(57)【要約】【課題】仕上げ材を剥がさずに建物の耐力要素の劣化を診断できる耐力要素劣化診断ユニット、耐力要素劣化診断システム、建物、及び耐力要素劣化診断方法を得る。【解決手段】ユニット建物１０において、劣化診断対象の耐力要素が設定応力以上の応力を受けた場合は、被検知カプセル４０の被覆部材４４に亀裂が生じると共に破断して、被検知部材４２及び着色塗料４６が被覆部材４４の外側に露出する。ここで、金属探知機６０を用いて上フランジ２３Ａに電磁波を作用させたとき、被覆部材４４が破断した部位では、被検知部材４２における電磁誘導により流れる渦電流Ｉによって磁場Ｍが変化する。そして、この磁場Ｍの変化が検出部６４で検出され、被検知部材４２が検知される。これにより、ユニット建物１０の外壁２１を剥がさなくても、耐力要素の劣化を診断することができる。【選択図】図５
2012002754.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電磁波で検知される材料で形成された被検知部材と、
電磁波を遮断する材料で形成され前記被検知部材を被覆すると共に建物を構成する耐力要素に取り付けられ、予め設定された設定応力に相当する水平力が前記耐力要素に作用したときに該設定応力により破断して前記被検知部材を露出させる被覆部材と、
を有する耐力要素劣化診断ユニット。
【請求項２】
前記被覆部材の外周面には、前記設定応力に基づいて形成された凹部を含み、前記設定応力が前記耐力要素に作用したときに破断が促進される破断促進部が設けられている請求項１に記載の耐力要素劣化診断ユニット。
【請求項３】
前記被覆部材の内側には、前記被検知部材に加えて着色塗料が混入されている請求項１又は請求項２に記載の耐力要素劣化診断ユニット。
【請求項４】
請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の耐力要素劣化診断ユニットと、
前記耐力要素劣化診断ユニットに電磁波を作用させて前記被検知部材を検知する検知手段と、
を有する耐力要素劣化診断システム。
【請求項５】
耐力要素と、
前記耐力要素に取り付けられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の耐力要素劣化診断ユニットと、
を有する建物。
【請求項６】
前記耐力要素は柱又は梁であり、
前記耐力要素劣化診断ユニットが、前記柱又は前記梁の長手方向及び短手方向の少なくとも一方向に複数設けられている請求項５に記載の建物。
【請求項７】
複数の前記耐力要素劣化診断ユニットの前記設定応力が異なっている請求項６に記載の建物。
【請求項８】
複数の前記耐力要素劣化診断ユニットが、前記柱又は前記梁から同一距離に設けられている請求項６又は請求項７に記載の建物。
【請求項９】
電磁波で検知される材料で形成された被検知部材と、電磁波を遮断する材料で形成され前記被検知部材を被覆すると共に建物を構成する耐力要素に取り付けられ、予め設定された設定応力が前記耐力要素に作用したときに破断して前記被検知部材を露出させる被覆部材と、を有する耐力要素劣化診断ユニットを取り付けた前記耐力要素に応力が作用した後に、前記耐力要素に電磁波を作用させて前記被検知部材を検知する検知工程を有する耐力要素劣化診断方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐力要素の劣化診断を行うための耐力要素劣化診断ユニット、耐力要素劣化診断システム、建物、及び耐力要素劣化診断方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、弾塑性体のエネルギー吸収部を有する耐力要素の劣化診断方法として、外力によるエネルギー吸収部の累積損傷値と、該エネルギー吸収部の表面に塗装された塗料の剥離量との間の相関関係を予め求めておき、外力発生後に該エネルギー吸収部の表面に塗装された塗料の剥離量から該エネルギー吸収部の劣化を診断する方法が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−３５１７４２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記特許文献１に開示された先行技術による場合、仕上げ材を剥がさないと塗料の剥離量を確認できず、仕上げ材を残したままの耐力要素の劣化診断が困難であった。
【０００５】
本発明は上記事実を考慮し、仕上げ材を剥がさずに建物の耐力要素の劣化を診断できる耐力要素劣化診断ユニット、耐力要素劣化診断システム、建物、及び耐力要素劣化診断方法を得ることが目的である。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
請求項１の発明に係る耐力要素劣化診断ユニットは、電磁波で検知される材料で形成された被検知部材と、電磁波を遮断する材料で形成され前記被検知部材を被覆すると共に建物を構成する耐力要素に取り付けられ、予め設定された設定応力に相当する水平力が前記耐力要素に作用したときに該設定応力により破断して前記被検知部材を露出させる被覆部材と、を有する。
【０００７】
請求項１の発明に係る耐力要素劣化診断ユニットでは、建物に地震などによる水平力が作用して耐力要素が塑性変形するとき、設定応力より小さい応力が耐力要素劣化診断ユニットに作用すると、耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材は破断せず、被検知部材は露出しない。ここで、例えば、金属探知機を用いて、耐力要素劣化診断ユニットを取り付けた位置の耐力要素に電磁波を作用させたとき、設定応力よりも小さい応力を受けた部位では、被覆部材が破断していないため電磁波が遮断され、被検知部材が検知されない。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が予め設定された変形よりも小さく、劣化の程度が低いことが分かる。
