非接触振動測定による建築仕上げ材の検査に関する研究
正会員
同
建築仕上げ材振動測定

劣化度評価
卓越周波数

○大寺 雄也*
中込 英樹**

正会員
同菅井 征樹**池辺 健志**

非接触

１．研究背景および目的駅舎などの鉄道関連建物は経年により劣化が進行してて 45 度以下とし、列車等による外部振動等の少ない時点おり、外装材の飛散、落下事象がごく稀に報告されてい１） A 駅る。これら事象の未然防止のため建物の劣化度を把握すの計測を実施した。
外壁

焼付鋼板パネル

W1,300×H1,300 t=1.6（裏打ち材有）ることが求められるが、大面積の外壁を全面触診するこ

図１に A 駅の測定箇所と劣化箇所、図２にパネルの固とは費用面、時間的にも現実的ではなく、外観の目視検定ビスの位置と測定点を示す。固定ビスの腐食抜けが発査を主体としているのが現状である。そのため、より簡生している劣化部を 2 枚、健全部を 1 枚の測定を 60m 離易的かつ定量的なデータに基づく正確な評価が得られるれた点から実施した。なお、2 枚の劣化部の固定ビスは 22手法を見出し、高い検査レベルの実現が求められている。 本のうち半数の 11 本が腐食・破断していた。
本研究では、既往研究 1)にあるモックアップで検証した常２） B 駅 柱 化粧板
時微動を用いた振動測定による劣化度評価手法について、実駅における検証を報告する。併せて外環境条件としてケイ酸カルシウム板

W750×H1,200 t=6

図３に B 駅の測定箇所と劣化箇所、図４にパネルの固定日射や外気温が測定値に及ぼす影響も検証した。

ビスの位置と測定点，割れの発生箇所を示す。2 つの柱で

２．測定手法および測定箇所の概要
既往研究 1)では、遠方に設置したドップラーレーザーに5 枚ずつ、計 10 枚の化粧板の計測を 40m 離れた点から実よる外壁材の振動測定から部材の卓越周波数（以下、部の化粧板を劣化部として測定した。

材周波数）を把握し、健全な部材に対して劣化した部材

３） C 駅 防風壁の部材周波数が低下することから劣化度評価が可能であることを示している。

施した。なお、固定ビス周りでの割れが発生している 2 枚

押出成型セメント板 W3,000×H900 t=60
図５に C 駅の測定箇所を示す。健全な部材を横 9 枚、縦本測定手法を用いた実駅計測として、3 つの駅舎の外壁2 枚、計 18 枚の測定を 25m 離れた点から実施した。測定材の振動測定を実施した。サンプリング周波数は 1kHz、点は 1 枚当たり 1 点、各材の中心で測定した。併せてサー計測時間は 20 秒間とした。レーザー照射角は壁面に対しモスタッドカメラを用いて、部材温度の記録を実施した。

劣化部

劣化部

健全部

健全部

劣化部
（上部）

（上部）

劣化部

劣化部

（下部）

（下部）

健全部

×：固定ビス

太線：固定ビス腐食抜け箇所

11

図 1 Ａ駅 測定箇所および劣化箇所

1柱１

●：測定点

図 2 Ａ駅パネル
固定ビスおよび測定点

柱２

図 5 Ｃ駅 測定箇所

図 3 Ｂ駅 測定箇所および劣化箇所

図 4 Ｂ駅パネル 固定ビス
測定点・割れ発生箇所

Study on an inspection method for finishing materials by themeasurement of non-contact vibration.

