(57)【要約】【課題】建物の健全度評価において、外乱を繰り返し受けた建物の損傷度を推定する建物健全度評価システム、建物健全度評価方法及びプログラムを提供する。【解決手段】建物健全度検証システムは、建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から前記建物が受けたエネルギー量を導出するエネルギー量導出部と、前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出する累積値導出部と、少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出する累積損傷度導出部とを備える。【選択図】図１
2019164007.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により前記建物が受けたエネルギー量を導出するエネルギー量導出部と、
前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出する累積値導出部と、
少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出する累積損傷度導出部と
を備える建物健全度評価システム。
【請求項２】
前記累積値導出部は、
前記建物が受けたエネルギー量の累積値として、前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値を導出する、
請求項１に記載の建物健全度評価システム。
【請求項３】
前記累積値導出部は、
前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値を所定の規則に従って導出する、
請求項２に記載の建物健全度評価システム。
【請求項４】
前記累積損傷度導出部は、
前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積変形量を導出する累積変形量導出部と、
前記建物の振動の測定結果から前記建物の最大変形量を導出する最大変形量導出部と
を備え、
前記累積損傷度導出部は、
前記建物の累積変形量と最大変形量とに基づいて、前記建物の累積損傷度を導出する、
請求項３に記載の建物健全度評価システム。
【請求項５】
少なくとも前記建物の累積損傷度に基づいて、前記建物の健全度を評価する健全度評価部
を備える請求項１から請求項４の何れか１項に記載の建物健全度評価システム。
【請求項６】
前記健全度評価部は、
少なくとも前記建物の累積損傷度に基づいた前記建物の健全度の評価の結果を示す情報を生成する
請求項５に記載の建物健全度評価システム。
【請求項７】
前記建物の構造骨組以外で前記建物の構造骨組に作用するエネルギーを吸収する装置が前記建物に設けられている場合、
前記累積値導出部は、
前記建物が受けたエネルギー量を、前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量と前記装置が吸収したエネルギー量に所定の比率で分けて、少なくとも前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量を導出する、
請求項３に記載の建物健全度評価システム。
【請求項８】
建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により前記建物が受けたエネルギー量を導出し、
前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出し、
少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出する過程
を含む建物健全度評価方法。
【請求項９】
建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により前記建物が受けたエネルギー量を導出するステップと、
前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出するステップと、
少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出するステップと
をコンピュータに実行させるためのプログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物健全度評価システム、建物健全度評価方法及びプログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、東北地方太平洋沖地震や熊本地震が発生し、近い将来には、南海トラフ地震などの大規模地震や長周期地震動の発生も懸念されており、建物健全度評価システムの関心が高まっている。建物健全度評価システムは、地震や強風などの外乱発生後に建物の健全度を評価するものである（例えば、特許文献１参照）。これにより、外乱発生後、専門家の調査を待たずに、建物居住者や建物所有者の行動や建物継続使用についての判断を支援することができる。
【０００３】
ところで、複数回の地震や長周期地震動などにより、建物が外乱を繰り返し受けた場合、建物の健全度は一般に構造解析シミュレーションにより評価する必要があり、従来の建物健全度評価システムにおいて評価することは困難であった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１４−１３４４３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものであり、建物の健全度の評価（健全度評価）において、外乱を繰り返し受けた建物の損傷度を推定する建物健全度評価システム、建物健全度評価方法及びプログラムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記の課題を解決するための本発明の一態様は、建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により前記建物が受けたエネルギー量を導出するエネルギー量導出部と、前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出する累積値導出部と、少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出する累積損傷度導出部とを備える建物健全度評価システムである。
