JPH0943093A - 建築物の耐震評価方法および装置 - Google Patents

建築物の耐震評価方法および装置

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JPH0943093A
JPH0943093A JP7195300A JP19530095A JPH0943093A JP H0943093 A JPH0943093 A JP H0943093A JP 7195300 A JP7195300 A JP 7195300A JP 19530095 A JP19530095 A JP 19530095A JP H0943093 A JPH0943093 A JP H0943093A
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英男 鈴木
Kazuhaya Ozawa
一速 小澤
Taro Shimosato
太郎 下郷
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、家屋やビルディング等の建築物の
耐震性を評価する建築物の耐震評価方法、およびその方
法の実施に好適な建築物の耐震評価装置に関し、家屋等
の建築物の耐震性が現在どの程度の状況にあるかを簡便
かつ定量的に評価する。 【解決手段】 タイヤ10に加速度センサ20を取り付
けておいて家屋の壁にぶつけ、そのときの加速度センサ
20による加速度(打撃力Fに変換される)と、部屋の
床に配置した加速度センサ30による加速度(振動(変
位)Δxに変換される)とを取り込み、その振動の一次
共振の周波数をT、その家屋の高さをhとしたとき、T
/h(m/秒)およびF/Δx(N/m)との双方を評
価基準としてその家屋の耐震性を評価する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明が属する技術分野】本発明は、家屋やビルディン
グ等の建築物の耐震性を評価する建築物の耐震評価方
法、および該方法の実施に好適な建築物の耐震評価装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】阪神大震災での多数の木造家屋の崩壊は
多くの人命を奪い去った。倒壊家屋の多くは4、50年
あるいはそれ以上前に建造されたもののようであるが、
なかには比較的最近建造されたものもあるようである。
このような状況下では、単に建造年数だけでなく、客観
的に耐震性を評価できる方法が必要である。
【0003】現在、耐震性を評価する方法としては、建
設省住宅局監修の「木造住宅の耐震精密診断と補強方
法」がある。ここでは、A:地盤・基礎、B:建物の
形、C:壁の配置、D:筋かい、E:壁の割合、F:老
朽度、の6つの面から耐震性を評価している。この方法
は設計図があれば評価ができるもので、施工時の欠陥や
建造後の劣化などを必ずしも反映するものではない。か
といって、耐震性を評価するために大規模な装置を持ち
込み長時間かけて計測を行うようでは、多数の一戸建家
屋を評価するには時間的にもコスト的にも無理がある。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、以上のよう
な点を考慮し、家屋等の建築物の耐震性が現在どの程度
の状況にあるかを、簡便にしかも定量的に評価する方
法、およびその方法の実施に好適な装置を提案すること
を目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成する本発
明の建築物の耐震評価方法は、評価対象建築物に打撃を
加えて、その打撃における打撃力と、その打撃により建
築物に生じた振動とを検出し、上記振動の一次の共振の
周期、もしくはその周期をその建築物の高さを代表する
値で除した第1の量と、上記打撃力を上記振動の一次の
共振の振幅で除したスティフネス、もしくはそのスティ
フネスに、さらに、その建築物に打撃を加えた点の高さ
もしくはその建築物に生じた振動を検出した点の高さを
代表する値の二乗を乗算した第2の量とを求め、上記周
期もしくは上記第1の量と、上記スティフネスもしくは
上記第2の量とに基づいて、その建築物の耐震を評価す
ることを特徴とする。
【0006】また、上記目的を達成する本発明の建築物
の耐震評価装置は、 (1)評価対象建築物に打撃を加える打撃手段 (2)その打撃における打撃力を検出する打撃力検出手
段 (3)その打撃によりその建築物に生じた振動を検出す
る振動検出手段 (4)上記振動検出手段で検出された振動の一次の共振
の周期、もしくはその周期をその建築物の高さを代表す
る値で除した第1の量を求める第1の演算手段 (5)上記打撃力検出手段により検出された打撃力を上
記振動の一次の共振の振幅で除したスティフネス、もし
くはそのスティフネスに、その建築物に打撃を加えた点
の高さもしくはその建築物に生じた振動を検出した点の
高さを代表する値の二乗を乗算した第2の量を求める第
2の演算手段 を備えたことを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。図1は、本発明の建築物の耐震評価装置の一
実施形態を示すブロック図である。ここでは、本発明に
いう打撃手段としてタイヤ10が用いられている。タイ
ヤ10が上から吊り下げられ、そのタイヤ10の側方
に、加速度センサ20が取り付けられており、そのタイ
ヤ10を振り子のようにして家屋の壁や柱等にぶつけ、
そのときに加速度センサ20に生じた信号を計測ユニッ
トに取り込む。ここではこのぶつける方向をx方向、そ
れと直交する水平方向をy方向、家屋の高さ方向をz方
向とする。タイヤ10をぶつけると壊れそうな場合は厚
手の板を添えるなどして局所的な衝撃を避ける。この加
速度センサ20は、本発明にいう打撃力検出手段の一例
を成すものであり、この加速度センサ20で得られた加
速度は、計測ユニット内で打撃力に変換される。あるい
