二検証例で用いた振動モデルを示す図である。図１５は、本発明の建物の健全性モニタリングシステム（１質点系振動モデル）と多質点系振動モデルで得られた最大層間変位の比較図である。
検証用の振動モデルは、１０層モデルである。この振動モデルは、図１２に示すような諸元、図１３に示すような固有周期、有効質量、図１４に示すようなモード形状とした。この振動モデルにおいて、等価高さＨｅは２７．８ｍであり、７層（２８ｍ）に無線式加速度計１２が設けられている、と仮定した。
図１５に示されるように、上記振動モデルに対して、１９４０年エルセントロ地震の原波を入力した場合における実際の変位（ｄＤｉｓｐ）をシミュレーションにより得た（図１５における線Ｌ１１）。また、建物の健全性モニタリングシステム１において、地動に対する相対変位波形を算出して推定した（図１５における線Ｌ１２）。さらに、比較のため、上記ステップＳ３、Ｓ４のような、地動変位波形、地動に対する相対変位波形を算出する処理を行わない、すなわち地動を考慮しない従来のシステムにおいて、変位を推定した（図１５における線Ｌ１３）。
その結果、建物の健全性モニタリングシステム１で推定した変位（図１５における線Ｌ１２）は、従来のシステムにおける変位（図１５における線Ｌ１３）に比べて、詳細な多質点系振動モデルで得られた（図１５における線Ｌ１１）に近似する傾向であった。つまり、地動を考慮していない最大層間変位（図１５における線Ｌ１３）を用いた層間変形角比較し、上記建物の健全性モニタリングシステム１で地動に対する相対変位波形を推定することで、より正確な推定が行えた。
上述したような建物の健全性モニタリングシステム１によれば、建物１０を模擬した１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置の階層（第１の階層）１１Ｓに設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計１２と、地震情報を用いて、等価高さＨｅの位置における地動に対する相対変位量である層間変形角（第１の層間変形角）θを算出する演算処理部２１と、地震情報を基に建物所在地での震度を算出する震度算出部２２と、地動に対する層間変形角θと所定の閾値とを比較して、地震後の建物１０の被災度を推定する構造性能指標推定部２３と、建物所在地の震度、及び建物１０の被災度を表示する表示部３１と、を含んでいる。
このような構成によれば、無線式加速度計１２により、建物１０を模擬した１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する階層１１Ｓにおいて、地震発生時に生じた加速度が地震情報として取得される。演算処理部２１では、取得された地震情報を用いて、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅにおける、地動に対する層間変形角θが算出される。このように、建物１０に生じた加速度の絶対値ではなく、地動に対する層間変形角θに基づいて、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物１０の構造性能を、より詳細に推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部３１に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物１０の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報に基づいて、建物１０が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物１０が設けられた地域全般の震度ではなく、建物１０に入力された地震荷重をより詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物１０の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステム１を提供することができる。
このような構成によれば、無線式加速度計１２により、建物１０を模擬した１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する階層１１Ｓにおいて、地震発生時に生じた加速度が地震情報として取得される。演算処理部２１では、取得された地震情報を用いて、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅにおける、地動に対する層間変形角θが算出される。このように、建物１０に生じた加速度の絶対値ではなく、地動に対する層間変形角θに基づいて、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物１０の構造性能を、より詳細に推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部３１に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物１０の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報に基づいて、建物１０が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物１０が設けられた地域全般の震度ではなく、建物１０に入力された地震荷重をより詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物１０の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステム１を提供することができる。
特に本実施形態においては、図４に示されるように、複数の建物１０の状況を同時にリストとして表示部３１に表示することができる。このため、ユーザは複数の建物１０の状況を同時に、比較しながら把握することができ、建物１０の復旧の優先順位付けを容易に行うことができる。したがって、損害を最小限に抑え事業の継続や復旧を測るための事業継続計画を容易に立案することができる。
また、演算処理部２１が、地震情報を基に算出された、等価高さＨｅの位置の階層１１Ｓにおける変位波形と、階層１１Ｓの応答倍率とを基に、階層１１Ｓにおける層間変形角θを算出する。
このような構成によれば、無線式加速度計１２で取得された地震情報を用いて、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置における、地動に対する相対変位量である層間変形角θが算出される。これにより、建物１０周りの地盤や建物１０の基礎に加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する層間変形角θを算出することが可能となり、建物１０の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