【０００７】
また、上記の建物健全度評価システムにおける前記累積値導出部は、前記建物が受けたエネルギー量の累積値として、前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値を導出する。
【０００８】
また、上記の建物健全度評価システムにおける前記累積値導出部は、前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値を所定の規則に従って導出する。
【０００９】
また、上記の建物健全度評価システムにおける前記累積損傷度導出部は、前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値から前記建物の累積変形量を導出する累積変形量導出部と、前記建物の振動の測定結果から前記建物の最大変形量を導出する最大変形量導出部とを備え、前記累積損傷度導出部は、前記建物の累積変形量と最大変形量とに基づいて、前記建物の累積損傷度を導出する。
【００１０】
また、上記の建物健全度評価システムは、さらに、少なくとも前記建物の累積損傷度に基づいて、前記建物の健全度を評価する健全度評価部を備える。
【００１１】
また、上記の建物健全度評価システムにおける前記健全度評価部は、少なくとも前記建物の累積損傷度に基づいた前記建物の健全度の評価の結果を示す情報を生成する。
【００１２】
また、上記の建物健全度評価システムにおいて、前記建物の構造骨組以外で前記建物の構造骨組に作用するエネルギーを吸収する装置が前記建物に設けられている場合、前記累積値導出部は、前記建物が受けたエネルギー量を、前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量と前記装置が吸収したエネルギー量に所定の比率で分けて、少なくとも前記建物の構造骨組が吸収したエネルギー量を導出する。
【００１３】
また、本発明の一態様の建物健全度評価方法は、建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により前記建物が受けたエネルギー量を導出し、前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出し、少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出する過程を含む。
【００１４】
また、本発明の一態様のプログラムは、建物の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により前記建物が受けたエネルギー量を導出するステップと、前記建物が受けたエネルギー量から前記建物が受けたエネルギー量の累積値を導出するステップと、少なくとも前記建物が受けたエネルギー量の累積値から前記建物の累積損傷度を導出するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、建物の健全度評価において、外乱を繰り返し受けた建物の損傷度を推定することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】第１の実施形態の建物健全度評価システムの構成例を示す図である。
【図２】実施形態の地震毎健全度評価部において健全度評価に用いられる評価テーブルの一例を示す図である。
【図３】実施形態のエネルギー量の導出方法を模式的に示す図である。
【図４】実施形態の情報通知部に表示される情報の一例を示す図である。
【図５】実施形態の建物健全度評価方法の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図６】実施形態の建物の累積損傷度に基づき健全度評価の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【図７】実施形態の累積損傷度の評価手法について説明するための図である。
【図８】実施形態の総合健全度評価部において健全度評価に用いられる評価テーブルの一例を示す図である。
【図９】第２の実施形態の建物健全度評価システム１Ａの構成例を示す図である。
【図１０】実施形態の建物の累積損傷度に基づく健全度を評価する処理の手順を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、実施形態の建物健全度評価システム及び建物健全度評価方法について説明する。複数回の地震や長周期地震動などにより、建物が外乱を繰り返し受けた場合、建物の損傷は累積される。本実施形態の建物健全度評価システム１は、例えば、地震発生後に建物の健全度を評価する。建物健全度評価システム１は、建物の健全度評価に当たり、単独の地震後の評価に加えて、過去の地震で受けた損傷の累積値による評価を可能にする。例えば、建物健全度評価システム１は、単独の地震を受けた後の建物の健全度評価として、建物の変形度の最大値により建物の健全度を評価するシステムである。また、建物健全度評価システム１は、過去に繰り返し地震を受けた後の建物の健全度評価として、地震毎に建物が受けたエネルギー量を導出し、そのエネルギー量を累積することで、少なくとも建物が受けたエネルギー量の累積値から当該建物の累積損傷度を導出することにより、建物の健全度を評価するシステムである。
【００１８】
なお本願で言う「建物」とは、ビルや家屋に限らず、橋梁やその他の構造物でもよい。また本願で言う「建物の層」とは、建物の変形性状を考える上で一体として取り扱うことができる建物の一部分を意味する。「建物の層」は、例えば、建物の各階（各階の床、梁、柱、及び壁などで構成される部分）を意味する。また、本願でいう「建物が受けたエネルギー量」とは、外乱により建物全体が受けたエネルギー量のことであり、建物の構造骨組以外が吸収したエネルギー量も含まれる。また、「建物が受けたエネルギー量」とは、外乱により建物全体が受けたエネルギー量として、建物における振動の測定結果に基づいて導出されるものであり、実際に建物が受けたエネルギー量の推定値のことである。なお、「建物が受けたエネルギー量の累積値」は、上記の「建物が受けたエネルギー量」の積算値として導出される。
【００１９】
