(57)【要約】【課題】簡易な方法で構造物の雷サージ解析の精度をより高めることができる雷サージ解析システム及び雷サージ解析方法を提供する。【解決手段】雷サージ解析システムは、建築物に雷サージが印加された場合の前記建築物を形成する構造物の各地点の電位又は電流について解析する雷サージ解析システムであって、構造物における金属製の構造部材を回路素子に等価して、少なくとも前記構造部材を等価した回路素子同士を組み合わせてモデル化された回路網モデルと、雷サージの波形を特徴づける変数に周波数を用いて雷サージの波形をモデル化した評価用信号とに基づいて、前記評価用信号を前記回路網モデルに印加した際の前記回路網モデルにおける所望の位置間の電位と前記所望の位置間に流れる電流の少なくとも何れかを解析処理部に算出させる演算処理部を備える。【選択図】図１６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
建築物に雷サージが印加された場合の前記建築物を形成する構造物の各地点の電位又は電流について解析する雷サージ解析システムであって、
構造物における金属製の構造部材を回路素子に等価して、少なくとも前記構造部材を等価した回路素子同士を組み合わせてモデル化された回路網モデルと、雷サージの波形を特徴づける変数に周波数を用いて雷サージの波形をモデル化した評価用信号とに基づいて、前記評価用信号を前記回路網モデルに印加した際の前記回路網モデルにおける所望の位置間の電位と前記所望の位置間に流れる電流の少なくとも何れかを解析処理部に算出させる演算処理部
を備え、
前記回路素子のインダクタンスは、略平行に配置された鉄筋であって互いに電磁結合される位置にある鉄筋間の電磁結合係数と、前記回路素子の自己インダクタンスとに基づいて算出される、
雷サージ解析システム。
【請求項２】
前記構造物は、ＲＣ構造（鉄筋コンクリート造）であり、
前記金属製の構造部材は、前記ＲＣ構造の鉄筋であり、
前記回路網モデルは、
前記ＲＣ構造の鉄筋同士の関係に基づいて、前記構造部材に係る前記回路素子同士を組み合わせてモデル化されている、
請求項１に記載の雷サージ解析システム。
【請求項３】
前記回路網モデルは、前記ＲＣ構造の鉄筋のうちから予め定められた規則に基づいて抽出された鉄筋に対応する前記回路素子を集中定数に等価して形成された回路網であり、
前記回路素子の回路定数は、前記ＲＣ構造の鉄筋のインダクタンスと抵抗成分とを含む、
請求項２に記載の雷サージ解析システム。
【請求項４】
前記評価用信号は、雷サージの波形を折れ線近似して形成されたものである、
請求項１から請求項３の何れか１項に記載の雷サージ解析システム。
【請求項５】
前記回路素子の周波数特性は、前記折れ線近似の近似関数に基づいて算出される、
請求項４に記載の雷サージ解析システム。
【請求項６】
前記演算処理部は、
前記所望の位置間に最大電位が発生するタイミングを、前記雷サージの波形の最急峻点になるときに基づいて特定する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の雷サージ解析システム。
【請求項７】
前記演算処理部は、
前記所望の位置間に最大の電流が流れるタイミングを、前記雷サージの電流波高値がピーク値になるときに基づいて特定する
請求項１から請求項５の何れか１項に記載の雷サージ解析システム。
【請求項８】
構造物に雷サージが印加された場合の前記構造物に各地点の電位又は電流について解析する雷サージ解析方法であって、
構造物における金属製の構造部材を回路素子に等価して、少なくとも前記構造部材を等価した回路素子同士を組み合わせてモデル化された回路網モデルと、雷サージの波形を特徴づける変数に周波数を用いて雷サージの波形をモデル化した評価用信号とに基づいて、前記評価用信号を前記回路網モデルに印加した際の前記回路網モデルにおける所望の位置間の電位と前記所望の位置間に流れる電流の少なくとも何れかを解析処理部に算出させるステップ
を含む雷サージ解析方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、雷サージ解析システム及び雷サージ解析方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築物（建物）が直撃雷を受けると、雷サージは、建築物の避雷針からの引き下げ導線及び建築物の構造物を伝搬し、建築物内の各所に電位差及び電流が発生する。上記の構造物を伝搬する雷サージが建築物内の設備に伝搬又は誘導することがある。
【０００３】
ところで、原子力発電所内の電線管などに流れる雷サージ電流が微弱信号回路などに影響することを評価する方法が知られている（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００８−２６７９３０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１による手法では、電線管に流れる雷サージに関する解析ができるとしても、建築物の構造物に流れる雷サージについて簡易な方法で解析することは容易ではなかった。
【０００６】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、簡易な方法で構造物の雷サージ解析の精度をより高めることができる雷サージ解析システム及び雷サージ解析方法を提供すること目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記の課題を解決するための本発明の一態様は、建築物に雷サージが印加された場合の前記建築物を形成する構造物の各地点の電位又は電流について解析する雷サージ解析システムであって、構造物における金属製の構造部材を回路素子に等価して、少なくとも前記構造部材を等価した回路素子同士を組み合わせてモデル化された回路網モデルと、雷サージの波形を特徴づける変数に周波数を用いて雷サージの波形をモデル化した評価用信号とに基づいて、前記評価用信号を前記回路網モデルに印加した際の前記回路網モデルにおける所望の位置間の電位と前記所望の位置間に流れる電流の少なくとも何れかを算出する演算処理部を備え、前記回路素子のインダクタンスは、略平行に配置され、かつ電磁結合される位置にある鉄筋間の電磁結合係数と、前記回路素子の自己インダクタンスとに基づいて算出される雷サージ解析システムである。
【０００８】
上記の雷サージ解析システムにおいて、前記構造物は、ＲＣ構造（鉄筋コンクリート造）であり、前記金属製の構造部材は、前記ＲＣ構造の鉄筋であり、前記回路網モデルは、前記ＲＣ構造の鉄筋同士の関係に基づいて、前記構造部材に係る前記回路素子同士を組み合わせてモデル化されている。
【０００９】
上記の雷サージ解析システムにおいて、前記回路網モデルは、前記ＲＣ構造の鉄筋のうちから予め定められた規則に基づいて抽出された鉄筋に対応する前記回路素子を集中定数に等価して形成された回路網であり、前記回路素子の回路定数は、前記ＲＣ構造の鉄筋のインダクタンスと抵抗成分とを含む。
【００１０】
上記の雷サージ解析システムにおいて、前記評価用信号は、雷サージの波形を折れ線近似して形成されたものである。
【００１１】
上記の雷サージ解析システムにおいて、前記回路素子の周波数特性は、前記折れ線近似の近似関数に基づいて算出される。
【００１２】
上記の雷サージ解析システムにおいて、前記演算処理部は、前記所望の位置間に最大電位が発生するタイミングを、前記雷サージの波形の最急峻点になるときに基づいて特定する。
【００１３】
上記の雷サージ解析システムにおいて、前記演算処理部は、前記所望の位置間に最大の電流が流れるタイミングを、前記雷サージの電流波高値がピーク値になるときに基づいて特定する。
【００１４】
本発明の一態様は、構造物に雷サージが印加された場合の前記構造物に各地点の電位又は電流について解析する雷サージ解析方法であって、構造物における金属製の構造部材を回路素子に等価して、少なくとも前記構造部材を等価した回路素子同士を組み合わせてモデル化された回路網モデルと、雷サージの波形を特徴づける変数に周波数を用いて雷サージの波形をモデル化した評価用信号とに基づいて、前記評価用信号を前記回路網モデルに印加した際の前記回路網モデルにおける所望の位置間の電位と前記所望の位置間に流れる電流の少なくとも何れかを算出するステップを含む雷サージ解析方法である。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、簡易な方法で構造物の雷サージ解析の精度をより高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施形態の雷サージ解析システムの解析対象にする建物ＢＬを説明するための図である。
