(57)【要約】【課題】免震層における層間変位を、単純な構造のもので安価に解析することができるようにする。【解決手段】免震装置３の上下に配置される上部建造物４Ｂと下部建造物４Ａとの間には長尺の弾性部材５を略水平に張設し、その中間部分にはターゲット部６を配置する。そして、そのターゲット部６をカメラ７で撮影するようにする。今、地震が起きて免震層２にΔＤの大きな層間変位が生じたとしても、前記ターゲット部６の変位Δｄは該層間変位ΔＤよりも小さなものとなり、前記カメラ７の画角から外れずに撮影されることとなる。そして、層間変位算出手段８によって解析することにより前記層間変位ΔＤを求めることができる。本発明によれば、画角を広くするための広角レンズ等を使用する必要が無く、その分、装置のコストを低減することができる。【選択図】図１
2017167097.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
免震装置を支持する下部建造物及び該免震装置に支持される上部建造物の２つの建造物の間に生じる層間変位を解析する建物用層間変位解析装置において、
一端が前記下部建造物の側に固定されると共に他端が前記上部建造物の側に固定されて略水平に配置されてなる弾性部材と、
該弾性部材における前記一端と前記他端との間の中間部分に配置されたターゲット部と、
該ターゲット部に対向する位置に配置されて、前記層間変位が発生する前の該ターゲット部と該層間変位が発生して略水平方向に変位した後の該ターゲット部とを撮影できるように構成された撮影手段と、
該撮影手段が撮影した画像に基づいて前記層間変位を算出する層間変位算出手段と、
備えたことを特徴とする建物用層間変位解析装置。
【請求項２】
前記撮影手段は、前記下部建造物の側に配置された、
ことを特徴とする請求項１に記載の建物用層間変位解析装置。
【請求項３】
前記弾性部材は、張力が付与された状態で前記下部建造物と前記上部建造物との間に架け渡されてなる、
ことを特徴とする請求項１又は２に記載の建物用層間変位解析装置。
【請求項４】
前記弾性部材は、前記下部建造物の側に固定されてなる一端を含む固定側部分と、前記上部建造物の側に固定されてなる他端を含むと共に該固定側部分に比べて伸びやすい部分である移動側部分と、を有し、
前記ターゲット部は前記固定側部分に配置された、
ことを特徴とする請求項２に記載の建物用層間変位解析装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、免震装置を支持する下部建造物及び該免震装置に支持される上部建造物の２つの建造物の間に生じる層間変位を解析する建物用層間変位解析装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
地震が発生した際には、床と天井とが略水平方向に相対的にずれて層間変位を生ずることがある。そのような層間変位を定量的に把握することは建物の危険度を評価するためには必要である。そのため、該層間変位を測定したり解析したりする装置が種々提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図５は、建物用層間変位解析装置の従来構成の一例を示す断面図であり、床側Ａに固定されたカメラＦが、該床側Ａに固定された床側マークＭ１と天井側Ｂに固定された天井側マークＭ２とを同時撮影することにより、床側Ａと天井側Ｂとの間の層間変位を解析するように構成されていた。なお、符号Ｃ１は、前記カメラＦが前記前記床側マークＭ１を撮影できるようにするための鏡部材を示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５０１５８５２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、図５に例示したものは免震層ではない通常階における層間変位を測定するための装置であるが、免震建物の免震層においても床と天井との間の層間変位を解析したいというニーズがある。しかしながら、免震層における層間変位は、免震層でない通常階における層間変位に比べるとずっと大きくなる反面、天井高は（通常階の天井高に比べて）小さく設定されているため、図５に例示するような装置を用いたのでは、天井側マークＭ２がカメラＦの画角から外れて撮影できず、層間変位を解析できないおそれがあるという問題があった。そのような問題を解決する１つの方法としては、画角が大きい広角レンズを使用する方法があるが、広角レンズを用いる分、コストが高くなってしまうという問題があった。