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の建物健全度評価システム１の構成例を示す図である。
図１に示すように、建物健全度評価システム１は、例えば、センサ群１０、評価処理部２０、データベース（ＤＢ）３０、及び情報通知部４０を備える。ここで、センサ群１０は、健全度評価の対象となる建物１００に設けられている。一方で、評価処理部２０、データベース３０、及び情報通知部４０は、建物１００に設けられてもよく、建物１００の外部（現場から離れたデータ監視室など）に設けられてもよい。
【００２０】
まず、センサ群１０について説明する。
図１に示すように、センサ群１０は、例えば、加速度計測部１１を含む。  加速度計測部１１は、複数の加速度センサＳを含む。複数の加速度センサＳの各々は、建物１００に入力される地震動（以下、入力地震動と称する）を加速度データとして計測する。ここで、建物１００は、例えば複数の層Ｆを有する。本実施形態では、複数の加速度センサＳは、建物１００の複数の層Ｆのなかでいくつかの層Ｆ（代表階）に設けられている。言い換えると、加速度センサＳは、建物１００の複数の層Ｆに対してとびとびに（例えば２層や３層に対して１つずつ）設けられている。なお、加速度センサＳは、建物１００の全ての層Ｆに設けられてもよい。また上記に代えて、加速度センサＳは、建物１００の最下層Ｆｂ（又は最下層Ｆｂ近傍の層Ｆ）と最上層Ｆｒ（又は最上層Ｆｒ近傍の層Ｆ）とにのみ設けられてもよい。
【００２１】
本実施形態では、複数の加速度センサＳは、加速度センサＳｂ、Ｓｍ、Ｓｒを含む。加速度センサＳｂは、建物１００の基礎部分を含む建物１００の最下層Ｆｂ（又は最下層Ｆｂ近傍の層Ｆ）に設けられ、建物１００の最下層Ｆｂ（又は最下層Ｆｂ近傍）における加速度を計測する。加速度センサＳｍは、建物１００の任意の中間層Ｆｍ（最下層Ｆｂ及び最上層Ｆｒ以外の層）に設けられ、建物１００の中間層Ｆｍにおける加速度を計測する。加速度センサＳｒは、建物１００の最上層Ｆｒ（又は最上層Ｆｒ近傍の層Ｆ）に設けられ、建物１００の最上層Ｆｒ（又は最上層Ｆｒ近傍）における加速度を計測する。なお、建物１００の最上層Ｆｒとは、例えば建物１００の屋上である。なお以下では、建物１００の「最下層Ｆｂ」及び「最下層Ｆｂ近傍の層Ｆ」を纏めて「最下層Ｆｂ」と称する。また、建物１００の「最上層Ｆｒ」及び「最上層Ｆｒ近傍の層Ｆ」を纏めて「最上層Ｆｒ」と称する。
【００２２】
センサ群１０は、例えば建物１００の内部に評価処理部２０が設けられた場合、ケーブルや無線通信などを介して、センサ群１０により計測された計測データを評価処理部２０に送信する。また、センサ群１０は、例えば建物１００の外部に評価処理部２０が設けられた場合、インターネットによる情報通信網や無線通信などを介して、センサ群１０により計測された計測データを評価処理部２０に送信する。
【００２３】
次に、評価処理部２０の説明に先立ち、情報通知部４０について説明する。
情報通知部４０は、例えば建物１００の各層Ｆに設けられている。情報通知部４０は、ケーブルや無線通信、又はインターネットによる情報通信網などを介して、評価処理部２０から送られた情報を受信可能である。例えば、情報通知部４０は、建物１００の利用者が視認可能な表示画面を有し、評価処理部２０から送られた評価結果などを表示する。なお、上記の通り、情報通知部４０は、建物１００の外部に設けられてもよい。
【００２４】
次に、評価処理部２０及びデータベース３０について説明する。
図１に示すように、評価処理部２０は、例えば、変形度導出部２３、累積損傷度導出部２６、健全度評価部２７、及び情報通知制御部２８を有する。なお、変形度導出部２３、累積損傷度導出部２６、健全度評価部２７、及び情報通知制御部２８のうち一部又は全部は、例えば、プログラムがＣＰＵのようなプロセッサにより実行されることで実現されるソフトウェア機能部でもよく、又は同様の機能を有するＬＳＩ（Large Scale Integration）やＡＳＩＣ（Application Specific Integrated Circuit）などのハードウェアであってもよく、又はソフトウェア機能部とハードウェアとにより実現されてもよい。なお、上記プログラムは、例えば建物健全度評価システム１に含まれるストレージデバイスに格納されている。また、データベース３０は、上記ストレージデバイスにより実現されてもよく、インターネットによる情報通信網などを通じてアクセス可能な外部デバイスにより実現されてもよい。
【００２５】
次に、変形度導出部２３について説明する。
変形度導出部２３は、例えば加速度計測部１１により計測されたデータ（絶対加速度）に基づき、建物１００の変形度を導出する。なお本願で言う「変形度」とは、例えば、建物１００の層間変位又は層間変形角であるが、これに限らず、建物１００の基礎に対する柱や壁の傾斜角などでもよい。また本願で言う「変形度」とは、弾性変形を含む建物１００の変形の程度を意味する。
【００２６】
例えば本実施形態では、変形度導出部２３は、２つ以上の加速度センサＳにより計測されたデータ（絶対加速度）を読み込む。そして、変形度導出部２３は、各加速度センサＳにより計測されたデータを２回積分することで、各加速度センサＳが設けられた層Ｆの絶対変位を導出する。そして、変形度導出部２３は、加速度センサＳが設けられた２つの層Ｆの絶対変位量の差に基づき、それら２つの層Ｆの間の層間変位を導出する。なお、上記２つの層Ｆは、例えば加速度センサＳが設けられた複数の層Ｆのなかで互いに隣り合う２つの層Ｆであるが、これに限らず、加速度センサＳが設けられた複数の層Ｆのなかで１つ以上離れた２つの層Ｆでもよい。例えば本実施形態の変形度導出部２３は、全ての加速度センサＳにより計測されたデータを読み込み、加速度センサＳが設けられた全ての層Ｆのなかで互いに隣り合う全ての層Ｆの間の層間変位をそれぞれ導出する。
【００２７】
また本実施形態では、変形度導出部２３は、２つの層Ｆの間で導出された層間変位を、それら２つの層Ｆの間の鉛直方向（Ｚ軸方向（図１））の距離で除算することで、それら２つの層Ｆの間の層間変形角を導出する。なお、上記計算に用いる「２つの層Ｆの間の距離」を示す情報は、例えば予めデータベース３０に格納されている。例えば本実施形態では、変形度導出部２３は、加速度センサＳが設けられた全ての層Ｆの間の層間変形角を導出する。そして、変形度導出部２３は、建物１００の変形度を示す評価指標として健全度評価部２７に出力する。
