JP7487079B2

JP7487079B2 - Displacement Measuring Device

Info

Publication number: JP7487079B2
Application number: JP2020194953A
Authority: JP
Inventors: 和彦磯田
Original assignee: Shimizu Corp
Current assignee: Shimizu Corp
Priority date: 2020-11-25
Filing date: 2020-11-25
Publication date: 2024-05-20
Anticipated expiration: 2040-11-25
Also published as: JP2022083562A

Description

本明細書に開示される技術は、第１の構造体と第２の構造体との間の相対変位を計測する変位計測装置に関する。 The technology disclosed in this specification relates to a displacement measurement device that measures the relative displacement between a first structure and a second structure.

例えば地震による建築物の被害を軽減・防止するための構造として、免震構造が知られている。免震構造は、下部基礎と上部構造体との間に免震層を設け、免震層に、アイソレーター（例えば積層ゴム）とダンパー（例えばオイルダンパー）とを備える免震装置を設置し、免震装置によって下部基礎の揺れを上部構造体に伝わりにくくする構造である。このような免震構造において、地震時に免震装置が設計通りに機能していることを確認するため、地震時における免震層の変位（すなわち、下部基礎と上部構造体との間の相対変位）を計測することは極めて重要なことである。 For example, seismic isolation structures are known as structures for reducing and preventing damage to buildings caused by earthquakes. In seismic isolation structures, a seismic isolation layer is provided between the lower foundation and the superstructure, and a seismic isolation device equipped with an isolator (e.g., laminated rubber) and a damper (e.g., an oil damper) is installed in the seismic isolation layer, which makes it difficult for vibrations from the lower foundation to be transmitted to the superstructure. In such seismic isolation structures, it is extremely important to measure the displacement of the seismic isolation layer during an earthquake (i.e., the relative displacement between the lower foundation and the superstructure) in order to confirm that the seismic isolation device is functioning as designed during an earthquake.

従来、免震層の変位を計測する方法として、ケガキ計を用いる方法が知られている。この方法は、地震時に、上部構造体に固定されたケガキ針によって、免震層の下部床面に水平設置されたケガキ板に引っかき傷を付けることにより、免震層の変位を計測する方法である。ケガキ計を用いた免震層の変位の計測方法では、余震が続いている中で免震層に入ってケガキ板の傷を確認する必要があり、安全面で課題がある。 A method using a scriber is known as a conventional method for measuring displacement in a seismic isolation layer. This method measures the displacement of the seismic isolation layer during an earthquake by using a scriber fixed to the superstructure to make scratches on a scriber plate installed horizontally on the floor below the seismic isolation layer. When using a scriber to measure displacement in a seismic isolation layer, it is necessary to enter the seismic isolation layer while aftershocks are continuing and check the scratches on the scriber plate, which poses safety issues.

ケガキ計に代えて、水平型変位計を用いて免震層の変位を計測する方法も知られている。この方法では、有線または無線による通信回線を用いることにより、免震層に入ることなくリアルタイムで変位データを取得・確認することができる。しかしながら、水平型変位計を用いた方法では、水平２方向を計測するために最低２台の水平型変位計を免震層に設置する必要があり、設置スペースが大きいという課題がある。 Instead of using a scriber, a method is also known for measuring displacement in the seismic isolation layer using a horizontal displacement gauge. With this method, by using a wired or wireless communication line, it is possible to acquire and confirm displacement data in real time without entering the seismic isolation layer. However, the method using a horizontal displacement gauge requires the installation of at least two horizontal displacement gauges in the seismic isolation layer to measure in two horizontal directions, which poses the problem of requiring a large amount of installation space.

設置スペースが小さく、かつ、免震層に入ることなくリアルタイムで変位データを取得・確認することができる変位計測装置として、直立型変位計測装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。この変位計測装置は、棒状部材と、棒状部材の上端を水平２方向に回転可能に支持しつつ上部構造体に接合する上部自在継手と、棒状部材の下端を水平２方向に回転可能に支持する下部自在継手と、下部自在継手を鉛直方向へ変位可能に支持しつつ下部基礎に接合する滑り軸受と、棒状部材の上端または下端の水平２方向の回転角度を計測する２つのエンコーダとを備えている。この変位計測装置によれば、２つのエンコーダにより計測された回転角度に基づき、下部基礎と上部構造体との間の水平２方向の相対変位を算出することができる。 An upright displacement measuring device has been proposed as a displacement measuring device that requires a small installation space and can acquire and confirm displacement data in real time without entering the seismic isolation layer (see, for example, Patent Document 1). This displacement measuring device includes a rod-shaped member, an upper universal joint that supports the upper end of the rod-shaped member rotatably in two horizontal directions and connects it to the upper structure, a lower universal joint that supports the lower end of the rod-shaped member rotatably in two horizontal directions, a sliding bearing that supports the lower universal joint displaceably in the vertical direction and connects it to the lower foundation, and two encoders that measure the rotation angles of the upper or lower end of the rod-shaped member in two horizontal directions. This displacement measuring device can calculate the relative displacement in two horizontal directions between the lower foundation and the upper structure based on the rotation angles measured by the two encoders.

特開２０１８－１３６３１１号公報JP 2018-136311 A

上述した従来の直立型変位計測装置では、自在継手や滑り軸受等の精密機械部品が必要であるため、構成が複雑になると共にコストが高いという課題がある。なお、このような課題は、免震構造における下部基礎と上部構造体との間の水平２方向の相対変位を計測する変位計測装置に限らず、第１の構造体と第２の構造体との間の相対変位を計測する変位計測装置に共通の課題である。 The above-mentioned conventional upright displacement measurement devices require precision mechanical parts such as universal joints and sliding bearings, which makes the device complicated and expensive to configure. This problem is not limited to displacement measurement devices that measure the relative displacement in two horizontal directions between the lower foundation and the upper structure in a seismic isolation structure, but is a common problem with displacement measurement devices that measure the relative displacement between a first structure and a second structure.

本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technology that can solve at least some of the problems mentioned above.

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be realized, for example, in the following forms:

（１）本明細書に開示される変位計測装置は、第１の方向に対向する第１の構造体と第２の構造体との距離が既知のとき、前記第１の方向に直交する第２の方向と、前記第１の方向と前記第２の方向とに直交する第３の方向と、についての前記第１の構造体と前記第２の構造体との間の相対変位を計測する変位計測装置である。変位計測装置は、計測ポールと、第１の受け部材と、第２の受け部材と、傾斜計とを備える。計測ポールは、前記第２の方向および前記第３の方向の前記相対変位がゼロである初期状態において前記第１の方向に延伸する部材である。計測ポールの前記第１の方向の一端部には、前記初期状態において前記第２の方向に平行であり、かつ、前記第１の方向に延伸する第１のスリットと、前記初期状態において前記第３の方向に平行であり、かつ、前記第１の方向に延伸する第２のスリットと、が形成されている。計測ポールの前記第１の方向の他端部には、前記初期状態において前記第２の方向に平行であり、かつ、前記第１の方向に延伸する第３のスリットと、前記初期状態において前記第３の方向に平行であり、かつ、前記第１の方向に延伸する第４のスリットと、が形成されている。第１の受け部材は、前記第１の構造体に固定されており、第１の棒状部材と、第２の棒状部材とを有する。第１の棒状部材は、前記初期状態において前記第２の方向に延伸し、かつ、前記計測ポールに形成された前記第１のスリットに挿入されている。第２の棒状部材は、前記初期状態において前記第３の方向に延伸し、前記計測ポールに形成された前記第２のスリットに挿入され、かつ、前記第１の棒状部材に対して前記第１の方向の軸廻りに相対回転可能に接合されている。第２の受け部材は、前記第２の構造体に固定されており、第３の棒状部材と、第４の棒状部材とを有する。第３の棒状部材は、前記初期状態において前記第２の方向に延伸し、かつ、前記計測ポールに形成された前記第３のスリットに挿入されている。第４の棒状部材は、前記初期状態において前記第３の方向に延伸し、前記計測ポールに形成された前記第４のスリットに挿入され、かつ、前記第３の棒状部材に対して前記第１の方向の軸廻りに相対回転可能に接合されている。傾斜計は、前記計測ポールに取り付けられ、前記計測ポールの前記第１の方向に対する傾きを計測する。 (1) The displacement measuring device disclosed in this specification is a displacement measuring device that measures the relative displacement between a first structure and a second structure in a second direction perpendicular to the first direction and a third direction perpendicular to the first direction and the second direction when the distance between the first structure and the second structure facing each other in a first direction is known. The displacement measuring device includes a measurement pole, a first receiving member, a second receiving member, and an inclinometer. The measurement pole is a member that extends in the first direction in an initial state in which the relative displacement in the second direction and the third direction is zero. At one end of the measurement pole in the first direction, a first slit that is parallel to the second direction in the initial state and extends in the first direction, and a second slit that is parallel to the third direction in the initial state and extends in the first direction are formed. The other end of the measurement pole in the first direction is formed with a third slit that is parallel to the second direction in the initial state and extends in the first direction, and a fourth slit that is parallel to the third direction in the initial state and extends in the first direction. The first receiving member is fixed to the first structure and has a first rod-shaped member and a second rod-shaped member. The first rod-shaped member extends in the second direction in the initial state and is inserted into the first slit formed in the measurement pole. The second rod-shaped member extends in the third direction in the initial state and is inserted into the second slit formed in the measurement pole and is joined to the first rod-shaped member so as to be rotatable relative to the first rod-shaped member around an axis in the first direction. The second receiving member is fixed to the second structure and has a third rod-shaped member and a fourth rod-shaped member. The third rod-shaped member extends in the second direction in the initial state and is inserted into the third slit formed in the measurement pole. The fourth rod-shaped member extends in the third direction in the initial state and is inserted into the fourth slit formed in the measurement pole and is joined to the third rod-shaped member so as to be rotatable relative to the axis in the first direction. The inclinometer is attached to the measurement pole and measures the inclination of the measurement pole with respect to the first direction.

本変位計測装置はこのような構成であるため、計測ポールの一端部が、第２の方向および第３の方向廻りの回転を自在、第１の方向廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、第１の構造体に接合され、かつ、計測ポールの他端部が、第２の方向および第３の方向廻りの回転を自在、第１の方向廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、第２の構造体に接合された状態となっている。そのため、地震時等に第１の構造体と第２の構造体とが第２の方向および／または第３の方向に相対変位した際に、計測ポールが第１の方向に対して傾く。該傾きに伴い発生する計測ポールの材軸方向の変位については、第１の受け部材および第２の受け部材を構成する各棒状部材が計測ポールに形成された各スリット内を移動することで対応できる。そして、傾斜計により計測された計測ポールの傾きを用いて、第１の構造体と第２の構造体との間の第２の方向および第３の方向の相対変位を算出することができる。従って、本変位計測装置によれば、設置スペースが小さく、かつ、遠隔からリアルタイムで変位データを取得・確認することができる変位計測装置を実現することができると共に、自在継手や滑り軸受等の精密機械部品を用いることなく汎用構造部品を用いて、比較的簡易、軽量かつ安価な構成の変位計測装置を実現することができる。 Since the displacement measuring device has such a configuration, one end of the measurement pole is joined to the first structure so as to rotate freely around the second and third directions, to restrict rotation around the first direction, and to freely displace in the material axis direction, and the other end of the measurement pole is joined to the second structure so as to rotate freely around the second and third directions, to restrict rotation around the first direction, and to freely displace in the material axis direction. Therefore, when the first structure and the second structure are displaced relatively in the second direction and/or the third direction during an earthquake, the measurement pole tilts with respect to the first direction. The displacement of the material axis direction of the measurement pole that occurs due to the tilt can be handled by moving each rod-shaped member that constitutes the first and second receiving members within each slit formed in the measurement pole. Then, the relative displacement in the second and third directions between the first structure and the second structure can be calculated using the tilt of the measurement pole measured by the inclinometer. Therefore, this displacement measurement device can realize a displacement measurement device that requires a small installation space and can acquire and check displacement data remotely in real time, and can realize a displacement measurement device with a relatively simple, lightweight, and inexpensive configuration using general-purpose structural parts without using precision mechanical parts such as universal joints and sliding bearings.

