(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
評価対象建築物に打撃を加えて、該打撃における打撃力と、該打撃により該建築物に生じた振動とを検出し、
前記振動の一次の共振の周期、もしくは該周期を該建築物の高さを代表する値で除した第１の量と、前記打撃力を前記振動の一次の共振の振幅で除したスティフネス、もしくは該スティフネスに、さらに、該建築物に打撃を加えた点の高さもしくは該建築物に生じた振動を検出した点の高さを代表する値の二乗を乗算した第２の量とを求め、
前記周期もしくは前記第１の量と、前記スティフネスもしくは前記第２の量とに基づいて、該建築物の耐震を評価することを特徴とする建築物の耐震評価方法。
【請求項２】
評価対象建築物に打撃を加える打撃手段と、
該打撃における打撃力を検出する打撃力検出手段と、
該打撃により該建築物に生じた振動を検出する振動検出手段と、
前記振動検出手段で検出された振動の一次の共振の周期、もしくは該周期を該建築物の高さを代表する値で除した第１の量を求める第１の演算手段と、
前記打撃力検出手段により検出された打撃力を前記振動の一次の共振の振幅で除したスティフネス、もしくは該スティフネスに、該建築物に打撃を加えた点の高さもしくは該建築物に生じた振動を検出した点の高さを代表する値の二乗を乗算した第２の量を求める第２の演算手段と、
前記周期もしくは前記第１の量と、前記スティフネスもしくは前記第２の量とに基づいて、該建築物の耐震を評価する耐震評価手段とを備えたことを特徴とする建築物の耐震評価装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明が属する技術分野】
本発明は、家屋やビルディング等の建築物の耐震性を評価する建築物の耐震評価方法、および該方法の実施に好適な建築物の耐震評価装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
阪神大震災での多数の木造家屋の崩壊は多くの人命を奪い去った。倒壊家屋の多くは４、５０年あるいはそれ以上前に建造されたもののようであるが、なかには比較的最近建造されたものもあるようである。
このような状況下では、単に建造年数だけでなく、客観的に耐震性を評価できる方法が必要である。
【０００３】
現在、耐震性を評価する方法としては、建設省住宅局監修の「木造住宅の耐震精密診断と補強方法」がある。ここでは、Ａ：地盤・基礎、Ｂ：建物の形、Ｃ：壁の配置、Ｄ：筋かい、Ｅ：壁の割合、Ｆ：老朽度、の６つの面から耐震性を評価している。この方法は設計図があれば評価ができるもので、施工時の欠陥や建造後の劣化などを必ずしも反映するものではない。かといって、耐震性を評価するために大規模な装置を持ち込み長時間かけて計測を行うようでは、多数の一戸建家屋を評価するには時間的にもコスト的にも無理がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、以上のような点を考慮し、家屋等の建築物の耐震性が現在どの程度の状況にあるかを、簡便にしかも定量的に評価する方法、およびその方法の実施に好適な装置を提案することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成する本発明の建築物の耐震評価方法は、
評価対象建築物に打撃を加えて、その打撃における打撃力と、その打撃により建築物に生じた振動とを検出し、
上記振動の一次の共振の周期、もしくはその周期をその建築物の高さを代表する値で除した第１の量と、上記打撃力を上記振動の一次の共振の振幅で除したスティフネス、もしくはそのスティフネスに、さらに、その建築物に打撃を加えた点の高さもしくはその建築物に生じた振動を検出した点の高さを代表する値の二乗を乗算した第２の量とを求め、
上記周期もしくは上記第１の量と、上記スティフネスもしくは上記第２の量とに基づいて、その建築物の耐震を評価することを特徴とする。
【０００６】
また、上記目的を達成する本発明の建築物の耐震評価装置は、
（１）評価対象建築物に打撃を加える打撃手段
（２）その打撃における打撃力を検出する打撃力検出手段
（３）その打撃によりその建築物に生じた振動を検出する振動検出手段
（４）上記振動検出手段で検出された振動の一次の共振の周期、もしくはその周期をその建築物の高さを代表する値で除した第１の量を求める第１の演算手段