【００２８】
次に、健全度評価部２７について説明する。
健全度評価部２７は、地震毎健全度評価部２７１、累積損傷度評価部２７２、及び総合健全度評価部２７３を備える。累積損傷度評価部２７２、及び総合健全度評価部２７３については、後述する累積損傷度導出部２６に合わせて説明する。
【００２９】
まず、地震毎健全度評価部２７１について説明する。
地震毎健全度評価部２７１は、例えば、変形度導出部２３により導出された変形度（例えば層間変位又は層間変形角）に基づき、建物１００の健全度を評価する。なお評価に用いる基準値（閾値）は、例えば建物１００毎に設定される。
【００３０】
詳しく述べると、地震毎健全度評価部２７１は、変形度導出部２３により導出された変形度（例えば層間変位又は層間変形角）と、予め設定された複数の基準値（閾値）とを比較することで、建物１００の変形度を複数のレベル（例えば小、中、大）に分類する。基準値は、例えば、建物１００の構造骨組の損傷の程度に応じて設定される。なお、上記の基準値（閾値）は、基準値情報３１として、データベース３０に格納されている。地震毎健全度評価部２７１は、データベース３０を参照することで、基準値（閾値）の情報を取得することができる。
【００３１】
そして、地震毎健全度評価部２７１は、建物１００の変形度のレベルにより、建物１００の健全度を評価する。本実施形態では、地震毎健全度評価部２７１は、上記評価を、加速度センサＳが設けられた全ての層Ｆのなかで互いに隣り合う全ての層Ｆの間の領域に対して行う。
【００３２】
図２は、実施形態の地震毎健全度評価部において健全度評価に用いられる評価テーブルの一例を示す図である。図２に示すように、評価テーブルでは、建物１００の変形度のレベルと、建物１００の健全度に関する複数のレベルとが予め対応付けられている。地震毎健全度評価部２７１は、上記評価テーブルを参照することで、建物１００の変形度のレベルに基づき、建物１００の健全度を予め設定された複数のレベルの中から一義的に導出する。建物１００の健全度に関する複数のレベルは、例えば、安全、注意、危険などである。
【００３３】
なお、評価テーブルは、評価テーブル情報３２としてデータベース３０に格納されている。
【００３４】
次に、累積損傷度導出部２６について説明する。
累積損傷度導出部２６は、加速度計測部１１により計測されたデータ（絶対加速度）に基づき、地震などにより少なくとも建物１００が受けたエネルギー量の累積値から建物１００の累積損傷度を導出する。また、「累積損傷度」とは、複数回の地震や長周期地震動などにより、建物１００が外乱を繰り返し受けた場合に、建物１００に累積される損傷の程度を意味する。
【００３５】
実施形態の累積損傷度導出部２６は、例えば、層せん断力導出部２６１、Ｑ−δ曲線生成部２６２、エネルギー量導出部２６３、累積値導出部２６４、構造骨組吸収エネルギー量導出部２６５、最大変形量導出部２６６及び累積変形量導出部２６７を備える。なお、層せん断力導出部２６１、Ｑ−δ曲線生成部２６２、エネルギー量導出部２６３、累積値導出部２６４、構造骨組吸収エネルギー量導出部２６５、最大変形量導出部２６６及び累積変形量導出部２６７は、累積損傷度導出部２６の一部であってよく、一部又は全部が互いに独立していてもよい。
【００３６】
層せん断力導出部２６１は、例えば、各層の加速度Ａｋと各層に割り付けられた質量Ｍｋとに基づいて、各層の層せん断力Ｑｋを導出する。例えば、層せん断力Ｑｋは、各層の加速度Ａｋと各層に割り付けられた質量Ｍｋとの積として導出される。その演算式を式（１）に示す。なお、ｋは、層の識別子であり、その値に自然数をとる。
【００３７】
Ｑｋ＝Ｍｋ・Ａｋ  ・・・（１）
【００３８】
なお、層せん断力Ｑｋは、上記の式（１）のように演算式として規定されていてもよく、これに代えて、各層の加速度Ａに対する層せん断力Ｑを示すテーブルとして予め規定されていてもよい。
【００３９】
Ｑ−δ曲線生成部２６２は、層せん断力Ｑと変形度δの関係を２次元平面上の軌跡で示す。例えば、層せん断力Ｑと変形度δの関係を後述する図３に示す。
【００４０】
エネルギー量導出部２６３は、建物１００の振動の測定結果に基づいて、外乱により建物１００が受けたエネルギー量ΔＷ２を導出する。例えば、エネルギー量導出部２６３は、エネルギー量ΔＷ２を、Ｑ−δ曲線生成部２６２により生成された曲線により閉じられた領域の面積から導出する。
【００４１】
図３は、実施形態のエネルギー量の導出方法を模式的に示す図である。このグラフの横軸が層間変位（δ）を示し、縦軸が層せん断力（Ｑ）を示す。例えば、この図３においてハッチングを付けた履歴カーブに囲まれる面積は、エネルギー量ΔＷ２になる。
【００４２】
累積値導出部２６４は、少なくとも外乱により建物１００が受けたエネルギー量ΔＷ２を対象の地震毎に累積して、建物１００が受けたエネルギー量の累積値ΣＷを導出する。
【００４３】
なお、累積値導出部２６４は、建物１００が所定値を超えるエネルギー量を受けた場合に、そのエネルギー量ΔＷ２を累積の対象にしてもよい。例えば、その所定値は、建物１００の変形度が塑性化領域に達した場合のエネルギー量に基づいて決定されていてもよい。
【００４４】
上記の通り、累積値導出部２６４は、建物１００の変形度が塑性化領域に達した場合に、そのエネルギー量ΔＷ２を累積し建物１００が受けたエネルギー量の累積値ΣＷを導出する。
【００４５】
構造骨組吸収エネルギー量導出部２６５は、建物１００の構造骨組が吸収した累積エネルギー量を導出する。その値を累積値ΣＷｆで示す。例えば、構造骨組吸収エネルギー量導出部２６５は、建物１００が受けたエネルギー量の累積値ΣＷを、予め定められた所定の配分規則に従って配分し、配分の結果から少なくとも建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値ΣＷｆを導出する。例えば、その配分規則は、建物１００の構造骨組が吸収するエネルギー量と、建物１００の構造骨組以外が吸収するエネルギー量の比率として決定されていてもよい。
【００４６】
最大変形量導出部２６６は、少なくとも外乱を受けた建物１００の最大変形量（変形度の最大値）を導出する。最大変形量は、例えば、塑性率がある。なお、最大変形量導出部２６６は利用しなくてもよい。
