(57)【要約】【課題】建築物の構造部材の補強部材を取り出すことなく、その地震等による損傷度を容易に調べることのできる方法を提供する。【解決手段】壁１Ａ，１Ｂ間に設けられた鉄骨梁２の長さ方向に延長する板状の試験片３の一端３ａを、一方の壁１Ａに固定し、他端３ｂを、上記鉄骨梁２の上記壁１Ｂ側に取付けられたレール部材４のレール溝４ｋに沿って移動する可動ブロック５に固定し、地震時の上記試験片３の変形に伴う上記可動ブロック５の両端部５ａ，５ｂの側の上記鉄骨梁２の厚み方向における最大移動距離を、上記可動ブロック５からの力が作用する方向にのみ、上記レール部材４上を移動可能な検知片６ａ，６ｂの停止位置から求めて、この最大移動距離から、上記鉄骨梁２の損傷度を推定するようにした。【選択図】　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の互いに対向する２つの構造部材間に設けられた補強部材の長さ方向に延長する板片の一端を上記構造部材の一方に固定するとともに、上記補強部材に繰り返し応力が作用したときの、上記板片の他端側の最大変位量を記録する手段を設け、上記記録された最大変位量から、上記補強部材の損傷度を推定するようにしたことを特徴とする構造物の補強部材の損傷度推定方法。
【請求項２】
上記板片の他端側を、上記補強部材に、上記板片の幅方向に平行な向きに取付けられたレール部材に沿って移動可能なブロックに固定し、上記ブロックの少なくとも一方あるいは両方の端部側に、上記板片の幅方向における最大移動距離を記録する手段を設け、上記記録された最大移動距離から上記補強部材の最大変位量を求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法。
【請求項３】
上記板片の他端側を、他方の構造部材の上記板片の固定端に対向する位置に取付けられた、上記板片の幅方向に延長するレール部材に沿って移動可能なブロックに固定し、上記ブロックの少なくとも一方あるいは両方の端部側に、上記板片の幅方向における最大移動距離を記録する手段を設け、上記記録された最大移動距離から上記補強部材の最大変位量を求めるようにしたことを特徴とする請求項１に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法。
【請求項４】
上記ブロックの少なくとも一方あるいは両方の端部側に、取付け時には上記ブロックに当接し、上記ブロックからの力が作用する方向にのみ、上記レール部材上を移動可能な検知片を取付けて、上記検知片の移動距離から上記板片の最大移動距離を求めるようにしたことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法。
【請求項５】
互いに対向する２つの構造部材間に設けられた補強部材の長さ方向に延長する板片の一端を上記構造部材に固定するとともに、上記補強部材に繰り返し応力が作用したときの上記板片の変位に伴って移動する、上記板片の他端側の上記補強部材の幅方向における移動距離が、所定の距離を越えた回数を計数して記録する手段を設けて、上記板片の所定量以上の変位経験回数を記録し、上記記録された変位経験回数から上記補強部材の損傷度を推定するようにしたことを特徴とする構造物の補強部材の損傷度推定方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、建築物や橋梁などの構造物に地震などが作用したときの、上記構造物の構造部材を補強する補強部材の損傷度を推定する方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、地震の発生により、建築物の梁や柱、あるいは、橋脚等の構造物の部材がどの程度損傷したかを調べる方法としては、上記部材の外観を調べて、亀裂や歪みが見られるなど損傷度が大きいと思われる部材を実際に取り出して試験する方法がある。しかし、この方法では、試験に大きな費用がかかるだけでなく、当該部材を試験するために、構造物を補強する作業が必要なため、通常は、大きな損傷が起こった場合のみしか行われていない。