このような構成によれば、無線式加速度計１２で取得された地震情報を用いて、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置における、地動に対する相対変位量である層間変形角θが算出される。これにより、建物１０周りの地盤や建物１０の基礎に加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する層間変形角θを算出することが可能となり、建物１０の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
また、演算処理部２１は、地震情報を基に算出された、等価高さＨｅの位置の階層１１Ｓにおける変位波形と、階層１１Ｓの応答倍率とを基に、地動における変位波形を算出し、階層１１Ｓにおける変位波形と地動における変位波形から、階層１１Ｓの地動に対する相対的な変位波形を算出し、相対的な変位波形を基に、層間変形角θを算出する。
このような構成によれば、層間変形角θの算出に使用する、地動における変形波形を、等価高さＨｅの位置の階層１１Ｓにおける変位波形と、階層１１Ｓの応答倍率とを基に算出するため、地盤や建物１０の基礎に生じた加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する層間変形角θを算出することが可能となり、建物の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
このような構成によれば、層間変形角θの算出に使用する、地動における変形波形を、等価高さＨｅの位置の階層１１Ｓにおける変位波形と、階層１１Ｓの応答倍率とを基に算出するため、地盤や建物１０の基礎に生じた加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する層間変形角θを算出することが可能となり、建物の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
特に、本実施形態においては、健全性モニタリングシステム１に設けられた無線式加速度計１２すなわちセンサの数は１個である。センサの数が複数になると、各センサの時間軸を同期するための相互の通信、いずれかのセンサが故障した場合の処理等を考慮した構成とする必要がある。このため、センサの設置数が増えれば、システム構成が複雑となり、その構築や設置に手間が掛かる。すなわち、センサの数が１個である本実施形態においては、上記のような建物の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となるという効果を、特に効果的に奏し得る。
［第二実施形態］
次に、本発明による建物の健全性モニタリングシステムを実施するための第二実施形態について説明する。なお、以下に示す第二実施形態では、上記第一実施形態に対し、建物１０の複数の階層に無線式加速度計１２を備える点が主に異なる。以下の説明においては、上記第一実施形態とは異なる構成を中心に説明を行い、上記第一実施形態と共通する構成については、図中に上記第一実施形態と同符号を付してその説明を省略することがある。
上記第一実施形態においては、建物１０の１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置のみに設置した無線式加速度計１２の出力を基に、建物１０全体の平均的な層間変形角を推定した。このような形態においては、最大層の層間変形角を推定対象とすると、推定誤差が大きくなる場合がある。これは、第一実施形態における推定対象は、地表面から無線式加速度計１２を設置した階層１１Ｓまでの建物１０の平均的な層間変形角であり、実際の建物においては、各階層１１の層間変形角は、均一ではなくばらつくことに起因している。これに対応するため、本第二実施形態においては、第一実施形態に加えて、特に変形が大きくなりやすい建物の下層部分に、更に無線式加速度計を設置する。
本実施形態におけるにおける建物の健全性モニタリングシステムが設定された建物の概略構成を示す図を、図１６に示す。図１７は、本発明の第二実施形態の建物の健全性モニタリングシステムにおける建物の振動モデル、及び１質点系振動モデルの模式図である。
次に、本発明による建物の健全性モニタリングシステムを実施するための第二実施形態について説明する。なお、以下に示す第二実施形態では、上記第一実施形態に対し、建物１０の複数の階層に無線式加速度計１２を備える点が主に異なる。以下の説明においては、上記第一実施形態とは異なる構成を中心に説明を行い、上記第一実施形態と共通する構成については、図中に上記第一実施形態と同符号を付してその説明を省略することがある。
上記第一実施形態においては、建物１０の１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置のみに設置した無線式加速度計１２の出力を基に、建物１０全体の平均的な層間変形角を推定した。このような形態においては、最大層の層間変形角を推定対象とすると、推定誤差が大きくなる場合がある。これは、第一実施形態における推定対象は、地表面から無線式加速度計１２を設置した階層１１Ｓまでの建物１０の平均的な層間変形角であり、実際の建物においては、各階層１１の層間変形角は、均一ではなくばらつくことに起因している。これに対応するため、本第二実施形態においては、第一実施形態に加えて、特に変形が大きくなりやすい建物の下層部分に、更に無線式加速度計を設置する。
本実施形態におけるにおける建物の健全性モニタリングシステムが設定された建物の概略構成を示す図を、図１６に示す。図１７は、本発明の第二実施形態の建物の健全性モニタリングシステムにおける建物の振動モデル、及び１質点系振動モデルの模式図である。
図１に示されるように、建物の健全性モニタリングシステム１は、複数の建物１０と、モニタリング装置２０と、ユーザの端末３０と、を備えている。
図１６に示されるように、各建物１０には、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設けられている。本実施形態において、無線式加速度計１２Ｐは、図１７に示されるような建物１０の１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐの床スラブ上に設けられている。無線式加速度計１２Ｑは、第１の階層１１Ｐよりも下層部の第２の階層１１Ｑの床スラブ上に設置されている。
なお、本実施形態においては、無線式加速度計１２Ｐと１２Ｑは、低コストで構築可能で、かつセンサ設置後のメンテナンスを容易に出来るように、各センサが同期されていない点が特徴である。しかしながら、同期機能を備えた複数の加速度計を設置して建物の健全性モニタリングシステムを構築した際には、コストは高くなるが、建物内での各センサ位置において、より高い観測精度によって地震情報を得ることが可能となる。
