(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下階の床と共に動く下側部材と、下面が前記下側部材の上面との間にすき間を隔てて配設され、上階の床と共に動く上側部材とを有し、
前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたことを特徴とする地震被災度判定装置。
【請求項２】
構造物の架構を構成する下梁に設けられ該下梁と共に動く下側部材と、前記架構を構成する上梁に前記下側部材とすき間を隔てて設けられ、該上梁と共に動く上側部材とを有し、
前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたことを特徴とする地震被災度判定装置。
【請求項３】
下側部材を下梁に固定された下部鉄骨ブロックで構成すると共に、上側部材を上梁に固定された上部鉄骨ブロックの下面に取付けたことを特徴とする請求項２記載の地震被災度判定装置。
【請求項４】
下側部材を下部が下梁と柱に固定され、上部に水平部が形成された山形部材で構成すると共に、上側部材を前記山形部材の水平部と対向して上梁に設けたことを特徴とする請求項２記載の地震被災度判定装置。
【請求項５】
一端が構造物の架構を構成する下梁と一方の柱に固定された第１の斜材と、一端が前記架構を構成する上梁と他方の柱に固定された第２の斜材とを有し、これら第１，第２の斜材の自由端を移動可能に連結してなり、
前記第１，第２の斜材のいずれか一方の斜材の自由端により下側部材を構成すると共に、他方の斜材の自由端に前記下側部材とすき間を隔てて上側部材を取付け、前記下側部材の上面の前記上側部材の外側に、地震時に前記第１，第２の斜材の相対移動によって破壊されるピンからなる判定部を設けたことを特徴とする地震被災度判定装置。
【請求項６】
判定部を、下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の両側若しくは一方の側又は直交する四方向若しくは直交する二方向に設けたことを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載の地震被災度判定装置。
【請求項７】
判定部を複数のピンで形成し、これらピンを地震時に想定される建造物の最大変形又は変形を知りたい範囲まで、上側部材又は下側部材の側面から所定の間隔で設置したことを特徴とする請求項１〜６のいずれかに記載の地震被災度判定装置。
【請求項８】
ピンを、伸びが少なく曲げせん断で破壊する材料で形成したことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の地震被災度判定装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物が地震などによって被った被災度を、迅速かつ簡便にしかも精度良く判定評価するための構造物の地震被災度判定装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震などによる構造物の被災度は、一般に目視などにより構造物の亀裂、残留変形、仕上げ材の破壊などによって判定する方法が採られていた（従来技術１）。
また、装置によって被災度を判定する方法として、例えば、特開平４−３８４３９号公報、特開平７−１３４０７１号公報あるいは特開平１１−３０５７１号公報には、ＡＥセンサに装架された音の伝達が良好な材料、空気や水分と反応して発光・着色する反応体、中央が折曲げられた導電性線材からなるセンサなどを埋め込んで構造部材の損傷を推定するようにしたものがある（従来技術２）。
【０００３】
一方、既存の構造物にも適用でき、専門家でない者あるいは初心者でも被災度を判定できる方法として、特開平９−５１７５号公報や特開平１１−１１８６２４号公報に記載されているように、部材表面にワイヤー、判定ゲージなどを固定し、これらワイヤーや判定ゲージなどの破断によって部材の歪みを知る方法が提案されている（従来技術３）。
