(57)【要約】【課題】  簡易かつ迅速に、また、低コストで、建物の構造躯体の耐力低下についての診断を可能にする。【解決手段】  柱部材Ｓ１、梁部材Ｓ２等によって構築された軸組に耐力パネル１０の耐力フレーム１１が接合され、耐力フレーム１１の鉛直ブレース１３にはセンサ２０が設置される。このような構造躯体Ｓを有する建物Ｈにおいて、地震等の水平荷重により鉛直ブレース１３に所定の変形または応力履歴が発生すると、センサ２０の検知部材２１に所定長さ以上の亀裂Ｇが発生したことに基づき、検知回路３０から検知信号が出力される。診断装置５０は、通信回線または無線を介してこの検知信号を収集し、所定の診断プログラムに基づき建物Ｈの構造耐力の低下状態についての診断を行う。【選択図】        図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄骨軸組に接合され、該鉄骨軸組と共に建物の構造躯体を構成する耐力パネルであって、
ブレースと、該ブレースに設置された検知手段と、を備え、
前記検知手段は、前記ブレースの所定の変形、または、前記ブレースに発生した所定の応力履歴、を検出したことに基づいて所定の検知状態となり、該検知状態において検知信号を出力可能に構成され、
前記検知信号は、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断するための診断情報として用いられることを特徴とする耐力パネル。
【請求項２】
鉄骨軸組とブレースとを備えた構造躯体と、前記ブレースに設置された検知手段と、を有する建物であって、
前記検知手段は、前記ブレースの所定の変形、または、前記ブレースに発生した所定の応力履歴、を検出したことに基づいて所定の検知状態となり、該検知状態において検知信号を出力可能に構成され、
前記検知信号は、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断するための診断情報として用いられることを特徴とする建物。
【請求項３】
建物の構造躯体を構成する構造部材に設置される検知手段と、該検知手段と通信または接続可能に構成された診断手段と、を備え、
前記検知手段は、前記構造部材の所定の変形、または、前記構造部材に発生した所定の応力履歴、を検出したことに基づいて所定の検知状態となり、該検知状態において所定の検知信号を出力可能に構成され、
前記診断手段は、外部から入力された操作信号に応じて、前記検知手段から前記検知信号を取得すると共に、該検知信号に基づいて前記構造部材の疲労損傷状態を診断することを特徴とする建物の簡易診断システム。
【請求項４】
前記診断手段は、前記構造部材の診断結果に基づいて、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断することを特徴とする請求項３に記載の建物の簡易診断システム。
【請求項５】
前記検知手段は、前記検知状態において通電されると共に前記検知状態でない状態において通電遮断される検知回路を備え、
前記検知信号は、前記検知回路が通電されたことに基づき出力され、
前記診断手段は、前記検知信号の出力の有無に基づいて、前記構造部材が所定の疲労損傷状態であるか否かを診断することを特徴とする請求項３に記載の建物の簡易診断システム。
【請求項６】
前記検知手段は、前記構造躯体に複数設置され、
前記検知信号には、発信元である検知手段を特定可能な識別情報が格納され、
前記診断手段には、前記識別情報と、該識別情報により特定される検知手段の前記構造躯体上の位置と、を対応付けるためのマップ情報が格納されたことを特徴とする請求項３に記載の建物の簡易診断システム。
【請求項７】
前記診断手段は、前記建物に設置された監視盤、または、前記建物の維持管理を請け負う事業者の事業所に設置された端末または監視盤に診断結果を表示させることを特徴とする請求項３乃至請求項６のいずれか一項に記載の建物の簡易診断システム。
【請求項８】
前記構造部材はブレースからなることを特徴とする請求項３乃至請求項５のいずれか一項に記載の建物の簡易診断システム。
【請求項９】
前記構造躯体は鉄骨軸組と耐力壁とを備え、
前記ブレースは前記耐力壁を構成する耐力パネルのフレームに掛け渡された鉛直ブレースからなることを特徴とする請求項８に記載の建物の簡易診断システム。
【請求項１０】
請求項３乃至請求項９のいずれか一項に記載の建物の簡易診断システムにより、建物の構造躯体を構成する構造部材の疲労損傷状態を診断する建物の簡易診断方法であって、
建物の構造躯体を構成する構造部材に設置される検知手段が、前記構造部材の所定の変形または前記構造部材に発生した所定の応力履歴を検出したことに基づいて出力する検知信号を、前記検知手段と通信又は接続可能に構成された診断手段が、外部から入力される操作信号に応じて取得する検知信号収集工程と、
前記診断手段が、前記検知信号収集工程において収集した検知信号に基づいて前記構造部材の疲労損傷状態を診断する構造部材診断工程と、
前記診断手段が、前記構造部材診断工程における診断結果に基づいて、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断する構造躯体診断工程と、を行うことを特徴とする建物の簡易診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物や工作物等において、構造躯体の耐力低下の迅速かつ簡易的な診断を可能とするための建物の簡易診断システム、及び建物の簡易診断方法、並びに、このような簡易診断システムを可能とするために建物の構造躯体に使用される耐力パネル、及び、該耐力パネルを使用した建物に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震などの災害や、経年変化による建物の構造躯体の耐力低下に対する建物使用者の関心は非常に大きく、被災時や、アフターメンテナンス時における建物の構造躯体の耐力低下の診断の要望が増大している。