ここで、下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さは、建物１０の階高Ｈに対し、０．２５Ｈ～０．５Ｈの範囲内とするのが好ましい。下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さは、建物１０の階高Ｈに対し、０．２５Ｈ～０．４Ｈの範囲内とするのが特に好ましい。
図１６に示されるように、各建物１０には、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設けられている。本実施形態において、無線式加速度計１２Ｐは、図１７に示されるような建物１０の１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐの床スラブ上に設けられている。無線式加速度計１２Ｑは、第１の階層１１Ｐよりも下層部の第２の階層１１Ｑの床スラブ上に設置されている。
なお、本実施形態においては、無線式加速度計１２Ｐと１２Ｑは、低コストで構築可能で、かつセンサ設置後のメンテナンスを容易に出来るように、各センサが同期されていない点が特徴である。しかしながら、同期機能を備えた複数の加速度計を設置して建物の健全性モニタリングシステムを構築した際には、コストは高くなるが、建物内での各センサ位置において、より高い観測精度によって地震情報を得ることが可能となる。
ここで、下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さは、建物１０の階高Ｈに対し、０．２５Ｈ～０．５Ｈの範囲内とするのが好ましい。下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さは、建物１０の階高Ｈに対し、０．２５Ｈ～０．４Ｈの範囲内とするのが特に好ましい。
無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑは、それぞれ、センサ１３と、通信部１４と、を備えている。
センサ１３は、地震発生時に第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑに生じた加速度を、地震情報として検出（取得）する。センサ１３で検出された地震情報は、通信部１４に出力される。
通信部１４は、外部のネットワーク１００に対し、無線により通信可能となっている。通信部１４は、センサ１３で検出された地震情報と、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設けられた建物１０を特定（識別）する識別情報を、図１に示すように外部のネットワーク１００を介して建物の健全性モニタリングシステム１に送信する。
センサ１３は、地震発生時に第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑに生じた加速度を、地震情報として検出（取得）する。センサ１３で検出された地震情報は、通信部１４に出力される。
通信部１４は、外部のネットワーク１００に対し、無線により通信可能となっている。通信部１４は、センサ１３で検出された地震情報と、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設けられた建物１０を特定（識別）する識別情報を、図１に示すように外部のネットワーク１００を介して建物の健全性モニタリングシステム１に送信する。
図１に示されるように、モニタリング装置２０は、演算処理部２１と、震度算出部２２と、構造性能指標推定部２３Ｂと、表示処理部２４と、データベース２５と、を主に備えている。
データベース２５には、各建物１０の識別情報、各建物１０のユーザの端末３０のメールアドレス等のユーザ送信先情報、各建物１０の構造や階層数等の建物情報、各建物１０における無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑの設置高さ等が格納されている。また、データベース２５には、演算処理部２１、震度算出部２２、構造性能指標推定部２３Ｂ等で処理を行う際に用いられる各種の設定パラメータ値、閾値、係数等が格納されている。
演算処理部２１は、外部のネットワーク１００を介して建物１０の無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑから送信される情報を受信すると、受信した情報に含まれる地震情報に基づいて、その建物１０の第１の階層１１Ｐにおける地動に対する相対変形量である第１の層間変形角θ１と、第２の階層１１Ｑにおける地動に対する相対変形量である第２の層間変形角θ２と、を算出する。
震度算出部２２は、地震情報を基に建物１０の設けられた場所、つまり建物１０自体における震度を算出する。
構造性能指標推定部２３Ｂは、演算処理部２１で算出した第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角と、所定の閾値とを比較して、建物１０の地震後の被災度を、より詳細には被災度の度合いを示す構造性能指標を推定する。建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標としては、例えば、建物の被災度を「安全」、「要点検」、「危険」といった複数段階の評価を示すものがある。
表示処理部２４は、震度算出部２２で算出された建物１０における震度を示す情報と、構造性能指標推定部２３Ｂで推定された、建物１０の構造性能指標とを含む推定結果を、ユーザの端末３０で表示させるため、推定結果を含む評価リストのデータを生成する。表示処理部２４で生成された評価リストのデータは、外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される。
データベース２５には、各建物１０の識別情報、各建物１０のユーザの端末３０のメールアドレス等のユーザ送信先情報、各建物１０の構造や階層数等の建物情報、各建物１０における無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑの設置高さ等が格納されている。また、データベース２５には、演算処理部２１、震度算出部２２、構造性能指標推定部２３Ｂ等で処理を行う際に用いられる各種の設定パラメータ値、閾値、係数等が格納されている。
演算処理部２１は、外部のネットワーク１００を介して建物１０の無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑから送信される情報を受信すると、受信した情報に含まれる地震情報に基づいて、その建物１０の第１の階層１１Ｐにおける地動に対する相対変形量である第１の層間変形角θ１と、第２の階層１１Ｑにおける地動に対する相対変形量である第２の層間変形角θ２と、を算出する。
震度算出部２２は、地震情報を基に建物１０の設けられた場所、つまり建物１０自体における震度を算出する。
