JP7598236B2 - 建築物のひずみ計測方法 - Google Patents

Description

本発明は、既設の建築物を対象とした工事において、その建築物のひずみを計測するひずみ計測方法に関するものである。

既設の建築物を対象とした様々な工事では、建築物に対して意図しない影響が及ばないように、可能な限り注意を払う必要がある。一例として、既設の建築物のコンクリート構造体における免震装置を交換する工事（例えば特許文献１参照）では、免震装置の周囲などにジャッキを設置し、建築物の一部或いは全体をジャッキアップした状態で、免震装置の交換作業を行うため、その間に建築物に対して不健全な応力が入力しないように管理を行う。そのような管理を行う従来の方法には、隣接する柱間の構造体の水平変位に管理値を設け、その変化についてＡＩを利用して管理する方法や、応力の作用が想定される測定面にスプレーなどでパターンを塗布して三次元メッシュを生成し、その三次元メッシュの変形を検出してひずみなどを測定する方法がある。

特開２０１８－０８４０３８号公報

しかしながら、上述したＡＩを利用する方法では、水平変位＝変形角としてコンクリートへの応力を机上で想定して管理値を設定するため、実際にコンクリート構造体に入力される応力とは相違があり、適正に管理が行われていなかった。又、三次元メッシュを利用する方法では、三次元メッシュを生成した測定面をカメラでモニターするため、測定箇所が限られてしまい、管理が不十分であった。
本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、既設の建築物の工事において建築物の健全性の管理品質を高めることにある。

（発明の態様）
以下の発明の態様は、本発明の構成を例示するものであり、本発明の多様な構成の理解を容易にするために、項別けして説明するものである。各項は、本発明の技術的範囲を限定するものではなく、発明を実施するための最良の形態を参酌しつつ、各項の構成要素の一部を置換し、削除し、又は、更に他の構成要素を付加したものについても、本発明の技術的範囲に含まれ得るものである。

（１）既設の建築物を対象とした工事において、前記建築物のひずみを計測する方法であって、前記工事の内容に応じて、前記建築物にひずみの計測対象領域を設定し、該計測対象領域で発生が想定されるひずみの方向と平行な配線ルートが含まれるように、前記計測対象領域の表面に沿って光ファイバを配線しながら、前記光ファイバを前記計測対象領域の表面へ密着させて取り付け、前記光ファイバの一端を計測装置に接続し、該計測装置により、前記光ファイバの前記計測対象領域に取り付けられた範囲の伸縮を全範囲で連続的に検出し、該検出結果に基づいて、ひずみの発生位置及び大きさを計測する建築物のひずみ計測方法（請求項１）。

本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、既設の建築物を対象とした工事の内容に応じて、その既設の建築物に、例えば工事の影響で負荷がかかり易い箇所などを中心として、ひずみを計測する計測対象領域を設定する。そして、工事の影響で加わる外力の方向や大きさなどを考慮して、計測対象領域で発生するひずみの方向を想定し、このとき、計測対象領域の複数箇所でひずみの発生が想定される場合は、それらの各箇所でのひずみの方向を想定する。更に、想定したひずみの発生方向と平行な配線ルートが含まれるように、計測対象領域の表面に沿って光ファイバを配線しながら、光ファイバを計測対象領域の表面に密着させて取り付ける。

そして、光ファイバの一端に計測装置を接続し、この計測装置によって、光ファイバの計測対象領域に取り付けられた範囲の伸縮を全範囲で連続的に検出する。すなわち、光ファイバは、想定されるひずみの発生方向と平行な配線ルートを含んで、計測対象領域の表面に密着して取り付けられているため、計測対象領域でひずみが発生すると、その影響を受けて伸縮するようになっている。このため、計測装置により、光ファイバでそのように発生した伸縮の位置や大きさを検出し、この検出結果から、建築物の計測対象領域で発生したひずみの位置及び大きさを計測するものである。

