JP7634472B2 - Building health assessment system - Google Patents
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Description
本発明は、建物の健全性を診断、評価する健全性評価システムに関する。 The present invention relates to a soundness assessment system that diagnoses and evaluates the soundness of a building.
地震発生後に、建物を直接目視しなくとも、建物の被災度合い等の、建物の構造性能すなわち健全性を把握することができる建物の健全性評価システムが、種々提案されている。このような建物の健全性評価システムにおいては、より高い精度で建物の健全性を把握することが望まれている。
例えば特許文献1には、多層構造の建物の観測層に設けられたセンサから得られる加速度データと観測層における損傷拡大の有無を示す損傷拡大情報とに基づいて、観測層における加速度データと観測層における損傷拡大の有無との関係を学習した建物損傷拡大検知モデルと、判定対象である判定層に設けられたセンサで取得された加速度データと、を用い、判定層における損傷拡大の有無を推定する構成の技術が開示されている。
特許文献1に開示されたような構成では、建物の観測層における損傷拡大の有無を推定することができるものの、建物の各層を構成する部材単位までの詳細な健全性の判定を行うことができるものではない。したがって、健全性の判定精度を高めようとしても、限度がある。
Various building integrity assessment systems have been proposed that can grasp the structural performance, i.e., integrity, of a building, such as the degree of damage to the building, without directly visually inspecting the building after an earthquake. It is desirable for such building integrity assessment systems to grasp the integrity of buildings with higher accuracy.
For example,
Although the configuration disclosed in
これに対し、特許文献2には、構造物の構造フレームを形成する複数の構造部材の接合部に振動センサを設置し、接合部と接合部を構成する複数の構造部材を部分構造として分割し、接合部に接合した各構造部材に設置した振動センサの検出情報を入力、接合部の振動センサを出力として、各部分構造の動特性の入出力関係に基づいて、部分構造を構成する構造部材の損傷の有無及び損傷の程度を検出する構成が開示されている。
特許文献2に開示されたような構成では、構造部材単位での詳細な健全性の判定を行うことができるが、構造部材の接合部の各々に振動センサを設置する必要がある。このため、多数の振動センサの設置が必要となり、構成が複雑となるので、実現が容易ではない。
In response to this, Patent Document 2 discloses a configuration in which vibration sensors are installed at the joints of multiple structural members that form the structural frame of a structure, the joints and the multiple structural members that make up the joints are divided into substructures, and the detection information of the vibration sensors installed on each structural member joined to the joints is input and the vibration sensors at the joints are used as output, and the presence or absence and the extent of damage to the structural members that make up the substructures is detected based on the input/output relationship of the dynamic characteristics of each substructure.
In the configuration disclosed in Patent Document 2, detailed soundness can be determined for each structural member, but it is necessary to install a vibration sensor at each joint of the structural members. This requires the installation of a large number of vibration sensors, which makes the configuration complicated and therefore difficult to realize.
また、特許文献3には、建物の複数の位置に設けられた複数のセンサを備え、複数のセンサで測定される、建物に主要動の到達前から到達後までの建物への地震の影響に基づいて、各位置における地震の建物への影響を測定するが開示されている。この構成においては、複数のセンサの測定結果から変位量及び層間変形角を算出し、建物の階層ごと、及記建物の構造要素(部材)ごとに、建物の健全性を評価している。
特許文献3に開示されたような構成においても、部材単位での詳細な健全性の評価を行うことができるが、そのためには部材ごとにセンサを設置する必要がある。このため、多数のセンサの設置が必要となり、システムの構成が複雑となる。
Patent Document 3 discloses a system that includes multiple sensors installed at multiple positions on a building, and measures the impact of an earthquake on the building at each position based on the impact of the earthquake on the building from before the arrival of the main motion to after the arrival of the main motion, which is measured by the multiple sensors. In this configuration, the amount of displacement and the story drift angle are calculated from the measurement results of the multiple sensors, and the soundness of the building is evaluated for each floor of the building and each structural element (member) of the building.
Although the configuration disclosed in Patent Document 3 can also perform detailed evaluation of the soundness of each component, it is necessary to install a sensor for each component in order to do so, which requires the installation of a large number of sensors, making the system configuration complicated.
本発明が解決しようとする課題は、簡易な構成で、健全性を精度よく判定することができる、建物の健全性評価システムを提供することである。 The problem that this invention aims to solve is to provide a building integrity assessment system that has a simple configuration and can accurately determine integrity.
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
すなわち、本発明の建物の健全性評価システムは、建物の健全性を診断、評価する健全性評価システムであって、柱及び梁を含んで前記建物に対応するように構成された立体骨組モデルを用いて、事前に静的増分解析を行い、当該解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値、及び前記柱及び前記梁を含む各部材のエネルギー吸収量の解析値を算出し、解析結果記録部に記録する解析部と、前記建物に設置したセンサから得られる地震情報を記録する地震情報記録部と、前記地震情報、及び前記建物の各層の重量に基づき、各層の層せん断力と層間変位を算出し、前記層せん断力及び前記層間変位に基づいて各層のエネルギー吸収量の推定値を計算するエネルギー吸収量の推定部と、前記解析結果記録部に記録された、前記各層のエネルギー吸収量の解析値のなかから、前記各層のエネルギー吸収量の推定値との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値を選択して、これに対応する前記増分ステップを、差分最小の増分ステップとして同定する増分ステップの同定部と、前記差分最小の増分ステップに対応する前記各部材のエネルギー吸収量の解析値から、各部材のエネルギー吸収量の推定値を取得し、当該各部材のエネルギー吸収量の推定値と、前記各部材に対して設定された損傷判定閾値とを比較して、損傷程度を算定し、各部材の前記損傷程度に基づき、前記建物の健全性を判定する健全性判定部と、を備えていることを特徴とする。
このような構成によれば、柱及び梁を含んで建物に対応するように構成された立体骨組モデルを用いて静的増分解析を行い、この静的増分解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに算出された、各層のエネルギー吸収量の解析値と、柱及び梁を含む各部材のエネルギー吸収量の解析値とが、解析部によって算出されて、解析結果記録部に記録されている。地震が生じた際には、エネルギー吸収量の推定部が、建物に設置したセンサから得られた地震情報、及び建物の各層の重量に基づいて、建物の各層におけるエネルギー吸収量の推定値を計算する。健全性判定部は、各層のエネルギー吸収量の解析値のなかから、各層のエネルギー吸収量の推定値との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値を選択することによって、選択された各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値に対応する、当該差分最小解析値が結果として出力された増分ステップを、差分最小の増分ステップとして同定する。このようにして同定された差分最小の増分ステップにおいては、地震情報が取得された地震が生じた際に各層が吸収したエネルギーと同程度のエネルギーを各層が吸収するように、荷重が増加された状態となっている。したがって、静的増分解析の、この差分最小の増分ステップの段階における各部材のエネルギー吸収量の解析値は、地震情報が取得された地震が生じた際に、各部材が吸収したエネルギーの量に近い値と考えられる。したがって、差分最小の増分ステップに対応する各部材のエネルギー吸収量の解析値から、各部材のエネルギー吸収量の推定値を取得し、当該各部材のエネルギー吸収量の推定値に基づき、損傷判定閾値との比較により損傷程度を算定することによって、建物を構成する各部材の損傷程度を評価し、建物の健全性を判定することができる。
このようにして、建物を構成する部材に生じる損傷の有無、及びその損傷程度を推定することによって、部材ごとに損傷評価を行うことができ、高精度で、信頼性の高い建物の健全性評価を行うことができる。
更に、上記のような構成においては、部材ごとに損傷評価を行うことができるにもかかわらず、部材ごとにセンサを設けなくともよいため、センサの数を多く必要としない。
したがって、簡易な構成で、健全性を精度よく判定することができる、建物の健全性評価システムを提供可能である。
In order to solve the above problems, the present invention employs the following means.
That is, the building soundness evaluation system of the present invention is a soundness evaluation system for diagnosing and evaluating the soundness of a building, and includes an analysis unit that performs a static incremental analysis in advance using a three-dimensional frame model configured to correspond to the building, including columns and beams, and calculates an analysis value of the energy absorption amount of each story and an analysis value of the energy absorption amount of each member including the columns and beams for each incremental step, which is a step of increasing the load in the analysis, and records them in an analysis result recording unit; an earthquake information recording unit that records earthquake information obtained from a sensor installed in the building; and an engine that calculates the story shear force and story displacement of each story based on the earthquake information and the weight of each story of the building, and calculates an estimated value of the energy absorption amount of each story based on the story shear force and the story displacement. an incremental step identification unit which selects, from the analysis values of the energy absorption of each layer recorded in the analysis result recording unit, a minimum difference analysis value of the energy absorption of each layer which has the smallest difference from the estimated value of the energy absorption of each layer, and identifies the corresponding incremental step as the incremental step with the smallest difference; and a soundness determination unit which obtains an estimate of the energy absorption of each component from the analysis value of the energy absorption of each component which corresponds to the incremental step with the smallest difference, compares the estimated value of the energy absorption of each component with a damage determination threshold set for each component to calculate the degree of damage, and determines the soundness of the building based on the degree of damage of each component.
According to this configuration, a static incremental analysis is performed using a three-dimensional frame model configured to correspond to a building including columns and beams, and the analysis value of the energy absorption amount of each story and the analysis value of the energy absorption amount of each member including columns and beams, which are calculated for each incremental step, which is a step of increasing the load in this static incremental analysis, are calculated by the analysis unit and recorded in the analysis result recording unit. When an earthquake occurs, the energy absorption amount estimation unit calculates an estimated value of the energy absorption amount of each story of the building based on earthquake information obtained from a sensor installed in the building and the weight of each story of the building. The soundness determination unit selects, from among the analysis values of the energy absorption amounts of each story, a minimum difference analysis value of the energy absorption amount of each story that has a minimum difference from the estimated value of the energy absorption amount of each story, and identifies the incremental step in which the minimum difference analysis value corresponding to the selected minimum difference analysis value of the energy absorption amount of each story is output as a minimum difference incremental step. In the minimum difference incremental step identified in this way, the load is increased so that each story absorbs energy equivalent to the energy absorbed by each story when the earthquake occurred for which earthquake information was obtained. Therefore, the analysis value of the energy absorption amount of each component at the incremental step with the smallest difference in the static incremental analysis is considered to be a value close to the amount of energy absorbed by each component when the earthquake for which earthquake information was obtained occurred. Therefore, by obtaining an estimate of the energy absorption amount of each component from the analysis value of the energy absorption amount of each component corresponding to the incremental step with the smallest difference, and calculating the degree of damage based on the estimated energy absorption amount of each component by comparing it with the damage judgment threshold, it is possible to evaluate the degree of damage to each component that constitutes the building and judge the soundness of the building.
In this way, by estimating the presence or absence of damage to the components that make up a building and the extent of that damage, damage assessment can be performed for each component, allowing for a highly accurate and reliable assessment of the soundness of the building.
Furthermore, in the above-described configuration, although damage assessment can be performed for each component, there is no need to provide a sensor for each component, and therefore a large number of sensors are not required.
Therefore, it is possible to provide a building soundness assessment system that has a simple configuration and is capable of accurately determining soundness.