【図２】実施形態の建物ＢＬを説明するための模式図である。
【図３】図１に示す建物ＢＬにおけるＲＣ構造物の模式図である。
【図４】図３に示すＲＣ構造物の等価回路図である。
【図５】実施形態の雷サージ解析システム１の構成図である。
【図６】実施形態の雷サージ波形と、雷サージ波形に等価な正弦波の周波数との関係を説明するための図である。
【図７】実施形態の構造物のモデル化について説明するための図である。
【図８】実施形態の回路網モデル生成処理に関するフローチャートである。
【図９】実施形態の接点座標リストを説明するための図である。
【図１０】実施形態の相対距離リストを説明するための図である。
【図１１】実施形態の鉄筋リストを説明するための図である。
【図１２】第１の実施形態の第１の変形例における雷サージの電流波形とその導関数の波形の変化を説明するための図である。
【図１３】第１の実施形態の第１の変形例における雷サージの電流波形とその導関数の波形の変化を説明するための図である。
【図１４】第１の実施形態の第１の変形例における雷サージの電流波形とその導関数の波形の変化を説明するための図である。
【図１５】第１の実施形態の第２変形例の鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの電磁結合係数を算出する処理のフローチャートである。
【図１６】第１の実施形態の第３変形例の鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算定する処理のフローチャートである。
【図１７】第１の実施形態の第４変形例の鉄筋Ａと鉄筋Ｂの平行する範囲の長さを算定する処理のフローチャートである。
【図１８】第１の実施形態の第５変形例の建物ＢＬの構成図である。
【図１９】第１の実施形態の構造物の電気的特性リストを説明するための図である。
【図２０】第１の実施形態の鉄筋の電気的特性リストを説明するための図である。
【図２１】第１の実施形態のシミュレーション結果を説明するための図である。
【図２２】第２の実施形態のシミュレーション結果を説明するための図である。
【図２３】第３の実施形態の解析対象を説明するための図である。
【図２４】第３の実施形態の解析対象を説明するための図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明の実施形態について説明する。
実施形態における建築物は、建物などの建築物を含む。実施形態における建築物を形成する構造物とは、特定の建物を形成する構造部材のことである。例えば、上記の構造物は、建物が鉄筋コンクリート造であればその鉄筋であり、鉄骨造であれば、Ｈ鋼などである。
【００１８】
（第１の実施形態）
図１は、実施形態の雷サージ解析システムの解析対象にする建物ＢＬを説明するための図である。図１に示す建物ＢＬの屋上ＲＦに通信用鉄塔が設けられている。通信用鉄塔に設けられた避雷針ＬＲは、通信用鉄塔の橋脚と建物ＢＬの側壁に沿って設けられた図示されない引き下げ導体を経て接地されている。
【００１９】
建物ＢＬに直撃雷を受けると、雷サージは、避雷針ＬＲに設けられた引き下げ導線及び建物ＢＬの構造物を伝搬し、建物ＢＬ内の各所に電位差及び電流が発生する。雷サージ解析システム１は、構造物を伝搬する雷サージの影響を解析する。
【００２０】
図２は、実施形態の建物ＢＬを説明するための模式図である。
例えば、建物ＢＬは、鉄筋コンクリート構造（鉄筋コンクリート造）で形成されている。建物ＢＬの柱、大梁、小梁のそれぞれには、鉄筋が組み合わされた構造材に含む。鉄筋コンクリート構造の柱、大梁、小梁を、ＲＣ構造物と呼ぶ。図１に示す建物ＢＬの形、大きさなど建物ＢＬの意匠に関するものは、一例を示すものでありこれに制限されない。
【００２１】
図３は、図１に示す建物ＢＬにおけるＲＣ構造物の模式図である。
図３に示すように、組を成す構造物αと構造物βは、延伸方向の軸が平行になるように配置されている。以下、延伸方向の軸が平行に配置されていることを、単に平行に配置されているということがある。ＲＣ構造物の組には、大梁と小梁、大梁同士、小梁同士の組み合わせが含まれる。図示を省略するが、ＲＣ構造物の組み合わせには、柱同士の場合もありうる。また、図示する範囲に含まれるＲＣ構造物は、１対であるが、説明を簡素化するためのものでありこれに制限されない。
【００２２】
例えば、図３に示される１対のＲＣ構造物の延伸方向をＹ軸方向にとる。１対のＲＣ構造物は、Ｘ軸方向に距離ｄを保って配置されている。
【００２３】
図４は、図３に示すＲＣ構造物の等価回路図である。ＲＣ構造物は、その等価回路として、自己インダクタンスＬと抵抗Ｒの組み合わせに変換される。組を成すＲＣ構造物間が電磁結合されており、その結合強度を電磁結合係数Ｋで示す。
【００２４】
ＲＣ構造物を等価回路に変換し、ＲＣ構造物の等価回路を用いて建物ＢＬの回路網モデルを得ることができる。雷サージ解析システム１は、回路網モデルを用いた回路シミュレーションによって、建物ＢＬ内の任意の箇所における電圧及び電流について解析する。以下、その詳細について説明する。なお、SPICE（Simulation Program with Integrated Circuit Emphasis）モデルは、回路網モデルの一例である。以下、回路網モデルのことをSPICEモデルと呼ぶ。
【００２５】
図５は、実施形態の雷サージ解析システム１の構成図である。
雷サージ解析システム１は、入出力部１０と、記憶部２０と、演算処理部３０と、を備える。
【００２６】
入出力部１０は、図示しないキーボード、マウスなどの操作部と、ＬＣＤ表示素子などの表示部とを含む。入出力部１０は、解析処理の手順、過程及び結果等の各種情報を表示系に表示する。入出力部１０は、表示部に表示された情報に基づいたユーザの操作を受け付けて情報を取得する。入出力部１０は、取得した情報を記憶部２０に記憶させる。
【００２７】
記憶部２０は、ＲＯＭやＲＡＭ、ＨＤＤ、フラッシュメモリ等で実現される。プロセッサが実行するプログラムは、予め記憶部２０に格納されていてもよいし、外部装置からダウンロードされてもよい。また、プログラムは、プログラムを格納した可搬型記憶媒体が図示しないドライブ装置に装着されることで記憶部２０にインストールされてもよい。
【００２８】
例えば、記憶部２０は、各種データが格納される接点座標リストと、相対距離リスト、鉄筋リスト、構造物の電気的特性リストなどを含む。
【００２９】
演算処理部３０は、評価用信号生成部３１と、回路網モデル生成部３２と、解析処理部３３と、表示処理部３４と、診断処理部３５とを備える。診断処理部３５については、後述する。診断処理部３５は、本実施形態において省略してもよい。
【００３０】
評価用信号生成部３１は、雷サージの波形をモデル化した評価用信号を生成する。評価用信号生成部３１は、雷サージの波形を特徴から周波数成分を抽出し、それを変数に用いて特定するようにしてもよい。雷サージの波形は、発生からの時間に応じて周波数成分が変化する。これに関する詳細は後述する。
【００３１】
回路網モデル生成部３２は、ＲＣ構造物を形成する金属製の構造部材を電気回路の受動素子（回路素子）に等価する。ＲＣ構造物を形成する鉄筋は金属製の構造部材の一例である。回路網モデル生成部３２は、所定の条件を満たす受動素子同士の組み合わせを抽出して、受動素子同士の電磁的結合を解析条件に含めた建物ＢＬの回路網モデルを作成する。これに関する詳細は後述する。
【００３２】
解析処理部３３は、上記の建物ＢＬの回路網モデルを用いた回路シミュレーションによって、建物ＢＬ内の任意の箇所における電圧及び電流について解析する。上記の回路シミュレーションの実施は、一般的な電気回路のシミュレータを用いて実施してもよい。
【００３３】
表示処理部３４は、解析処理の手順、過程及び結果等に関する画像データを生成し、入出力部１０内の表示部などに表示させる。
【００３４】
図６から図１１を参照して、雷サージ解析システム１による処理について説明する。
