JPH09268777A - 破壊センサと該破壊センサを備えた建築物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 建築構造体への設置の作業性がよく、再使用
も可能な建築構造体の破壊を検知する破壊センサと、該
破壊センサを備えた建築物を提供する。 【解決手段】 破壊センサ１は一対の検知体２、２から
なり、前記各検知体２は磁気的構造部３と絶縁電線４を
有し、前記磁気的構造部３は相互に磁気的吸引力で接合
して電気的に接続可能になっており、また、前記絶縁電
線４は前記磁気的構造部３を建築構造体に保持し、前記
一対の検知体２、２は電気的に接続した状態で、前記建
築構造体の２点間に絶縁電線４で保持され、前記接合さ
れた一対の検知体２、２の分離により電気的に前記建築
構造体の破壊を検知する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、地震などによって
発生する建築物の柱や梁などを構成する構造体の破壊、
特に大型のビルなどの鉄骨造りの建築物の鉄骨の溶接部
の破壊を検知する破壊センサと該破壊センサを備えた建
築物に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、都市における大地震の教訓とし
て、地震罹災直後にビルなどの建築物の破壊箇所を検
知、検査し、建築物の強度を予知することが、地震に対
する安全対策上重要であり、また、復興作業を行う点か
らも重要であることが分かってきた。特に、以前は予想
されていなかったことであるが、ビルなどが震度の高い
地震に罹災すると、振動によって鉄骨の溶接部分に脆性
破壊が高い確率で発生することが分かってきた。しか
も、高層ビルなどの大型の建築物では、鉄骨が一本でも
破壊すると、重大な事故の原因となるので、鉄骨部分を
全数検査することが必要である。しかしながら、鉄骨部
分は内装材や耐火塗料で覆われているため、外観では鉄
骨部分の破損を検知できず、全数検査するには多大な費
用がかかるという問題があった。従来、建築物の構造体
の破損を検知する方法としては、構造体の変形や亀裂な
どの破損が予想される部分に伸びの小さい導電性部材か
らなる破壊センサを固定し、この導電性部材の変形によ
る電気抵抗の変化によって構造体の破壊を検知する方法
が知られている。例えば、多数本のカーボン長繊維に樹
脂を含浸し、成形したものがあり、張力により変形する
と、カーボン長繊維の断線率が上がり、電気抵抗が上昇
することにより、構造体の破損を検知する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
破壊センサには、次のような問題があった。即ち、 １）検知感度を上げるために、破壊センサを構成する導
電性部材が破断しやすくなっているので、建築物に設置
する際に加わる外力によって、破壊センサが破断する恐
れがある。したがって、設置作業において、この破壊セ
ンサに与える張力を調整したり、設置の位置調整をした
りすることが困難である。また、建築物に設置する際に
導電性部材が破断しないように、破壊センサに与える張
力が小さくなるように設置すると、構造体の破損を検知
する検知感度が低下する。このように、従来の破壊セン
サは設置の作業性が悪い。 ２）一度、設置作業により、あるいは構造体の破損の検
知などで導電性部材が破断すると、再度使用することが
できない。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決すべくなされたもので、請求項１記載の発明は、建築
構造体の破壊を検知する破壊センサであって、前記破壊
センサは一対の検知体からなり、前記各検知体は磁気的
構造部と保持部を有し、前記磁気的構造部は相互に磁気
的吸引力で接合して電気的に接続可能になっており、ま
た、前記保持部は前記磁気的構造部を前記建築構造体に
保持する機能を有し、前記一対の検知体は電気的に接続
した状態で、前記建築構造体の２点間に保持部で保持さ
れ、前記接合された一対の検知体の分離により電気的に
前記建築構造体の破壊を検知することを特徴とするもの
である。

【０００５】また、請求項２記載の発明は、一対の検知
体の磁気的構造部が相互に接合した状態から所定の間隔
以上に分離すると、前記各磁気的構造部が垂下するよう
に、破壊センサが建築物の建築構造体に前記保持部で保
持されていることを特徴とする請求項１記載の破壊セン
サを備えた建築物である。