構造性能指標推定部２３Ｂは、演算処理部２１で算出した第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角と、所定の閾値とを比較して、建物１０の地震後の被災度を、より詳細には被災度の度合いを示す構造性能指標を推定する。建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標としては、例えば、建物の被災度を「安全」、「要点検」、「危険」といった複数段階の評価を示すものがある。
表示処理部２４は、震度算出部２２で算出された建物１０における震度を示す情報と、構造性能指標推定部２３Ｂで推定された、建物１０の構造性能指標とを含む推定結果を、ユーザの端末３０で表示させるため、推定結果を含む評価リストのデータを生成する。表示処理部２４で生成された評価リストのデータは、外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される。
（健全性モニタリング方法）
図１８は、本第二実施形態の建物の健全性モニタリングシステムを構成するモニタリング装置における、建物の健全性モニタリング方法の流れを示すフローチャートである。図１９は、本第二実施形態の建物の健全性モニタリング方法における計算内容を模式的に示す図である。
図１８に示すように、モニタリング装置２０で建物１０の健全性モニタリングを行うには、まず、地震発生後に、建物１０に設けられた無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑのそれぞれのセンサ１３で検出された地震情報（加速度）を含む情報を、外部のネットワーク１００から受信する（ステップＳ１１）。
すると、モニタリング装置２０では、予め定められたコンピュータプログラムに基づいて、以下のような建物１０の健全性モニタリング処理を実行する。
図１８は、本第二実施形態の建物の健全性モニタリングシステムを構成するモニタリング装置における、建物の健全性モニタリング方法の流れを示すフローチャートである。図１９は、本第二実施形態の建物の健全性モニタリング方法における計算内容を模式的に示す図である。
図１８に示すように、モニタリング装置２０で建物１０の健全性モニタリングを行うには、まず、地震発生後に、建物１０に設けられた無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑのそれぞれのセンサ１３で検出された地震情報（加速度）を含む情報を、外部のネットワーク１００から受信する（ステップＳ１１）。
すると、モニタリング装置２０では、予め定められたコンピュータプログラムに基づいて、以下のような建物１０の健全性モニタリング処理を実行する。
図１８、図１９に示すように、この処理では、まず、演算処理部２１で、無線式加速度計１２Ｐが設置された第１の階層１１Ｐにおける変位波形と、無線式加速度計１２Ｑが設置された第２の階層１１Ｑにおける変位波形と、を算出する（ステップＳ１２）。これには、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑから受信したそれぞれの地震情報に含まれるセンサ１３の応答加速度波形を、演算処理部２１に備えたバイパスフィルタでバイパスフィルタ処理する。これにより、センサ１３等により応答加速度波形に混入される、建物１０の固有周期よりも長い周期帯のノイズを除去する。続いて、演算処理部では、バイパスフィルタ処理後の応答加速度波形を２回積分する。１回目の積分により、地震による変位の速度波形が得られる。２回目の積分により、速度波形から、地震による変位波形が得られる。なお、変位波形を得るための演算は、周波数領域（又は時刻歴領域）で行う。
次に、演算処理部２１では、上層階の第１の階層１１Ｐに設置された無線式加速度計１２Ｐにより得られた応答加速度波形から、建物１０における建物固有振動数を推定する（ステップＳ１３）。これには、例えば、応答加速度波形から最大振幅発生時以降のみを切り出して計算した応答スペクトルが最大となる振動数を、建物固有振動数とすることができる。
続いて、演算処理部２１では、上記で得られた第１の階層１１Ｐ、及び第２の階層１１Ｑの変位波形から、それぞれ地動変位波形を算出する（ステップＳ１４）。これには、まず、応答倍率を求める。応答倍率としては、変位応答倍率と、加速度応答倍率のうち、値が大きい方を採用する。ここで、変位応答倍率は、上式（１）で求められる。また、加速度応答倍率は、上式（２）により求められる。
次に、演算処理部２１では、このようにして得られた応答倍率と、ステップＳ１２で得られた変位波形とから、（変位波形）／（応答倍率）により、地動変位波形を算出する。このとき、フーリエ変換を行ったうえで、周波数領域で演算を行い、逆変換により時刻歴波形に戻す。
次に、演算処理部２１では、このようにして得られた応答倍率と、ステップＳ１２で得られた変位波形とから、（変位波形）／（応答倍率）により、地動変位波形を算出する。このとき、フーリエ変換を行ったうえで、周波数領域で演算を行い、逆変換により時刻歴波形に戻す。
次に、ステップＳ１４で算出した第１の階層１１Ｐ、及び第２の階層１１Ｑの地動変位波形について、下層階である第２の階層１１Ｑの地動変位波形の最大値が、上層階である第１の階層１１Ｐの地動変位波形の最大値と一致するように、地動変位波形を定数倍して補正する（ステップＳ１５）。
続いて、演算処理部２１では、ステップＳ１２で得られた、図１６に示す無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設置された第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑにおける変位波形と、ステップＳ１５で定数倍補正した第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑの地動変位波形とから、それぞれ、（変位波形）－（地動変位波形）により、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設置された第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑにおける、地動に対する相対変位波形を算出する（ステップＳ１６）。
続いて、演算処理部２１では、ステップＳ１２で得られた、図１６に示す無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設置された第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑにおける変位波形と、ステップＳ１５で定数倍補正した第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑの地動変位波形とから、それぞれ、（変位波形）－（地動変位波形）により、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑが設置された第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑにおける、地動に対する相対変位波形を算出する（ステップＳ１６）。