雷サージ解析システム１は、例えば、以下の処理を実施する。
・評価用信号生成処理
・回路網モデル生成処理
・解析処理
【００３５】
以下、上記の処理について順に説明する。
【００３６】
（評価用信号生成処理）
雷サージの伝搬は、構造物のインダクタンスによる影響を受けて過渡現象になる。例えば、雷サージの最大電圧は、雷サージ電流の勾配が最大の時に発生する。そのため、雷サージ解析の精度を高めるには、雷サージ電流の勾配が最大の時の鉄筋の電気的特性を把握する必要がある。
【００３７】
鉄筋の電気的特性には、周波数依存性がある。そこで、雷サージ解析システム１は、鉄筋の電気的特性を下記する方法で特定する。
【００３８】
図６は、実施形態の雷サージ波形と、雷サージ波形に等価な正弦波の周波数との関係を説明するための図である。図６に雷サージ波形における各時刻と電流、勾配及び周波数の関係を示す。
【００３９】
評価用信号生成部３１は、雷サージの波形を、単位時間を周期にした複数の期間に分割して、期間ごとに規定した線分を用いて折れ線近似をする。評価用信号生成部３１は、雷サージ波形に基づいて規定される各線分に、線分ごとに線分に対応する単一周波数の正弦波を対応付ける。例えば、評価用信号生成部３１は、ある期間の線分が、ある周波数の正弦波の波形の一部に相当すると仮定して、上記の折れ線近似をする。これにより、雷サージの波形を各期間の線分の集合体とみなすことで、各期間に周波数が１つ規定される正弦波（単一周波数の正弦波）の波形の一部の集合体として扱うことが可能にある。
【００４０】
例えば、評価用信号生成部３１は、上記の各時刻の波形に対応する正弦波の周波数を導出する。評価用信号生成部３１は、雷サージ波形を時間微分して、各時刻の勾配を期間ごとに得る。正弦波は、位相角０度のときに最大の勾配になる。評価用信号生成部３１は、各時刻における雷サージ波形の勾配と同じ勾配になる位相角０度の正弦波を抽出する。評価用信号生成部３１は、その正弦波の波高値が雷サージ波形の波高値と同じになる正弦波を特定し、その正弦波の周波数を導出する。これについての詳細を後述する。
【００４１】
（回路網モデル生成処理）
解析処理に先立ち、建物ＢＬを形成する構造物の電気的特性に基づいて、建物ＢＬをモデル化して、建物ＢＬに対する電気回路の回路網を形成する。建物ＢＬのモデル化は、大梁、小梁、柱を単位に区分された構造物について行われる。その場合、構造物を構成する各鉄筋を、電気回路における受動素子とみなす。
【００４２】
図７は、実施形態の構造物のモデル化について説明するための図である。
図７に示す構造物αと構造物βは、平行に配置されている。構造物αと構造物βの延伸方向は、ともにＹ軸方向である。例えば、構造物αと構造物βのＸ軸方向の距離はｄｍであり、延伸方向の長さはＹｎである。ｍとｎは、区分された区間に対応する識別情報である。
【００４３】
例えば、構造物αは、主筋と配筋の組み合わせにより構成されている。Ｙ軸方向を主筋の延伸方向とすれば、Ｘ軸方向とＺ軸方向に延伸する鉄筋が配筋になる。
【００４４】
構造物αは、主筋としてＭＲ１１からＭＲ１７を備える。構造物βは、主筋としてＭＲ２１からＭＲ２７を備える。ＭＲ１２からＭＲ１７と、ＭＲ２１からＭＲ２７は、ＭＲ１と電磁的な結合関係を有する。なお、ＭＲ１２からＭＲ１７と、ＭＲ２１からＭＲ２７は、ＭＲ１に対する他の主筋である。
【００４５】
例えば、ＭＲ１１からＭＲ１７は、両方の端部で互いに接続されている。ＭＲ１１からＭＲ１７の各主筋の端部は、互いに等電位になる。
ＭＲ２１からＭＲ２７は、両方の端部で互いに接続されている。ＭＲ２１からＭＲ２７の各主筋の端部は、互いに等電位になる。
【００４６】
例えば、構造物αの主筋は、構造的に１本で形成されるが、電気的な解析では延伸方向に各主筋を複数に分割して、複数の分割された区分ごとに解析するとよい。上記の分割を配筋の位置を基準に区分することで、格子状に結合された主筋と配筋を、格子点を基準に区分できる。
【００４７】
区分された主筋のそれぞれは、自己インダクタンスと、自己インダクタンスに直列の抵抗(直列抵抗)とを有する。さらに、区分された主筋のそれぞれは、電磁的な結合関係を有する他の主筋との間に相互インダクタンスを有する。図の中で符号のＫ１からＫ１３が付与された破線は、電磁的な結合関係を示す。そこで、区分された各主筋の自己インダクタンスと、直列抵抗と、相互インダクタンスとを規定するとともに、電磁結合係数を導出する。
【００４８】
なお、Ｋ１からＫ１３は、ＭＲ１に対して、ＭＲ１２からＭＲ１７と、ＭＲ２１からＭＲ２７との間の電磁結合係数である。
【００４９】
ところで、強磁性体である鉄の比透磁率は、磁界によって不規則に変動することがある。鉄筋の電気的特性の導出にあたり、建物ＢＬ内に発生する最大電圧を取得することに着目し、比透磁率の代表値としてその上限値を選択する。
【００５０】
自己インダクタンスＬ及び抵抗Ｒの値は、例えば、鉄筋を円柱とみなして算定することができる。その際に、表皮効果を演算条件に含めるとよい。これに代えて、鉄筋の形状に基づいて３次元有限要素法シミュレータを用いて導出してもよい。上記は、算術的に自己インダクタンスＬ及び抵抗Ｒの値を決定するものであるが、サンプルを測定することにより定めてもよい。
【００５１】
上記の手順に従い、ＭＲ１１からＭＲ１７と、ＭＲ２１からＭＲ２７の各主筋の電気的特性を得ることができる。
【００５２】
上記の説明は、主筋を例示したものであるが、配筋についても同様の手法を用いて、区分された各配筋の自己インダクタンスと、直列抵抗と、相互インダクタンスとを規定するとともに、電磁結合係数を導出するとよい。
【００５３】
ＭＲ１１からＭＲ１７を主筋とし、上記の主筋と主筋に設けられた配筋とを組み合わせた電気的特性が、構造物αの電気的特性になる。ＭＲ２１からＭＲ２７を主筋とし、上記の主筋と主筋に設けられた配筋とを組み合わせた電気的特性が、構造物βの電気的特性になる。
【００５４】
なお、構造物間が導体で接続されない場合がある。図に示す構造物αと構造物βは、実際にはＹ軸方向の端部が電気的に開放されて形成されるものとする。
【００５５】
また、回路シミュレータによっては、閉回路にならない回路が含まれると解析が不可能なものがある。このような場合には、モデル化された構造物αと構造物βが電気的に接続されたものにして構成するとよい。例えば、構造物αと構造物βの間にツェナーダイオード等を仮に挿入して、構造物αと構造物βを電気的に接続されたものにして構成するとよい。実際の解析処理の過程では、ツェナーダイオードに電流が流れる条件が生じなければ、ツェナーダイオードを設けなかった場合と同等になる。これを満たすようにツェナーダイオードの制限電圧を規定するとよい。
【００５６】
以下、図７に示した構造物に係る電気回路のSPICEモデルを生成する処理の事例について説明する。
【００５７】
図８は、実施形態の回路網モデル生成処理に関するフローチャートである。
回路網モデル生成部３２は、上記の構造物の電気回路に対応するSPICEモデルを用いて、鉄筋間の電磁結合係数を以下の手順で生成する。
【００５８】
手順１：入出力部１０は、ユーザの操作を検出して、構造物を構成する鉄筋の両端の位置に関するデータをリスト化した接点座標リストを生成する（ステップＳ１）。
【００５９】
接点座標リストの一例を図９に示す。図９は、実施形態の接点座標リストを説明するための図である。接点座標リストは、接点番号、接点座標などの項目を含む。接点番号は、構造物が接続される接点を識別可能な番号が格納される。接点座標は、鉄筋の両端の位置になる接点の位置の座標が格納される。上記の鉄筋の両端の位置を、３次元直交座標系の位置情報で規定するとよい。
【００６０】
上記の構造物として、構造物αと構造物βを例示して説明する。
なお、構造物αと構造物βとの相対距離は、相対距離リストを用いて３次元直交座標系の情報で規定されてよい。
相対距離リストの一例を図１０に示す。図１０は、実施形態の相対距離リストを説明するための図である。相対距離リストは、番号、相対距離などの項目を含む。番号は、構造物αと構造物βの組を識別可能な番号が格納される。相対距離は、構造物αと構造物βの組の３次元直交座標空間における相対的な距離（オフセット）のデータが格納される。上記の相対距離を、３次元直交座標系のデータで規定するとよい。
【００６１】