従来、地震で建物が被災した場合には、目視調査により建物の損傷度、残留変形などの状態変化をチェックして地震後の建物の状態を評価している。また、建物を破壊しなければ目視調査を行うことができない場合には、超音波や赤外線などを利用して建物の状態を評価する方法が用いられている。また、土木構造物などにおいて、予め土木構造物に埋め込まれたセンサの出力により劣化状態を診断する状態検査システムが用いられている。（例えば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特許第３４１６８７５号公報（第４−７頁、図１、図１８）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、目視による判断はわずかな変化を見逃す可能性があり、客観性に欠けるという問題点があった。また、そもそも視認できない変化については確認することができないため、構造躯体の耐力低下の診断に必要な情報が十分得られないという問題点があった。また、建物によっては足場を組むなどの準備が必要とされていた。従って、迅速に診断を行うことができないという問題点があった。また、超音波や赤外線などを用いる方法は、大掛かりであって費用と時間を要するという問題点があった。
また、特許文献１の状態検査システムは、ＲＣ構造などの大規模構造物にセンサを埋設して行うシステムであり、また、内部を走行する走行体によりセンサの出力を計測するものであって、戸建住宅などの小規模建築に適用されるものではない。
【０００４】
一方、災害発生時には、住宅などの居住用建物について、居住者からの点検の要望が集中する。また、余震の発生があればさらに再点検が必要となる。しかし、既存技術では速やかな診断が困難であり、居住者の不安に迅速に対応することができなかった。また、アフターメンテナンス時のサービスとして、より低コストで、簡易かつ迅速な構造躯体の診断を行うことが要望されていた。
【０００５】
本発明は、上記のような問題に鑑みてなされたものであって、簡易かつ迅速に、また、低コストで、建物の構造躯体の耐力低下についての診断を可能にすることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
前記課題は、請求項１に記載の耐力パネルによれば、鉄骨軸組に接合され、該鉄骨軸組と共に建物の構造躯体を構成する耐力パネルであって、ブレースと、該ブレースに設置された検知手段と、を備え、前記検知手段は、前記ブレースの所定の変形、または、前記ブレースに発生した所定の応力履歴、を検出したことに基づいて所定の検知状態となり、該検知状態において検知信号を出力可能に構成され、前記検知信号は、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断するための診断情報として用いられることにより解決される。
【０００７】
このように、請求項１に記載の耐力パネルは、鉄骨軸組に接合されブレースを備えている。このような構造において、地震や風などによる水平荷重はブレースが負担することとなる。すなわち、地震や風などによりブレースには引張力が加えられ、所定の応力履歴を経た場合には疲労損傷状態となり変形が発生する。
そこで、ブレースの変形や応力履歴に着目して建物の構造躯体の耐力低下状態を簡易的かつ迅速に診断することができる。すなわち、ブレースに所定の変形や応力履歴が発生したことを検知可能な検知部材を設置して、その検知信号に基づいてブレースの疲労損傷状態を診断し、この情報に基づいて、建物の構造躯体の耐力低下状態を簡易的かつ迅速に診断することができる。
また、ブレースは、壁体を耐力パネルという部品に部品化することにより、予め工場でフレームに接合しておくことができる。従って、工場における耐力パネルの製造の段階で、予めブレースに検知部材を設置しておくことにより、現場で検知部材の設置作業を行う必要がない。従って、施工工程が短縮化される。また、検知部材の設置ミスが防止され、診断精度が向上される。
【０００８】
また、前記課題は、請求項２に記載の建物によれば、鉄骨軸組とブレースとを備えた構造躯体と、前記ブレースに設置された検知手段と、を有する建物であって、前記検知手段は、前記ブレースの所定の変形、または、前記ブレースに発生した所定の応力履歴、を検出したことに基づいて所定の検知状態となり、該検知状態において検知信号を出力可能に構成され、前記検知信号は、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断するための診断情報として用いられることにより解決される。
【０００９】
このように、請求項２に記載の建物は、鉄骨軸組に接合されたブレースを備えており、このブレースに、変形や応力履歴を検知可能な検知部材が設置されている。従って、請求項１と同様に、検知部材の検知信号に基づいてブレースの疲労損傷状態を診断し、この情報に基づいて、構造躯体の耐力低下状態を簡易的かつ迅速に診断することが可能な建物を提供することができる。
【００１０】
また、前記課題は、請求項３に記載の簡易診断システムによれば、建物の構造躯体を構成する構造部材に設置される検知手段と、該検知手段と通信または接続可能に構成された診断手段と、を備え、前記検知手段は、前記構造部材の所定の変形、または、前記構造部材に発生した所定の応力履歴、を検出したことに基づいて所定の検知状態となり、該検知状態において所定の検知信号を出力可能に構成され、前記診断手段は、外部から入力された操作信号に応じて、前記検知手段から前記検知信号を取得すると共に、該検知信号に基づいて前記構造部材の疲労損傷状態を診断することにより解決される。
【００１１】
このように、請求項３に記載の簡易診断システムは、構造部材に、その変形や応力履歴を検知可能な検知部材が設置されている。従って、その検知信号に基づいて当該構造部材の疲労損傷状態を診断することができる。また、ブレースだけでなく任意の構造部材を診断することができる。そして、診断者は構造部材単位で疲労損傷状態をチェックすることができる。従って、目的に応じて重要な構造部材のみ疲労損傷状態をチェックすることができ、これにより、より簡易的かつ迅速な構造躯体の耐力低下状態の診断を行うことができる。
