JPH10253491A

JPH10253491A - 対策効果判定方法及び対策効果判定装置

Info

Publication number: JPH10253491A
Application number: JP9076680A
Authority: JP
Inventors: Makoto Nasu; 誠那須
Original assignee: Railway Technical Research Institute
Current assignee: Railway Technical Research Institute
Priority date: 1997-03-13
Filing date: 1997-03-13
Publication date: 1998-09-25
Anticipated expiration: 2017-03-13
Also published as: JP3285787B2

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、例えば地震対策の補強工事の効果
の判定に、費用、手間をとらず、騒音や振動を周囲にま
き散らさず、安全であり、特別な電源が不要であり、多
くの時間を要さず、複雑な計算が不要であり、未熟練者
であっても判定を行うことができる対策効果判定方法及
び対策効果判定装置を提供する点にある。【解決手段】効果判定装置Ａは、地震対策を目的とし
た補強対策の効果を判定するための装置であって、ピッ
クアップＰＵ（振動受信部）と、アンプ１０と、ハード
ディスク２１（記憶部）と、演算処理部２０と、モニタ
ー３０（表示部）とから概略構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、免震装置の効果、
地盤改良の効果、特に構造物の地震対策の効果を判定す
るための対策効果判定方法及び対策効果判定装置に属す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から地震によって構造物が倒壊、変
形等しないように耐震対策が施されることがある。特
に、阪神大震災を契機として構造物の耐震補強対策が強
く望まれている。しかし、耐震対策の選定、施工方法等
によって、その効果にばらつきがある。したがって、補
強対策が所期の通り行われたかどうか確かめることが望
ましい。それ故に、補強対策に効果があったか否かを判
定することは重要な意義を有する。

【０００３】斯かる補強対策の効果判定装置として従来
から種々のものが開発・提供されている。そのうちの代
表的なものは、構造物を強制的に振動させる方法、常時
微動を用いる方法である。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来技
術については以下に掲げる問題点があった。構造物を強
制的に振動させる方法は、実際に既設構造物を振動させ
るために大がかりな機械（起振機等）を必要とする。そ
の為、判定に、多くの費用、手間、場所を要していた。

【０００５】また、騒音や振動を周囲にまき散らしてい
た。また、起振機等の取り扱いには危険が伴った。ま
た、特別な電源が必要であった。また、所謂スィープ実
験には多くの時間を要していた。また、常時微動を用い
る方法は、固有振動数と固有振動モードを用いるので、
複雑な計算を要し、また、固有振動数の読みとりに熟練
を要した。

【０００６】本発明は斯かる問題点を鑑みてなされたも
のであり、以下に掲げる目的を達成することができる対
策効果判定方法及び対策効果判定装置を提供する点にあ
る。

【０００７】判定に、費用、手間、場所をとらない。騒
音や振動を周囲にまき散らさない。安全である。特別な
電源が不要である。多くの時間を要さない。複雑な計算
が不要である。未熟練者であっても判定を行うことがで
きる。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記問題点を解決すべ
く、本発明に係る対策効果判定方法の要旨は、対策前後
の構造物の常時微動をそれぞれ測定し、この測定により
得られた常時微動に関する時間領域の各データを各スペ
クトルＰ１，Ｐ２に変換し、この両スペクトルＰ１，Ｐ
２からスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を求め、このスペクトル
比Ｐ１／Ｐ２を振動数との関係においてグラフ化し、こ
のグラフが１．０を境として山と谷とを表す場合には補
強対策効果があると判断することを特徴としている。ま
た、本発明に係る対策効果判定装置は、対策前後の構造
物の常時微動を測定可能な振動受信部と、この振動受信
部から得られた常時微動に関する時間領域の各データ
を、振動数領域データである、各スペクトルデータに変
換する変換部と、この変換部により得られた各スペクト
ルデータからスペクトル比データを求める比較部と、こ
の比較部により得られたスペクトル比データを振動数と
の関係におけるグラフを表示する表示部と、振動受信部
により得られた、少なくとも補強対策前の常時微動に関
する時間領域のデータを記憶する記憶部を備えたことを
特徴とする。また、本発明に係る対策施工方法は、対策
前と対策施工中の構造物の常時微動をそれぞれ測定し、
この測定により得られた常時微動に関する時間領域の各
データを各スペクトルＰ１，Ｐ２に変換し、この両スペ
クトルＰ１，Ｐ２からスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を求め、
このスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を振動数との関係において
グラフ化し、このグラフが１．０を境として予め算定し
た対策効果に相当する山と谷とを表す迄、対策施工を行
うことを特徴とする。また、本発明に係る構造物の構築
方法は、構造物の構築途中において常時微動を所定時間
を介して少なくとも２回測定し、この測定により得られ
た常時微動に関する時間領域の各データを各スペクトル
Ｐ１，Ｐ２に変換し、この両スペクトルＰ１，Ｐ２から
スペクトル比Ｐ１／Ｐ２を求め、このスペクトル比Ｐ１
／Ｐ２を振動数との関係においてグラフ化し、このグラ
フが１．０を境として山と谷とを表さない場合には、必
要な対策を行い構築を行うことを特徴とする。