この後、演算処理部２１では、ステップＳ１６で求めた、第１の階層１１Ｐ、第２の階層１１Ｑにおける、地動に対する相対変位波形と、建物１０における無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑの設置高さとから、それぞれ、（地動に対する相対変位波形の最大値）／（設置高さ）により、建物１０における第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２を算出する（ステップＳ１７）。図１７は、建物１０の振動モデルと、このようにして算出された、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐでの地動に対する第１の層間変形角θ１と、第１の階層１１Ｐよりも下層の第２の階層１１Ｑでの第２の層間変形角θ２を示している。
演算処理部２１では、算出された第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角を、この建物１０における建物最大層間変形角の推定値として設定する（ステップＳ１８）。
演算処理部２１では、算出された第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角を、この建物１０における建物最大層間変形角の推定値として設定する（ステップＳ１８）。
次に、構造性能指標推定部２３Ｂで、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定する（ステップＳ１９）。これには、ステップＳ１８で算出した、地動に対する建物１０における建物最大層間変形角の推定値、すなわち第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角と、データベース２５に予め格納された所定の閾値とを比較する。構造性能指標推定部２３Ｂは、地動に対する建物１０における建物最大層間変形角の推定値と、閾値との比較結果に応じ、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標として、例えば、建物の被災度を「安全」、「要点検」、「危険」といった複数段階の推定情報として出力する。
また、震度算出部２２では、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑのセンサ１３で検出された地震情報（加速度）に基づき、建物１０の所在地（建物１０自体）における震度を算出する（ステップＳ２０）。これには、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑのそれぞれセンサ１３で検出された加速度を、各震度階級の加速度の範囲と比較し、建物１０の所在地における震度階級を算出する。
この後、表示処理部２４では、複数の建物１０の無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑから受信した地震情報のそれぞれについて、上記ステップＳ１２～Ｓ２０に示すような処理を実行した後、複数の建物１０についての推定結果（算出結果）を集計する（ステップＳ２１）。表示処理部２４では、各建物１０について、ステップＳ１９で推定された建物１０の構造性能指標と、ステップＳ２０で算出された建物１０における震度を示す情報とを含む推定結果を集計し、図４に例示したような評価リスト３３を表示するためのデータを生成する。生成された推定結果のデータは、モニタリング装置２０から外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される（ステップＳ２２）。
なお、上記したような一連の処理は、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑで観測された加速度波形が同じ地震イベントであるという判定を行ったうえで上記処理を行うのが好ましい。例えば、それぞれの観測波形の計測トリガ開始時間差が閾値以下であれば、同じ地震動による観測記録であると判定する。
この後、表示処理部２４では、複数の建物１０の無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑから受信した地震情報のそれぞれについて、上記ステップＳ１２～Ｓ２０に示すような処理を実行した後、複数の建物１０についての推定結果（算出結果）を集計する（ステップＳ２１）。表示処理部２４では、各建物１０について、ステップＳ１９で推定された建物１０の構造性能指標と、ステップＳ２０で算出された建物１０における震度を示す情報とを含む推定結果を集計し、図４に例示したような評価リスト３３を表示するためのデータを生成する。生成された推定結果のデータは、モニタリング装置２０から外部のネットワーク１００を介し、ユーザの端末３０に送信される（ステップＳ２２）。
なお、上記したような一連の処理は、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑで観測された加速度波形が同じ地震イベントであるという判定を行ったうえで上記処理を行うのが好ましい。例えば、それぞれの観測波形の計測トリガ開始時間差が閾値以下であれば、同じ地震動による観測記録であると判定する。
（健全性モニタリング方法による推定精度の検証）
ここでは、本第二実施形態における建物の健全性モニタリングシステムでの推定精度を検証するために、当手法の検証として、５～４０層を想定した８つの質点系モデルに様々な地震動を入力した地震応答解析を行った。
図２０は、建物の健全性モニタリングシステムの検証例における、５～４０層の検証用の建物における、等価せん断質点系モデルを示す図である。図２１は、建物の健全性モニタリングシステムの検証例で用いた建物の諸元を示す図である。図２２は、建物の健全性モニタリングシステムの検証に使用した地震波のマグニチュードと最大加速度との関係を示す図である。
図２０に示すように、検証用の振動モデルは、５層、１０層、２０層、４０層の４通りとした。５層の振動モデルの場合、４階、２階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。１０層の振動モデルの場合、８階、３階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。２０層の振動モデルの場合、１５階、５階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。４０層の振動モデルの場合、２９階、９階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。これらの振動モデルで表される建物１０は、図２１に示すような諸元を有している。
このような各振動モデルに対し、図２２に示すような地震波を入力した。入力する地震波は、Ｍ５．５以上、１００ｇａｌ以上の記録から、ランダムに２００個の記録を取りだして検証に使用した。