【００１２】
このとき、請求項４に記載のように、前記診断手段は、前記構造部材の診断結果に基づいて、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断するように構成することができる。このように、各構造部材の診断に基づき、構造躯体の各部位ごとの診断や、構造躯体全体の診断など、目的に応じて様々なレベルで診断することができる。従って、アフターメンテナンス時などに、要望に合わせて様々な目的で診断を行うことができる。また、地盤沈下の診断など、耐力低下以外にも様々な診断項目に応用することが可能となる。
【００１３】
また、請求項５に記載のように、前記検知手段は、前記検知状態において通電されると共に前記検知状態でない状態において通電遮断される検知回路を備え、前記検知信号は、前記検知回路が通電されたことに基づき出力され、前記診断手段は、前記検知信号の出力の有無に基づいて、前記構造部材が所定の疲労損傷状態であるか否かを診断することを特徴とする。このように、検知回路は、通電状態か通電遮断状態かを示すオンオフ信号のみを出力するものとされているので、検知回路の構成及び検知信号の処理のための構成を簡易化することができる。従って、低コストで設置することができる。
【００１４】
また、請求項６に記載のように、前記検知手段は、前記構造躯体に複数設置され、前記検知信号には、発信元である検知手段を特定可能な識別情報が格納され、前記診断手段には、前記識別情報と、該識別情報により特定される検知手段の前記構造躯体上の位置と、を対応付けるためのマップ情報が格納されるように構成することができる。
このように構成すると、検知信号に基づき、構造躯体上におけるどの位置の構造部材が疲労損傷状態となっているかの分布を自動で作成して診断を行うことができる。従って、簡易診断を自動化することができ、迅速かつ容易に診断を行うことができる。
【００１５】
そして、請求項７に記載のように、前記診断手段は、前記建物に設置された監視盤、または、前記建物の維持管理を請け負う事業者の事業所に設置された端末または監視盤に診断結果を表示させることを特徴とする。
このように、建物に設置された監視盤に構造躯体の診断結果を表示することにより、建物の使用者あるいは居住者自身による構造耐力のチェックが可能となる。また、維持管理を請け負う事業者が、オンラインで構造耐力の正常、異常を監視することができる。従って、建物の使用者あるいは居住者の構造安全性に対する不安を除去することができる。
【００１６】
また、請求項８に記載のように、より具体的には、前記構造部材はブレースからなる構成とすることができる。請求項１について説明したように、ブレースの変形や応力履歴に着目して建物の構造躯体の耐力低下状態を簡易的かつ迅速に診断することができる。
また、請求項９に記載のように、より具体的には、前記構造躯体は鉄骨軸組と耐力壁とを備え、前記ブレースは前記耐力壁を構成する耐力パネルのフレームに掛け渡された鉛直ブレースからなるように構成することができる。このように、鉄骨軸組と耐力パネルとを併用した構造とすることにより、耐力パネルという部品の製造の段階で、予めブレースに検知部材を設置しておくことができる。従って、現場で検知部材の設置作業を行う必要がなく、施工工程が短縮化される。また、検知部材の設置ミスが防止され、診断精度が向上される。
【００１７】
また、前記課題は、請求項１０に記載の建物の簡易診断方法によれば、請求項３乃至請求項９のいずれか一項に記載の建物の簡易診断システムにより、建物の構造躯体を構成する構造部材の疲労損傷状態を診断する建物の簡易診断方法であって、建物の構造躯体を構成する構造部材に設置される検知手段が、前記構造部材の所定の変形または前記構造部材に発生した所定の応力履歴を検出したことに基づいて出力する検知信号を、前記検知手段と通信又は接続可能に構成された診断手段が、外部から入力される操作信号に応じて取得する検知信号収集工程と、前記診断手段が、前記検知信号収集工程において収集した検知信号に基づいて前記構造部材の疲労損傷状態を診断する構造部材診断工程と、前記診断手段が、前記構造部材診断工程における診断結果に基づいて、前記構造躯体の一部または全体が所定の耐力低下状態であるか否かを診断する構造躯体診断工程と、を行うことにより解決される。
このように構成すると、構造部材の疲労損傷状態を診断するための情報を出力可能な検知手段を予め構造部材に設置して建物を建設しておき、必要に応じて診断手段によりその情報を収集して、建物の構造躯体の耐力低下状態を診断することができる。
【発明の効果】
【００１８】
以上のように、本発明によれば、以下のような効果を奏する。
（イ）本発明によれば、ブレースなどの構造部材の変形や応力履歴に着目して建物の構造躯体の耐力低下状態を簡易的かつ迅速に診断することができる。すなわち、疲労損傷状態を診断するための情報を出力可能な検知手段を、予めブレースなどの構造部材に設置して建物を建設しておき、必要に応じて診断手段により検知情報を収集して診断を行う。これにより、目的に応じて、構造部材あるいは建物の構造躯体の一部または全体の耐力低下状態を、簡易的かつ迅速に診断することができる。
【００１９】
（ロ）また、本発明によれば、耐力パネルという部品化された部材の製造の段階で、予めブレースに検知部材を設置しておくことができるので、現場で検知部材の設置作業を行う必要がない。従って、施工工程が短縮化される。また、検知部材の設置ミスが防止され、診断精度が向上される。
【００２０】
（ハ）また、本発明によれば、建物に設置された監視盤に構造躯体の診断結果を表示することにより、建物の使用者あるいは居住者によるチェックが可能となる。また、維持管理を請け負う事業者が、オンラインで構造耐力の正常、異常をチェックすることができる。従って、建物の使用者あるいは居住者の構造安全性に対する不安を除去することができる。
【００２１】