【０００９】なお、本発明における「対策効果」とは、
免震装置の効果、地盤改良の効果、構造物の地震対策の
効果等、本発明を実施する上で好適なものをいう。

【００１０】また、「スペクトル」は、速度スペクト
ル、変位スペクトル、加速度スペクトル等、本発明を実
施する上で好適なものにすることができる。

【００１１】また、Ｐ１を補強対策前のスペクトルと
し、Ｐ２を補強対策後のスペクトルとしてもよいし、Ｐ
２を補強対策前のスペクトルとしてＰ１を補強対策後の
スペクトルとしてもよい。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて詳細に説明する。図１に示すように、本実施
の形態に係る効果判定装置Ａは、地震対策を目的とした
補強対策の効果を判定するための装置であって、ピック
アップＰＵ（振動受信部）と、アンプ１０と、ハードデ
ィスク２１（記憶部）と、演算処理部２０と、モニター
３０（表示部）とから概略構成されている。

【００１３】ピックアップＰＵは、補強対策前後の構造
物の常時微動をそれぞれ測定可能なものであり、例えば
動線輪型微動計等、本発明を実施する上で好適なもので
ある。

【００１４】アンプ１０は、ピックアップＰＵにより得
られた、時間領域における補強対策前後の振動波形デー
タを各別に増幅する。

【００１５】ハードディスク２１は、ピックアップＰＵ
により得られた、補強対策前後の常時微動に関する時間
領域のデータを記憶する。

【００１６】演算処理部２０は、図２に示すように、変
換部２２と、比較部２３とが設けられている。変換部２
２は、各時間領域データを振動数領域データに各別にフ
ーリエ変換して２つのフーリエスペクトルデータを求め
る回路から構成されている。比較部２３は、変換部２２
から得られた各フーリエスペクトルデータを比較し、フ
ーリエスペクトル比データを求める回路から構成されて
いる。なお、本実施の形態におけるスペクトルには速度
スペクトルを用いている。

【００１７】モニター３０は、比較部２３により得られ
たスペクトル比データを振動数との関係を示すグラフを
表示する。斯かる効果判定装置Ａは、商用ＡＣ電源によ
り稼動する。

【００１８】次に、斯かる構成の効果判定装置Ａを用い
た効果判定方法を説明する。まず、図３に示すように、
補強対策前の構造物ＢにピックアップＰＵを設置し、常
時微動を測定する。設置階は構造物Ｂの上方が好まし
い。設置場所は、例えば柱、梁、床、壁等、本発明を実
施する上で好適な場所に設置することができる。ピック
アップＰＵから得た時間領域のデータの常時微動をハー
ドディスク２１に保存する。

【００１９】次いで、構造物Ｂに補強対策を行う。次い
で、補強対策終了後、図４に示すように上記設置位置に
再びピックアップＰＵを設置し、常時微動を測定し、ハ
ードディスク２１に保存する。

【００２０】次いで、ハードディスク２１に保存された
常時微動に関する時間領域の各データをスペクトルＰ
ａ，Ｐｂに各別に変換する。本実施の形態においては、
スペクトルＰｂが補強対策前の振動数領域データであ
り、スペクトルＰａが補強対策後の振動数領域データで
ある。

【００２１】次いで、両スペクトルＰａ，Ｐｂからスペ
クトル比Ｐａ／Ｐｂを求め、スペクトル比Ｐａ／Ｐｂを
振動数との関係においてグラフ化する。本実施の形態に
おいてはスペクトルＰａ，Ｐｂをモニター３０に示さな
いが、図５に示すような形状を呈したとする。斯かるス
ペクトルＰａ，Ｐｂからスペクトル比Ｐａ／Ｐｂを求め
ると図６に示す線を描く。斯かるスペクトル比Ｐａ／Ｐ
ｂがモニター３０に表示され、効果判定装置Ａの判定者
が当該モニター３０を見て判定を行う。なお、図５及び
図６並びに後述する図７及び図８に示されるグラフは対
数グラフである。