【０００８】
一方、設定応力以上の応力を受けた耐力要素では、耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材が破断して被検知部材が露出するため、この部位に電磁波を作用させると、被検知部材で電磁誘導による渦電流が生じ、磁場の変化が検知される。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が、予め設定された変形よりも大きく、劣化が進んでいることが分かる。このように、耐力要素劣化診断ユニットを用いた場合は、建物の仕上げ材を剥がさなくても、建物の外側から電磁波を作用させることで建物の耐力要素の劣化を診断することができる。
【０００９】
請求項２の発明に係る耐力要素劣化診断ユニットは、前記被覆部材の外周面には、前記設定応力に基づいて形成された凹部を含み、前記設定応力が前記耐力要素に作用したときに破断が促進される破断促進部が設けられている。
【００１０】
請求項２の発明に係る耐力要素劣化診断ユニットでは、破断するための設定応力が、破断促進部における凹部の大きさを変更することで変更可能となるので、破断促進部を設けない構成に比べて設定応力の変更が簡単になる。さらに、狙いとは異なる設定応力に合わせて一定の厚さで作製された被覆部材が既にあるときに、後加工により被覆部材の外周面に形成される凹部の大きさを変更することで設定応力が変更されるので、被覆部材の使用の無駄を無くすことができる。
【００１１】
請求項３の発明に係る耐力要素劣化診断ユニットは、前記被覆部材の内側には、前記被検知部材に加えて着色塗料が混入されている。
【００１２】
請求項３の発明に係る耐力要素劣化診断ユニットでは、耐力要素が変形して被覆部材が破断すると、被検知部材が露出するとともに着色塗料が被覆部材の外側に流出する。そして、流出した着色塗料は、耐力要素の変形部位に広がる。これにより、耐力要素の変形箇所が特定された後、該耐力要素を交換するために仕上げ材を取り除いたときに、耐力要素の変形部位に付着した着色塗料が目印となるので、交換又は補修すべき耐力要素を短時間で見つけることができる。
【００１３】
請求項４の発明に係る耐力要素劣化診断システムは、請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の耐力要素劣化診断ユニットと、前記耐力要素劣化診断ユニットに電磁波を作用させて前記被検知部材を検知する検知手段と、を有する。
【００１４】
請求項４の発明に係る耐力要素劣化診断システムでは、建物に地震などによる水平力が作用して耐力要素が塑性変形するとき、設定応力より小さい応力が耐力要素劣化診断ユニットに作用すると、耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材は破断せず、被検知部材は露出しない。ここで、検知手段を用いて、耐力要素劣化診断ユニットを取り付けた位置の耐力要素に電磁波を作用させたとき、設定応力よりも小さい応力を受けた部位では、被覆部材が破断していないため電磁波が遮断され、被検知部材が検知されない。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が予め設定された変形よりも小さく、劣化の程度が低いことが分かる。
【００１５】
一方、設定応力以上の応力を受けた耐力要素では、耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材が破断して被検知部材が露出するため、この部位に検知手段で電磁波を作用させると、被検知部材で電磁誘導による渦電流が生じ、磁場の変化が検知される。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が、予め設定された変形よりも大きく、劣化が進んでいることが分かる。このように、建物の仕上げ材を剥がさなくても、建物の外側から電磁波を作用させることで建物の耐力要素の劣化を診断することができる。
【００１６】
請求項５の発明に係る建物は、耐力要素と、前記耐力要素に取り付けられる請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の耐力要素劣化診断ユニットと、を有する。
【００１７】
請求項５の発明に係る建物では、建物が水平力を受けたとき、設定応力以上の応力を受けた耐力要素では、耐力要素の塑性変形により耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材が破断して被検知部材が露出するため、この部位に電磁波を作用させると、被検知部材で電磁誘導による渦電流が生じ、磁場の変化が検知される。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が、予め設定された変形よりも大きく、劣化が進んでいることが分かる。このように、建物の仕上げ材を剥がさなくても、建物の外側から電磁波を作用させることで建物の耐力要素の劣化を診断することができる。
【００１８】
請求項６の発明に係る建物は、前記耐力要素は柱又は梁であり、前記耐力要素劣化診断ユニットが、前記柱又は前記梁の長手方向及び短手方向の少なくとも一方向に複数設けられている。
【００１９】
請求項６の発明に係る建物では、耐力要素への耐力要素劣化診断ユニットの取り付け範囲が増加するので、耐力要素に対して設定応力の誤差分に相当する範囲で変動した応力が作用したときに、いずれかの耐力要素劣化診断ユニットで被覆部材の破断が生じることになる。これにより、劣化部位の特定の精度を上げることができる。