本発明の一態様においては、前記解析部は、前記立体骨組モデルに対して前記建物が層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデルと、前記立体骨組モデルに対して前記建物が全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデルの各々に対して、静的増分解析を行って、増分ステップごとに、前記各層のエネルギー吸収量の解析値と、前記各部材のエネルギー吸収量の解析値を算出して前記解析結果記録部に記録し、前記増分ステップの同定部は、前記解析結果記録部に記録された、前記層崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値と前記全体崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値の各組み合わせに対して、層ごとに、前記層崩壊型モデルにおける当該各層のエネルギー吸収量の解析値と前記全体崩壊型モデルにおける当該各層のエネルギー吸収量の解析値との和と、前記各層のエネルギー吸収量の推定値との差分を計算して、前記差分の全層における総和が最小となるような組み合わせである差分最小組み合わせを、前記各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、当該差分最小組み合わせ中の、前記層崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値と前記全体崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値に対応する、前記層崩壊型モデルにおける前記増分ステップと、前記全体崩壊型モデルにおける前記増分ステップを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップと、第2差分最小の増分ステップとして同定し、前記健全性判定部は、前記第1差分最小の増分ステップと、前記第2差分最小の増分ステップを基に、前記建物の健全性を判定する。
ここで、上記でいう「層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデル」は、具体的には、柱梁接合部において柱が先行して降伏する層崩壊機構が形成されるように、梁、パネルの各耐力を十分大きく設定した立体骨組モデルである。また、上記でいう「全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデル」は、具体的には、柱梁接合部において梁あるいは接合部パネルが先行して降伏する全体崩壊機構が形成されるように、1層柱脚部と最上層柱頭部以外の柱耐力を十分大きく設定した立体骨組モデルである。
このような構成によれば、立体骨組モデルに対して建物が層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデルと、立体骨組モデルに対して建物が全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデルの各々に対して、静的増分解析を行う。解析結果記録部に記録された、層崩壊型モデルにおける各層のエネルギー吸収量の解析値と全体崩壊型モデルにおける各層のエネルギー吸収量の解析値の、各組み合わせに対して、層ごとに、層崩壊型モデルにおける各層のエネルギー吸収量の解析値と全体崩壊型モデルにおける各層のエネルギー吸収量の解析値との和と、各層のエネルギー吸収量の推定値との差分を計算して、この差分の全層における総和が最小となるような組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択する。そして、このようにして選択された差分最小組み合わせに対応する、層崩壊型モデルにおける増分ステップと、全体崩壊型モデルにおける増分ステップを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップ、及び第2差分最小の増分ステップとして同定する。
ここで、静的増分解析によって、層崩壊と全体崩壊がそれぞれ、上記のようにして同定された第1差分最小の増分ステップ及び第2差分最小の増分ステップまで進行した状態を組み合わせると、各層のエネルギー吸収量が、地震情報が取得された地震が生じた際におけるエネルギー吸収量の推定値と近い値となっている。すなわち、第1差分最小の増分ステップと第2差分最小の増分ステップは、地震情報が取得された地震における、層崩壊と全体崩壊の各々の進行度と見做すことができる。
このようにして同定された、第1差分最小の増分ステップと、第2差分最小の増分ステップとに基づいて、建物の健全性を判定することにより、実際に生じた地震荷重によって建物に生じる被害に、より近い崩壊状態を推定し、建物の健全性の評価を、より高い精度で行うことができる。
In one aspect of the present invention, the analysis unit performs static incremental analysis on each of a story collapse model in which parameters are set for the three-dimensional frame model so that the building will undergo story collapse, and a global collapse model in which parameters are set for the three-dimensional frame model so that the building will undergo global collapse, and calculates, for each incremental step, an analytical value of the energy absorption amount of each story and an analytical value of the energy absorption amount of each member, and records them in the analysis result recording unit. The incremental step identification unit, for each combination of the analytical value of the energy absorption amount of each story in the story collapse model and the analytical value of the energy absorption amount of each story in the global collapse model, which are recorded in the analysis result recording unit, calculates, for each story, the analytical value of the energy absorption amount of each story in the story collapse model and the analytical value of the energy absorption amount of each member. the difference between the sum of the analytical value of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model and the estimated value of the energy absorption amount of each layer is calculated, and a minimum difference combination which is a combination such that the sum of the differences over all layers is minimized is selected as a minimum difference analytical value of the energy absorption amount of each layer, and the incremental step in the story collapse type model and the incremental step in the total collapse type model which correspond to the analytical value of the energy absorption amount of each layer in the story collapse type model and the analytical value of the energy absorption amount of each layer in the total collapse type model in the minimum difference combination are identified as the incremental step with the first smallest difference and the incremental step with the second smallest difference, respectively, and the soundness assessment unit assesses the soundness of the building based on the incremental step with the first smallest difference and the incremental step with the second smallest difference.
Here, the "story collapse model with parameters set to cause story collapse" specifically refers to a three-dimensional frame model in which the strength of each beam and panel is set to be sufficiently large so that a story collapse mechanism is formed in which the columns yield first at the column-beam joints. Also, the "global collapse model with parameters set to cause total collapse" specifically refers to a three-dimensional frame model in which the strength of columns other than the first story column bases and the top story column capitals is set to be sufficiently large so that a total collapse mechanism is formed in which the beams or joint panels yield first at the column-beam joints.
According to this configuration, a static incremental analysis is performed on each of a story collapse model in which parameters are set so that a story collapse occurs for the three-dimensional frame model, and a global collapse model in which parameters are set so that a global collapse occurs for the three-dimensional frame model. For each combination of the analysis value of the energy absorption amount of each story in the story collapse model and the analysis value of the energy absorption amount of each story in the global collapse model recorded in the analysis result recording unit, the difference between the sum of the analysis value of the energy absorption amount of each story in the story collapse model and the analysis value of the energy absorption amount of each story in the global collapse model and the estimated value of the energy absorption amount of each story is calculated for each story, and a minimum difference combination that is a combination that minimizes the sum of these differences in all stories is selected as the minimum difference analysis value of the energy absorption amount of each story. Then, the incremental step in the story collapse model and the incremental step in the global collapse model corresponding to the minimum difference combination selected in this way are identified as the first minimum difference incremental step and the second minimum difference incremental step, respectively.
Here, by combining the states in which the story collapse and the total collapse have progressed to the increment step with the first minimum difference and the increment step with the second minimum difference identified as described above by the static increment analysis, the energy absorption amount of each story is close to the estimated energy absorption amount at the time of the occurrence of the earthquake whose earthquake information was obtained. In other words, the increment step with the first minimum difference and the increment step with the second minimum difference can be regarded as the progress degree of each of the story collapse and the total collapse in the earthquake whose earthquake information was obtained.
By determining the soundness of a building based on the incremental step with the smallest first difference and the incremental step with the smallest second difference identified in this manner, it is possible to estimate a collapse state that is closer to the damage caused to the building by the actual earthquake load, and to evaluate the soundness of the building with greater accuracy.
本発明の一態様においては、前記健全性判定部は、部材ごとに、前記第1差分最小の増分ステップに対応する、前記層崩壊型モデルにおける前記各部材のエネルギー吸収量の解析値と、前記第2差分最小の増分ステップに対応する、前記全体崩壊型モデルにおける前記各部材のエネルギー吸収量の解析値の和を計算し、これを前記各部材のエネルギー吸収量の推定値として、前記損傷判定閾値と比較して、前記損傷程度を算定する。
上記のようにして同定された第1差分最小の増分ステップに対応する、層崩壊型モデルにおける各部材のエネルギー吸収量の解析値と、第2差分最小の増分ステップに対応する、全体崩壊型モデルにおける各部材のエネルギー吸収量の解析値とを、それぞれ求める。既に説明したように、第1差分最小の増分ステップと第2差分最小の増分ステップは、地震情報が取得された地震における、層崩壊と全体崩壊の各々の進行度であるから、上記のようにして求められた、第1差分最小の増分ステップと第2差分最小の増分ステップのそれぞれに対応する、各部材のエネルギー吸収量の解析値の和は、地震情報が取得された地震が生じた際に、各部材が吸収したエネルギーに近い値と考えられる。この和を、各部材のエネルギー吸収量の推定値として、部材ごとに、損傷判定閾値と比較することで、建物の健全性を判定することで、建物の健全性の評価を、より高い精度で行うことができる。
In one aspect of the present invention, the soundness assessment unit calculates, for each component, the sum of the analytical value of the energy absorption amount of each component in the layer collapse type model corresponding to the incremental step with the smallest first difference and the analytical value of the energy absorption amount of each component in the global collapse type model corresponding to the incremental step with the smallest second difference, and compares this as an estimate of the energy absorption amount of each component with the damage assessment threshold to calculate the degree of damage.
The analytical value of the energy absorption amount of each member in the story collapse model corresponding to the incremental step of the first minimum difference identified as above, and the analytical value of the energy absorption amount of each member in the total collapse model corresponding to the incremental step of the second minimum difference are obtained. As already described, the incremental step of the first minimum difference and the incremental step of the second minimum difference are the progress of each story collapse and total collapse in the earthquake whose earthquake information was acquired, so the sum of the analytical values of the energy absorption amount of each member corresponding to the incremental step of the first minimum difference and the incremental step of the second minimum difference obtained as above is considered to be a value close to the energy absorbed by each member when the earthquake whose earthquake information was acquired occurred. The soundness of the building can be evaluated with higher accuracy by comparing this sum with the damage judgment threshold value for each member as an estimated value of the energy absorption amount of each member.
本発明によれば、簡易な構成で、健全性を精度よく判定することができることが可能となる。 The present invention makes it possible to accurately determine the health of a device using a simple configuration.
以下、添付図面を参照して、本発明による建物の健全性評価システム1を実施するための形態について、図面に基づいて説明する。
本実施形態における建物の健全性評価システム1の概略構成を図1に示す。
本発明は、柱及び梁を含む建物を対象として、柱梁で構成される立体骨組モデルを用いた静的増分解析結果と、建物に設置したセンサから得られる地震情報に基づき、建物の各層、及び各部材でのエネルギー吸収量を推定した後、エネルギー吸収量の推定値と各部材に設定された損傷判定閾値と比較して、各部材の損傷程度を算定し、建物の健全性を診断、評価する建物の健全性モニタリングシステムである。
図1に示されるように、建物の健全性評価システム1は、建物10と、評価装置20と、を備えている。建物の健全性評価システム1は、地震発生後の建物10の健全性を評価する。
建物10は、地盤上に構築され、上下方向に複数の層11を有している。本実施形態においては、建物10は、所謂ラーメン架構として構築されている。建物10は、層数や、構造(鉄筋コンクリート造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造等)について何ら限定するものではない。
建物10には、センサ12が設けられている。センサ12は、本実施形態においては、建物10の各層11に設置されている。各センサ12は、地震発生時に予め設定された閾値を超える揺れを検知すると、建物10の各層11における加速度波形データを検出する。センサ12は、それぞれメモリ(図示無し)と、通信部(図示無し)と、を備えている。センサ12は、それぞれ、検出した加速度波形データを、地震情報としてメモリ(図示無し)に保存する。センサ12は、地震終了後、メモリに保存した加速度波形データを、通信部から外部のネットワーク100を介して評価装置20に転送する。
ここで、外部のネットワーク100とは、例えば、通信部と無線による通信を行うことのできる公衆無線網等である。通信部は、センサ12で検出された地震情報を、図1に示すように外部のネットワーク100を介して評価装置20に送信する。
Hereinafter, an embodiment of a building
FIG. 1 shows a schematic configuration of a building
This invention is a building health monitoring system that targets buildings including columns and beams, estimates the amount of energy absorption in each story and each component of a building based on the results of static incremental analysis using a three-dimensional frame model composed of columns and beams, and earthquake information obtained from sensors installed in the building, and then compares the estimated energy absorption amount with a damage judgment threshold set for each component to calculate the degree of damage to each component, thereby diagnosing and evaluating the health of the building.
