JP7359747B2 - Building health monitoring system and method for determining seismometer installation layer - Google Patents

Building health monitoring system and method for determining seismometer installation layer Download PDF

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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、及び地震計の設置層を決定する方法に関する。 The present invention relates to a health monitoring system for estimating the structural performance of a building, and a method for determining the installation layer of a seismometer.

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。
このような健全性モニタリングシステムが設けられる建物が、複数の層(階層)を有する場合においては、全ての層に地震計を設置したうえで、地震時には全ての層に対して、各層間の変形角である層間変形角を計算し、健全性を評価するのが、本来であれば望ましい。しかし、建物が高層建築物である場合に、全ての層に地震計を設置しようとすると、設置する地震計の数が多くなり、健全性モニタリングシステムの設置コストが嵩む。また、地震計の数が多くなると、それに応じて、平常時における地震計の保守管理作業の工数が増大するため、運用コストが嵩む。
したがって、このような健全性モニタリングシステムにおいては、建物の限定された層に地震計を設置し、これらの地震計によって取得される限定された層における結果を基に、建物の健全性を評価することがある。
Various building health monitoring systems have been proposed that can determine the structural performance, ie, the soundness, of a building, such as the degree of damage to the building, without directly observing the building after an earthquake occurs.
If a building in which such a health monitoring system is installed has multiple floors (stories), seismometers are installed on all floors, and deformation between each floor is monitored in the event of an earthquake. Ideally, it would be desirable to calculate the interlayer deformation angle and evaluate the soundness. However, if the building is a high-rise building and an attempt is made to install seismometers on every floor, the number of seismometers to be installed will increase, and the installation cost of the health monitoring system will increase. Furthermore, as the number of seismometers increases, the number of man-hours required to maintain and manage the seismometers during normal times increases accordingly, leading to an increase in operating costs.
Therefore, in such a health monitoring system, seismometers are installed in limited layers of a building, and the health of the building is evaluated based on the results obtained by these seismometers in the limited layers. Sometimes.

しかし、建物の限定された層に地震計を設置する場合においては、地震計を設置する層間の間隔が大きかったり、設置する層が適切でなかったりすると、各層の層間変形角を正確に評価することができない。特に、層間変形角を過小評価すると、建物の健全性が楽観的に評価され、これによって、安全と診断された建物が実際には損傷し、倒壊するおそれがあるような事態が生じ得る。
したがって、地震計を設置する層を限定しつつも、より正確に、建物の健全性を評価することが望まれる。
However, when installing seismometers on a limited number of floors in a building, if the distance between the floors where the seismometers are installed is large, or if the installed layers are not appropriate, it may be difficult to accurately evaluate the interstory deformation angle of each layer. I can't. In particular, underestimating the interstory deformation angle can lead to an optimistic assessment of the building's health, which can result in a building that is diagnosed as safe actually being damaged and at risk of collapsing.
Therefore, it is desirable to evaluate the health of buildings more accurately while limiting the layers on which seismometers are installed.

これに対し、例えば特許文献1には、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、建物全層での応答を求める、建物の応答推定方法が開示されている。特許文献1においては、建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いて建物の各層での最大層間変形角を推定値として求め、質点系モデルによる時刻歴応答解析によって最大層間変形角を推定値として求めるとともに、事前に与えられる質点系モデルの降伏変形角を判定値として用いている。
また、特許文献2には、建物の少なくとも二つの階にそれぞれ設置された複数の加速度センサにより加速度センサの設置階の加速度を検出し、設置階の加速度に基づいて設置階の変位を計算し、設置階の変位及び建物の構造に関する定数に基づいて、最小二乗法により建物の測定された変位と計算された変位との間の残差が小さくなるように、建物の複数の振動モードの寄与率をそれぞれ計算し、この寄与率と振動モードのそれぞれにおける変位に基づいて、加速度センサが設置されていない階の変位を推定する、建物被災度判定方法が開示されている。
特許文献1、2の方法においては、センサが設置されていない層の応答をモード補間するため、処理が煩雑となる。また、弾性応答を仮定しているため、最下層から最上層までの応答性状が線形性を有さず、非線形となっている場合に、評価精度が低減する可能性が有る。
On the other hand, for example, Patent Document 1 discloses a building response estimation method that calculates the response of all floors of the building based on earthquake response information of the building obtained by sensors installed on a limited number of floors. ing. In Patent Document 1, the maximum interstory deformation at each floor of the building is calculated using a full-story response estimation method based on superposition of modes, using a building design model and seismic waveforms obtained from limited floor sensor information as given conditions. The angle is determined as an estimated value, and the maximum interstory deformation angle is determined as an estimated value by time history response analysis using a mass model, and the yield deformation angle of the mass model given in advance is used as a judgment value.
Further, Patent Document 2 discloses that the acceleration of the installation floor of the acceleration sensor is detected by a plurality of acceleration sensors installed on at least two floors of a building, and the displacement of the installation floor is calculated based on the acceleration of the installation floor. Based on the displacement of the installation floor and constants related to the building structure, the contribution of multiple vibration modes of the building is determined by the least squares method so that the residual difference between the measured and calculated displacement of the building is small. A method for determining the degree of damage to a building is disclosed, in which the displacement of a floor where an acceleration sensor is not installed is estimated based on the contribution rate and the displacement in each vibration mode.
In the methods of Patent Documents 1 and 2, the response of a layer in which no sensor is installed is subjected to mode interpolation, which results in complicated processing. Furthermore, since an elastic response is assumed, if the response characteristics from the bottom layer to the top layer do not have linearity but are nonlinear, there is a possibility that the evaluation accuracy will be reduced.

また、特許文献3には、地震時の加速度を検出するために建物の複数の階に設置された複数の加速度センサと、建物内で複数の加速度センサからの検出データを受け取って分析し、その分析結果を送信するとともに、記録する記録部と、記録部から送信された分析結果を表示する表示器と、を有し、記録部は、各階の震度と、CPU内に有する診断アルゴリズムに基づいて建物の被災評価を演算し、その結果を表示器に送信する、建物診断モニタリングシステムが開示されている。本システムにおいては、1次固有モード~3次固有モードから加速度センサの設置階を決定し、各固有モードの腹の位置に加速度センサを設置するようにすることで設置台数と設置位置が決定される。
特許文献3の建物診断モニタリングシステムにおいては、建物に、他の層に比べて特に脆弱な弱点層がある場合においても、固有ノードは大きく変わらないため、弱点層の変形角を適切に導出することができず、評価精度が低減する可能性が有る。
Additionally, Patent Document 3 describes a plurality of acceleration sensors installed on multiple floors of a building to detect acceleration during an earthquake, and a system that receives and analyzes detection data from the plurality of acceleration sensors within the building. It has a recording section that transmits and records analysis results, and a display that displays the analysis results sent from the recording section. A building diagnostic monitoring system is disclosed that calculates a disaster evaluation of a building and transmits the result to a display device. In this system, the installation floor of the acceleration sensor is determined from the 1st to 3rd eigenmodes, and the number and location of installation are determined by installing the acceleration sensor at the antinode position of each eigenmode. Ru.
In the building diagnosis monitoring system of Patent Document 3, even if a building has a weak point layer that is particularly vulnerable compared to other layers, the unique nodes do not change significantly, so it is necessary to appropriately derive the deformation angle of the weak layer. Therefore, there is a possibility that the evaluation accuracy will be reduced.

特開2017-67606号公報JP2017-67606A 特開2019-15684号公報JP 2019-15684 Publication 特開2013-254239号公報Japanese Patent Application Publication No. 2013-254239

本発明が解決しようとする課題は、地震計を限定された層のみに設置しつつも、各層の変形量を比較的正確に評価することができる、建物の健全性モニタリングシステム、及び地震計の設置層を決定する方法を提供することである。 The problem to be solved by the present invention is to provide a building health monitoring system that can relatively accurately evaluate the amount of deformation in each layer while installing seismometers only on limited layers, and a seismometer. It is an object of the present invention to provide a method for determining an installation layer.

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評価する、建物の健全性モニタリングシステムであって、前記建物の層の中の、複数の設置層に設置されて地震情報を取得する、地震計と、前記地震情報を用いて、前記設置層の間の区間全体の変形角である区間変形角を導出し、当該区間変形角を当該区間中の各層の層間変形角として出力する演算処理部と、前記層間変形角と所定の変形閾値とを比較して、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、前記建物の被災度を表示する表示部と、を備え、前記区間の各々においては、前記地震計が前記建物の層の各々に設置された場合における層間変形角の、当該区間内の層の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、前記区間変形角の比率として表される変形角比率が、判定閾値以上となるように、前記地震計の前記設置層が決定されていることを特徴とする。
このような構成によれば、地震計を建物の層の中の限定された層に設置するに際し、地震計が建物の層の各々に設置された場合において、各層に対して導出される層間変形角の、区間内の層の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、設置層の間の区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率、すなわち変形角比率が、判定閾値以上となるように、地震計の設置層が決定されている。このため、判定閾値として設定した値が大きくなるほど、区間変形角が区間内最大層間変形角に近い値となるように、地震計の設置層が決定されている。したがって、判定閾値が適切に設定されている場合に、このように決定された設置層に地震計が設けられると、地震計によって計測される地震データから導出される区間変形角は、区間内最大層間変形角に近い値となり得る。したがって、区間変形角が過小評価される可能性が抑制される。
演算処理部は、上記のような設置層に設けられた地震計によって取得された地震情報を基に、区間変形角を導出し、これを区間中の各層の層間変形角として出力する。したがって、地震計を限定された層のみに設置しつつも、各層の変形量を比較的正確に評価することができる、建物の健全性モニタリングシステムを実現することができる。
仮に、建物の、最下層から最上層までの応答性状が非線形となっており、例えば上下の層に比べて脆弱な層がある場合においては、当該層が区間内最大層間変形角を有する層となり得る。このため、上記のような構成によれば、区間内変形角が脆弱な層の区間内最大層間変形角に近い値となるように地震計の設置層が決定され得る。したがって、応答性状が非線形の場合や、弱点層を有する場合であっても、これらの層の特性を考慮して、設置層を適切に決定することができる。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the building health monitoring system of the present invention is a building health monitoring system that evaluates the health of a building after an earthquake occurs, and is installed in a plurality of installation layers among the building layers. Using a seismometer and the seismic information, derive the section deformation angle that is the deformation angle of the entire section between the installed layers, and calculate the section deformation angle between the layers of each layer in the section. an arithmetic processing unit that outputs a deformation angle; a structural performance index estimation unit that compares the interstory deformation angle with a predetermined deformation threshold to estimate the degree of damage of the building after an earthquake; and a structural performance index estimation unit that displays the degree of damage of the building. and a display section, in each of the sections, the maximum value of the interstory deformation angle among the layers in the section when the seismometer is installed on each of the layers of the building; The installation layer of the seismometer is determined such that a deformation angle ratio expressed as a ratio of the section deformation angle to a maximum interstory deformation angle is equal to or greater than a determination threshold.
According to such a configuration, when a seismometer is installed in a limited number of layers of a building, the interstory deformation derived for each layer is The ratio of the section deformation angle, which is the deformation angle derived for the entire section between the installed layers, to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value among the layers in the corner, that is, the deformation angle ratio The installation layer of the seismograph is determined so that the value is greater than or equal to the determination threshold. Therefore, the installation layer of the seismometer is determined so that the larger the value set as the determination threshold, the closer the section deformation angle is to the maximum interstory deformation angle within the section. Therefore, if the judgment threshold is set appropriately and a seismometer is installed on the installation layer determined in this way, the section deformation angle derived from the seismic data measured by the seismograph will be the maximum within the section. The value can be close to the interlayer deformation angle. Therefore, the possibility that the section deformation angle is underestimated is suppressed.
The arithmetic processing unit derives a section deformation angle based on seismic information acquired by the seismometer provided in the installation layer as described above, and outputs this as the interstory deformation angle of each layer in the section. Therefore, it is possible to realize a building health monitoring system that can relatively accurately evaluate the amount of deformation in each layer while installing seismometers only in limited layers.
If the response characteristics of a building are nonlinear from the lowest floor to the highest floor, for example, if there is a layer that is weaker than the upper and lower layers, that layer will be the layer that has the maximum inter-story deformation angle in the section. obtain. Therefore, according to the above configuration, the installation layer of the seismometer can be determined so that the intra-section deformation angle has a value close to the intra-section maximum inter-story deformation angle of the weak layer. Therefore, even if the response characteristics are nonlinear or there is a weak layer, the installation layer can be appropriately determined by taking into account the characteristics of these layers.

