(57)【要約】【課題】信頼性の高い耐震診断を効率よく行うことのできる構造物の損傷危険度判定システムおよびプログラムを提供すること。【解決手段】入力地震波を生成する地震波生成手段１１と、地震波生成手段１１によって生成された入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答を演算するとともに、当該動的応答を記憶装置２１へ出力する動的解析手段１２と、地震波生成手段１１と動的解析手段１２とを繰り返し実行させるとともに、地震波生成手段１１で生成すべき入力地震波の特性を設定する解析制御手段１３と、記憶手段２１に記憶された複数の動的応答に基づいて構造物の損傷危険度を判定するとともに、当該損傷危険度のデータを表示装置３０へ出力する判定手段２２とで構造物の損傷危険度判定システムを構成する。【選択図】　　　　　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造物の損傷危険度を動的解析の結果に基づいて判定する構造物の損傷危険度判定システムであって、
入力地震波を生成する地震波生成手段と、
前記地震波生成手段によって生成された入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答を演算するとともに、当該動的応答を記憶装置へ出力する動的解析手段と、
前記地震波生成手段と前記動的解析手段とを繰り返し実行させるとともに、前記地震波生成手段で生成すべき入力地震波の特性を設定する解析制御手段と、
前記記憶装置に記憶された複数の動的応答に基づいて前記構造物の損傷危険度を判定するとともに、当該損傷危険度のデータを表示装置へ出力する判定手段とを備えることを特徴とする構造物の損傷危険度判定システム。
【請求項２】
コンピュータに構造物の損傷危険度を動的解析の結果に基づいて判定させるための構造物の損傷危険度判定プログラムであって、
コンピュータに、入力地震波を生成する地震波生成手段と、
前記地震波生成手段によって生成された入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答を演算するとともに、当該動的応答のデータを記憶装置へ出力する動的解析手段と、
前記地震波生成手段と前記動的解析手段とを繰り返し実行させるとともに、前記地震波生成手段で生成すべき入力地震波の特性を設定する解析制御手段と、
前記記憶装置に記憶された複数の動的応答に基づいて前記構造物の損傷危険度を判定するとともに、当該損傷危険度のデータを表示装置へ出力する判定手段とを実行させるための構造物の損傷危険度判定プログラム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、構造物の損傷危険度を判定するための構造物の損傷危険度判定システムおよび当該損傷危険度の判定をコンピュータに実行させるための構造物の損傷危険度判定プログラムに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、構造物の動的解析モデルに適宜な地震波を入力して動的解析を実行するとともに、この動的解析で得られた応力度や変位量に基づいて、構造物の耐震設計あるいは耐震診断を行うことがある。
【０００３】
動的解析を行う場合には、動的解析モデルに入力する地震波の選定が重要である。従来は、予め準備された標準地震波、構造物が建設される地域の近傍で観測された観測地震波、地盤の特性を考慮して作成された模擬地震波などの中から、最適なものを２〜３種類選択して動的解析を実行していた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、地震波の特性（周波数特性、継続時間、振幅最大値、振動方向など）は、地震ごとに異なり、また、地盤特性も千差万別であるため、動的解析に用いた地震波と同一あるいは近似する特性を有する地震波が構造物に作用することはほとんどない。
【０００５】
そして、地震波の特性が異なれば、当然に構造物の各部に発生する応力や変形も異なってしまうため、例えば、ある地震波を用いて構造物の損傷危険度（損傷する可能性の高さ）を判定したとしても、その判定結果が他の地震波の場合に適用できるとは限らず、信頼性が低い。
【０００６】
そこで、本発明は、信頼性の高い耐震診断を効率よく行うことのできる構造物の損傷危険度判定システムおよびプログラムを提供することを課題とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