【００２０】
請求項７の発明に係る建物は、複数の前記耐力要素劣化診断ユニットの前記設定応力が異なっている。
【００２１】
請求項７の発明に係る建物では、耐力要素が変形したとき、異なる設定応力の耐力要素劣化診断ユニットのうち、実際の応力に近い設定応力となっている耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材が破断する。ここで、被覆部材が破断した耐力要素劣化診断ユニットの設定応力のデータを複数得られるので、１つの耐力要素劣化診断ユニットを用いた場合に比べて実際に作用した応力を特定し易くなり、劣化部位の特定の精度を上げることができる。
【００２２】
請求項８の発明に係る建物は、複数の前記耐力要素劣化診断ユニットが、前記柱又は前記梁から同一距離に設けられている。
【００２３】
請求項８の発明に係る建物では、柱又は梁から同一距離で、耐力要素への耐力要素劣化診断ユニットの取り付け範囲が増加するので、梁又は柱に対して設定応力の誤差分に相当する範囲で変動した応力が作用したときに、いずれかの耐力要素劣化診断ユニットで被覆部材の破断が生じることになる。これにより、劣化部位の特定の精度を上げることができる。
【００２４】
請求項９の発明に係る耐力要素劣化診断方法は、電磁波で検知される材料で形成された被検知部材と、電磁波を遮断する材料で形成され前記被検知部材を被覆すると共に建物を構成する耐力要素に取り付けられ、予め設定された設定応力が前記耐力要素に作用したときに破断して前記被検知部材を露出させる被覆部材と、を有する耐力要素劣化診断ユニットを取り付けた前記耐力要素に応力が作用した後に、前記耐力要素に電磁波を作用させて前記被検知部材を検知する検知工程を有する。
【００２５】
請求項９の発明に係る耐力要素劣化診断方法では、建物に地震などによる水平力が作用して耐力要素が塑性変形するとき、設定応力より小さい応力が耐力要素劣化診断ユニットに作用すると、耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材は破断せず、被検知部材は露出しない。ここで、耐力要素劣化診断ユニットを取り付けた位置の耐力要素に電磁波を作用させたとき、設定応力よりも小さい応力を受けた部位では、被覆部材が破断していないため電磁波が遮断され、被検知部材が検知されない。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が予め設定された変形よりも小さく、劣化の程度が低いことが分かる。
【００２６】
一方、設定応力以上の応力を受けた耐力要素では、耐力要素劣化診断ユニットの被覆部材が破断して被検知部材が露出するため、この部位に電磁波を作用させると、被検知部材で電磁誘導による渦電流が生じ、磁場の変化が検知される。これにより、検知した部位の耐力要素の塑性変形が、予め設定された変形よりも大きく、劣化が進んでいることが分かる。このように、建物の仕上げ材を剥がさなくても、建物の外側から電磁波を作用させることで建物の耐力要素の劣化を診断することができる。
【発明の効果】
【００２７】
以上説明したように、請求項１に記載の本発明に係る耐力要素劣化診断ユニットによれば、仕上げ材を剥がさずに建物の耐力要素の劣化を診断できるという優れた効果を有する。
【００２８】
請求項２に記載の本発明に係る耐力要素劣化診断ユニットによれば、設定応力の変更を簡単に行うことができるとともに、被覆部材の使用の無駄を無くすことができるという優れた効果を有する。
【００２９】
請求項３に記載の本発明に係る耐力要素劣化診断ユニットによれば、交換又は補修すべき耐力要素を短時間で見つけることができるという優れた効果を有する。
【００３０】
請求項４に記載の本発明に係る耐力要素劣化診断システムによれば、建物の仕上げ材を剥がさずに建物の耐力要素の劣化を診断することができるという優れた効果を有する。
【００３１】
請求項５に記載の本発明に係る建物によれば、建物の仕上げ材を剥がさずに建物の耐力要素の劣化を診断することができるという優れた効果を有する。
【００３２】
請求項６に記載の本発明に係る建物によれば、耐力要素の劣化部位の特定の精度を上げることができるという優れた効果を有する。
【００３３】
請求項７に記載の本発明に係る建物によれば、耐力要素の劣化部位の特定の精度を上げることができるという優れた効果を有する。
【００３４】
請求項８に記載の本発明に係る建物によれば、耐力要素の劣化部位の特定の精度を上げることができるという優れた効果を有する。
【００３５】
請求項９に記載の本発明に係る耐力要素劣化診断方法によれば、仕上げ材を剥がさずに建物の耐力要素の劣化を診断できるという優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】第１実施形態に係るユニット建物を示す斜視図である。
【図２】第１実施形態に係る柱及び梁に被検知カプセルを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図３】（Ａ）、（Ｂ）第１実施形態に係る被検知カプセルの平断面図又は縦断面図である。
【図４】（Ａ）、（Ｂ）第１実施形態に係る被検知カプセルの他の実施例における平面図又は縦断面図である。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）第１実施形態に係る被検知カプセルの破断状態における平断面図又は縦断面図である。
【図６】（Ａ）第１実施形態に係る被検知カプセルの非破断状態での電磁波による検知状態を示す模式図である。（Ｂ）実施形態に係る被検知カプセルの破断状態での電磁波による検知状態を示す模式図である。