（２）上記変位計測装置において、さらに、前記第１の受け部材を、前記第１の棒状部材または前記第２の棒状部材の前記第１の方向、前記第２の方向および前記第３の方向の軸廻りの回転を拘束しつつ、前記第１の構造体に固定する第１の接合部材と、前記第２の受け部材を、前記第３の棒状部材または前記第４の棒状部材の前記第１の方向、前記第２の方向および前記第３の方向の軸廻りの回転を拘束しつつ、前記第２の構造体に固定する第２の接合部材と、を備える構成としてもよい。この構成によれば、第１の構造体と第２の構造体との間の第２の方向および第３の方向の相対変位を精度良く算出することができると共に、変位計測装置の設置の容易化を実現することができる。 (2) The above displacement measuring device may further include a first joint member that fixes the first receiving member to the first structure while restricting the rotation of the first rod-shaped member or the second rod-shaped member about the axis in the first direction, the second direction, and the third direction, and a second joint member that fixes the second receiving member to the second structure while restricting the rotation of the third rod-shaped member or the fourth rod-shaped member about the axis in the first direction, the second direction, and the third direction. With this configuration, the relative displacement in the second direction and the third direction between the first structure and the second structure can be calculated with high accuracy, and the installation of the displacement measuring device can be simplified.

（３）上記変位計測装置において、前記初期状態における前記計測ポールの前記第１の方向に直交する断面は、２軸対称閉断面である構成としてもよい。本変位計測装置によれば、第１の構造体と第２の構造体との間の第２の方向および第３の方向の相対変位を精度良く算出することができる。 (3) In the above displacement measurement device, the cross section of the measurement pole in the initial state perpendicular to the first direction may be configured as a biaxially symmetric closed cross section. With this displacement measurement device, the relative displacement in the second direction and the third direction between the first structure and the second structure can be calculated with high accuracy.

（４）上記変位計測装置において、前記第１の方向は、鉛直方向である構成としてもよい。本変位計測装置によれば、第１の構造体と第２の構造体との間の水平方向の相対変位を算出することができる。 (4) In the above displacement measuring device, the first direction may be configured to be a vertical direction. With this displacement measuring device, it is possible to calculate the horizontal relative displacement between the first structure and the second structure.

（５）上記変位計測装置において、さらに、前記計測ポールを下方向に付勢する付勢手段を備える構成としてもよい。本変位計測装置によれば、地震時等の際の計測ポールの上下動を抑制することができ、変位計測装置の破損の発生を抑制することができる。 (5) The above displacement measuring device may further include a biasing means for biasing the measurement pole downward. This displacement measuring device can suppress the vertical movement of the measurement pole during an earthquake or the like, thereby suppressing damage to the displacement measuring device.

（６）上記変位計測装置において、前記第１の構造体は、免震装置の上部に位置する上部構造体であり、前記第２の構造体は、前記免震装置の下部に位置する下部基礎である構成としてもよい。本変位計測装置によれば、免震構造の下部基礎と上部構造体との間の水平方向の相対変位を算出することができる。 (6) In the above displacement measuring device, the first structure may be an upper structure located above the seismic isolation device, and the second structure may be a lower foundation located below the seismic isolation device. This displacement measuring device can calculate the horizontal relative displacement between the lower foundation and the upper structure of the seismic isolation structure.

（７）上記変位計測装置において、さらに、前記傾斜計によって計測された前記計測ポールの前記第１の方向に対する傾きと、前記第１の方向における前記第１の受け部材の中心と前記第２の受け部材の中心との間の距離と、に基づき、前記相対変位を算出する制御部を備える構成としてもよい。本変位計測装置によれば、傾斜計により計測された計測ポールの傾きを用いて、第１の構造体と第２の構造体との間の第２の方向および第３の方向の相対変位を算出することができる。 (7) The above displacement measuring device may further include a control unit that calculates the relative displacement based on the inclination of the measurement pole with respect to the first direction measured by the inclinometer and the distance between the center of the first receiving member and the center of the second receiving member in the first direction. According to this displacement measuring device, the inclination of the measurement pole measured by the inclinometer can be used to calculate the relative displacement in the second direction and the third direction between the first structure and the second structure.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、変位計測装置、変位計測方法、変位計測システム、変位計測装置または変位計測システムを備える建築物等の形態で実現することが可能である。 The technology disclosed in this specification can be realized in various forms, for example, in the form of a displacement measuring device, a displacement measuring method, a displacement measuring system, a building equipped with a displacement measuring device or a displacement measuring system, etc.

本実施形態における変位計測装置１００を備える建築物１８０の構成を概略的に示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram illustrating a schematic configuration of a building 180 equipped with a displacement measuring device 100 according to the present embodiment. 本実施形態における変位計測装置１００の詳細構成を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a displacement measuring device 100 according to an embodiment of the present invention. 計測ポール１０の詳細構成を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of a measurement pole 10. 下側受け部材２０（または上側受け部材３０）および下側接合部材４０（または上側接合部材５０）の詳細構成を示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the lower support member 20 (or the upper support member 30) and the lower joint member 40 (or the upper joint member 50); Ｘ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the X-axis direction. Ｙ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図FIG. 1 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the Y-axis direction; Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the X-axis and Y-axis directions; Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図FIG. 2 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the X-axis and Y-axis directions;

Ａ．実施形態：
Ａ－１．変位計測装置１００を備える建築物１８０の構成：
図１は、本実施形態における変位計測装置１００を備える建築物１８０の構成を概略的に示す説明図である。なお、図１において、Ｚ軸方向は鉛直方向であり、Ｚ軸正方向は上方向であり、Ｚ軸負方向は下方向である。この点は、以降の図においても同様である。Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向の一例である。 A. Embodiments:
A-1. Configuration of the building 180 equipped with the displacement measuring device 100:
Fig. 1 is an explanatory diagram that shows a schematic configuration of a building 180 equipped with a displacement measuring device 100 according to the present embodiment. In Fig. 1, the Z-axis direction is the vertical direction, the positive Z-axis direction is the upward direction, and the negative Z-axis direction is the downward direction. This also applies to the subsequent figures. The Z-axis direction is an example of the first direction in the claims.

図１に示すように、建築物１８０は、上部構造体１１０と、下部基礎１２０と、アイソレーター１３０と、ダンパー１４０と、制御装置１５０と、変位計測装置１００とを備える。上部構造体１１０は、建築物１８０の本体であり、下部基礎１２０は、上部構造体１１０の下方に設置された基礎である。下部基礎１２０と上部構造体１１０との間には、免震層ＳＩが設けられている。下部基礎１２０は、特許請求の範囲における第１の構造体の一例であり、上部構造体１１０は、特許請求の範囲における第２の構造体の一例である。 As shown in FIG. 1, the building 180 comprises an upper structure 110, a lower foundation 120, an isolator 130, a damper 140, a control device 150, and a displacement measuring device 100. The upper structure 110 is the main body of the building 180, and the lower foundation 120 is a foundation installed below the upper structure 110. A seismic isolation layer SI is provided between the lower foundation 120 and the upper structure 110. The lower foundation 120 is an example of a first structure in the claims, and the upper structure 110 is an example of a second structure in the claims.

アイソレーター１３０およびダンパー１４０は、免震層ＳＩに設けられており、免震装置を構成している。アイソレーター１３０は、例えば積層ゴムにより構成されており、Ｚ軸方向において上部構造体１１０を支持すると共に、地震力等の水平力が作用する際に、下部基礎１２０の短周期の揺れを長周期の揺れに変換して上部構造体１１０に伝えることにより、上部構造体１１０の揺れを低減するための装置である。ダンパー１４０は、例えばオイルダンパーにより構成されており、上部構造体１１０の揺れを早期に減衰させるための装置である。 The isolator 130 and the damper 140 are provided in the seismic isolation layer SI and constitute a seismic isolation device. The isolator 130 is made of, for example, laminated rubber, and is a device that supports the upper structure 110 in the Z-axis direction and reduces the shaking of the upper structure 110 by converting the short-period shaking of the lower foundation 120 into long-period shaking and transmitting it to the upper structure 110 when a horizontal force such as an earthquake force acts. The damper 140 is made of, for example, an oil damper, and is a device that quickly attenuates the shaking of the upper structure 110.

変位計測装置１００は、免震層ＳＩに設けられている。変位計測装置１００は、免震層ＳＩの変位、すなわち、下部基礎１２０と上部構造体１１０との間の水平２方向（Ｘ軸方向およびＹ軸方向）の相対変位を計測するための装置である。Ｘ軸方向は、特許請求の範囲における第２の方向の一例であり、Ｙ軸方向は、特許請求の範囲における第３の方向の一例である。 The displacement measuring device 100 is provided in the seismic isolation layer SI. The displacement measuring device 100 is a device for measuring the displacement of the seismic isolation layer SI, i.e., the relative displacement in two horizontal directions (X-axis direction and Y-axis direction) between the lower foundation 120 and the upper structure 110. The X-axis direction is an example of the second direction in the claims, and the Y-axis direction is an example of the third direction in the claims.

制御装置１５０は、例えばＣＰＵとメモリとを備えるコンピューターにより構成されており、免震層ＳＩの外部に配置されている。制御装置１５０は、配線ケーブル１５２を介して変位計測装置１００に接続されており、変位計測装置１００に対する電力供給や、変位計測装置１００からのデータ収集等を行う。配線ケーブル１５２は、上部構造体１１０と下部基礎１２０との間の相対変位に追従できるように、弛ませた状態で設置される。変位計測装置１００と制御装置１５０とを合わせた構成を変位計測装置と捉えることもできる。制御装置１５０は、特許請求の範囲における制御部の一例である。 The control device 150 is configured, for example, by a computer equipped with a CPU and memory, and is placed outside the seismic isolation layer SI. The control device 150 is connected to the displacement measurement device 100 via a wiring cable 152, and performs operations such as supplying power to the displacement measurement device 100 and collecting data from the displacement measurement device 100. The wiring cable 152 is installed in a slack state so that it can follow the relative displacement between the upper structure 110 and the lower foundation 120. The combination of the displacement measurement device 100 and the control device 150 can also be considered as a displacement measurement device. The control device 150 is an example of a control unit in the claims.