また、本発明は、地震発生後に建物の健全性を評価するために、前記建物の層の中から、地震計を設置する設置層を決定する方法であって、前記設置層の間の区間内の層の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、前記区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し、静的増分解析を実施して、前記建物の層の各々の層間変形角を計算し、静的増分解析を基に計算された前記層間変形角の、前記区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる層間変形角閾値を、前記評価値が前記層間変形角閾値以上であれば前記変形角比率が前記判定閾値以上となるように設定し、前記評価値が、前記層間変形角閾値より大きくなるように、前記地震計の前記設置層を決定することを特徴とする、地震計の設置層を決定する方法を提供する。
このような構成によれば、地震計の設置層は、静的増分解析を基に計算された層間変形角の、区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率として示される評価値が、層間変形角閾値より大きくなるように決定されている。このため、層間変形角閾値として設定した値が大きくなるほど、区間内の層間変形角の大きさのばらつきが小さくなるように、地震計の設置層が決定されている。
また、区間変形角は、設置層の間の区間全体に対して導出される変形角であるため、区間内の層の各々に対応する層間変形角の中での、代表的な値であると考えることができる。上記のように、層間変形角閾値を適切に大きく設定し、区間内の層間変形角の大きさのばらつきが小さくなるように設置層を決定することにより、区間変形角が、区間内に位置する層の層間変形角の各々に近い値を有し得る。
ここで、層間変形角閾値は、評価値が層間変形角閾値以上であれば、区間内最大層間変形角に対する区間変形角の比率として表される変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されている。このため、上記のように決定された設置層は、変形角比率が、判定閾値以上となるように決定されている。
これにより、地震計を限定された層に設置した場合であっても、各層の層間変形角に近い区間変形角を導出し、各層の変形量を比較的正確に評価することができる。
仮に、建物の、最下層から最上層までの応答性状が非線形となっており、例えば上下の層に比べて脆弱な層がある場合においては、当該層が区間内最大層間変形角を有する層となり得る。このため、上記のような構成によれば、区間内変形角が脆弱な層の区間内最大層間変形角に近い値となるように地震計の設置層が決定され得る。したがって、応答性状が非線形の場合や、弱点層を有する場合であっても、これらの層の特性を考慮して、設置層を適切に決定することができる。
The present invention also provides a method for determining an installation layer in which a seismometer is installed from among the layers of the building in order to evaluate the health of the building after an earthquake occurs, the method comprising: the lower limit of the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle, which is the deformation angle derived for the entire section, to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle in the layer; A determination threshold is set, a static incremental analysis is performed to calculate the interstory deformation angle of each of the layers of the building, and the interstory deformation angle calculated based on the static incremental analysis is within the interval. When the ratio of the minimum value to the maximum value in the layers is taken as the evaluation value, the interlayer deformation angle threshold that is the lower limit of the evaluation value is set to The installation layer of the seismometer is determined such that the ratio is set to be equal to or greater than the determination threshold, and the evaluation value is larger than the interstory deformation angle threshold. Provide a method to determine.
According to this configuration, the installation layer of the seismometer has an evaluation value expressed as the ratio of the minimum value to the maximum value among the layers in the section of the interstory deformation angle calculated based on static incremental analysis. is determined to be larger than the interlayer deformation angle threshold. For this reason, the installation layer of the seismometer is determined so that the larger the value set as the interstory deformation angle threshold, the smaller the variation in the magnitude of the interstory deformation angle within the section.
In addition, since the section deformation angle is a deformation angle derived for the entire section between installed layers, it is a representative value among the interstory deformation angles corresponding to each layer in the section. I can think. As mentioned above, by setting the interstory deformation angle threshold appropriately large and determining the installed layers so that the variation in the size of the interstory deformation angle within the section is small, the section deformation angle is located within the section. Each of the interlayer deformation angles of the layers may have values close to each other.
Here, the interstory deformation angle threshold is set to a value such that, if the evaluation value is greater than or equal to the interstory deformation angle threshold, the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum interstory deformation angle in the section is greater than or equal to the determination threshold. It is set. Therefore, the installation layer determined as described above is determined such that the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold value.
As a result, even when seismometers are installed in limited layers, it is possible to derive section deformation angles close to the interstory deformation angles of each layer, and to relatively accurately evaluate the amount of deformation in each layer.
If the response characteristics of a building are nonlinear from the lowest floor to the highest floor, for example, if there is a layer that is weaker than the upper and lower layers, that layer will be the layer that has the maximum inter-story deformation angle in the section. obtain. Therefore, according to the above configuration, the installation layer of the seismometer can be determined so that the intra-section deformation angle has a value close to the intra-section maximum inter-story deformation angle of the weak layer. Therefore, even if the response characteristics are nonlinear or there is a weak layer, the installation layer can be appropriately determined by taking into account the characteristics of these layers.

また、本発明は、地震発生後に建物の健全性を評価するために、前記建物の層の中から、地震計を設置する設置層を決定する方法であって、前記設置層の間の区間内の層の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、前記区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し、固有値解析を実施して、前記建物の層の各々の相対振幅を計算し、固有値解析を基に計算された前記相対振幅の、前記区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる相対振幅閾値を、前記評価値が前記相対振幅閾値以上であれば前記変形角比率が判定閾値以上となるように設定し、前記評価値が、前記相対振幅閾値より大きくなるように、前記地震計の前記設置層を決定することを特徴とする、地震計の設置層を決定する方法を提供する。
このような構成によれば、地震計の設置層は、固有値解析を基に計算された相対振幅の、区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率として示される評価値が、相対振幅閾値より大きくなるように決定されている。このため、相対振幅閾値として設定した値が大きくなるほど、区間内の相対振幅の大きさのばらつきが小さくなり、区間内の層間変形角の大きさのばらつきも小さくなるように、地震計の設置層が決定されている。
また、区間変形角は、設置層の間の区間全体に対して導出される変形角であるため、区間内の層の各々に対応する層間変形角の中での、代表的な値であると考えることができる。上記のように、相対振幅閾値を適切に大きく設定し、区間内の層間変形角の大きさのばらつきが小さくなるように設置層を決定することにより、区間変形角が、区間内に位置する層の層間変形角の各々に近い値を有し得る。
ここで、相対振幅閾値は、評価値が相対振幅閾値以上であれば、区間内最大層間変形角に対する区間変形角の比率として表される変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されている。このため、上記のように決定された設置層は、変形角比率が、判定閾値以上となるように決定されている。
これにより、地震計を限定された層に設置した場合であっても、各層の層間変形角に近い区間変形角を導出し、各層の変形量を比較的正確に評価することができる。
仮に、建物の、最下層から最上層までの応答性状が非線形となっており、例えば上下の層に比べて脆弱な層がある場合においては、当該層が区間内最大層間変形角を有する層となり得る。このため、上記のような構成によれば、区間内変形角が脆弱な層の区間内最大層間変形角に近い値となるように地震計の設置層が決定され得る。したがって、応答性状が非線形の場合や、弱点層を有する場合であっても、これらの層の特性を考慮して、設置層を適切に決定することができる。
The present invention also provides a method for determining an installation layer in which a seismometer is installed from among the layers of the building in order to evaluate the health of the building after an earthquake occurs, the method comprising: the lower limit of the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle, which is the deformation angle derived for the entire section, to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle in the layer; Set a determination threshold, perform eigenvalue analysis, calculate the relative amplitude of each layer of the building, and calculate the relative amplitude of the relative amplitude calculated based on the eigenvalue analysis among the layers within the section. When the ratio of the minimum value to the maximum value is taken as the evaluation value, a relative amplitude threshold is set as the lower limit of the evaluation value such that if the evaluation value is equal to or greater than the relative amplitude threshold, the deformation angle ratio becomes equal to or greater than the determination threshold. , and determining the installation layer of the seismometer such that the evaluation value is larger than the relative amplitude threshold.
According to such a configuration, the evaluation value shown as the ratio of the minimum value to the maximum value among the layers in the section of the relative amplitude calculated based on the eigenvalue analysis of the layer where the seismometer is installed is The amplitude is determined to be larger than the amplitude threshold. Therefore, the larger the value set as the relative amplitude threshold, the smaller the variation in relative amplitude within the section, and the smaller the variation in the interstory deformation angle within the section. has been decided.
In addition, since the section deformation angle is a deformation angle derived for the entire section between installed layers, it is a representative value among the interstory deformation angles corresponding to each layer in the section. I can think. As described above, by setting the relative amplitude threshold appropriately large and determining the installed layers so that the variation in the size of the interstory deformation angle within the section is small, the section deformation angle is may have values close to each of the interlayer deformation angles.
Here, the relative amplitude threshold is set to a value such that if the evaluation value is greater than or equal to the relative amplitude threshold, the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum interstory deformation angle in the section is greater than or equal to the determination threshold. ing. Therefore, the installation layer determined as described above is determined such that the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold value.
As a result, even when seismometers are installed in limited layers, it is possible to derive section deformation angles close to the interstory deformation angles of each layer, and to relatively accurately evaluate the amount of deformation in each layer.
If the response characteristics of a building are nonlinear from the lowest floor to the highest floor, for example, if there is a layer that is weaker than the upper and lower layers, that layer will be the layer that has the maximum inter-story deformation angle in the section. obtain. Therefore, according to the above configuration, the installation layer of the seismometer can be determined so that the intra-section deformation angle has a value close to the intra-section maximum inter-story deformation angle of the weak layer. Therefore, even if the response characteristics are nonlinear or there is a weak layer, the installation layer can be appropriately determined by taking into account the characteristics of these layers.