（ニ）また、本発明によれば、検知回路は、検知信号として通電状態か通電遮断状態かを示すオンオフ信号のみを出力するものとされているので、検知回路の構成及び検知信号の処理のための構成を簡易化することができる。従って、低コストで設置することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。また、以下に説明する配置、形状等は、本発明を限定するものではなく、本発明の趣旨に沿って各種改変することができることは勿論である。
【００２３】
図１乃至図７は本発明の一実施形態を示す図で、図１は実施例の建物とその構造躯体を示す説明図、図２は実施例のブレース及び耐力フレームを示す説明図、図３は実施例の水平ブレースを示す斜視図、図４及び図５は実施例のセンサの構成を示す説明図、図６は実施例の建物の簡易診断システムの構成を示す説明図、図７は実施例の建物の簡易診断システムによる処理の流れを示すフローチャートである。
【００２４】
（ブレースを有する構造躯体の構成）
本実施形態における建物Ｈは、例えば、図１及び図２に示すように、柱部材Ｓ１、梁部材Ｓ２、トラスＳ３等によって構築された軸組構造の所定部位の構面に、構造躯体の一部を構成する耐力フレーム１１を備えた耐力パネル１０が設置された、いわゆるパネル軸組併用構造の構造躯体Ｓを備えている。
本実施形態では、建物Ｈは住宅や集合住宅として使用されるものであるが、後述するセンサ２０が設置されたブレースを有する耐力フレーム１１を構造躯体の一部として使用するものであれば、どのような建物であってもよい。例えば、オフィスビル、商業施設、工場施設、倉庫、医療施設、教育施設、公共建築物などにも適用することができる。
【００２５】
耐力パネル１０は、耐力フレーム１１を構成する枠材１２（上枠材１２ａ、下枠材１２ｂ、縦枠材１２ｃ等からなる）及び鉛直ブレース１３を備えており、この耐力フレーム１１の両面には、板状の下地ボードが張設されている。
この耐力パネル１０は、建物の外壁または間仕切壁の一部をなすように立設されるものである。外壁として設置される場合には、例えば、建物外部側の面に、下地ボードに所定ピッチで固定された桟木（横桟あるいは縦桟）と、この桟木の外側に取り付けられた外壁仕上材と、が設けられている。そして、建物内部側の面には、下地ボードの表面に種々の室内仕上材を設けることができる。また、間仕切壁として設置される場合には、両面にそれぞれ室内仕上材が設けられる。また、下地ボードと外壁仕上材または室内仕上材の間には、断熱材、防火材、防湿材、通気部材などの層を設けてもよい。
【００２６】
耐力フレーム１１は、図２に示すように、所定断面の上枠材１２ａ及び下枠材１２ｂと、左右の縦枠材１２ｃと、を組み付けて構成された方形状の枠材１２の構面に、対角線状に鉛直ブレース１３を掛け渡して構成されている。なお、上枠材１２ａと下枠材１２ｂの間、あるいは左右の縦枠材１２ｃの間には、鉛直ブレース１３と交差しないように中桟１２ｄ等の部材が配置されていてもよい。例えば、図２に示す中桟１２ｄは、鉛直ブレース１３と重なるように設けられている。
【００２７】
上枠材１２ａ、下枠材１２ｂ、及び縦枠材１２ｃは、例えば、溝形鋼などの鋼材により構成することができる。なお、断面形状は、溝形断面以外にもＣ形断面、Ｈ形断面、角柱形断面、等としても良い。また、鋼材でなくアルミ材を使用しても良い。要するに、壁体としての形状を維持することができ、かつ、構造部材として所定の荷重を支持可能な断面性能を有する部材であれば、どのようなものであっても良い。
【００２８】
鉛直ブレース１３は、フラットバー（平鋼）１３ａの両端に鋼材のプレート１３ｂを溶接等により接合して構成されたもので、両端のプレート１３ｂを、枠材１２の対向する角部にそれぞれ溶接又はボルト等の接合部材を用いて接合することにより、耐力フレーム１１の対角線方向に掛け渡されている。なお、フラットバー（平鋼）の代わりにＬ型鋼等を用いることもできる。また、材質は、枠材と同様にアルミ材とすることもできる。
【００２９】
そして、図１に示す耐力パネル１０を構成する耐力フレーム１１は、柱部材Ｓ１と梁部材Ｓ２によって構築された軸組構造の所定部位の構面に、以下のように接合される。
まず、図２に示すように、耐力フレーム１１の左右の縦枠材１２ｃがそれぞれ柱部材Ｓ１にボルトＴ等により接合される。これにより、柱部材Ｓ１は、接合された縦枠材１２ｃと一体となって柱部材としての構造性能を発揮する。また、上枠材１２ａは必要に応じて梁部材Ｓ２（不図示）に接合され、下枠材１２ｂもまた必要に応じて土台部材Ｓ４、または、上階に設置する場合は梁部材Ｓ２に接合される。このように構成すると、鉛直ブレース１３は、柱部材Ｓ１と梁部材Ｓ２によって構築された軸組構造の所定の構面に、対角線上に掛け渡された構成となる。
【００３０】
また、本実施形態の建物Ｈでは、図３に示すように、大梁や小梁などの梁部材Ｓ２を架構して水平方向の構面を構成している。そして、この構面の所定位置には、構造躯体に所定の水平面剛性を付与するために、水平ブレース４０が掛け渡されている。
水平ブレース４０は、例えば、丸鋼４０ａ、４０ｂをターンバックル４１で連結して長さ調整可能としたターンバックル付ブレースとすることができる。ターンバックル付ブレースは、通常、両端にいわゆる羽子板プレート４２が設けられている。そして、この羽子板プレート４２を梁部材Ｓ２により囲まれる構面の対向する角部にそれぞれ接合した後、ターンバックル４１を締め付ける。これにより、ターンバックル付ブレースは、梁部材Ｓ２により囲まれる構面の対角線方向に緊張される。
なお、耐力フレーム１１の鉛直ブレース１３として上記のようなターンバックル付ブレースを用いても良いし、水平ブレース４０として、フラットバー（平鋼）やＬ型鋼等を用いてもよい。
【００３１】
（センサの構成）
次に、構造躯体の鉛直ブレースあるいは水平ブレースに設置するセンサ２０について説明する。
本実施形態のような柱部材Ｓ１と梁部材Ｓ２からなる軸組と、鉛直ブレース１３を有する耐力パネル１０と、を主要構成とするいわゆるパネル軸組併用構造の構造躯体では、地震や風などによる水平荷重は、鉛直ブレース１３が設けられた耐力フレーム１１により負担され、主として鉛直ブレース１３が負担する引っ張り荷重として作用する。従って、鉛直ブレース１３の耐力低下状態を診断することにより、構造躯体の耐力低下状態を簡易かつ容易に診断することができる。