1, the building
The
The
Here, the
評価装置20は、無線又は有線により、外部のネットワーク100に接続されている。評価装置20は、センサ12で検出した地震情報を基に、建物10の健全性を評価する。
図2は、層崩壊型の崩壊機構を模式的に示す図である。図3は、全体崩壊型の崩壊機構を模式的に示す図である。図4は、実際の地震時の崩壊機構の一例を示す図であって、層崩壊型と全体崩壊型とが組み合わさった崩壊機構を模式的に示す図である。
建物10の躯体を構成するラーメン架構が強震動を受けた場合、部材の塑性化が生じ崩壊機構が形成される。崩壊機構は、図2に示すように、柱梁接合部において柱が先行して降伏する「層崩壊型」と、図3に示すように、梁あるいは柱と梁の接合部が先行して降伏する「全体崩壊型」と、に大別される。崩壊機構は、柱、梁、柱と梁の接合部の耐力比に基づき設計時に想定されるが、実際の強震時には入力方向や部材耐力のばらつきの影響を受けるため、想定通りの崩壊機構が形成されるとは限らない。また、部材間耐力比が極端な値でない限りは、図4に示すように、強震時には、「層崩壊型」と「全体崩壊型」が混合した損傷分布を示す可能性が高い。このため、センサ12によるモニタリングにより、各層の層間変形角がわかったとしても、その時に形成された崩壊機構により、損傷する部材及びその程度は異なると考えられる。
そこで、評価装置20は、センサ12で検出した地震情報に基づいて、建物10に生じた層崩壊型の崩壊機構、及び全体崩壊型の崩壊機構の、それぞれの進行度を推定し、その推定結果に基づいて、建物10の各部材に生じた損傷程度を推定し、各部材の損傷程度に基づき、建物の健全性を判定する。
ここで、上記でいう「層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデル」は、具体的には、柱梁接合部において柱が先行して降伏する層崩壊機構が形成されるように、梁、パネルの各耐力を十分大きく設定した立体骨組モデルである。また、上記でいう「全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデル」は、具体的には、柱梁接合部において梁あるいは接合部パネルが先行して降伏する全体崩壊機構が形成されるように、1層柱脚部と最上層柱頭部以外の柱耐力を十分大きく設定した立体骨組モデルである。
The
Fig. 2 is a schematic diagram of a collapse mechanism of a story collapse type, Fig. 3 is a schematic diagram of a collapse mechanism of a total collapse type, and Fig. 4 is a schematic diagram of a collapse mechanism that combines a story collapse type and a total collapse type, showing an example of a collapse mechanism during an actual earthquake.
When the rigid frame that constitutes the
Therefore, the
Here, the "story collapse model with parameters set to cause story collapse" specifically refers to a three-dimensional frame model in which the strength of each beam and panel is set to be sufficiently large so that a story collapse mechanism is formed in which the columns yield first at the column-beam joints. Also, the "global collapse model with parameters set to cause total collapse" specifically refers to a three-dimensional frame model in which the strength of columns other than the first story column bases and the top story column capitals is set to be sufficiently large so that a total collapse mechanism is formed in which the beams or joint panels yield first at the column-beam joints.
図1に示されるように、評価装置20は、解析部21と、解析結果記録部27と、地震情報記録部22と、エネルギー吸収量の推定部23と、増分ステップの同定部24と、健全性判定部25と、を主に備えている。
解析部21は、図2、図3に示されるような、建物10に対応するように構成された立体骨組モデルMを用いた解析を、事前に行うことによって、建物10の各層11のエネルギー吸収量の解析値と、建物10を構成する各部材のエネルギー吸収量の解析値と、を算出する。解析結果記録部27は、いわゆるデータベースであり、解析部21で算出された、建物10の各層11のエネルギー吸収量の解析値と、建物10を構成する各部材のエネルギー吸収量の解析値と、が記録されている。
図5は、立体骨組モデルを構成する部材について説明するための図である。
解析部21は、図5に示すように、柱16及び梁17を含んで構成された立体骨組モデルMを、解析に用いる。立体骨組モデルMにおいて、柱16、梁17は、それぞれ、軸、せん断、曲げ、及びねじり方向の変形を考慮できる要素として線材置換する。柱16、梁17は、地震時に両端が塑性化するため、柱16、梁17に関しては、両端部16a、16b、17a、17bのそれぞれでエネルギー吸収量を算出する。柱16と梁17との接合部は、剛梁19aと弾塑性バネ要素による斜め材19bとで構成されるパネル19として取り扱い、エネルギー吸収量が算出される。
As shown in FIG. 1 , the
The
FIG. 5 is a diagram for explaining members that constitute the three-dimensional framework model.
The
解析部21は、図2に示すような、立体骨組モデルMに対して建物10が層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデルM1と、図3に示すような、立体骨組モデルMに対して建物10が全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデルM2と、を用いて静的増分解析を行う。層崩壊型モデルM1は、梁、パネルの耐力を十分大きくし、静的増分解析の際に層崩壊が進行するように、各パラメータが設定されている。全体崩壊型モデルM2は、最下層の柱脚部と最上層の柱頭部以外に関して、柱の端部の曲げ耐力を十分大きくし、静的増分解析の際に全体崩壊が進行するように、各パラメータが設定されている。
図6は、層崩壊型の立体骨組モデルにおける静的増分解析の例を示す図である。図7は、全体崩壊型の立体骨組モデルにおける静的増分解析の例を示す図である。
静的増分解析は、建物10の立体骨組モデルM1、M2に作用させる荷重、すなわち地震力を、段階的に増加させていき、増加させる段階である増分ステップの各々における、建物の挙動を解析するものである。図6、7の各々においては、左側に、静的増分解析を開始してから間もなく、各層及び各部材のエネルギー吸収量が小さい状態であるi1番目の増分ステップが示されている。右側には、i1番目の増分ステップから更に荷重の載荷が進み、各層及び各部材のエネルギー吸収量が増大し、層崩壊または全体崩壊が進行した状態であるi2番目の増分ステップが示されている。
静的増分解析においては、建物10の高さ、各層11の重量、及び設計用1次固有周期から、外力分布であるAi分布が決定される。静的増分解析においては、Ai分布を満たしたまま、外力を漸増させていくように、計算がなされる。
The
6 and 7 are diagrams showing examples of static incremental analysis of a story-collapse type space frame model, respectively. FIG. 7 is a diagram showing examples of static incremental analysis of a whole-collapse type space frame model.
In the static incremental analysis, the load, i.e., seismic force, acting on the three-dimensional frame models M1 and M2 of the
In the static push-back analysis, the Ai distribution, which is the external force distribution, is determined from the height of the
次に、解析部21は、静的増分解析の結果を基に、静的増分解析における増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値、及び柱16及び梁17を含む各部材のエネルギー吸収量の解析値を算出する。
このために、まず、解析部21は、層崩壊型モデルM1に対する静的増分解析の結果を基に、水平面内に位置する一方向であるX方向と、水平面内でX方向に直交する方向であるY方向の各々を荷重方向として、静的増分解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量と、各部材(柱16、梁17、パネル19)のエネルギー吸収量と、を算出し、これらを各層のエネルギー吸収量の解析値と、各部材のエネルギー吸収量の解析値として、解析結果記録部27に記録する。
実際には、解析部21は、次のような値を算出する。
sEwcX(i,j):層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における、X方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、下からj番目の層のエネルギー吸収量の解析値
sEwcY(i,j):層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における、Y方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、下からj番目の層のエネルギー吸収量の解析値
eEwcX(i,k):層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における、X方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、k番目の部材のエネルギー吸収量の解析値
eEwcY(i,k):層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における、Y方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、k番目の部材のエネルギー吸収量の解析値
図6に示すように、層崩壊型モデルM1では、水平面に沿った荷重方向(X方向、Y方向)への載荷荷重を、増分ステップを経るごとに、段階的に増やしていくと、最終的に、最下層で崩壊が生じており、上方の層に比較し、最下層におけるエネルギー吸収量が顕著に大きくなっている。また、最下層での崩壊は、主に柱の損傷によるものであり、最下層の柱におけるエネルギー吸収量は、柱以外の梁、パネル等に比較し、著しく大きくなっている。
Next, based on the results of the static incremental analysis, the
For this purpose, first, based on the results of the static incremental analysis of the story collapse model M1, the
In practice, the
sEwcX (i, j): analytical value of the energy absorption amount of the jth story from the bottom at the i-th incremental step when loaded in the X direction in the static incremental analysis result of the story collapse model M1. sEwcY (i, j): analytical value of the energy absorption amount of the jth story from the bottom at the i-th incremental step when loaded in the Y direction in the static incremental analysis result of the story collapse model M1. eEwcX (i, k): analytical value of the energy absorption amount of the kth member at the i-th incremental step when loaded in the X direction in the static incremental analysis result of the story collapse model M1. eEwcY (i, k): analytical value of the energy absorption amount of the kth member at the i-th incremental step when loaded in the Y direction in the static incremental analysis result of the story collapse model M1. As shown in Figure 6, in the story collapse model M1, when the applied load in the load direction (X direction, Y direction) along the horizontal plane is increased step by step through each incremental step, the bottom story finally collapses, and the energy absorption amount in the bottom story is significantly larger than that of the upper stories. Also, the collapse in the bottom story is mainly due to damage to the columns, and the energy absorption amount in the columns of the bottom story is significantly larger than that of the beams, panels, etc. other than the columns.