そこで、構造物の部材を取り出すことなく地震による損傷を調べる方法として、例えば、構造物が建築物である場合には、建築物内に地震計を設置して、得られた地震波形を用いて建築物の部材の損傷度を解析的に類推する方法や、構造物の部材に直接変位計等の計器を取付けて常時モニタリングし、地震時の時刻履歴等から地震時における当該部材の変位の大きさを計測して上記部材の損傷度を類推する方法などが行われている。
中でも、上記構造物の構造部材を補強する補強部材の梁や柱、あるいは、壁のような構造部材間を橋絡するように設けられた連結部材や、ブレース（筋違い）等の構造物の補強部材は、構造物の地震による損傷を推定するのに適した部材であり、また、容易に交換可能であるので、上記補強部材の損傷度を推定し、必要に応じて上記補強部材を交換することにより、上記構造物を適宜補強することができるという利点を有する。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記方法では、建築物の構造部材や補強部材の変位の大きさ等を常時モニタリングしている計器、地震を感知してそれを記録する機器等が必要であり、また、データを取り出す手間も大きいといった問題点があった。
【０００４】
本発明は、従来の問題点に鑑みてなされたもので、建築物の構造部材の補強部材を取り出すことなく、その地震等による損傷度を容易に調べることのできる方法を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、鋭意検討を重ねた結果、構造部材間に設けられた補強部材の近傍に、上記補強部材の長さ方向に延長する板片の一端が上記構造部材の一方に固定し、地震時における上記板片の他端側の最大変位量、または、変位量が所定の変位量以上となる変位経験回数を調べることにより、上記補強部材の損傷度を容易に推定することができることを見いだし、本発明に到ったものである。
すなわち、請求項１に記載の発明は、建築物や橋脚などの構造物の梁や柱、あるいは、壁のような構造部材間を橋絡するように設けられた連結部材や、ブレース（筋違い）等の構造物の補強部材の損傷度を推定する方法であって、構造物の互いに対向する２つの構造部材間に設けられた補強部材の長さ方向に延長する板片の一端を上記構造部材の一方に固定するとともに、上記補強部材に繰り返し応力が作用したときの、上記板片の他端側の最大変位量を記録する手段を設けて、上記記録された最大変位量から上記補強部材の損傷度を推定するようにしたことを特徴とする。
【０００６】
請求項２に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法は、上記板片の他端側を、上記補強部材に、上記板片の幅方向に平行な向きに取付けられたレール部材に沿って移動可能なブロックに固定し、上記ブロックの少なくとも一方あるいは両方の端部側の上記板片の幅方向における最大移動距離を記録する手段を設け、上記記録された最大移動距離から上記補強部材の最大変位量を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００７】
また、請求項３に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法は、上記板片の他端側を、他方の構造部材の上記板片の固定端に対向する位置に取付けられた、上記板片の幅方向に延長するレール部材に沿って移動可能なブロックに固定し、上記ブロックの少なくとも一方あるいは両方の端部側に、上記板片の幅方向における最大移動距離を記録する手段を設け、上記記録された最大移動距離から上記補強部材の最大変位量を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００８】
請求項４に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法は、請求項２または請求項３に記載の上記ブロックの少なくとも一方あるいは両方の端部側に、取付け時には上記ブロックに当接し、上記ブロックからの力が作用する方向にのみ、上記レール部材上を移動可能な検知片を取付けて、上記検知片の移動距離から上記板片の最大移動距離を求めるようにしたことを特徴とする。