例えば、入出力部１０は、ユーザの操作を検出して、接点座標リストの生成に先立ち、接点の位置に関するデータをリスト化した相対距離リストを生成して、これに基づいて、上記の接点座標リストの一部を生成してもよい。構造物αと構造物βとが同様の構成を備える場合、相対距離リストのデータに基づいて、一方の接点座標リストのデータに、所定の方向に相対距離のオフセットを加えるように加工すれば、データの登録処理を簡素化できる。接点座標リストは、所謂表計算用ソフトウェアのデータとして用いられるものであってよい。
【００６２】
手順２：入出力部１０は、ユーザの操作を検出して、構造物の配置における両端の位置を直交座標系の位置情報で規定して、鉄筋の構成に関するデータをリスト化した鉄筋リストを作成する（ステップＳ２）。
【００６３】
鉄筋リストの一例を図１１に示す。図１１は、実施形態の鉄筋リストを説明するための図である。鉄筋リストは、識別番号、第１接点番号、第２接点番号、第１接点座標、第２接点座標、長さ、自己インダクタンス、抵抗などの項目を含む。識別番号は、鉄筋を識別可能な番号が格納される。第１接点番号と第２接点番号は、鉄筋の両端が接続される接点の識別情報が格納される。第１接点座標と第２接点座標は、鉄筋の両端の位置、つまり第１接点の位置の座標と第２接点の位置の３次元座標のデータが格納される。長さは、鉄筋の長さのデータが格納される。自己インダクタンスと抵抗は、上記の長さの鉄筋の自己インダクタンスと抵抗のデータが格納される。
【００６４】
手順３：回路網モデル生成部３２は、構造物αの中の鉄筋Ａを抽出してその情報を取得して（ステップＳ３）、鉄筋Ａに対して電磁結合がある鉄筋Ｂを抽出してその情報を取得する（ステップＳ４）。回路網モデル生成部３２は、例えば、自己インダクタンスＬ及び抵抗Ｒを算出する。回路網モデル生成部３２は、これらを用いて、互いに平行な鉄筋Ａと鉄筋Ｂの電磁結合係数を導出する（ステップＳ５）。
例えば、回路網モデル生成部３２は、鉄筋間の相互インダクタンスＭ１２を、ノイマンの公式から導かれる式（１）を用いて導出する。回路網モデル生成部３２は、各鉄筋の自己インダクタンスＬ１及びＬ２と式（２）とを用いて、電磁結合係数Ｋ１２を導出する。回路網モデル生成部３２は、鉄筋間の相互インダクタンスＭ１２と、電磁結合係数Ｋ１２とを鉄筋リストに書き込む。
【００６５】
【数１】
2020135181.tif 000003
【００６６】
【数２】
2020135181.tif 000004
【００６７】
なお、上記の「平行する全ての鉄筋間の組み合わせ」は、平行関係にある鉄筋を対象の組み合わせとして抽出してもよい。
【００６８】
手順４：回路網モデル生成部３２は、鉄筋リストのデータに基づいて回路シミュレーション用のデータを生成する（ステップＳ６）。例えば、回路網モデル生成部３２は、構造物の電気的特性を導出するための電気回路のSPICEモデルを生成する。
【００６９】
回路網モデル生成部３２は、処理対象の鉄筋Ｂが残っているか否かを判定し（ステップＳ７）、残っている場合、処理をステップＳ４に進め、次の鉄筋Ｂの処理を実施する。
【００７０】
処理対象の鉄筋Ｂが残っていない場合、回路網モデル生成部３２は、処理対象の鉄筋Ａが残っているか否かを判定し（ステップＳ８）、残っている場合、処理をステップＳ３に進め、次の鉄筋Ａの処理を実施する。回路網モデル生成部３２は、処理対象の鉄筋Ａが残っていない場合、一連の処理を終える。
【００７１】
上記の処理により、上記の鉄筋リストのデータに基づいて電磁結合係数を含めた回路シミュレーション用のデータが生成される。
【００７２】
（解析処理）
解析処理では、上記の処理により生成された鉄筋リストに基づいて、構造物の電気回路のSPICEモデルを生成し、これを用いた解析が行われる。
【００７３】
評価用信号生成部３１は、構造物αの延伸方向の両端に所定の信号を掛けるように、回路シミュレーションの条件を設定する。その所定の信号は、波高値が所定の周波数の正弦波になる電流波形で、位相がπ／２における波高値が、振幅と同じ１[A]になるように設定される。このSPICEモデルの演算で導出される２つの構造物の両端の電圧はそれぞれの電気的特性を意味する。
【００７４】
例えば、評価用信号生成部３１は、構造物αに掛かる電圧ｖＡを、次の式（３）に基づいて規定する。時刻ｔがπのときの電圧ｖＡが自己インダクタンスＬＡと同値になり、時刻ｔがπ／２のときの電圧ｖＡが抵抗値ＲＡと同値になる。評価用信号生成部３１は、電圧ｖＡが最大になるように時刻ｔの値を調整するとよい。
【００７５】
【数３】
2020135181.tif 000005
【００７６】
一方、評価用信号生成部３１は、構造物βに掛かる電圧ｖＢを、次の式（４）に基づいて規定する。なお、電圧ｖＢの最大値は、相互インダクタンスＭＡＢと同値になる。
【００７７】
【数４】
2020135181.tif 000006
【００７８】
なお、回路網モデル生成部３２は、鉄筋リストを参照して、全ての鉄筋の中から、特定の２つの鉄筋を抽出して、特定の２つの鉄筋間の電磁結合係数を、上記の式（２）を用いて導出する。
【００７９】
実施形態によれば、雷サージ解析システム１は、建物ＢＬに雷サージが印加された場合の建物ＢＬを形成する構造物の各地点の電位又は電流について解析する。演算処理部３０は、建物ＢＬにおける金属製の構造部材を回路素子に等価して、少なくとも構造部材を等価した回路素子同士を組み合わせてモデル化された回路網モデルと、雷サージの波形を特徴づける変数に周波数を用いて雷サージの波形をモデル化した評価用信号とに基づいて、評価用信号を回路網モデルに印加した際の回路網モデルにおける所望の位置間の電位と所望の位置間に流れる電流の少なくとも何れかを解析処理部３３に算出させる。これにより、簡易な方法で構造物の雷サージ解析の精度を高めることができる。
【００８０】
なお、回路網モデルにおける所望の位置間に最大電位が発生する際に、建物ＢＬにおける影響が最も大きくなる傾向がある。解析処理部３３による解析では、最大電位が発生するタイミングを雷サージの最急峻点における周波数に基づいて特定することにした。これにより、最大電位が発生するタイミングを特定して解析することが可能になり、解析処理の負荷を軽減させている。
【００８１】
（第１の実施形態の第１の変形例）
図１２から図１６を参照して、第１の実施形態の第１変形例について説明する。
本変形例では、雷サージ波形の特徴を抽出する事例の一例について説明する。下記する事例は、前述の実施形態に適用可能である。
【００８２】
（雷サージ波形の正弦波置換）
図１２から図１４は、第１の実施形態の第１の変形例における雷サージの電流波形とその導関数の波形の変化を説明するための図である。
【００８３】
図１２から図１４の横軸が時間の経過を示し、その単位がμｓである。図の左側に配置された第１縦軸は、サージ電流の大きさを示す。
【００８４】
手順１：雷サージの電流波形を数値化する。
手順２：各時刻の電流の変化率を、電流を時間で微分することにより算出する。(下図参照)
手順３：上記の手順２で導いた各時刻の微分値と、最大の傾きが同じ値をとる正弦波の周波数を導く。波高値が規定された正弦波が最大の正の傾きをとる条件は、位相角が０度のときである。例えば、正弦波の波高値を、雷サージの波高値に合わせる。
【００８５】
例えば、図１２に示す電流波形の正弦波は、式（５）で示される。その導関数は、式（６）になる。時刻ｔが０のときの接線方程式は、式（７）になる。
【００８６】
【数５】
2020135181.tif 000007
【００８７】
図１３に示す雷サージ波形は、式（８）であると仮定する。ここで、時刻ｔ＝ｔ１における接線方程式は、雷サージ波形の導関数を用いて、式（９）になる。
【００８８】
【数６】
2020135181.tif 000008
【００８９】
この２つの接線の勾配が等しければ、式（７）と式（１０）とに基づいて式（１１）が導かれる。
【００９０】
【数７】
2020135181.tif 000009
【００９１】
周波数ｆは、式（１２）で表される。つまり、図１４に示すように雷サージ波形は、微小区間における微小長の接線を繋げたものとみなすことができる。微小長の接線は、位相０で周波数ｆが変化する正弦波と等価であることから、上記の正弦波を繋げたものとみなすことができる。そこで、式（９）は、式（１３）に代えることができる。
【００９２】