【００４７】
累積変形量導出部２６７は、建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値ΣＷｆから導出する。累積損傷度導出部２６は、少なくとも建物１００が受けたエネルギー量の累積値から建物１００の累積損傷度を導出することができる。累積変形量は、例えば、累積塑性変形倍率がある。なお、累積変形量導出部２６７は利用しなくてもよい。
【００４８】
例えば、累積損傷度導出部２６は、累積変形量導出部２６７により導出された累積変形量と、最大変形量導出部２６６により導出された最大変形量とに基づいて、累積損傷度を導出する。累積損傷度の値が１未満である場合には、建物健全度に累積損傷による影響がないと評価してもよい。なお、累積損傷度導出部２６による累積損傷度の導出には、上記とは異なる手法を適用してもよい。
【００４９】
次に、情報通知制御部２８について説明する。
情報通知制御部２８は、情報通知部４０に制御信号を送ることで、情報通知部４０の表示動作などを制御する。情報通知制御部２８は、評価処理部２０による評価結果を含む情報を情報通知部４０に送り、その情報を情報通知部４０の表示画面に表示させる。
【００５０】
図４は、情報通知制御部２８による制御により情報通知部４０に表示される情報の一例を示す図である。なお、図４中の（ａ）は、建物１００の複数の層Ｆに対してとびとびに加速度センサＳが設けられた場合の例を示す。図４中の（ｂ）は、建物１００の最下層Ｆｂ及び最上層Ｆｒにのみ加速度センサＳが設けられた場合の例を示す。図４中の（ａ）と図４中の（ｂ）とにおける横軸は、計測震度、層間変形角、及び健全度などの各指標値の評価の結果に対応させている。図４中の（ａ）に示す線グラフは、各指標値の評価の結果を示す。線分の端点の値は、評価基準に従って段階的な値になっている。なお、加速度センサＳの数を増やすと、図４中のａ）に示すグラフは、折れ線グラフになる。その場合の折れ線の屈曲点の値は、評価基準に従って段階的な値になる。図４中の（ａ）に対して、図４中の（ｂ）には、評価の結果が点で示されている。
【００５１】
上記の健全度は、地震毎の評価結果と繰り返し到来した地震による累積損傷度に基づく評価の結果との少なくとも何れかによるものである。なお、これに加えて、上記の折れ線グラフに、計測震度、層間変形角、及び健全度などの各指標値を示すようにしてもよい。その表示は、評価の結果と指標値を切り替えて表示してもよく、重ねて表示してもよい。
【００５２】
図４に示すように、建物１００の複数の層Ｆに対してとびとびに加速度センサＳが設けられた場合、互いに隣り合う２つの加速度センサＳの間の領域が１つのブロックＢとして表示され、そのブロックＢに対する健全度が表示される。なお、情報通知部４０の表示画面には、例えば標準出力として、計測震度、層間変形角、及び健全度評価の結果などが表示される。また、情報通知部４０の表示画面には、詳細出力として、応答スペクトル、建物１００の固有周期、建物１００の傾斜角、建物１００が吸収したエネルギー量又はその累積値、等価減衰定数などが表示されてもよい。建物１００の傾斜角とは、例えば、建物１００の壁の傾斜角又は建物１００自体の傾斜の程度を示すものであり、建物１００の基礎部又は各層の床の傾斜の程度であってもよい。また、情報通知制御部２８は、これらと同様の内容をレポートファイルとして出力してもよい。
【００５３】
次に、本実施形態の建物健全度評価方法の処理流れの一例を示す。
図５は、建物健全度評価システム１による建物健全度評価方法の処理の手順の一例を示すフローチャートである。なお以下に示すフローチャートは、地震毎の建物健全度と累積損傷度に基づく建物健全度により、建物健全度を総合的に評価する例を示している。
【００５４】
図５に示すように、建物１００に地震動が入力された場合、例えば加速度センサＳが予め設定された基準値（閾値）を超える加速度を計測する。本実施形態では、例えば加速度センサＳが予め設定された基準値（閾値）を超える加速度を計測したことをトリガーに、以下のフローチャートの処理がスタートする。なおこれに代えて、建物健全度評価システム１は、以下のフローチャートの処理を所定周期毎に常に行っていてもよい。なお以下に示す処理のなかで加速度の検出以外の処理は、地震動が収まってから行われてもよい。
【００５５】
まず、建物１００に設けられた複数の加速度センサＳにより建物１００の各層Ｆにおける加速度が計測される（Ｓ１００）。各加速度センサＳにより計測された加速度データは、計測データとして評価処理部２０に送られる。
【００５６】
評価処理部２０の変形度導出部２３は、各加速度センサＳにより計測された計測データに基づき、各加速度センサＳが設けられた層Ｆの絶対変位を導出する（Ｓ１３１）。そして、変形度導出部２３は、例えば絶対変位が導出された２つの層Ｆの変位量の差分に基づき、それら２つの層Ｆの間の層間変位を導出する（Ｓ１３２）。次に、変形度導出部２３は、２つの層Ｆの間の層間変位を、２つの層Ｆの間の距離で除算することで、２つの層Ｆの間の層間変形角を導出する（Ｓ１３３）。そして、変形度導出部２３は、導出された層間変形角を地震毎健全度評価部２７１に出力する。
【００５７】
次に、地震毎健全度評価部２７１は、変形度導出部２３により導出された層間変形角に基づき、地震毎の建物１００の健全度を評価する（Ｓ１５０）。建物１００の健全度を地震毎に評価することにより、各地震により受けた損傷の程度を評価することができる。
【００５８】
次に、累積損傷度評価部２７２は、建物１００の累積損傷度に基づく健全度を評価する（Ｓ１６０）。累積損傷度に基づく健全度評価に関する処理の詳細は後述する。
【００５９】
次に、総合健全度評価部２７３は、建物１００の健全度の総合評価（健全度総合評価）を実施する（Ｓ１７０）。例えば、総合健全度評価部２７３は、地震毎の建物１００の健全度評価の結果と、建物１００の累積損傷度に基づく健全度評価の結果とに基づいて、所定の評価規則に従、って建物１００の健全度総合評価を実施する。健全度総合評価に関する処理の詳細は後述する。
【００６０】
次に、情報通知制御部２８は、健全度評価部２７による各評価の結果を情報通知部４０に送信する（Ｓ１８１）。そして、情報通知部４０は、健全度評価部２７による各評価の結果を表示画面に表示するなど情報出力を行う（Ｓ１８２）。例えば、各評価の結果には、地震毎の建物１００の健全度評価の結果と、建物１００の累積損傷度に基づく健全度評価の結果と、建物１００の健全度総合評価の結果などが含まれる。