Ａ－２．変位計測装置１００の詳細構成：
図２は、本実施形態における変位計測装置１００の詳細構成を示す説明図である。図２のＡ欄には、初期状態（地震力等の水平力が作用せず、下部基礎１２０と上部構造体１１０との間の水平２方向の相対変位が共にゼロである状態）における変位計測装置１００のＸＺ側面構成が示されており、図２のＢ欄には、初期状態における変位計測装置１００のＹＺ側面構成が示されている。図２に示すように、変位計測装置１００は、計測ポール１０と、下側受け部材２０と、上側受け部材３０と、下側接合部材４０と、上側接合部材５０と、傾斜計６０とを備える。 A-2. Detailed configuration of the displacement measuring device 100:
Fig. 2 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the displacement measuring device 100 in this embodiment. Column A of Fig. 2 shows the XZ side configuration of the displacement measuring device 100 in an initial state (a state in which no horizontal force such as an earthquake force acts and the relative displacement in two horizontal directions between the lower foundation 120 and the upper structure 110 is zero), and column B of Fig. 2 shows the YZ side configuration of the displacement measuring device 100 in the initial state. As shown in Fig. 2, the displacement measuring device 100 includes a measurement pole 10, a lower support member 20, an upper support member 30, a lower joint member 40, an upper joint member 50, and an inclinometer 60.

（計測ポール１０の構成）
図３は、計測ポール１０の詳細構成を示す説明図である。図３には、計測ポール１０の斜視外観構成が示されている。図２および図３に示すように、計測ポール１０は、初期状態においてＺ軸方向（鉛直方向）に延伸する棒状の部材である。初期状態における計測ポール１０のＺ軸方向に直交する断面（ＸＹ断面）は、２軸対称閉断面である。本実施形態では、計測ポール１０として角形鋼管が用いられており、該断面は、正方形断面である。初期状態において、計測ポール１０を構成する角形鋼管の２つの側面はＸ軸およびＺ軸に平行であり、角形鋼管の他の２つの側面はＹ軸およびＺ軸に平行である。 (Configuration of measurement pole 10)
FIG. 3 is an explanatory diagram showing a detailed configuration of the measurement pole 10. FIG. 3 shows a perspective external configuration of the measurement pole 10. As shown in FIG. 2 and FIG. 3, the measurement pole 10 is a rod-shaped member extending in the Z-axis direction (vertical direction) in the initial state. A cross section (XY cross section) perpendicular to the Z-axis direction of the measurement pole 10 in the initial state is a biaxially symmetric closed cross section. In this embodiment, a square steel pipe is used as the measurement pole 10, and the cross section is a square cross section. In the initial state, two side surfaces of the square steel pipe constituting the measurement pole 10 are parallel to the X-axis and Z-axis, and the other two side surfaces of the square steel pipe are parallel to the Y-axis and Z-axis.

計測ポール１０の下端部には、第１のスリット１１と第２のスリット１２とが形成されている。第１のスリット１１は、初期状態においてＸ軸方向に平行であり、かつ、計測ポール１０の下端からＺ軸正方向（上方向）に延伸するスリットである。第２のスリット１２は、初期状態においてＹ軸方向に平行であり、かつ、計測ポール１０の下端からＺ軸正方向（上方向）に延伸するスリットである。本実施形態では、第１のスリット１１は、計測ポール１０のＸＹ断面において、該断面の中心点を通り、かつ、Ｘ軸に平行な直線状に配置されており、第２のスリット１２は、計測ポール１０のＸＹ断面において、該断面の中心点を通り、かつ、Ｙ軸に平行な直線状に配置されている。また、本実施形態では、計測ポール１０として角形鋼管が用いられているため、第１のスリット１１は、角形鋼管におけるＹ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されており、第２のスリット１２は、角形鋼管におけるＸ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されている。計測ポール１０の下端部は、特許請求の範囲における計測ポールの一端部の一例である。 A first slit 11 and a second slit 12 are formed at the lower end of the measurement pole 10. The first slit 11 is a slit that is parallel to the X-axis direction in the initial state and extends from the lower end of the measurement pole 10 in the positive Z-axis direction (upward). The second slit 12 is a slit that is parallel to the Y-axis direction in the initial state and extends from the lower end of the measurement pole 10 in the positive Z-axis direction (upward). In this embodiment, the first slit 11 is arranged in a straight line in the XY cross section of the measurement pole 10, passing through the center point of the cross section and parallel to the X-axis, and the second slit 12 is arranged in a straight line in the XY cross section of the measurement pole 10, passing through the center point of the cross section and parallel to the Y-axis. In addition, in this embodiment, since a square steel pipe is used as the measurement pole 10, the first slit 11 is composed of two slits formed in two flat plate portions of the square steel pipe parallel to the Y-axis and Z-axis, and the second slit 12 is composed of two slits formed in two flat plate portions of the square steel pipe parallel to the X-axis and Z-axis. The lower end of the measurement pole 10 is an example of one end of the measurement pole in the claims.

また、計測ポール１０の上端部には、第３のスリット１３と第４のスリット１４とが形成されている。第３のスリット１３は、初期状態においてＸ軸方向に平行であり、かつ、計測ポール１０の上端からＺ軸負方向（下方向）に延伸するスリットである。第４のスリット１４は、初期状態においてＹ軸方向に平行であり、かつ、計測ポール１０の上端からＺ軸負方向（下方向）に延伸するスリットである。本実施形態では、第３のスリット１３は、計測ポール１０のＸＹ断面において、該断面の中心点を通り、かつ、Ｘ軸に平行な直線状に配置されており、第４のスリット１４は、計測ポール１０のＸＹ断面において、該断面の中心点を通り、かつ、Ｙ軸に平行な直線状に配置されている。また、本実施形態では、計測ポール１０として角形鋼管が用いられているため、第３のスリット１３は、角形鋼管におけるＹ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されており、第４のスリット１４は、角形鋼管におけるＸ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されている。計測ポール１０の上端部は、特許請求の範囲における計測ポールの他端部の一例である。 In addition, a third slit 13 and a fourth slit 14 are formed at the upper end of the measurement pole 10. The third slit 13 is a slit that is parallel to the X-axis direction in the initial state and extends from the upper end of the measurement pole 10 in the negative Z-axis direction (downward). The fourth slit 14 is a slit that is parallel to the Y-axis direction in the initial state and extends from the upper end of the measurement pole 10 in the negative Z-axis direction (downward). In this embodiment, the third slit 13 is arranged in a straight line in the XY cross section of the measurement pole 10, passing through the center point of the cross section and parallel to the X-axis, and the fourth slit 14 is arranged in a straight line in the XY cross section of the measurement pole 10, passing through the center point of the cross section and parallel to the Y-axis. In addition, in this embodiment, since a square steel pipe is used as the measurement pole 10, the third slit 13 is composed of two slits formed in two flat plate portions of the square steel pipe parallel to the Y-axis and Z-axis, and the fourth slit 14 is composed of two slits formed in two flat plate portions of the square steel pipe parallel to the X-axis and Z-axis. The upper end of the measurement pole 10 is an example of the other end of the measurement pole in the claims.

（下側受け部材２０、上側受け部材３０、下側接合部材４０および上側接合部材５０の構成）
図４は、下側受け部材２０（または上側受け部材３０、以下同様）および下側接合部材４０（または上側接合部材５０、以下同様）の詳細構成を示す説明図である。図４のＡ欄には、下側受け部材２０のＸＹ平面（上面）の構成が示されており、図４のＢ欄には、下側受け部材２０のＹＺ断面構成が示されており、図４のＣ欄には、下側受け部材２０のＸＺ断面構成が示されており、図４のＤ欄には、下側受け部材２０および下側接合部材４０の斜視外観構成が示されている。 (Configuration of the lower support member 20, the upper support member 30, the lower joining member 40 and the upper joining member 50)
Fig. 4 is an explanatory diagram showing the detailed configuration of the lower support member 20 (or the upper support member 30, the same below) and the lower joint member 40 (or the upper joint member 50, the same below). Column A of Fig. 4 shows the configuration of the XY plane (upper surface) of the lower support member 20, column B of Fig. 4 shows the YZ cross-sectional configuration of the lower support member 20, column C of Fig. 4 shows the XZ cross-sectional configuration of the lower support member 20, and column D of Fig. 4 shows the perspective external configurations of the lower support member 20 and the lower joint member 40.

図４に示すように、下側受け部材２０は、第１の棒状部材２１と、第２の棒状部材２２とを有する。第１の棒状部材２１は、初期状態においてＸ軸方向に延伸する棒状の部材である。第１の棒状部材２１は、例えば棒鋼により構成されており、第１の棒状部材２１の延伸方向に直交する断面は、例えば円形である。また、第１の棒状部材２１の外径は、計測ポール１０の第１のスリット１１の幅と同一であるか、または、該幅より僅かに小さい。第２の棒状部材２２は、初期状態においてＹ軸方向に延伸する棒状の部材である。第２の棒状部材２２は、例えば棒鋼により構成されており、第２の棒状部材２２の延伸方向に直交する断面は、例えば円形である。また、第２の棒状部材２２の外径は、計測ポール１０の第２のスリット１２の幅と同一であるか、または、該幅より僅かに小さい。第２の棒状部材２２は、第１の棒状部材２１に対してＺ軸廻りに相対回転可能に接合されている。より具体的には、第１の棒状部材２１および第２の棒状部材２２のそれぞれにおける長さ方向中央付近の断面に切り欠きが設けられており、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とが、切り欠きが互いに係合するように組み合わされた状態で、ボルト２６により接合されている。これにより、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とは、Ｚ軸廻りに相対回転可能なピン接合とされ、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とのなす角が初期状態の９０度から変更可能となっている。下側受け部材２０は、特許請求の範囲における第１の受け部材の一例である。 4, the lower support member 20 has a first rod-shaped member 21 and a second rod-shaped member 22. The first rod-shaped member 21 is a rod-shaped member extending in the X-axis direction in the initial state. The first rod-shaped member 21 is made of, for example, a steel bar, and the cross section perpendicular to the extension direction of the first rod-shaped member 21 is, for example, circular. The outer diameter of the first rod-shaped member 21 is the same as or slightly smaller than the width of the first slit 11 of the measurement pole 10. The second rod-shaped member 22 is a rod-shaped member extending in the Y-axis direction in the initial state. The second rod-shaped member 22 is made of, for example, a steel bar, and the cross section perpendicular to the extension direction of the second rod-shaped member 22 is, for example, circular. The outer diameter of the second rod-shaped member 22 is the same as or slightly smaller than the width of the second slit 12 of the measurement pole 10. The second rod-shaped member 22 is joined to the first rod-shaped member 21 so as to be rotatable relative to the first rod-shaped member 21 around the Z-axis. More specifically, a notch is provided in the cross section near the center of the length direction of each of the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22, and the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 are joined by a bolt 26 in a state in which the notches are engaged with each other. As a result, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 are joined by a pin that is rotatable relative to the first rod-shaped member 21 around the Z-axis, and the angle between the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 can be changed from the initial angle of 90 degrees. The lower support member 20 is an example of a first support member in the claims.

下側接合部材４０は、平板部４１と、一対の立ち上がり部４２と、一対のストッパー部４６とを有している。下側接合部材４０は、例えば鋼材により構成されている。下側接合部材４０は、特許請求の範囲における第１の接合部材の一例である。 The lower joining member 40 has a flat portion 41, a pair of raised portions 42, and a pair of stopper portions 46. The lower joining member 40 is made of, for example, a steel material. The lower joining member 40 is an example of a first joining member in the claims.

下側接合部材４０の平板部４１は、Ｚ軸方向に直交する平板形状の部分であり、下部基礎１２０に形成された立ち上がり基礎１２２（図２）の上面に、例えばボルト（不図示）により固定されている。 The flat plate portion 41 of the lower joint member 40 is a flat plate-shaped portion that is perpendicular to the Z-axis direction, and is fixed to the upper surface of the rising base 122 (Figure 2) formed on the lower base 120, for example, by bolts (not shown).