上記のような構成により、既設の建築物に実際に発生するひずみがリアルタイムで計測されるため、机上計算のみでは分かり得なかった想定外の要因で発生したひずみなども計測されるものとなる。更に、光ファイバの、建築物の計測対象領域に取り付けられた全範囲でひずみが計測されるため、点ではなく線上に数ｍｍ間隔の位置で計測されるものとなり、建築物の健全性の管理品質が高められることとなる。しかも、計測のために建築物に行う施工は光ファイバの取り付けのみであり、計測自体は計測装置により行うため、計測後に建築物に影響を残すことなく、簡便にひずみが計測されるものである。これにより、コンクリート造などの近代的な建築物、電磁場や火気厳禁の環境を含む建築物、図面がなく机上想定が困難な建築物、文化的に重要な木造の建築物といった、様々な既設の建築物に適用されるものとなる。

（２）上記（１）項において、前記計測対象領域を複数設定し、複数本の前記光ファイバを複数の前記計測対象領域に取り付けると共に前記計測装置に接続して、前記計測装置により複数の前記計測対象領域を同時に計測する建築物のひずみ計測方法（請求項２）。
本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、既設の建築物に対して計測対象領域を複数設定し、これら複数の計測対象領域に複数本の光ファイバを取り付ける。このとき、計測対象領域の各々で発生が想定されるひずみに応じて、１つの計測対象領域に対して１本或いは２本以上の光ファイバを取り付けてもよく、２つ以上の計測対象領域に跨って１本の光ファイバを取り付けてもよい。そして、複数本の光ファイバの各々の一端を計測装置に接続し、複数の計測対象領域で発生するひずみを、計測装置によって同時に計測するものである。これにより、建築物の様々な位置で工事によるひずみの発生が想定される場合でも、計測装置によってそれらが同時に計測されるものとなるため、建築物の健全性の管理品質がより高められるものである。

（３）上記（１）（２）項において、前記工事が、前記建築物の少なくとも一部分をジャッキアップして免震装置を交換或いは設置する工事であり、少なくとも前記建築物のジャッキアップ時に、前記計測対象領域のひずみを計測する建築物のひずみ計測方法（請求項３）。
本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、既設の建築物の少なくとも一部分をジャッキアップして、免震装置を交換する工事、或いは、免震装置を新たに設置するレトロフィット工事などで適用されるものである。そして、この工事中の、少なくとも建築物がジャッキアップされているときに、ジャッキアップにより負荷がかかり易いと想定される箇所などに設定された計測対象領域において、ひずみを計測するものである。これにより、ジャッキアップ中に建築物に発生するひずみがリアルタイムで計測されるため、建築物の全体は勿論のこと建築物の一部分をジャッキアップする場合であっても、より安全性に配慮しながら工事が行われるものとなる。

（４）上記（１）から（３）項において、前記計測対象領域がコンクリート製の部材で構成され、前記計測対象領域に対して前記光ファイバを取り付ける際に、接着剤を利用して取り付ける建築物のひずみ計測方法（請求項４）。
本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、工事の内容に応じて設定されたひずみを計測する計測対象領域が、コンクリート製の部材で構成されており、その計測対象領域に対して光ファイバを取り付ける際に、接着剤を利用して取り付けるものである。これにより、光ファイバが計測対象領域のコンクリート表面に沿って密着して取り付けられ、計測対象領域で発生するひずみなどの変化が、より正確に光ファイバに伝わるものとなるため、ひずみの検出能力が向上されるものである。更に、光ファイバを広い計測対象領域や複数の計測対象領域に取り付ける場合であっても、接着剤により取り付け作業が容易になるものである。

（５）上記（４）項において、前記計測対象領域のコンクリート表面に、前記接着剤によるプリコーティングを施した後、前記接着剤を利用して前記光ファイバを取り付ける建築物のひずみ計測方法（請求項５）。
本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、コンクリート製の部材で構成された計測対象領域に光ファイバを取り付ける際に、計測対象領域のコンクリート表面に接着剤によるプリコーティングを施した後で、そこへ同じ接着剤を利用して光ファイバを取り付けるものである。これにより、計測対象領域のコンクリート表面に対する光ファイバの密着度を高めると共に、万が一コンクリートにヒビ割れなどが発生した場合に、光ファイバの断線防止を図るものである。