（５）上記打撃力検出手段により検出された打撃力を上記振動の一次の共振の振幅で除したスティフネス、もしくはそのスティフネスに、その建築物に打撃を加えた点の高さもしくはその建築物に生じた振動を検出した点の高さを代表する値の二乗を乗算した第２の量を求める第２の演算手段
（６）上記周期もしくは上記第１の量と、上記スティフネスもしくは上記第２の量とに基づいて、その建築物の耐震を評価する耐震評価手段
を備えたことを特徴とする。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
図１は、本発明の建築物の耐震評価装置の一実施形態を示すブロック図である。
ここでは、本発明にいう打撃手段としてタイヤ１０が用いられている。タイヤ１０が上から吊り下げられ、そのタイヤ１０の側方に、加速度センサ２０が取り付けられており、そのタイヤ１０を振り子のようにして家屋の壁や柱等にぶつけ、そのときに加速度センサ２０に生じた信号を計測ユニットに取り込む。ここではこのぶつける方向をｘ方向、それと直交する水平方向をｙ方向、家屋の高さ方向をｚ方向とする。タイヤ１０をぶつけると壊れそうな場合は厚手の板を添えるなどして局所的な衝撃を避ける。この加速度センサ２０は、本発明にいう打撃力検出手段の一例を成すものであり、この加速度センサ２０で得られた加速度は、計測ユニット内で打撃力に変換される。あるいは、この加速度センサ２０に代えて、タイヤ１０と壁とに挟まれるように打撃センサを配置して、タイヤ１０を家屋にぶつけたときの打撃力を直接的に測定してもよい。あるいは、タイヤ１０に代わり、打撃センサを備えた打撃ハンマー等を用いて家屋に打撃を加えてもよい。
【０００８】
またタイヤ１０により打撃を加えるにあたっては、その部屋の床等に、ｘ，ｙ，ｚの３方向の振動をピックアップする加速度センサ３０を据え付けておき、打撃が加えられたときの家屋の振動を検出する。この加速度センサ３０は本発明にいう振動検出手段の一例を成すものであり、この加速度センサ３０により得られた加速度信号は計測ユニット内で振動（変位）に変換される。あるいは、加速度センサ３０に代えて、変位を直接的に測定することのできるセンサを配置しておいてもよい。また、ここでは、ｘ，ｙ，ｚの三方向の加速度（変位）を測定しているが、例えば打撃と同一方向（ｘ方向）の加速度（変位）のみを測定してもよい。
【０００９】
加速度センサ２０および加速度センサ３０で得られた各加速度信号は、計測ユニット内の４チャンネル増幅器＋フィルタ４０に入力されて、適切に増幅されるとともに適切な周波数帯域のみに帯域制限され、Ａ／Ｄ変換器５０でディジタル信号に変換され、コンピュータ６０の内部に取り込まれる。コンピュータ６０の内部では、打撃力と加速度センサ２０で得られた加速度とが比例することを利用して加速度センサ２０で得られた加速度が打撃力に変換され、また、加速度センサ３０で得られた加速度をｆ2 （ｆは加速度の周波数）で割ることにより振動（変位）と比例した信号が得られることを利用して加速度センサ３０で得られた加速度が振動（変位）に変換される。
【００１０】
このようにして打撃力と振動とを得た後、その振動を表わす信号がフーリエ変換されてその振動の一次の共振点が見い出され、その家屋の耐震性を評価する基準として、その一次の共振点の振動の周期Ｔをその家屋の高さｈで割ることにより第１の量Ｔ／ｈが求められるとともに、打撃力Ｆが、その一次の共振点の振動の振幅Ａで割ることによりスティフネスＦ／Ａが求められる。
【００１１】
第１の量Ｔ／ｈを評価基準として用いる理由は、建設省告示で、周期Ｔ＝０．０３ｈを、木造の耐震設計用固有周期としており、Ｔ／ｈが０．０３より大きくなるに従って危険性が増し、小さくなるに従って安全側にあることを示すとされているからである。ただし、例えば木造二階建家屋等に限定して耐震性評価を行なう場合等においては、木造二階建家屋であればその家屋の高さｈはほぼ決まっているため、第１の量Ｔ／ｈの代わりに周期Ｔを評価基準の１つとして用いてもよい。尚、周期Ｔや、第１の量Ｔ／ｈに用いられている周期に代わり、その周期と同じ情報を表わす、その周期の逆数である周波数を用いてもよいことはもちろんであり、本発明では、その「周期」という用語で、周期と等価な情報を表わすもの全て包含するものとする。また第１の量Ｔ／ｈの代わりに、例えばその逆数ｈ／Ｔを評価基準として用いてもよく、本発明では、本発明で挙げた用語や量はそれと情報として等価な用語や量をも含むものとする。
【００１２】