【００６１】
次に、図６を参照して、建物の累積損傷度に基づく健全度評価の処理について説明する。図６は、実施形態の建物の累積損傷度に基づく健全度評価の処理の手順の一例を示すフローチャートである。
【００６２】
まず、変形度導出部２３は、各加速度センサＳにより計測された計測データに基づき、各加速度センサＳが設けられた層Ｆの絶対変位を導出する。そして、層せん断力導出部２６１は、例えば絶対変位が導出された２つの層Ｆの変位量の差分に基づき、それら２つの層Ｆの間の層間変位δを導出する（Ｓ１６１）。
【００６３】
次に、変形度導出部２３は、導出された層間変位δに基づき、最大変形量を導出する（Ｓ１６２）。
【００６４】
なお、上記のＳ１６１とＳ１６２の処理は、Ｓ１３１及びＳ１３２の処理と共通化されてもよい。
【００６５】
次に、層せん断力導出部２６１は、上記Ｓ１６１において取得した加速度時刻歴データから層せん断力Ｑを導出する（Ｓ１６３）。
【００６６】
次に、Ｑ−δ曲線生成部２６２は、層せん断力導出部２６１により導出された層せん断力Ｑと、変形度導出部２３により導出された層間変位δとの関係より、地震毎のＱ−δ曲線を生成する（Ｓ１６４）。例えば、前述の図３に示したように、Ｑ−δ曲線は、互いに直交する軸として、層せん断力Ｑと層間変位δとに対応する軸に持つ２次元平面上の座標空間に描かれる。
【００６７】
次に、エネルギー量導出部２６３は、地震毎のＱ−δ曲線からその地震によるエネルギー量ΔＷ２を導出する（Ｓ１６５）。
【００６８】
次に、累積値導出部２６４は、エネルギー量ΔＷ２を、これまでの地震で建物１００が受けたエネルギー量の累積値ΣＷに加算する（Ｓ１６６）。
【００６９】
次に、構造骨組吸収エネルギー量導出部２６５は、これまでの地震で建物１００が受けたエネルギー量の累積値ΣＷから、これまでの地震で建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値ΣＷｆを導出する（Ｓ１６７）。例えば、ΣＷｆは、これまでの地震で建物１００が受けたエネルギー量の累積値ΣＷに所定の比率を乗じて導出する。
【００７０】
次に、累積変形量導出部２６７は、これまでの地震で建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値ΣＷｆに基づいて、累積変形量を導出する（Ｓ１６８）。
【００７１】
次に、累積損傷度評価部２７２は、最大変形量と累積変形量とに基づいて、建物１００の累積損傷度を評価し、累積損傷度の評価結果を得る（Ｓ１６９）。なお、このＳ１６９の処理は、前述のＳ１７０の処理の一部として実施されてもよい。
【００７２】
図７と図８とを参照して、累積損傷度評価部２７２による累積損傷度の評価手法について説明する。図７は、実施形態の累積損傷度の評価手法について説明するための図である。
【００７３】
図７の横軸が地震到来時の時間の経過を示し、縦軸が変形度を示す。図７（ａ）に示す地震１回目の地震は、建物１００の変形度が最大であっても、建物１００の塑性化領域に達しない程度の地震である。
【００７４】
例えば、健全度評価部２７は、建物１００の変形度が塑性化領域に達することと、建物１００の変形度が危険領域に達することとを、大きさの異なる２つの基準値（閾値）を判断基準に用いて、建物１００の変形度に基づいて識別する。
【００７５】
健全度評価部２７の地震毎健全度評価部２７１は、このような地震については、単独の地震による建物１００の健全度評価の対象にして、建物１００の状態は「安全」であると評価する。一方、健全度評価部２７の累積損傷度評価部２７２は、変形度が小さいことにより累積損傷度の評価の対象にする状態は生じていない、と評価する。
【００７６】
健全度評価部２７の総合健全度評価部２７３は、地震毎健全度評価部２７１による「安全」という評価の結果と、累積損傷度評価部２７２による、「累積損傷度の評価の対象の地震ではない」という評価の結果とに基づいた総合評価を実施する。その総合評価の結果として、総合健全度評価部２７３は、建物１００は健全な状態にあり、その建物１００を継続して利用することが「安全」であると評価する。
【００７７】
図７（ｂ）に示す２回目の地震は、建物１００の変形度が最大になると、建物１００の塑性化領域に達することがある地震である。ただし、地震のなかで建物１００の塑性化領域に達する揺れが観測される回数が比較的少なく、また、その頻度も比較的低い。なお、建物１００の変形度が最大であっても、建物１００の危険領域に達しない程度の地震である。
【００７８】
健全度評価部２７の地震毎健全度評価部２７１は、このような地震については、単独の地震による建物１００の健全度評価の対象にして、建物１００の状態は「注意」が必要な状態であると評価する。一方、健全度評価部２７の累積損傷度評価部２７２は、建物１００の塑性化領域に達する揺れが観測されたことにより、当該地震を累積損傷度の評価の対象にする、と評価する。ただし、地震のなかで建物１００の塑性化領域に達する揺れが観測される回数が比較的少なく、また、その頻度も比較的低いことにより、累積損傷度評価部２７２は、累積損傷に至る可能性が小さいと評価する。その総合評価の結果として、健全度評価部２７の総合健全度評価部２７３は、地震毎健全度評価部２７１による「注意」という評価の結果と、累積損傷度評価部２７２による、「累積損傷に至る可能性が小さい」という評価の結果とに基づいた総合評価を実施する。その総合評価の結果として、総合健全度評価部２７３は、建物１００が損傷している可能性があり、建物１００を継続して利用することに「注意」を要すると評価する。
【００７９】
図７（ｃ）に示す３回目の地震は、１回の地震のなかで幾度も建物１００の塑性化領域に達した地震である。このように、地震のなかで建物１００の塑性化領域に達する揺れが幾度も観測される場合には、建物１００の構造骨組に損傷が累積される可能性がある。なお、建物１００の変形度が最大であっても、建物１００の危険領域に達しない程度の地震である。
【００８０】