下側接合部材４０の各立ち上がり部４２は、平板部４１の上面から上方向に延伸する平板状の部分である。各立ち上がり部４２には、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔４４が形成されている。一方の立ち上がり部４２の貫通孔４４には、下側受け部材２０の第１の棒状部材２１の一端部が挿入されており、他方の立ち上がり部４２の貫通孔４４には、第１の棒状部材２１の他端部が挿入されている。これにより、第１の棒状部材２１が、一対の立ち上がり部４２によって、Ｘ軸廻りに回転可能に、かつ、Ｙ軸およびＺ軸廻りの回転が拘束された状態で支持されている。その結果、第１の棒状部材２１を含む下側受け部材２０が下側接合部材４０に固定され、ひいては、下側受け部材２０が立ち上がり基礎１２２を含む下部基礎１２０に固定されている。 Each rising portion 42 of the lower joint member 40 is a flat portion extending upward from the upper surface of the flat portion 41. Each rising portion 42 has a through hole 44 penetrating in the X-axis direction. One end of the first rod-shaped member 21 of the lower support member 20 is inserted into the through hole 44 of one rising portion 42, and the other end of the first rod-shaped member 21 is inserted into the through hole 44 of the other rising portion 42. As a result, the first rod-shaped member 21 is supported by the pair of rising portions 42 in a state where it can rotate around the X-axis and rotation around the Y-axis and Z-axis is restricted. As a result, the lower support member 20 including the first rod-shaped member 21 is fixed to the lower joint member 40, and the lower support member 20 is fixed to the lower base 120 including the rising base 122.

下側接合部材４０の各ストッパー部４６は、平板部４１の上面に固定された小片状の部分である。一方のストッパー部４６の上面により、下側受け部材２０の第２の棒状部材２２の一端部が支持されており、他方のストッパー部４６により、第２の棒状部材２２の他端部が支持されている。これにより、第２の棒状部材２２のＸ軸廻りの回転が拘束されており、ひいては、第２の棒状部材２２を含む下側受け部材２０のＸ軸廻りの回転が拘束されている。ただし、ストッパー部４６によって第２の棒状部材２２のＺ軸廻りの回転は拘束されていないため、下側受け部材２０が下側接合部材４０に固定された状態においても、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とのなす角が初期状態の９０度から変更可能となっている。なお、ストッパー部４６を省略し、代わりに、第１の棒状部材２１の両端部を立ち上がり部４２に剛接合することにより、下側受け部材２０のＸ軸廻りの回転を拘束してもよい。 Each stopper portion 46 of the lower joint member 40 is a small piece-like portion fixed to the upper surface of the flat plate portion 41. One end of the second rod-shaped member 22 of the lower support member 20 is supported by the upper surface of one stopper portion 46, and the other end of the second rod-shaped member 22 is supported by the other stopper portion 46. This restricts the rotation of the second rod-shaped member 22 around the X-axis, and thus restricts the rotation of the lower support member 20 including the second rod-shaped member 22 around the X-axis. However, since the stopper portion 46 does not restrict the rotation of the second rod-shaped member 22 around the Z-axis, the angle between the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 can be changed from the initial angle of 90 degrees even when the lower support member 20 is fixed to the lower joint member 40. The stopper portion 46 may be omitted, and instead both ends of the first rod-shaped member 21 may be rigidly joined to the rising portion 42 to restrict rotation of the lower support member 20 around the X-axis.

上側受け部材３０の構成は、上下逆向きである点を除き、上述した下側受け部材２０の構成と同一である。すなわち、上側受け部材３０は、第３の棒状部材３１と、第４の棒状部材３２とを有する。第３の棒状部材３１は、初期状態においてＸ軸方向に延伸する棒状の部材である。第３の棒状部材３１は、例えば棒鋼により構成されており、第３の棒状部材３１の延伸方向に直交する断面は、例えば円形である。また、第３の棒状部材３１の外径は、計測ポール１０の第３のスリット１３の幅と同一であるか、または、該幅より僅かに小さい。第４の棒状部材３２は、初期状態においてＹ軸方向に延伸する棒状の部材である。第４の棒状部材３２は、例えば棒鋼により構成されており、第４の棒状部材３２の延伸方向に直交する断面は、例えば円形である。また、第４の棒状部材３２の外径は、計測ポール１０の第４のスリット１４の幅と同一であるか、または、該幅より僅かに小さい。第４の棒状部材３２は、ボルト３６により、第３の棒状部材３１に対してＺ軸廻りに相対回転可能にピン接合されている。これにより、第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とのなす角が初期状態の９０度から変更可能となっている。上側受け部材３０は、特許請求の範囲における第２の受け部材の一例である。 The configuration of the upper support member 30 is the same as that of the lower support member 20 described above, except that it is upside down. That is, the upper support member 30 has a third rod-shaped member 31 and a fourth rod-shaped member 32. The third rod-shaped member 31 is a rod-shaped member extending in the X-axis direction in the initial state. The third rod-shaped member 31 is made of, for example, a steel bar, and the cross section perpendicular to the extension direction of the third rod-shaped member 31 is, for example, circular. The outer diameter of the third rod-shaped member 31 is the same as or slightly smaller than the width of the third slit 13 of the measurement pole 10. The fourth rod-shaped member 32 is a rod-shaped member extending in the Y-axis direction in the initial state. The fourth rod-shaped member 32 is made of, for example, a steel bar, and the cross section perpendicular to the extension direction of the fourth rod-shaped member 32 is, for example, circular. The outer diameter of the fourth rod-shaped member 32 is the same as or slightly smaller than the width of the fourth slit 14 of the measurement pole 10. The fourth rod-shaped member 32 is pin-joined to the third rod-shaped member 31 by a bolt 36 so as to be rotatable relative to the third rod-shaped member 31 around the Z axis. This allows the angle between the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 to be changed from the initial angle of 90 degrees. The upper support member 30 is an example of a second support member in the claims.

上側接合部材５０の構成は、上下逆向きである点を除き、上述した下側接合部材４０の構成と同一である。すなわち、上側接合部材５０は、平板部５１と、一対の立ち上がり部５２と、一対のストッパー部５６とを有している。平板部５１は、Ｚ軸方向に直交する平板形状の部分であり、上部構造体１１０（図２）の下面に、例えばボルト（不図示）により固定されている。上側接合部材５０の各立ち上がり部５２は、平板部５１の下面から下方向に延伸する平板状の部分であり、Ｘ軸方向に貫通する貫通孔５４が形成されている。一方の立ち上がり部５２の貫通孔５４には、上側受け部材３０の第３の棒状部材３１の一端部が挿入されており、他方の立ち上がり部５２の貫通孔５４には、第３の棒状部材３１の他端部が挿入されている。これにより、第３の棒状部材３１が、一対の立ち上がり部５２によって、Ｘ軸廻りに回転可能に、かつ、Ｙ軸およびＺ軸廻りの回転が拘束された状態で支持されている。その結果、第３の棒状部材３１を含む上側受け部材３０が上側接合部材５０に固定され、ひいては、上側受け部材３０が上部構造体１１０に固定されている。上側接合部材５０の各ストッパー部５６は、平板部５１の下面に固定された小片状の部分である。一方のストッパー部５６の下面により、上側受け部材３０の第４の棒状部材３２の一端部が支持されており、他方のストッパー部５６により、第４の棒状部材３２の他端部が支持されている。これにより、第４の棒状部材３２のＸ軸廻りの回転が拘束されており、ひいては、第４の棒状部材３２を含む上側受け部材３０のＸ軸廻りの回転が拘束されている。ただし、ストッパー部５６によって第４の棒状部材３２のＺ軸廻りの回転は拘束されていないため、上側受け部材３０が上側接合部材５０に固定された状態においても、第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とのなす角が初期状態の９０度から変更可能となっている。上側接合部材５０は、特許請求の範囲における第２の接合部材の一例である。 The configuration of the upper joint member 50 is the same as that of the lower joint member 40 described above, except that it is upside down. That is, the upper joint member 50 has a flat plate portion 51, a pair of rising portions 52, and a pair of stopper portions 56. The flat plate portion 51 is a flat plate-shaped portion perpendicular to the Z-axis direction, and is fixed to the lower surface of the upper structure 110 (FIG. 2) by, for example, bolts (not shown). Each rising portion 52 of the upper joint member 50 is a flat plate-shaped portion extending downward from the lower surface of the flat plate portion 51, and a through hole 54 penetrating in the X-axis direction is formed. One end of the third rod-shaped member 31 of the upper receiving member 30 is inserted into the through hole 54 of one rising portion 52, and the other end of the third rod-shaped member 31 is inserted into the through hole 54 of the other rising portion 52. As a result, the third rod-shaped member 31 is supported by the pair of rising parts 52 in a state in which it can rotate around the X-axis and rotation around the Y-axis and Z-axis is restricted. As a result, the upper support member 30 including the third rod-shaped member 31 is fixed to the upper joint member 50, and thus the upper support member 30 is fixed to the upper structure 110. Each stopper part 56 of the upper joint member 50 is a small piece-like part fixed to the lower surface of the flat plate part 51. One end of the fourth rod-shaped member 32 of the upper support member 30 is supported by the lower surface of one stopper part 56, and the other end of the fourth rod-shaped member 32 is supported by the other stopper part 56. As a result, the rotation around the X-axis of the fourth rod-shaped member 32 is restricted, and thus the rotation around the X-axis of the upper support member 30 including the fourth rod-shaped member 32 is restricted. However, because the stopper portion 56 does not restrict rotation of the fourth rod-shaped member 32 around the Z axis, the angle between the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 can be changed from the initial angle of 90 degrees even when the upper support member 30 is fixed to the upper joining member 50. The upper joining member 50 is an example of the second joining member in the claims.

図２（および後述する図５から図８）に示すように、下側受け部材２０の第１の棒状部材２１は、計測ポール１０の下端部に形成された第１のスリット１１に挿入されており、第２の棒状部材２２は、計測ポール１０の下端部に形成された第２のスリット１２に挿入されている。なお、上述したように、本実施形態では、第１のスリット１１が、計測ポール１０を構成する角形鋼管におけるＹ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されているため、第１の棒状部材２１の一端部が、一方の平板部に形成されたスリットに挿入されており、第１の棒状部材２１の他端部が、他方の平板部に形成されたスリットに挿入されている。同様に、本実施形態では、第２のスリット１２が、計測ポール１０を構成する角形鋼管におけるＸ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されているため、第２の棒状部材２２の一端部が、一方の平板部に形成されたスリットに挿入されており、第２の棒状部材２２の他端部が、他方の平板部に形成されたスリットに挿入されている。 As shown in FIG. 2 (and FIGS. 5 to 8 described later), the first rod-shaped member 21 of the lower support member 20 is inserted into the first slit 11 formed in the lower end of the measurement pole 10, and the second rod-shaped member 22 is inserted into the second slit 12 formed in the lower end of the measurement pole 10. As described above, in this embodiment, the first slit 11 is composed of two slits formed in two flat plate portions parallel to the Y-axis and Z-axis of the square steel pipe constituting the measurement pole 10, so that one end of the first rod-shaped member 21 is inserted into the slit formed in one flat plate portion, and the other end of the first rod-shaped member 21 is inserted into the slit formed in the other flat plate portion. Similarly, in this embodiment, the second slit 12 is composed of two slits formed in two flat plate portions parallel to the X-axis and Z-axis of the square steel pipe that constitutes the measurement pole 10, so that one end of the second rod-shaped member 22 is inserted into the slit formed in one flat plate portion, and the other end of the second rod-shaped member 22 is inserted into the slit formed in the other flat plate portion.