また、スティフネスＦ／Ａをもう１つの評価基準として用いる理由は、スティフネスＦ／Ａはバネの硬さに対応する量であって、建物が交流的な力に対してどの程度の硬さを持つかを示しており、スティフネスが大きい（家屋が硬い）ほど安全性が増すと考えられるからである。
ここでは、上記のようにして、例えば阪神大震災で倒壊しかかった建物や被害のなかった建物等について、第１の量Ｔ／ｈとスティフネスＦ／Ａを求めて、図２に示すように、それら第１の量Ｔ／ｈとスティフネスＦ／Ａとを軸とする二次元平面上に点をプロットすることにより耐震の評価基準が設定される。
【００１３】
ここでは、このようにして求めた評価基準がコンピュータ６０内部に記憶されており、このようにして記憶させておいた評価基準に従って、ある家屋について同様に評価すると、その家屋についての耐震性がどの程度であるか判明する。その耐震性の評価結果はプリンタ７０にプリントアウトされる。
尚、図１に示す耐震性評価装置では、最終的な評価までこの装置内で行なうものとしたが、第１の量Ｔ／ｈ、スティフネスＦ／Ａを求めてそれら第１の量Ｔ／ｈスティフネスＦ／Ａを直接にプリンタ７０にプリントアウトさせ、あるいはプリントアウトせずに記憶しておき、最終的な評価は、評価者や、他の装置で行なってもよい。すなわち、この耐震性評価装置は、耐震性評価用のデータを収集するだけの装置であってもよい。
【００１４】
図３は、三階建家屋の二階居室に図１に示す耐震性評価装置を持ち込んでその居室の壁にタイヤ１０をぶつけたときの建物の各点における振動の様子を示した図である。一階では振動は小さく、三階では振動が大きく、建物が片持ちばりのように振動していることがわかる。
図４は、三階部分に振動検出用の加速度センサ３０（図１参照）を配置して検出した、それぞれｘ，ｙ，ｚ方向の振動をあらわすフーリエスペクトルを示した図である。
【００１５】
ここに示す例では、ｘ，ｙ，ｚ方向のいずれについても、約５Ｈｚの位置に一次の共振点ｐが存在していることがわかる。
尚、スティフネスＦ／Ａを評価基準の１つとして用いることに代わり、そのスティフネスＦ／Ａに、さらに、その家屋に打撃を加えた点の高さ（図２、図３に示す例では２階の高さ）もしくはその家屋に生じた振動を検出した点の高さ（図２、図３に示す例では３階の高さ）の二乗を乗算した第２の量Ｆ・ｄ2 ／Ａ（但しｄはその高さを表わす）を採用してもよい。これは以下の理由による。
【００１６】
図５に示すように、家屋１００の高さｄの点Ｐで打撃力Ｆを加え、ここでは簡単のためその点Ｐの振動の振幅（一次共振の振幅）がΔｘであったとする。このとき、Ｐ点を打撃したことにより生じるモーメントはＦ・ｄで表わされる。このモーメントＦ・ｄによって家屋が微小角度θ＝Δｘ／ｄだけ傾いたとすると、単位角度だけ傾くのに必要なモーメントは、Ｆ・ｄ／θ＝Ｆ・ｄ2 ／Δｘとなる。スティフネスの場合は、単位はＮ／ｍであって単位長さだけ振動（変位）するのに要する力を表わしているのに対し、この第２の量Ｆ・ｄ2 ／Δｘは単位角度傾くのに要するモーメントを表わしており、スティフネスに代えてこの第２の量を採用してもよい。また、図５では加振点の高さ（ｄ1 ）と振動検出点の高さ（ｄ2 ）を同じ高さｄとしたが、多少異なる場合はそれらの平均値を用いてもよく、ｄ1 ・ｄ2 を用いればより正確となる。
【００１７】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、家屋等の建築物の耐震性が現在どの程度の状況にあるかを、簡便かつ定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の建築物の耐震評価装置の一実施形態を示すブロック図である。
【図２】第１の量（周期／高さ）とスティフネス（Ｎ／ｍ）とを軸とした二次元平面を表わした図である。
【図３】三階建家屋の二階居室に図１に示す耐震性評価装置を持ち込んでその居室の壁にタイヤをぶつけたときの建物の各点における振動の様子を示した図である。
【図４】三階部分に振動検出用の加速度センサを配置して検出した、それぞれｘ，ｙ，ｚ方向の振動をあらわすフーリエスペクトルを示した図である。
【図５】家屋が打撃により傾く様子を示す模式図である。
【符号の説明】
１０  タイヤ
２０  加速度センサ
３０  加速度センサ
４０  フィルタ
５０  Ａ／Ｄ変換器
６０  コンピュータ
７０  プリンタ
１００  家屋
【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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