健全度評価部２７の地震毎健全度評価部２７１は、このような地震については、単独の地震による建物１００の健全度評価の対象にして、建物１００の状態は「注意」が必要な状態であると評価する。上記の場合、地震が有するエネルギーは、比較的大きなものであるが、前述の図７（ｂ）の場合と同様に、建物１００の状態は「注意」が必要な状態であると評価される。つまり、地震が有するエネルギーは、比較的大きなものであるが、地震毎健全度評価部２７１による評価のみでは、その結果に違いが生じない。
【００８１】
その一方で、健全度評価部２７の累積損傷度評価部２７２は、建物１００の塑性化領域に達する揺れが観測されたことにより、当該地震を累積損傷度の評価の対象にする、と評価する。ただし、地震のなかで建物１００の塑性化領域に達する揺れが観測される回数が比較的多く、また、その頻度も比較的高いことにより、累積損傷度評価部２７２は、累積損傷に至る可能性が大きいと評価する。その総合評価の結果として、健全度評価部２７の総合健全度評価部２７３は、地震毎健全度評価部２７１による「注意」という評価の結果と、累積損傷度評価部２７２による、「累積損傷に至る可能性が大きい」という評価の結果とに基づいた総合評価を実施する。その総合評価の結果として、総合健全度評価部２７３は、建物１００が損傷している可能性があり、建物１００を継続して利用することが「危険」であると評価する。
【００８２】
図８は、実施形態の総合健全度評価部において健全度評価に用いられる評価テーブルの一例を示す図である。図８に示す評価テーブルでは、累積損傷度のレベル、及び建物１００の変形度のレベルと、建物１００の健全度に関する複数のレベルとが予め対応付けられている。地震毎健全度評価部２７１は、上記評価テーブルを参照することで、累積損傷度のレベル、及び建物１００の変形度のレベルに基づき、建物１００の健全度を予め設定された複数のレベルの中から一義的に導出する。建物１００の健全度に関する複数のレベルは、例えば、「安全」、「注意」、「危険」などである。
【００８３】
例えば、評価テーブルに割り当てられた建物１００の健全度は、建物１００の変形度のレベルが「中」と評価されていても、累積損傷度のレベルが大きい場合は健全度が低く、累積損傷度のレベルが小さい場合は健全度が高い。同様に、評価テーブルに割り当てられた建物１００の健全度は、累積損傷度のレベルが「小」と評価されていても、変形度のレベルが大きい場合は健全度が低く、変形度のレベルが小さい場合は健全度が高い。評価テーブルに割り当てられた建物１００の健全度は、建物１００の変形度のレベルが「大」と評価されている場合、又は累積損傷度のレベルが「大」と評価されている場合には、「危険」と識別する。このような評価テーブルによれば、評価テーブルに割り当てられた建物１００の健全度は、建物１００の変形度のレベルが「中」と評価されていても、累積損傷度のレベルが「大」と評価されている場合には、「危険」と識別することが可能になる。なお、建物１００の変形度のレベルが「小」であれば、累積損傷度のレベルが「小」や「大」になることはない。また、その逆に、累積損傷度のレベルが「無」であるならば、建物１００の変形度のレベルが「中」や「大」であることはない。図８中に、「×」印を付けた欄は、条件の組み合わせが無いことを示す。なお、評価テーブルは、評価テーブル情報３２としてデータベース３０に格納されている。
【００８４】
以上の各処理の実施により、累積損傷度評価部２７２は、図に示す一連の処理を終える。
【００８５】
このように構成された実施形態によれば、建物健全度評価システム１は、建物１００の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から、外乱により建物１００が受けたエネルギー量を導出する。建物健全度評価システム１は、建物１００が受けたエネルギー量から、建物１００が吸収したエネルギー量の累積値を導出する。建物健全度評価システム１は、少なくとも建物１００が受けたエネルギー量の累積値から建物１００の累積損傷度を導出する。これにより、建物健全度評価システム１は、少なくとも建物１００が受けたエネルギー量の累積値に基づく建物１００の累積損傷度を導出することができることから、建物の健全度評価において、繰り返される揺れ（外乱）による建物の損傷の程度を導出できる。
【００８６】
なお、建物健全度評価システム１は、建物１００が受けたエネルギー量の累積値として、建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値を導出することにより、地震毎の変形度による評価とは異なり、建物１００に累積される損傷の程度を導出することができる。
【００８７】
その際に、建物健全度評価システム１は、建物１００が受けたエネルギー量の累積値から建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値を所定の規則に従って導出し、建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量と、建物１００の構造骨組以外が吸収（減衰）したエネルギー量とに分けることにより、少なくとも建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量を導出することを可能にする。建物１００の健全度は、累積された損傷に影響を受けることから、少なくとも建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量を導出することで、建物１００の健全度を評価することができる。なお、建物健全度評価システム１は、建物１００の内部減衰、ダンパーなどの制振装置による減衰分を、エネルギー量の累積対象から除いてもよい。上記の所定の規則は、予め定められた規則であってもよい。その規則は、建物１００における構造骨組が吸収するエネルギー量と、建物１００の構造骨組以外が吸収（減衰）するエネルギー量とに分けるものであってよい。また、その規則は、上記のエネルギー量などの割り付けを、比率で示すものであってよい。
【００８８】
なお、上記のように所定の規則を設けることにより、建物１００に上記のような制振装置が設けられている場合であっても、建物健全度評価システム１は、その制振装置の特性に基づいた所定の比率でエネルギー量を分けることができ、少なくとも建物１００の損傷に関わる程度のエネルギー量を累積することを可能にする。なお、上記の制振装置は、建物１００の構造骨組以外で建物１００の構造骨組に作用するエネルギーを吸収する装置の一例である。
【００８９】