ここでは、本第二実施形態における建物の健全性モニタリングシステムでの推定精度を検証するために、当手法の検証として、５～４０層を想定した８つの質点系モデルに様々な地震動を入力した地震応答解析を行った。
図２０は、建物の健全性モニタリングシステムの検証例における、５～４０層の検証用の建物における、等価せん断質点系モデルを示す図である。図２１は、建物の健全性モニタリングシステムの検証例で用いた建物の諸元を示す図である。図２２は、建物の健全性モニタリングシステムの検証に使用した地震波のマグニチュードと最大加速度との関係を示す図である。
図２０に示すように、検証用の振動モデルは、５層、１０層、２０層、４０層の４通りとした。５層の振動モデルの場合、４階、２階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。１０層の振動モデルの場合、８階、３階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。２０層の振動モデルの場合、１５階、５階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。４０層の振動モデルの場合、２９階、９階に無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑを配置した。これらの振動モデルで表される建物１０は、図２１に示すような諸元を有している。
このような各振動モデルに対し、図２２に示すような地震波を入力した。入力する地震波は、Ｍ５．５以上、１００ｇａｌ以上の記録から、ランダムに２００個の記録を取りだして検証に使用した。
図２３は、検証用の各振動モデルにおける、建物固有周期の推定成績を示す図である。
推定成績は、推定周期（＝１／推定振動数）が、検証用振動モデルの固有周期の９０～１５０％となるケースの割合として計算した。この図２３に示すように、上層部に無線式加速度計１２Ｐを備えることで、９５％以上のケースにおいて、検証用振動モデルの固有周期の９０～１５０％となる。
推定成績は、推定周期（＝１／推定振動数）が、検証用振動モデルの固有周期の９０～１５０％となるケースの割合として計算した。この図２３に示すように、上層部に無線式加速度計１２Ｐを備えることで、９５％以上のケースにおいて、検証用振動モデルの固有周期の９０～１５０％となる。
ここで、比較のため、下層部の無線式加速度計１２Ｑのみを備えた場合（手法１）、上層部の無線式加速度計１２のみを備えた場合（手法２）と、上記第二実施形態のように、上層部の無線式加速度計１２Ｐ、及び下層部の無線式加速度計１２Ｑの双方を備えた場合（手法３）について、それぞれ、健全性モニタリングシステムにより、最大層間変形角の推定値を得て、正解値（解析により得られる最大層の層間変形角）との相関を得た。
図２４は、下層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法１）における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２５は、上層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法２）における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２６は、上層部及び下層部の無線式加速度計を備えた場合（手法３）における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。
図２４～図２６に示すように、下層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法１）、上層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法２）に対し、上層部と下層部とに無線式加速度計を備えた場合（手法３）では、標準偏差σが小さく、最大層間変形角の推定精度が高くなった。
上層部のみに無線式加速度計を備えた場合（手法２）においては、最大層間変形角を過小評価することがある。また、下層部のみに無線式加速度計を備えた場合（手法１）においては、建物周期が精度よく推定できないため、最大層間変形角の推定精度が高くない。上層部と下層部とに無線式加速度計を備えた場合（手法３）においては、手法１、手法２に対し、最大層間変形角の推定精度が改善されている。
図２４は、下層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法１）における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２５は、上層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法２）における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２６は、上層部及び下層部の無線式加速度計を備えた場合（手法３）における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。
図２４～図２６に示すように、下層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法１）、上層部の無線式加速度計のみを備えた場合（手法２）に対し、上層部と下層部とに無線式加速度計を備えた場合（手法３）では、標準偏差σが小さく、最大層間変形角の推定精度が高くなった。
上層部のみに無線式加速度計を備えた場合（手法２）においては、最大層間変形角を過小評価することがある。また、下層部のみに無線式加速度計を備えた場合（手法１）においては、建物周期が精度よく推定できないため、最大層間変形角の推定精度が高くない。上層部と下層部とに無線式加速度計を備えた場合（手法３）においては、手法１、手法２に対し、最大層間変形角の推定精度が改善されている。
既に説明した図２６は、図２０からわかるように、下層部の無線式加速度計の設置高さを、建物１の階高Ｈに対して０．２５倍とした場合に相当する、最大層間変形角の推定精度の分布となる。これに加え、下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さを、建物１０の階高Ｈに対し、概ね０．３倍、０．４倍、０．５倍となるように配置した場合についても、最大層間変形角の推定精度の分布を得た。
図２７は、下層部の無線式加速度計の設置高さを建物の階高に対して０．３倍とした場合における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２８は、下層部の無線式加速度計の設置高さを建物の階高に対して０．４倍とした場合における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２９は、下層部の無線式加速度計の設置高さを建物の階高に対して０．５倍とした場合における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。