【０００６】
本発明は、上述の問題を解消することのできる建物用層間変位解析装置を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の第１の観点は、図１（ａ）（ｂ）及び図４（ａ）（ｂ）に例示するものであって、免震装置（３）を支持する下部建造物（４Ａ）及び該免震装置（３）に支持される上部建造物（４Ｂ）の２つの建造物（４Ａ，４Ｂ）の間に生じる層間変位（ΔＤ）を解析する建物用層間変位解析装置（１）において、
一端（５ａ，１５ａ，２５ａ）が前記下部建造物（４Ａ）の側に固定されると共に他端（５ｂ，１５ｂ，２５ｂ）が前記上部建造物（４Ｂ）の側に固定されて略水平に配置されてなる弾性部材（５，１５，２５）と、
該弾性部材（５，１５，２５）における前記一端（５ａ，１５ａ，２５ａ）と前記他端（５ｂ，１５ｂ，２５ｂ）との間の中間部分に配置されたターゲット部（６，１６，２６）と、
該ターゲット部（６，１６，２６）に対向する位置に配置されて、前記層間変位（ΔＤ）が発生する前の該ターゲット部（６，１６，２６）と該層間変位（ΔＤ）が発生して略水平方向に変位した後の該ターゲット部（６，１６，２６）とを撮影できるように構成された撮影手段（７）と、
該撮影手段（７）が撮影した画像に基づいて前記層間変位（ΔＤ）を算出する層間変位算出手段（８）と、を備えたことを特徴とする。
【０００８】
本発明の第２の観点は、前記撮影手段（７）が、前記下部建造物（４Ａ）の側に配置されたことを特徴とする。
【０００９】
本発明の第３の観点は、前記弾性部材（５，１５，２５）が、張力が付与された状態で前記下部建造物（４Ａ）と前記上部建造物（４Ｂ）との間に架け渡されてなることを特徴とする。
【００１０】
本発明の第４の観点は、図４（ａ）及び（ｂ）に例示するものであって、前記弾性部材（１５，２５）が、前記下部建造物（４Ａ）の側に固定されてなる一端（１５ａ，２５ａ）を含む固定側部分（Ｅ１１，Ｅ２１）と、前記上部建造物（４Ｂ）の側に固定されてなる他端（１５ｂ，２５ｂ）を含むと共に該固定側部分（Ｅ１１，Ｅ２１）に比べて伸びやすい部分である移動側部分（Ｅ１２，Ｅ２２）と、を有し、
前記ターゲット部（１６，２６）は前記固定側部分（Ｅ１１，Ｅ２１）に配置されたことを特徴とする。
【００１１】
なお、括弧内の番号などは、図面における対応する要素を示す便宜的なものであり、従って、本記述は図面上の記載に限定拘束されるものではない。
【発明の効果】
【００１２】
上記した第１及び２の観点によれば、地震発生時に前記下部建造物と前記上部建造物との間に大きな層間変位が発生したとしても前記ターゲット部の変位は該層間変位よりも小さくなる。したがって、該層間変位が発生する前の前記ターゲット部と該層間変位が発生して略水平方向に変位した後の該ターゲット部の両方を前記撮影手段が撮影することができ、前記層間変位算出手段によって前記層間変位を適正に解析することができる。また、該ターゲット部の変位は前記免震層の層間変位に比べて小さくできることから、画角が大きい広角レンズを使用する必要が無く、その分、コストを抑えることができる。
【００１３】
上記した第３の観点によれば、前記他端が前記一端に近づく方向に移動した場合に前記弾性部材は弛まないので、前記層間変位を正確に解析することができる。
【００１４】
