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公開番号2025011978
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-01-24
出願番号2023114470
出願日2023-07-12
発明の名称被災度推定システム、加速度推定方法及び加速度推定プログラム
出願人株式会社フジタ
代理人個人,個人,個人
主分類G01V 1/01 20240101AFI20250117BHJP(測定;試験)
要約【課題】建物の状態に関する評価を精度よく効率的に行う技術の提供。
【解決手段】被災度推定システム1においては、建物に基本的に4個の加速度が設置され、地震発生時には、先ずこれらの加速度計による記録が同期され(S10)、加速度計の記録、建物の高さ及び階高の情報を用いて2種類の3次スプライン補間を行った結果に基づいて加速度計非設置階における絶対加速度が推定され(S20)、絶対加速度の実測値及び推定値に基づいて建物の各階における最大絶対加速度及び最大層間変形角が算出され(S30)、これらの値と予め定められた閾値との比較により建物の状態に関する判定がなされて(S40)、判定結果が画面表示や音声出力等により報知される(S50)。被災度推定システム1によれば、建物に関する事前の解析を行うことなく、限られた情報から加速度計非設置階における絶対加速度の推定や建物の状態の評価を精度よく効率的に行うことができる。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
建造物の地上部分における上端部、下端部及び所定の規則に従って少なくとも他の２か所に１つずつ設置された複数の加速度計による絶対加速度の記録を同期させる記録同期手段と、
同期後の前記複数の加速度計による絶対加速度の記録と前記建造物の高さとに基づいて地震発生時間帯の各時刻における絶対加速度についての３次スプライン補間を行い、その結果から加速度計が設置されていない各階における地震発生時間帯の絶対加速度を推定する加速度推定手段と、
加速度計が設置された各階において記録された絶対加速度及び加速度計が設置されていない各階について推定された絶対加速度に基づいて前記建造物の各地上階における地震発生時間帯の最大絶対加速度及び最大層間変形角を割り出し、最大絶対加速度及び最大層間変形角とそれぞれについて予め設定された閾値との比較により、前記各地上階の状態に関する判定を行う状態判定手段と、
前記各地上階の状態を少なくとも画面表示により報知する結果報知手段と
を備えた被災度推定システム。
続きを表示（約 2,100 文字）【請求項２】
請求項１に記載された被災度推定システムにおいて、
前記複数の加速度計は、
前記建造物の剛性率が０．６以上である場合には、前記上端部と前記下端部との間の高さを略等分する位置にある階に残りの加速度計が設置される一方、前記建造物の剛性率が０．６未満である場合には、先ず前記上端部及び前記下端部並びに剛性率が０．６未満の階の上側及び下側に加速度計が設置され、前記上端部又は前記下端部と加速度計が設置された直近の階との間の高さを略等分する位置にある階に残りの加速度計が設置されることを特徴とする被災度推定システム。
【請求項３】
請求項２に記載された被災度推定システムにおいて、
前記複数の加速度計は、
前記建造物の偏心率が０．１５を超える場合には、剛心からより離れた側の外壁付近に加速度計が設置されることを特徴とする被災度推定システム。
【請求項４】
請求項１に記載された被災度推定システムにおいて、
前記加速度推定手段は、
３次スプライン補間の境界条件として、前記上端部での記録値に対応する上端点及び前記下端部での記録値に対応する下端点で一次導関数が０になる第１条件と、前記上端点及び前記下端点における三次導関数が隣接点と同じになる第２条件とを設定し、前記第１条件と前記第２条件とで算出した２種類の３次スプライン補間の各結果を所定の比率で足し合わせた結果から、加速度計が設置されていない各階における地震発生時間帯の絶対加速度を推定することを特徴とする被災度推定システム。
【請求項５】
請求項１に記載された被災度推定システムにおいて、
前記記録同期手段は、
前記複数の加速度計のうち、２つの加速度計により地震発生時間帯に記録された絶対加速度をそれぞれ２階積分して算出される各加速度計が設置された位置における絶対変位に関して、絶対加速度が前記２つの加速度計により記録された時刻の差に応じたステップ数を変数とする相関関数を算出し、ステップ数０に直近して前記相関関数がピーク値をとるステップ数を特定して当該ステップ数に記録時間間隔を乗じることにより、前記２つの加速度計における時刻のずれ幅を特定することを特徴とする被災度推定システム。
【請求項６】
建造物の地上部分における上端部、下端部及び所定の規則に従って少なくとも他の２か所に加速度計を１つずつ設置する設置工程と、
前記建造物の高さと前記複数の加速度計による絶対加速度の記録とに基づいて行う、地震発生時間帯の各時刻における絶対加速度についての３次スプライン補間の境界条件として、前記上端部での記録値に対応する上端点及び前記下端部での記録値に対応する下端点で一次導関数が０になる第１条件と、前記上端点及び前記下端点における三次導関数が隣接点と同じになる第２条件とを設定し、前記第１条件及び前記第２条件により２種類の３次スプライン補間を行う補間工程と、
前記２種類の３次スプライン補間による各結果を所定の比率で足し合わせた結果から、加速度計が設置されていない各階における地震発生時間帯の絶対加速度を推定する推定手段と
を含む加速度推定方法。
【請求項７】
請求項６に記載の加速度推定方法において、
前記設置工程では、
前記建造物の剛性率が０．６以上である場合には、前記上端部と前記下端部との間の高さを略等分する位置にある階に残りの加速度計を設置する一方、前記建造物の剛性率が０．６未満である場合には、先ず前記上端部及び前記下端部並びに剛性率が０．６未満の階の上側及び下側とに加速度計を設置し、前記上端部又は前記下端部と加速度計が設置された直近の階との間の高さを略等分する位置にある階に残りの加速度計を設置することを特徴とする加速度推定方法。
【請求項８】
請求項７に記載の加速度推定方法において、
前記設置工程では、
前記建造物の偏心率が０．１５を超える場合には、剛心からより離れた側の外壁付近に加速度計を設置することを特徴とする加速度推定方法。