【００３２】
本願出願人等は、このことに着目し、鉛直ブレース１３の耐力低下状態を監視するために、鉛直ブレース１３の所定位置にセンサ２０を設置して、建物における構造躯体の簡易的な耐力低下診断を行うことが可能となるように構成した。
なお、水平荷重の方向によっては水平ブレース４０にも引っ張り荷重が生じているため、水平ブレース４０にもセンサ２０を設置して、水平ブレース４０についての情報を加味して構造躯体の診断を行ってもよい。
【００３３】
本実施形態では、建物Ｈには耐力パネル１０が複数箇所設置されており、従って鉛直ブレース１３は複数箇所設置されている。また、水平ブレース４０も複数箇所設置されている。センサ２０は、これらのブレースの全てに設置して全ての耐力低下状態をチェックすることもできるが、より簡易には、構造上荷重の分担が大きい部位に設けられたブレースにのみセンサ２０をセットするように構成する。
なお、後述するように、各ブレースに設置された複数のセンサ２０について、その配置と検知信号とを対応付けるために、各センサに識別情報、例えばＩＤを付与することができる。このＩＤは、例えば、後述する検知信号を出力するために各センサ２０に接続される無線ＩＣタグに格納することができる。
【００３４】
本実施形態では、耐力壁が耐力パネル１０という部品に部品化されており、予め工場で鉛直ブレース１３を耐力フレーム１１に接合しておくことができる。従って、工場における耐力パネル１０の製造の段階で、予め鉛直ブレース１３にセンサ２０を設置しておくことにより、現場でセンサ２０の設置作業を行う必要がない。従って、施工工程が短縮化される。また、センサ２０の設置ミスが防止され、診断精度が向上される。
【００３５】
本実施形態の構造躯体のように鋼材等の金属からなる構造部材は、外力により発生した応力履歴に応じて、疲労損傷状態すなわち耐力低下状態となる。また、所定以上の応力が加えられた場合には、構造部材に残留変形が発生する。
本実施形態のセンサ２０は、地震により引張応力が生じる鉛直ブレース１３あるいは水平ブレース４０に設置され、これらの部材に生じた応力履歴や変形状態を検出し、これにより、構造躯体が耐力低下状態すなわち疲労損傷状態となったことを検知するものである。
【００３６】
センサ２０は、例えば、図４に示すように、略中央部に切り欠き部２１ａが形成された検知部材２１と、この検知部材２１と検知対象である鉛直ブレース１３との間に設けられるベース部材２２と、を備えて構成されている。図４（ａ）はセンサ２０の斜視図、図４（ｂ）は図４（ａ）のＡ−Ａ断面図である。このセンサ２０は、センサ２０が設置された長さ範囲に作用する力を、検知部材２１の切り欠き部２１ａに集中的に作用させる。そして、切り欠き部２１ａに発生する亀裂の進展長さに応じて、設置された部材の疲労損傷状態を測定可能に構成されている。
【００３７】
検知部材２１は、切り欠き部２１ａが他の部位よりも薄く、脆弱に形成されている。従って、この検知部材２１は、切り欠き部２１ａを横断する方向に引張力が加えられると、切り欠き部２１ａの先端２１ａａに亀裂Ｇが発生する。
つまり、外力により鉛直ブレース１３に生じた変形に基づいて所定の引張力が検知部材２１に加えられると、検知部材２１に亀裂Ｇが発生する。そして、その後もさらに鉛直ブレース１３に外力が加えられると、鉛直ブレース１３に発生する応力履歴に対応して亀裂Ｇがさらに進展し、亀裂Ｇの長さが伸長される。そして、このとき、鉛直ブレース１３の応力履歴と亀裂Ｇの進展長さとが略比例する関係となっている。従って、亀裂Ｇが所定の進展長さとなったか否かを検出することにより、ブレースが所定の疲労損傷状態となっているか否かを検知することができる。
【００３８】
ベース部材２２は、鉛直ブレース１３の表面の所定位置に固定可能とされており、中央付近に凹部２２ａが形成されている。固定手段は、図示を省略しているが、例えば接着あるいはビス等の固着部材によるものとすることができる。検知部材２１の切り欠き部２１ａはこの凹部２２ａをまたぐように配設されており、検知部材２１の両端とベース部材２２の両端とが接合されている。また、このベース部材２２は、鉛直ブレース１３の変形に追従して変形可能な素材から構成されている。
このような構成により、鉛直ブレース１３に応力が発生して変形すると、その表面の所定範囲（ベース部材２２の貼設領域）に発生した変形が、ベース部材２２を介して検知部材２１に伝達される。
【００３９】
亀裂Ｇの進展長さの検出は、例えば、公知の亀裂進展ゲージあるいはクラックゲージと同様な構成により行うことができる。すなわち、図５（ａ）に示すように、亀裂発生面に、亀裂発生方向と交差する方向に細かな抵抗線Ｒを密に張っておく。これにより、亀裂発生時には、亀裂発生部分のみ抵抗線Ｒが切断されることになる。従って、この抵抗線Ｒの束の両端間における抵抗値の変化を計測することにより、亀裂長さを計測することができる。そして、抵抗値が所定の値を超えている場合に検知信号を出力する検知回路３０（例えば、図６参照）を設け、抵抗線の両端に接続された導線Ｒ１、Ｒ２をこの検知回路３０に接続する。
【００４０】
なお、検知部材２１そのものを導電性のある部材により形成し、亀裂Ｇが発生すべき部位の両側に端子を設けて検知回路３０に接続することもできる。この場合には、検知部材２１そのものを抵抗線として回路を形成したことになる。このような構成であっても、抵抗線Ｒを設けた場合と同様に亀裂Ｇの長さ変化に基づいて抵抗値が変化するので、亀裂Ｇが、所定の進展長さを超えて伸長された場合に、検知信号が出力されるようにすることができる。
【００４１】