上記した第４の観点によれば、前記ターゲット部と前記固定端との間の距離に関係無く該ターゲット部の水平変位を小さくできることから、該ターゲット部を長手方向に沿った自由な位置に配置でき、それに伴って、前記撮影手段の配置位置も該長手方向に沿って自由に変更できる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】図１（ａ）は、本発明に係る建物用層間変位解析装置の構成の一例であって層間変位が発生する前の状態を示す断面図であり、同図（ｂ）は、層間変位が発生した状態を示す断面図である。
【図２】図２（ａ）は、弾性部材におけるターゲット部の取り付け位置等を説明するための側面図であり、同図（ｂ）は、その底面図である。
【図３】図３は、層間変位ΔＤとターゲット部の変位Δｄとの関係を説明するための模式図である。
【図４】図４（ａ）（ｂ）は、弾性部材の形状の各例を示す模式図である。
【図５】図５は、建物用層間変位解析装置の従来構成の一例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、図１乃至図４に沿って、本発明の実施の形態について説明する。
【００１７】
本発明に係る建物用層間変位解析装置は、図１（ａ）（ｂ）に符号１で例示するものであって、いわゆる免震層２（つまり、免震装置３を支持する下部建造物４Ａ及び該免震装置３に支持される上部建造物４Ｂの２つの建造物４Ａ，４Ｂの間）に生じる層間変位ΔＤを解析するための装置である。
【００１８】
この建物用層間変位解析装置１は、一端（以下、“固定端”とする）５ａが前記下部建造物４Ａの側（具体的には、該下部建造物４Ａや、地震が起きた場合に該下部建造物４Ａと一体的に揺れる部分）に固定されると共に他端（以下、“移動端”とする）５ｂが前記上部建造物４Ｂの側（具体的には、該上部建造物４Ｂや、地震が起きた場合に該上部建造物４Ｂと一体的に揺れる部分）に固定されて略水平に配置されてなる弾性部材（長尺弾性部材）５を備えている。この弾性部材５は、長さが数ｍから１０ｍ程度のものが好ましい。また、該弾性部材５は、
・  ゴム製や樹脂製の紐状や帯状（帯板状）の部材や、
・  コイルスプリングなどのバネ部材
などであって、想定される最大の層間変位（例えば、数十センチから数メートル程度）の伸び代があるものを使用すれば良い。なお、この免震層２は通常は人が行き来しない場所であるので、該弾性部材５は、該免震層２のどこに配置しても良く、例えば、該免震層２を横切るように配置しても良い。
【００１９】
ところで、該弾性部材５の中間部分、つまり、該弾性部材５における前記固定端５ａと前記移動端５ｂとの間のいずれかの部分には、図２（ａ）（ｂ）に詳示するように、ターゲット部６が配置されている。これらの図２（ａ）（ｂ）においてターゲット部６は前記弾性部材６の下面に配置されているが、もちろんこれに限られるものではなく、該弾性部材６の上面に配置されていても、或いは、該弾性部材５から上下左右に突出するように取り付けられていても良い。そして、該ターゲット部６は、前記弾性部材５と色や明るさを異ならせて該弾性部材５と区別できるようにすれば良く、例えば、
・  黒色や明るい色に着色したマーク（印）や、
・  ＬＥＤなどの光源、
にすると良い。
【００２０】
また一方、本発明に係る建物用層間変位解析装置１においては、該ターゲット部６に対向する位置に撮影手段（カメラ）７が配置されていて、
・  前記層間変位ΔＤが発生する前の該ターゲット部６（図１（ａ）参照）、及び
・  該層間変位ΔＤが発生して略水平方向にΔｄだけ変位した後の該ターゲット部６（図１（ｂ）参照）
の両方を撮影できるように構成されている。この撮影手段７には、静止画像及び／又は動画像を撮影できるものを用いれば良く、具体的には、デジタル一眼レフカメラやコンパクトカメラを用いれば良い。なお、前記ターゲット部６が光源ではなくて撮影が困難な場合には、撮影用の光源（不図示）や赤外線カメラを用いれば良い。
【００２１】