【数８】
2020135181.tif 000010
【００９３】
本変形例によれば、周波数成分が未知の電流波形に基づいて、その電流波形に含まれる周波数成分を規定することができ、周波数成分が未知の電流波形の各時刻の周波数成分を特定できる。
【００９４】
なお、雷サージ波形は実測値又はその導関数を導くことが困難な場合がある。その場合は、各時刻における離散的な数値から各時刻の微分値を導けばよい。ここでΔｔを小さくするほど導出する周波数の精度は向上する。
【００９５】
また、別の方法として、雷サージ電流の各時刻における離散的な数値を、回路シミュレータを用いて既知のインダクタンスに印加し、式（１４）に示すように出力電圧をインダクタンスで除することによって微分値を導くこともできる。この場合はさらに回路シミュレーションにおける時間刻みが小さい程、導出する周波数の精度は向上する。
【００９６】
【数９】
2020135181.tif 000011
【００９７】
（第１の実施形態の第２変形例）
図１５を参照して、第１の実施形態の第２変形例について説明する。
本変形例では、鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの電磁結合係数を算出する処理（ステップＳ５）の一例について説明する。下記する鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの電磁結合係数を算出する処理は、前述の実施形態に適用可能である。
【００９８】
（雷サージ波形の正弦波置換）
図１５は、第１の実施形態の第２変形例の鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの電磁結合係数を算出する処理のフローチャートである。
【００９９】
例えば、ステップＳ３とステップＳ４において、鉄筋Ａの情報と、鉄筋Ｂの情報とを取得した後に、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を取得して（ステップＳ５１）、鉄筋Ａと鉄筋Ｂが平行か否かを判定する（ステップＳ５２）。鉄筋Ａと鉄筋Ｂが平行でない場合には、次の鉄筋Ｂの処理に進める。この判定の詳細については後述する。
【０１００】
鉄筋Ａと鉄筋Ｂが平行な場合には、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋Ｂが平行する範囲の長さを算出する（ステップＳ５３）。この処理の詳細については後述する。
【０１０１】
次に、回路網モデル生成部３２は、鉄筋リストにおける接点の位置の情報に基づいて鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの距離を算出する（ステップＳ５４）。
【０１０２】
次に、回路網モデル生成部３２は、例えば、鉄筋リストにおける長さと、鉄筋の電気的特性のデータとに基づいて、鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの自己インダクタンスと抵抗を算出する（ステップＳ５５）。
次に、回路網モデル生成部３２は、前述の式（１）と式（２）とを用いて、鉄筋Ａと鉄筋Ｂ間の相互インダクタンスを算出する（ステップＳ５６）。
次に、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの電磁結合係数を算出する（ステップＳ５７）。
【０１０３】
上記の処理を終えた後に、回路網モデル生成部３２は、回路シミュレーション用のデータを生成する。
【０１０４】
本変形例によれば、簡易な方法で鉄筋Ａと鉄筋Ｂとの電磁結合係数を算出することができる。
【０１０５】
（第１の実施形態の第３変形例）
図１６を参照して、第１の実施形態の第３変形例について説明する。
本変形例では、鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算定する処理（ステップＳ５２）の一例について説明する。鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算定する処理は、前述の実施形態等に適用可能である。
【０１０６】
（鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算定する処理）
図１６は、第１の実施形態の第３変形例の鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算定する処理のフローチャートである。
【０１０７】
鉄筋Ａと鉄筋Ｂは、３次元座標の何れかの軸の方向に延伸すると仮定する。
回路網モデル生成部３２は、鉄筋リストを参照して、下記するステップＳ５２１からステップＳ５２７の処理により、鉄筋の位置の情報から算術的に鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算出する。
【０１０８】
回路網モデル生成部３２は、下記する第１条件を満たすか否かを判定することで、鉄筋Ａと鉄筋ＢはＸ軸方向に平行か否かを判定する（ステップＳ５２１）。例えば、この第１条件は、鉄筋ＡのＸ方向の変位と鉄筋ＢのＸ方向の変位との積が０でないこと、鉄筋Ｂ終点のＸ座標が、鉄筋Ａ始点のＸ座標よりも大きいこと、鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標よりも大きいことの全てを満たすことである。
【０１０９】
第１条件を満たす場合、鉄筋Ａと鉄筋ＢはＸ軸方向に平行であると判定する（ステップＳ５２２）。
【０１１０】
第１条件を満たさない場合、回路網モデル生成部３２は、下記する第２条件を満たすか否かを判定することで、鉄筋Ａと鉄筋ＢはＹ軸方向に平行か否かを判定する（ステップＳ５２３）。例えば、この第２条件は、鉄筋ＡのＹ方向の変位と鉄筋ＢのＹ方向の変位との積が０でないこと、鉄筋Ｂ終点のＹ座標が、鉄筋Ａ始点のＹ座標よりも大きいこと、鉄筋Ａ終点のＹ座標が、鉄筋Ｂ始点のＹ座標よりも大きいことの全てを満たすことである。
【０１１１】
第２条件を満たす場合、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋ＢはＹ軸方向に平行であると判定する（ステップＳ５２４）。
【０１１２】
第２条件を満たさない場合、回路網モデル生成部３２は、下記する第３条件を満たすか否かを判定することで、鉄筋Ａと鉄筋ＢはＺ軸方向に平行か否かを判定する（ステップＳ５２５）。例えば、この第３条件は、鉄筋ＡのＺ方向の変位と鉄筋ＢのＺ方向の変位との積が０でないこと、鉄筋Ｂ終点のＺ座標が、鉄筋Ａ始点のＺ座標よりも大きいこと、鉄筋Ａ終点のＺ座標が、鉄筋Ｂ始点のＺ座標よりも大きいことの全てを満たすことである。
【０１１３】
第３条件を満たす場合、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋ＢはＺ軸方向に平行であると判定する（ステップＳ５２６）
【０１１４】
第３条件を満たさない場合、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋Ｂは平行でないと判定する（ステップＳ５２７）
【０１１５】
以上の処理により、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸する方向を算出し、さらに平行でない組み合わせを識別する。
【０１１６】
本変形例によれば、簡易な方法で鉄筋Ａと鉄筋Ｂの延伸方向を算定することができる。
【０１１７】
（第１の実施形態の第４変形例）
図１７を参照して、第１の実施形態の第４変形例について説明する。
本変形例では、平行する鉄筋Ａと鉄筋Ｂの平行区間の長さを個々に算定して解析する処理（ステップＳ５３）の一例について説明する。平行する鉄筋Ａと鉄筋Ｂの平行区間の長さを個々に算定する処理は、前述の実施形態等に適用可能である。
【０１１８】
（平行する範囲の長さを算定する処理）
図１７は、第１の実施形態の第４変形例の鉄筋Ａと鉄筋Ｂの平行する範囲の長さを算定する処理のフローチャートである。
【０１１９】
鉄筋Ａと鉄筋Ｂとが平行していても、延伸方向に沿ってずれていることがある。このような場合には、電磁的結合の程度が、鉄筋の相対的な位置によって変化する。そこで、電磁的結合の程度を、１対の鉄筋の平行区間の長さによって規定するとよい。