（６）上記（１）から（５）項において、前記計測装置により、前記光ファイバに波長可変レーザを入射し、前記光ファイバ内で起きたレイリー散乱光を検出することで、前記光ファイバの伸縮を検出する建築物のひずみ計測方法（請求項６）。
本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、計測装置により、光ファイバの一端から光ファイバに波長可変レーザを入射し、それによって光ファイバ内で起きたレイリー散乱光を検出することで、光ファイバで発生した伸縮の位置や大きさを検出するものである。すなわち、光ファイバ内のレイリー散乱光の波長分布は、各光ファイバの製造時の密度ムラや不純物によって決まるため、それを予め計測することによって、光ファイバで伸縮が発生していない通常時のレイリー散乱光の波長分布を把握する。そして、光ファイバで伸縮が発生した箇所ではレイリー散乱光の波長分布が変化するため、それを利用して、予め把握した通常時のレイリー散乱光の波長分布から、計測中にレイリー散乱光の波長分布が変化した位置及び変化の度合いを検出し、光ファイバの伸縮を検出するものである。これにより、光ファイバで発生した伸縮の検出精度、換言すれば、光ファイバを取り付けた計測対象領域で発生したひずみの検出精度が高められるため、建築物の健全性の管理品質がより一層高められるものである。

（７）上記（１）から（６）項において、前記計測対象領域を構成する材料に応じてひずみの大きさの管理値を設定し、前記計測装置によるひずみの大きさの計測結果が前記管理値を超えるか否かを監視する建築物のひずみ計測方法（請求項７）。
本項に記載の建築物のひずみ計測方法は、計測対象領域を構成する材料に応じて、例えば異常が発生した場合の目安となるひずみの大きさの管理値を設定し、計測装置によって計測された計測対象領域のひずみの大きさが、設定した管理値を超えるか否かを監視するものである。これにより、計測装置の計測結果が管理値を超えた場合に、その計測対象領域で異常が発生したものとして、目視での確認やその結果に応じた対策が迅速に行われるものとなるため、工事中の建築物の管理体制が強化されるものである。

本発明は上記のような構成であるため、既設の建築物の工事において建築物の健全性の管理品質を高めることが可能となる。

本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法の手順の一例を示すフロー図である。 ジャッキアップ時の建築物のイメージ図であり、（ａ）がひずみの発生方向を想定したイメージ図、（ｂ）が光ファイバの配線ルートを示すイメージ図である。 光ファイバの接着イメージを示しており、（ａ）が光ファイバの取り付け面を側方から視た側面イメージ図、（ｂ）が光ファイバの延在方向と直交する断面イメージ図である。 本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法で利用する計測装置の構成の一例を示すブロック図である。 図４の計測装置により表示する演算結果の一例を示すグラフである。

以下、本発明を実施するための形態を、添付図面に基づき説明する。ここで、従来技術と同一部分、若しくは相当する部分については、詳しい説明を省略することとし、又、図面の全体にわたって、同一部分若しくは対応する部分は、同一の符号で示している。
本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、既設の様々な建築物を対象とした工事において、それらの建築物で発生するひずみを計測するものである。図１は、そのような建築物のひずみ計測方法の手順の一例を、コンクリート造の既設の建築物を対象とした免震装置の交換工事に適用した場合を例にして示したものであり、ここでは、図１のフロー図に沿って、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法を説明する。しかしながら、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、図１のフロー図に限定されるものではなく、例えば、建築物の種類や工事の内容などに応じて、図１に示した工程の一部が削除、変更、ないし適宜追加されたフローであってもよいものである。

Ｓ１０（計測対象領域設定）：既設の建築物に対して行う工事の内容に応じて、ひずみを計測するための計測対象領域を建築物に設定する。すなわち、本実施形態では、例えば図２に示すように、コンクリート３２造の既設の建築物１０に対して、建築物１０をジャッキアップしながら免震装置２２の交換工事を行うことを考慮して、計測対象領域３０を設定する。このため、ジャッキアップする箇所の近傍などの、ジャッキアップにより負荷がかかり易いと想定される箇所や、形状などがイレギュラーで応力のかかり方が他の箇所と異なると想定される箇所などを中心として、建築物１０の規模などに応じて複数（或いは１つ）の計測対象領域３０を設定する。