【図７】第２実施形態に係る柱及び梁の長手方向沿って複数の被検知カプセルを取り付けた状態を示す斜視図である。
【図８】（Ａ）、（Ｂ）第２実施形態に係る被検知カプセルの平断面図又は縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３７】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る耐力要素劣化診断ユニット、耐力要素劣化診断システム、建物、及び耐力要素劣化診断方法について説明する。
【００３８】
図１には、建物の一例としてのユニット建物１０が示されている。ユニット建物１０は、予め工場内で組み立てられた複数の箱型の建物ユニット１２を現地で基礎（図示省略）上に据え付けることにより構築された一階部分１４と、同様に一階部分１４の上に複数の箱型の建物ユニットを据え付けることにより構築された二階部分１６と、二階部分１６の上に据え付けられた屋根部（図示省略）と、を含んで構成されており、一階部分１４と二階部分１６の周囲には、複数のパネル材で構成された外壁２１（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）が取り付けられている。なお、図１では、ユニット建物１０の桁方向を矢印Ｙ方向、妻方向を矢印Ｘ方向、桁方向及び妻方向と直交する高さ方向を矢印Ｚ方向で示している。
【００３９】
建物ユニット１２は、矩形枠状に構成された天井フレーム２２及び床フレーム２４と、天井フレーム２２と床フレーム２４とを繋ぐ４本の柱２６とによって構成されている。天井フレーム２２、床フレーム２４、柱２６は、耐力要素の一例である。そして、天井フレーム２２は、矢印Ｙ方向に架設された天井桁梁２３と、矢印Ｘ方向に架設された天井妻梁２５とを含んで構成されている。なお、一例として、天井フレーム２２及び床フレーム２４は溝形鋼で構成されており、柱２６は角型で筒状の鋼管柱で構成されている。
【００４０】
図２には、柱２６、天井桁梁２３、及び天井妻梁２５で形成された仕口部３０周辺の構造が示されている。仕口部３０では、柱２６の矢印Ｙ方向の側面２６Ａに天井桁梁２３の一端が溶接されており、柱２６の矢印Ｘ方向の側面２６Ｂに天井妻梁２５の一端が溶接されている。なお、側面２６Ａと側面２６Ｂは互いに隣接配置されている。
【００４１】
天井桁梁２３は、前述のように溝形鋼で構成されており、矢印Ｚ方向に間隔をあけて対向配置された平板状の上フランジ２３Ａ、下フランジ２３Ｂと、上フランジ２３Ａ、下フランジ２３Ｂと直交配置されると共に上フランジ２３Ａ、下フランジ２３Ｂのそれぞれの一端を繋ぐ平板状のウェブ２３Ｃとで構成されている。同様に、天井妻梁２５は、溝形鋼で構成されており、矢印Ｚ方向に間隔をあけて対向配置された平板状の上フランジ２５Ａ、下フランジ２５Ｂと、上フランジ２５Ａ、下フランジ２５Ｂと直交配置されると共に上フランジ２５Ａ、下フランジ２５Ｂのそれぞれの一端を繋ぐ平板状のウェブ２５Ｃとで構成されている。
【００４２】
ここで、上フランジ２３Ａの上面、下フランジ２３Ｂの下面、上フランジ２５Ａの上面、下フランジ２５Ｂの下面、柱２６の側面２６Ａ、及び柱２６の側面２６Ｂには、耐力要素劣化診断ユニットの一例としての被検知カプセル４０が複数取り付けられている。なお、被検知カプセル４０は、詳細を後述する検知手段の一例としての金属探知機６０（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）とともに、耐力要素劣化診断システムの一例としての診断システム２０を構成している。また、本実施形態では、一例として、ユニット建物１０の各部に同じ被検知カプセル４０が取り付けられているものとして説明するが、上フランジ２３Ａの上面、下フランジ２３Ｂの下面、上フランジ２５Ａの上面、下フランジ２５Ｂの下面、柱２６の側面２６Ａ、及び柱２６の側面２６Ｂで設定応力の異なる被検知カプセル４０を取り付けてもよい。
【００４３】
次に、被検知カプセル４０について説明する。
【００４４】
図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被検知カプセル４０は、被検知部材４２と、被検知部材４２を被覆する被覆部材４４とを含んで構成されており、本実施形態では、さらに、被覆部材４４の内側に被検知部材４２と共に着色塗料４６が内包されている。
【００４５】
被検知部材４２は、電磁波で検知される（電磁波を遮断しない）材料で構成されるものであり、一例として、金属粉であるアルミ粉を用いている。なお、アルミ粉の大きさは、電磁波で検知可能となる大きさが予め実験により決定されている。本実施形態では、被検知部材４２を粉状としているが、他の例として金属片（金属板）であってもよい。また、被検知部材４２として、アルミの他に使用可能な材料は、例えば、銅、亜鉛、スズ、クロム、ニッケル等の非鉄金属が挙げられる。
【００４６】
被覆部材４４は、電磁波を遮断する材料で構成され外殻を形成するものであり、一例として、金属箔である銅箔を用いている。ここで、被検知カプセル４０が取り付けられる部材（耐力要素の部位）については、劣化したと診断される塑性変形量と、この塑性変形量を生じさせる大きさの水平力（設定水平力）とが予め設定されている。そして、被検知カプセル４０については、被検知カプセル４０を取り付けた部材が設定水平力により変形したときに、被覆部材４４が破断し始める応力（以後、この応力を設定応力と記載する）が予め設定されている。
【００４７】