本発明によれば、地震計を限定された層のみに設置しつつも、各層の変形量を比較的正確に評価することができる、建物の健全性モニタリングシステム、及び地震計の設置層を決定する方法を提供することが可能となる。 According to the present invention, there is provided a building health monitoring system that can relatively accurately evaluate the amount of deformation in each layer while installing seismometers only on limited layers, and determines the installation layer of the seismometer. It becomes possible to provide a method to do so.

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示す図である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a building health monitoring system in this embodiment. 本発明の第一実施形態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である。1 is a diagram showing a schematic configuration of a building in which a building health monitoring system according to a first embodiment of the present invention is installed. 建物の健全性モニタリングシステムを構成する表示部を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing a display unit that constitutes a building health monitoring system. 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。2 is a flowchart showing the flow of a building health monitoring method in a monitoring device that constitutes a building health monitoring system. 9階建ての建物の全ての層に地震計を設置し、当該地震計の結果を用いて計算された層間変形角を例示した説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram illustrating interstory deformation angles calculated using the results of seismometers installed on all floors of a nine-story building. 図5と同じ建物の限定された層に地震計を設置し、当該地震計の結果を用いて計算された区間変形角を例示した説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram illustrating an example of a section deformation angle calculated using the results of seismometers installed in a limited layer of the same building as in FIG. 5; 図5、図6の結果をまとめたグラフである。This is a graph summarizing the results of FIGS. 5 and 6. 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、地震計の設置層を決定する方法の流れを示すフローチャートである。2 is a flowchart showing the flow of a method for determining the installation layer of a seismometer in a monitoring device that constitutes a building health monitoring system. 10層の建物に対して静的増分解析を適用した結果を示すグラフである。It is a graph showing the results of applying static incremental analysis to a 10-story building. 地震計の設置層を判定する際に用いる評価値と、変形角比率の対応を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the evaluation value used when determining the installation layer of a seismograph, and a deformation angle ratio. 建物の健全性モニタリングシステムの検証に用いた建物モデルの諸元を示す図である。FIG. 2 is a diagram showing the specifications of a building model used to verify the building health monitoring system. 上記建物モデルに対して入力した地震波の一覧を示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a list of seismic waves input to the building model. 検証の結果を示す図である。It is a figure showing the result of verification. 地震計を均等に配置した場合の、1階~5階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。3 is a graph showing the correlation between the maximum value of the interstory deformation angle within a section and the section deformation angle on the 1st to 5th floors when seismometers are arranged evenly. 地震計を均等に配置した場合の、5階~9階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。12 is a graph showing the correlation between the maximum value of the interstory deformation angle within a section and the section deformation angle on the 5th to 9th floors when seismometers are arranged evenly. 地震計を均等に配置した場合の、9階~13階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。12 is a graph showing the correlation between the maximum value of the interstory deformation angle within a section and the section deformation angle on the 9th to 13th floors when seismometers are arranged evenly. 地震計を均等に配置した場合の、13階~16階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。3 is a graph showing the correlation between the maximum value of the interstory deformation angle within a section and the section deformation angle on the 13th to 16th floors when seismometers are arranged evenly. 本実施形態における地震計の設置層を決定する方法によって算出された設置層に地震計を設置した場合の、1階~2階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。The maximum value of the interstory deformation angle within the section and the section deformation angle on the 1st to 2nd floors when the seismometer is installed in the installation layer calculated by the method for determining the installation layer of the seismometer in this embodiment. It is a graph showing correlation. 本実施形態における地震計の設置層を決定する方法によって算出された設置層に地震計を設置した場合の、2階~8階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。The maximum value of the interstory deformation angle within the section and the section deformation angle on the 2nd to 8th floors when the seismometer is installed in the installation layer calculated by the method for determining the seismometer installation layer in this embodiment. It is a graph showing correlation. 本実施形態における地震計の設置層を決定する方法によって算出された設置層に地震計を設置した場合の、8階~13階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。The maximum value of the interstory deformation angle within the section and the section deformation angle on the 8th to 13th floors when the seismometer is installed in the installation layer calculated by the method for determining the seismometer installation layer in this embodiment. It is a graph showing correlation. 本実施形態における地震計の設置層を決定する方法によって算出された設置層に地震計を設置した場合の、13階~16階における、層間変形角の区間内最大値と、区間変形角との相関を示すグラフである。The maximum value of the interstory deformation angle within the section and the section deformation angle on the 13th to 16th floors when the seismometer is installed in the installation layer calculated by the method for determining the seismometer installation layer in this embodiment. It is a graph showing correlation. 上記実施形態の変形例における、建物の層数、地震計の台数と、変形角比率の対応を示す図である。It is a figure which shows the correspondence of the number of layers of a building, the number of seismometers, and a deformation angle ratio in the modification of the said embodiment.

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。
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。
EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, with reference to an accompanying drawing, the form for implementing the building health monitoring system by this invention is demonstrated based on a drawing.
FIG. 1 shows a schematic configuration of a building health monitoring system in this embodiment. FIG. 2 is a diagram showing a schematic configuration of a building in which a building health monitoring system is set. FIG. 3 is a diagram showing a display section of a user terminal that constitutes a building health monitoring system.

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、上下方向に複数の層(階層)11を有している。ここで、複数の建物10は、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、地震計12が設けられている。地震計12は、例えば無線式加速度計である。地震計12は、建物10の層11の中から、後に説明する、地震計12の設置層を決定する方法によって算出された、複数の設置層11Pの床スラブ上に設置されている。図2に示される例においては、設置層11Pは、1階、3階、及び6階である。地震計12の各々は、センサ13と、通信部14と、を備えている。
センサ13は、地震発生時に設置層11P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、地震計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。
As shown in FIG. 1, the building health monitoring system 1 includes a plurality of buildings 10, a monitoring device 20, and a user terminal 30. The building health monitoring system 1 grasps (evaluates) the health of the building 10 after an earthquake occurs.
The plurality of buildings 10 are managed by a specific user (for example, the owner of the building 10 or the manager of the building 10).
As shown in FIG. 2, each building 10 is constructed on the ground G and has a plurality of layers (stories) 11 in the vertical direction. Here, the plurality of buildings 10 do not need to have the same number of layers or structure (reinforced concrete construction, steel frame construction, reinforced concrete construction, etc.).
Each building 10 is provided with a seismometer 12. The seismometer 12 is, for example, a wireless accelerometer. The seismographs 12 are installed on the floor slabs of a plurality of installation layers 11P calculated from among the layers 11 of the building 10 by a method for determining the installation layers of the seismographs 12, which will be described later. In the example shown in FIG. 2, the installation layers 11P are the first floor, the third floor, and the sixth floor. Each of the seismometers 12 includes a sensor 13 and a communication section 14.
The sensor 13 detects (obtains) the acceleration generated in the installation layer 11P when an earthquake occurs as earthquake information. Earthquake information detected by the sensor 13 is output to the communication section 14.
The communication unit 14 is capable of communicating wirelessly with the external network 100. Here, the external network 100 is, for example, a public wireless network that can perform wireless communication with the communication unit 14. The communication unit 14 transmits earthquake information detected by the sensor 13 and identification information for specifying (identifying) the building 10 in which the seismograph 12 is installed, via an external network 100 to check the health of the building. The information is sent to the sex monitoring system 1.

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の構造や層数等の建物情報、各建物10における地震計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。
As shown in FIG. 1, the monitoring device 20 is connected to an external network 100 wirelessly or by wire. The monitoring device 20 evaluates the health of each building 10 based on information (earthquake information and identification information) transmitted from the plurality of buildings 10.
The monitoring device 20 mainly includes an arithmetic processing section 21, a seismic intensity calculation section 22, a structural performance index estimation section 23, a display processing section 24, and a database 25.
The database 25 includes identification information of each building 10, user destination information such as the email address of the terminal 30 of the user of each building 10, building information such as the structure and number of floors of each building 10, and seismometer 12 in each building 10. The installation height etc. are stored. Further, the database 25 stores various setting parameter values, thresholds, coefficients, etc. used when processing is performed by the arithmetic processing unit 21, seismic intensity calculation unit 22, structural performance index estimation unit 23, etc.

演算処理部21は、外部のネットワーク100を介して建物10の地震計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、地震動に対する相対変形量である層間変形角を、建物10の各層11に対して算出する。
上記のように地震計12は、建物10の全ての層11には設置されておらず、建物10の層11の中から算出され決定された複数の設置層11Pにのみ設置されている。したがって、本実施形態においては、演算処理部21が算出する層間変形角は、例えば図2においてR1、R2として示されるような、設置層11P間の区間の各々に対し、区間全体に対して導出される変形角である、区間変形角である。
例えば、演算処理部21は、図2における1階と3階に設置された地震計12による検出結果を基に、1階から2階までの区間R1の区間変形角を導出する。演算処理部21は、例えば2階の層間変形角として、このように導出された区間R1の区間変形角を出力する。
また、演算処理部21は、図2における3階と6階に設置された地震計12による検出結果を基に、3階から6階までの区間R2の区間変形角を導出する。演算処理部21は、例えば4階、5階の層間変形角として、このように導出された区間R2の区間変形角を出力する。
このように、演算処理部21は、設置層11Pの間の区間全体の変形角である区間変形角を導出し、当該区間変形角を当該区間中の各層11の層間変形角として出力する。
Upon receiving the information transmitted from the seismometer 12 of the building 10 via the external network 100, the arithmetic processing unit 21 calculates the amount of relative deformation of the building 10 with respect to earthquake motion based on the earthquake information included in the received information. The interstory deformation angle is calculated for each layer 11 of the building 10.
As described above, the seismometer 12 is not installed on all the layers 11 of the building 10, but only on the plurality of installation layers 11P calculated and determined from among the layers 11 of the building 10. Therefore, in the present embodiment, the interlayer deformation angle calculated by the arithmetic processing unit 21 is derived for each of the sections between the installation layers 11P as shown as R1 and R2 in FIG. 2 for the entire section. This is the section deformation angle.
For example, the arithmetic processing unit 21 derives the section deformation angle of the section R1 from the first floor to the second floor based on the detection results by the seismometers 12 installed on the first and third floors in FIG. The arithmetic processing unit 21 outputs the section deformation angle of the section R1 derived in this way, for example, as the interstory deformation angle of the second floor.
Further, the arithmetic processing unit 21 derives the section deformation angle of the section R2 from the 3rd floor to the 6th floor based on the detection results by the seismometers 12 installed on the 3rd floor and the 6th floor in FIG. The arithmetic processing unit 21 outputs the section deformation angle of the section R2 derived in this way, for example, as the interstory deformation angle of the fourth and fifth floors.
In this way, the calculation processing unit 21 derives the section deformation angle that is the deformation angle of the entire section between the installed layers 11P, and outputs the section deformation angle as the interlayer deformation angle of each layer 11 in the section.