Ｓ２０（ひずみの発生方向検討）：上記Ｓ１０で設定した計測対象領域３０の各々について、発生が想定されるひずみの方向を検討する。例えば図２（ａ）には、既設の建築物１０において、上部構造体１２と下部構造体１４との間に設置された免震装置２２を交換するために、ジャッキ２０によって上部構造体１２をジャッキアップする様子を示しており、上部構造体１２のジャッキアップ箇所の近傍に、計測対象領域３０が設定されている。このような計測対象領域３０では、ジャッキ２０による図中上方向の矢印で示す荷重や、上部構造体１２の図中下方向の矢印で示す自重などにより、符号ＤＬで示すようなたわみの発生が想定される。このため、符号ＳＡで示す矢印の位置に、その矢印で示される図中上下方向のせん断によるひずみが想定され、符号ＣＡで示す矢印の位置に、その矢印で示される図中左右方向の圧縮によるひずみが想定され、符号ＴＡで示す矢印の位置に、その矢印で示される図中左右方向の引張によるひずみが想定される。なお、免震装置２２の交換工事以外の工事についても、その工事によって加わる外力の方向や位置などに応じて、ひずみの発生方向を想定すればよい。

Ｓ３０（光ファイバ配線ルート検討）：計測対象領域３０に取り付けてひずみの計測に使用する、光ファイバ４０の配線ルートを検討する。このとき、上記Ｓ２０で想定した図２（ａ）に示すようなひずみの方向と平行な配線ルートが含まれるように、図２（ｂ）に示すような光ファイバ４０の配線ルートを検討する。すなわち、図２（ａ）及び（ｂ）の双方を参照して、せん断によるひずみを示す矢印ＳＡの近傍では、矢印ＳＡの方向と平行な図中上下方向に沿った配線ルートを設定し、圧縮によるひずみを示す矢印ＣＡの近傍では、矢印ＣＡの方向と平行な図中左右方向に沿った配線ルートを設定し、引張によるひずみを示す矢印ＴＡの近傍では、矢印ＴＡの方向と平行な図中左右方向に沿った配線ルートを設定する。なお、ひずみの発生が想定される位置やその数量に応じて、２本以上の光ファイバ４０を１つの計測対象領域３０に取り付けるような配線ルートや、２つ以上の計測対象領域３０に跨って１本の光ファイバ４０を取り付けるような配線ルートを検討してもよい。

Ｓ４０（ひずみの管理値設定）：計測対象領域３０を構成している材料などに応じて、ひずみの管理値を設定する。図２に示す実施形態では、計測対象領域３０がコンクリート３２で構成されているため、例えば、このコンクリート３２にヒビ割れなどの異常が発生することの目安となるような大きさで、ひずみの管理値を設定する。ひずみの管理値は、引張側のひずみの場合はプラスの値、圧縮側のひずみの場合はマイナスの値となる。ここで設定したひずみの管理値は、後述するＳ１２０において、計測対象領域３０で発生したひずみの大きさを監視するために使用される。

Ｓ５０（プリコーティング実施）：上記Ｓ３０で検討した光ファイバ４０の配線ルートを考慮して、計測対象領域３０を構成するコンクリート３２表面の、光ファイバ４０を取り付ける範囲に、厚みを調整しながら接着剤によるプリコーティング５２（図３（ｂ）参照）を施工する。このプリコーティング５２に使用する接着剤は、後述するＳ７０で光ファイバ４０の接着に使用する接着剤５０（図３（ｂ）参照）と同様のものである。なお、プリコーティング５２の施工に先立ち、コンクリート３２の素地を出す処理、コンクリート３２表面を研磨して平らにする処理、コンクリート３２表面の脱脂処理などを行ってもよい。
Ｓ６０（光ファイバ配線及び仮止め）：図２（ｂ）に示すように、上記Ｓ３０で検討した光ファイバ４０の配線ルートに従って配線しながら、上記Ｓ５０で施したプリコーティング５２の上から、計測対象領域３０にマスキングテープなどを利用して光ファイバ４０を仮止めする。

Ｓ７０（光ファイバ接着）：上記Ｓ６０で仮止めした光ファイバ４０を、図３（ｂ）に示すように、プリコーティング５２の上から計測対象領域３０に接着剤５０により接着する。ここでの接着やプリコーティング５２にも使用する接着剤５０には、計測対象領域３０を構成する部材に何の影響も与えず、計測対象領域３０のひずみなどの変形に追従しつつ、それ以外の要因では変化し難いものを選定する。更に、状況に応じて、接着剤５０により接着した上から、ビニールテープ、液体ラバー、スポンジテープなどで光ファイバ４０を更に覆って保護してもよい。