また、解析部21は、全体崩壊型モデルM2に対する静的増分解析の結果を基に、X方向とY方向のそれぞれについて、増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量と、各部材(柱16、梁17、パネル19)のエネルギー吸収量と、を算出し、これらを各層のエネルギー吸収量の解析値と、各部材のエネルギー吸収量の解析値として、解析結果記録部27に記録する。
実際には、解析部21は、次のような値を算出する。
sEosX(i,j):全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における、X方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、下からj番目の層のエネルギー吸収量の解析値
sEosY(i,j):全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における、Y方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、下からj番目の層のエネルギー吸収量の解析値
eEosX(i,k):全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における、X方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、k番目の部材のエネルギー吸収量の解析値
eEosY(i,k):全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における、Y方向載荷時の、i段階目の増分ステップにおける、k番目の部材のエネルギー吸収量の解析値
図7に示すように、全体崩壊型モデルM2では、平面に沿った荷重方向(X方向、Y方向)への載荷荷重を段階的に増やしていくと、建物10の全体の層で、エネルギー吸収量が大きくなっていく。また、部材についても同様に、それぞれのエネルギー吸収量が大きくなっている。各層においては、柱に限らず、梁、パネル等についても、エネルギー吸収量が増大している。
In addition, based on the results of the static incremental analysis of the total-collapse model M2, the
In practice, the
sE osX (i, j): analytical value of the energy absorption amount of the j-th layer from the bottom at the i-th incremental step when loaded in the X direction in the static incremental analysis result of the globally collapse type model M2. sE osY (i, j): analytical value of the energy absorption amount of the j-th layer from the bottom at the i-th incremental step when loaded in the Y direction in the static incremental analysis result of the globally collapse type model M2. eE osX (i, k): analytical value of the energy absorption amount of the k-th member at the i-th incremental step when loaded in the X direction in the static incremental analysis result of the globally collapse type model M2. eE osY (i, k): analytical value of the energy absorption amount of the k-th member at the i-th incremental step when loaded in the Y direction in the static incremental analysis result of the globally collapse type model M2. As shown in Fig. 7, in the total collapse model M2, when the applied load in the load direction (X direction, Y direction) along the plane is gradually increased, the energy absorption amount increases in all stories of the
地震が発生すると、地震情報記録部22は、外部のネットワーク100を介して建物10のセンサ12の通信部14から送信される地震情報を記録する。地震情報記録部22は、地震発生時に、センサ12で検出された、建物10の各層11における加速度波形データを記録する。
エネルギー吸収量の推定部23は、センサ12で検出される地震情報、及び建物10の各層11の重量に基づき、各層11の層せん断力と層間変位を算出し、層せん断力と層間変位に基づいて各層のエネルギー吸収量の推定値を計算する。
When an earthquake occurs, the earthquake
The energy
まず、エネルギー吸収量の推定部23は、地震時にセンサ12で得られた各層11の加速度波形データと、各層11の重量に基づき、各層11における層せん断力を算出する。
より詳細には、QX(j)、QY(j)、QZ(j)を、それぞれ、j番目の層における、X方向、Y方向、及びX方向とY方向の各々に直交するZ方向の層せん断力、FX(j)、FY(j)、FZ(j)を、それぞれ、j番目の層における、X方向、Y方向、及びZ方向の慣性力とする。このとき、最上階では、QX(j)、QY(j)、QZ(j)は、それぞれ、
QX(j)=FX(j)、
QY(j)=FY(j)、
QZ(j)=FZ(j)、
と表される。また、最上階以外では、下からj番目の層に作用する層せん断力は、より上の層における慣性力の和となるので、層の総数をTとすると、
FX(j)=-Mass(j)×abACCX(j)
FY(j)=-Mass(j)×abACCY(j)
FZ(j)=-Mass(j)×abACCZ(j)
層間変位は、各層11における加速度波形の2階積分を上下層で差分することにより算出される。
First, the energy
More specifically, let QX(j), QY(j), and QZ(j) be the story shear forces in the X direction, Y direction, and Z direction perpendicular to the X and Y directions, respectively, on the jth story, and FX(j), FY(j), and FZ(j) be the inertial forces in the X direction, Y direction, and Z direction, respectively, on the jth story. At this time, on the top floor, QX(j), QY(j), and QZ(j) are respectively:
QX(j)=FX(j),
QY(j)=FY(j),
QZ(j)=FZ(j),
In addition, except for the top floor, the story shear force acting on the jth story from the bottom is the sum of the inertial forces in the upper stories, so if the total number of stories is T, then
FX(j)=-Mass(j)×abACCX(j)
FY(j)=-Mass(j)×abACCY(j)
FZ(j)=-Mass(j)×abACCZ(j)
The inter-story displacement is calculated by taking the difference between the second integral of the acceleration waveform in each
次に、エネルギー吸収量の推定部23は、上記のようにして算出された各層11における層せん断力と、層間変位とに基づいて、水平2方向(X方向、Y方向)のそれぞれについて、各層11におけるエネルギー吸収量の推定値を計算する。
実際には、エネルギー吸収量の推定部23は、次のような値を算出する。
sEobsX(j):地震情報を基に計算した、X方向における、下からj番目の層のエネルギー吸収量の推定値
sEobsY(j):地震情報を基に計算した、Y方向における、下からj番目の層のエネルギー吸収量の推定値
である。
具体的には、エネルギー吸収量の推定部23は、地震情報から計算した各層11における層せん断力と、層間変位との関係における履歴面積に基づいて、上記の、各層11におけるエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)を計算する。
Next, the energy
In practice, the energy absorption
sE obsX (j): an estimate of the amount of energy absorbed by the jth layer from the bottom in the X direction, calculated based on earthquake information. sE obsY (j): an estimate of the amount of energy absorbed by the jth layer from the bottom in the Y direction, calculated based on earthquake information.
Specifically, the energy
増分ステップの同定部24は、解析結果記録部27に記録された、各層11のエネルギー吸収量の解析値のなかから、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値を選択して、これに対応する増分ステップを、差分最小の増分ステップとして同定する。以下、増分ステップの同定部24について、詳細に説明する。
nwcXを、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における、X方向載荷時の、荷重を増加させる段階である増分ステップの総数、nwcYを、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における、Y方向載荷時の、荷重を増加させる段階である増分ステップの総数、nosXを、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における、X方向載荷時の、荷重を増加させる段階である増分ステップの総数、nosYを、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における、Y方向載荷時の、荷重を増加させる段階である増分ステップの総数とする。
The incremental
Let nwcX be the total number of incremental steps for increasing the load when loading in the X direction in the static incremental analysis result of the story collapse type model M1, nwcY be the total number of incremental steps for increasing the load when loading in the Y direction in the static incremental analysis result of the story collapse type model M1, nosX be the total number of incremental steps for increasing the load when loading in the X direction in the static incremental analysis result of the global collapse type model M2, and nosY be the total number of incremental steps for increasing the load when loading in the Y direction in the static incremental analysis result of the global collapse type model M2.
層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の増分ステップは総数がnwcXであり、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の増分ステップは総数がnosXであるから、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の、各層のエネルギー吸収量の解析値と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の、各層のエネルギー吸収量の解析値との組み合わせは、nwcX×nosX個存在する。
増分ステップの同定部24は、これらnwcX×nosX個の全ての組み合わせに対して、次の式(1)によってX方向載荷時層エネルギー差分exを計算して、X方向載荷時層エネルギー差分exが最も小さくなるような組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、この差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値に対応する、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の増分ステップiwcX(1≦iwcX≦nwcX)と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の増分ステップiosX(1≦iosX≦nosX)の組み合わせを同定する。
The incremental
同様に、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるY方向載荷時の、各層のエネルギー吸収量の解析値と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるY方向載荷時の、各層のエネルギー吸収量の解析値との組み合わせは、nwcY×nosY個存在する。
増分ステップの同定部24は、これらnwcY×nosY個の全ての組み合わせに対して、次の式(2)によってY方向載荷時層エネルギー差分eYを計算して、Y方向載荷時層エネルギー差分eYが最も小さくなるような組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、この差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値に対応する、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるY方向載荷時の増分ステップiwcY(1≦iwcY≦nwcY)と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるY方向載荷時の増分ステップiosY(1≦iosY≦nosY)の組み合わせを同定する。
The incremental
増分ステップの同定部24及び後に説明する健全性判定部25の動作は、建物10の損傷がある程度進んだときに地震動を受けたときの、各層(及び各部材)のエネルギー吸収量と、同じ地震動を建物10が新築の状態で受けた場合の、各層(及び各部材)のエネルギー吸収量が、同じという前提に基づいている。
例えば、建物10の全体崩壊が進行し、その後に、層崩壊が進行するような場合を考える。このような場合において、建物10が最終的に吸収するエネルギー量Eaは、建物10が新築のときから全体崩壊が進行し終えた時点までに吸収するエネルギー量E1と、全体崩壊が進行し終えた時点から層崩壊が進行し終えた時点までに吸収するエネルギー量E2の和E1+E2と考えることができる。
ここで、上記のような前提によれば、全体崩壊が進行し終えた時点から層崩壊が進行し終えた時点までに吸収するエネルギー量E2は、建物10が新築のときから(全体崩壊を経ずに)層崩壊が進行し終えた時点までに吸収するエネルギー量E2´と等しいこととなる。すなわち、上記の和E1+E2は、建物10が新築のときから全体崩壊が進行し終えた時点までに吸収するエネルギー量E1と、建物10が新築のときから(全体崩壊を経ずに)層崩壊が進行し終えた時点までに吸収するエネルギー量E2´の和E1+E2´に等しくなる。
したがって、上記のような前提に基づくと、各層及び各部材のエネルギー吸収量という観点からすれば、仮に建物10に層崩壊と全体崩壊が、それぞれ前後して、あるいは同時に、進行したとしても、これは、建物10に層崩壊と全体崩壊が個別に、それぞれある程度の段階だけ進行した状態を、合算したものであると見做すことができる。
The operation of the incremental
For example, consider a case where the
According to the above assumptions, the amount of energy E2 absorbed from the time when the overall collapse has progressed to the time when the story collapse has progressed is equal to the amount of energy E2' absorbed from when the
Therefore, based on the above assumptions, from the perspective of the amount of energy absorption of each story and each component, even if story collapse and total collapse occur in building 10 one after the other, or simultaneously, this can be regarded as the sum of the states in which story collapse and total collapse have occurred individually in building 10, each of which has progressed to a certain degree.
図8は、層崩壊型モデルにおけるエネルギー吸収量と、全体崩壊型モデルにおけるエネルギー吸収量とを組み合わせることで、地震発生時おける建物の各層におけるエネルギー吸収量を推定することをイメージで示す図である。
上記のような考察に基づき、本実施形態においては、実際に地震が生じた際に、当該地震によって建物10に層崩壊と全体崩壊がそれぞれ作用したと仮定して、地震情報から算出される各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)が、解析結果記録部27に記録された、層崩壊型モデルM1を用いた静的増分解析の、いずれかの段階(すなわち増分ステップiwcX、iwcY)の各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(iwcX,j)、sEwcY(iwcY,j)と、全体崩壊型モデルM2を用いた静的増分解析の、いずれかの段階(すなわち増分ステップiosX、iosY)の各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(iosX,j)、sEosY(iosY,j)と、の和として表すことができないかを検討する。
もし、地震情報から算出される各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)が、解析結果記録部27に記録された、層崩壊型モデルM1を用いた静的増分解析の、何らかの増分ステップiwcX、iwcYの各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(iwcX,j)、sEwcY(iwcY,j)と、全体崩壊型モデルM2を用いた静的増分解析の、何らかの増分ステップiosX、iosYの各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(iosX,j)、sEosY(iosY,j)と、の和に一致し、または近似するようであれば、当該地震においては、層崩壊型モデルM1を用いた静的増分解析で層崩壊が増分ステップiwcX、iwcYだけ進んだ状態と、全体崩壊型モデルM2を用いた静的増分解析で全体崩壊が増分ステップiosX、iosYだけ進んだ状態とが、組み合わさった状態であると考えることができる。
FIG. 8 is a diagram conceptually showing how the energy absorption amount in each story of a building during an earthquake is estimated by combining the energy absorption amount in the story collapse model and the energy absorption amount in the total collapse model.