また、例えば、図５（ｂ）に示すように、検知部材２１の表面に、所定の亀裂長さ位置を横切るように、検知端子Ｃ１及び接点Ｃ２を設けた構成としてもよい。検知端子Ｃ１及び接点Ｃ２は、それぞれ検知回路３０に接続される導線Ｒ１、Ｒ２に接続されている。この構成では、亀裂Ｇが所定の接点位置に到達していないときは検知端子Ｃ１が接点Ｃ２に接触して検知回路３０が通電される。一方、亀裂Ｇがこの接点位置よりも先まで進展すると、検知端子Ｃ１が接点Ｃ２から離れて非接触となり、検知回路３０が通電遮断される。そして、検知回路３０において、通電状態では検知信号を外部に出力せず、通電遮断状態で検知信号を外部に出力するように構成すれば、亀裂Ｇが、所定の進展長さを超えて伸長された場合に、検知信号を出力することができる。
【００４２】
検知回路３０は、以上のように、センサ２０が設置された部材が所定の耐力低下状態となったときに、外部に検出信号を出力するように構成されている。この検知回路３０は、センサ２０と一体化させることができる。また、導線Ｒ１、Ｒ２により接続可能な所望の位置に設置することができる。
なお、予め検知回路３０を設置せず、導線Ｒ１、Ｒ２の端部を外部から接続可能な端子として構成してもよい。この場合には、テスター等により、直接各センサの通電確認や抵抗値の確認を行って、耐力低下状態の診断を行うこともできる。
【００４３】
検知回路３０から出力された検知信号は、電灯線や各種信号線を介して外部に出力することができる。しかし、構造躯体上のセンサ２０にそれぞれ配線を接続すると、構成が煩雑となり好ましくない。そこで、公知の無線ＩＣタグのように電波により管理装置と情報を送受信可能な手段を利用して、無線電波により検知信号を出力するように構成することもできる。
【００４４】
例えば、無線ＩＣタグ３１（図６参照）の半導体チップに、検知回路３０を接続あるいは一体化する。無線ＩＣタグ３１は、外部から無線信号により送信されたコマンドを受信して、そのコマンドに基づき、検知回路３０から検知信号が出力されていれば、その検知信号を外部に送信することができる。また、このとき、無線ＩＣタグ３１に格納された各センサのＩＤと共に送信することができる。これにより、センサ２０の配置と検知信号が対応付けられる。
【００４５】
また、検知回路３０には電力の供給が必要とされるが、外部電源と接続せずに電池などの内部電源により長期間にわたって作動させるために、検知回路３０を省電力回路として構成してもよい。すなわち、通常時は微弱な電力で平衡を保ち、変化を検出したときのみ信号を発信するように構成することができる。また、内部電源として、例えば、長期間電力供給を持続することができるリチウム電池等を使用する。また、無線ＩＣタグ３１と同様に外部からの電磁波の照射によって電流を発生させ、内部電源が全く不要となるように構成してもよい。
【００４６】
また、検知信号は、上述のように、通電の有無や、抵抗値が所定の値を越えたか否かのみを識別するものでよいから、信号の有無のみを識別できればよく、オンオフ信号であればよい。従って、検知回路の構成及び検知信号の処理のための構成を簡易化することができる。従って、低コストで設置することができる。但し、構造部材の状態についてより詳細な情報を含む信号であってもよいのは勿論である。例えば変形量や疲労損傷の程度に応じてレベルが変化するアナログ信号であってもよい。
【００４７】
そして、検知回路３０から出力された検知信号は、例えばアフターメンテナンスや被災時に耐震診断に訪れた検査員が持参する診断装置により受信してチェックすることができる。また、インターネットや専用回線などの通信回線を介して、住宅会社や建物の管理を請け負う管理委託会社等の管理センターにおいて所定の端末あるいは監視盤によって受信して表示し、チェックすることもできる。また、建物Ｈ内に設置されたホームセキュリティ、エネルギーモニタリング等のコントロール盤により受信して表示し、建物使用者自身によりチェック可能に構成することもできる。
【００４８】
これらの診断装置、端末、監視盤、コントロール盤等は、受信した検知信号に基づき、センサが設置された構造部材や建物の構造耐力低下について診断するための診断プログラムが格納された制御装置を備えた構成とすることができる。これにより、受信した検知信号をそのまま表示するだけでなく、検知信号に基づいて、個々の構造部材や建物の一部又は全体の構造耐力低下状態についての診断を行い、診断結果を表示させることができる。また、これらの装置を通信回線に接続し、所定の構造耐力低下状態と診断された場合に、自動的に携帯電話などの端末に情報を送信したり、インターネット上のサーバに情報を送信して、居住者等が診断結果を確認することができるようにしてもよい。
【００４９】
上記各装置における検知信号の処理及び表示については、例えば、以下のように行うことが考えられる。
例えば、センサが設置された構造部材のリストや構造躯体の図面において、検知信号が出力された部材のみに「検知」マークを表示し、検知信号が出力されなかった部材には「検知」マークを表示しないとする表示方法が考えられる。このとき、検知信号として変形量や疲労損傷の程度の情報を含むアナログ信号を受信していた場合には、その信号の内容に応じて、変形や損傷の度合いを診断し、変形や損傷の程度を示すマークを表示することができる。これにより、所定の変形や損傷が生じた部材を迅速にチェックすることができる。
【００５０】
また、構造躯体の全体または一部についての構造耐力の低下状態について診断するには、例えば、診断プログラムにより、この建物Ｈの構造躯体から、検知信号により所定の変形または損傷が生じたと判定された構造部材を削除した構造躯体を仮定して、削除後の構造躯体に対して構造計算を行ってチェックすることが考えられる。その結果、想定した設計荷重に対して安全でないと判定された場合にはその旨表示すること等が考えられる。
なお、構造躯体上の変形や損傷に関するデータに基づき、所定のプログラムにより、例えば地盤沈下などの発生状況について診断し、チェックを行うこともできる。また、これ以外にも、種々の目的に利用することができる。
【００５１】