又、本実施形態では、図２（ｂ）及び図３（ａ）に示すように、光ファイバ４０の一端４０ａ側が、計測対象領域３０に接着されずに外側へ延びており、その一端４０ａが、リモートモジュール４６に接続され、他端４０ｂが、適切な終端処理が施されて計測対象領域３０に取り付けられている。更に、図３（ａ）では、計測ポイント４２から計測ポイント４４までの間が、光ファイバ４０により計測を行う範囲として示され、計測ポイント４２から他端４０ｂまでが図３（ｂ）のように接着され、計測ポイント４２から一端４０ａまでが、テフロン（登録商標）管などで覆われつつ、その一部がステンレス製などの保護管４８により更に覆われている。しかしながら、そのような保護に用いる部材の要否は任意である。

Ｓ８０（計測装置接続）：光ファイバ４０の一端４０ａに、本実施形態ではリモートモジュール４６を介して、図４に示すような計測装置６０を接続する。又、リモートモジュール４６と計測装置６０との間には、延長ケーブル５４が介在しており、これによって、計測装置６０は、計測対象領域３０から離れた任意の位置に設置されるようになっている。図４の計測装置６０は、光ファイバ４０に対する光の送受信を行う送受信部６２と、送受信部６２の光の受信結果に応じてひずみの計測などの演算を行う演算部６４と、演算部６４の演算結果を表示する表示部６６とを含んでいる。送受信部６２は、複数本の光ファイバ４０と接続可能になっており、それらと同時に光の送受信を行う。このような計測装置６０は、パーソナルコンピュータなどを含む専用ハードウェアの組み合わせや、それらで実行される専用ソフトウェアによって実現される。

Ｓ９０（準備判定）：上記Ｓ１０で設定した全ての計測対象領域３０について、上記Ｓ２０～Ｓ８０の各工程を実施したか否かを判定する。そして、全ての計測対象領域３０について上記Ｓ２０～Ｓ８０の工程を実施した場合は、Ｓ１００へ移行し、上記Ｓ２０～Ｓ８０の工程を実施していない計測対象領域３０が残っている場合は、上記Ｓ２０などに復帰してその計測対象領域３０について未実施の工程を実施する。
Ｓ１００（ジャッキアップ開始）：図２に示すように、免震装置２２を交換するために、既設の建築物１０の上部構造体１２を、ジャッキ２０により徐々に上昇させてジャッキアップする。なお、図２（ａ）及び（ｂ）には、ジャッキ２０が１台のみ図示されているが、ジャッキ２０は、建築物１０に設置されている複数の免震装置２２の各々の周囲などを含む、様々な位置に設置されており、それらが同時に建築物１０をジャッキアップすることで、建築物１０の全体或いは一部をジャッキアップするようになっている。

Ｓ１１０（光ファイバの伸縮検出）：建築物１０のジャッキアップが開始されたら、計測装置６０により、計測対象領域３０の各々で発生している光ファイバ４０の伸縮を検出する。具体的に、本実施形態では、送受信部６２からそこに接続されている光ファイバ４０の各々へ、波長可変レーザを継続的に入射する。そして、それによって各光ファイバ４０内から戻ってくるレイリー散乱光を送受信部６２で受信し、演算部６４により、各光ファイバ４０から受信したレイリー散乱光の波長と、予め取得している各光ファイバ４０のレイリー散乱光の波長分布とを比較する。そして、その比較結果から、光ファイバ４０が伸縮したことを示すレイリー散乱光の波長分布の変化を検出し、光ファイバ４０の伸縮が発生した位置と伸縮の大きさとを、送受信部６２に接続された光ファイバ４０の各々について算出する。

Ｓ１２０（ひずみ計測及び監視）：計測装置６０により、上記Ｓ１１０で検出した光ファイバ４０の伸縮の発生位置及びその大きさから、計測対象領域３０で発生したひずみの位置及び大きさを計測する。図５には、ある時点に光ファイバ４０で発生した伸縮の大きさをひずみの大きさとして縦軸に、光ファイバ４０の一端４０ａからの距離を横軸にした、表示部６６により表示するグラフの一例を示している。例えば、図３（ａ）に示した計測ポイント４２におけるひずみの計測結果は、光ファイバ４０の一端４０ａから計測ポイント４２までの、光ファイバ４０に沿った距離が８ｍだと仮定すると、図５のようなグラフにおいて距離が８ｍの位置に表れることになる。