Based on the above considerations, in this embodiment, it is assumed that when an earthquake actually occurs, the earthquake causes story collapse and total collapse of the
If the estimated values sE obsX (j) and sE obsY (j) of the energy absorption amount of each story calculated from the earthquake information coincide with or are close to the sum of the analytical values sE wcX (i wcX , j) and sE wcY (i wcY , j) of the energy absorption amount of each story at some incremental step i wcX , i wcY in the static incremental analysis using the story collapse model M1 recorded in the analysis
ここで、上記のような、式(1)として表されるX方向載荷時層エネルギー差分exは、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の、ある増分ステップiwcXでのエネルギー吸収量の解析値sEwcX(iwcX,j)と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるX方向載荷時の、ある増分ステップiosXでのエネルギー吸収量の解析値sEosX(iosX,j)との和の、層ごとの、地震情報から算出された、X方向におけるエネルギー吸収量sEobsX(j)との差分の、総和である。
したがって、式(1)のX方向載荷時層エネルギー差分exが最小となるような、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるX方向載荷時のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(iwcX,j)と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるX方向載荷時のエネルギー吸収量の解析値sEosX(iosX,j)の組み合わせである差分最小組み合わせを、X方向における、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択することにより、この差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(iwcX,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(iosX,j)に対応する増分ステップiwcX、増分ステップiosXを、それぞれ第1差分最小の増分ステップiwcX、第2差分最小の増分ステップiosXとして、同定することができる。
同様に、上記のような、式(2)として表されるY方向載荷時層エネルギー差分eYは、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるY方向載荷時の、ある増分ステップiwcYでのエネルギー吸収量の解析値sEwcY(iwcY,j)と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるY方向載荷時の、ある増分ステップiosYでのエネルギー吸収量の解析値sEosY(iosY,j)との和の、層ごとの、地震情報から算出された、Y方向におけるエネルギー吸収量sEobsY(j)との差分の、総和である。
したがって、式(2)のY方向載荷時層エネルギー差分eYが最小となるような、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果におけるY方向載荷時のエネルギー吸収量の解析値sEwcY(iwcY,j)と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果におけるY方向載荷時のエネルギー吸収量の解析値sEosY(iosY,j)の組み合わせである差分最小組み合わせを、X方向における、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択することにより、この差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcY(iwcY,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosY(iosY,j)に対応する増分ステップiwcY、増分ステップiosYを、それぞれ第1差分最小の増分ステップiwcY、第2差分最小の増分ステップiosYとして、同定することができる。
Here, the story energy difference e x at the time of loading in the X direction expressed by the above formula (1) is the sum of the differences between the analytical value sE wcX (i wcX , j) of the energy absorption amount at a certain incremental step i wcX at the time of loading in the X direction in the static incremental analysis result of the story-collapse type model M1 and the analytical value sE osX (i osX , j) of the energy absorption amount at a certain incremental step i osX at the time of loading in the X direction in the static incremental analysis result of the global-collapse type model M2 and the energy absorption amount sE obsX (j) in the X direction calculated from the earthquake information for each story.
Therefore, by selecting a minimum difference combination, which is a combination of the analytical value sEwcX ( iwcX , j ) of the energy absorption amount when loaded in the X direction in the static incremental analysis result of the story collapse type model M1 and the analytical value sEosX (iosX, j) of the energy absorption amount when loaded in the X direction in the static incremental analysis result of the global collapse type model M2, which minimizes the story energy difference e x when loaded in the X direction in equation (1), as the minimum analytical value of the energy absorption amount in the X direction, the incremental step iwcX and incremental step iosX corresponding to the analytical value sEwcX ( iwcX , j) of the energy absorption amount of each story in the story collapse type model M1 and the analytical value sEosX ( iosX , j) of the energy absorption amount of each story in the global collapse type model M2 in this minimum difference combination are set as the incremental step iwcX with the first minimum difference and the incremental step iosX with the second minimum difference, respectively. It can be identified as osX .
Similarly, the layer energy difference eY during loading in the Y direction expressed as equation (2) as above is the sum of the differences between the analytical value sEwcY ( iwcY , j) of the energy absorption amount at a certain incremental step iwcY during loading in the Y direction in the static incremental analysis results of the layer-collapse type model M1 and the analytical value sEosY ( iosY , j) of the energy absorption amount at a certain incremental step iosY during loading in the Y direction in the static incremental analysis results of the total-collapse type model M2, and the energy absorption amount sEobsY (j) in the Y direction calculated from the earthquake information for each layer.
Therefore, by selecting a minimum difference combination, which is a combination of the analytical value sEwcY ( iwcY , j ) of the energy absorption amount when loaded in the Y direction in the result of the static incremental analysis of the story-collapse type model M1 and the analytical value sEosY (iosY, j) of the energy absorption amount when loaded in the Y direction in the result of the static incremental analysis of the global collapse type model M2, such that the story energy difference eY when loaded in the Y direction in equation ( 2 ) is minimized, as the minimum analytical difference value of the energy absorption amount of each story in the X direction, the incremental step iwcY and incremental step iosY corresponding to the analytical value sEwcY ( iwcY , j) of the energy absorption amount of each story in the story-collapse type model M1 and the analytical value sEosY ( iosY , j) of the energy absorption amount of each story in the global collapse type model M2 in this minimum difference combination are set as the first minimum difference incremental step iwcY and the second minimum difference incremental step iosY , respectively. It can be identified as osY .
上記のような考察を基に、増分ステップの同定部24は、X方向に対し、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)の、nwcX×nosX個の組み合わせの各々に対して、層11ごとに、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)との和と、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)との差分を計算して、差分の全層における総和exが最小となるような解析値の組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、当該差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(iwcX,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(iosX,j)に対応する、層崩壊型モデルM1における増分ステップiwcXと、全体崩壊型モデルM2における増分ステップiosXを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップiwcXと、第2差分最小の増分ステップiosXとして同定する。
同様に、増分ステップの同定部24は、Y方向に対し、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosY(i,j)の、nwcY×nosY個の組み合わせの各々に対して、層11ごとに、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosY(i,j)との和と、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsY(j)との差分を計算して、差分の全層における総和eYが最小となるような解析値の組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、当該差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcY(iwcY,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosY(iosY,j)に対応する、層崩壊型モデルM1における増分ステップiwcYと、全体崩壊型モデルM2における増分ステップiosYを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップiwcYと、第2差分最小の増分ステップiosYとして同定する。
Based on the above considerations, the incremental
Similarly, for each of n wcY ×n osY combinations of the analytic value sE wcY (i, j) of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model M1 and the analytic value sE osY (i, j) of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model M2 in the Y direction, the incremental step
健全性判定部25は、上記のようにして同定された、X方向、Y方向の各々における第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYを基に、建物10の健全性を判定する。
上記のように、増分ステップの同定部24が、X方向、Y方向の各々における第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYを同定することにより、地震情報が取得された地震においては、層崩壊型モデルM1を用いた静的増分解析と、全体崩壊型モデルM2を用いた静的増分解析の各々において、それぞれどの段階すなわち増分ステップまで、層崩壊と全体崩壊が進行した状態であるのかが、特定されている。とすれば、実際の地震においては、各部材は、層崩壊型モデルM1を用いた静的増分解析における増分ステップiwcX、iwcYの段階において当該部材が吸収したと考えられるエネルギー吸収量の解析値eEwcX(iwcX,k)、eEwcY(iwcY,k)と、全体崩壊型モデルM2を用いた静的増分解析における増分ステップiosX、iosYの段階において当該部材が吸収したと考えられるエネルギー吸収量の解析値eEosX(iosX,k)、eEosY(iosY,k)とを、合算した分だけのエネルギーを吸収したと見做すことができる。
したがって、健全性判定部25は、具体的には、次式(3)によって、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)を計算する。
As described above, the incremental
Therefore, specifically, the
健全性判定部25は、更に、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYを基に導出された、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)を基に、建物10の健全性を判定する。健全性判定部25は、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)と、予め設定された損傷判定閾値とを比較して、損傷程度を算定する。健全性判定部25は、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)が、損傷判定閾値よりも大きい場合に、その部材に損傷が生じている可能性がある、と判定する。
ここで、損傷判定閾値として、例えば、部材の持つ塑性変形性能に応じて塑性率の損傷判定閾値μcrを設定することができる。図9に示すように、塑性率μで部材が1サイクル変形した場合、部材におけるエネルギー吸収量Eは、下式(4)で表される。
E=4(μ-1)Myθy・・・(4)
したがって、部材のエネルギー吸収量の損傷閾値Ecrは、
Ecr=4(μcr-1)Myθy
となる。
例えば、端部から中央部までの部材半長が1750mm、降伏強度が295N/mm2の、断面寸法が300mm×300mmであり、厚さが9mmである角形鋼管(降伏時の曲げモーメントMy=327kNm、降伏時の部材角θy=0.0065rad)について、μcr=3.0とすると、Ecr=17.0kNmとなる。
このような損傷判定閾値は、上記に限られず、他の方法によって適切に設定されて構わないし、柱16、梁17等の部材種類ごとに、異なる態様で、設定されてもよい。
健全性判定部25は、算定した損傷程度、部材に損傷が生じているか否か、といった判定結果を示す情報を、モニター装置や、外部のネットワーク100を介してアクセス可能な他の端末等を通して出力する。
上記でいう損傷程度は、損傷程度I~損傷程度IVで評価する。損傷程度Iは、柱や梁、耐力壁にほとんど損傷がない状態と定義した。損傷程度IIは、柱や梁、耐力壁に軽微なひびわれが発生している状態とした。また、損傷程度IIIは、柱や梁、耐力壁に顕著なせん断ひびわれが見られる状態と定義し、損傷程度IVは、柱や梁、耐力壁に大きなせん断ひびわれが見られ、大破している状態と定義した。
The
Here, as the damage judgment threshold, for example, a damage judgment threshold μ cr of the plasticity factor can be set according to the plastic deformation performance of the component. As shown in Fig. 9, when a component is deformed for one cycle at the plasticity factor μ, the energy absorption amount E of the component is expressed by the following formula (4).
E=4(μ-1)Myθy...(4)
Therefore, the damage threshold E cr of the energy absorption of the member is
E cr =4(μ cr -1) M y θ y
It becomes.
For example, for a square steel pipe with a half length from the end to the center of 1,750 mm, a yield strength of 295 N/ mm2 , cross-sectional dimensions of 300 mm x 300 mm, and a thickness of 9 mm (bending moment at yield My = 327 kNm, member angle at yield θy = 0.0065 rad), if μ cr = 3.0, then E cr = 17.0 kNm.
Such damage determination thresholds are not limited to the above, but may be appropriately set by other methods, and may be set in different ways for each type of component, such as
The
The damage level mentioned above is evaluated on a scale of Damage Level I to Damage Level IV. Damage Level I is defined as a state where there is almost no damage to the columns, beams, and bearing walls. Damage Level II is a state where minor cracks have occurred in the columns, beams, and bearing walls. Damage Level III is defined as a state where significant shear cracks are observed in the columns, beams, and bearing walls, and Damage Level IV is defined as a state where large shear cracks are observed in the columns, beams, and bearing walls, resulting in major damage.