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と、所定の変形閾値とを比較して、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。
The seismic intensity calculation unit 22 calculates the seismic intensity at the location where the building 10 is installed, that is, at the building 10 itself, based on the earthquake information.
The structural performance index estimating unit 23 compares the interstory deformation angle calculated by the arithmetic processing unit 21 with a predetermined deformation threshold, and indicates the degree of damage to the building 10 after the earthquake, more specifically, the degree of damage. Estimate structural performance indicators. As a structural performance index that indicates the degree of damage to the building 10 after an earthquake, there is, for example, one that indicates the evaluation of the degree of damage to the building in multiple stages such as "safe,""inspectionrequired," and "dangerous."
The display processing unit 24 displays the estimation result including the information indicating the seismic intensity of the building 10 calculated by the seismic intensity calculation unit 22 and the structural performance index of the building 10 estimated by the structural performance index estimation unit 23 on the user's terminal. 30, data of an evaluation list including the estimation results is generated. The evaluation list data generated by the display processing unit 24 is transmitted to the user's terminal 30 via the external network 100. If the user owns or manages a plurality of buildings 10, the display processing unit 24 transmits data of the evaluation list of the plurality of buildings 10 associated with the user to the user's terminal 30.

図3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。このように、表示部31は、建物10の被災度を表示する。
なおここで、図3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。
As shown in FIG. 3, the user's terminal 30 is a personal computer, a tablet device, a smartphone, a mobile phone, etc., and can be connected to an external network 100 wirelessly or by wire. The user's terminal 30 has a display unit 31 that displays the seismic intensity of the location where the building 10 is built and the structural performance index. When the user's terminal 30 receives the evaluation list data via the external network, it displays the evaluation list 33 based on the received data on the display unit 31. This evaluation list 33 includes, for example, building name information 33a owned or managed by the user, record date and time information 33b of earthquakes measured by the monitoring device 20 in each building within a predetermined period (for example, the most recent one day), and structural performance. Structural performance index information 33c indicating the state of the building 10 estimated by the index estimation unit 23, seismic intensity information 33d for the building 10 calculated by the seismic intensity calculation unit 22, etc. are included. In this way, the display unit 31 displays the degree of damage to the building 10.
Note that the evaluation list 33 shown in FIG. 3 is only an example, and the information included in the evaluation list 33 can be changed as appropriate.

(健全性モニタリング方法)
図4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に設けられた地震計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。
(Health monitoring method)
FIG. 4 is a flowchart showing the flow of a building health monitoring method in a monitoring device that constitutes a building health monitoring system.
In order to monitor the health of the building 10 using the monitoring device 20, first, after an earthquake occurs, information including earthquake information (acceleration) detected by the sensor 13 of the seismograph 12 installed in the building 10 is transferred to an external network. 100 (step S1).
Then, the monitoring device 20 executes the following health monitoring process for the building 10 based on a predetermined computer program.

この処理では、まず、演算処理部21で、地震計12が設置された設置層11Pにおける変位波形を算出する(ステップS2)。
次に、演算処理部21は、建物10の層間変形角を算出する(ステップS3)。
更に、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と、所定の変形閾値とを比較する(ステップS4)。構造性能指標推定部23は、層間変形角と変形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、地震計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S5)。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の地震計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~S5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S6)。表示処理部24では、各建物10について、ステップS4で推定された建物10の構造性能指標と、ステップS5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3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S7)。
In this process, first, the arithmetic processing unit 21 calculates a displacement waveform in the installation layer 11P where the seismometer 12 is installed (step S2).
Next, the arithmetic processing unit 21 calculates the interstory deformation angle of the building 10 (step S3).
Further, the structural performance index estimating unit 23 compares the interlayer deformation angle calculated by the arithmetic processing unit 21 with a predetermined deformation threshold (step S4). The structural performance index estimating unit 23 determines, for example, the degree of damage of the building as "safe" or "requires inspection" as a structural performance index indicating the degree of damage of the building 10 after the earthquake, according to the comparison result between the interstory deformation angle and the deformation threshold. ”, “dangerous”, etc. are output as estimated information in multiple stages.
Furthermore, the seismic intensity calculation unit 22 calculates the seismic intensity at the location of the building 10 (the building 10 itself) based on the earthquake information (acceleration) detected by the sensor 13 of the seismometer 12 (step S5). To do this, the acceleration detected by the sensor 13 is compared with the acceleration range of each seismic intensity class, and the seismic intensity class at the location of the building 10 is calculated.
Thereafter, the display processing unit 24 executes the processes shown in steps S2 to S5 above for each of the earthquake information received from the seismometers 12 of the plurality of buildings 10, and then the estimation results for the plurality of buildings 10 ( calculation results) are totaled (step S6). For each building 10, the display processing unit 24 aggregates the estimation results including the structural performance index of the building 10 estimated in step S4 and the information indicating the seismic intensity of the building 10 calculated in step S5, and the results are shown in FIG. Data for displaying the evaluation list 33 as illustrated is generated.
The estimation result data generated in this way is transmitted from the monitoring device 20 to the user's terminal 30 via the external network 100 (step S7).

(地震計の設置層を決定する方法)
次に、建物10の建物の健全性モニタリングシステム1を構築するに際し、建物10の複数の層11の中から、地震計12を設置する設置層11Pを決定する方法について説明する。
(Method of determining the installation layer of the seismograph)
Next, when constructing the building health monitoring system 1 for the building 10, a method for determining the installation layer 11P in which the seismometer 12 is installed from among the plurality of layers 11 of the building 10 will be described.

本実施形態の建物10の建物の健全性モニタリングシステム1においては、既に説明したように、建物10の層11の中から限定された設置層11Pに地震計12を設置し、地震計12間の、すなわち設置層11P間の複数の層11を跨いだ区間全体に対して区間変形角を導出し、これを各層の層間変形角と見做して、建物の健全性を評価する。
しかし、建物10の限定された設置層11Pに地震計12を設置する場合においては、設置層11P間の間隔が大きかったり、設置層11Pの選択が適切でなかったりすると、層間変形角と区間変形角との間に大きな誤差が生じ得る。
例えば、図5には、9階建ての建物の全ての層に地震計を設置し、当該地震計の結果を用いて計算された層間変形角θ~θが例示されている。これに対し、図6には、図5と同じ建物の限定された層である、1階、4階、7階、及び屋上階に地震計を設置し、当該地震計の結果を用いて計算された区間変形角θ1-3~θ7-9が例示されている。図7には、これら図5、図6の結果を、横軸を層間変形角、縦軸を層としたグラフで示している。図7においては、図5に相当する、全ての層に地震計を設置した場合の結果は破線L1で、及び図6に相当する、限定された層に地震計を設置した場合の結果は実線L2で、それぞれ示されている。
図7に示される結果では、2階と9階において、より正確な層間変形角を示すと考えられる破線L1よりも、実線L2が大きく左側に位置している。これは、地震計を設置する層を限定し、区間変形角を計算してこれを層間変形角と見做す場合においては、層間変形角を過小評価する場合があることを示している。層間変形角を過小評価すると、建物の健全性が楽観的に評価され、これによって、安全と診断された建物が実際には損傷し、倒壊するおそれがあるような事態が生じ得る。
In the building health monitoring system 1 of the building 10 of this embodiment, as already explained, the seismometers 12 are installed in the installation layer 11P limited from the layers 11 of the building 10, and the seismometers 12 are installed between the seismometers 12. That is, the section deformation angle is derived for the entire section spanning the plurality of layers 11 between the installed layers 11P, and this is regarded as the interstory deformation angle of each layer to evaluate the soundness of the building.
However, when installing the seismometer 12 on the limited installation layers 11P of the building 10, if the interval between the installation layers 11P is large or the selection of the installation layers 11P is inappropriate, the interstory deformation angle and section deformation A large error may occur between the corners.
For example, FIG. 5 illustrates interstory deformation angles θ 1 to θ 9 calculated using the results of seismometers installed on all floors of a nine-story building. In contrast, in Figure 6, seismometers are installed on the 1st, 4th, 7th, and rooftop floors of the same building as in Figure 5, and calculations are made using the results of the seismometers. The section deformation angles θ 1-3 to θ 7-9 are illustrated. FIG. 7 shows the results of FIGS. 5 and 6 in a graph in which the horizontal axis is the interlayer deformation angle and the vertical axis is the layer. In Figure 7, the broken line L1 represents the results when seismometers are installed on all layers, which corresponds to Figure 5, and the solid line represents the results when seismometers are installed on limited layers, which corresponds to Figure 6. They are respectively shown in L2.
In the results shown in FIG. 7, on the second and ninth floors, the solid line L2 is located far to the left of the broken line L1, which is considered to indicate a more accurate interstory deformation angle. This indicates that when limiting the number of layers where seismometers are installed, calculating the section deformation angle, and considering this as the interstory deformation angle, the interstory deformation angle may be underestimated. Underestimating the interstory deflection angle can lead to an optimistic assessment of the building's health, which can result in a building that is diagnosed as safe actually being damaged and at risk of collapsing.

これを抑制し、各層11の変形量を比較的正確に評価するために、本実施形態においては、次のように地震計12の設置層11Pを決定する。
図8は、本実施形態における地震計12の設置層11Pを決定する方法のフローチャートである。
図8に示されるように、本実施形態における地震計12の設置層11Pを決定する方法は、地震発生後に建物10の健全性を評価するために、建物10の層11の中から、地震計12を設置する設置層11Pを決定する方法であって、設置層11Pの間の区間内の層の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し(ステップS11)、静的増分解析を実施して、建物10の層11の各々の層間変形角を計算し(ステップS13)、静的増分解析を基に計算された層間変形角の、区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる層間変形角閾値を、評価値が層間変形角閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるように設定し(ステップS15)、評価値が、層間変形角閾値より大きくなるように、地震計12の設置層11Pを決定する(ステップS17)。
In order to suppress this and relatively accurately evaluate the amount of deformation of each layer 11, in this embodiment, the installation layer 11P of the seismometer 12 is determined as follows.
FIG. 8 is a flowchart of a method for determining the installation layer 11P of the seismometer 12 in this embodiment.
As shown in FIG. 8, the method for determining the installation layer 11P of the seismometer 12 in this embodiment is to select a seismometer from among the layers 11 of the building 10 in order to evaluate the soundness of the building 10 after an earthquake occurs. 12, for the entire section with respect to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle among the layers in the section between the installation layers 11P. A determination threshold is set as the lower limit of the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle that is the deformation angle to be derived (step S11), static incremental analysis is performed, and each of the layers 11 of the building 10 is When calculating the interstory deformation angle of (step S13), and taking the ratio of the minimum value to the maximum value of the interstory deformation angle calculated based on the static incremental analysis among the layers in the section as the evaluation value, The interlayer deformation angle threshold, which is the lower limit of the evaluation value, is set so that if the evaluation value is equal to or greater than the interlayer deformation angle threshold, the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold (step S15), and the evaluation value is set to the interlayer deformation angle threshold. The installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so as to be larger (step S17).