【０１２０】
例えば、鉄筋Ａと鉄筋Ｂは、３次元座標の何れかの軸の方向に延伸すると仮定する。鉄筋の延伸方向の両端を始点と終点と呼ぶ。以下、Ｘ方向を例示して説明するが、Ｙ軸方向、Ｚ軸方向についても同様である。
【０１２１】
回路網モデル生成部３２は、鉄筋リストを参照して、下記するステップＳ５３１からステップＳ５３９の処理により、１対の鉄筋Ａと鉄筋Ｂの第１接点座標のＸ軸の値と第２接点座標のＸ軸の値に基づいて、鉄筋の平行区間の長さを算出する。
回路網モデル生成部３２は、この平行区間の長さに基づいて、相互インダクタンスを算出する。
【０１２２】
まず、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５３１）。
【０１２３】
鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標よりも大きい場合には、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標よりも大きいか否かを判定する（ステップＳ５３２）。
鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標よりも大きい場合には、回路網モデル生成部３２は、平行する範囲の長さを、鉄筋Ｂ終点のＸ座標と鉄筋Ａ始点のＸ座標との差にする（ステップＳ５３３）。
【０１２４】
鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標よりも大きくない場合には、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標に等しいか否かを判定する（ステップＳ５３４）。
【０１２５】
鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標に等しくない場合、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標以上か否かを判定する（ステップＳ５３５）。
【０１２６】
鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標未満の場合、回路網モデル生成部３２は、平行する範囲の長さを、鉄筋Ａ終点のＸ座標と鉄筋Ｂ始点のＸ座標の差にする（ステップＳ５３６）。
【０１２７】
鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標に等しい場合、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標以上か否かを判定する（ステップＳ５３７）。
【０１２８】
鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標未満の場合、或いは鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標以下の場合には、回路網モデル生成部３２は、平行する範囲の長さを鉄筋Ｂ終点のＸ座標と鉄筋Ｂ始点のＸ座標の差にする（ステップＳ５３８）。
【０１２９】
鉄筋Ａ始点のＸ座標が、鉄筋Ｂ始点のＸ座標以上か、或いは鉄筋Ａ終点のＸ座標が、鉄筋Ｂ終点のＸ座標に等しくない場合、回路網モデル生成部３２は、平行する範囲の長さを鉄筋Ａ終点のＸ座標と鉄筋Ａ始点のＸ座標の差にする（ステップＳ５３９）。
【０１３０】
以上の処理により、回路網モデル生成部３２は、鉄筋Ａと鉄筋Ｂの平行する区間の長さを算出する。これにより、電磁的結合の程度を、平行区間の長さに基づいて規定することができる。
【０１３１】
（第１の実施形態の第５変形例）
前述の図２と図１８を参照して、第１の実施形態の第５変形例について説明する。
本変形例では、建物ＢＬの梁と柱の配置を２次元画像で表示する事例について説明する。
【０１３２】
建物ＢＬは、図２に示したように１階（１Ｆ）から３階（３Ｆ）を有する。３階の上に屋上（ＲＦ）が設けられている。１階は、基礎の上に設けられており、基礎は地中で大地に接地されている。図中の「接地抵抗」は、基礎の接地抵抗を模式化して表したものである。
【０１３３】
図１８は、第１の実施形態の第５変形例の建物ＢＬの構成図である。図１８に示す構成図には、建物ＢＬの各層の梁と柱の配置が層ごとに示される。図中の「ＲＦ／３Ｆ」、「３Ｆ／２Ｆ」、「２Ｆ／１Ｆ」は、地上の各層の構成を示す。「１Ｆ／基礎」は、基礎部の構成を示す。「基礎／接地」は、基礎の接地構造を示す。
【０１３４】
例えば、３階部分を示す「ＲＦ／３Ｆ」には、その層の構造物として、屋上側（３階の天井側）の梁と、３階の床側の梁と、３階部分の柱がそれぞれ示されている。「ＲＦ／３Ｆ」には、屋上側の梁と３階の床側の梁は、それぞれ格子状に配置されている。
３階の床側の梁は、屋上側の梁の表示より図の右下方向に平行移動した位置に示されている。その間に、柱がそれぞれの位置に示されている。
【０１３５】
２階部分を示す「３Ｆ／２Ｆ」も、１階部分を示す「２Ｆ／１Ｆ」も同様である。
【０１３６】
基礎部分を示す「１Ｆ／基礎」では、基礎の構造も示すことができる。例えば、べた基礎、杭基礎などの構造を分けて示すことができる。
【０１３７】
基礎の接地構造を示す「基礎／接地」には、接地抵抗を、上記の基礎部分と分けて定義して、定義した接地抵抗の位置が示されている。
【０１３８】
例えば、表示処理部３４は、鉄筋リスト等を参照して、各構造物の接点の座標から建物ＢＬ内の位置を算出し、上記の構造図を生成する。構造図に示す構造物の表示は、構造物の電気的特性を規定する単位区間に基づいて区分するとよい。
【０１３９】
上記の構成図は、Ｚ軸方向から見た各階の平面図を用いたものであるが、例えばＸ軸又はＹ軸方向から建物ＢＬを見た立面図を用いて、上記と同様の方法により、奥行方向に存在する柱、手前の柱と奥の柱を繋ぐ梁などの各構造物を、１つの図に纏めて表してもよい。このような表示方法を利用することにより、３次元に配置される構造物の接続関係を、２次元の図面で表示することができる。
【０１４０】
なお、上記の構造図は、ユーザの操作に基づいて作成されてもよい。上記の場合、入出力部１０は、ユーザによって作成されたデータを取得して、記憶部２０に格納する。上記の構造図を、鉄筋リストを生成する際に用いることで、構造図に記載の構造物を、漏れなく鉄筋リストに挙げることができる。
【０１４１】
或いは、入出力部１０は、取得した構造図のデータから構造物の情報を抽出して、鉄筋リストの一部のデータを生成してもよい。これに代えて、入出力部１０は、取得した鉄筋リストのデータから構造物の情報を抽出して、構造図を生成してもよい。
【０１４２】
図１９は、第１の実施形態の構造物の電気的特性リストを説明するための図である。構造物の電気的特性リストは、構造物の種別、表示色、自己インダクタンス、抵抗などの項目を含む。構造物の電気的特性リストは、構造物の種別ごとの電気的特性をリスト化したものである。上記のとおり構造物は、１又は複数の鉄筋によって形成されたものである。構造物の電気的特性リストは、鉄筋の電気的特性リスト（図２０）のように単に１つの鉄筋の電気的特性を規定するものではない。構造物の電気的特性リストの中で、構造図に示す構造物の表示色を構造物の種別ごとに規定してもよい。
【０１４３】
上記の構造図を用いることで、建物ＢＬ内の構造物の配置と、それらの接続関係を簡易な方法で示すことができる。上記の構造図の構造物を、表計算ソフトの１つのセルに対応させて、構造物を１升（１セル）に表示してもよい。
【０１４４】
（第２の実施形態）
第２の実施形態について説明する。
第１の実施形態では、建物ＢＬが雷撃を受けたときの建物ＢＬ内各所の電圧電流を取得する一例について説明した。第２の実施形態では、特に建物ＢＬ内各所の最大電流の解析について説明する。
【０１４５】
第１の実施形態において最大電圧を、雷サージの最急峻点における周波数を用いて導くことを示した。これに対して、本実施形態では、構造物を静電界における抵抗として扱う。これにより最大電流を、雷サージの直流成分に基づいて導出することができる。
【０１４６】
例えば、雷サージの波高値が最大となる時刻では、電流の変化がなくなるためインダクタンスに影響されることがない静電解析になる。そこで、構造物を静電界における抵抗として扱うSPICEモデルを用いれば、最大電流時の解析に適用できる。