このように、本実施形態の変位計測装置１００では、下側受け部材２０の第１の棒状部材２１および第２の棒状部材２２が、それぞれ、計測ポール１０の下端部に形成された第１のスリット１１および第２のスリット１２に挿入されている。また、下側受け部材２０は、下側接合部材４０を介して、下部基礎１２０に固定されている。そのため、計測ポール１０の下端部は、Ｘ軸およびＹ軸廻りの回転を自在、Ｚ軸廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、下部基礎１２０に接合されている。なお、計測ポール１０の下端部は、例えばバネ等の付勢手段１０２（図１）により、下部基礎１２０側(下方向)に付勢されている。 In this manner, in the displacement measuring device 100 of this embodiment, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 of the lower support member 20 are inserted into the first slit 11 and the second slit 12 formed in the lower end of the measurement pole 10, respectively. The lower support member 20 is fixed to the lower foundation 120 via the lower joining member 40. Therefore, the lower end of the measurement pole 10 is joined to the lower foundation 120 so that it can rotate freely around the X-axis and Y-axis, is restricted from rotating around the Z-axis, and can move freely in the material axis direction. The lower end of the measurement pole 10 is urged toward the lower foundation 120 (downward) by a urging means 102 (FIG. 1), such as a spring.

また、図２（および後述する図５から図８）に示すように、上側受け部材３０の第３の棒状部材３１は、計測ポール１０の上端部に形成された第３のスリット１３に挿入されており、第４の棒状部材３２は、計測ポール１０の上端部に形成された第４のスリット１４に挿入されている。なお、上述したように、本実施形態では、第３のスリット１３が、計測ポール１０を構成する角形鋼管におけるＹ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されているため、第３の棒状部材３１の一端部が、一方の平板部に形成されたスリットに挿入され、第３の棒状部材３１の他端部が、他方の平板部に形成されたスリットに挿入されている。同様に、本実施形態では、第４のスリット１４が、計測ポール１０を構成する角形鋼管におけるＸ軸およびＺ軸に平行な２つの平板部に形成された２つのスリットから構成されているため、第４の棒状部材３２の一端部が、一方の平板部に形成されたスリットに挿入され、第４の棒状部材３２の他端部が、他方の平板部に形成されたスリットに挿入されている。 2 (and FIGS. 5 to 8 described later), the third rod-shaped member 31 of the upper support member 30 is inserted into the third slit 13 formed in the upper end of the measurement pole 10, and the fourth rod-shaped member 32 is inserted into the fourth slit 14 formed in the upper end of the measurement pole 10. As described above, in this embodiment, the third slit 13 is composed of two slits formed in two flat plate portions parallel to the Y-axis and Z-axis of the square steel pipe constituting the measurement pole 10, so that one end of the third rod-shaped member 31 is inserted into the slit formed in one flat plate portion, and the other end of the third rod-shaped member 31 is inserted into the slit formed in the other flat plate portion. Similarly, in this embodiment, the fourth slit 14 is composed of two slits formed in two flat plate portions parallel to the X-axis and Z-axis of the square steel pipe that constitutes the measurement pole 10, so that one end of the fourth rod-shaped member 32 is inserted into the slit formed in one flat plate portion, and the other end of the fourth rod-shaped member 32 is inserted into the slit formed in the other flat plate portion.

このように、本実施形態の変位計測装置１００では、上側受け部材３０の第３の棒状部材３１および第４の棒状部材３２が、それぞれ、計測ポール１０の上端部に形成された第３のスリット１３および第４のスリット１４に挿入されている。また、上側受け部材３０は、上側接合部材５０を介して、上部構造体１１０に固定されている。そのため、計測ポール１０の上端部は、Ｘ軸およびＹ軸廻りの回転を自在、Ｚ軸廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、上部構造体１１０に接合されている。 In this manner, in the displacement measurement device 100 of this embodiment, the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 of the upper support member 30 are inserted into the third slit 13 and the fourth slit 14 formed in the upper end of the measurement pole 10, respectively. The upper support member 30 is also fixed to the upper structure 110 via the upper joining member 50. Therefore, the upper end of the measurement pole 10 is joined to the upper structure 110 so that it can rotate freely around the X-axis and Y-axis, is restricted from rotating around the Z-axis, and can move freely in the material axis direction.

（傾斜計６０の構成）
傾斜計６０は、計測ポール１０に取り付けられており、計測ポール１０のＺ軸方向に対する傾き（ＸＺ面内およびＹＺ面内の傾き）を計測する２方向傾斜センサーである。図２に示すように、本実施形態では、傾斜計６０は、計測ポール１０を構成する角形鋼管におけるＸ軸およびＺ軸に平行な側面に取り付けられている。傾斜計６０は、計測ポール１０の傾きを計測可能な装置であれば、どのような装置であってもよいが、例えば小型軽量なＭＥＭＳセンサーである。 (Configuration of the inclinometer 60)
The inclinometer 60 is attached to the measurement pole 10 and is a two-way inclinometer sensor that measures the inclination of the measurement pole 10 with respect to the Z-axis direction (inclination in the XZ plane and the YZ plane). As shown in Fig. 2, in this embodiment, the inclinometer 60 is attached to a side surface parallel to the X-axis and Z-axis of the square steel pipe that constitutes the measurement pole 10. The inclinometer 60 may be any device capable of measuring the inclination of the measurement pole 10, and is, for example, a small and lightweight MEMS sensor.

図１に示すように、傾斜計６０は、配線ケーブル１５２を介して制御装置１５０と接続されている。傾斜計６０には、配線ケーブル１５２を介して電力が供給され、また、傾斜計６０により計測された各時刻における計測ポール１０の傾きを示すデータは、配線ケーブル１５２を介して制御装置１５０に転送される。 As shown in FIG. 1, the inclinometer 60 is connected to the control device 150 via a wiring cable 152. Power is supplied to the inclinometer 60 via the wiring cable 152, and data indicating the inclination of the measurement pole 10 at each time measured by the inclinometer 60 is transferred to the control device 150 via the wiring cable 152.

免震層ＳＩへの変位計測装置１００の設置の際には、計測ポール１０の下端に下側受け部材２０および下側接合部材４０を組み付け、計測ポール１０の上端に上側受け部材３０および上側接合部材５０を組み付けた後、免震層ＳＩにおける所定の位置に固定する。また、免震層ＳＩからの変位計測装置１００の撤去の際には、下側接合部材４０と立ち上がり基礎１２２との締結を解除し、下側接合部材４０を立ち上がり基礎１２２の位置から水平方向にずらして分解・撤去する。 When installing the displacement measuring device 100 in the seismic isolation layer SI, the lower support member 20 and the lower joint member 40 are attached to the lower end of the measurement pole 10, and the upper support member 30 and the upper joint member 50 are attached to the upper end of the measurement pole 10, and then fixed in a predetermined position in the seismic isolation layer SI. When removing the displacement measuring device 100 from the seismic isolation layer SI, the fastening between the lower joint member 40 and the rising foundation 122 is released, and the lower joint member 40 is displaced horizontally from the position of the rising foundation 122 and disassembled and removed.

Ａ－３．変位計測装置１００の動作：
次に、地震時等に上部構造体１１０と下部基礎１２０との間で相対変位が発生した際の変位計測装置１００の動作について説明する。 A-3. Operation of the displacement measuring device 100:
Next, the operation of the displacement measuring device 100 when a relative displacement occurs between the upper structure 110 and the lower foundation 120 due to an earthquake or the like will be described.

Ａ－３－１．Ｘ軸方向への変位時の変位計測装置１００の動作：
まず、上部構造体１１０が下部基礎１２０に対してＸ軸方向に変位量δ_Ｘだけ相対変位したとき（以下、単に「Ｘ軸方向への変位時」という。）における変位計測装置１００の動作を説明する。図５は、Ｘ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図である。図５のＡ欄には、変位計測装置１００のＸＺ側面構成が示されており、図５のＢ欄には、変位計測装置１００のＹＺ側面構成が示されており、図５のＣ欄には、計測ポール１０の下端部周辺のＸＺ側面構成が拡大して示されている。 A-3-1. Operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the X-axis direction:
First, the operation of the displacement measurement device 100 when the upper structure 110 is displaced relative to the lower foundation 120 in the X-axis direction by a displacement amount _δX (hereinafter simply referred to as "displacement in the X-axis direction" will be described. Figure 5 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement measurement device 100 when displaced in the X-axis direction. Column A of Figure 5 shows the XZ side configuration of the displacement measurement device 100, column B of Figure 5 shows the YZ side configuration of the displacement measurement device 100, and column C of Figure 5 shows an enlarged view of the XZ side configuration around the lower end of the measurement pole 10.

上述したように、計測ポール１０の下端部は、Ｘ軸およびＹ軸廻りの回転を自在、Ｚ軸廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、下部基礎１２０に接合されており、かつ、計測ポール１０の上端部は、Ｘ軸およびＹ軸廻りの回転を自在、Ｚ軸廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、上部構造体１１０に接合されている。そのため、Ｘ軸方向への変位時には、図５のＡ欄に示すように、初期状態においてＺ軸方向に延伸する姿勢であった計測ポール１０が、Ｙ軸廻りに回転して傾斜する。なお、免震装置（積層ゴム支承やすべり支承などの荷重支持部材）のＺ軸方向の剛性は十分に大きく、地震時等における上部構造体１１０と下部基礎１２０との間のＺ軸方向の相対変位は略ゼロであるため、Ｚ軸方向における下側受け部材２０の中心と上側受け部材３０の中心との間の距離(以下、「受け部材間鉛直距離」という。)ｈは、地震時等においても一定とみなすことができる。 As described above, the lower end of the measurement pole 10 is joined to the lower foundation 120 so as to rotate freely around the X-axis and Y-axis, to be restricted from rotating around the Z-axis, and to be freely displaced in the material axis direction, and the upper end of the measurement pole 10 is joined to the upper structure 110 so as to rotate freely around the X-axis and Y-axis, to be restricted from rotating around the Z-axis, and to be freely displaced in the material axis direction. Therefore, when displaced in the X-axis direction, as shown in column A of FIG. 5, the measurement pole 10, which was in a posture extending in the Z-axis direction in the initial state, rotates around the Y-axis and tilts. Note that the rigidity of the seismic isolation device (load support member such as laminated rubber bearing or sliding bearing) in the Z-axis direction is sufficiently large, and the relative displacement in the Z-axis direction between the upper structure 110 and the lower foundation 120 during an earthquake or the like is approximately zero, so the distance h between the center of the lower support member 20 and the center of the upper support member 30 in the Z-axis direction (hereinafter referred to as the "vertical distance between support members") can be considered to be constant even during an earthquake or the like.