まず、上記方法において使用される評価値において説明する。評価値は、本実施形態においては、ステップS13として実施した、静的増分解析の結果を基に算出される。
図9は、静的増分解析の結果として得られる、層間変形角と層せん断力の関係を示すグラフである。本図においては、上から下まで、それぞれ1階から10階までに相当する10本の線が、グラフ中に描かれている。本図においては、10本の各線の各々において、各層における層間変形角の最大値が0.01となる時点における値に相当する部分に、黒丸の印が描かれている。例えば1階においては、この印はP1として示されており、4階においてはP4として示されている。このように、ステップS13において、静的増分解析を実施し、所望のステップ、図9においては最大層の層間変形角が0.01となる時点における、各層の層間変形角を導出する。
このような場合において、例えば地震計12を1階と5階に設置すると、建物10の建物の健全性モニタリングシステム1の演算処理部21は、例えば本実施形態においては下側の設置層11Pである1階から上側の設置層11Pの一階層下に位置する4階までを、設置層11Pの間の区間として、設置層11P間の区間変形角を算出し、これを1階から4階までの層間変形角とする。本実施形態においては、このような設置層11Pの間の区間の各々における、静的増分解析の結果として得られる層間変形角の最小値θminと最大値θmaxを抽出し、最小値θminを最大値θmaxで除算した値、すなわち区間内の層11の中での層間変形角の最大値θmaxに対する最小値θminの比率を評価値とする。図9には、上記のように地震計12を1階と5階に設置した場合に、設置層11Pの間の区間となる1階から4階までにおいて、層間変形角が最小となるのが1階であり、そのときの層間変形角の値がθminとなっている。同様に、層間変形角が最大となるのが4階であり、そのときの層間変形角の値がθmaxとなっている。
First, the evaluation values used in the above method will be explained. In this embodiment, the evaluation value is calculated based on the result of the static incremental analysis performed in step S13.
FIG. 9 is a graph showing the relationship between the interstory deformation angle and the story shear force obtained as a result of static incremental analysis. In this figure, ten lines are drawn in the graph from top to bottom, each corresponding to the 1st floor to the 10th floor. In this figure, in each of the ten lines, a black circle is drawn at a portion corresponding to the value at the time when the maximum value of the interlayer deformation angle in each layer is 0.01. For example, on the first floor, this mark is indicated as P1, and on the fourth floor, it is indicated as P4. In this way, in step S13, a static incremental analysis is performed to derive the interlayer deformation angle of each layer at a desired step, at the point in time when the interlayer deformation angle of the maximum layer becomes 0.01 in FIG.
In such a case, for example, if the seismometer 12 is installed on the first floor and the fifth floor, the arithmetic processing unit 21 of the building health monitoring system 1 of the building 10 is installed on the lower installation layer 11P in this embodiment. The section deformation angle between the installation layers 11P is calculated from the 1st floor to the 4th floor located one level below the upper installation layer 11P as the section between the installation layers 11P, and this is calculated from the 1st floor to the 4th floor. Let the interlayer deformation angle be . In the present embodiment, the minimum value θ min and maximum value θ max of the interstory deformation angle obtained as a result of static incremental analysis in each section between such installation layers 11P are extracted, and the minimum value θ min is divided by the maximum value θ max , that is, the ratio of the minimum value θ min to the maximum value θ max of the interlayer deformation angle among the layers 11 in the section is set as the evaluation value. FIG. 9 shows that when the seismometer 12 is installed on the 1st and 5th floors as described above, the interstory deformation angle is minimum in the section between the installation layer 11P from the 1st to 4th floors. It is on the first floor, and the value of the interstory deformation angle at that time is θ min . Similarly, the interstory deformation angle is maximum on the fourth floor, and the value of the interstory deformation angle at that time is θ max .

この評価値は、設計情報、すなわち静的増分解析に基づいた、設置層11Pの間の区間内における、層間変形角のばらつきを示すものである。
すなわち、例えば評価値が大きくなり1に近くなるほど、最大値θmaxと最小値θminの差が小さくなり、当該区間においては層間変形角のばらつきが小さいことを示す。区間変形角は、区間全体に対して導出される変形角であるから、層間変形角のばらつきが小さいと、区間変形角は、区間内に位置する層11の層間変形角の各々に近い値を有し得る。
逆に、評価値が小さくなり0に近くなるほど、最大値θmaxと最小値θminの差が大きくなり、当該区間においては層間変形角のばらつきが大きいことを示す。層間変形角のばらつきが大きいと、区間変形角は、区間内に位置する層11の層間変形角の各々に近い値を有する可能性が低く、区間変形角と各層の層間変形角との間に大きな誤差が生じ得る。
ステップS17においては、この評価値が層間変形角閾値より大きくなるように、地震計12の設置層11Pを決定する。すなわち、層間変形角閾値は、評価値の下限となる。これにより、層間変形角閾値として設定された値に応じて、区間内の層11の中での層間変形角のばらつきを小さくし、当該区間の区間変形角を、区間内に位置する層11の層間変形角の各々に近い値とすることができる。
This evaluation value indicates the variation in the interlayer deformation angle within the section between the installed layers 11P based on design information, that is, static incremental analysis.
That is, for example, as the evaluation value becomes larger and closer to 1, the difference between the maximum value θ max and the minimum value θ min becomes smaller, indicating that the variation in the interlayer deformation angle is smaller in the section. Since the section deformation angle is a deformation angle derived for the entire section, if the variation in the interstory deformation angle is small, the section deformation angle will have a value close to each of the interlayer deformation angles of the layers 11 located within the section. may have.
Conversely, as the evaluation value becomes smaller and closer to 0, the difference between the maximum value θ max and the minimum value θ min becomes larger, indicating that the variation in the interlayer deformation angle is larger in the section. If the variation in the interstory deformation angle is large, the section deformation angle is unlikely to have a value close to each of the interstory deformation angles of the layers 11 located within the section, and there is Large errors can occur.
In step S17, the installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that this evaluation value is larger than the interstory deformation angle threshold. That is, the interlayer deformation angle threshold becomes the lower limit of the evaluation value. As a result, the variation in the interstory deformation angle among the layers 11 within the section is reduced according to the value set as the interlayer deformation angle threshold, and the section deformation angle of the section is changed to It can be set to a value close to each of the interlayer deformation angles.

次に、層間変形角閾値の設定について説明する。ステップS15において、層間変形角閾値は、評価値が層間変形角閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるように設定される。
層間変形角の、複数の設置層11Pに地震計12が仮に設置された場合におけるある区間内の最大値を、当該区間の、区間内最大層間変形角と呼称する。変形角比率は、当該区間における、区間内最大層間変形角に対する、区間変形角の比率として表される。変形角比率は、換言すれば、区間内最大層間変形角と区間変形角の推定誤差である。
既に説明したように、区間変形角が、対応する区間内の各層の層間変形角に近い値となるように、地震計12を設置する設置層11Pを決定する必要がある。この際においては、建物の損傷や倒壊を抑制するために、特に、設置層11Pが限定された場合において層間変形角と見做される区間変形角が、過小評価されないようにしなければならない。このためには、区間内最大層間変形角に対する、区間変形角の比率として表される変形角比率を、できるだけ大きくする必要がある。すなわち、ステップS11として示されるように、変形角比率の下限となる判定閾値を設定し、当該判定閾値よりも変形角比率が大きくなるようにすることで、区間変形角の過小評価が抑制される。
本実施形態においては、判定閾値は、例えば0.9に設定される。
Next, setting of the interlayer deformation angle threshold will be explained. In step S15, the interlayer deformation angle threshold is set such that if the evaluation value is equal to or greater than the interlayer deformation angle threshold, the deformation angle ratio becomes equal to or greater than the determination threshold.
The maximum value of the interstory deformation angle within a certain section when seismometers 12 are temporarily installed in the plurality of installation layers 11P is referred to as the maximum interstory deformation angle within the section. The deformation angle ratio is expressed as the ratio of the section deformation angle to the intra-section maximum interstory deformation angle in the section. In other words, the deformation angle ratio is an estimation error between the maximum interstory deformation angle within the section and the section deformation angle.
As already explained, it is necessary to determine the installation layer 11P in which the seismometer 12 is installed so that the section deformation angle becomes a value close to the interstory deformation angle of each layer in the corresponding section. In this case, in order to suppress damage and collapse of the building, it is necessary to ensure that the section deformation angle, which is regarded as the interstory deformation angle, is not underestimated, especially when the installation layer 11P is limited. For this purpose, it is necessary to make the deformation angle ratio, expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum interstory deformation angle in the section, as large as possible. That is, as shown in step S11, by setting a determination threshold that is the lower limit of the deformation angle ratio and making the deformation angle ratio larger than the determination threshold, underestimation of the section deformation angle is suppressed. .
In this embodiment, the determination threshold is set to, for example, 0.9.

評価値と、変形角比率は、共に、変形角の誤差やばらつきに関する指標であるため、共通した性状を示す。したがって、層間変形角閾値と、上記のような判定閾値も、相関性を有する。このため、本実施形態においては、判定閾値を、例えば上記のように90%と設定した際に、ステップS15において、これに対応する層間変形角閾値の値を、評価値が層間変形角閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるように導出することで、層間変形角閾値を設定する。
本実施形態においては、複数のケースを想定して地震応答解析を実施して区間変形角の平均を計算することで、評価値と区間変形角の対応関係を調べた。図10は、その結果となる、評価値と、変形角比率の対応を示す図である。上記のように、本実施形態においては、判定閾値を0.9(90%)としたため、層間変形角閾値は、図10中において変形角比率が90%よりも大きく、かつ最も小さい91.0%の値に対応するように、0.7と設定され得る。
Since both the evaluation value and the deformation angle ratio are indicators regarding errors and variations in the deformation angle, they exhibit common properties. Therefore, the interlayer deformation angle threshold and the determination threshold as described above also have a correlation. Therefore, in this embodiment, when the determination threshold is set to 90% as described above, in step S15, the value of the corresponding interlayer deformation angle threshold is set so that the evaluation value is equal to or greater than the interlayer deformation angle threshold. If so, the interlayer deformation angle threshold is set by deriving the deformation angle ratio to be equal to or greater than the determination threshold.
In this embodiment, the correspondence between the evaluation value and the section deformation angle was investigated by performing earthquake response analysis assuming a plurality of cases and calculating the average of the section deformation angle. FIG. 10 is a diagram showing the correspondence between the resulting evaluation value and the deformation angle ratio. As described above, in this embodiment, the determination threshold is set to 0.9 (90%), so the interlayer deformation angle threshold is 91.0, which is the minimum when the deformation angle ratio is greater than 90% in FIG. It may be set to 0.7 to correspond to the value of %.