さらに、鋼部材、鉄筋などにおいては、地震の前後の電気抵抗や磁歪の変化によって歪を検知する方法もある（従来技術４）。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
従来技術１の構造物の亀裂、残留変形などの被災度を目視によって判定する方法は、損傷後の変形しかわからないため、地震時に構造物がどこまで変形したかを知ることができない。このため、正確性に欠けるばかりでなく、専門家以外の者には判定することができない。
【０００５】
また、従来技術２のセンサなどを埋め込んで構造物の被災度を判定する方法では、既存の構造物に設置するにはコストがかかり、また、センサなどの周辺の局部的な情報しか得られない。このため、構造物全体の被災度を判定する場合にはセンサなどを多数設置しなければならず、コストが高くなる。さらに、センサなどから得られる情報から構造物の被災度を推定するには、かなりの専門知識が必要とされる。
【０００６】
さらに、従来技術３の部材表面にワイヤーや判定ゲージなどを固定し、その破断によって部材の歪を知る方法では、センサなどの周辺の情報しか得られない。このため、構造物全体の被災度を判定する場合にはセンサなどを多数設置しなければならず、コスト高になる。また、これらの方法では、センサなどの耐久性が構造物の寿命（一般には３０年〜５０年）に比べて短いため、メンテナンスを行ったり交換したりしなければならないので、この面でもコスト高になる。
また、従来技術４の鉄部材、鉄筋などにおいて、地震の前後の電気抵抗や磁歪の変化によって歪を検知する方法では、部材の損傷を推定するにはかなりの専門知識が必要であり、その上地震の被災前後での測定が必要なため煩雑である。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたもので、構造物の地震などによる被災度を評価するための最大層間変化を迅速かつ簡便にしかも精度良く計測し、評価することのできる構造物の地震被災度判定装置を提供することを目的としたものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１）本発明に係る地震被災度判定装置は、下階の床と共に動く下側部材と、下面が前記下側部材の上面との間にすき間を隔てて配設され、上階の床と共に動く上側部材とを有し、前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けものである。
【０００９】
（２）また、本発明に係る地震被災度判定装置は、構造物の架構を構成する下梁に設けられ該下梁と共に動く下側部材と、前記架構を構成する上梁に前記下側部材とすき間を隔てて設けられ、該上梁と共に動く上側部材とを有し、前記下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の外側に、地震時に前記下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたものである。
【００１０】
（３）上記（２）の下側部材を下梁に固定された下部鉄骨ブロックで構成すると共に、上側部材を上梁に固定された上部鉄骨ブロックの下面に取付けた。
（４）また、上記（２）の下側部材を下部が下梁と柱に固定され、上部に水平部が形成された山形部材で構成すると共に、上側部材を前記山形部材の水平部と対向して上梁に設けた。
【００１１】
（５）また、本発明に係る地震被災度判定装置は、一端が構造物の架構を構成する下梁と一方の柱に固定された第１の斜材と、一端が前記架構を構成する上梁と他方の柱に固定された第２の斜材とを有し、これら第１，第２の斜材の自由端を移動可能に連結してなり、前記第１，第２の斜材のいずれか一方の斜材の自由端により下側部材を構成すると共に、他方の斜材の自由端に前記下側部材とすき間を隔てて上側部材を取付け、前記下側部材の上面の前記上側部材の外側に、地震時に前記第１，第２の斜材の相対移動によって破壊されるピンからなる判定部を設けたものである。
【００１２】
（６）上記（１）〜（５）のいずれかの判定部を、下側部材の上面又は上側部材の下面の前記上側部材又は下側部材の両側若しくは一方の側又は直交する四方向若しくは直交する二方向に設けた。