又、光ファイバ４０が図２（ｂ）のように配線されている場合は、図２（ａ）のせん断によるひずみ（ＳＡ）、圧縮によるひずみ（ＣＡ）、及び引張によるひずみ（ＴＡ）の各々を計測するように配線された光ファイバ４０の位置を、光ファイバ４０の一端４０ａからの距離として把握することで、各ひずみの計測結果が図５のようなグラフの各距離の位置に表れることになる。このようにして、各光ファイバ４０の距離位置（一端４０ａからの距離）と、計測対象領域３０における各光ファイバ４０の配線ルートとを紐付けることで、図５のような計測結果から、計測対象領域３０で発生したひずみが計測されるものである。

更に、本工程Ｓ１２０では、上記Ｓ４０で設定したひずみの管理値を利用して、異常なひずみが発生しているか否かの監視を行う。一例として、図５には、これらの値に限定されるものではないが、引張側のひずみの管理値を＋７５μ、圧縮側のひずみの管理値を－２５０μとして、夫々の管理値を示す管理値ラインＭＬ１、ＭＬ２を図示している。このようにひずみの管理値を設定した場合は、計測したひずみの値が、管理値ラインＭＬ１を上回らないよう、かつ、管理値ラインＭＬ２を下回らないように、監視を行えばよい。それらの管理値ラインＭＬ１、ＭＬ２を超えるようなひずみが計測された場合に、計測装置６０により、音声や表示などによる発報を行なうようにしてもよい。なお、図５のグラフからは、光ファイバ４０の一端４０ａから２０ｍまでの範囲において、ひずみの大きさが概ね±２５μ内に収まっており、特に問題となるようなひずみが発生していないことが読み取れる。上記Ｓ１１０及び本工程Ｓ１２０を、少なくとも建築物１０のジャッキアップ終了まで継続的に行うものとする。

Ｓ１３０（ジャッキアップ終了）：工事で予定していた全ての免震装置２２の交換作業が終了したら、上部構造体１２を徐々に下降させ、ジャッキ２０による既設の建築物１０のジャッキアップを終了する。又、本実施形態では、同時に計測装置６０によるひずみの計測も終了となるが、状況に応じて、建築物１０のジャッキアップが終了した後の任意の時間にわたって、計測装置６０によるひずみの計測を継続してもよい。
ここまでの工程により、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法の一例の手順が終了となる。

ここで、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、図１～図５の構成に限定されるものではなく、例えば、計測対象領域３０は、建築物１０のジャッキアップ箇所の近傍に限らず、任意の材料で構成された任意の場所に設定してよい。又、既設の建築物１０は、コンクリート造のものに限らず、木造や石造りなどであってもよい。計測対象領域３０がコンクリート以外の材料で構成されている場合は、その材料に何の影響も与えずに、光ファイバ４０を密着して取り付けることが可能な、適切な取り付け手段を用いるものとする。更に、計測装置６０の表示部６６によって表示する内容は、図５のグラフ以外にも、演算部６４の演算結果を示す様々な内容であってよく、例えば、任意の計測ポイントのひずみの大きさを経時的に表示してもよい。又、図５のようなグラフにおいても、横軸の光ファイバ４０の距離には、光ファイバ４０の一端４０ａからの距離に限らず、任意の位置からの任意の距離範囲を表示するようにしてもよい。

さて、上記構成をなす本発明の実施の形態によれば、次のような作用効果を得ることが可能である。すなわち、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、図２に示すように、既設の建築物１０を対象とした工事の内容に応じて、その既設の建築物１０に、例えば工事の影響で負荷がかかり易い箇所などを中心として、ひずみを計測する計測対象領域３０を設定する（図１のＳ１０参照）。そして、工事の影響で加わる外力の方向や大きさなどを考慮して、計測対象領域３０で発生するひずみの方向を想定し、このとき、計測対象領域３０の複数箇所でひずみの発生が想定される場合は、それらの各箇所でのひずみの方向を想定する（図１のＳ２０参照）。更に、想定したひずみの発生方向と平行な配線ルートが含まれるように、計測対象領域３０の表面に沿って光ファイバ４０を配線しながら、光ファイバ４０を計測対象領域３０の表面に密着させて取り付ける（図１のＳ６０及びＳ７０参照）。