【０００６】上述のように、請求項１記載の本発明の破
壊センサは、磁気的吸引力による接合部を有するので、
外力でこの接合部が分離しても、一定の距離範囲内であ
れば、外力が除かれると、磁気的吸引力で再度、接合部
が形成されてもとの状態に復帰する。従って、この破壊
センサには設置作業時に多少の外力を加えてもよく、建
築構造体への設置の作業性がよい。また、設置作業や構
造体の破損の検知などで接合部が分離しても、再度使用
することができる。

【０００７】また、請求項２記載の破壊センサを備えた
建築物では、一対の検知体の磁気的構造部は、相互に接
合した状態から所定の間隔以上分離すると、自重により
垂下するため、再び接合することがない。従って、瞬間
的に一定以上の大きさの破壊が起こると、破壊センサに
は電気的な断線が生じて、復帰することがないので、確
実に建築物の破壊を検知することができる。なお、分離
した磁気的構造部間の磁気的吸引力は、分離した距離の
二乗に反比例するため、磁気的構造部の磁気強度を変え
ることにより、上述の所定の間隔を所望の間隔に設定す
ることができる。言い換えると、磁気的構造部の磁気強
度を変えることにより、建築構造体の亀裂などの破損の
検知可能な最小の大きさを変えることができる。

【０００８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を説明
する。一対の検知体を構成する２個の磁気的構造部はそ
れぞれが反対磁極の磁石を有するか、もしくは一方が磁
石を有し、他方が強磁性体材料を有し、相互に磁気的吸
引力で接合する構造になっている。また、これら磁気的
構造部は、相互に磁気的吸引力で接合すると、電気的に
接続する構造にもなっている。この磁気的構造部として
は、以下のような構造を例示することができる。例え
ば、磁石と強磁性体材料を銅またはアルミの導電性金属
や合金からなるホルダに固定収納した構造である。ある
いは、磁石と強磁性体材料に導電性端子を固定する。こ
れらの導電性ホルダや端子には、電線を圧接あるいは半
田付けなどの方法で電気的に接続する。なお、上述の磁
気的構造部において、磁石と強磁性体材料の接合面の面
積を小さくすると、磁気的構造部相互の接合位置のずれ
が小さくなるため、容易に且つ精度よく電気的にも接合
することができる。

【０００９】前記磁気的構造部を建築構造体に繋いで保
持する保持部は、例えば柔軟な線状あるいは帯状物で構
成する。または、この保持部は剛性体で構成し、建築構
造体との固定部を支点として上下に首振り可能に固定で
きる構造にする。さらに、保持部としては、磁気的構造
部に設けた電線自体を用いてもよい。このようにする
と、相互に接合し、建築構造体に保持部で保持された磁
気的構造部が建築構造体の破壊により一定以上の間隔に
分離すると、磁気的吸引力よりも磁気的構造部の自重に
よる落下力の方が大きくなり、磁気的構造部は落下し
て、保持部で吊り下げられて、垂下する。この場合、磁
気的構造部が再度、接合することはなく、建築構造体の
破壊を確実に検知することができる。また、保持部が柔
軟な線状あるいは帯状物で構成されていると、破壊セン
サの設置が容易になる。この保持部を建築構造体に固定
する方法としては、フックや止め治具で固定できるが、
建築構造体が鋼材である場合には、保持部に磁石を取り
付け、磁気的に固定してもよい。

【００１０】

【実施例】

（実施例１）図１は本発明にかかる破壊センサの一実施
例の部分断面側面図である。この破壊センサ１は、一対
の検知体２、２からなり、これら検知体２は磁気的構造
部３と絶縁電線４からなる保持部とで構成されている。
一対の磁気的構造部３は、銅製で錫メッキされた一端が
開口した円筒形のホルダ５（底厚さ０．２ｍｍ）の中
に、表面磁束密度が０．３５Ｔで３ｍｍ径の円柱状のネ
オジウム磁石６、または、円柱状のステンレス鋼材７が
挿入、固定されたものである。ホルダ５の開口部５ａに
は、絶縁体を剥いで導体を露出した絶縁電線４を挿入
し、圧着端子締め付け機で締め付けて固定したものであ
る。これら一対の磁気的構造部３、３のホルダ５の底面
同士を近づけると、磁気的吸引力で導電体であるホルダ
５、５同士が底面で接合し、電気的に接続する。