なお、検知信号は、上述のように、無線ＩＣタグ３１に格納された各センサのＩＤと共に送信することができる。従って、診断装置、端末、監視盤、コントロール盤等の制御装置に、予め、センサのＩＤと、その設置位置あるいは設置された構造部材の識別情報と、を対応付けたマップ情報を格納しておくことにより、構造躯体上におけるどの位置の構造部材が疲労損傷状態となっているかの分布を自動で作成して診断を行うことができる。従って、簡易診断を自動化することができ、迅速かつ容易に診断を行うことができる。
【００５２】
本実施形態では、各構造部材の診断に基づき、構造躯体の各部位ごとの診断や、構造躯体全体の診断など、目的に応じて様々なレベルで診断することができる。従って、アフターメンテナンス時などに、要望に合わせて様々な目的で診断を行うことができる。
また、上記のような診断装置、端末、監視盤、コントロール盤等に、構造部材や構造躯体の診断結果を表示することにより、建物の使用者あるいは居住者自身による構造耐力のチェックが可能となる。また、維持管理を請け負う事業者が、オンラインで構造耐力の正常、異常を監視することができる。従って、建物の使用者あるいは居住者の構造安全性に対する不安を除去することができる。
【００５３】
なお、センサ２０は、上記各構成に限定されるものではなく、変位スイッチや変位センサを用いたものであってもよい。上述のセンサ２０は、応力履歴に応じて亀裂Ｇが進展するため、構造部材に発生した応力履歴に基づく耐力低下の診断が可能とされている。しかし、より簡易には、変位スイッチや変位センサにより構造部材の一時的な変位量や残留変形を検出してこれに基づき耐力低下診断を行うこともできる。変位スイッチまたは変位センサは、構造部材の所定以上の変形に応じて検知信号を出力可能なものであればよく、例えば、公知の断線検知スイッチや、接点同士が当接または離間されてオンオフが切り替わるリミットスイッチや、磁気による近接スイッチなどを使用することができる。
【００５４】
（建物の簡易診断システム）
次に、以上説明した各構成により、建物の構造躯体の簡易的な耐力低下診断を行うためのシステムの構成及び動作について説明する。
【００５５】
（第１の形態：訪問診断システム）
本実施形態の簡易診断システムＵ１は、建物使用者から依頼を受けた検査担当者が、受信装置を建物Ｈに持参して現地を訪問して診断を行うものである。この簡易診断システムは、図６に示すように、センサ２０と、検知回路３０と、診断装置５０と、を主要構成とする。
診断装置５０は、検知回路３０からの信号を受信することが可能な通信部５１と、各種の処理を行うためのＣＰＵなどの制御手段５２ａを備えた制御部５２と、液晶パネルなどの表示部５３と、各種の入力を行うためのキーボードや入力パネルなどの入力手段を備えた操作部５４と、を主要構成とするものである。
【００５６】
通信部５１は、検知回路３０からの信号の出力態様に合わせて構成される。例えば、検知信号が、無線ＩＣタグ３１を介して所定の周波数帯域の無線電波として出力される場合には、当該周波数帯域の無線電波を所定のフィールド範囲で受信可能なアンテナを備えて構成される。また、この通信部５１は、検知回路３０に接続された無線ＩＣタグ３１に対して無線電波による検知信号要求コマンドを送信することができる。
なお、検知信号が電灯線や各種信号線などの配線を介して出力される場合には、通信部５１は、その配線に接続可能な端子を備えた構成とすることができる。
【００５７】
制御部５２は、操作部５４からの操作信号に基づいて、通信部５１から検知信号を受信する処理を行う。また、受信した信号や診断の結果を所定の態様で表示部５３に表示させる処理を行う。
また、制御部５２は、各種のデータ及びプログラムを格納したＲＯＭ、ＲＡＭ、ＨＤＤ等の記憶手段５２ｂを備えており、これらのデータやプログラムに基づく処理を行うことができる。例えば、記憶手段５２ｂには、複数のセンサ２０にそれぞれ付与されたＩＤと、構造躯体上における配置と、を対応付けて登録したマップデータが格納されている。また、記憶手段５２ｂには、検知信号に基づき耐力低下診断を行うための所定のプログラムが格納されている。
【００５８】
次に、上記各構成を用いたシステムによる簡易診断の手順について、図７に示すフローチャートに従って説明する。
まず、各センサ２０に接続された検知回路３０が出力する検知信号を収集する。
すなわち、通信部５１のアンテナを、建物Ｈの所定部位がフィールド範囲内となるように送受信可能にセットし、検査担当者が操作部５４からの操作入力を行う。これに基づき、制御部５２は、検知回路３０に接続あるいは一体化された無線ＩＣタグ３１に対して、検知信号要求データを送信する（ステップＳ１）。次に、検知信号要求データを受信した無線ＩＣタグ３１は、検知回路３０から検知信号が出力されていた場合に、この検知信号が診断装置５０に返信され、診断装置５０はこの検知信号を受信する処理を行う（ステップＳ２）。このとき、検知信号にセンサ２０のＩＤを付加した情報を送信することもできる。
なお、このステップＳ１及びＳ２が、本発明の検知信号収集工程に相当する。
【００５９】
続いて、制御部５２は、通信部５１が受信した検知信号に基づき、センサ２０を設置した各ブレースの疲労損傷状態を診断する処理を行う（ステップＳ３）。本実施形態では、検知信号は、亀裂Ｇが所定の長さ以上であるとき、すなわち所定以上の疲労損傷状態であるときにのみ送信されるオンオフ情報であるので、この判定では、検知信号を受信すればブレースが疲労損傷状態であると判断し、検知信号を受信しなければ疲労損傷状態でないと判断される。なお、このステップＳ３が、本発明の構造部材診断工程に相当する。
【００６０】
本実施形態ではセンサ２０は複数箇所のブレースに設置されている。その全てに対するデータを収集して疲労損傷状態の判定を行う場合には全てのセンサ２０をフィールド範囲とするように、あるいはフィールド範囲を移動しながらデータを収集することになるが、例えば一部の部位のみ診断を行いたい場合には、必要なセンサ２０に対応するデータのみ収集すればよい。
【００６１】
続いて、制御部５２は、ステップＳ３の診断結果と、建物Ｈの建設時の構造設計データと、各々のセンサが設置されたブレースの配置を示すマップ情報等に基づき、予め作成した耐力低下診断プログラムに従って、建物Ｈの構造躯体の耐力低下について、目的に応じて診断する処理を行う（ステップＳ４）。なお、このステップＳ４が、本発明の構造躯体診断工程に相当する。