図２７～図２９に示すように、建物の階高に対する下層部の無線式加速度計の設置高さの割合が大きくなると、最大層間変形角の推定精度を示す標準偏差が大きくなる傾向にあることが確認された。
これらの結果により、下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さは、建物１０の階高Ｈに対し、０．５倍以下、特に０．４倍以下の範囲内とするのが好ましい。
図２７は、下層部の無線式加速度計の設置高さを建物の階高に対して０．３倍とした場合における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２８は、下層部の無線式加速度計の設置高さを建物の階高に対して０．４倍とした場合における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。図２９は、下層部の無線式加速度計の設置高さを建物の階高に対して０．５倍とした場合における最大層間変形角の推定精度の分布を示す図である。
図２７～図２９に示すように、建物の階高に対する下層部の無線式加速度計の設置高さの割合が大きくなると、最大層間変形角の推定精度を示す標準偏差が大きくなる傾向にあることが確認された。
これらの結果により、下層部に設ける無線式加速度計１２Ｑの設置高さは、建物１０の階高Ｈに対し、０．５倍以下、特に０．４倍以下の範囲内とするのが好ましい。
上述したような建物の健全性モニタリングシステム１によれば、建物１０を模擬した１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置の第１の階層１１Ｐと、それよりも下層の第２の階層１１Ｑとに設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑと、地震情報を用いて、等価高さＨｅの位置における地動に対する相対変位量である第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２を算出する演算処理部２１と、地震情報を基に建物所在地での震度を算出する震度算出部２２と、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２と所定の閾値とを比較して、地震後の建物１０の被災度を推定する構造性能指標推定部２３Ｂと、建物所在地の震度、及び建物１０の被災度を表示する表示部３１と、を含んでいる。
このような構成によれば、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑにより、建物１０を模擬した１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐ、それよりも下層の第２の階層１１Ｑにおいて、地震発生時に生じた加速度が地震情報として取得される。演算処理部２１では、取得された地震情報を用いて、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐ、及びそれよりも下層の第２の階層１１Ｑにおける、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２が算出される。このように、建物１０に生じた加速度の絶対値ではなく、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２に基づいて、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物１０の構造性能を、より詳細に推定することができる。地動に対する第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角に基づいて、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物１０の構造性能を、より一層、詳細に推定することができる。特に、建物１０の下層階で層間変形角が大きくなった場合に、第２の階層１１Ｑに設けた無線式加速度計１２Ｑで取得される地震情報を用いて算出される第２の層間変形角θ２に基づいて、建物１０の下層階における構造性能指標を推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部３１に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物１０の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報に基づいて、建物１０が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物１０が設けられた地域全般の震度ではなく、建物１０に入力された地震荷重をより詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物１０の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステム１を提供することができる。
このような構成によれば、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑにより、建物１０を模擬した１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐ、それよりも下層の第２の階層１１Ｑにおいて、地震発生時に生じた加速度が地震情報として取得される。演算処理部２１では、取得された地震情報を用いて、１質点系振動モデルＭにおける等価高さＨｅの位置に相当する第１の階層１１Ｐ、及びそれよりも下層の第２の階層１１Ｑにおける、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２が算出される。このように、建物１０に生じた加速度の絶対値ではなく、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２に基づいて、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物１０の構造性能を、より詳細に推定することができる。地動に対する第１の層間変形角θ１、及び第２の層間変形角θ２のうち、大きい方の層間変形角に基づいて、建物１０の地震後の被災度合いを示す構造性能指標を推定することで、地震後の建物１０の構造性能を、より一層、詳細に推定することができる。特に、建物１０の下層階で層間変形角が大きくなった場合に、第２の階層１１Ｑに設けた無線式加速度計１２Ｑで取得される地震情報を用いて算出される第２の層間変形角θ２に基づいて、建物１０の下層階における構造性能指標を推定することができる。さらに、推定された構造性能指標が表示部３１に表示されることで、表示を確認したユーザは、建物１０の被災度合いすなわち構造性能を、より詳細に把握することが可能となる。