ところで、この撮影手段７は、前記下部建造物４Ａの側に配置（固定）して前記ターゲット部６を撮影するようにすると良いが、前記上部建造物４Ｂの側に配置する態様を排除するものではない。後者の場合（つまり、該撮影手段７を該上部建造物４Ｂの側に配置する場合）、地震が起きた際には該撮影手段７は前記下部建造物４Ａに対してΔＤだけ変位するので、前記ターゲット部６を撮影すれば「ΔＤ−Δｄ」の変位を求めることができ、それに基づいてΔＤの変位を算出することができる。また、該下部建造物４Ａに別のターゲット部（不図示）を設けておいて前記弾性部材５のターゲット部６と共に撮影できるようにすると、それら２つのターゲット部の相対変位から前記変位Δｄを求めることができる。
【００２２】
さらに、本発明に係る建物用層間変位解析装置１は、前記撮影手段７が撮影した画像に基づいて前記層間変位ΔＤを算出する層間変位算出手段８を備えている。この層間変位算出手段８は、
・  前記撮影手段７が撮影した画像を公知の方法で処理して前記ターゲット部６の変位（略水平方向の変位であり、以下、“ターゲット変位”とする）Δｄを演算するターゲット変位算出部８０と、
・  該ターゲット変位Δｄに基づき前記層間変位ΔＤを算出する層間変位算出部８１と、
を有している。前記撮影手段７は、
・  前記層間変位ΔＤが発生する前の該ターゲット部６と、
・  該層間変位ΔＤが発生して略水平方向にΔｄだけ変位した後の該ターゲット部６と、
を撮影しているので、前記ターゲット変位算出手段８０はそれらの画像を公知の方法で処理することより前記ターゲット変位Δｄを算出する。そして、このターゲット変位Δｄと前記層間変位ΔＤとの間には一定の関係（略比例関係）があるので、前記層間変位算出部８１は、所定の関係式から前記層間変位ΔＤを算出することができる。
【００２３】
本発明によれば、地震発生時に前記移動端５ｂがΔＤだけ大きく変位したとしても、前記ターゲット変位Δｄは該ΔＤよりも小さくなる。例えば、前記固定端５ａと前記移動端５ｂのスパンをＬ１とし、前記固定端５ａと前記ターゲット部６との距離をＬ２とした場合には、Δｄ≒（Ｌ２／Ｌ１）・ΔＤとなって、前記ターゲット変位Δｄは該ΔＤよりも小さくなる。図３は、その様子を模式的に示したものであり、どの方向に層間変位ΔＤが発生しても、ターゲット変位Δｄは該層間変位ΔＤを縮小したものとなることを示している。したがって、該層間変位ΔＤが大きかったとしても、該層間変位ΔＤが発生する前の前記ターゲット部６と該層間変位ΔＤが発生して略水平方向に変位した後の該ターゲット部６の両方を前記撮影手段７が撮影することができ、前記層間変位算出手段８によって前記層間変位ΔＤを適正に解析することができる。また、該ターゲット部６を撮影するために、画角が大きい広角レンズを使用する必要が無く、その分、コストを抑えることができる。なお、本発明に係る建物用層間変位解析装置１においては、下部建造物４Ａと上部建造物４Ｂとの間の免震層２に上述のような弾性部材５を架け渡さなければならないが、該免震層２は、原則的に人が立ち入らない場所であるので、該弾性部材５が通行等の邪魔になることも無い。
【００２４】
ところで、図１（ｂ）に示す例では、前記移動端５ｂは前記固定端５ａから離れる方向（つまり、ｘ方向）に移動しているが、該移動端５ｂが該固定端５ａに近づく方向に移動する場合もある。そこで、前記弾性部材５は、前記下部建造物４Ａと前記上部建造物４Ｂとの間に架け渡す際に若干の張力を付与した状態にしておいて、該移動端５ｂが該固定端５ａに近づく方向に移動した場合に該弾性部材５が弛まないようにしておくと良い。そのようにした場合には、前記層間変位ΔＤを正確に解析することができる。なお、その張力は、前記移動端５ｂと前記固定端５ａとが近づいたとしても前記弾性部材５が弛まない程度であって、しかも、該移動端５ｂと該固定端５ａとが最も離れたとしても該弾性部材５が降伏したり破断したりしない程度のものにすると良い。
【００２５】
また、前記撮影手段７を前記下部建造物４Ａの側に固定する場合には、前記弾性部材は、図４（ａ）及び（ｂ）に符号１５，２５で例示するように、
・  前記下部建造物４Ａの側に固定されてなる一端（固定端）１５ａ，２５ａを含む固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１と、