【００６２】
続いて、制御部５２は、ステップＳ４の診断結果を表示部５３に表示する処理を行う（ステップＳ５）。診断結果は、例えば、補修工事の要不要の区分により表示することができる。また、補修不要、補修で修理可能、建替必要、などの区分により表示することができる。また、次にどの程度の地震力を受けたら崩壊するかなどの区分により表示することができる。また、ステップＳ３で判定した各ブレースの疲労損傷状態のマップを表示することもできる。また、補修に必要な期間や費用などの見積もりと共に表示することもできる。
【００６３】
以上のように、建物の構造躯体のブレースに予めセンサ２０と、そのセンサの状態変化を検知して検知信号を出力する検知回路３０とを設置しておき、この検知回路３０が出力する検知信号を収集可能に構成することにより、地震などの被災時や定期点検時に、容易かつ迅速に、建物の構造躯体の疲労損傷状態のデータを必要な箇所についてのみ収集することができる。そして、このデータに基づき簡易診断を行うことができるので、容易かつ迅速に、建物の耐力低下状況に関する簡易診断を行うことができる。
【００６４】
なお、本例では診断装置５０を一体に構成しているが、通信部５１及び操作部５４に相当する構成を備えた公知のタグコードリーダ等のような読取装置をデータ収集装置として使用し、このデータ収集装置からノートパソコン等の携帯端末に収集したデータを送信し、診断及び結果表示は、携帯端末にインストールされたプログラムにより行うように構成してもよい。
【００６５】
（第２の形態：オンライン診断システム）
本実施形態の簡易診断システムＵ２は、建物使用者から依頼を受けた住宅会社や管理委託会社が、オンラインで耐震診断を行うものである。以下、上記第１の形態で説明した訪問診断を行う簡易診断システムＵ１と異なる点のみ説明する。
この簡易診断システムＵ２は、図８に示すように、診断装置１５０と検知回路３０とが、建物Ｈに設置された通信装置６０及び通信回線Ｉを介して通信するように構成されている。すなわち、この簡易診断システムＵ２は、センサ２０と、検知回路３０と、診断装置１５０と、通信装置６０と、を主要構成とするものである。
【００６６】
本例の診断装置１５０は、住宅会社や建物の管理を請け負う管理委託会社等の管理センターに設置されている。通信装置６０は、通信回線Ｉを介して診断装置１５０からの検知信号収集指示コマンドの入力を受け付ける。そして、検知信号収集指示コマンドが入力されたことに応じて、通信装置６０から各センサ２０に対して、上記第１の形態において説明した検知信号要求データを送信する処理を行う。そして、通信装置６０は、検知信号要求データを受信したセンサ２０から返信された検知信号を受信する処理を行う。
【００６７】
続いて、通信装置６０は、受信した検知信号を、通信回線Ｉを介して診断装置１５０へ送信する。診断装置１５０は、モデム等からなる通信部１５１を介して、このデータを受信する。そして、受信した検知信号に基づき、各種診断及び表示を行う点は上記簡易診断システムＵ１と同様である。
なお、診断装置１５０は、診断結果を管理センター内のサーバに送信し、インターネットなどの通信回線を介して診断情報を確認することができるように構成してもよい。また、所定の診断結果となった場合には、このサーバを介して、建物所有者や居住者の携帯電話などの端末に情報を発信するように構成しても良い。また、通信装置６０は、診断装置１５０から検知信号収集指示コマンドを受信するほか、あらかじめプログラムされた診断スケジュールに基づいて検知情報を収集し、診断装置１５０に送信してもよい。
【００６８】
本例の構成により、管理センターにおいて定期的に構造安全性のチェックを行うことができ、建物の使用者あるいは所有者にその情報を提供することができる。従って、構造安全性に対する不安を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６９】
【図１】実施例の建物とその構造躯体を示す説明図である。
【図２】実施例のブレース及び耐力フレームを示す説明図である。
【図３】実施例の水平ブレースを示す斜視図である。
【図４】実施例のセンサの構成を示す説明図である。
【図５】実施例のセンサの構成を示す説明図である。
【図６】実施例の建物の簡易診断システムの構成を示す説明図である。
【図７】実施例の建物の簡易診断システムによる処理の流れを示すフローチャートである。
【図８】他の実施例の建物の簡易診断システムの構成を示す説明図である。
【符号の説明】
【００７０】
１０……耐力パネル
１１……耐力フレーム
１２……枠材
１２ａ…上枠材
１２ｂ…下枠材
１２ｃ…縦枠材
１２ｄ…中桟
１３……鉛直ブレース
１３ａ…フラットバー
１３ｂ…プレート
２０……センサ
２１……検知部材
２１ａ…切り欠き部
２１ａａ…先端
２２……ベース部材
２２ａ…凹部
３０……検出回路
３１……無線ＩＣタグ
４０……水平ブレース
４０ａ，４０ｂ…丸鋼
４１……ターンバックル
４２……羽子板プレート
５０，１５０…診断装置
５１，１５１…通信部
５２……制御部
５２ａ…制御手段
５２ｂ…記憶手段
５３……表示部
５４……操作部
６０……通信装置
Ｃ１……検知端子
Ｃ２……接点
Ｇ……亀裂
Ｈ……建物
Ｉ……通信回線
Ｒ……抵抗線
Ｒ１，Ｒ２…導線
Ｓ……構造躯体
Ｓ１…柱部材
Ｓ２…梁部材
Ｓ３…トラス
Ｓ４…土台部材
Ｔ……ボルト
Ｕ１，Ｕ２…簡易診断システム
【図１】
2006250585.tif 000003
【図２】
2006250585.tif 000004
【図３】
2006250585.tif 000005
【図４】
2006250585.tif 000006
【図５】
2006250585.tif 000007
【図６】
2006250585.tif 000008
【図７】
2006250585.tif 000009
【図８】
2006250585.tif 000010