【００２２】図６に示すようにスペクトル比Ｐａ／Ｐｂ
を示すグラフが１．０を境として山と谷とを表す場合に
は補強対策効果があると判断する。山と谷とが明瞭に現
れない場合には補強効果が無いと判断する。例えば、ス
ペクトル比Ｐａ／Ｐｂを示すグラフがほぼ１．０の場合
（スペクトルＰａとスペクトルＰｂとが同一の場合）、
山と谷とが小さい場合（スペクトルＰａとスペクトルＰ
ｂとが振動数方向に僅かにずれている場合）である。補
強効果がない場合のスペクトル比Ｐａ／Ｐｂの代表的な
例を図７及び図８に示す。

【００２３】実施の形態に係る名前は上記の如く構成さ
れているので、以下に掲げる効果を奏する。

【００２４】常時微動を測定するだけなので、構造物を
加振するような大がかりな機械は不要である。したがっ
て、費用、手間、時間、場所に多くを要することはな
い。また、大がかりな機械を扱うことによる危険性もな
い。騒音や振動を周囲にまき散らすこともない。また、
商用ＡＣ電源により稼動するので、特別な電源が不要で
ある。

【００２５】また、常時微動に関する時間領域の各デー
タを各スペクトルＰａ，Ｐｂに変換し、両スペクトルＰ
ａ，Ｐｂからスペクトル比Ｐａ／Ｐｂを求めるだけなの
で、複雑な計算を不要にすることができる。

【００２６】また、モニター３０に表示されたスペクト
ル比Ｐａ／Ｐｂを振動数との関係を示すグラフを見て、
１．０を境として山と谷とを表すか否かを判断するだけ
なので、未熟練者であっても判定を行うことができる。
また、上記構成によれば１人でも操作できる。また、狭
いところ、広いスペースが無いところでも測定し、判定
できる。

【００２７】なお、本実施の形態における構造物はビル
ディングであったが、本発明はそれに限定されず、例え
ば、橋梁、高架橋、ダム、一般住宅等、本発明を適用す
る上で好適な構造物に適用することができる。

【００２８】また、免震装置の効果の判定、地盤改良の
効果の判定にも用いることができる。免震装置の効果の
判定では、免震装置設置後の構造物の常時微動の卓越周
期が、設置前の卓越周期よりも大きくなり、フーリエス
ペクトル比を求めれば１．０を境として山と谷が現れる
ので判定をすることができる。

【００２９】また、変換部で求めた振動数領域データ
や、比較部で求めたスペクトル比等をハードディスク２
１に記憶させることもできる。

【００３０】また、データを記録する為のハードディス
ク２１その他の記憶装置や、磁気ディスク、光磁気ディ
スクその他の記憶媒体に書き込む為の書込装置等を備え
ることもできる。

【００３１】また、スペクトル比は、Ｐｂ（補強対策
前）／Ｐａ（補強対策後）でもよい。斯かる場合にはス
ペクトル比Ｐｂ／Ｐａは、振動数が高くなるに従い山、
谷の順番で現れる。

【００３２】また、表示部は、モニターの代わりに、例
えばプロッター等、本発明を実施する上で好適なものに
することができる。また、モニターと共にプロッター等
を付加しても良い。また、効果判定装置をバッテリーに
より稼動させることも可能である。

【００３３】また、対策前と対策施工中の構造物の常時
微動をそれぞれ測定し、この測定により得られた常時微
動に関する時間領域の各データを各スペクトルＰ１，Ｐ
２に変換し、該両スペクトルＰ１，Ｐ２からスペクトル
比Ｐ１／Ｐ２を求め、このスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を振
動数との関係においてグラフを描き、このグラフが１．
０を境として予め算定した対策効果に相当する山と谷と
を表す迄、対策施工を行うこともできる。斯かる場合に
は、梁や柱等の強度・断面積等の変更、筋交いのターン
バックルの調整、地盤改良の範囲・深度等の拡大・変
更、耐震壁の面積・厚さの変更等を行うことができる。
また、補強工事終了後に判定すると、追加して補強工事
を行うことは実質上不可能である。しかし、本実施の形
態によれば、場所をとらずに、手軽に、補強工事の邪魔
・中断させること無く判定をできるので、補強を完全に
行うことができる。

【００３４】また、構造物の構築途中において常時微動
を所定時間を介して少なくとも２回測定し、この測定に
より得られた常時微動に関する時間領域の各データを各
スペクトルＰ１，Ｐ２に変換し、該両スペクトルＰ１，
Ｐ２からスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を求め、該スペクトル
比Ｐ１／Ｐ２を振動数との関係においてグラフ化し、当
該グラフが１．０を境として山と谷とを表さない場合に
は、必要な対策を行い構築を行うこともできる。斯かる
場合には、構築途中において最適な耐震対策等を行うこ
とができる。また、構造物の構築工事終了後に判定する
と、追加して補強工事を行うことは実質上不可能であ
る。しかし、本実施の形態によれば、場所をとらずに、
手軽に、構築工事の邪魔・中断させること無く判定をで
きるので、耐振性、或いは免震性を有する構築物を構築
することができる。