被覆部材４４の厚さｔ（図３（Ｂ）参照）は、被検知カプセル４０に設定応力が作用したとき、破断歪が生じて被覆部材４４が破断するように予め設定されている。なお、本実施形態では、被覆部材４４を金属箔（銅箔）としているが、他の例として、薄い金属板で形成された箱体であってもよい。また、被覆部材４４として、銅の他に使用可能な材料は、例えばアルミが挙げられる。
【００４８】
図３（Ｂ）に示すように、被検知カプセル４０は、被覆部材４４の底面である取付面４０Ｃが、耐力要素である柱２６、天井桁梁２３、及び天井妻梁２５（図２参照）の各部に接着剤（図示省略）で貼り付けられることにより、取り付けられるようになっている。なお、本実施形態では、後述する金属探知機６０（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）の電磁波が、被覆部材４４における取付面４０Ｃとは反対側の面である検知対象面４０Ｂに作用するように、各部材の大きさ及び配置間隔が設定されている。このため、被覆部材４４における厚さｔの設定とは、被覆部材４４の検知対象面４０Ｂ側の厚さｔを設定することを意味している。
【００４９】
一方、着色塗料４６は、被検知カプセル４０が取り付けられる部材の色とは異なる色の塗料であり、一例として赤色塗料を用いている。なお、着色塗料４６は、被検知部材４２の検知のためにも電磁波を遮断しない材料で構成される必要があり、電磁波を遮断するような特殊塗料を用いることはできない。
【００５０】
ここで、被検知カプセル４０の製法としては、例えば、被覆部材４４を一端が開口した袋状に形成しておき、この開口側から被検知部材４２及び着色塗料４６を入れた後、開口を圧着して形成する方法がある。または、袋状に形成した被覆部材４４に孔部を形成し、この孔部から被検知部材４２及び着色塗料４６を入れて、孔部をシール部材により封止する方法が挙げられる。ただし、圧着した部位の強度又は封止したシール部材の強度が、被検知カプセル４０に設定応力が作用したときに耐えられる強度にしておく必要がある。
【００５１】
図２に示すように、被検知カプセル４０は、柱２６、天井桁梁２３、及び天井妻梁２５の各部において、長手方向と直交する方向に３個ずつ横並びで取り付けられている。ここで、被検知カプセル４０の長手方向の中央位置を４０Ａとして、柱２６の側面２６Ａから上フランジ２３Ａ又は下フランジ２３Ｂに設けられた被検知カプセル４０の中央位置４０Ａまでの距離が、それぞれＹ１で揃えられ同一距離とされている。
【００５２】
また、柱２６の側面２６Ｂから上フランジ２５Ａ又は下フランジ２５Ｂに設けられた被検知カプセル４０の中央位置４０Ａまでの距離が、それぞれＸ１で揃えられ同一距離とされている。さらに、柱２６において、下フランジ２３Ｂの下面から側面２６Ａに設けられた被検知カプセル４０の中央位置４０Ａまでの距離がＺ１、下フランジ２５Ｂの下面から側面２６Ｂに設けられた被検知カプセル４０の中央位置４０Ａまでの距離がＺ１で揃えられ同一距離とされている。
【００５３】
なお、距離Ｘ１、Ｙ１、Ｚ１は、ユニット建物１０が水平力を受けた際に、柱２６、天井桁梁２３、及び天井妻梁２５において塑性化が想定される位置を有限要素法による計算又は実験で求めることにより得られる。一例として、天井桁梁２３の梁せいをＤとして、端部から２Ｄ以内の範囲に塑性化が想定される位置を設定する。なお、被検知カプセル４０は、柱（柱２６）と梁（天井桁梁２３、天井妻梁２５）のいずれか一方に取り付けていてもよいが、柱と梁のどちらが降伏していても劣化診断できるように柱、梁の両方に取り付けておくことが好ましい。
【００５４】
図４（Ａ）、（Ｂ）には、本実施形態の被検知カプセル４０の他の実施例として、被検知カプセル５０が示されている。被検知カプセル５０は、前述の被検知カプセル４０の被覆部材４４に換えて、被覆部材４４よりも厚い銅箔からなる被覆部材５２が用いられており、内部の被検知部材４２及び着色塗料４６は同じ構成となっている。
【００５５】
被覆部材５２の外周面（平面視で短手方向の外周面）には、被覆部材５２の破断を促進させるための破断促進部の一例としてのミシン目５４が形成されている。ミシン目５４は、周方向に沿って間隔をあけて複数形成された凹部５６を含んで構成されており、凹部５６の深さΔｄは、前述の設定応力によってミシン目５４が破断するように設定されている。これにより、ミシン目５４では、前述の設定応力が耐力要素及び被検知カプセル５０に作用したときに破断が促進され、被検知部材４２が露出しやすくなっている。このように、設定応力に合わせて、厚さｔを変更したり、あるいはミシン目５４の凹部５６の大きさを変更することにより、被覆部材４４、５２を予め決められた設定応力で破断させることができる。
【００５６】
次に、金属探知機６０について説明する。
【００５７】
図６（Ａ）に示すように、金属探知機６０は、検知コイル６２と、検知コイル６２への通電及び検知コイル６２の起電力の変化を検出する検出部６４とを有している。検知コイル６２は、検出部６４の端子に接続されており、検出部６４から交流電流を流されることにより電磁波である磁場Ｍを発生させるようになっている。そして、検出部６４は、検知コイル６２に予め設定された交流電流を流すとともに検知コイル６２の起電力を測定し、この検知コイル６２の起電力の変化を検出することで、被検知部材４２の有無を検出するようになっている。なお、図６（Ａ）の状態では、被検知部材４２が被覆部材４４の外側に露出していないので、金属探知機６０では検出されない。
【００５８】
一方、図６（Ｂ）に示すように、被検知部材４２が被覆部材４４の外側に露出している状態で金属探知機６０により探知が行われたとき、被検知部材４２が磁場Ｍに近づくと、被検知部材４２では磁場Ｍを打ち消す向きに渦電流Ｉが流れ、磁場Ｍに対する反作用磁場（図示省略）が生じる。この反作用磁場は、検知コイル６２の起電力に変化を与えるため、検出部６４で検知された起電力の変化により、被検知部材４２の存在を探知（検知）できる。なお、図６（Ａ）、（Ｂ）において示された検知コイル６２の巻き数、磁場Ｍの広がり（大きさ、方向）、及び渦電流Ｉの大きさは、説明を分かり易くするために模式図としてそれぞれ設定したものであり、実際の数、大きさ、方向とは異なっている。