このように、設置層11Pの間の区間においては、地震計12が建物10の層11の各々に設置された場合における層間変形角の、区間内の層の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、区間変形角の比率として表される変形角比率が、判定閾値以上となるように、地震計12の設置層11Pが決定されている。
また、評価値が、層間変形角閾値より大きくなるように、地震計12の設置層11Pが決定されており、層間変形角閾値は、評価値が層間変形角閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されている。
In this way, in the section between the installation layers 11P, the maximum value of the interstory deformation angle among the layers in the section when the seismometer 12 is installed on each of the layers 11 of the building 10 is determined. The installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum interstory deformation angle is equal to or greater than the determination threshold.
In addition, the installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that the evaluation value is larger than the interstory deformation angle threshold, and the interstory deformation angle threshold is such that if the evaluation value is greater than the interstory deformation angle threshold, the deformation angle ratio is The value is set to be equal to or greater than the determination threshold.

地震計12の設置層11Pを決定するステップS17においては、例えば、設置層11Pを任意に設定し、その状態において各区間の評価値を計算し、各評価値を層間変形角閾値と比較して、その結果、全ての評価値が層間変形角閾値よりも大きければ、当該設置層11Pを採用するように、設置層11Pが決定され得る。この場合においては、層間変形角閾値よりも小さい評価値となる区間が一つでもがあれば、設置層11Pが異なるように再設定されて、全ての区間の評価値が層間変形角閾値よりも大きい設置層11Pの構成となるまで、評価値の計算と、層間変形角閾値との比較が繰り返される。 In step S17 for determining the installation layer 11P of the seismograph 12, for example, the installation layer 11P is arbitrarily set, the evaluation value of each section is calculated in that state, and each evaluation value is compared with the interstory deformation angle threshold. As a result, if all the evaluation values are larger than the interlayer deformation angle threshold, the installation layer 11P can be determined to adopt the installation layer 11P. In this case, if there is even one section with an evaluation value smaller than the interstory deformation angle threshold, the installation layer 11P is reset to be different, and the evaluation values of all sections are smaller than the interstory deformation angle threshold. The calculation of the evaluation value and the comparison with the interlayer deformation angle threshold are repeated until a large installed layer 11P is configured.

(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、15層の建物を対象に、5個の地震計を、高さ方向に均等に配置した場合(比較例)と、本実施形態において説明したような方法で計算した設置層に配置した場合(実施例)とを比較した。より詳細には、比較例においては、地震計を、1階、5階、9階、13階、及び屋上階(16階)に設置した。また、実施例においては、地震計を、1階、2階、8階、13階、及び屋上階(16階)に設置した。
図11に、検証に用いた建物モデルの諸元を示す。このような建物モデルにおいて、剛性低減率を50%とした弱点層を1層に設け、周期を1.75秒とした。このような建物モデルに対し、図12に示されるような、72種類の地震波を入力した。
(Verification of estimation accuracy using soundness monitoring method)
Here, in order to verify the estimation accuracy of the building health monitoring system of the present invention, we will examine a case where five seismometers are arranged evenly in the height direction in a 15-story building (comparative example). A comparison was made between the case where the sample was placed on the installation layer calculated using the method described in this embodiment (Example). More specifically, in the comparative example, seismometers were installed on the 1st floor, 5th floor, 9th floor, 13th floor, and the roof floor (16th floor). Furthermore, in the example, seismometers were installed on the first floor, second floor, eighth floor, 13th floor, and rooftop floor (16th floor).
Figure 11 shows the specifications of the building model used for verification. In such a building model, one weak point layer was provided with a stiffness reduction rate of 50%, and the cycle was set to 1.75 seconds. Seventy-two types of seismic waves, as shown in FIG. 12, were input to such a building model.

結果を図13に示す。図13の上段においては、設置層は白抜きの〇で、それ以外の層は黒丸で、それぞれ示されている。比較例においては、弱点層を設けた1階を含む区間においては、評価値が0.52と非常に低い値となっている。
これに比べ、実施例においては、弱点層に対して密度が高く地震計が設置され、弱点層近傍の評価値が向上し、弱点層においても正確に評価がなされている。
本検証においては、地震計の数を固定値としたため、実施例においては、地震計が弱点層近傍に集中して設置された結果、それ以外の層については、比較例に比べると、設置層間の間隔が空いており、結果として当該区間については比較例よりも評価値が低下している。しかし、その低下の幅は僅かであり、かつ全ての評価値が、層間変形角閾値として設定した値0.7よりも大きな値となっている。
The results are shown in FIG. In the upper part of FIG. 13, the installation layer is indicated by a white circle, and the other layers are indicated by a black circle. In the comparative example, the evaluation value is a very low value of 0.52 in the section including the first floor where the weak layer is provided.
In comparison, in the example, seismometers are installed at a high density in the weak layer, the evaluation values near the weak layer are improved, and even the weak layer is accurately evaluated.
In this verification, the number of seismometers was set to a fixed value, and as a result, in the example, the seismometers were installed in a concentrated manner near the weak point layer, and as a result, the distance between the installed layers in the other layers was lower than in the comparative example. As a result, the evaluation value for this section is lower than that of the comparative example. However, the width of the decrease is small, and all the evaluation values are larger than the value 0.7 set as the interlayer deformation angle threshold.

図13の中段には、比較例と実施例の各々における、区間変形角と層間変形角の関係をプロットしたグラフが示されている。これらのグラフの各々において、横軸となる層間変形角は、区間内の最大値を使用している。すなわち、これらのグラフは、地震が発生した際に、区間内で最も被害が大きいことが予想される層に着目して作成されている。
図13の中段の、比較例のグラフに関し、これを1階~5階、5階~9階、9階~13階、13階~16階の各々の場合に分けたものを、それぞれ図14、図15、図16、図17に示す。また、同様に、実施例のグラフを1階~2階、2階~8階、8階~13階、13階~16階の各々の場合に分けたものを、それぞれ図18、図19、図20、図21に示す。
特に、弱点層を含む、比較例の図14と、実施例の図18を対比すると明確にわかるように、比較例においては、層間変形角に対し、区間変形角が過小評価されて小さい値となっているが、実施例においては、層間変形角と区間変形角がほぼ一致し、弱点層においても正確に変形角が評価されている。
The middle part of FIG. 13 shows a graph plotting the relationship between the section deformation angle and the interlayer deformation angle in each of the comparative example and the example. In each of these graphs, the maximum value within the interval is used as the horizontal axis of the interlayer deformation angle. That is, these graphs are created with a focus on the layer within the section that is expected to suffer the most damage when an earthquake occurs.
Regarding the graph of the comparative example in the middle of FIG. 13, it is divided into the cases of the 1st to 5th floors, 5th to 9th floors, 9th to 13th floors, and 13th to 16th floors, respectively in FIG. , shown in FIGS. 15, 16, and 17. Similarly, the graphs of the example are divided into the cases of the 1st to 2nd floors, 2nd to 8th floors, 8th to 13th floors, and 13th to 16th floors, respectively, in FIGS. 18 and 19, Shown in FIGS. 20 and 21.
In particular, as can be clearly seen by comparing FIG. 14 of the comparative example, which includes a weak layer, with FIG. 18 of the example, in the comparative example, the section deformation angle is underestimated and has a small value with respect to the interlayer deformation angle. However, in the example, the interlayer deformation angle and the section deformation angle almost match, and the deformation angle is accurately evaluated even in the weak layer.

上述したような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の健全性を評価する、建物の健全性モニタリングシステム1であって、建物10の層11の中の、複数の設置層11Pに設置されて地震情報を取得する、地震計12と、地震情報を用いて、設置層11Pの間の区間全体の変形角である区間変形角を導出し、当該区間変形角を当該区間中の各層11の層間変形角として出力する演算処理部21と、層間変形角と所定の変形閾値とを比較して、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10の被災度を表示する表示部31と、を備え、区間の各々においては、地震計12が建物10の層11の各々に設置された場合における層間変形角の、当該区間内の層11の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、区間変形角の比率として表される変形角比率が、判定閾値以上となるように、地震計12の設置層11Pが決定されている。
このような構成によれば、地震計12を建物10の層11の中の限定された層に設置するに際し、地震計12が建物10の層11の各々に設置された場合において、各層11に対して導出される層間変形角の、区間内の層11の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、設置層11Pの間の区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率、すなわち変形角比率が、判定閾値以上となるように、地震計12の設置層11Pが決定されている。このため、判定閾値として設定した値が大きくなるほど、区間変形角が区間内最大層間変形角に近い値となるように、地震計12の設置層11Pが決定されている。したがって、判定閾値が適切に設定されている場合に、このように決定された設置層11Pに地震計12が設けられると、地震計12によって計測される地震データから導出される区間変形角は、区間内最大層間変形角に近い値となり得る。したがって、区間変形角が過小評価される可能性が抑制される。
演算処理部21は、上記のような設置層11Pに設けられた地震計12によって取得された地震情報を基に、区間変形角を導出し、これを区間中の各層の層間変形角として出力する。したがって、地震計12を限定された層11のみに設置しつつも、各層11の変形量を比較的正確に評価することができる、建物の健全性モニタリングシステム1を実現することができる。
仮に、建物10の、最下層から最上層までの応答性状が非線形となっており、例えば上下の層に比べて脆弱な層11がある場合においては、当該層11が区間内最大層間変形角を有する層11となり得る。このため、上記のような構成によれば、区間内変形角が脆弱な層11の区間内最大層間変形角に近い値となるように地震計12の設置層11Pが決定され得る。したがって、応答性状が非線形の場合や、弱点層を有する場合であっても、これらの層11の特性を考慮して、設置層11Pを適切に決定することができる。
The building health monitoring system 1 as described above is a building health monitoring system 1 that evaluates the health of the building 10 after an earthquake occurs, and includes a plurality of installed layers in the layer 11 of the building 10. Using the seismometer 12 installed at 11P to obtain earthquake information and the earthquake information, derive the section deformation angle that is the deformation angle of the entire section between the installation layer 11P, and calculate the section deformation angle in the section. a calculation processing unit 21 that outputs an interstory deformation angle of each layer 11; a structural performance index estimation unit 23 that compares the interstory deformation angle with a predetermined deformation threshold to estimate the degree of damage of the building 10 after an earthquake; and a display section 31 that displays 10 damage degrees, and in each section, the inter-story deformation angle of the layer 11 in the section when the seismograph 12 is installed on each layer 11 of the building 10. The installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that the deformation angle ratio, expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum inter-story deformation angle in the section, is greater than or equal to the determination threshold.
According to such a configuration, when the seismograph 12 is installed on each of the layers 11 of the building 10, when the seismograph 12 is installed on each of the layers 11 of the building 10, The section that is the deformation angle derived for the entire section between the installation layers 11P with respect to the maximum interstory deformation angle in the section that is the maximum value of the interstory deformation angle derived for the layer 11 in the section The installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that the ratio of the deformation angles, that is, the deformation angle ratio, is equal to or greater than the determination threshold value. Therefore, the installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that the larger the value set as the determination threshold, the closer the section deformation angle is to the maximum interstory deformation angle in the section. Therefore, when the determination threshold is appropriately set and the seismograph 12 is installed on the installation layer 11P determined in this way, the section deformation angle derived from the seismic data measured by the seismograph 12 is The value can be close to the maximum interstory deformation angle within the section. Therefore, the possibility that the section deformation angle is underestimated is suppressed.
The calculation processing unit 21 derives a section deformation angle based on the seismic information acquired by the seismometer 12 provided in the installation layer 11P as described above, and outputs this as the interstory deformation angle of each layer in the section. . Therefore, it is possible to realize a building health monitoring system 1 that can relatively accurately evaluate the amount of deformation of each layer 11 while installing seismometers 12 only on limited layers 11.
Suppose that the response characteristics of the building 10 from the lowest layer to the highest layer are nonlinear, and for example, if there is a layer 11 that is weaker than the upper and lower layers, the layer 11 has a maximum inter-story deformation angle within the section. It can be the layer 11 that has. Therefore, according to the above configuration, the installation layer 11P of the seismometer 12 can be determined so that the intra-section deformation angle has a value close to the intra-section maximum inter-story deformation angle of the weak layer 11. Therefore, even if the response characteristics are non-linear or there is a weak layer, the installation layer 11P can be appropriately determined in consideration of the characteristics of these layers 11.