【０１４７】
本変形例によれば、解析処理部３３は、評価用信号を回路網モデルに印加した際の回路網モデルにおける所望の位置間に流れる電流を少なくとも算出することにより、簡易な方法で構造物の雷サージ解析の精度を高めることができる。
【０１４８】
なお、解析処理部３３による解析では、最大電位が発生するタイミングを、雷サージの電流波高値がピーク値になるときに基づいて特定する。これにより、最大の電流が流れるタイミングを特定して解析することが可能になり、解析処理の負荷を軽減させる。
【０１４９】
（第１、第２の実施形態の事例に関する解析結果）
図２１と図２２を参照して、第１の実施形態と第２の実施形態に関する解析結果について説明する。
【０１５０】
以下の前提条件は、それぞれの実施形態に共通である。解析対象の建物ＢＬは、６スパン×５スパン×４階建ての鉄筋コンクリート造であり、その屋上ＲＦには、無線通信用の鉄塔が設けられている。無線通信用の鉄塔は、４脚型アングルトーラス構造である。鉄塔の脚は、建物ＢＬの柱の位置に合わせて配置されている。
【０１５１】
解析時の各定数として、大地抵抗率には、例えば、我国で平均的な大地抵抗率100Ω・mを用いるとよい。建物ＢＬの各基礎は、それぞれ接地されているものとする。この場合の各基礎の接地抵抗を、上記の大地抵抗率に基づいて規定する。例えば、杭基礎構造の各杭の接地抵抗を下記の方法で導出してもよい。各杭が配置された水平方向の位置に電極を配置して、その電極から大地に電流が流れた場合の電位分布を算出する。各電流の値を１Ａ（アンペア）と規定した場合の電位分布において、各電極（杭基礎）の電位上昇の値を接地抵抗としてもよい。接地抵抗の算出方法は、上記に制限されることなく、杭の形状を３次元でモデル化して、杭から大地に流れる電流値から解析的に算出してもよい。
【０１５２】
直撃雷として、屋上ＲＦに設置された鉄塔に、電流値200kAの第１雷撃を受ける場合について解析する。なお、本解析では、引き下げ導線に電流が流れない場合を前提にする。引き下げ導線に電流が流れなければ、雷サージが鉄塔から建物ＢＬの構造物側に流れることが定性的に想定される。本実施形態では、解析により各柱の雷サージの大きさを定量的に示す。
【０１５３】
図２１は、第１の実施形態のシミュレーション結果を説明するための図である。図２２は、第２の実施形態のシミュレーション結果を説明するための図である。この図２１と図２２に示す平面図には、建物ＢＬの４階の各柱における解析結果が示されている。
【０１５４】
図２１に各部の最大電圧の大きさを示し、図２２に各部の最大電流の大きさを示す。格子状に並ぶ升の中で数値が記載された升は、柱の位置を示す。升内の各数値は、その柱に発生した最大電圧及び最大電流を示す。
【０１５５】
表示処理部３４は、解析処理部３３による解析の結果に基づいて、建物ＢＬにおける所定の階の各柱の最大電圧又は最大電流の大きさを、柱の位置の升内に表示する。表示処理部３４は、最大電圧及び最大電流の大きさに合わせて、升内の背景の表示を代えている。図に示した例では、最大電圧及び最大電流が大きいほど、升内の背景を濃く表示したものである。
【０１５６】
図２１と図２２のそれぞれから、他の柱の最大電圧及び最大電流に比べて、より大きな最大電圧及び最大電流が生じた柱が４か所存在することが読み取れる。これらの何れもが、鉄塔塔脚柱に一致した。４か所の柱から遠くなるほど、雷サージの影響が低減することも読み取れる。
【０１５７】
上記の実施形態よれば、鉄筋コンクリート造の建物ＢＬへの落雷により、これに起因して発生する建物ＢＬ内各所の最大電圧及び最大電流を、鉄筋の周波数に依存する電気的特性及び配筋を考慮した構造物間の電磁結合係数を適用して導くことができる。
【０１５８】
なお、解析処理部３３は、建物ＢＬ内の所望の位置間に最大電位が発生するタイミングを、雷サージの波形の最急峻点になるときに基づいて特定するとよい。
【０１５９】
解析処理部３３は、建物ＢＬ内の所望の位置間に最大の電流が流れるタイミングを、雷サージの電流波高値がピーク値になるときに基づいて特定するとよい。
【０１６０】
（第３の実施形態）
第３の実施形態について説明する。
第１、第２の実施形態では、建物ＢＬが雷撃を受けたときの構造物における各所の電圧電流を取得する一例について説明した。第３の実施形態では、建物ＢＬ内に生じた雷サージによって、建物ＢＬ内に配置される装置間の配線に生じる誘導の影響を解析する事例について説明する。
【０１６１】
図２３と図２４は、第３の実施形態の解析対象を説明するための図である。
【０１６２】
シナリオ１：
目的：「ある建物ＢＬ内の２地点間の電位差のレベルと頻度の関係を知りたい。」
前提：
・上記の「レベルと頻度」の解析のため、建物ＢＬが位置する領域の落雷頻度のデータを利用する。例えば、対象範囲（日本地図）を格子状の領域（例えば、5km四方）に区切り、その格子の中で特定の期間（過去10年間）に極性及び電流値の雷撃が何回あったかを集計した頻度データを利用するとよい。電流値については、複数のレンジ（10kAずつ）に区分された統計データを利用してもよい。
・建物ＢＬに掛かる雷撃の（電流の）波高値に対し、建物ＢＬの特定の位置に発生する電圧は比例関係にあると仮定する。
・ユーザによって特定の直撃雷波形（第一負極性雷撃）が、評価の条件に規定される。「直撃雷波形」は、例えばIEC（International Electrotechnical Commission）62305-1によって規定される。
【０１６３】
解析処理：
手順１：雷サージ解析システム１の入出力部１０は、特定の直撃雷波形を識別するためのデータを受け付ける。
【０１６４】
手順２：回路網モデル生成部３２は、特定の直撃雷波形を、回路素子（モデル）のインピーダンスの算出のために用いて建物ＢＬの構造をモデル化し、さらに建物ＢＬの立地エリアの大地抵抗率を反映したSPICEモデルを作成する。
【０１６５】
手順３：解析処理部３３は、建物ＢＬのSPICEモデルにおける任意の雷撃個所に、直撃雷に対応する特定の大きさの電流サージを印加する。
【０１６６】
手順４：解析処理部３３は、建物ＢＬ内の任意箇所に対応するSPICEモデル上の２点（２箇所）の電圧をシミュレーションによって算出する。上記の２点は、例えば図２３に示すように建物ＢＬの同一フロア内に位置してもよく、図２４に示すように互いに異なるフロア内にそれぞれ位置してもよい。
【０１６７】
解析処理部３３は、第１の地点の電圧と印加電流の比Ａを算出する。解析処理部３３は、第２の地点の電圧と印加電流の比Ｂを算出する。例えば、建物ＢＬに対する電撃の大きさをレンジの区切りの値に定める。第１の地点について解析処理部３３は、電圧と印加電流の比Ａを用いて、各レンジの区切りの値の電撃に対する第１の地点の最大電圧を算出する。第２の地点についても同様に、解析処理部３３は、電圧と印加電流の比Ｂを用いて、建物ＢＬに掛かった特定の大きさ（レンジの区切りの値）の電撃に対する第２の地点の最大電圧を算出する。
【０１６８】
手順５：診断処理部３５は、当該建物ＢＬが立地する領域（地域）における頻度データ、当該建物の雷収集面積及び環境係数を用いて、IEC62305-2に基づいた各種雷撃に対する建物ＢＬの想定落雷数を導くことにより、建物ＢＬ内の任意の２箇所の間に発生する雷サージの強度と頻度の関係を導出する。「建物の雷収集面積及び環境係数」は、例えば、IEC62305-2に基づいて導出してよい。
例えば、診断処理部３５は、上記の第１の地点の電位と第２の地点の電位とに基づいて、２地点間に発生する電位差を算出し、このうち最大の電位差（最大電圧）を頻度データの電撃の回数に関連付ける。
【０１６９】
上記により、特定のレンジの雷撃により２地点間に発生する電位差と回数とが関連付けられたデータが生成される。
解析処理部３３と診断処理部３５は、これをレンジごとに実施する。
【０１７０】
シナリオ２：
目的：「ある建物ＢＬ内の特定の地点間の電位差のレベルと頻度の関係を知りたい。」
前提：シナリオ１と共通。
解析処理：
手順１から３：シナリオ１と共通。