（７）上記（１）〜（６）のいずれかの判定部を複数のピンで形成し、これらピンを地震時に想定される建造物の最大変形又は変形を知りたい範囲まで、上側部材又は下側部材の側面から所定の間隔で設置した。
（８）上記（１）〜（７）のいずれかのピンを、伸びが少なく曲げせん断で破壊する材料で形成した。
【００１３】
【発明の実施の形態】
［実施の形態１］
図１は本発明の実施の形態１に係る地震被災度判定装置の正面説明図、図２はその平面図である。
両図において、１は地震時に構造物の下階の床と共に動くように、下階の床または床に固定された仕上げ材や腰壁、あるいは下側の梁又は柱の柱脚部の近傍などに固定された例えば鋼材からなる箱状の下側部材、２は地震時に上階の床と共に動くように、下側部材１の上方において上階の床又は天井やたれ壁、上側の梁又は柱の柱頭部の近傍などに固定された、例えば鋼材からなり下側部材１より小さい箱状の上側部材である。
【００１４】
この上側部材２は下側部材２の上面のほぼ中央部に、かつ、地震時の層間変形及び柱の伸縮により上下層の距離が変化しても密着することのないように、その下面と下側部材１の上面との間にすき間ｇを隔てて配設されている。なお、下側部材１及び上側部材２を鋼材により箱状に形成した場合を示したが、例えば、Ｈ形鋼やＴ形鋼を用いるなど、他の形状の部材で構成してもよい。
【００１５】
３は下側部材１の上面において、上側部材２の両側又は片側に設けられ、下側部材１と上側部材２の相対位置を判定する判定部で、例えば、ガラス、アクリル樹脂、セラミックス、鋳鉄等の伸びの少ない材料からなり、曲げせん断によって破壊する棒状、箱状、円筒状、円錐状、角錐状などのピン状体４（以下、単にピンという）を、地震時に想定される構造物の最大変位（階高の１／３０程度）又は変形を知りたい範囲まで、構造物の被災度判定に必要な精度を考慮した間隔で複数本設置したものである。
【００１６】
図３にピン４の一例を示す。このピン４はアクリル樹脂により長さＬ、外径Ｄの円注状に形成したもので、ほぼ中央部の外周には角度θのＶ溝５が形成されており、その一方の側に下側部材１に設けたねじ穴（図示せず）に螺入するためのおねじ６を設けたものである。実施例では、長さＬを１４０mm、外径Ｄを１０mm、Ｖ溝５の角度θを６０°とした。なお、上記の例では、ピン４に設けたおねじ６を下側部材１のねじ穴に螺入して取付ける場合を示したが、ピン４の下側部材１への取付けはこれに限定するものではなく、例えば溶着、溶接など、他の手段を用いてもよい。
【００１７】
いま、階高３００cmの架構の設計上の降伏が１／２００、小破が１／１５０、中破が１／１００、大破が１／６０であったとすると、層間変形は、それぞれ１．５cm、２cm、３cm、５cmとなる。この建造物は、中破以上の場合は使用を中止して補修工事を行い、大破した場合は即時立入り禁止にするようにすると、図２に示すように、下側部材１の上面において、上側部材２の少なくとも一方の側に、上側部材２の側面からの距離Ｓを、ピン４ａはＳ1（１．５cm）、ピン４ｂはＳ2（２cm）、ピン４ｃはＳ3（３cm）、ピン４ｄはＳ4（５cm）の位置にそれぞれ設置すればよい。
【００１８】
この場合内側のピン（例えば４ａ）が破断するときに、その外側のピン４ｂを倒さないようにするために、ピン４の材料は前述のように伸びの少ないものが望ましく、また、図３に示すように、ピン４にＶ溝５を設ければ、破断変形を小さくするために有効である。なお、図にはピン４を破断したときに干渉しないように千鳥状に設置した場合を示したが、直線状に設置してもよい。
【００１９】
上記のように構成した本実施の形態において、地震の発生により下側部材１と上側部材２が相対移動することにより、図２の例えばピン４ａが破断したときは、地震の規模が降伏程度、ピン４ａ，４ｂが破断したときは小破程度、ピン４ａ，４ｂ，４ｃが破断したときは中破程度、すべてのピン４ａ，４ｂ，４ｃ，４ｄが破断したときは大破程度であることが、専門家でなくても容易かつ迅速に判定し、評価することができる。
【００２０】
［実施の形態２］