また、上述したような地震計12の設置層11Pを決定する方法は、地震発生後に建物10の健全性を評価するために、建物10の層11の中から、地震計12を設置する設置層11Pを決定する方法であって、設置層11Pの間の区間内の層11の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し、静的増分解析を実施して、建物10の層11の各々の層間変形角を計算し、静的増分解析を基に計算された層間変形角の、区間内の層11の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる層間変形角閾値を、評価値が層間変形角閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるように設定し、評価値が、層間変形角閾値より大きくなるように、地震計12の設置層11Pを決定する。
このような構成によれば、地震計12の設置層11Pは、静的増分解析を基に計算された層間変形角の、区間内の層11の中での最大値に対する最小値の比率として示される評価値が、層間変形角閾値より大きくなるように決定されている。このため、層間変形角閾値として設定した値が大きくなるほど、区間内の層間変形角の大きさのばらつきが小さくなるように、地震計11の設置層11Pが決定されている。
また、区間変形角は、設置層11Pの間の区間全体に対して導出される変形角であるため、区間内の層11の各々に対応する層間変形角の中での、代表的な値であると考えることができる。上記のように、層間変形角閾値を適切に大きく設定し、区間内の層間変形角の大きさのばらつきが小さくなるように設置層11Pを決定することにより、区間変形角が、区間内に位置する層11の層間変形角の各々に近い値を有し得る。
ここで、層間変形角閾値は、評価値が層間変形角閾値以上であれば、区間内最大層間変形角に対する区間変形角の比率として表される変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されている。このため、上記のように決定された設置層11Pは、変形角比率が、判定閾値以上となるように決定されている。
これにより、地震計12を限定された層に設置した場合であっても、各層11の層間変形角に近い区間変形角を導出し、各層11の変形量を比較的正確に評価することができる。
仮に、建物10の、最下層から最上層までの応答性状が非線形となっており、例えば上下の層に比べて脆弱な層11がある場合においては、当該層11が区間内最大層間変形角を有する層11となり得る。このため、上記のような構成によれば、区間内変形角が脆弱な層11の区間内最大層間変形角に近い値となるように地震計12の設置層11Pが決定され得る。したがって、応答性状が非線形の場合や、弱点層を有する場合であっても、これらの層11の特性を考慮して、設置層11Pを適切に決定することができる。
Moreover, the method of determining the installation layer 11P of the seismometer 12 as described above is based on the installation layer 11P in which the seismometer 12 is installed from among the layers 11 of the building 10 in order to evaluate the soundness of the building 10 after an earthquake occurs. 11P, the deformation angle derived for the entire section with respect to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle in the layer 11 in the section between the installation layers 11P. A determination threshold is set as the lower limit of the deformation angle ratio expressed as the ratio of section deformation angles, and static incremental analysis is performed to calculate the interstory deformation angle of each layer 11 of the building 10. When the ratio of the minimum value to the maximum value of the interstory deformation angle calculated based on the incremental analysis in the layer 11 in the section is used as the evaluation value, the interstory deformation angle threshold that is the lower limit of the evaluation value is determined. , If the evaluation value is greater than or equal to the interstory deformation angle threshold, the deformation angle ratio is set to be greater than or equal to the determination threshold, and the installation layer 11P of the seismometer 12 is determined so that the evaluation value is greater than the interstory deformation angle threshold. .
According to such a configuration, the installation layer 11P of the seismometer 12 is expressed as the ratio of the minimum value to the maximum value of the interstory deformation angle calculated based on static incremental analysis among the layers 11 in the section. The evaluation value is determined to be larger than the interlayer deformation angle threshold. For this reason, the installation layer 11P of the seismograph 11 is determined such that the larger the value set as the interstory deformation angle threshold, the smaller the variation in the magnitude of the interstory deformation angle within the section.
In addition, since the section deformation angle is a deformation angle derived for the entire section between the installed layers 11P, it is a representative value among the interlayer deformation angles corresponding to each of the layers 11 in the section. It can be considered that there is. As described above, by setting the interstory deformation angle threshold appropriately large and determining the installation layer 11P so that the variation in the size of the interstory deformation angle within the section is small, the section deformation angle is adjusted to the position within the section. may have a value close to each of the interlayer deformation angles of the layers 11.
Here, the interstory deformation angle threshold is set to a value such that, if the evaluation value is greater than or equal to the interstory deformation angle threshold, the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum interstory deformation angle in the section is greater than or equal to the determination threshold. It is set. Therefore, the installation layer 11P determined as described above is determined such that the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold value.
As a result, even if the seismometer 12 is installed on a limited number of layers, it is possible to derive a section deformation angle close to the interstory deformation angle of each layer 11 and to relatively accurately evaluate the amount of deformation of each layer 11. .
Suppose that the response characteristics of the building 10 from the lowest layer to the highest layer are nonlinear, and for example, if there is a layer 11 that is weaker than the upper and lower layers, the layer 11 has a maximum inter-story deformation angle within the section. It can be the layer 11 that has. Therefore, according to the above configuration, the installation layer 11P of the seismometer 12 can be determined so that the intra-section deformation angle has a value close to the intra-section maximum inter-story deformation angle of the weak layer 11. Therefore, even if the response characteristics are non-linear or there is a weak layer, the installation layer 11P can be appropriately determined in consideration of the characteristics of these layers 11.

特に、本実施形態においては、地震計12の設置層11Pを、設計情報を基に、簡便に決定することができる。 In particular, in this embodiment, the installation layer 11P of the seismometer 12 can be easily determined based on design information.

(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、静的増分解析による層せん断力と層間変形角の関係に基づいて、区間内の層11の中での層間変形角の最大値に対する最小値の比率として示される評価値が、層間変形角閾値より大きくなるように、地震計12の設置層11Pが決定されており、層間変形角閾値は、評価値が層間変形角閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されていたが、これに限られない。例えば、固有値解析による1次振動モードの形状に基づいて、区間内の層11の中での相対振幅の最大値に対する最小値の比率として示される評価値が、相対振幅閾値より大きくなるように、地震計12の設置層が決定されており、相対振幅閾値は、評価値が相対振幅閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されているようにしてもよい。
この場合においては、地震計12の設置層11Pを決定する方法は、地震発生後に建物10の健全性を評価するために、建物10の層11の中から、地震計12を設置する設置層11Pを決定する方法であって、設置層11Pの間の区間内の層11の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し、固有値解析を実施して、建物10の層11の各々の相対振幅を計算し、固有値解析を基に計算された相対振幅の、区間内の層11の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる相対振幅閾値を、評価値が相対振幅閾値以上であれば変形角比率が判定閾値以上となるように設定し、評価値が、相対振幅閾値より大きくなるように、地震計12の設置層11Pを決定する。
このような構成によれば、地震計12の設置層11Pは、固有値解析を基に計算された相対振幅の、区間内の層11の中での最大値に対する最小値の比率として示される評価値が、相対振幅閾値より大きくなるように決定されている。このため、相対振幅閾値として設定した値が大きくなるほど、区間内の相対振幅の大きさのばらつき、換言すれば層間変形角の大きさのばらつきが小さくなり、区間内の層間変形角の大きさのばらつきも小さくなるように、地震計12の設置層11Pが決定されている。
また、区間変形角は、設置層の間の区間全体に対して導出される変形角であるため、区間内の層の各々に対応する層間変形角の中での、代表的な値であると考えることができる。上記のように、相対振幅閾値を適切に大きく設定し、区間内の層間変形角の大きさのばらつきが小さくなるように設置層11Pを決定することにより、区間変形角が、区間内に位置する層の層間変形角の各々に近い値を有し得る。
ここで、相対振幅閾値は、評価値が相対振幅閾値以上であれば、区間内最大層間変形角に対する区間変形角の比率として表される変形角比率が判定閾値以上となるような値に設定されている。このため、上記のように決定された設置層11Pは、変形角比率が、判定閾値以上となるように決定されている。
これにより、地震計12を限定された層に設置した場合であっても、各層11の層間変形角に近い区間変形角を導出し、各層11の変形量を比較的正確に評価することができる。
仮に、建物10の、最下層から最上層までの応答性状が非線形となっており、例えば上下の層に比べて脆弱な層11がある場合においては、当該層11が区間内最大層間変形角を有する層11となり得る。このため、上記のような構成によれば、区間内変形角が脆弱な層11の区間内最大層間変形角に近い値となるように地震計12の設置層11Pが決定され得る。したがって、応答性状が非線形の場合や、弱点層を有する場合であっても、これらの層11の特性を考慮して、設置層11Pを適切に決定することができる。
(Modified example of embodiment)
Note that the building health monitoring system of the present invention is not limited to the above-described embodiments described with reference to the drawings, and various modifications can be made within the technical scope thereof.
For example, in the above embodiment, the evaluation value is expressed as the ratio of the minimum value to the maximum value of the interstory deformation angle in the layers 11 in the section, based on the relationship between the story shear force and the interstory deformation angle by static incremental analysis. The installation layer 11P of the seismometer 12 is determined so that the value is larger than the interstory deformation angle threshold, and the interstory deformation angle threshold indicates that if the evaluation value is equal to or greater than the interstory deformation angle threshold, the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold. However, the value is not limited to this. For example, based on the shape of the primary vibration mode by eigenvalue analysis, the evaluation value expressed as the ratio of the minimum value to the maximum value of the relative amplitude in the layer 11 in the section is set to be larger than the relative amplitude threshold value. The installation layer of the seismograph 12 has been determined, and the relative amplitude threshold may be set to a value such that if the evaluation value is greater than or equal to the relative amplitude threshold, the deformation angle ratio is greater than or equal to the determination threshold.
In this case, the method of determining the installation layer 11P of the seismograph 12 is to select the installation layer 11P from among the layers 11 of the building 10 in order to evaluate the soundness of the building 10 after an earthquake occurs. is the deformation angle derived for the entire section with respect to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle in the layer 11 in the section between the installation layers 11P. A determination threshold value is set as the lower limit of the deformation angle ratio expressed as a ratio of a certain section deformation angle, and eigenvalue analysis is performed to calculate the relative amplitude of each layer 11 of the building 10, and based on the eigenvalue analysis. When the ratio of the minimum value to the maximum value of the calculated relative amplitude in the layer 11 in the section is taken as the evaluation value, the evaluation value is greater than or equal to the relative amplitude threshold, which is the lower limit of the evaluation value. If so, the installation layer 11P of the seismometer 12 is determined so that the deformation angle ratio is set to be equal to or greater than the determination threshold, and the evaluation value is greater than the relative amplitude threshold.
According to such a configuration, the installation layer 11P of the seismometer 12 has an evaluation value expressed as the ratio of the minimum value to the maximum value in the layer 11 in the section of the relative amplitude calculated based on the eigenvalue analysis. is determined to be greater than the relative amplitude threshold. Therefore, the larger the value set as the relative amplitude threshold, the smaller the variation in the relative amplitude within the section, in other words, the variation in the interstory deformation angle, and the smaller the variation in the magnitude of the interstory deformation angle within the section. The installation layer 11P of the seismograph 12 is determined so that the variation is also small.
In addition, since the section deformation angle is a deformation angle derived for the entire section between installed layers, it is a representative value among the interstory deformation angles corresponding to each layer in the section. I can think. As described above, by setting the relative amplitude threshold appropriately large and determining the installation layer 11P so that the variation in the size of the interlayer deformation angle within the section is small, the section deformation angle is located within the section. Each of the interlayer deformation angles of the layers may have values close to each other.
Here, the relative amplitude threshold is set to a value such that if the evaluation value is greater than or equal to the relative amplitude threshold, the deformation angle ratio expressed as the ratio of the section deformation angle to the maximum interstory deformation angle in the section is greater than or equal to the determination threshold. ing. Therefore, the installation layer 11P determined as described above is determined such that the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold value.
As a result, even if the seismometer 12 is installed on a limited number of layers, it is possible to derive a section deformation angle close to the interstory deformation angle of each layer 11 and to relatively accurately evaluate the amount of deformation of each layer 11. .
Suppose that the response characteristics of the building 10 from the lowest layer to the highest layer are nonlinear, and for example, if there is a layer 11 that is weaker than the upper and lower layers, the layer 11 has a maximum inter-story deformation angle within the section. It can be the layer 11 that has. Therefore, according to the above configuration, the installation layer 11P of the seismometer 12 can be determined so that the intra-section deformation angle has a value close to the intra-section maximum inter-story deformation angle of the weak layer 11. Therefore, even if the response characteristics are non-linear or there is a weak layer, the installation layer 11P can be appropriately determined in consideration of the characteristics of these layers 11.