【００５９】
（作用）
次に、第１実施形態の作用について説明する。
【００６０】
図２に示すように、建物ユニット１２を構築する時点において、一例として、柱２６の側面２６Ａ、２６Ｂ、天井桁梁２３の上フランジ２３Ａ、下フランジ２３Ｂ、天井妻梁２５の上フランジ２５Ａ、下フランジ２５Ｂに被検知カプセル４０を取り付ける。続いて、図１に示すように、複数の建物ユニット１２を据え付け、ユニット建物１０を構築する。
【００６１】
ここで、図１に示すように、ユニット建物１０に地震などによる水平力Ｆが作用して各耐力要素が塑性変形するとき、図３（Ａ）、（Ｂ）に示すように、設定応力より小さい応力が被検知カプセル４０に作用した場合は、被検知カプセル４０の被覆部材４４は破断せず、被検知部材４２は被覆部材４４の外側に露出しない。
【００６２】
この場合、図６（Ａ）に示すように、一例として、金属探知機６０を用いて外壁２１を通して上フランジ２３Ａに電磁波を作用させたとき、被覆部材４４が破断していないため、被覆部材４４により電磁波が遮断され、磁場Ｍが変化せず、被検知部材４２が検知されない。これにより、金属探知機６０で検知した部位の耐力要素（天井桁梁２３）の塑性変形が予め設定された変形よりも小さく、劣化の程度が低いと診断できる。
【００６３】
一方、図１に示すように、ユニット建物１０に地震などによる水平力Ｆが作用して各耐力要素が塑性変形するとき、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、耐力要素（ここでは天井桁梁２３）が設定応力以上の応力を受けた場合は、被検知カプセル４０の被覆部材４４に亀裂が生じると共に破断して、被検知部材４２及び着色塗料４６が被覆部材４４の外側に露出（流出）する。
【００６４】
この場合、図６（Ｂ）に示すように、金属探知機６０を用いて外壁２１を通して上フランジ２３Ａに電磁波を作用させたとき、被覆部材４４が破断した部位では電磁波が遮断されず、被検知部材４２で電磁誘導により流れる渦電流Ｉによって磁場Ｍが変化する。そして、この磁場Ｍの変化が検出部６４で検出され、被検知部材４２が検知される。これにより、検知した部位である天井桁梁２３の塑性変形が、予め設定された変形よりも大きく、劣化が進んでいることが診断できる。このように、被検知カプセル４０を用いると共にユニット建物１０の外側から電磁波を作用させることにより、ユニット建物１０の仕上げ材である外壁２１を剥がさなくても、ユニット建物１０の耐力要素の劣化を診断することができる。
【００６５】
また、図５（Ａ）、（Ｂ）に示すように、ユニット建物１０では、一例として、天井桁梁２３が変形して被覆部材４４が破断すると、被検知部材４２が露出するとともに着色塗料４６が被覆部材４４の外側に流出する。そして、流出した着色塗料４６は、天井桁梁２３の変形部位に広がる。これにより、例えば、金属探知機６０によって天井桁梁２３の変形箇所が特定された後、該天井桁梁２３を交換又は補修するために仕上げ材である外壁２１（図６（Ａ）、（Ｂ）参照）を取り除いたときに、天井桁梁２３の変形部位に付着した着色塗料４６が目印となるので、着色塗料４６を用いない場合に比べて、交換又は補修すべき耐力要素及び部位を短時間で見つけることができる。
【００６６】
さらに、図２に示すように、ユニット建物１０では、柱２６から同一距離Ｘ１、Ｙ１、又は天井桁梁２３、天井妻梁２５から同一距離Ｚ１で、それぞれ３個の被検知カプセル４０が取り付けられているので、柱２６、天井桁梁２３、天井妻梁２５への被検知カプセル４０の取り付け範囲が拡がっている。これにより、設定応力から誤差分ずれた応力が柱２６、天井桁梁２３、天井妻梁２５に作用したときに、３個のうちいずれかの被検知カプセル４０で被覆部材４４の破断が生じることになる。このため、被検知カプセル４０を１個のみ用いる場合に比べて、柱２６、天井桁梁２３、天井妻梁２５の劣化部位の特定の精度を上げることができる。
【００６７】
一方、ユニット建物１０において、被検知カプセル４０に換えて、図４（Ａ）、（Ｂ）に示す他の実施例としての被検知カプセル５０を用いた場合は、破断するための設定応力が、ミシン目５４における凹部５６の大きさを変更することで変更可能となるので、ミシン目５４を設けない構成に比べて設定応力の変更が簡単になる。さらに、狙いとは異なる設定応力に合わせて一定の厚さｔで作製された被覆部材５２が既にあるときに、被検知カプセル５０の構成を用いれば、後加工により被覆部材５２の外周面に形成される凹部５６の大きさ及び深さΔｄを変更することで設定応力が変更されるので、被覆部材５２の使用の無駄を無くすことができる。
【００６８】
（第２実施形態）
次に、本発明の第２実施形態に係る耐力要素劣化診断ユニット、耐力要素劣化診断システム、建物、及び耐力要素劣化診断方法について説明する。なお、前述した第１実施形態と基本的に同一の構成には、前記第１実施形態と同一の符号を付与してその説明を省略する。
【００６９】