図４は本発明の実施の形態２に係る地震被災度判定装置の斜視図である。なお、実施の形態１と同じ部分にはこれと同じ符号を付し、説明を省略する。
本実施の形態においては、下側部材１の上面の上側部材２の両側又は片側に、複数本のピン４からなる複数のピン列４Ｘ，４Ｙ，４Ｚを設けて判定部３を構成したもので、上側部材２に最も近い第１のピン列４Ｘの先端部のピン４ｅと、上側部材２の側面間の距離Ｓを例えば１．５cm（Ｓ1）に、第３のピン列４Ｚの後端部のピン４ｆと上側部材２の側面間の距離を例えば５cm（Ｓ4）として、第１〜第３のピン列４Ｘ，４Ｙ，４Ｚを斜めかつ平行に配設したものである。
【００２１】
本実施の形態の作用及び判定方法は、実施の形態１の場合と同じであるが、ピン４をこのように配設することにより、地震による構造物の被災度をより精度良く測定することができる。
なお、上記の説明では、３つのピン列４Ｘ，４Ｙ，４Ｚを設けた場合を示したが、第１のピン列の先端部及び第ｎ列の後端部のピン４を所定の位置に設置することにより、ピン列は１列又は２列でもよく、あるいは４列以上設けてもよい。
【００２２】
［実施の形態３］
図５は本発明の実施の形態３に係る地震被災度判定装置の平面図である。実施の形態１，２では、上側部材２の両側又は一方の側において、下側部材１の上面に複数のピン４からなる判定部３を設けた場合を示したが、本実施の形態は、上側部材２の四辺に対応して下側部材１の上面にそれぞれ判定部３を設けたものである。なお、ピン４は千鳥状に配設してもよく、あるいは、実施の形態２のように各判定部３を複数のピン列で形成してもよい。また、判定部３を上側部材２の四辺に対応して設けた場合を示したが、直交する２辺に対応してのみ設けてもよい。
【００２３】
本実施の形態の作用及び判定方法も実施の形態１の場合と同様であるが、判定部３を上側部材２の４辺又は直交する２辺に対応して設けたので、１台の装置で下側部材１と上側部材２の二方向の相対移動による被災度を判定することができる。
【００２４】
［実施の形態４］
図６は本発明に係る地震被災度判定装置を構造物の架構に設置した実施の形態４の説明図である。
図６において、１１ａ，１１ｂは構造物の柱、１２ａは下梁（床スラブ）、１２ｂは上梁（天井スラブ）で、これらにより架構１０を構成する。１３は下梁１２ａに固定され下梁１２ａと共に動く下側部材１を兼ねた下部鉄骨ブロックである。１４は下部鉄骨ブロック１３と対向し、かつ間隔を隔てて上梁１２ｂに固定された上梁１２ｂと共に動く上部鉄骨ブロックで、その下面には先端部が下部鉄骨ブロック１３の上面と所定のすき間ｇを隔て上側部材２が取付けられており、下部鉄骨ブロック１３の上面の上側部材２の外側には、複数のピン４からなる判定部３が設けられている。
【００２５】
上記のように構成した本実施の形態においては、地震の発生により下側部材１を兼ねた下部鉄骨ブロック１３と上側部材２を有する上部鉄骨ブロック１４とが相対移動することにより、実施の形態１の場合と同様に判定部３を構成するピン４が破壊されるので、その破壊の程度により構造物の被災度を容易かつ確実に判定することができる。
【００２６】
［実施の形態５］
図７は本発明に係る地震被災度判定装置を構造物の架構に設置した実施の形態５の説明図である。
図において、１５は架構１０内に、下端部が柱１１ａ，１１ｂと下梁１２ａに固定され、上部に水平部が形成されて上梁１２ｂとの間に間隙を隔てて立設され、下梁１２ａと共に動く鋼材からなる山形部材で、水平部が下側部材１を兼ねている。２は上梁１２ｂの下面に、直接又はスペーサ等を介して固定され上梁１２ｂと共に動く上側部材２で、その下面は山形部材１５の水平部と所定のすき間ｇを隔てて対向しており、山形部材１５の水平部の上側部材２の外側には、複数のピン４からなる判定部３が設けられている。
本実施の形態においても、実施の形態４とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２７】
［実施の形態６］
図８は本発明に係る地震被災度判定装置を構造物の架構に設置した実施の形態６の説明図である。