【００１１】図２は、２本の鉄骨８ａを溶接部９で直交
するように溶接して組み立てた十字構造をした建築構造
体８へ、上記破壊センサ１を設置した状態を示す図であ
る。各鉄骨８ａには、予めフック１０を溶接して取り付
けておく。破壊センサ１はこのフック１０に絶縁電線４
を巻き付けて設置されている。このように、破壊センサ
１を建築構造体８へ設置すると、仮に設置作業中、絶縁
電線４の張り具合を調節しているうちに、相互に接合し
ていた磁気的構造部３、３が分離しても、一対の磁気的
構造部３、３間に磁気的吸引力が働くため、磁気的構造
部３、３同士を容易に再度、接合することができる。

【００１２】図３は、上記破壊センサ１の動作試験を行
う試験装置を示す図である。この試験装置は、垂直に置
かれた鋼材１２ａに対して、滑車１１を付けた水平に動
く鋼材１２ｂを配置し、破壊センサ１を取り付けたもの
である。滑車付きの鋼材１２ｂを水平方向に動かして、
接合していた一対の磁気的構造部３、３が分離して、復
帰しない状態になる分離距離を測定したところ、３ｍｍ
程度であった。それ以下の分離距離では、一対の磁気的
構造部３、３が分離しても、鋼材１２ｂが元の位置に戻
ると、一対の磁気的構造部３、３は再結合することがわ
かった。

【００１３】なお、磁気的構造部３を接合した状態で表
面に絶縁材料を塗布すると、電気的に絶縁することがで
きるとともに、腐食を防止することができる。

【００１４】次に、図４により、上記破壊センサ１を建
築構造体４０に設置する例について説明する。この建築
構造体４０は、垂直に設置された鋼材４１に直交し、か
つ互いに直交するように４本の鋼材４２ａ、ｂ、ｃ、ｄ
を鋼材４１に溶接して構成されたものである。図示のよ
うに、破壊センサ１は各鋼材４２ａ、ｂ、ｃ、ｄの上面
および下面と鋼材４１の間に合わせて８個、設置されて
いる。このように破壊センサ１を配置することにより、
各鋼材４２ａ、ｂ、ｃ、ｄの上下方向および水平方向の
動きを検知して、溶接部の亀裂を検知する。

【００１５】（実施例２）図５は、本発明にかかる破壊
センサの他の実施例の部分断面側面図である。この破壊
センサ２１の一対の検知体２２の磁気的構造部２３は、
錫メッキした銅製のチューブ２４の中に表面磁束密度が
０．３５Ｔで３ｍｍ径の円柱状のネオジウム磁石６を挿
入し、接着材２５でチューブ２４の端面の近傍で外側に
出ない位置に固定したものである。なお、一対の磁気的
構造部２３に挿入されたネオジウム磁石６は、磁極が反
対になるようにする。また、チューブ２４の他端面に絶
縁体を剥いで導体を露出した絶縁電線４を挿入し、圧着
端子締め付け機で締め付けて固定した。

【００１６】この絶縁電線４の端部には、留め部２６ａ
付きの磁石２６を取り付けて、鋼材からなる建築構造体
への保持部とした。なお、磁石２６の建築構造体への磁
気的吸引力が、磁気的構造部２３相互の磁気的吸引力よ
りも十分強くなるように、磁石２６を設定する。こうす
ることにより、接合していた磁気的構造部２３が分離す
るような力が作用しても、絶縁電線４は建築構造体へ保
持されるようにする。本実施例の破壊センサ２１を鋼材
からなる建築構造体へ設置するには、磁石２６を建築構
造体の所望の位置に置くだけで、磁石２６を磁気力で建
築構造体に容易に位置決め、固定することができる。

【００１７】本実施例の破壊センサ２１について、実施
例１の図３と同様な動作試験を行い、接合していた一対
の磁気的構造部２３、２３が分離して、復帰しない状態
になる分離距離を測定したところ、実施例１の２倍近く
になった。このことは、一対の磁気的構造部２３に、反
対磁極の磁石６が挿入され、実施例１（一方の磁気的構
造部３のみに磁石６を挿入し、他方の磁気的構造部３に
は鋼材７を挿入）の約２倍の磁気的吸引力が働くためで
ある。また、本実施例のように、一対の磁気的構造部２
３、２３の両方に磁石６を挿入すると、磁力線の重ね合
わせが最大になる所に相互の位置決めがなされるので、
位置合わせの精度が良くなる。従って、施工時や再接続
時の電気的位置合わせが極めて容易になるという利点が
ある。

