(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
外力が作用した際の建物の応答を推定する方法であって、
建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、
得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、
更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行って建物の全層の最大層間変形角を推定するようにしたことを特徴とする建物の応答推定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震や強風等によって建物に外力が作用した際の建物の応答を推定する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建築・土木構造物にセンサを設置し、このセンサからの情報に基づいて構造物（建物）の損傷の度合いを把握し、構造物の損傷検知や健全性評価を行う構造ヘルスモニタリングが注目されている。特に、オフィスビルやマンション等の多層構造の建物においては、地震が発生した際に、その被災状況を早期に且つ精度よく確認、把握、判定することが求められる。
【０００３】
また、振動センサを用いて対象構造物の振動特性の変化から損傷（劣化による損傷を含む）を検出する手法は、変形や歪み等を計測するセンサを利用して損傷を直接的に検出する手法と比較し、センサ設置位置が損傷個所と同一である必要がない点で優れている。このため、対象の構造物が大きく、事前に損傷が発生する場所を予測・特定することが困難な建築・土木構造物に好適な損傷検出手法と言える。
【０００４】
建物の階層毎に多数のセンサを設置すれば、地震時の建物の各階（層）の応答、さらに建物の全体の応答を精度よく把握することができる（例えば、特許文献１参照）。この場合には、多数のセンサをそれぞれケーブル（配線）で一つのデータ収録処理装置に接続し、各センサの検出情報（データ）を一カ所に集約して詳細な分析を行うようにしている。そして、このように建物の階層毎に設置した多数のセンサで地震時の応答や変位などを検出し、建物の各階の応答や変位などを詳細に分析することで、健全性を評価する（損傷が発生した場所を特定する）ことができる。
【０００５】
一方、建物の限られた階にセンサを設置し、地震時に、この限られた階の少ないセンサで取得した情報から建物の各階、建物の全体の応答を推定し、建物全体系の振動特性の変化から健全性を評価する手法も提案されている。
【０００６】
例えば、非特許文献１には、地震観測データとＡＲＸモデルを用い、観測されていない階の応答を近似的に推定する方法が開示されている。この方法では、まず、建物の設計モデル解析モデルのモード形と同定された観測階（センサ設置階）の刺激関数から各階の刺激関数を振動モードごとに決定する。次に、刺激関数と同定された極から、各階の変位応答を出力とするＡＲＸモデルの留数を求め、さらに、各階変位を出力とするＡＲＸモデルの外生入力パラメータを求めるようにしている。これにより、層間変位や層間変形角を求めることができ、地震による被災状況を把握し、建物の耐震性能評価を行うことができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１１−４４６１５号公報
【非特許文献】
【０００８】
【非特許文献１】池田芳樹、「ＡＲＸモデルに基づく減衰配置と地震観測されていない階の応答の近似的推定」、日本地震工学会大会梗概集、ｐ．１６６−１６７、２００５年
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、上記従来の限られた階に設置されたセンサ情報から建物全層での応答を推定する手法では、弾性範囲でのモード情報を使って建物応答の推定を行うため、地震動下において建物が非線形領域に入るとその応答推定精度が落ちるという不都合があった。
【００１０】
本発明は、上記事情に鑑み、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることを可能にする建物の応答推定方法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】
【００１１】
上記の目的を達するために、この発明は以下の手段を提供している。
【００１２】
本発明の建物の応答推定方法は、外力が作用した際の建物の応答を推定する方法であって、建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行って建物の全層の最大層間変形角を推定するようにしたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の建物の応答推定方法においては、質点系モデルによる時刻歴応答解析を行って建物の最大変形時の等価剛性を算定し、得られた等価剛性を基にして建物のモード系を再計算して更新し、更新した建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行うようにしたことで、従来法と比較し、建物応答が１／１００ｒａｄ以上となる強非線形の領域まで精度よく応答を推定することが可能になる。
【００１４】
すなわち、本発明の建物の応答推定方法によれば、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法を示す図である。
【図２】従来の建物の応答推定方法を示すフロー図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法を示すフロー図である。
【図４】従来法と、本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法とで全層での最大層間変形角を推定し、その結果を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１から図４を参照し、本発明の一実施形態に係る建物の応答推定方法について説明する。
【００１７】
本実施形態の建物の応答推定方法は、オフィスビルやマンション等の多層構造の建物の地震時応答、健全性を確認、把握するための方法に関するものである。
【００１８】
はじめに、本実施形態の建物の応答推定方法では、図１に示すように、建物の限られた階にセンサを設置し、地震時に、この限られた階の少ないセンサで取得した情報から建物の各階、建物の全体の応答を推定する。
【００１９】
ここで、従来では、図２に示すように、建物の設計モデルと、限られた階に設置したセンサからの情報（限られた階のセンサ情報）とから、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いて解析を行い、全層での最大層間変形角を推定する。
【００２０】
これに対し、本実施形態の建物の応答推定方法では、図３に示すように、建物の設計モデルと限られた階のセンサ情報から得られた地震波形を与条件とし、まず、設計モデルの時刻歴応答解析の結果から非線形応答解析（質点系モデルによる時刻歴応答解析）を行い、この解析によって最大変形時の等価剛性を算定する。
【００２１】
次に、得られた等価剛性を基に対象建物のモード系の再計算を行って更新し、更新した対象建物のモード系で、モードの重ね合わせによる全層応答推定法を用いた解析を行い、全層での最大層間変形角を推定する。
【００２２】
図４は、従来法と、本実施形態の建物の応答推定方法で、全層での最大層間変形角を推定した結果を示している。
【００２３】
この図に示す通り、従来法では最大層間変形角が１／１００ｒａｄを超えるような非線形領域で建物全層での応答が過少評価されてしまう。
【００２４】
これに対し、本実施形態の建物の応答推定方法では、最大層間変形角が１／１００ｒａｄを超えるような非線形領域でも建物全層での応答が精度よく推定されており、モード系を更新することで推定精度が大幅に向上することが確認された。
【００２５】
したがって、本実施形態の建物の応答推定方法においては、限られた階に設置されたセンサ情報から建物全層の応答を推定する従来法と比較し、建物応答が１／１００ｒａｄ以上となる強非線形の領域まで精度よく応答を推定することができる。
【００２６】
すなわち、本実施形態の建物の応答推定方法によれば、限られた階に設置したセンサで得られた建物の地震時応答情報に基づいて、建物全層での応答を線形領域から強非線形領域まで精度よく求めることが可能になる。
【００２７】
以上、本発明に係る建物の応答推定方法の一実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。
【図１】
0006464484.tif 000002
【図２】
0006464484.tif 000003
【図３】
0006464484.tif 000004
【図４】
0006464484.tif 000005