図において、１６ａは一端が架構１０の一方の柱１１ａと下梁１２ａに固定された第１の斜材、１６ｂは一端が架構１０の他方の柱１１ｂと上梁１２ｂに固定された第２の斜材で、両斜材１６ａ，１６ｂの自由端は互いに対向するほぼＬ字状に形成されて、一方の斜材（例えば、１６ｂ）の自由端により下側部材１を構成すると共に、他方の斜材（この場合は１６ａ）の自由端に下側部材１と所定のすき間を隔てて上側部材２を取付け、下側部材１の上面の上側部材２の外側に複数のピン４からなる判定部３を設けたものである。
本実施の形態においても実施の形態４の場合とほぼ同様の効果を得ることができる。
【００２８】
上記の実施の形態４〜６では説明を容易にするために、構造物の架構１０に１台の地震被災度判定装置を設置した場合を示したが、実施の形態１，２に示すように構造物の一方向の相対移動による被災度を検知する装置の場合は、構造物の一層に直交して２台の装置を設置することが望ましく、実施の形態３のように１台の装置で建造物の二方向の相対移動による被災度を検知できる場合は、１台の装置を設置すればよい。また、構造物の設計時に、最も層間変形が生じ易い最弱層がわかっている場合には、その層のみに装置を設置してもよい。
なお、上記実施の形態４〜６は、構造物の架構への地震被災度判定装置の設置の一例を示すもので、他の手段によって設定してもよく、あるいは架構以外の場所に設置してもよい。
【００２９】
上記の各実施の形態においては、下側部材１を大きく、上側部材２をこれより小さく形成し、上側部材２の両側若しくは一方の側又は上側部材２の４辺若しくは直交する２辺に対応して、下側部材１の上面に複数のピン４からなる判定部３を設けた場合を示したが、下側部材１を小さく上側部材２を大きく形成し、下側部材１の両側若しくは一方の側又は下側部材１の４辺若しくは直交する２辺に対応して、上側部材２の下面に判定部３を設けてもよい。
【００３０】
【発明の効果】
本発明に係る地震被災度判定装置は、下階の床と共に動く下側部材と、下面が下側部材の上面との間にすき間を隔てて配設され、上階の床と共に動く上側部材とを有し、下側部材の上面又は上側部材の下面の上側部材又は下側部材の外側に、地震時に下側部材と上側部材の相対変位によって破壊されるピンからなる判定部を設けたので、地震などによる構造物の被災度を、簡単な構造で専門家でなくても迅速かつ簡便にその上精度よく判定することができる。
【００３１】
また、上記の地震被災度判定装置を構造物の架構内に設置したので、地震時における構造物の相対変位によるピンの破壊状態により、その被災度を迅速かつ簡便に精度よく判定することができる。
【００３２】
上記の判定部を、下側部材の上面又は上側部材の下面の上側部材又は下側部材の両側若しくは一方の側又は直交する四方向若しくは直交する二方向に設けたので、上記と同様の効果を得ることができる。
【００３３】
上記の判定部を複数のピンで形成し、これらピンを地震時に想定される構造物の最大変形又は変形を知りたい範囲まで、上側部材又は下側部材の側面から所定の間隔で設置し、
また、上記のピンを、伸びが少なく曲げせん断で破壊する材料で形成したので、地震などによる構造物の被災度を簡便にかつ精度よく判定することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１の正面説明図である。
【図２】図１の平面図である。
【図３】図１の判定部を構成するピンの説明図である。
【図４】本発明の実施の形態２の斜視説明図である。
【図５】本発明の実施の形態３の平面図である。
【図６】本実施の形態４に係る地震被災度判定装置の建造物への設置状態を示す説明図である。
【図７】図６の他の例を示す説明図である。
【図８】図６の他の例を示す説明図である。
【符号の説明】
１  下側部材
２  上側部材
３  判定部
４  ピン
１０  構造物の架構
１３  下部鉄骨ブロック
１４  上部鉄骨ブロック
１５  山形部材
１６ａ  第１の斜材
１６ｂ  第２の斜材
【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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