図７には、第２実施形態のユニット建物７０の一部が示されている。ユニット建物７０は、第１実施形態のユニット建物１０と耐力要素（天井桁梁２３、天井妻梁２５、柱２６）は同じであり、複数の被検知カプセル４０に換えて、被検知カプセル７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ、７２Ｅ、７２Ｆ、７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃ、７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆ、７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃ、７６Ｄ、７６Ｅ、７６Ｆを用いている点が異なる。なお、被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆ、７４Ａ〜７４Ｆ、７６Ａ〜７６Ｆは、設定応力の違いを除いて同様の構成となっているため、被検知カプセル単体について説明する場合は、被検知カプセル７２Ａについて説明し、他の被検知カプセル７２Ｂ〜７２Ｆ、７４Ａ〜７４Ｆ、７６Ａ〜７６Ｆについての説明を省略する。
【００７０】
図８（Ａ）、（Ｂ）に示すように、被検知カプセル７２Ａは、被検知部材７３と、被検知部材７３を被覆する被覆部材７５とを含んで構成されており、本実施形態では、さらに、被覆部材７５の内側に被検知部材７３と共に着色塗料４６が内包されている。
【００７１】
被検知部材７３は、電磁波で検知される（電磁波を遮断しない）材料で構成されるものであり、一例として、アルミ板を用いている。なお、アルミ板の大きさは、電磁波で検知可能となる大きさが予め実験により決定されている。本実施形態では被検知部材７３を板状としているが、他の例として金属粉であってもよい。また、被検知部材７３として、アルミの他に使用可能な材料は、例えば、銅、亜鉛、スズ、クロム、ニッケル等の非鉄金属が挙げられる。
【００７２】
被覆部材７５は、電磁波を遮断する材料で構成され外殻を形成するものであり、一例として、金属箔である銅箔を用いている。ここで、被検知カプセル７２Ａが取り付けられる部材（耐力要素の部位）が劣化したと診断される塑性変形量と、この塑性変形量を生じさせる大きさの水平力（設定応力）とが予め設定されている。そして、被覆部材７５の厚さｔ（図８（Ａ）参照）は、この設定応力によって被覆部材７５が破断するように設定されている。なお、本実施形態では被覆部材７５を銅箔としているが、他の例として、薄い金属板で形成された箱体であってもよい。また、被覆部材７５として銅の他に使用可能な材料は、例えばアルミが挙げられる。
【００７３】
図７に示すように、被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆは、上フランジ２５Ａの上面又は下フランジ２５Ｂの下面において、天井妻梁２５の長手方向（矢印Ｘ方向）及び短手方向（矢印Ｙ方向）に設けられている。具体的には、柱２６を上側として天井妻梁２５を平面視した状態で、左上に被検知カプセル７２Ａ、中央上に被検知カプセル７２Ｂ、右上に被検知カプセル７２Ｃ、左下に被検知カプセル７２Ｄ、中央下に被検知カプセル７２Ｅ、右下に被検知カプセル７２Ｆが取り付けられている。
【００７４】
被検知カプセル７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃは、柱２６から同一距離に配置されており、被検知カプセル７２Ｄ、７２Ｅ、７２Ｆは、柱２６から被検知カプセル７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃよりも遠い側で、且つ同一距離に配置されている。また、被検知カプセル７２Ｅは、第１実施形態の被検知カプセル４０（図２参照）の設定応力と同じ設定応力となっているが、被検知カプセル７２Ａ、７２Ｂ、７２Ｃ、７２Ｄ、７２Ｆは、この設定応力からそれぞれずらした設定応力となっている。即ち、被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆの設定応力が異なっている。
【００７５】
同様に、被検知カプセル７４Ａ〜７４Ｆは、上フランジ２３Ａの上面又は下フランジ２３Ｂの下面において、天井桁梁２３の長手方向（矢印Ｙ方向）及び短手方向（矢印Ｘ方向）に設けられている。具体的には、柱２６を上側として天井桁梁２３を平面視した状態で、右上に被検知カプセル７４Ａ、中央上に被検知カプセル７４Ｂ、左上に被検知カプセル７４Ｃ、右下に被検知カプセル７４Ｄ、中央下に被検知カプセル７４Ｅ、左下に被検知カプセル７４Ｆが取り付けられている。
【００７６】
被検知カプセル７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃは、柱２６から同一距離に配置されており、被検知カプセル７４Ｄ、７４Ｅ、７４Ｆは、柱２６から被検知カプセル７４Ａ、７４Ｂ、７４Ｃよりも遠い側で、且つ同一距離に配置されている。また、被検知カプセル７４Ａ〜７４Ｆは、被検知カプセル７４Ｅの設定応力を中心値として、それぞれずらした設定応力となっている。即ち、被検知カプセル７４Ａ〜７４Ｆの設定応力が異なっている。
【００７７】
さらに、被検知カプセル７６Ａ〜７６Ｆは、側面２６Ａ、２６Ｂにおいて、柱２６の長手方向（矢印Ｚ方向）及び短手方向（矢印Ｘ方向又はＹ方向）に設けられている。具体的には、側面２６Ｂにおいて、天井妻梁２５を上側として柱２６を平面視した状態で、左上に被検知カプセル７６Ａ、中央上に被検知カプセル７６Ｂ、右上に被検知カプセル７６Ｃ、左下に被検知カプセル７６Ｄ、中央下に被検知カプセル７６Ｅ、右下に被検知カプセル７６Ｆが取り付けられている。
【００７８】
被検知カプセル７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃは、天井妻梁２５から同一距離に配置されており、被検知カプセル７６Ｄ、７６Ｅ、７６Ｆは、天井妻梁２５から被検知カプセル７６Ａ、７６Ｂ、７６Ｃよりも遠い側で、且つ同一距離に配置されている。また、被検知カプセル７６Ａ〜７６Ｆは、被検知カプセル７６Ｅの設定応力を中心値として、それぞれずらした設定応力となっている。即ち、被検知カプセル７６Ａ〜７６Ｆの設定応力が異なっている。なお、側面２６Ａにおける被検知カプセル７６Ａ〜７６Ｆの説明は、同様であるため省略する。