手順４：解析処理部３３は、建物ＢＬ内の任意箇所に対応するSPICEモデル上の特定の地点の電圧をシミュレーションによって算出する。なお、特定の地点の電圧は、大地電位、建物ＢＬ内の基準電位、共通する配電盤の接地電位などを基準に規定される。解析処理部３３は、第１の地点の電圧と第２の地点の電圧の電位差を算出し、この電位差と印加電流の比Ｃを算出する。例えば、建物ＢＬに掛かった電撃の大きさをレンジの区切りの値に定める。解析処理部３３は、電位差と印加電流の比Ｃを用いて、各レンジの区切りの値の電撃に対する第１の地点の電圧と第２の地点の電圧の電位差を算出する。
【０１７１】
解析処理部３３は、電位差と印加電流の比Ｃを用いて、各レンジの区切りの値の電撃に対する第１の地点と第２地点の電圧差を算出し、これを頻度データの電撃の回数に関連付ける。
上記により、特定のレンジの雷撃により２地点間に発生する電位差と回数とが関連付けられたデータが生成される。
解析処理部３３は、これをレンジごとに実施する。
【０１７２】
手順５：診断処理部３５は、当該建物ＢＬが立地する領域（地域）における頻度データ、当該建物の雷収集面積及び環境係数を用いて、IEC62305-2に基づいた各種雷撃に対する建物ＢＬの想定落雷数を導くことにより、建物ＢＬ内の任意の箇所に発生する雷サージの強度と頻度の関係を導出する。例えば、診断処理部３５は、上記の第１の地点の最大電圧を頻度データの電撃の回数に関連付ける。
【０１７３】
上記により、特定のレンジの雷撃により特定の地点に発生する電位と回数とが関連付けられたデータが生成される。
解析処理部３３と診断処理部３５は、これをレンジごとに実施する。
【０１７４】
上記の実施形態によれば、ある建物ＢＬの２地点間の電位差のレベルと頻度の関係を導出することができることのほか、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１７５】
（第４の実施形態）
第４の実施形態について説明する。
第３の実施形態では、建物ＢＬ内に生じた雷サージによって、建物ＢＬ内に配置される装置間の配線に生じる誘導の影響を解析する事例について説明した。第４の実施形態では、建物ＢＬ内に生じた雷サージによって、建物ＢＬ内に配置される１又は複数の装置における２点間の電位差について解析する事例について説明する。
【０１７６】
シナリオ３：
目的：「ある建物ＢＬに設置された１又は複数の装置における２点間の電位差のレベルと頻度の関係を知りたい。」
前提：シナリオ１と共通。
解析処理：
手順１：雷サージ解析システム１の入出力部１０は、特定の直撃雷波形を識別するためのデータを受け付ける。
【０１７７】
手順２：回路網モデル生成部３２は、特定の直撃雷波形を、回路素子（モデル）のインピーダンスの算出のために用いて建物ＢＬの構造をモデル化し、さらに建物ＢＬの立地エリアの大地抵抗率を反映したSPICEモデルを作成する。
手順２−１：さらに、回路網モデル生成部３２は、建物ＢＬに設置された装置内の電気回路をモデル化した装置回路モデルを生成する。この装置回路モデルは、装置内は装置の設計図、ＩＣ等の部品のSPICEモデル等を使用して生成される。
手順２−２：さらに、回路網モデル生成部３２は、建物ＢＬに設置された装置間の配線をモデル化した配線モデルを生成する。この配線モデルは、配線と構造物の位置関係に基づいた電磁結合係数を用いて生成される。
手順２−３：回路網モデル生成部３２は、上記の建物回路モデルと、装置回路モデルと、配線モデルとを組み合わせて解析対象の建物ＢＬ内をモデル化した回路モデルを生成する。
【０１７８】
手順３：解析処理部３３は、建物ＢＬの回路モデルにおける任意の雷撃個所に、特定の直撃雷波形に対応する特定の大きさの印加電流の直撃雷波形のサージを印加（入力）する。
【０１７９】
手順４：解析処理部３３は、建物ＢＬ内の装置の任意箇所に対応する回路モデル上の特定の２地点（第１の地点）の電圧又は電位差を、上記のシナリオ１と同様の手法のシミュレーションによって算出する。
【０１８０】
手順５：診断処理部３５は、当該建物ＢＬが立地する領域（地域）における頻度データ、当該建物の雷収集面積及び環境係数を用いて、IEC62305-2に基づいた各種雷撃に対する建物ＢＬの想定落雷数を導くことにより、建物ＢＬ内の装置の任意の箇所に発生する雷サージの強度と頻度の関係を導出する。
【０１８１】
上記により、特定のレンジの雷撃により、装置内の特定の地点に発生する電位と回数とが関連付けられたデータが生成される。
解析処理部３３と診断処理部３５は、これをレンジごとに実施する。
【０１８２】
上記の実施形態によれば、建物ＢＬ内に配置される１又は複数の装置における２点間の電位差について解析することができることのほか、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１８３】
なお、上記の実施形態において、建物ＢＬは、ＲＣ構造（鉄筋コンクリート造）であってもよく、金属製の構造部材は、ＲＣ構造の鉄筋であってよい。この場合、回路網モデル生成部３２は、ＲＣ構造の鉄筋同士の関係に基づいて、構造部材に係る回路素子同士を組み合わせて回路網モデルを生成するとよい。これにより、複雑に鉄筋が組み合わされたＲＣ構造の建物ＢＬであっても、雷サージによる影響を解析することができる。
【０１８４】
回路網モデルは、回路網モデル生成部３２によって、鉄筋に対応する回路素子を、集中定数に等価して形成された回路網であってよい。例えば、回路網モデル生成部３２は、予め定められた規則に基づいて、ＲＣ構造の鉄筋のうちから鉄筋に対応する回路素子を抽出するとよい。その回路素子の回路定数は、ＲＣ構造の鉄筋のインダクタンスと抵抗成分とを含めるとよい。これにより、建物ＢＬ内で、雷サージに起因して発生する最大電圧の解析が可能になる。
【０１８５】
回路素子のインダクタンスは、回路網モデル生成部３２によって、鉄筋間の電磁結合係数と、前記回路素子の自己インダクタンスとに基づいて算出される。解析処理部３３の解析対象の鉄筋は、互いに略平行に配置され、かつ電磁結合される位置にあるものにしてよい。上記のように方向に基づいて対象の鉄筋を抽出することができ、処理を簡素化させることができる。
【０１８６】
評価用信号は、評価用信号生成部３１によって、雷サージの波形を折れ線近似して形成されたものであってよい。
【０１８７】
回路素子の周波数特性は、評価用信号生成部３１によって、折れ線近似の近似関数に基づいて算出されたものであってよい。
【０１８８】
なお、雷サージ解析システム１を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより雷サージ解析システム１が所定の処理動作を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境（あるいは表示環境）を備えたＷＷＷシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ（ＲＡＭ）のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。
【０１８９】
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、或いは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、ネットワークや通信回線のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであっても良い。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル（差分プログラム）であっても良い。
【０１９０】
上記の実施形態における解析に用いられる回路シミュレータとして、SPICEを例示して説明したが、これに制限されることはなく、他の方式の回路シミュレータを適宜選択してよく、独自のプログラムを用いて回路シミュレータとしての機能を実現してもよい。
上記の回路シミュレータとして、一般的な回路シミュレータを用いる場合には、解析処理部３３を、演算処理部３０から分けて構成してもよい。
【符号の説明】
【０１９１】
１…雷サージ解析システム、１０…入出力部、２０…記憶部、３０…演算処理部、３１…評価用信号生成部、３２…回路網モデル生成部、３３…解析処理部、３４…表示処理部、３５…診断処理部、ＢＬ…建物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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