そして、光ファイバ４０の一端４０ａ側に、例えば図４に示すような計測装置６０を接続し（図１のＳ８０参照）、この計測装置６０によって、光ファイバ４０の計測対象領域３０に取り付けられた範囲の伸縮を検出する（図１のＳ１１０参照）。すなわち、光ファイバ４０は、想定されるひずみの発生方向と平行な配線ルートを含んで、計測対象領域３０の表面に密着して取り付けられているため、計測対象領域３０でひずみが発生すると、その影響を受けて伸縮するようになっている。このため、計測装置６０により、光ファイバ４０でそのように発生した伸縮の位置や大きさを検出し、この検出結果から、建築物１０の計測対象領域３０で発生したひずみの位置及び大きさを計測するものである（図１のＳ１２０参照）。

上記のような構成により、既設の建築物１０に実際に発生するひずみをリアルタイムで計測することができるため、机上計算のみでは分かり得なかった想定外の要因で発生したひずみなども計測することができる。更に、光ファイバ４０の、建築物１０の計測対象領域３０に取り付けられた全範囲でひずみを計測することができるため、点ではなく線上に数ｍｍ間隔の位置で計測することが可能となり、建築物１０の健全性の管理品質を高めることができる。しかも、計測のために建築物１０に行う施工は光ファイバ４０の取り付けのみであり、計測自体は計測装置６０により行うため、計測後に建築物１０に影響を残すことなく、簡便にひずみを計測することが可能となる。これにより、コンクリート造などの近代的な建築物、電磁場や火気厳禁の環境を含む建築物、図面がなく机上想定が困難な建築物、文化的に重要な木造の建築物といった、様々な既設の建築物１０に適用することができる。

又、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、既設の建築物１０に対して計測対象領域３０を複数設定し、これら複数の計測対象領域３０に複数本の光ファイバ４０を取り付ける。そして、複数本の光ファイバ４０の各々の一端４０ａを計測装置６０に接続し、複数の計測対象領域３０で発生するひずみを、計測装置６０によって同時に計測するものである。これにより、建築物１０の様々な位置で工事によるひずみの発生が想定される場合でも、計測装置６０によってそれらを同時に計測することができるため、建築物１０の健全性の管理品質をより高めることが可能となる。

又、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、図２に示すように、既設の建築物１０の少なくとも一部分をジャッキアップして、免震装置２２を交換する工事や、免震装置２２を新たに設置するレトロフィット工事などで適用されるものである。そして、この工事中の、少なくとも建築物１０がジャッキアップされているときに（図１のＳ１００及びＳ１３０参照）、ジャッキアップにより負荷がかかり易いと想定される箇所などに設定された計測対象領域３０において、ひずみを計測するものである。これにより、ジャッキアップ中に建築物１０に発生するひずみをリアルタイムで計測することができるため、建築物１０の全体は勿論のこと建築物１０の一部分をジャッキアップする場合であっても、より安全性に配慮しながら工事を行うことができる。

更に、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、工事の内容に応じて設定されたひずみを計測する計測対象領域３０が、コンクリート３２製の部材で構成されており、その計測対象領域３０に対して光ファイバ４０を取り付ける際に、図３（ｂ）に示すように接着剤５０を利用して取り付けるものである。これにより、光ファイバ４０を計測対象領域３０のコンクリート３２表面に沿って密着して取り付けることができ、計測対象領域３０で発生するひずみなどの変化を、より正確に光ファイバ４０に伝えることができるため、ひずみの検出能力を向上させることが可能となる。更に、光ファイバ４０を広い計測対象領域３０や複数の計測対象領域３０に取り付ける場合であっても、接着剤５０により取り付け作業を容易に行うことができる。

又、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、コンクリート３２製の部材で構成された計測対象領域３０に光ファイバ４０を取り付ける際に、計測対象領域３０のコンクリート３２表面に接着剤５０によるプリコーティング５２を施した後で（図１のＳ５０参照）、そこへ同じ接着剤５０を利用して光ファイバ４０を取り付けるものである。これにより、計測対象領域３０のコンクリート３２表面に対する光ファイバ４０の密着度を高めることができると共に、万が一コンクリート３２にヒビ割れなどが発生した場合に、光ファイバ４０の断線防止を図ることができる。