【０００９】
請求項５に記載の構造物の補強部材の損傷度推定方法は、互いに対向する２つの構造部材間に設けられた補強部材の長さ方向に延長する板片の一端を上記構造部材に固定するとともに、上記補強部材に繰り返し応力が作用したときの上記板片の変位に伴って移動する、上記板片の他端側の上記補強部材の幅方向における移動距離が、所定の距離を越えた回数を計数して記録する手段を設けて、上記板片の所定量以上の変位経験回数を記録し、上記記録された変位経験回数から上記補強部材の損傷度を推定するようにしたことを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について説明する。
実施の形態１．
図１（ａ），（ｂ）は、本発明の実施の形態１に係る構造物の補強部材の損傷度推定方法を示す図で、１Ａ，１Ｂは互いに対向するように構築された建築物の壁、２は上記壁１Ａ，１Ｂ間にわたされた補強部材であるＨ鋼から成る鉄骨梁、３は一方の端部３ａが一方の壁１Ａに固定され、上記鉄骨梁２の長さ方向に延長する、鉄骨梁２の長さよりも長さの短い板状の試験片で、この試験片３は板の幅方向（平面部）が上記鉄骨梁２の上下方向（厚み方向）を向くように上記壁１Ａに固定される。
４は上記鉄骨梁２の上フランジ２ａと下フランジ２ｂ間を橋絡するように取付けられた、上記鉄骨梁２の上下方向に延長するレール溝４ｋを有するレール部材、５はこのレール部材４に、上記レール溝４ｋに沿って移動可能に取付けられた、断面形状が略工の字状の可動ブロックで、この可動ブロック５の一方の面５ｚに、上記試験片３の壁１Ａ側に固定された端部（固定端）３ａとは反対側の端部（自由端）３ｂが固定されている。また、６ａ，６ｂは、上記レール部材４に、取付け時には上記可動ブロック５の上下方向の両端部５ａ，５ｂ側に当接し、上記可動ブロック５からの力が作用する方向にのみ、上記レール溝４ｋに沿って移動可能に取付けられた検知片である。
このような検知片６ａ，６ｂとしては、例えば、図１（ｃ）に示すように、断面形状を略工の字状（あるいは、Ｔ字状）とし、検知片６ａ，６ｂのレール溝４ｋと接する部分６ｓの幅をレール溝４ｋの溝幅よりも若干狭くするとともに、可動ブロック５から力を受けた場合には上記レール溝４ｋに沿って滑らかに移動し、可動ブロック５から力が作用しない場合には上記レール溝４ｋ上に留まっていることができるように、上記レール溝４ｋと接する部分６ｓを樹脂やゴム材等の弾性部材、あるいは、磁性部材で構成するなどして実現できる。また、自己潤滑性を有する材料を用いたり、摺動面に潤滑剤を塗るなどして、レール溝４ｋとの摩擦を必要最小限にすることが望ましい。
【００１１】
建築物に、例えば、地震時のような繰り返し応力が作用すると、図２に示すように、上記試験片３の自由端３ｂは、上記壁１Ａの変位に追従して上下に振れる。この自由端３ｂの上下方向の振れが大きいほど、壁１Ａ，１Ｂ間にわたされた補強部材である鉄骨梁２の振れも大きく、その損傷度が大きくなるので、上記自由端３ｂの上下方向の振れの最大値と、上記鉄骨梁２の損傷度との関係を予め実験により求めておけば、上記自由端３ｂの振れの最大値を求めることで、上記鉄骨梁２の損傷度を推定することができる。
本例では、上記のように、試験片３の自由端３ｂを鉄骨梁２の厚み方向にレール溝４ｋを有するレール部材４に沿って移動可能な可動ブロック５に取付け、図３（ａ）に示すように、地震時に上記試験片３の自由端３ｂが鉄骨梁２の幅方向の上下に振れて、上記可動ブロック５が上下方向に往復運動したとき、上記可動ブロック５によってそれぞれレール部材４の上方向及び下方向に移動させられた検知片６ａ，６ｂの位置を読み取ることにより、上記可動ブロック５の上記鉄骨梁２の幅方向における最大移動距離を検知して、上記鉄骨梁２の損傷度を推定する。
【００１２】
このとき、上記検知片６ａ，６ｂは上記可動ブロック５からの力が作用する方向にのみしか移動しないので、地震が終わって試験片３が静止し、可動ブロック５がもとの位置に戻っても、上記検知片６ａ，６ｂは，図３（ｂ）に示すように、可動ブロック５の最大振幅位置に留まっているので、上記可動ブロック５の上記鉄骨梁２の厚み方向における最大移動距離を記録することができる。