このような課題を解決するために、請求項１の発明は、構造物の損傷危険度を動的解析の結果に基づいて判定する構造物の損傷危険度判定システムであって、入力地震波を生成する地震波生成手段と、前記地震波生成手段によって生成された入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答を演算するとともに、当該動的応答を記憶装置へ出力する動的解析手段と、前記地震波生成手段と前記動的解析手段とを繰り返し実行させるとともに、前記地震波生成手段で生成すべき入力地震波の特性を設定する解析制御手段と、前記記憶装置に記憶された複数の動的応答に基づいて前記構造物の損傷危険度を判定するとともに、当該損傷危険度のデータを表示装置へ出力する判定手段とを備えることを特徴とする。
【０００８】
かかる構造物の損傷危険度判定システムによると、特性の異なる入力地震波を用いて繰り返し動的解析を実行するとともに、蓄積された解析結果（動的応答）を総合して構造物の損傷危険度を判定するので、信頼性の高い耐震診断を行うことができる。また、解析制御手段により入力地震波の特性の変更、動的解析および動的解析結果の記憶（蓄積）が自動的に実行されるので効率よく耐震診断を行うことができる。
【０００９】
請求項２の発明は、コンピュータに構造物の損傷危険度を動的解析の結果に基づいて判定させるための構造物の損傷危険度判定プログラムであって、コンピュータに、入力地震波を生成する地震波生成手段と、前記地震波生成手段によって生成された入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答を演算するとともに、当該動的応答を記憶装置へ出力する動的解析手段と、前記地震波生成手段と前記動的解析手段とを繰り返し実行させるとともに、前記地震波生成手段で生成すべき入力地震波の特性を設定する解析制御手段と、前記記憶装置に記憶された複数の動的応答に基づいて前記構造物の損傷危険度を判定するとともに、当該損傷危険度のデータを表示装置へ出力する判定手段とを実行させるための構造物の損傷危険度判定プログラムである。
【００１０】
かかる構造物の損傷危険度判定プログラムによると、コンピュータに構造物の損傷危険度を判定させることができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】
図１は本発明に係る構造物の損傷危険度判定システムを示す機能ブロック図、図２は構造物の損傷レベルを判定した状況を示す模式図、図３は損傷危険度データテーブルの一例を示す模式図、図４は構造物の損傷危険度を判定した状況を示す模式図である。
【００１３】
本発明に係る構造物の損傷危険度判定システム（以下、「危険度判定システム」という）は、図１に示すように、解析実行部１０および危険度判定部２０を備え、特性の異なる複数の入力地震波に対する構造物の動的応答を解析実行部１０で演算するとともに、この解析実行部１０で演算された解析結果に基づいて、危険度判定部２０で構造物の損傷危険度を判定し、この判定結果を表示装置３０に表示するものである。
【００１４】
解析実行部１０は、地震波生成手段１１、動的解析手段１２および解析制御手段１３から構成される。
【００１５】
地震波生成手段１１は、後記する解析制御手段１３で設定した地震波の特性に基づいて入力地震波を生成する。入力地震波を生成する手段としては、例えば、目標とする応答スペクトル（周波数と最大加速度（最大速度、最大変位）の関数）に適合するように、基本地震波データベースＤ１に格納されている観測地震波の加速度振幅（もしくは速度振幅、変位振幅）を周波数領域で調節する方法がある。また、入力地震動の特性としては、応答スペクトルの他、継続時間、位相、振幅包絡線、振動方向などがある。
【００１６】
動的解析手段１２は、地震波生成手段１１によって生成された入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答（応力値やひずみ量など）を演算するものであり、さらに、得られた動的応答を記憶装置２１に出力するものである。なお、構造物（動的解析モデル）の動的応答は、公知の動的解析手法（動的解析プログラム）を利用してコンピュータにより演算されるが、構造物の損傷を精度よく推定するという観点から、好適には、材料の非線形性を考慮した時刻歴応答解析を利用するのがよい。
【００１７】