計測ポール１０が傾斜すると、計測ポール１０の材軸方向に沿った下側受け部材２０と上側受け部材３０との間の中心間距離（以下、「受け部材間実距離Ｌ」という。）は、初期状態の値、すなわち受け部材間鉛直距離ｈから、下記の式（１）で表される値に増加する。そのため、下側受け部材２０を構成する第１の棒状部材２１および第２の棒状部材２２は、それぞれ、計測ポール１０の下端部に形成された第１のスリット１１および第２のスリット１２内を相対的に移動する。このとき、図５のＣ欄に示すように、第１の棒状部材２１の一端部（図の例では右端部）が、スリット範囲ＳＲに形成された第１のスリット１１の上端に接触する。また、上側受け部材３０を構成する第３の棒状部材３１および第４の棒状部材３２は、それぞれ、計測ポール１０の上端部に形成された第３のスリット１３および第４のスリット１４内を相対的に移動する。なお、下側受け部材２０を構成する第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とは、互いに直交した状態を維持し、上側受け部材３０を構成する第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とは、互いに直交した状態を維持する。

When the measurement pole 10 is tilted, the center-to-center distance between the lower support member 20 and the upper support member 30 along the material axis direction of the measurement pole 10 (hereinafter referred to as "actual distance L between support members") increases from the initial value, i.e., the vertical distance h between the support members, to a value expressed by the following formula (1). Therefore, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 constituting the lower support member 20 move relatively within the first slit 11 and the second slit 12 formed at the lower end of the measurement pole 10, respectively. At this time, as shown in column C of FIG. 5, one end of the first rod-shaped member 21 (the right end in the example shown in the figure) comes into contact with the upper end of the first slit 11 formed in the slit range SR. In addition, the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 constituting the upper support member 30 move relatively within the third slit 13 and the fourth slit 14 formed at the upper end of the measurement pole 10, respectively. In addition, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 that constitute the lower support member 20 maintain a perpendicular state to each other, and the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 that constitute the upper support member 30 maintain a perpendicular state to each other.

計測ポール１０がＹ軸廻りに回転して傾斜すると、傾斜計６０によって、計測ポール１０の傾斜角θ_Ｙ（Ｚ軸方向からのＹ軸廻りの傾斜角）が計測される。傾斜計６０から計測ポール１０の傾斜角θ_Ｙの計測結果を受け取った制御装置１５０は、下記の式（２）に従い、上部構造体１１０の下部基礎１２０に対するＸ軸方向の変位量δ_Ｘを算出する。

When the measurement pole 10 rotates around the Y-axis and tilts, the inclinometer 60 measures the tilt angle θ _Y (tilt angle around the Y-axis from the Z-axis direction) of the measurement pole 10. The control device 150 receives the measurement result of the tilt angle θ _Y of the measurement pole 10 from the inclinometer 60 and calculates the displacement δ _X of the upper structure 110 in the X-axis direction relative to the lower foundation 120 according to the following equation (2).

Ａ－３－２．Ｙ軸方向への変位時の変位計測装置１００の動作：
次に、上部構造体１１０が下部基礎１２０に対してＹ軸方向に変位量δ_Ｙだけ相対変位したとき（以下、単に「Ｙ軸方向への変位時」という。）における変位計測装置１００の動作を説明する。図６は、Ｙ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図である。図６のＡ欄には、変位計測装置１００のＸＺ側面構成が示されており、図６のＢ欄には、変位計測装置１００のＹＺ側面構成が示されており、図６のＣ欄には、計測ポール１０の下端部周辺のＹＺ側面構成が拡大して示されている。 A-3-2. Operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the Y-axis direction:
Next, the operation of the displacement measuring device 100 when the upper structure 110 is displaced relative to the lower foundation 120 in the Y-axis direction by a displacement amount _δY (hereinafter simply referred to as "displacement in the Y-axis direction" will be described. Figure 6 is an explanatory diagram showing the operation of the displacement measuring device 100 when displaced in the Y-axis direction. Column A of Figure 6 shows the XZ side configuration of the displacement measuring device 100, column B of Figure 6 shows the YZ side configuration of the displacement measuring device 100, and column C of Figure 6 shows an enlarged view of the YZ side configuration around the lower end of the measurement pole 10.

Ｙ軸方向への変位時には、図６のＢ欄に示すように、初期状態においてＺ軸方向に延伸する姿勢であった計測ポール１０が、Ｘ軸廻りに回転して傾斜する。計測ポール１０が傾斜すると、受け部材間実距離Ｌは、初期状態の値、すなわち受け部材間鉛直距離ｈから、下記の式（３）で表される値に増加する。そのため、下側受け部材２０を構成する第１の棒状部材２１および第２の棒状部材２２は、それぞれ、計測ポール１０の下端部に形成された第１のスリット１１および第２のスリット１２内を相対的に移動する。このとき、図６のＣ欄に示すように、第２の棒状部材２２の一端部（図の例では右端部）が、スリット範囲ＳＲに形成された第２のスリット１２の上端に接触する。また、上側受け部材３０を構成する第３の棒状部材３１および第４の棒状部材３２は、それぞれ、計測ポール１０の上端部に形成された第３のスリット１３および第４のスリット１４内を相対的に移動する。なお、下側受け部材２０を構成する第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とは、互いに直交した状態を維持し、上側受け部材３０を構成する第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とは、互いに直交した状態を維持する。

During displacement in the Y-axis direction, as shown in B of FIG. 6, the measurement pole 10, which was initially in a position extending in the Z-axis direction, rotates around the X-axis and tilts. When the measurement pole 10 tilts, the actual distance L between the receiving members increases from the initial value, i.e., the vertical distance h between the receiving members, to a value expressed by the following formula (3). Therefore, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 constituting the lower receiving member 20 move relatively within the first slit 11 and the second slit 12 formed at the lower end of the measurement pole 10, respectively. At this time, as shown in C of FIG. 6, one end of the second rod-shaped member 22 (the right end in the example shown) comes into contact with the upper end of the second slit 12 formed in the slit range SR. In addition, the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 constituting the upper receiving member 30 move relatively within the third slit 13 and the fourth slit 14 formed at the upper end of the measurement pole 10, respectively. In addition, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 that constitute the lower support member 20 maintain a perpendicular state to each other, and the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 that constitute the upper support member 30 maintain a perpendicular state to each other.

計測ポール１０がＸ軸廻りに回転して傾斜すると、傾斜計６０によって、計測ポール１０の傾斜角θ_Ｘ（Ｚ軸方向からのＸ軸廻りの傾斜角）が計測される。傾斜計６０から計測ポール１０の傾斜角θ_Ｘの計測結果を受け取った制御装置１５０は、下記の式（４）に従い、上部構造体１１０の下部基礎１２０に対するＹ軸方向の変位量δ_Ｙを算出する。

When the measurement pole 10 rotates around the X-axis and tilts, the inclinometer 60 measures the tilt angle _θX (tilt angle around the X-axis from the Z-axis direction) of the measurement pole 10. The control device 150 receives the measurement result of the tilt angle _θX of the measurement pole 10 from the inclinometer 60 and calculates the displacement _δY of the upper structure 110 in the Y-axis direction relative to the lower foundation 120 according to the following equation (4).

Ａ－３－３．Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時の変位計測装置１００の動作：
次に、上部構造体１１０が下部基礎１２０に対して、Ｘ軸方向に変位量δ_Ｘだけ相対変位し、かつ、Ｙ軸方向に変位量δ_Ｙだけ相対変位したとき（以下、単に「Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時」という。）における変位計測装置１００の動作を説明する。なお、以下では、δ_Ｘ≧δ_Ｙの場合について説明するが、δ_Ｘ＜δ_Ｙの場合においても、下側受け部材２０とスリットとの接触位置が異なる点を除いて同様である。図７および図８は、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時における変位計測装置１００の動作を示す説明図である。図７のＡ欄には、変位計測装置１００のＸＺ側面構成が示されており、図７のＢ欄には、変位計測装置１００のＹＺ側面構成が示されており、図８のＡ欄には、計測ポール１０の下端部周辺のＸＺ側面（図７のＢ欄に示すＢ面Ｆｂ）の構成が拡大して示されており、図８のＢ欄には、計測ポール１０の下端部周辺のＸＺ側面（図７のＢ欄に示すＡ面Ｆａ）の構成が拡大して示されており、図８のＣ欄には、下側受け部材２０のＸＹ平面（上面）の構成が拡大して示されている。 A-3-3. Operation of the displacement measuring device 100 when displacing in the X-axis direction and the Y-axis direction:
Next, the operation of the displacement measuring device 100 when the upper structure 110 is displaced relative to the lower foundation 120 by a displacement amount _δX in the X-axis direction and a displacement amount _δY in the Y-axis direction (hereinafter simply referred to as "displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction" will be described. Note that, although the case of _δX ≧ _δY will be described below, the same applies to the case of _δX < _δY , except that the contact position between the lower support member 20 and the slit is different. Figures 7 and 8 are explanatory diagrams showing the operation of the displacement measuring device 100 when displaced in the X-axis direction and the Y-axis direction. 7 shows the XZ side configuration of the displacement measuring device 100, and FIG. 7 shows the YZ side configuration of the displacement measuring device 100. FIG. 8 shows an enlarged view of the XZ side configuration (face B Fb shown in FIG. 7B) around the lower end of the measurement pole 10 in FIG. 7A. FIG. 8 shows an enlarged view of the XZ side configuration (face A Fa shown in FIG. 7B) around the lower end of the measurement pole 10 in FIG. 7B. FIG. 8 shows an enlarged view of the XY plane (upper surface) of the lower support member 20 in FIG. 7C.

Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時には、図７のＡ欄およびＢ欄に示すように、初期状態においてＺ軸方向に延伸する姿勢であった計測ポール１０が、Ｙ軸廻りおよびＸ軸廻りに回転して傾斜する。計測ポール１０が傾斜すると、受け部材間実距離Ｌは、初期状態の値、すなわち受け部材間鉛直距離ｈから、下記の式（５）で表される値に増加する。そのため、下側受け部材２０を構成する第１の棒状部材２１および第２の棒状部材２２は、それぞれ、計測ポール１０の下端部に形成された第１のスリット１１および第２のスリット１２内を相対的に移動する。このとき、図８のＡ欄に示すように、第１の棒状部材２１の一端部（図の例では右端部）が、スリット範囲ＳＲに形成された第１のスリット１１の上端に接触する。また、上側受け部材３０を構成する第３の棒状部材３１および第４の棒状部材３２は、それぞれ、計測ポール１０の上端部に形成された第３のスリット１３および第４のスリット１４内を相対的に移動する。なお、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時には、下側受け部材２０を構成する第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とのなす角は、図８のＣ欄に示すように、初期状態における９０度から角度φだけ変化し、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とが互いに直交しない状態となる。同様に、Ｘ軸方向およびＹ軸方向への変位時には、上側受け部材３０を構成する第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とのなす角は、初期状態における９０度から変化し、第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とが互いに直交しない状態となる。

During displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction, as shown in columns A and B of Fig. 7, the measurement pole 10, which was initially in a position extending in the Z-axis direction, rotates around the Y-axis and the X-axis and tilts. When the measurement pole 10 tilts, the actual distance L between the receiving members increases from the initial value, i.e., the vertical distance h between the receiving members, to a value expressed by the following formula (5). Therefore, the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 constituting the lower receiving member 20 move relatively within the first slit 11 and the second slit 12 formed at the lower end of the measurement pole 10, respectively. At this time, as shown in column A of Fig. 8, one end of the first rod-shaped member 21 (the right end in the example shown) comes into contact with the upper end of the first slit 11 formed in the slit range SR. The third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 constituting the upper support member 30 move relatively in the third slit 13 and the fourth slit 14 formed in the upper end of the measurement pole 10, respectively. When displaced in the X-axis direction and the Y-axis direction, the angle between the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 constituting the lower support member 20 changes by an angle φ from 90 degrees in the initial state, as shown in column C of Fig. 8, so that the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 are not perpendicular to each other. Similarly, when displaced in the X-axis direction and the Y-axis direction, the angle between the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 constituting the upper support member 30 changes from 90 degrees in the initial state, so that the third rod-shaped member 31 and the fourth rod-shaped member 32 are not perpendicular to each other.