すなわち、次に地震があった場合、これが前にあった地震の内の最大のものよりも小さい場合には、試験片３の連結された上記可動ブロック５は上記検知片６ａ，６ｂを押すことがないので、上記検知片６ａ，６ｂの位置は変わらず、一方、新たな地震が前にあった地震の内の最大のものよりも大きければ、上記可動ブロック５は上記検知片６ａ，６ｂを押して、上記検知片６ａ，６ｂをレール部材４の上方向及び下方向に更に移動させるので、上記検知片６ａ，６ｂの位置は、常に、上記可動ブロック５の上記鉄骨梁２の幅方向における最大移動距離を記憶していることになる。
【００１３】
このように、本実施の形態１では、建築物の互いに対向する壁１Ａ，１Ｂ間に設けられた鉄骨梁２の長さ方向に延長する板状の試験片３の一方の端部３ａを、一方の壁１Ａに固定し、他方の端部３ｂを、上記鉄骨梁２の上記壁１Ｂ側に取付けられたレール部材４のレール溝４ｋに沿って移動する可動ブロック５に固定し、地震時の上記試験片３の変位に伴う上記可動ブロック５の両端部５ａ，５ｂの側の上記鉄骨梁２の幅方向における最大移動距離を、上記可動ブロック５の両端側に取付けた、上記可動ブロック５からの力が作用する方向にのみ、上記レール部材４上を移動可能な検知片６ａ，６ｂの停止位置から求めて、この最大移動距離から、上記鉄骨梁２の損傷度を推定するようにしたので、簡単な構成で鉄骨梁２の最大変位量を推定することができ、鉄骨梁２の損傷度を容易に調べることができる。
【００１４】
なお、図２に示すように、壁１Ａ，１Ｂに試験片３，３’の一端をそれぞれ固定し、それぞれの自由端３ｂ，３’ｂの振れをそれぞれ求めるようにしてもよい。このときには、上記壁１Ａに対向する壁１Ｂに第２の試験片３’の固定端を設ける。これにより、鉄骨梁２の損傷度を更に正確に推定することができる。
また、上記実施の形態１では、レール部材４を鉄骨梁２に取付けたが、図４に示すように、レール部材４を、試験片３の固定端３ａ側の壁１Ａに対向する壁１Ｂに、直接取付けるようにしてもよい。あるいは、図５（ａ），（ｂ）に示すように、鉄骨梁２の厚みに延長するレール溝７ｋを有するレール部材７を、支持部材８を介して壁１Ｂに取付けるとともに、試験片３の自由端３ｂからレール部材７側に突出する連結片９を設け、この連結片９により、上記検知片６ａ，６ｂをそれぞれ上方向、下方向に移動させるようにしてもよい。
なお、上記検知片６ａ，６ｂを省略して、可動ブロック５の上下方向の両端部５ａ，５ｂにペン等を取付けて、上記両端部５ａ，５ｂの軌跡を記録するようにしてもよい。また、上記レール部材４，７としては、鉄骨梁２の厚みに延長するレール溝４ｋ，７ｋを有するものであればよく、外郭形状も円柱、多角形など任意に構成することができる。
【００１５】
実施の形態２．
上記実施の形態１では、試験片３の自由端３ｂに連結された可動ブロック５の両端側に取付けた検知片６ａ，６ｂの停止位置から、上記可動ブロック５の最大移動距離を求めて、上記鉄骨梁２の損傷度を推定するようにしたが、図６（ａ）に示すように、鉄骨梁２の上フランジ２ａと下フランジ２ｂ間を橋絡するように設けられた取付部材１０にカウンタ１１を設置し、地震による試験片３の自由端３ｂ側の厚み方向（上下方向）の変位量が所定の大きさを越えた回数を計数することにより、上記試験片３の所定量以上の変位の経験回数を計測して記録し、この記録された変位経験回数から上記鉄骨梁２の損傷度を推定するようにしてもよい。
具体的には、カウンタ本体１１ａとこのカウンタ本体１１ａから突出し、カウンタ本体１１ａに弱いバネで連結された可動腕１１ｂとを有するカウンタ１１を準備し、このカウンタ１１を、可動腕１１ｂの先端が上記自由端３ｂの移動経路に突出するように上記取付部材１０に取付ける。このとき、図６（ｂ）に示すように、可動腕１１ｂの先端部の上記自由端３ｂと接触する側の面にテーパをつけておけば、地震時には、上記試験片３が変位して上下方向に振れるので、上記振れの大きさが所定量以上の場合には、可動腕１１ｂの下端部が、相対的に、行きと帰りの２度、上記自由端３ｂによりカウンタ本体１１ａ側に押されるので、上記カウンタ１１には、上記変位経験回数１回に対して「２」がカウントされる。また、試験片３の変位量が小さい場合には、可動腕１１ｂは押されないので、カウンタ１１の計数値は変わらない。