このようにして、健全性判定部25は、差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYに対応する各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)と、各部材に対して設定された損傷判定閾値とを比較して、損傷程度を算定し、各部材の損傷程度に基づき、建物10の健全性を判定する。
ここでいう建物10の健全性は、安全、要注意、危険で評価する。健全性評価による安全指標は、損傷程度I、IIに対応する。また、健全性評価による要注意指標は損傷程度IIIに対応し、危険指標は損傷程度IVに対応する。
In this way, the
The soundness of the
(健全性評価方法)
図10は、建物の健全性評価システム1における、建物の健全性評価方法の流れを示すフローチャートである。
評価装置20で建物10の健全性評価を行うには、事前準備として、予め、解析部21において、層崩壊型モデルM1と、全体崩壊型モデルM2と、を用いて静的増分解析を行う。解析部21では、静的増分解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値、及び各部材のエネルギー吸収量の解析値を算出しておく。算出された各層のエネルギー吸収量の解析値、及び各部材のエネルギー吸収量の解析値は、解析結果記録部27に記録しておく。
その後、地震が発生すると、評価装置20が、建物10に設けられたセンサ12で検出された地震情報を、外部のネットワーク100から取得する(ステップS11)。
地震情報を取得すると、評価装置20のエネルギー吸収量の推定部23が、センサ12で検出される地震情報、及び建物10の各層11の重量に基づき、各層11の層せん断力と層間変位を算出し、算出された層せん断力及び層間変位に基づいて、各層のエネルギー吸収量の推定値を計算する(ステップS12)。
(Soundness assessment method)
FIG. 10 is a flowchart showing the flow of a building soundness evaluation method in the building
To evaluate the soundness of the
Thereafter, when an earthquake occurs, the
When the earthquake information is acquired, the energy
続いて、増分ステップの同定部24が、解析結果記録部27に記録された、各層のエネルギー吸収量の解析値のなかから、各層のエネルギー吸収量の推定値との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値を選択して、これに対応する増分ステップを、差分最小の増分ステップとして同定する(ステップS13)。
より詳細には、増分ステップの同定部24は、X方向、Y方向のそれぞれにおいて、析結果記録部27に記録された、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値の各組み合わせに対して、層ごとに、層崩壊型モデルM1の静的増分解析結果における各層のエネルギー吸収量の解析値と、全体崩壊型モデルM2の静的増分解析結果における各層のエネルギー吸収量の解析値との和と、各層のエネルギー吸収量の推定値との差分を計算して、差分の全層における総和が最小となるような組み合わせである差分差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、当該差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値に対応する、層崩壊型モデルM1における増分ステップと、全体崩壊型モデルM2における増分ステップを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップと、第2差分最小の増分ステップとして同定する。
Next, the incremental
More specifically, for each combination of the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model M1 and the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model M2 recorded in the analysis result recording unit 27 in the X direction and the Y direction, the incremental step identification unit 24 calculates, for each layer, the difference between the sum of the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the static incremental analysis result of the layer collapse type model M1 and the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the static incremental analysis result of the global collapse type model M2 and the estimated value of the energy absorption amount of each layer, and selects a minimum-difference combination, which is a combination in which the sum of the differences in all layers is minimum, as the minimum-difference analysis value of the energy absorption amount of each layer, and identifies the incremental step in the layer collapse type model M1 and the incremental step in the global collapse type model M2 corresponding to the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model M1 and the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model M2 in the minimum-difference combination as the first minimum-difference incremental step and the second minimum-difference incremental step, respectively.
健全性判定部25は、部材ごとに、第1差分最小の増分ステップに対応する、層崩壊型モデルM1における各部材のエネルギー吸収量の解析値と、第2差分最小の増分ステップに対応する、全体崩壊型モデルM2における各部材のエネルギー吸収量の解析値の和を計算することにより、各部材のエネルギー吸収量の推定値を導出する(ステップS14)。
その後、健全性判定部25は、第1差分最小の増分ステップと、第2差分最小の増分ステップを基に導出された、各部材のエネルギー吸収量の推定値を基に、建物10の健全性を判定する(ステップS15)。健全性判定部25は、各部材のエネルギー吸収量の推定値と、予め設定された損傷判定閾値とを比較して、損傷程度を算定する。健全性判定部25は、各部材のエネルギー吸収量の推定値が、損傷判定閾値よりも大きい場合に、その部材に損傷が生じている可能性がある、と判定する。
更に、健全性判定部25は、算定した損傷程度、部材に損傷が生じているか否か、といった判定結果を示す情報を、モニター装置や、外部のネットワーク100を介してアクセス可能な他の端末等を通して出力する(ステップS16)。
The
Thereafter, the
Furthermore, the
(健全性評価方法による推定精度の検証)
ここでは、本発明の建物の健全性評価システム1での推定精度の検証を行った。
検証対象の建物を実現する架構としては、次のモデル1~モデル6の、6種類のモデルを用意した。
モデル1は、4層で、X方向の柱スパンが2、Y方向の柱スパンが1、柱の、梁やパネルに対する耐力比である柱耐力比γを1.0とした。
モデル2は、4層で、X方向の柱スパンが2、Y方向の柱スパンが1、柱耐力比γを1.5とした。
モデル3は、8層で、X方向の柱スパンが3、Y方向の柱スパンが2、柱耐力比γを1.0とした。
モデル4は、8層で、X方向の柱スパンが3、Y方向の柱スパンが2、柱耐力比γを1.5とした。
モデル5は、12層で、X方向の柱スパンが4、Y方向の柱スパンが3、柱耐力比γを1.0とした。
モデル6は、12層で、X方向の柱スパンが4、Y方向の柱スパンが3、柱耐力比γを1.5とした。
上記のいずれのモデルにおいても、構造特性係数Dsを0.4とした。
これらの各モデルに対し、入力地震波として、八戸波・レベル3を、X方向とY方向の各々に対して45°の角度となる方向から入力した。この場合、センサ12で検出される加速度情報から算定される、X方向、Y方向のそれぞれにおける、各部材のエネルギー吸収量を正解値とし、上記健全性評価システム1で推定を行った各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)を推定値とした。
(Verification of estimation accuracy using soundness evaluation method)
Here, the estimation accuracy of the building
Six models,
Model 2 has four stories, the column span in the X direction is 2, the column span in the Y direction is 1, and the column strength ratio γ is 1.5.
Model 3 had 8 stories, the column span in the X direction was 3, the column span in the Y direction was 2, and the column strength ratio γ was 1.0.
Model 5 has 12 stories, the column span in the X direction is 4, the column span in the Y direction is 3, and the column strength ratio γ is 1.0.
Model 6 has 12 stories, the column span in the X direction is 4, the column span in the Y direction is 3, and the column strength ratio γ is 1.5.
In all of the above models, the structural characteristic coefficient Ds was set to 0.4.
For each of these models, the Hachinohe wave level 3 was input as the input seismic wave from a direction at an angle of 45° to both the X and Y directions. In this case, the energy absorption amount of each component in each of the X and Y directions calculated from the acceleration information detected by the
図11~図16は、本実施形態における建物の健全性評価システム1により、モデル1~6の各々に対して、建物を構成する各部材のエネルギー吸収量を推定した場合の検証例を示す図である。図11~図16では、柱や梁の両端、及びパネルにおいては、正解値と推定値の比較結果となる差分が示されている。
各図より、柱耐力比γが1.0と小さく設定されたモデルでは、最下層の層崩壊機構が支配的となることから、層崩壊型モデルM1の静的解析結果がそのまま反映され、正解値に近い推定が出来ていることが確認できる。
柱耐力比γが1.5と設定された、全体崩壊機構が支配的になる架構においても、柱のエネルギー吸収量は概ね精度よく推定できており、梁やパネルもエネルギー吸収が大きくなる箇所は概ね整合している。ここで、1本の梁の両端でエネルギー吸収量が大きく異なる正解値があるが、これは、卓越方向への応答の中で、スラブの合成効果により一端の耐力が上昇し塑性化がほぼ生じずに、他端にエネルギー吸収が集中したことが要因であるため、合成効果を考慮していない静的解析に基づく推定値と差が生じたものと考えられる。
なお、本検証においては、鋼構造のラーメン架構を対象とした事例を示したが、RC造においても、柱や梁の端部及びパネルに塑性化が生じる点は共通であるため、極めて大きな損傷が生じない応答レベルにおいては、妥当性は確保されると考えられる。
11 to 16 are diagrams showing examples of verification in which the building
From each figure, it can be seen that in the model in which the column strength ratio γ is set to a small value of 1.0, the story collapse mechanism of the lowest story becomes dominant, and the static analysis results of the story collapse model M1 are directly reflected, allowing an estimate close to the correct value to be obtained.
Even in a frame where the column strength ratio γ is set to 1.5 and the overall collapse mechanism is dominant, the energy absorption amount of the columns can be estimated with good accuracy, and the points where the energy absorption of the beams and panels is large are also generally consistent. Here, there are correct values where the energy absorption amount at both ends of a single beam differs greatly, but this is because, in the response to the dominant direction, the strength of one end increases due to the composite effect of the slab, and plasticization hardly occurs, and energy absorption is concentrated at the other end, which is thought to be the cause of the difference from the estimated value based on a static analysis that does not consider the composite effect.
In this verification, examples were presented that were based on steel rigid frame structures; however, the same phenomenon occurs in reinforced concrete structures, in that the ends of columns and beams and panels also become plastic. Therefore, it is believed that the validity is ensured at response levels where extremely severe damage does not occur.