【００３５】また、上記構成部材の数、位置、形状等は
上記実施の形態に限定されず、本発明を実施する上で好
適な数、位置、形状等にすることができる。なお、各図
において、同一構成要素には同一符号を付している。

【００３６】

【発明の効果】本発明では、常時微動を測定するだけな
ので、構造物を加振するような大がかりな機械は不要で
ある。したがって、従来技術に比べて、判定に要する費
用を低廉化し、手間を軽減し、時間を短縮し、占有場所
を狭小化することができる。また、大がかりな機械を扱
うことによる危険性もない。騒音や振動を周囲にまき散
らすこともない。また、起振機等を駆動させるための特
別な電源が不要である。

【００３７】また、常時微動に関する時間領域の各デー
タを各スペクトルＰ１，Ｐ２に変換し、両スペクトルＰ
１，Ｐ２からスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を求めるだけなの
で、複雑な計算を不要にすることができる。

【００３８】また、表示部に表されたグラフを見て、
１．０を境として山と谷とを表すか否かを判定するだけ
なので、未熟練者であっても判定を行うことができる。

【００３９】また、請求項３又は４記載の発明によれ
ば、大がかり起振機等を必要としないので、補強工事
や、構造物の構築工事を邪魔・中断することなく継続し
て行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】効果判定装置の概略正面図である。

【図２】演算処理部のブロック図である。

【図３】補強前の構造物を示す側面概念図である。

【図４】補強後の構造物を示す側面概念図である。

【図５】補強前後における常時微動のスペクトルを示す
図である。

【図６】補強効果が有る場合のスペクトル比と振動数と
の関係を示す図である。

【図７】補強効果が無い場合のスペクトル比と振動数と
の関係を示す図である。

【図８】補強効果が無い場合のスペクトル比と振動数と
の関係を示す図である。

【符号の説明】Ｂ構造物Ｐａ／Ｐｂスペクトル比Ａ効果判定装置ＰＵピックアップ（振動受信部）１０アンプ（増幅部）２０演算処理部２１ハードディスク（記憶部）２２変換部２３比較部３０モニター（表示部）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対策前後の構造物の常時微動をそれぞれ
測定し、この測定により得られた常時微動に関する時間
領域の各データを各スペクトルＰ１，Ｐ２に変換し、該
両スペクトルＰ１，Ｐ２からスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を
求め、該スペクトル比Ｐ１／Ｐ２を振動数との関係にお
いてグラフ化し、当該グラフが１．０を境として山と谷
とを表す場合には補強対策効果があると判断することを
特徴とする対策効果判定方法。
【請求項２】対策前後の構造物の常時微動を測定可能
な振動受信部と、該振動受信部から得られた常時微動に関する時間領域の
各データを、振動数領域データである、各スペクトルデ
ータに変換する変換部と、該変換部により得られた前記各スペクトルデータからス
ペクトル比データを求める比較部と、該比較部により得られた前記スペクトル比データを振動
数との関係におけるグラフを表示する表示部と、前記振動受信部により得られた、少なくとも補強対策前
の常時微動に関する時間領域のデータを記憶する記憶部
を備えたことを特徴とする対策効果判定装置。
【請求項３】対策前と対策施工中の構造物の常時微動
をそれぞれ測定し、この測定により得られた常時微動に
関する時間領域の各データを各スペクトルＰ１，Ｐ２に
変換し、該両スペクトルＰ１，Ｐ２からスペクトル比Ｐ
１／Ｐ２を求め、該スペクトル比Ｐ１／Ｐ２を振動数と
の関係においてグラフ化し、当該グラフが１．０を境と
して予め算定した対策効果に相当する山と谷とを表す
迄、対策施工を行うことを特徴とする対策施工方法。
【請求項４】構造物の構築途中において常時微動を所
定時間を介して少なくとも２回測定し、この測定により
得られた常時微動に関する時間領域の各データを各スペ
クトルＰ１，Ｐ２に変換し、該両スペクトルＰ１，Ｐ２
からスペクトル比Ｐ１／Ｐ２を求め、該スペクトル比Ｐ
１／Ｐ２を振動数との関係においてグラフ化し、当該グ
ラフが１．０を境として山と谷とを表さない場合には、
必要な対策を行い構築を行うことを特徴とする構造物の
構築方法。