更に、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、図２及び図４を参照して、計測装置６０により、光ファイバ４０の一端４０ａから光ファイバ４０に波長可変レーザを入射し、それによって光ファイバ４０内で起きたレイリー散乱光を検出することで、光ファイバ４０で発生した伸縮の位置や大きさを検出するものである。すなわち、光ファイバ４０内のレイリー散乱光の波長分布は、各光ファイバ４０の製造時の密度ムラや不純物によって決まるため、それを予め計測することによって、光ファイバ４０で伸縮が発生していない通常時のレイリー散乱光の波長分布を把握する。そして、光ファイバ４０で伸縮が発生した箇所ではレイリー散乱光の波長分布が変化するため、それを利用して、予め把握した通常時のレイリー散乱光の波長分布から、計測中にレイリー散乱光の波長分布が変化した位置及び変化の度合いを検出し、光ファイバ４０の伸縮を検出するものである。これにより、光ファイバ４０で発生した伸縮の検出精度、換言すれば、光ファイバ４０を取り付けた計測対象領域３０で発生したひずみの検出精度を高めることができるため、建築物１０の健全性の管理品質をより一層高めることが可能となる。

加えて、本発明の実施の形態に係る建築物のひずみ計測方法は、計測対象領域３０を構成する材料に応じて、例えば異常が発生した場合の目安となるひずみの大きさの管理値を設定し（図１のＳ４０参照）、例えば図５に示したような管理値ラインＭＬ１、ＭＬ２を利用して、計測装置６０によって計測された計測対象領域３０のひずみの大きさが、設定した管理値を超えるか否かを監視するものである（図１のＳ１２０参照）。これにより、計測装置６０の計測結果が管理値を超えた場合に、その計測対象領域３０で異常が発生したものとして、目視での確認やその結果に応じた対策を迅速に行うことができるため、工事中の建築物１０の管理体制を強化することができる。

１０：既設の建築物、２２：免震装置、３０：計測対象領域、３２：コンクリート、４０：光ファイバ、４０ａ：一端、５０：接着剤、５２：プリコーティング、６０：計測装置

Claims (7)

1. 既設の建築物を対象とした工事において、前記建築物のひずみを計測する方法であって、
   前記工事の内容に応じて、前記建築物にひずみの計測対象領域を設定し、
   該計測対象領域で発生が想定されるひずみの方向と平行な配線ルートが含まれるように、前記計測対象領域の表面に沿って光ファイバを配線しながら、前記光ファイバを前記計測対象領域の表面へ密着させて取り付け、
   前記光ファイバの一端を計測装置に接続し、
   該計測装置により、前記光ファイバの前記計測対象領域に取り付けられた範囲の伸縮を全範囲で連続的に検出し、該検出結果に基づいて、ひずみの発生位置及び大きさを計測することを特徴とする建築物のひずみ計測方法。
2. 前記計測対象領域を複数設定し、複数本の前記光ファイバを複数の前記計測対象領域に取り付けると共に前記計測装置に接続して、前記計測装置により複数の前記計測対象領域を同時に計測することを特徴とする請求項１記載の建築物のひずみ計測方法。
3. 前記工事が、前記建築物の少なくとも一部分をジャッキアップして免震装置を交換或いは設置する工事であり、
   少なくとも前記建築物のジャッキアップ時に、前記計測対象領域のひずみを計測することを特徴とする請求項１又は２記載の建築物のひずみ計測方法。
4. 前記計測対象領域がコンクリート製の部材で構成され、
   前記計測対象領域に対して前記光ファイバを取り付ける際に、接着剤を利用して取り付けることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項記載の建築物のひずみ計測方法。
5. 前記計測対象領域のコンクリート表面に、前記接着剤によるプリコーティングを施した後、前記接着剤を利用して前記光ファイバを取り付けることを特徴とする請求項４記載の建築物のひずみ計測方法。
6. 前記計測装置により、前記光ファイバに波長可変レーザを入射し、前記光ファイバ内で起きたレイリー散乱光を検出することで、前記光ファイバの伸縮を検出することを特徴とする請求項１から５のいずれか１項記載の建築物のひずみ計測方法。
7. 前記計測対象領域を構成する材料に応じてひずみの大きさの管理値を設定し、前記計測装置によるひずみの大きさの計測結果が前記管理値を超えるか否かを監視することを特徴とする請求項１から６のいずれか１項記載の建築物のひずみ計測方法。

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