上述したような建物10の健全性評価システム1は、建物10の健全性を診断、評価する健全性評価システム1であって、柱16及び梁17を含んで建物10に対応するように構成された立体骨組モデルM(M1、M2)を用いて、事前に静的増分解析を行い、当該解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)、sEosX(i,j)、sEosY(i,j)、及び柱16及び梁17を含む各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(i,k)、eEwcY(i,k)、eEosX(i,k)、eEosY(i,k)を算出し、解析結果記録部27に記録する解析部21と、建物10に設置したセンサ12から得られる地震情報を記録する地震情報記録部22と、地震情報、及び建物10の各層11の重量に基づき、各層11の層せん断力と層間変位を算出し、層せん断力及び層間変位に基づいて各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)を計算するエネルギー吸収量の推定部23と、解析結果記録部27に記録された、各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)、sEosX(i,j)、sEosY(i,j)のなかから、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値(層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)の組み合わせ)を選択して、これに対応する増分ステップを、差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYとして同定する増分ステップの同定部24と、差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYに対応する各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(iwcX,k)、eEwcY(iwcY,k)、eEosX(iosX,k)、eEosY(iosY,k)から、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)を取得し、当該各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)と、各部材に対して設定された損傷判定閾値とを比較して、損傷程度を算定し、各部材の損傷程度に基づき、建物10の健全性を判定する健全性判定部25と、を備えている。
このような構成によれば、柱16及び梁17を含んで建物10に対応するように構成された立体骨組モデルM(M1、M2)を用いて静的増分解析を行い、この静的増分解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに算出された、各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)、sEosX(i,j)、sEosY(i,j)と、柱16及び梁17を含む各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(i,k)、eEwcY(i,k)、eEosX(i,k)、eEosY(i,k)とが、解析部21によって算出されて、解析結果記録部27に記録されている。地震が生じた際には、エネルギー吸収量の推定部23が、建物10に設置したセンサ12から得られた地震情報、及び建物10の各層11の重量に基づいて、建物10の各層におけるエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)を計算する。健全性判定部25は、各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)、sEosX(i,j)、sEosY(i,j)のなかから、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値を選択することによって、選択された各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)、sEosX(i,j)、sEosY(i,j)に対応する、当該差分最小解析値が結果として出力された増分ステップを、差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYとして同定する。このようにして同定された差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYにおいては、地震情報が取得された地震が生じた際に各層11が吸収したエネルギーと同程度のエネルギーを各層11が吸収するように、荷重が増加された状態となっている。したがって、静的増分解析の、この差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYの段階における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEobs(k)は、地震情報が取得された地震が生じた際に、各部材が吸収したエネルギーの量に近い値と考えられる。したがって、差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、iosX、iosYに対応する各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(iwcX,k)、eEwcY(iwcY,k)、eEosX(iosX,k)、eEosY(iosY,k)から、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)を取得し、当該各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)に基づき、損傷判定閾値との比較により損傷程度を算定することによって、建物10を構成する各部材の損傷程度を評価し、建物10の健全性を判定することができる。
このようにして、建物10を構成する部材に生じる損傷の有無、及びその損傷程度を推定することによって、部材ごとに損傷評価を行うことができ、高精度で、信頼性の高い建物10の健全性評価を行うことができる。
更に、上記のような構成においては、部材ごとに損傷評価を行うことができるにもかかわらず、部材ごとにセンサを設けなくともよいため、センサの数を多く必要としない。
したがって、簡易な構成で、健全性を精度よく判定することができる、建物の健全性評価システム1を提供可能である。
The
According to this configuration, a static incremental analysis is performed using a three-dimensional frame model M (M1, M2) configured to correspond to the
In this way, by estimating the presence or absence of damage to the components that make up the
Furthermore, in the above-described configuration, although damage assessment can be performed for each component, there is no need to provide a sensor for each component, and therefore a large number of sensors are not required.
Therefore, it is possible to provide a building
また、解析部21は、立体骨組モデルM(M1、M2)に対して建物10が層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデルM1と、立体骨組モデルM(M1、M2)に対して建物10が全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデルM2の各々に対して、静的増分解析を行って、増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)、sEosX(i,j)、sEosY(i,j)と、各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(i,k)、eEwcY(i,k)、eEosX(i,k)、eEosY(i,k)を算出して解析結果記録部27に記録し、増分ステップの同定部24は、解析結果記録部27に記録された、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)の各組み合わせに対して、層ごとに、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)との和と、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分を計算して、差分の全層における総和eX、eYが最小となるような組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、当該差分最小組み合わせ中の、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(iwcY,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(iosY,j)に対応する、層崩壊型モデルM1における増分ステップiwcX、iwcYと、全体崩壊型モデルM2における増分ステップiosX、iosYを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYとして同定し、健全性判定部25は、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYを基に、建物10の健全性を判定する。
このような構成によれば、立体骨組モデルM(M1、M2)に対して建物10が層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデルM1と、立体骨組モデルM(M1、M2)に対して建物10が全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデルM2の各々に対して、静的増分解析を行う。解析結果記録部27に記録された、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)の、各組み合わせに対して、層11ごとに、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)との和と、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分を計算して、この差分の全層11における総和eX、eYが最小となるような組み合わせである差分最小組み合わせを、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択する。そして、このようにして選択された差分最小組み合わせに対応する、層崩壊型モデルM1における増分ステップiwcX、iwcYと、全体崩壊型モデルM2における増分ステップiosX、iosYを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcY、及び第2差分最小の増分ステップiosX、iosYとして同定する。
ここで、静的増分解析によって、層崩壊と全体崩壊がそれぞれ、上記のようにして同定された第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcY及び第2差分最小の増分ステップiosX、iosYまで進行した状態を組み合わせると、各層のエネルギー吸収量が、地震情報が取得された地震が生じた際におけるエネルギー吸収量の推定値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)と近い値となっている。すなわち、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと第2差分最小の増分ステップiosX、iosYは、地震情報が取得された地震における、層崩壊と全体崩壊の各々の進行度と見做すことができる。
このようにして同定された、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYとに基づいて、建物10の健全性を判定することにより、実際に生じた地震荷重によって建物10に生じる被害に、より近い崩壊状態を推定し、建物10の健全性の評価を、より高い精度で行うことができる。
The
According to this configuration, a static incremental analysis is performed on each of a story collapse type model M1 in which parameters are set so that the
Here, by combining the states in which the story collapse and the total collapse have progressed to the first minimum difference incremental steps iwcX , iwcY and the second minimum difference incremental steps iosX , iosY identified as above by the static incremental analysis, the energy absorption amount of each story is close to the estimated energy absorption amount sEosX (i,j), sEosY (i,j) at the time of the earthquake whose earthquake information was obtained. In other words, the first minimum difference incremental steps iwcX , iwcY and the second minimum difference incremental steps iosX , iosY can be regarded as the progress degree of each of the story collapse and the total collapse in the earthquake whose earthquake information was obtained.
By judging the soundness of the
また、健全性判定部25は、部材ごとに、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYに対応する、層崩壊型モデルM1における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(iwcX,k)、eEwcY(iwcY,k)と、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYに対応する、全体崩壊型モデルM2における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEosX(iosX,k)、eEosY(iosY,k)の和eEobs(k)を計算し、これを各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)として、損傷判定閾値と比較して、損傷程度を算定する。
上記のようにして同定された第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYに対応する、層崩壊型モデルM1における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(iwcX,k)、eEwcY(iwcY,k)と、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYに対応する、全体崩壊型モデルM2における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEosX(iosX,k)、eEosY(iosY,k)とを、それぞれ求める。既に説明したように、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと第2差分最小の増分ステップiosX、iosYは、地震情報が取得された地震における、層崩壊と全体崩壊の各々の進行度であるから、上記のようにして求められた、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYと第2差分最小の増分ステップiosX、iosYのそれぞれに対応する、各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(iwcX,k)、eEwcY(iwcY,k)、eEosX(iosX,k)、eEosY(iosY,k)の和eEobs(k)は、地震情報が取得された地震が生じた際に、各部材が吸収したエネルギーに近い値と考えられる。この和を、各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)として、部材ごとに、損傷判定閾値と比較することで、建物10の健全性を判定することで、建物10の健全性の評価を、より高い精度で行うことができる。
In addition, the
The analytical values eEwcX (iwcX, k) and eEwcY ( iwcY , k) of the energy absorption amounts of each member in the story collapse model M1 corresponding to the incremental steps iwcX , iwcY with the smallest first difference identified as above, and the analytical values eEosX (iosX, k) and eEosY ( iosY , k) of the energy absorption amounts of each member in the total collapse model M2 corresponding to the incremental steps iosX , iosY with the smallest second difference are respectively determined. As already explained, the incremental step iwcX , iwcY of the smallest first difference and the incremental step iosX, iosY of the smallest second difference represent the respective progress of story collapse and total collapse in the earthquake for which earthquake information was obtained. Therefore, the sum eEobs(k) of the analytical values eEwcX ( iwcX , k) , eEwcY(iwcY, k), eEosX ( iosX , k), eEosY ( iosY , k ) of the energy absorption amounts of each component corresponding to the incremental step iwcX , iwcY of the smallest first difference and the incremental step iosX , iosY of the smallest second difference obtained as described above is considered to be a value close to the energy absorbed by each component when the earthquake for which earthquake information was obtained occurred. This sum is used as an estimated value eE obs (k) of the energy absorption amount of each component, and the soundness of building 10 is determined by comparing it with the damage assessment threshold for each component, thereby enabling the evaluation of the soundness of building 10 with greater accuracy.
(実施形態の第1変形例)
なお、本発明の健全性評価システム1は、図面を参照して説明した上述の実施形態に限定されるものではなく、その技術的範囲において他の様々な変形例が考えられる。
例えば、上記実施形態において、例えば地震力が作用する方向がX方向にほぼ沿うような状態である場合には、増分ステップの同定部24と健全性判定部25においては、Y方向における解析は実行せず、X方向のみにおいて解析するようにしてもよい。
この場合には、増分ステップの同定部は、式(1)のX方向載荷時層エネルギー差分exのみを計算し、式(2)のY方向載荷時層エネルギー差分eYは計算しなくてもよい。また、健全性判定部25は、式(3)において各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)を計算するに際し、X方向における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(i,k)、eEosX(i,k)のみを加算し、Y方向における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcY(i,k)、eEosY(i,k)は使用しない。
地震力が作用する方向がY方向にほぼ沿うような状態である場合も同様である。
(First Modification of the Embodiment)
The
For example, in the above embodiment, when the direction in which the earthquake force acts is approximately along the X direction, the incremental
In this case, the incremental step identification unit calculates only the layer energy difference e x when loading in the X direction in formula (1), and does not need to calculate the layer energy difference e Y when loading in the Y direction in formula (2). In addition, when calculating the estimated value eE obs (k) of the energy absorption amount of each member in formula (3), the
The same applies when the direction of the earthquake force is approximately along the Y direction.