また、上記実施形態や変形例においては、設計情報がある場合を想定し、これを基に静的増分解析や固有値解析を行ったが、これに限られない。
例えば、設計情報がない場合においては、例えば階数に応じて地震計12の数量を決定し、高さ方向に地震計12を均等に配置する。図22に、建物の層数、地震計の台数と、変形角比率の対応を示す。判定閾値を例えば0.8(80%)とすると、図22から、設置数の目安としては、3層以下の場合は2点、5層以下の場合は3点、15層以下の場合は4点、16層以上の場合においては、(層数/5+1)点とすれば、変形角比率がこの判定閾値以上となることがわかる。
このように、例えば図22に例示されるような対応表を用いれば、設計情報がない場合においても、設置層11Pの間の区間においては、地震計12が建物10の層11の各々に設置された場合における層間変形角の、当該区間内の層11の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率が、判定閾値以上となるように、地震計12の設置層11Pを決定することができる。
Further, in the above embodiments and modified examples, it is assumed that there is design information, and static incremental analysis and eigenvalue analysis are performed based on this, but the present invention is not limited to this.
For example, if there is no design information, the number of seismometers 12 is determined according to the number of floors, and the seismometers 12 are arranged evenly in the height direction. FIG. 22 shows the correspondence between the number of building layers, the number of seismometers, and the deformation angle ratio. If the judgment threshold is, for example, 0.8 (80%), then from Figure 22, the approximate number of installations is 2 points for 3 or less layers, 3 points for 5 layers or less, and 4 points for 15 layers or less. It can be seen that in the case of 16 or more layers, the deformation angle ratio is equal to or greater than this determination threshold value by setting the point to (number of layers/5+1).
In this way, if a correspondence table such as that illustrated in FIG. 22 is used, even if there is no design information, seismometers 12 can be installed on each of the layers 11 of the building 10 in the section between the installation layers 11P. Expressed as the ratio of the section deformation angle, which is the deformation angle derived for the entire section, to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value among the layers 11 in the section, when the The installation layer 11P of the seismograph 12 can be determined such that the deformation angle ratio is greater than or equal to the determination threshold.

(その他の変形例)
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。
例えば、地震計は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。
(Other variations)
In addition to this, it is possible to select the configurations mentioned in the above embodiments or to change them to other configurations as appropriate, without departing from the gist of the present invention.
For example, although seismometers are installed on floor slabs, they are not limited to being installed on floor slabs as long as they can be installed along the building frame.

1 健全性モニタリングシステム 21 演算処理部
10 建物 22 震度算出部
11 層 23 構造性能指標推定部
11P 設置層 30 ユーザの端末
12 地震計 31 表示部
20 モニタリング装置 100 外部のネットワーク

1 Health monitoring system 21 Arithmetic processing unit 10 Building 22 Seismic intensity calculation unit 11 Layer 23 Structural performance index estimation unit 11P Installation layer 30 User terminal 12 Seismometer 31 Display unit 20 Monitoring device 100 External network

Claims (3)

地震発生後の建物の健全性を評価する、建物の健全性モニタリングシステムであって、
前記建物の層の中の、複数の設置層に設置されて地震情報を取得する、地震計と、
前記地震情報を用いて、前記設置層の間の区間全体の変形角である区間変形角を導出し、当該区間変形角を当該区間中の各層の層間変形角として出力する演算処理部と、
前記層間変形角と所定の変形閾値とを比較して、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、
前記建物の被災度を表示する表示部と、を備え、
前記区間の各々においては、前記地震計が前記建物の層の各々に設置された場合における層間変形角の、当該区間内の層の中での最大値である区間内最大層間変形角に対する、前記区間変形角の比率として表される変形角比率が、判定閾値以上となるように、前記地震計の前記設置層が決定されている
ことを特徴とする建物の健全性モニタリングシステム。
A building health monitoring system that evaluates the health of a building after an earthquake occurs,
a seismometer installed in a plurality of installation layers among the layers of the building to obtain earthquake information;
an arithmetic processing unit that uses the earthquake information to derive a section deformation angle that is a deformation angle of the entire section between the installed layers, and outputs the section deformation angle as an interstory deformation angle of each layer in the section;
a structural performance index estimation unit that compares the interstory deformation angle with a predetermined deformation threshold to estimate the degree of damage of the building after an earthquake;
a display section that displays the degree of damage to the building,
In each of the sections, the maximum inter-story deformation angle in the section, which is the maximum value of the inter-story deformation angle among the layers in the section when the seismometer is installed in each of the layers of the building, is A building health monitoring system characterized in that the installation layer of the seismometer is determined such that a deformation angle ratio expressed as a ratio of section deformation angles is equal to or higher than a determination threshold value.
地震発生後に建物の健全性を評価するために、前記建物の層の中から、地震計を設置する設置層を決定する方法であって、
前記設置層の間の区間内の層の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、前記区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し、
静的増分解析を実施して、前記建物の層の各々の層間変形角を計算し、
静的増分解析を基に計算された前記層間変形角の、前記区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる層間変形角閾値を、前記評価値が前記層間変形角閾値以上であれば前記変形角比率が前記判定閾値以上となるように設定し、
前記評価値が、前記層間変形角閾値より大きくなるように、前記地震計の前記設置層を決定することを特徴とする、地震計の設置層を決定する方法。
In order to evaluate the health of a building after an earthquake occurs, a method for determining an installation layer in which a seismometer is installed from among the layers of the building, the method comprising:
Expressed as a ratio of the section deformation angle, which is the deformation angle derived for the entire section, to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle among the layers in the section between the installed layers. Set a judgment threshold that is the lower limit of the deformation angle ratio,
performing a static incremental analysis to calculate interstory deformation angles for each of the building layers;
An interstory deformation angle that is the lower limit of the evaluation value when the ratio of the minimum value to the maximum value of the interstory deformation angle among the layers in the section is calculated based on static incremental analysis. A threshold is set such that if the evaluation value is equal to or greater than the interlayer deformation angle threshold, the deformation angle ratio is equal to or greater than the determination threshold;
A method for determining the installation layer of the seismometer, characterized in that the installation layer of the seismometer is determined so that the evaluation value is larger than the interstory deformation angle threshold.
地震発生後に建物の健全性を評価するために、前記建物の層の中から、地震計を設置する設置層を決定する方法であって、
前記設置層の間の区間内の層の中での層間変形角の最大値である区間内最大層間変形角に対する、前記区間全体に対して導出される変形角である区間変形角の比率として表される変形角比率の下限となる、判定閾値を設定し、
固有値解析を実施して、前記建物の層の各々の相対振幅を計算し、
固有値解析を基に計算された前記相対振幅の、前記区間内の層の中での最大値に対する最小値の比率を評価値としたときに、当該評価値の下限となる相対振幅閾値を、前記評価値が前記相対振幅閾値以上であれば前記変形角比率が判定閾値以上となるように設定し、
前記評価値が、前記相対振幅閾値より大きくなるように、前記地震計の前記設置層を決定することを特徴とする、地震計の設置層を決定する方法。


In order to evaluate the health of a building after an earthquake occurs, a method for determining an installation layer in which a seismometer is installed from among the layers of the building, the method comprising:
Expressed as a ratio of the section deformation angle, which is the deformation angle derived for the entire section, to the maximum interstory deformation angle in the section, which is the maximum value of the interstory deformation angle among the layers in the section between the installed layers. Set a judgment threshold that is the lower limit of the deformation angle ratio,
performing an eigenvalue analysis to calculate the relative amplitude of each of the building layers;
When the ratio of the minimum value to the maximum value in the layer in the section of the relative amplitude calculated based on the eigenvalue analysis is taken as the evaluation value, the relative amplitude threshold that is the lower limit of the evaluation value is If the evaluation value is greater than or equal to the relative amplitude threshold, the deformation angle ratio is set to be greater than or equal to the determination threshold;
A method for determining an installation layer of a seismometer, characterized in that the installation layer of the seismometer is determined so that the evaluation value is larger than the relative amplitude threshold.


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