上記の実施形態に示したように、建物健全度評価システム１は、建物１００の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から外乱により建物１００が受けたエネルギー量を導出し、建物１００が受けたエネルギー量から建物１００が吸収したエネルギー量の累積値を導出し、少なくとも建物１００が吸収したエネルギー量の累積値から建物１００の累積損傷度を導出することにより、建物１００の健全度評価を可能にする。
【００９０】
なお、建物健全度評価システム１は、建物１００の振動の測定結果に基づいて、外乱を受けた建物１００の最大変形量を導出し、また、建物１００の振動の測定結果に基づいた層せん断力と層間変位との関係から、その外乱を受けた建物１００のエネルギー量を導出し、建物１００が吸収したエネルギー量の累積値から建物１００の累積変形量を導出する。そして、建物１００の累積変形量と最大変形量とに基づいて、建物１００の健全度評価を可能にする。
【００９１】
（第１の実施形態の変形例）
本変形例では、単独の地震による建物の健全度評価の処理について、前述の実施形態とは異なる処理を適用した事例について説明する。
【００９２】
例えば、地震毎健全度評価部２７１は、建物１００の各層における変形度と、建物１００の固有周期と、建物１００の傾斜角とのうちの少なくとも何れかの測定結果又は複数の組み合わせ結果に基づいて、地震毎の建物１００の健全度を評価する。地震毎の建物１００の健全度評価の詳細な手法は、特開２０１４−１３４４３６号公報などを参照してもよい。
【００９３】
なお、上記の建物１００の傾斜角は、振動を検出する各センサのデータから傾斜角を導出してもよく、個別に図示しない傾斜角計を設けて建物１００の傾斜角を検出してもよい。
【００９４】
上記の変形例によれば、単独の地震による建物の健全度評価の処理については、既知の手法を適用して、累積損傷度の評価に組み合わせることができる。
【００９５】
（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、最大変形量と累積変形量とを介して累積損傷度を導出する事例について説明した。本実施形態では、エネルギーの累積値から累積損傷度を導出することについて説明する。
【００９６】
図９は、実施形態の建物健全度評価システム１Ａの構成例を示す図である。
図９に示すように、実施形態の建物健全度評価システム１Ａは、例えば、センサ群１０、評価処理部２０Ａ、データベース（ＤＢ）３０、及び情報通知部４０を備える。
【００９７】
評価処理部２０Ａは、例えば、変形度導出部２３、累積損傷度導出部２６Ａ、健全度評価部２７Ａ、及び情報通知制御部２８を有する。
【００９８】
実施形態の累積損傷度導出部２６Ａは、層せん断力導出部２６１、Ｑ−δ曲線生成部２６２、エネルギー量導出部２６３、累積値導出部２６４、及び構造骨組吸収エネルギー量導出部２６５を備える。前述の累積損傷度導出部２６は、最大変形量導出部２６６及び累積変形量導出部２６７を備えていたが、累積損傷度導出部２６Ａは、これを備えていない点が異なる。
【００９９】
健全度評価部２７Ａは、地震毎健全度評価部２７１、累積損傷度評価部２７２Ａ、及び総合健全度評価部２７３を備える。
【０１００】
次に、図１０を参照して、建物の累積損傷度に基づく健全度を評価する処理について説明する。図１０は、実施形態の建物の累積損傷度に基づく健全度を評価する処理の手順を示すフローチャートである。前述の図６に示した建物の累積損傷度に基づく健全度を評価する処理の手順から、Ｓ１６２とＳ１６８の処理が省略され、Ｓ１６９Ａの処理が異なっている。
【０１０１】
累積損傷度評価部２７２Ａは、所定の判定基準値（閾値）Ｗｌｉｍを基準にして、建物１００の構造骨組が吸収したエネルギー量の累積値ΣＷｆを判定する（Ｓ１６９Ａ）。判定基準値（閾値）Ｗｌｉｍは、例えば、建物１００の設計時の建物情報などに基づいて建物１００が損傷に至るエネルギー量に基づいて決定してよい。
【０１０２】
上記の判定により、累積損傷度評価部２７２Ａは、累積損傷の程度（累積損傷度）を、「無」、「小」、「大」の３つにレベル分けする。
【０１０３】
上記の実施形態によれば、エネルギー量の累積値から累積損傷度を導出する手順に従うことにより、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１０４】
なお、建物健全度評価システム１の適用は、建物１００の構造種別に制限されない。建物健全度評価システム１は、例えば、建物１００がＳ造、ＲＣ造及びＳＲＣ造の何れかである場合、その構造種別に適した評価手法に従って建物１００の健全度を評価する。
【０１０５】
このような建物健全度評価システム１（１Ａ）によれば、建物１００が外乱を繰り返し受けたことによる損傷の程度を導出することで、建物１００の健全度を評価することができる。これにより、単独の地震の程度に基づいた評価のみでは評価しきれなかった、累積損傷の程度を評価することができる。建物健全度評価システム１（１Ａ）によれば、複数回の地震や長周期地震動などが発生した際の建物１００の健全度を評価することができる。
【０１０６】
なお、累積値導出部２６４は、建物１００が受けたエネルギー量から、少なくとも建物１００が受けたエネルギー量を地震毎に累積し、建物１００が受けたエネルギー量の累積値から所定の規則に従って、少なくとも建物１００が吸収したエネルギー量の累積値を導出するものであってよい。
【０１０７】
以上、実施形態に係る建物健全度評価システム１及び建物健全度評価方法について説明したが、実施形態は上記例に限定されない。
【符号の説明】
【０１０８】
１、１Ａ…建物健全度評価システム（構造物健全度評価システム）、１１…加速度計測部、２３…変形度導出部、２６、２６Ａ…累積損傷度導出部、２７、２７Ａ…健全度評価部、２８…情報通知制御部、１００…建物、２６１…層せん断力導出部、２６２…Ｑ−δ曲線生成部、２６３…エネルギー量導出部、２６４…累積値導出部、２６５…構造骨組吸収エネルギー量導出部、２６６…最大変形量導出部、２６７…累積変形量導出部、Ｓ…加速度センサ、Ｆ…建物の層。
【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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