なお、図７に示すように、カウンタ本体１１ａを壁１Ｂ側に取付けるとともに、試験片３の自由端３ｂからレール部材７側に突出する連結片９を設け、この連結片９により、カウンタ本体１１ａの可動腕１１ｂを押す構成としてもよい。
また、カウンタ１１は複数個取付けてもよい。これにより、複数の変位量に対する変位経験回数を記録することができるので、補強部材である鉄骨梁２の損傷度を更に詳しく調べることができる。
【００１６】
また、図８（ａ），（ｂ）に示すように、試験片３の自由端３ｂ側に、レール部となる開口部１２ｋを有する円筒状のレール部材１２を、取付部材１３を介して壁１Ｂに固定し、更に、試験片３の自由端３ｂに連結片９を取付け、この連結片９に上記開口部１２ｋに沿って移動可能な可動ブロック１４を取付け、可動ブロック１４の上部と下部（開口部１２ｋの延長方向）とに、上記実施の形態１と同様の検知片１５ａ，１５ｂを取付けて試験片３の最大移動距離を記憶するとともに、上記レール部材１２にカウンタ１１，１１を取付けて上記連結片９の変位経験回数を記録するようにし、上記記録された最大移動距離と変位経験回数の両方から上記鉄骨梁２の損傷度を推定するようにしてもよい。
【００１７】
また、上記試験片３を取付ける部材としては、上記のような壁１Ａ，１Ｂ間にわたされた鉄骨梁２に限るものではなく、柱、間柱、壁のような構造部材を補強する補強部材であればよい。特に、図９（ａ），（ｂ）に示すような、建築物において損傷度が測定し易い連層耐震壁５０の連結部材５１や、ブレース（筋違い）５２等の構造物の構造部材を補強する補強部材の損傷度を推定するようにすれば、繰り返し応力が上記補強部材に及ぼした損傷度を正確に推定することが可能となる。また、本発明は、建築物の補強部材だけでなく、橋梁の脚部などのような建築物以外の構造物の補強部材の損傷度の調査にも適応可能である。
【００１８】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、構造部材間に設けられた補強部材の近傍に、上記補強部材の長さ方向に延長する板片の一端を上記構造部材の一方に固定して、地震時における上記板片の他端側の最大変位量、または、変位量が所定の変位量以上となる回数（変位経験回数）を求め、上記最大変位量、または、上記変位経験回数から、上記補強部材の損傷度を容易に推定するようにしたので、補強部材を取り出すことなく、上記補強部材の地震等による損傷度を容易に、かつ、簡便に調べることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態１に係る構造物の補強部材の損傷度推定方法を示す図である。
【図２】補強部材の振れの状態を示す模式図である。
【図３】本実施の形態１に係る試験片の最大移動距離の記憶方法を示す図である。
【図４】試験片の最大移動距離の記憶方法の他の例を示す図である。
【図５】試験片の最大移動距離の記憶方法の他の例を示す図である。
【図６】本発明の実施の形態２に係る構造物の補強部材の損傷度推定方法を示す図である。
【図７】試験片の変位経験回数の記憶方法の他の例を示す図である。
【図８】最大移動距離と変位経験回数の同時測定方法を示す図である。
【図９】本発明の試験片の他の取付け箇所を示す図である。
【符号の説明】
１Ａ，１Ｂ　壁、２　鉄骨梁、３　試験片、３ａ　固定端、３ｂ　自由端、
４，７　レール部材、４ｋ，７ｋ　レール溝、５　可動ブロック、
６ａ，６ｂ　検知片、８　支持部材、９　連結片、１０　取付部材、
１１　カウンタ、１１ａ　カウンタ本体、１１ｂ　可動腕、
１２　円筒状のレール部材、１２ｋ　開口部、１３　取付部材、
１４　可動ブロック、１５ａ，１５ｂ　検知片。
【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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