計測ポール１０がＹ軸廻りおよびＸ軸廻りに回転して傾斜すると、傾斜計６０によって、計測ポール１０の傾斜角θ_Ｙ（Ｚ軸方向からのＹ軸廻りの傾斜角）および傾斜角θ_Ｘ（Ｚ軸方向からのＸ軸廻りの傾斜角）が計測される。傾斜計６０から計測ポール１０の傾斜角θ_Ｙおよび傾斜角θ_Ｘの計測結果を受け取った制御装置１５０は、下記の式（６）および（７）に従い、上部構造体１１０の下部基礎１２０に対するＸ軸方向の変位量δ_ＸおよびＹ軸方向の変位量δ_Ｙを算出する。

When the measurement pole 10 rotates around the Y-axis and the X-axis and tilts, the inclinometer 60 measures the inclination angle θ _Y (the inclination angle around the Y-axis from the Z-axis direction) and the inclination angle θ _X (the inclination angle around the X-axis from the Z-axis direction) of the measurement pole 10. The control device 150 receives the measurement results of the inclination angles θ _Y and θ _X of the measurement pole 10 from the inclinometer 60 and calculates the displacement amount δ _X in the X-axis direction and the displacement amount δ _Y in the Y-axis direction of the upper structure 110 relative to the lower foundation 120 according to the following equations (6) and (7).

例えば、受け部材間鉛直距離ｈ＝１６００ｍｍ、Ｘ軸方向への変位量δ_Ｘ＝５６６ｍｍ、Ｙ軸方向への変位量δ_Ｙ＝５６６ｍｍである場合、実際の変位量は約８００ｍｍ、傾斜角θ_Ｙは約１９．５度、傾斜角θ_Ｘは約１９．５度、受け部材間実距離Ｌは約１７８８ｍｍとなり、受け部材間実距離Ｌは、初期状態の値ｈから約１８８ｍｍ増加することとなる。そのため、計測ポール１０の各スリットの深さを２００ｍｍ程度にすればよく、十分実用範囲であると言える。なお、計測ポール１０の自重によって計測ポール１０は下側受け部材２０上に載置されるため、計測ポール１０の下端部に形成される各スリットの深さを、計測ポール１０の上端部に形成される各スリットの深さより浅くしてもよい。例えば、計測ポール１０の下端部に形成される各スリットの深さを１００ｍｍ程度とし、計測ポール１０の上端部に形成される各スリットの深さを２００ｍｍ程度としてもよい。また、計測ポール１０を構成する角形鋼管を、□－１００×１００×２．３とすると、第２の棒状部材２２のスリット延伸方向の移動量ｖ（図８のＢ欄参照）＝５０×ｔａｎθ_Ｘ＝約１７．６ｍｍとなり、第２の棒状部材２２の水平方向の移動量ｕ(同)＝ｖ×ｓｉｎθ_Ｘ＝約５．８４ｍｍとなり、それぞれかなり小さい値となる。また、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とのなす角の変化量φ＝ｔａｎ^－１（ｕ／５０）＝約６．６７度となり、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とのなす角が、初期状態の９０度から僅かに変化することとなる。なお、このとき、計測ポール１０もＺ軸廻りに回転するが、計測ポール１０の側面の傾斜角は該回転によって変化しないため、変位量δ_Ｘおよびδ_Ｙと傾斜角θ_Ｙおよびθ_Ｘの関係は変わらない。 For example, when the vertical distance between the receiving members is h=1600 mm, the displacement in the X-axis direction is _δX =566 mm, and the displacement in the Y-axis direction is _δY =566 mm, the actual displacement is about 800 mm, the inclination angle _θY is about 19.5 degrees, the inclination angle _θX is about 19.5 degrees, and the actual distance L between the receiving members is about 1788 mm, and the actual distance L between the receiving members increases by about 188 mm from the initial value h. Therefore, it can be said that the depth of each slit of the measurement pole 10 is about 200 mm, which is sufficiently within the practical range. Note that, since the measurement pole 10 is placed on the lower receiving member 20 due to its own weight, the depth of each slit formed at the lower end of the measurement pole 10 may be shallower than the depth of each slit formed at the upper end of the measurement pole 10. For example, the depth of each slit formed at the lower end of the measurement pole 10 may be about 100 mm, and the depth of each slit formed at the upper end of the measurement pole 10 may be about 200 mm. If the square steel pipe constituting the measurement pole 10 is □-100×100×2.3, then the amount of movement v (see column B in FIG. 8) of the second rod-shaped member 22 in the slit extension direction is 50×tan _θX = about 17.6 mm, and the amount of movement u (see column B in FIG. 8) of the second rod-shaped member 22 in the horizontal direction is 5.84 _mm , which are both fairly small values. Also, the amount of change in the angle between the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 is φ=tan ^-1 (u/50) = about 6.67 degrees, which means that the angle between the first rod-shaped member 21 and the second rod-shaped member 22 changes slightly from the initial angle of 90 degrees. At this time, the measurement pole 10 also rotates around the Z axis, but the inclination angle of the side surface of the measurement pole 10 does not change due to this rotation, so the relationship between the displacement amounts _δX and _δY and the inclination angles _θY and _θX does not change.

Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の変位計測装置１００は、Ｚ軸方向（鉛直方向）に対向する下部基礎１２０と上部構造体１１０との間のＸ軸方向およびＹ軸方向の相対変位を計測する装置である。変位計測装置１００は、計測ポール１０と、下側受け部材２０と、上側受け部材３０と、傾斜計６０とを備える。計測ポール１０は、初期状態（下部基礎１２０と上部構造体１１０との間のＸ軸方向およびＹ軸方向の相対変位がゼロである状態）においてＺ軸方向に延伸する部材である。計測ポール１０の下端部には、初期状態においてＸ軸方向に平行であり、かつ、Ｚ軸方向に延伸する第１のスリット１１と、初期状態においてＹ軸方向に平行であり、かつ、Ｚ軸方向に延伸する第２のスリット１２とが形成されている。計測ポール１０の上端部には、初期状態においてＸ軸方向に平行であり、かつ、Ｚ軸方向に延伸する第３のスリット１３と、初期状態においてＹ軸方向に平行であり、かつ、Ｚ軸方向に延伸する第４のスリット１４とが形成されている。下側受け部材２０は、下部基礎１２０に固定されており、第１の棒状部材２１と第２の棒状部材２２とを有する。第１の棒状部材２１は、初期状態においてＸ軸方向に延伸し、かつ、計測ポール１０に形成された第１のスリット１１に挿入されている。第２の棒状部材２２は、初期状態においてＹ軸方向に延伸し、計測ポール１０に形成された第２のスリット１２に挿入されており、かつ、第１の棒状部材２１に対してＺ軸廻りに相対回転可能に接合されている。上側受け部材３０は、上部構造体１１０に固定されており、第３の棒状部材３１と第４の棒状部材３２とを有する。第３の棒状部材３１は、初期状態においてＸ軸方向に延伸し、かつ、計測ポール１０に形成された第３のスリット１３に挿入されている。第４の棒状部材３２は、初期状態においてＹ軸方向に延伸し、計測ポール１０に形成された第４のスリット１４に挿入されており、かつ、第３の棒状部材３１に対してＺ軸廻りに相対回転可能に接合されている。傾斜計６０は、計測ポール１０に取り付けられ、計測ポール１０のＺ軸方向に対する傾きを計測する。 A-4. Advantages of this embodiment:
As described above, the displacement measuring device 100 of this embodiment is a device that measures the relative displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction between the lower foundation 120 and the upper structure 110 that face each other in the Z-axis direction (vertical direction). The displacement measuring device 100 includes a measurement pole 10, a lower support member 20, an upper support member 30, and an inclinometer 60. The measurement pole 10 is a member that extends in the Z-axis direction in the initial state (a state in which the relative displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction between the lower foundation 120 and the upper structure 110 is zero). A first slit 11 that is parallel to the X-axis direction in the initial state and extends in the Z-axis direction, and a second slit 12 that is parallel to the Y-axis direction in the initial state and extends in the Z-axis direction are formed in the lower end of the measurement pole 10. The upper end of the measurement pole 10 is formed with a third slit 13 that is parallel to the X-axis direction in the initial state and extends in the Z-axis direction, and a fourth slit 14 that is parallel to the Y-axis direction in the initial state and extends in the Z-axis direction. The lower support member 20 is fixed to the lower foundation 120 and has a first rod-shaped member 21 and a second rod-shaped member 22. The first rod-shaped member 21 extends in the X-axis direction in the initial state and is inserted into the first slit 11 formed in the measurement pole 10. The second rod-shaped member 22 extends in the Y-axis direction in the initial state and is inserted into the second slit 12 formed in the measurement pole 10, and is joined to the first rod-shaped member 21 so as to be rotatable relative to the first rod-shaped member 21 around the Z-axis. The upper support member 30 is fixed to the upper structure 110 and has a third rod-shaped member 31 and a fourth rod-shaped member 32. The third rod-shaped member 31 extends in the X-axis direction in the initial state, and is inserted into a third slit 13 formed in the measurement pole 10. The fourth rod-shaped member 32 extends in the Y-axis direction in the initial state, and is inserted into a fourth slit 14 formed in the measurement pole 10, and is joined to the third rod-shaped member 31 so as to be rotatable relative to the Z-axis. The inclinometer 60 is attached to the measurement pole 10, and measures the inclination of the measurement pole 10 with respect to the Z-axis direction.

本実施形態の変位計測装置１００は、このような構成であるため、計測ポール１０の下端部が、Ｘ軸およびＹ軸廻りの回転を自在、Ｚ軸廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、下部基礎１２０に接合され、かつ、計測ポール１０の上端部が、Ｘ軸およびＹ軸廻りの回転を自在、Ｚ軸廻りの回転を拘束、材軸方向の変位を自在に、上部構造体１１０に接合された状態となっている。そのため、地震時等に上部構造体１１０と下部基礎１２０とが水平方向に相対変位した際に、計測ポール１０がＺ軸方向に対して傾く。該傾きに伴い発生する計測ポール１０の材軸方向の変位については、下側受け部材２０および上側受け部材３０を構成する各棒状部材が計測ポール１０に形成された各スリット内を移動することで対応できる。そして、傾斜計６０により計測された計測ポール１０の傾きを用いて、下部基礎１２０と上部構造体１１０との間のＸ軸方向およびＹ軸方向の相対変位を算出することができる。従って、本実施形態の変位計測装置１００によれば、設置スペースが小さく、かつ、免震層ＳＩに入ることなく遠隔からリアルタイムで変位データを取得・確認することができる変位計測装置を実現することができると共に、自在継手や滑り軸受等の精密機械部品を用いることなく、例えば角形鋼管や鋼板、棒鋼といった汎用構造部品を用いて、比較的簡易、軽量かつ安価な構成の変位計測装置を実現することができる。 Since the displacement measuring device 100 of this embodiment has such a configuration, the lower end of the measurement pole 10 is joined to the lower foundation 120 so as to rotate freely around the X-axis and Y-axis, to restrict rotation around the Z-axis, and to freely displace in the material axis direction, and the upper end of the measurement pole 10 is joined to the upper structure 110 so as to rotate freely around the X-axis and Y-axis, to restrict rotation around the Z-axis, and to freely displace in the material axis direction. Therefore, when the upper structure 110 and the lower foundation 120 are displaced relatively in the horizontal direction during an earthquake, the measurement pole 10 tilts with respect to the Z-axis. The displacement of the material axis direction of the measurement pole 10 caused by the tilt can be handled by moving each rod-shaped member constituting the lower support member 20 and the upper support member 30 within each slit formed in the measurement pole 10. Then, the relative displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction between the lower foundation 120 and the upper structure 110 can be calculated using the tilt of the measurement pole 10 measured by the inclinometer 60. Therefore, with the displacement measuring device 100 of this embodiment, it is possible to realize a displacement measuring device that requires a small installation space and can remotely acquire and confirm displacement data in real time without entering the seismic isolation layer SI. It is also possible to realize a displacement measuring device with a relatively simple, lightweight, and inexpensive configuration using general-purpose structural parts such as square steel pipes, steel plates, and steel bars, without using precision mechanical parts such as universal joints and sliding bearings.