さらに、地震情報に基づいて、建物１０が建てられている個々の建物所在地での震度を算出し、算出された震度を表示することで、表示を確認したユーザは、建物１０が設けられた地域全般の震度ではなく、建物１０に入力された地震荷重をより詳細に把握することが可能となる。
したがって、地震後の建物１０の構造性能を詳細に推定可能な、建物の健全性モニタリングシステム１を提供することができる。
また、演算処理部２１が、地震情報を基に算出された、第１の階層１１Ｐ、及び第２の階層１１Ｑにおける変位波形と、第１の階層１１Ｐ、及び第２の階層１１Ｑの応答倍率とを基に、第１の階層１１Ｐ、及び第２の階層１１Ｑにおける第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２を算出する。
このような構成によれば、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑで取得された地震情報を用いて、第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２が算出される。これにより、建物１０周りの地盤や建物１０の基礎に加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２を算出することが可能となり、建物１０の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
このような構成によれば、無線式加速度計１２Ｐ、１２Ｑで取得された地震情報を用いて、第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２が算出される。これにより、建物１０周りの地盤や建物１０の基礎に加速度等を検出するためのセンサを設けることなく、地動に対する第１の層間変形角θ１、第２の層間変形角θ２を算出することが可能となり、建物１０の健全性モニタリングシステム１の構築及び設置を容易に行うことが可能となる。
（実施形態の変形例）
なお、本発明の建物の健全性モニタリングシステムは、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、無線式加速度計は、建物の等価高さの位置の階層の床スラブ上に設置されているが、床スラブ上に限定することなく、建物躯体に添わせて設置可能であればよい。
なお、本発明の建物の健全性モニタリングシステムは、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態では、無線式加速度計は、建物の等価高さの位置の階層の床スラブ上に設置されているが、床スラブ上に限定することなく、建物躯体に添わせて設置可能であればよい。
（その他の変形例）
また、上記実施形態では、無線式加速度計１２を用いたが、これに代えて、無線式ひずみ計１２Ｄを用いるようにしてもよい。無線式ひずみ計１２Ｄを用いる場合、無線式ひずみ計１２Ｄで検出した歪みの値を、加速度に換算し、換算された加速度を、上記実施形態の無線式加速度計１２で検出された加速度と同様に扱う。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
また、上記実施形態では、無線式加速度計１２を用いたが、これに代えて、無線式ひずみ計１２Ｄを用いるようにしてもよい。無線式ひずみ計１２Ｄを用いる場合、無線式ひずみ計１２Ｄで検出した歪みの値を、加速度に換算し、換算された加速度を、上記実施形態の無線式加速度計１２で検出された加速度と同様に扱う。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記実施の形態で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
１ 健全性モニタリングシステム ２３、２３Ｂ 構造性能指標推定部
１０ 建物 ３０ ユーザの端末
１１ 階層 ３１ 表示部
１１Ｓ 階層（第１の階層） １００ 外部のネットワーク
１１Ｐ 第１の階層 θ、θ１ 第１の層間変形角
１１Ｑ 第２の階層 θ２ 第２の層間変形角
１２、１２Ｐ、１２Ｑ 無線式加速度計 Ｈｅ 等価高さ
２０ モニタリング装置 Ｍ １質点系振動モデル
２１ 演算処理部
２２ 震度算出部
１０ 建物 ３０ ユーザの端末
１１ 階層 ３１ 表示部
１１Ｓ 階層（第１の階層） １００ 外部のネットワーク
１１Ｐ 第１の階層 θ、θ１ 第１の層間変形角
１１Ｑ 第２の階層 θ２ 第２の層間変形角
１２、１２Ｐ、１２Ｑ 無線式加速度計 Ｈｅ 等価高さ
２０ モニタリング装置 Ｍ １質点系振動モデル
２１ 演算処理部
２２ 震度算出部
Claims (4)
- 地震発生後の建物の健全性を把握する、建物の健全性モニタリングシステムであって、
前記建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層に設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計または無線式ひずみ計と、
前記地震情報を基に算出された、前記第１の階層における変位波形と、当該第１の階層の応答倍率とを基に、前記第１の階層における地動に対する相対変位量である第１の層間変形角を算出する演算処理部と、
前記地震情報を基に建物所在地の震度を算出する震度算出部と、
前記地動に対する第１の層間変形角と所定の閾値とを比較して、地震後の建物の被災度を推定する構造性能指標推定部と、
前記建物所在地の前記震度、及び前記建物の被災度を表示する表示部と、を含む
ことを特徴とする建物の健全性モニタリングシステム。 - 地震発生後の建物の健全性を把握する、建物の健全性モニタリングシステムであって、
前記建物を模擬した１質点系振動モデルにおける等価高さの位置に相当する第１の階層、及び当該第１の階層よりも下層の第２の階層の各々に設置されて地震情報を取得する、無線式加速度計または無線式ひずみ計と、
前記地震情報を用いて、前記第１の階層、及び前記第２の階層における地動に対する相対変位量である第１の層間変形角と、第２の層間変形角を算出する演算処理部と、
前記地震情報を基に建物所在地の震度を算出する震度算出部と、
前記第１の層間変形角、及び前記第２の層間変形角のうち、大きい方の層間変形角と所定の閾値とを比較して、地震後の建物の被災度を推定する構造性能指標推定部と、
前記建物所在地の前記震度、及び前記建物の被災度を表示する表示部と、を含むことを特徴とする建物の健全性モニタリングシステム。 - 前記演算処理部は、
前記第１の階層における変位波形と、当該第１の階層の応答倍率とを基に、当該第１の階層での前記第１の層間変形角を算出し、
更に、前記第２の階層における変位波形と、当該第２の階層の応答倍率とを基に、当該第２の階層での前記第２の層間変形角を算出することを特徴とする請求項２に記載の建物の健全性モニタリングシステム。 - 前記演算処理部は、少なくとも前記第１の階層を含む複数の前記階層の層間変形角を算出することを特徴とする請求項２または３に記載の建物の健全性モニタリングシステム。
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