【００１８】（実施例３）図６は、本発明にかかる破壊
センサのさらなる他の実施例の側面図である。本実施例
の破壊センサ３１の検知体３２は、磁気的構造部３３と
保持部３４からなる。磁気的構造部３３は実施例２の磁
気的構造部２３と同一ものである。また、保持部３４
は、磁気的構造部３３に接続したアーム３５と、アーム
３５の端部に回動部３６を介して取り付けられた磁石２
６とからなる。この破壊センサ３１は、アーム３５が垂
直面内で回動部３６により自在に回動し、磁気的構造部
３３が上下方向に首振り運動可能になるように、磁石２
６を建築構造体に固定する。なお、本実施例の一対の磁
気的構造部３３、３３が接合状態から分離して、復帰し
ない状態になる分離距離を測定したところ、実施例２と
同等であった。

【００１９】なお、上記実施例は本発明を具体化した一
例であって、本願発明の技術的範囲を限定するものでは
ない。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように請求項１記載の発明
によれば、破壊センサは一対の検知体からなり、前記各
検知体は磁気的構造部と保持部を有し、前記磁気的構造
部は相互に磁気的吸引力で接合して電気的に接続可能に
なっており、また、前記保持部は前記磁気的構造部を前
記建築構造体に保持する機能を有し、前記一対の検知体
は電気的に接続した状態で、前記建築構造体の２点間に
保持部で保持され、前記接合された一対の検知体の分離
により電気的に前記建築構造体の破壊を検知するため、
建築構造体への設置の作業性がよく、また、設置作業や
構造体の破損の検知などで接合部が分離しても、再度使
用することができるという優れた効果がある。

【００２１】また、請求項２記載の発明によれば、一対
の検知体の磁気的構造部が相互に接合した状態から所定
の間隔以上に分離すると、各磁気的構造部が垂下するよ
うに、破壊センサが前記建築構造体に前記保持部で保持
されているため、一定以上の大きさの破壊が起こると、
復帰することがないので、確実に建築物の破壊を検知す
ることができるという優れた効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明にかかる破壊センサの一実施例の部分断
面側面図である。

【図２】上記実施例を建築構造体に取り付けた状態を示
す図である。

【図３】上記実施例の破壊センサの動作試験装置を示す
図である。

【図４】上記実施例の破壊センサを十字構造をした建築
構造体に設置した状態を示す図である。

【図５】本発明にかかる破壊センサの他の実施例の部分
断面側面図である。

【図６】本発明にかかる破壊センサのさらなる他の実施
例の側面図である。

【符号の説明】

１、２１、３１ 破壊センサ ２、２２、３２ 検知体 ３、２３、３３ 磁気的構造部 ４ 絶縁電線 ５ ホルダ ５ａ 開口部 ６、２６ 磁石 ７ ステンレス鋼材 ８ 建築構造体 ８ａ 鉄骨 ９ 溶接部 １０ フック １１ 滑車 １２ａ、ｂ、４１、４２ａ〜ｄ 鋼材 ２４ チューブ ２５ 接着材 ２６ａ 留め部 ３４ 保持部 ３５ アーム ３６ 回動部 ４０ 建築構造体

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 建築構造体の破壊を検知する破壊センサ
   であって、前記破壊センサは一対の検知体からなり、前
   記各検知体は磁気的構造部と保持部を有し、前記磁気的
   構造部は相互に磁気的吸引力で接合して電気的に接続可
   能になっており、また、前記保持部は前記磁気的構造部
   を前記建築構造体に保持する機能を有し、前記一対の検
   知体は電気的に接続した状態で、前記建築構造体の２点
   間に保持部で保持され、前記接合された一対の検知体の
   分離により電気的に前記建築構造体の破壊を検知するこ
   とを特徴とする破壊センサ。
2. 【請求項２】 一対の検知体の磁気的構造部が相互に接
   合した状態から所定の間隔以上に分離すると、前記各磁
   気的構造部が垂下するように、破壊センサが建築物の建
   築構造体に前記保持部で保持されていることを特徴とす
   る請求項１記載の破壊センサを備えた建築物。