ここで、動的解析モデルは、通常の耐震設計に用いられる三次元骨組モデルや三次元有限要素モデルであり、例えば、シェル要素、ソリッド要素、梁要素、バネ要素などで構造物をモデル化したものである。動的解析モデルの各要素の剛性（弾性係数）、質量、減衰定数など（以下、物性値と総称する）は、構造物を設計した際に用いたものでもよいが、解析精度をより向上させるために、実際の動的応答特性（固有周期、応答倍率など）に適合するように補正した物性値を用いてもよい。例えば、常時微動に対する動的応答や加振点に加えた衝撃に対する動的応答を、構造物の各所に取り付けた加速度計やひずみゲージなどの計測器により計測し、動的解析モデルの動的応答特性が実測により得られた構造物の動的応答特性と等しくなるように、動的解析モデルの物性値を補正する、といった方法がある。また、構造物の損傷レベルを判定するといった観点から、動的解析モデルの各要素は、材料の非線形性を考慮したものがよい。
【００１８】
また、動的解析手段１２は、演算された動的応答に対する構造物各部の損傷レベルを、動的応答（応力値、ひずみ量、曲げモーメントなど）と損傷レベルとの関係が予め規定された損傷レベルデータテーブルＤ２を参照して判定する。すなわち、動的応答から部材の損傷レベルを判定することができる。
例えば、構造物を構成する部材が鉄筋コンクリート製であれば、部材の曲げモーメントの大きさと損傷レベルとの関係を損傷レベルデータテーブルＤ２に規定しておくことで、動的解析により演算された曲げモーメントから部材の損傷レベルを判定することができる。
【００１９】
より具体的には、図２に示すように、動的解析により演算された部材の曲げモーメントＭｄが、曲げひび割れモーメントＭｃよりも小さい（Ｍｄ＜Ｍｕ）場合を損傷レベル「Ｌ１」、曲げひび割れモーメントＭｃ以上降伏曲げモーメントＭｙ未満（Ｍｃ≦Ｍｄ＜Ｍｙ）の場合を損傷レベル「Ｌ２」、降伏曲げモーメントＭｙ以上曲げ耐力Ｍｕ未満（Ｍｙ≦Ｍｄ＜Ｍｕ）の場合を損傷レベル「Ｌ３」、曲げ耐力Ｍｕ以上の場合（Ｍｕ≦Ｍｄ）を損傷レベル「Ｌ４」と規定しておけば、曲げモーメントＭｄの大きさから容易に損傷レベルを判定することができる。ここで、曲げひび割れモーメントＭｃは引張縁コンクリートが曲げ強度に達するときの曲げモーメント、降伏曲げモーメントＭｙは引張鉄筋が降伏する曲げモーメント、曲げ耐力Ｍｃは圧縮縁のコンクリートが終局ひずみに達するときの曲げモーメントである。
【００２０】
そして、構造物を構成する部材の動的応答、損傷レベルなど動的解析手段１２で得られた各種データは、入力地震波の情報とともに記憶装置２１へ出力される。
【００２１】
解析制御手段１３は、地震波生成手段１１と動的解析手段１２とを繰り返し実行させるものである。また、解析制御手段１３により、入力地震波の特性（応答スペクトル特性や継続時間）が所定の規則にしたがって毎回変更（再設定）される。したがって、地震波生成手段１１では、毎回異なる特性の入力地震波が生成されることになる。
【００２２】
危険度判定部２０は、記憶装置２１と判定手段２２とから構成される。
【００２３】
記憶装置２１は、動的解析手段１２から出力された構造物の動的応答、損傷レベルといった各種データを記憶するためのもので、例えば、磁気ディスクや半導体メモリといったものである。また、解析実行部１０では、入力地震波の特性を変更して繰り返し動的解析が実行されるので、記憶装置２１には、様々な入力地震波に対する動的解析結果が蓄積される。
【００２４】
判定手段２２は、記憶装置２１に蓄積（記憶）された複数の動的応答に基づいて構造物各部の損傷危険度を判定するとともに、判定結果を表示装置３０に出力する。
損傷危険度を判定する際には、記憶装置２１に蓄積されたデータに統計処理を施したうえで、以下に説明する損傷危険度データテーブルＤ３を参照して損傷危険度を判定する。
【００２５】
図３は、損傷危険度データテーブルＤ３の一例を示したものである。図示の損傷危険度データテーブルＤ３では、動的解析を実行した回数（すなわち、入力地震波の数）に対する損傷レベル「Ｌ４」と判定された回数の割合を基準にして損傷危険度が規定されている。より具体的には、動的解析を実行した回数に対する損傷レベル「Ｌ４」と判定された回数の割合が２５％未満の場合を損傷危険度「Ａ」、２５％以上５０％未満の場合を損傷危険度「Ｂ」、５０％以上７５％未満の場合を損傷危険度「Ｃ」、７５％以上の場合を損傷危険度「Ｄ」と規定されており、損傷レベル「Ｌ４」と判定された頻度によって損傷危険度が判定される。この場合、例えば、損傷危険度が「Ｄ」と判定された部材は、どのような特性の入力地震波に対しても損傷する危険性が高いということになり、損傷危険度が「Ａ」と判断された部材は、損傷する危険性が低いということになる。