(実施形態の第2変形例)
あるいは、建物の構造上、層崩壊が全体崩壊に対し支配的であると予め判明しているような場合においては、層崩壊モデルM1のみを対象として、建物の健全性評価システム1が動作するように構成してもよい。
この場合においては、解析部21は、立体骨組モデルM(M1)に対して建物10が層崩壊するようにパラメータが設定された層崩壊型モデルM1に対して、静的増分解析を行って、増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と、各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(i,k)、eEwcY(i,k)を算出して解析結果記録部27に記録する。
次に、エネルギー吸収量の推定部23は、上記実施形態と同様に、各層11におけるエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)を計算する。
そして、増分ステップの同定部24は、解析結果記録部27に記録された、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)の各々に対して、層ごとに、層崩壊型モデルM1における各層のエネルギー吸収量の解析値sEwcX(i,j)、sEwcY(i,j)と、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分を計算して、差分の全層における総和eX、eYが最小となるようなエネルギー吸収量の解析値を、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、これに対応する、層崩壊型モデルM1における増分ステップiwcX、iwcYを、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYとして同定する。
更に、健全性判定部25は、部材ごとに、第1差分最小の増分ステップiwcX、iwcYに対応する、層崩壊型モデルM1における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEwcX(i,k)、eEwcY(i,k)の和eEobs(k)を計算し、これを各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)として、損傷判定閾値と比較して、損傷程度を算定する。
(Second Modification of the Embodiment)
Alternatively, in cases where it is known in advance that story collapse will dominate over overall collapse due to the structure of the building, the building
In this case, the
Next, the energy absorption
Then, for each of the analytical values sEwcX (i,j), sEwcY (i,j) of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model M1 recorded in the analysis
Furthermore, the
(実施形態の第3変形例)
更には、建物の構造上、全体崩壊が層崩壊に対し支配的であると予め判明しているような場合においては、全体崩壊モデルM2のみを対象として、建物の健全性評価システム1が動作するように構成してもよい。
この場合においては、解析部21は、立体骨組モデルM(M2)に対して建物10が全体崩壊するようにパラメータが設定された全体崩壊型モデルM2に対して、静的増分解析を行って、増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)と、各部材のエネルギー吸収量の解析値eEosX(i,k)、eEosY(i,k)を算出して解析結果記録部27に記録する。
次に、エネルギー吸収量の推定部23は、上記実施形態と同様に、各層11におけるエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)を計算する。
そして、増分ステップの同定部24は、解析結果記録部27に記録された、全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)の各々に対して、層ごとに、全体崩壊型モデルM2における各層のエネルギー吸収量の解析値sEosX(i,j)、sEosY(i,j)と、各層のエネルギー吸収量の推定値sEobsX(j)、sEobsY(j)との差分を計算して、差分の全層における総和eX、eYが最小となるようなエネルギー吸収量の解析値を、各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、これに対応する、全体崩壊型モデルM2における増分ステップiosX、iosYを、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYとして同定する。
更に、健全性判定部25は、部材ごとに、第2差分最小の増分ステップiosX、iosYに対応する、全体崩壊型モデルM2における各部材のエネルギー吸収量の解析値eEosX(i,k)、eEosY(i,k)の和eEobs(k)を計算し、これを各部材のエネルギー吸収量の推定値eEobs(k)として、損傷判定閾値と比較して、損傷程度を算定する。
(Third Modification of the Embodiment)
Furthermore, in cases where it is known in advance that overall collapse is dominant over story collapse due to the structure of the building, the building
In this case, the
Next, the energy absorption
Then, for each of the analytical values sE osX (i, j), sE osY (i, j) of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model M2 recorded in the analysis
Furthermore, the
このように、上記実施形態においては複数のモデルM1、M2を用い、かつこの複数のモデルの各々に対して複数の方向X、Yにおける解析値を有するように、静的増分解析が実行されたが、上記第1~第3変形例として示したように、2つの解析値を有するように静的増分解析が実行されてもよい。あるいは、例えば上記第1変形例と第2変形例を組み合わせて、例えば静的増分解析が層崩壊モデルの一方向のみに対して、計1個の解析値を有するように実行されてもよいし、第1変形例と第3変形例を組み合わせて、静的増分解析が全体崩壊モデルの一方向のみに対して、計1個の解析値を有するように実行されてもよい。
これ以外にも、本発明の主旨を逸脱しない限り、上記各実施形態及び各変形例で挙げた構成を取捨選択したり、他の構成に適宜変更したりすることが可能である。
In this manner, in the above embodiment, the static incremental analysis is performed using a plurality of models M1 and M2, and each of the plurality of models has analysis values in a plurality of directions X and Y. However, as shown in the above first to third modified examples, the static incremental analysis may be performed to have two analysis values. Alternatively, for example, the first modified example and the second modified example may be combined to perform the static incremental analysis to have a total of one analysis value for only one direction of the story collapse model, or the first modified example and the third modified example may be combined to perform the static incremental analysis to have a total of one analysis value for only one direction of the global collapse model.
In addition, without departing from the spirit of the present invention, it is possible to select and discard the configurations given in the above embodiments and modifications, or to change them to other configurations as appropriate.
1 健全性評価システム 22 地震情報記録部
10 建物 23 エネルギー吸収量の推定部
11 層 24 増分ステップの同定部
12 センサ 25 健全性判定部
16 柱 27 解析結果記録部
17 梁 M 立体骨組モデル
19 パネル M1 層崩壊型モデル
21 解析部 M2 全体崩壊型モデル
REFERENCE SIGNS
Claims (3)
柱及び梁を含んで前記建物に対応するように構成された立体骨組モデルを用いて、事前に静的増分解析を行い、当該解析において荷重を増加させる段階である増分ステップごとに、各層のエネルギー吸収量の解析値、及び前記柱及び前記梁を含む各部材のエネルギー吸収量の解析値を算出し、解析結果記録部に記録する解析部と、
前記建物に設置したセンサから得られる地震情報を記録する地震情報記録部と、
前記地震情報、及び前記建物の各層の重量に基づき、各層の層せん断力と層間変位を算出し、前記層せん断力及び前記層間変位に基づいて各層のエネルギー吸収量の推定値を計算するエネルギー吸収量の推定部と、
前記解析結果記録部に記録された、前記各層のエネルギー吸収量の解析値のなかから、前記各層のエネルギー吸収量の推定値との差分が最小となる各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値を選択して、これに対応する前記増分ステップを、差分最小の増分ステップとして同定する増分ステップの同定部と、
前記差分最小の増分ステップに対応する前記各部材のエネルギー吸収量の解析値から、各部材のエネルギー吸収量の推定値を取得し、当該各部材のエネルギー吸収量の推定値と、前記各部材に対して設定された損傷判定閾値とを比較して、損傷程度を算定し、各部材の前記損傷程度に基づき、前記建物の健全性を判定する健全性判定部と、
を備えていることを特徴とする建物の健全性評価システム。 A soundness evaluation system for diagnosing and evaluating the soundness of a building, comprising:
an analysis unit that performs a static incremental analysis in advance using a three-dimensional frame model configured to correspond to the building and including columns and beams, calculates an analysis value of the energy absorption amount of each story and an analysis value of the energy absorption amount of each member including the columns and beams for each incremental step, which is a step of increasing a load in the analysis, and records the calculated values in an analysis result recording unit;
an earthquake information recording unit that records earthquake information obtained from a sensor installed in the building;
an energy absorption estimation unit that calculates a story shear force and a story displacement of each story based on the earthquake information and the weight of each story of the building, and calculates an estimated value of the energy absorption amount of each story based on the story shear force and the story displacement;
an incremental step identification unit that selects a minimum difference analytical value of the energy absorption amount of each layer that has a minimum difference from the estimated value of the energy absorption amount of each layer from the analytical values of the energy absorption amount of each layer recorded in the analysis result recording unit, and identifies the incremental step corresponding to the minimum difference as the incremental step with the smallest difference;
a soundness determination unit that obtains an estimate of the energy absorption amount of each component from the analysis value of the energy absorption amount of each component corresponding to the incremental step with the smallest difference, compares the estimate of the energy absorption amount of each component with a damage determination threshold value set for each component to calculate a degree of damage, and determines the soundness of the building based on the degree of damage of each component;
A building health assessment system comprising:
前記増分ステップの同定部は、前記解析結果記録部に記録された、前記層崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値と前記全体崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値の各組み合わせに対して、層ごとに、前記層崩壊型モデルにおける当該各層のエネルギー吸収量の解析値と前記全体崩壊型モデルにおける当該各層のエネルギー吸収量の解析値との和と、前記各層のエネルギー吸収量の推定値との差分を計算して、前記差分の全層における総和が最小となるような組み合わせである差分最小組み合わせを、前記各層のエネルギー吸収量の差分最小解析値として選択し、当該差分最小組み合わせ中の、前記層崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値と前記全体崩壊型モデルにおける前記各層のエネルギー吸収量の解析値に対応する、前記層崩壊型モデルにおける前記増分ステップと、前記全体崩壊型モデルにおける前記増分ステップを、それぞれ、第1差分最小の増分ステップと、第2差分最小の増分ステップとして同定し、
前記健全性判定部は、前記第1差分最小の増分ステップと、前記第2差分最小の増分ステップを基に、前記建物の健全性を判定することを特徴とする請求項1に記載の建物の健全性評価システム。 the analysis unit performs a static incremental analysis on each of a story collapse model in which parameters are set so that the building will undergo a story collapse with respect to the three-dimensional frame model, and a total collapse model in which parameters are set so that the building will undergo a total collapse with respect to the three-dimensional frame model, calculates an analysis value of the energy absorption amount of each of the stories and an analysis value of the energy absorption amount of each of the members for each incremental step, and records them in the analysis result recording unit;
The incremental step identification unit calculates, for each combination of the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model and the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model recorded in the analysis result recording unit, a difference between the sum of the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model and the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model and the estimated value of the energy absorption amount of each layer, and selects a minimum difference combination that is a combination in which the sum of the differences in all layers is minimum as a minimum difference analysis value of the energy absorption amount of each layer, and identifies the incremental step in the layer collapse type model and the incremental step in the global collapse type model corresponding to the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the layer collapse type model and the analysis value of the energy absorption amount of each layer in the global collapse type model in the minimum difference combination as a first minimum difference incremental step and a second minimum difference incremental step, respectively;
The building health assessment system according to claim 1, characterized in that the health assessment unit assesses the health of the building based on the increment step of the first minimum difference and the increment step of the second minimum difference.
The building health assessment system described in claim 2, characterized in that the health assessment unit calculates, for each component, the sum of the analytical value of the energy absorption amount of each component in the story collapse type model corresponding to the incremental step with the smallest first difference and the analytical value of the energy absorption amount of each component in the total collapse type model corresponding to the incremental step with the smallest second difference, and uses this as an estimate of the energy absorption amount of each component, compares it with the damage assessment threshold, and calculates the degree of damage.
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10028872A1 (en) | 2000-06-10 | 2001-12-13 | Tessag Tech Systeme & Services | Mast safety test system for electricity pylons, uses seismic sensing of test impulse |
| JP2014134436A (en) | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Ntt Facilities Inc | Building safety verification system and building safety verification method |
| JP2017083236A (en) | 2015-10-26 | 2017-05-18 | 株式会社竹中工務店 | Damage evaluation device |
| JP2018077104A (en) | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 株式会社Nttファシリティーズ | Building soundness evaluation system and building soundness evaluation method |
| JP2019164007A (en) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社Nttファシリティーズ | Building soundness evaluation system, building soundness evaluation method, and program |
| JP2021139853A (en) | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 清水建設株式会社 | Judgment method and judgment device for continuous usability after an earthquake |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5547029B2 (en) * | 2010-10-08 | 2014-07-09 | 鹿島建設株式会社 | Building damage evaluation method and building damage evaluation apparatus |
-
2021
- 2021-12-21 JP JP2021206571A patent/JP7634472B2/en active Active
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10028872A1 (en) | 2000-06-10 | 2001-12-13 | Tessag Tech Systeme & Services | Mast safety test system for electricity pylons, uses seismic sensing of test impulse |
| JP2014134436A (en) | 2013-01-09 | 2014-07-24 | Ntt Facilities Inc | Building safety verification system and building safety verification method |
| JP2017083236A (en) | 2015-10-26 | 2017-05-18 | 株式会社竹中工務店 | Damage evaluation device |
| JP2018077104A (en) | 2016-11-08 | 2018-05-17 | 株式会社Nttファシリティーズ | Building soundness evaluation system and building soundness evaluation method |
| JP2019164007A (en) | 2018-03-19 | 2019-09-26 | 株式会社Nttファシリティーズ | Building soundness evaluation system, building soundness evaluation method, and program |
| JP2021139853A (en) | 2020-03-09 | 2021-09-16 | 清水建設株式会社 | Judgment method and judgment device for continuous usability after an earthquake |
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