【００７９】
（作用）
次に、第２実施形態の作用について説明する。
【００８０】
図７のユニット建物７０において、地震などによる水平力が作用して各耐力要素が塑性変形するとき、図８（Ａ）に示すように、設定応力より小さい応力が被検知カプセル７２Ａに作用した場合は、被検知カプセル７２Ａの被覆部材７５は破断せず、被検知部材７３は露出されない。この場合、金属探知機６０（図６（Ａ）参照）を用いて検知を行っても、被覆部材７５により電磁波が遮断されるため、磁場が変化せず、被検知部材７３が検知されない。これにより、金属探知機６０で検知した部位の耐力要素の塑性変形が、予め設定された変形よりも小さく、劣化の程度が低いことが診断できる。
【００８１】
一方、図７のユニット建物７０において、地震などによる水平力が作用して各耐力要素が塑性変形するとき、図８（Ｂ）に示すように、耐力要素（ここでは天井妻梁の上フランジ２５Ａ）が設定応力以上の応力を受けた場合は、被検知カプセル７２Ａの被覆部材７５に亀裂が生じると共に破断して、被検知部材７３が破断箇所で露出するとともに、着色塗料４６が被覆部材７５の外側に流出する。
【００８２】
この場合、金属探知機６０（図６（Ａ）参照）を用いて検知を行うと、破断箇所では被検知部材７３が露出しているため、この部位で生じる渦電流により磁場が変化して、被検知部材７３が検知される。これにより、金属探知機６０で検知した部位の耐力要素の塑性変形が、予め設定された変形よりも大きく、劣化が進んでいることが診断できる。このように、被検知カプセル７２Ａを用いると共にユニット建物７０の外側から電磁波を作用させることにより、ユニット建物７０の仕上げ材である外壁２１を剥がさなくても、ユニット建物７０の耐力要素の劣化を診断することができる。
【００８３】
また、ユニット建物７０では、被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆ、７４Ａ〜７４Ｆ、７６Ａ〜７６Ｆを用いることにより、耐力要素への取り付け範囲が拡がる（増加する）ので、耐力要素に対して、設定応力の誤差分だけずれた応力が作用したときに、いずれかの被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆ、７４Ａ〜７４Ｆ、７６Ａ〜７６Ｆで被覆部材７５の破断が生じることになる。これにより、１箇所のみ被検知カプセルを取り付ける場合に比べて、劣化部位の特定の精度を上げることができる。
【００８４】
さらに、ユニット建物７０では、耐力要素が変形したとき、異なる設定応力の被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆ、７４Ａ〜７４Ｆ、７６Ａ〜７６Ｆのうち、実際の応力に近い設定応力となっている被検知カプセルで破断が生じる。ここで、被覆部材７５が破断した被検知カプセル７２Ａ〜７２Ｆ、７４Ａ〜７４Ｆ、７６Ａ〜７６Ｆの設定応力のデータを複数得られるので、１つの被検知カプセルを用いた場合に比べて、実際に作用した応力を特定し易くなる。
【００８５】
なお、本発明は上記の実施形態に限定されない。
【００８６】
ユニット建物１０、７０は、複数の建物ユニット１２で構成されるものに限らず、鉄骨軸組構造のものであってもよい。また、被検知カプセル４０は、天井フレーム２２だけでなく床フレーム２４に設けてもよく、柱２６の下部に設けてもよい。さらに、被検知カプセル４０は、柱２６、天井フレーム２２、床フレーム２４の長手方向に２箇所、又は３箇所以上の複数箇所で取り付けてもよい。また、被検知部材４２は、電磁波で検知可能なものであれば、有機系の材料であってもよく、金属に限定されない。
【００８７】
また、被検知カプセルは、着色塗料４６が封入されていないものであってもよい。さらに、被検知カプセル５０を除く他の被検知カプセルにおいて、ミシン目５４が外周面に形成されていてもよい。そして、被検知カプセル５０において、ミシン目５４が、長手方向に間隔をあけて複数形成されていてもよい。加えて、被検知カプセル４０を長手方向又は短手方向で２つに分割し、この分割位置を他の材料で接合（接続）して形成するようにしてもよい。
【００８８】
設定応力（破断歪）は、Ａランク（至急対策必要）、Ｂランク（近々に対策必要）、Ｃランク（次回点検時までに対策必要）というように、ランク分けして設定しておいてもよい。また、耐力要素としては、柱、梁に限らず、例えば、ブレース材に被検知カプセルを取り付けてもよい。
【符号の説明】
【００８９】
１０  ユニット建物（建物）
１２  柱（耐力要素）
１４  梁（耐力要素）
２０  診断システム（耐力要素劣化診断システム）
４０  被検知カプセル（耐力要素劣化診断ユニット）
４２  被検知部材
４４  被覆部材
４６  着色塗料
５４  ミシン目（破断促進部）
５６  凹部
６０  金属探知機（検知手段）
７０  ユニット建物（建物）
７２Ａ  被検知カプセル（耐力要素劣化診断ユニット）
７４Ａ  被検知カプセル（耐力要素劣化診断ユニット）
７６Ａ  被検知カプセル（耐力要素劣化診断ユニット）
Ｆ  水平力
【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】
2012002754.tif 000007
【図６】
2012002754.tif 000008
【図７】
2012002754.tif 000009
【図８】
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