【００２６】
なお、図３に示す損傷危険度データテーブルＤ３の内容は一例であり、適宜変更しても差し支えない。
【００２７】
表示装置３０は、判定手段２２から出力された損傷危険度を表示するためのものであり、例えば、コンピュータと接続されたモニタ表示装置である。
【００２８】
次に、解析実行部１０の動作を、図１および図５を参照して説明する。ここで、図５は解析実行部１０の動作を示すフローチャートである。
【００２９】
まず、解析制御手段１３を起動すると、入力地震波の特性が設定され（ステップＳ１）、続いて解析制御手段１３で設定された入力地震波の特性に基づいて地震波生成手段１１により入力地震波が生成される（ステップＳ２）。
【００３０】
続いて、動的解析手段１２が起動され、動的解析モデルと地震波生成手段１１により生成された入力地震波とから、所定の動的解析方法によって入力地震波に対する動的解析モデルの動的応答が演算され（ステップＳ３）、続いて、損傷レベルデータテーブルＤ２の中から当該動的応答に対応する損傷レベルが検索され、構造物各部の損傷レベルが判定される（ステップＳ４）。
【００３１】
次に、ステップＳ３で演算された構造物を構成する部材の動的応答、ステップＳ４で判定された損傷レベルといった各種データが入力地震波の情報とともに記憶装置２１へ出力され、記憶装置２１に記憶される（ステップＳ５）。
【００３２】
また、ステップＳ１〜ステップＳ５は、入力地震波の特性を変更しつつ、終了の指示があるまで自動的に繰り返し実行される。すなわち、様々な特性の入力地震波に対する動的解析結果（動的応答、損傷レベルなど）が危険度判定部２０の記憶装置２１に蓄積されることになる。
【００３３】
そして、記憶装置２１に蓄積された複数の動的解析結果に基づいて構造物各部の損傷危険度が判定手段２２により判定されるとともに、当該損傷危険度のデータが表示装置３０へ出力され、表示装置３０に表示される。なお、解析実行部１０と危険度判定部２０とは、それぞれ独立して動作する。すなわち、解析実行部１０が動作しているときでも、危険度判定部２０（判定手段２２）を起動することが可能である。この場合には、判定手段２２を起動する時点までに記憶装置２１へ蓄積された動的解析結果に基づいて構造物各部の損傷危険度が判定される。また、解析実行部１０の動作が終了した時点で、自動的に、あるいは手動により危険度判定部２０（判定手段２２）が起動するように構成してもよい。
【００３４】
このように、それぞれ特性の異なる複数の入力地震波に対する動的解析結果に基づいて、構造物各部の損傷危険度が判定されるので、信頼性の高い耐震診断を行うことができる。
【００３５】
なお、解析実行部１０および危険度判定部２０における各処理は、一つのコンピュータで実行してもよいが、それぞれ別のコンピュータで実行させても差し支えない。
【００３６】
【発明の効果】
本発明によれば、特性の異なる（入力）地震波を用いて繰り返し動的解析を実行するとともに、蓄積された解析結果を総合して構造物の損傷危険度を判定するので、信頼性の高い耐震診断を行うことができる。また、解析制御手段により入力地震波の特性の変更、動的解析および動的解析結果（動的応答）の記憶（蓄積）が自動的に実行されるので効率よく耐震診断を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る構造物の損傷危険度判定システムを示す機能ブロック図である。
【図２】構造物の損傷レベルを判定した状況を示す模式図である。
【図３】損傷危険度データテーブルの一例を示す模式図である。
【図４】構造物の損傷危険度を判定した状況を示す模式図である。
【図５】解析実行部の動作を示すフローチャートである。
【符号の説明】
１０　　解析実行部
１１　　地震波生成手段
１２　　動的解析手段
１３　　解析制御手段
２０　　危険度判定部
２１　　記憶装置
２２　　判定手段
３０　　表示装置
Ｄ１　　基本地震波データベース
Ｄ２　　損傷レベルデータテーブル
Ｄ３　　損傷危険度データテーブル
【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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