【請求項９】
コンピュータに、
建造物の地上部分における上端部、下端部及び所定の規則に従って少なくとも他の２か所に１つずつ設置された複数の加速度計による絶対加速度の記録と前記建造物の高さとに基づいて行う、地震発生時間帯の各時刻における絶対加速度についての３次スプライン補間の境界条件として、前記上端部での記録値に対応する上端点及び前記下端部での記録値に対応する下端点で一次導関数が０になる第１条件と、前記上端点及び前記下端点における三次導関数が隣接点と同じになる第２条件とを設定し、前記第１条件及び前記第２条件により２種類の３次スプライン補間を行う補間手順と、
前記２種類の３次スプライン補間による各結果を所定の比率で足し合わせた結果から、加速度計が設置されていない各階における地震発生時間帯の絶対加速度を推定する推定手順と
を実行させる加速度推定プログラム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物に設置された複数の加速度計による地震発生時間帯の記録に基づいて地震による建物の被災度を推定するシステムに関する。
続きを表示（約 2,200 文字）【背景技術】
【０００２】
近年、構造ヘルスモニタリングの一環として、建物に複数の加速度計を設置し、それらの記録を解析した結果から建物の健全性を評価する様々なシステムが開発されている。これらのシステムは、地震発生時に複数の加速度計の記録に基づいて建物の被害状況を判定し、その結果を画面に表示する点において共通しているが、複数の加速度計の時刻のずれにどのように対応するか、加速度計が設置されていない階をどのように扱うか、また、被害状況をどのように判定するか等において相違している。
【０００３】
加速度計が設置されていない階の扱いに関して、例えば、特許文献１には、静的増分解析の結果から建物の各階における層間変形角を計算し、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加速度計の設置階を決定して、評価を行う際には、或る区間（例えば、１～３階の区間）を挟む階（例えば、１階及び４階）に設置された加速度計の検出結果に基づいて区間変形角を算出し、その値をその区間における各階（例えば、１階、２階及び３階）の層間変形角として適用することが開示されている。また、対象とする建物専用の解析モデルを事前に準備しておき、評価を行う際には、その解析モデルを用いて加速度計が設置されていない階における値を算出する、という方法も考えられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０２２－６５３２１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
前者の先行技術においては、加速度計を設置する前に静的増分解析を行わなければならない上に、同じ区間内に該当する複数の階の層間変形角として同じ値が適用されるため、評価の精度に影響を及ぼす虞がある。また後者の方法においては、専用の解析モデルを用いることから、加速度計が設置されていない階における値をある程度の精度で算出することができると推測されるものの、建物毎に解析モデルを準備しなければならないため、多大な労力を要する。そこで、建物の状態に関する評価において、精度と効率とを両立させうる手法が求められている。
【０００６】
そこで、本発明は、建物の状態に関する評価を精度よく効率的に行う技術の提供を課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するため、本発明は、以下の被災度推定システムを採用する。また、本発明は、加速度推定方法及び加速度推定プログラムとして、以下の被災度推定システムにおける加速度推定手段に準じた構成を採用する。なお、以下の括弧書中の文言はあくまで例示であり、本発明はこれに限定されるものではない。
【０００８】
すなわち、本発明の被災度推定システムは、建造物の地上部分における上端部、下端部及び所定の規則に従って少なくとも他の２か所に１つずつ設置された複数の加速度計による絶対加速度の記録を同期させる記録同期手段と、同期後の複数の加速度計による絶対加速度の記録と建造物の高さとに基づいて地震発生時間帯の各時刻における絶対加速度についての３次スプライン補間を行い、その結果から加速度計が設置されていない各階における地震発生時間帯の絶対加速度を推定する加速度推定手段と、加速度計が設置された各階において記録された絶対加速度及び加速度計が設置されていない各階について推定された絶対加速度に基づいて建造物の各地上階における地震発生時間帯の最大絶対加速度及び最大層間変形角を割り出し、最大絶対加速度及び最大層間変形角とそれぞれについて予め設定された閾値との比較により、各地上階の状態に関する判定を行う状態判定手段と、各地上階の状態を少なくとも画面表示により報知する結果報知手段と、を備えている。
【０００９】
この態様の被災度推定システムによれば、建造物に設置された複数の加速度計による記録と建造物の高さ情報を用いて３次スプライン補間がなされて加速度計が設置されていない階における絶対加速度が推定されるため、建造物についての事前の解析を行う必要がなく、絶対加速度の推定を効率よく行うことができる。また、そのようにして得られた推定値と加速度計による実測値とを用いて、建造物の各地上階における地震発生時間帯の最大絶対加速度及び最大層間変形角が算出され、これらの値を用いて各地上階の状態に関する判定がなされるため、判定を精度よく効率的に行うことができる。
【００１０】
好ましくは、上述した態様の被災度推定システムにおいて、複数の加速度計は、建造物の剛性率が０．６以上である場合には、上端部と下端部との間の高さを略等分する位置にある階に残りの加速度計が設置される一方、建造物の剛性率が０．６未満である場合には、先ず上端部及び下端部並びに剛性率が０．６未満の階の上側及び下側に加速度計が設置され、上端部又は下端部と加速度計が設置された直近の階との間の高さを略等分する位置にある階に残りの加速度計が設置される。また、建造物の偏心率が０．１５を超える場合には、剛心からより離れた側の外壁付近に加速度計が設置される。
（【００１１】以降は省略されています）

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