OTERA Yuya, SUGAI Masaki,NAKAGOME Hideki and IKEBE Takeshi

Ｂ駅 測定806040Ａ駅 測定

20：ﾓｯｸｱｯﾌﾟ測定

035.030.080
部材温度（℃）

変化率（％）

100

部材周波数

固有周波数 変化率（％）
変化率（％）
部材周波数

100604020：ﾓｯｸｱｯﾌﾟ 測定

806040200

固定ビス 残存率（％）

図 6 焼付鋼板パネル
卓越周波数変化の推移

20.0
15.010.05.00.00100

25.0100

3.00 4.00 5.00 6.00 7.00 8.00 9.00806040200
固定ビス 残存率（％）

図 7 ケイ酸カルシウム板
卓越周波数変化の推移

部材周波数（Hz）

図 8 Ｃ駅 部材周波数－部材温度

４．測定結果および考察
4.1 不健全箇所の検出できると考えられる。

１） A 駅 外壁

しかしながら本測定のように、固定ビス残存率が高い

測定から得られた振動特性より、A 駅の測定では固定ビような、軽度の劣化に対しても評価を行うためには、軽ス腐食抜けが発生している劣化部において、振幅の増加度の劣化における測定データをより多く集積することにおよび明確な卓越周波数の低下は見られなかった。また、 より、さらに詳細な部材周波数変化の推移を把握するこ各部材の部材周波数の平均値も、健全部 7.39Hz に対し、とが必要である。
劣化部（上部）は 8.69Hz、劣化部（下部）が 7.19Hz とな

4.2 外部環境の影響（日射・外気温）り、劣化と判断される大きな値の減少は見受けられなか

１） C 駅 防風壁った。ここで既往研究 1)のモックアップ上での焼付鋼板パC 駅において中間期および冬期で複数回にわたり、同一ネルの固定ビス残存率低下に伴う部材周波数の変化率のの健全部で測定を実施した。測定より得られた部材周波推移と、本測定から得られた値を図 6 に示す。モックアッ数と部材温度の比較を図 8 に示す。この結果から、部材プでは固定ビス残存率 40％以下となったとき、部材周波周波数と部材温度には相関関係が見られ、得られた測定数が大きく減少していることがわかるが、本計測の固定値に対して影響を及ぼしていることが示された。これはビス残存率 50％では大きく値が低下せず、モックアップ

下地による部材の固定に対して、部材の温度伸縮による上での計測と同程度の卓越周波数の減少であることが確張力を生じたことから部材周波数が変動したと推察され認できた。よって、固定ビスの残存率が 50％未満になれる。よって、健全部でのこの相関から外れた値が計測さばモックアップと同様に実駅でも劣化部と判断することれた場合に劣化部と判断することが可能となるのではなができる可能性が高いと考えられる。

いかと考えられる。今後の測定データ蓄積は部材周波数

２） B 駅と併せて部材温度も管理を行う必要が想定される。

柱 化粧板

B 駅の測定より得られた卓越周波数は、柱 1 が健全部平５．まとめ

均 9.39Hz、劣化部 10.10Hz、柱 2 が健全部平均 9.12Hz から

実駅建物における常時微動を用いた建築仕上げ材の非接劣化部 8.71Hz となり、いずれもＡ駅における測定と同様触振動測定から以下の知見を得た。に劣化部と判断されるような大きな値の減少は見受けら・固定ビスが半数以下になれば、モックアップと同様に

1)れなかった。ここで、既往研究 におけるモックアップ上

実駅でも劣化部の検知ができる可能性がある。

でのケイ酸カルシウム板の固定ビス残存率低下に伴う卓・部材周波数と部材温度には相関が確認できたが、劣化越周波数の変化率の推移と、本測定から得られた卓越周判断の一助とするには、今後より多くの部材での検討波数の変化率を図 7 に示す。モックアップ上では、焼付鋼により確認していく必要がある。

板パネルと同様に固定ビス残存率 50％以下で部材周波数【参考文献】が大きく減少することが分かっており、ケイ酸カルシウ

1）原 宏志，伊藤 喜彦，八城 雅弘，鈴木 康一郎，楠 彩花：非接ム板についても、固定ビス残存率の減少により大きく卓

触常時微動測定による外壁材劣化度評価手法の研究，日本建築学会

越周波数が減少することから、劣化部と判断することが大会学術講演梗概集 2018，pp.621-622，2018.7* JR 東日本ビルテック**東日本旅客鉄道* JR East Facility Management Co.
** East Japan Railway Company