また、本実施形態の変位計測装置１００は、さらに、下側接合部材４０と上側接合部材５０とを備える。下側接合部材４０は、下側受け部材２０を、第１の棒状部材２１（または第２の棒状部材２２）のＺ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の軸廻りの回転を拘束しつつ、下部基礎１２０に固定する。上側接合部材５０は、上側受け部材３０を、第３の棒状部材３１（または第４の棒状部材３２）のＺ軸方向、Ｘ軸方向およびＹ軸方向の軸廻りの回転を拘束しつつ、上部構造体１１０に固定する。そのため、本実施形態の変位計測装置１００によれば、下部基礎１２０と上部構造体１１０との間のＸ軸方向およびＹ軸方向の相対変位を精度良く算出することができると共に、免震層ＳＩへの変位計測装置１００の設置の容易化を実現することができる。 The displacement measuring device 100 of this embodiment further includes a lower joint member 40 and an upper joint member 50. The lower joint member 40 fixes the lower support member 20 to the lower foundation 120 while restricting the rotation of the first rod-shaped member 21 (or the second rod-shaped member 22) around the Z-axis, X-axis, and Y-axis axes. The upper joint member 50 fixes the upper support member 30 to the upper structure 110 while restricting the rotation of the third rod-shaped member 31 (or the fourth rod-shaped member 32) around the Z-axis, X-axis, and Y-axis axes. Therefore, according to the displacement measuring device 100 of this embodiment, the relative displacement in the X-axis and Y-axis directions between the lower foundation 120 and the upper structure 110 can be calculated with high accuracy, and the displacement measuring device 100 can be easily installed in the seismic isolation layer SI.

また、本実施形態の変位計測装置１００では、初期状態における計測ポール１０のＺ軸方向に直交する断面は、２軸対称閉断面である。そのため、本実施形態の変位計測装置１００によれば、下部基礎１２０と上部構造体１１０との間のＸ軸方向およびＹ軸方向の相対変位を精度良く算出することができる。 In addition, in the displacement measurement device 100 of this embodiment, the cross section perpendicular to the Z-axis direction of the measurement pole 10 in the initial state is a biaxially symmetric closed cross section. Therefore, according to the displacement measurement device 100 of this embodiment, the relative displacement in the X-axis direction and the Y-axis direction between the lower foundation 120 and the upper structure 110 can be calculated with high accuracy.

また、本実施形態の変位計測装置１００は、さらに、計測ポール１０を下方向に付勢する付勢手段１０２を備える。そのため、本実施形態の変位計測装置１００によれば、地震時等の際の計測ポール１０の上下動を抑制することができ、変位計測装置１００の破損の発生を抑制することができる。 The displacement measuring device 100 of this embodiment further includes a biasing means 102 that biases the measurement pole 10 downward. Therefore, according to the displacement measuring device 100 of this embodiment, the vertical movement of the measurement pole 10 during an earthquake or the like can be suppressed, and the occurrence of damage to the displacement measuring device 100 can be suppressed.

なお、受け部材間鉛直距離ｈは、上部構造体１１０と下部基礎１２０との間で想定される水平方向の相対変位量の１／２以上であることが好ましい。このような構成とすることにより、地震時等における計測ポール１０の傾斜角を２６．５度程度未満とすることができ、計測ポール１０の上下端部に形成する各スリットの深さを０．１２×ｈ程度未満にすることができ、計測ポール１０の構成を無理なく実現することができる。 The vertical distance h between the receiving members is preferably at least half the expected horizontal relative displacement between the upper structure 110 and the lower foundation 120. With this configuration, the inclination angle of the measurement pole 10 during an earthquake or the like can be set to less than about 26.5 degrees, and the depth of each slit formed at the upper and lower ends of the measurement pole 10 can be set to less than about 0.12 x h, making it possible to reasonably realize the configuration of the measurement pole 10.

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。 B. Variations:
The technology disclosed in this specification is not limited to the above-described embodiments, and can be modified in various forms without departing from the spirit of the invention. For example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における建築物１８０や変位計測装置１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、計測ポール１０として角形鋼管が用いられているが、計測ポール１０として丸形鋼管等の他の材料が用いられてもよい。また、計測ポール１０は、必ずしも中空管状である必要はなく、密実な棒状の部材であってもよい。 The configurations of the building 180 and the displacement measuring device 100 in the above embodiment are merely examples and can be modified in various ways. For example, in the above embodiment, a square steel pipe is used as the measurement pole 10, but other materials such as a round steel pipe may be used as the measurement pole 10. In addition, the measurement pole 10 does not necessarily have to be hollow tubular, and may be a solid rod-shaped member.

上記実施形態では、変位計測装置１００と制御装置１５０とが配線ケーブル１５２を介して接続されているが、傾斜計６０にバッテリーを設け、かつ、傾斜計６０から制御装置１５０へのデータ転送を無線通信回線を介して行うことにより、配線ケーブル１５２を省略してもよい。 In the above embodiment, the displacement measuring device 100 and the control device 150 are connected via a wiring cable 152, but the wiring cable 152 may be omitted by providing a battery in the inclinometer 60 and transferring data from the inclinometer 60 to the control device 150 via a wireless communication line.

上記実施形態では、免震構造における下部基礎１２０と上部構造体１１０との間の水平２方向の相対変位を計測する変位計測装置１００について説明したが、本明細書に開示される技術は、これに限られず、第１の構造体と第２の構造体との間の相対変位を計測する他の変位計測装置にも同様に適用可能である。 In the above embodiment, a displacement measuring device 100 that measures the relative displacement in two horizontal directions between the lower foundation 120 and the upper structure 110 in a seismic isolation structure has been described, but the technology disclosed in this specification is not limited to this and can be similarly applied to other displacement measuring devices that measure the relative displacement between a first structure and a second structure.

１０：計測ポール１１：第１のスリット１２：第２のスリット１３：第３のスリット１４：第４のスリット２０：下側受け部材２１：第１の棒状部材２２：第２の棒状部材２６：ボルト３０：上側受け部材３１：第３の棒状部材３２：第４の棒状部材３６：ボルト４０：下側接合部材４１：平板部４２：立ち上がり部４４：貫通孔４６：ストッパー部５０：上側接合部材５１：平板部５２：立ち上がり部５４：貫通孔５６：ストッパー部６０：傾斜計１００：変位計測装置１０２：付勢手段１１０：上部構造体１２０：下部基礎１２２：立ち上がり基礎１３０：アイソレーター１４０：ダンパー１５０：制御装置１５２：配線ケーブル１８０：建築物ＳＩ：免震層 10: Measurement pole 11: First slit 12: Second slit 13: Third slit 14: Fourth slit 20: Lower support member 21: First rod-shaped member 22: Second rod-shaped member 26: Bolt 30: Upper support member 31: Third rod-shaped member 32: Fourth rod-shaped member 36: Bolt 40: Lower joint member 41: Flat plate portion 42: Rising portion 44: Through hole 46: Stopper portion 50: Upper joint member 51: Flat plate portion 52: Rising portion 54: Through hole 56: Stopper portion 60: Inclinometer 100: Displacement measuring device 102: Pressing means 110: Upper structure 120: Lower foundation 122: Rising foundation 130: Isolator 140: Damper 150: Control device 152: Distribution cable 180: Building SI: Seismic isolation layer

Claims

1. A displacement measuring device that measures a relative displacement between a first structure and a second structure in a second direction perpendicular to a first direction and a third direction perpendicular to the first direction and the second direction, when a distance between the first structure and a second structure opposing each other in a first direction is known, the device comprising:
a measurement pole extending in the first direction in an initial state in which the relative displacement in the second direction and the third direction is zero, the measurement pole having, at one end in the first direction, a first slit that is parallel to the second direction in the initial state and extends in the first direction, and a second slit that is parallel to the third direction in the initial state and extends in the first direction, and a third slit that is parallel to the second direction in the initial state and extends in the first direction, and a fourth slit that is parallel to the third direction in the initial state and extends in the first direction,
a first receiving member fixed to the first structure, the first receiving member having a first rod-shaped member extending in the second direction in the initial state and inserted into the first slit formed in the measurement pole, and a second rod-shaped member extending in the third direction in the initial state and inserted into the second slit formed in the measurement pole and joined to the first rod-shaped member so as to be rotatable relative to the first rod-shaped member around an axis in the first direction;
a second receiving member fixed to the second structure, the second receiving member having: a third rod-shaped member extending in the second direction in the initial state and inserted into the third slit formed in the measurement pole; and a fourth rod-shaped member extending in the third direction in the initial state, inserted into the fourth slit formed in the measurement pole, and joined to the third rod-shaped member so as to be rotatable relative to the third rod-shaped member around an axis in the first direction;
an inclinometer attached to the measurement pole and configured to measure an inclination of the measurement pole with respect to the first direction;
A displacement measuring device comprising:

The displacement measuring device according to claim 1, further comprising:
a first joining member that fixes the first receiving member to the first structure while restricting rotation of the first rod-shaped member or the second rod-shaped member about an axis in the first direction, the second direction, and the third direction;
a second joining member that fixes the second receiving member to the second structure while restricting rotation of the third rod member or the fourth rod member about an axis in the first direction, the second direction, and the third direction;
A displacement measuring device comprising:

The displacement measuring device according to claim 1 or 2,
A displacement measuring device, wherein a cross section of the measurement pole in the initial state that is perpendicular to the first direction is a two-axis symmetric closed cross section.

The displacement measuring device according to any one of claims 1 to 3,
A displacement measuring device, wherein the first direction is a vertical direction.

The displacement measuring device according to claim 4, further comprising:
A displacement measuring device comprising: a biasing means for biasing the measurement pole downward.

The displacement measuring device according to claim 4 or 5,
the first structure is an upper structure located above the seismic isolation device,
A displacement measuring device, wherein the second structure is a lower foundation located below the seismic isolation device.

The displacement measuring device according to any one of claims 1 to 6, further comprising:
a control unit that calculates the relative displacement based on the inclination of the measurement pole with respect to the first direction measured by the inclinometer and the distance between the center of the first receiving member and the center of the second receiving member in the first direction.