・  前記上部建造物４Ｂの側に固定されてなる他端（移動端）１５ｂ，２５ｂを含む移動側部分Ｅ１２，Ｅ２２と、
を有するようにし、該移動側部分Ｅ１２，Ｅ２２は該固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１に比べて長手方向ｘに伸びやすいように設定しておくと良い。これらの図４（ａ）及び（ｂ）に示す弾性部材１５，２５は、その厚み（つまり、ｚ方向の厚み）をその長手方向ｘに沿って略均一にすると共に、前記固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１の幅Ｗｘ１，Ｗ１を前記移動側部分Ｅ１２，Ｅ２２の幅Ｗｘ２，Ｗ２よりも大きく設定していて、該固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１が該移動側部分Ｅ１２，Ｅ２２に比べて長手方向ｘに伸びにくいように構成されているが、もちろんこれに限られるものではない。例えば、前記弾性部材１５，２５の厚み（つまり、ｚ方向の厚み）をその長手方向ｘに沿って略均一にしなくても良く、その場合には、前記固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１の横断面積（つまり、前記長手方向ｘに直交する横断面の面積）が前記移動側部分Ｅ１２，Ｅ２２の横断面積に比べて大きくなるようにしても良く、該弾性部材をコイルスプリングなどのバネ部材や他の材料で構成した場合には、前記固定側部分の弾性定数が前記移動側部分の弾性定数よりも大きくなるようにすると良い。そして、前記ターゲット部は、図４（ａ）（ｂ）に符号１６，２６で例示するように、前記固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１に配置すると良い。そのようにした場合には、前記ターゲット部１６，…の水平変位を小さくできることから、該ターゲット部１６，…を長手方向ｘに沿った比較的自由な位置に配置でき、それに伴って、前記撮影手段７の配置位置も比較的自由に変更できる。このことは、前記下部建造物４Ａにおいて該撮影手段７を配置する位置が制限される場合に有効である。
【００２６】
なお、前記撮影手段７を前記下部建造物４Ａの側にではなく前記上部建造物４Ｂの側に固定する場合には、前記移動側部分Ｅ１２，Ｅ２２は前記固定側部分Ｅ１１，Ｅ２１に比べて長手方向ｘに伸びにくいように設定しておくと良い。そのようにした場合には、前記ターゲット部の水平変位を小さくできることから、該ターゲット部を長手方向ｘに沿った比較的自由な位置に配置でき、それに伴って、前記撮影手段７の配置位置も比較的自由に変更できる。このことは、前記上部建造物４Ｂにおいて該撮影手段７を配置する位置が制限される場合に有効である。
【符号の説明】
【００２７】
１                        建物用層間変位解析装置
３                        免震装置
４Ａ                      下部建造物
４Ｂ                      上部建造物
５                        弾性部材
５ａ                      弾性部材の一端
５ｂ                      弾性部材の他端
６                        ターゲット部
７                        撮影手段
８                        層間変位算出手段
Δｄ                      ターゲット部の略水平方向の変位（ターゲット変位）
ΔＤ                      層間変位
【図１】
2017167097.tif 000003
【図２】
2017167097.tif 000004
【図３】
2017167097.tif 000005
【図４】
2017167097.tif 000006
【図５】
2017167097.tif 000007