は、この加速度センサ20に代えて、タイヤ10と壁と
に挟まれるように打撃センサを配置して、タイヤ10を
家屋にぶつけたときの打撃力を直接的に測定してもよ
い。あるいは、タイヤ10に代わり、打撃センサを備え
た打撃ハンマー等を用いて家屋に打撃を加えてもよい。
【0008】またタイヤ10により打撃を加えるにあた
っては、その部屋の床等に、x,y,zの3方向の振動
をピックアップする加速度センサ30を据え付けてお
き、打撃が加えられたときの家屋の振動を検出する。こ
の加速度センサ30は本発明にいう振動検出手段の一例
を成すものであり、この加速度センサ30により得られ
た加速度信号は計測ユニット内で振動(変位)に変換さ
れる。あるいは、加速度センサ30に代えて、変位を直
接的に測定することのできるセンサを配置しておいても
よい。また、ここでは、x,y,zの三方向の加速度
(変位)を測定しているが、例えば打撃と同一方向(x
方向)の加速度(変位)のみを測定してもよい。
【0009】加速度センサ20および加速度センサ30
で得られた各加速度信号は、計測ユニット内の4チャン
ネル増幅器+フィルタ40に入力されて、適切に増幅さ
れるとともに適切な周波数帯域のみに帯域制限され、A
/D変換器50でディジタル信号に変換され、コンピュ
ータ60の内部に取り込まれる。コンピュータ60の内
部では、打撃力と加速度センサ20で得られた加速度と
が比例することを利用して加速度センサ20で得られた
加速度が打撃力に変換され、また、加速度センサ30で
得られた加速度をf2 (fは加速度の周波数)で割るこ
とにより振動(変位)と比例した信号が得られることを
利用して加速度センサ30で得られた加速度が振動(変
位)に変換される。
【0010】このようにして打撃力と振動とを得た後、
その振動を表わす信号がフーリエ変換されてその振動の
一次の共振点が見い出され、その家屋の耐震性を評価す
る基準として、その一次の共振点の振動の周期Tをその
家屋の高さhで割ることにより第1の量T/hが求めら
れるとともに、打撃力Fが、その一次の共振点の振動の
振幅Aで割ることによりスティフネスF/Aが求められ
る。
【0011】第1の量T/hを評価基準として用いる理
由は、建設省告示で、周期T=0.03hを、木造の耐
震設計用固有周期としており、T/hが0.03より大
きくなるに従って危険性が増し、小さくなるに従って安
全側にあることを示すとされているからである。ただ
し、例えば木造二階建家屋等に限定して耐震性評価を行
なう場合等においては、木造二階建家屋であればその家
屋の高さhはほぼ決まっているため、第1の量T/hの
代わりに周期Tを評価基準の1つとして用いてもよい。
尚、周期Tや、第1の量T/hに用いられている周期に
代わり、その周期と同じ情報を表わす、その周期の逆数
である周波数を用いてもよいことはもちろんであり、本
発明では、その「周期」という用語で、周期と等価な情
報を表わすもの全て包含するものとする。また第1の量
T/hの代わりに、例えばその逆数h/Tを評価基準と
して用いてもよく、本発明では、本発明で挙げた用語や
量はそれと情報として等価な用語や量をも含むものとす
る。
【0012】また、スティフネスF/Aをもう1つの評
価基準として用いる理由は、スティフネスF/Aはバネ
の硬さに対応する量であって、建物が交流的な力に対し
てどの程度の硬さを持つかを示しており、スティフネス
が大きい(家屋が硬い)ほど安全性が増すと考えられる
からである。ここでは、上記のようにして、例えば阪神
大震災で倒壊しかかった建物や被害のなかった建物等に
ついて、第1の量T/hとスティフネスF/Aを求め
て、図2に示すように、それら第1の量T/hとスティ
フネスF/Aとを軸とする二次元平面上に点をプロット
することにより耐震の評価基準が設定される。
【0013】ここでは、このようにして求めた評価基準
がコンピュータ60内部に記憶されており、このように
して記憶させておいた評価基準に従って、ある家屋につ
いて同様に評価すると、その家屋についての耐震性がど
の程度であるか判明する。その耐震性の評価結果はプリ
ンタ70にプリントアウトされる。尚、図1に示す耐震
性評価装置では、最終的な評価までこの装置内で行なう
ものとしたが、第1の量T/h、スティフネスF/Aを
求めてそれら第1の量T/hスティフネスF/Aを直接
にプリンタ70にプリントアウトさせ、あるいはプリン
トアウトせずに記憶しておき、最終的な評価は、評価者
や、他の装置で行なってもよい。すなわち、この耐震性
評価装置は、耐震性評価用のデータを収集するだけの装
置であってもよい。
【0014】図3は、三階建家屋の二階居室に図1に示
す耐震性評価装置を持ち込んでその居室の壁にタイヤ1
0をぶつけたときの建物の各点における振動の様子を示
した図である。一階では振動は小さく、三階では振動が
大きく、建物が片持ちばりのように振動していることが
わかる。図4は、三階部分に振動検出用の加速度センサ
30(図1参照)を配置して検出した、それぞれx,
y,z方向の振動をあらわすフーリエスペクトルを示し
た図である。
【0015】ここに示す例では、x,y,z方向のいず
れについても、約5Hzの位置に一次の共振点pが存在
していることがわかる。尚、スティフネスF/Aを評価
基準の1つとして用いることに代わり、そのスティフネ
スF/Aに、さらに、その家屋に打撃を加えた点の高さ
(図2、図3に示す例では2階の高さ)もしくはその家
屋に生じた振動を検出した点の高さ(図2、図3に示す
例では3階の高さ)の二乗を乗算した第2の量F・d2
/A(但しdはその高さを表わす)を採用してもよい。
これは以下の理由による。
【0016】図5に示すように、家屋100の高さdの
点Pで打撃力Fを加え、ここでは簡単のためその点Pの
振動の振幅(一次共振の振幅)がΔxであったとする。
このとき、P点を打撃したことにより生じるモーメント
はF・dで表わされる。このモーメントF・dによって
家屋が微小角度θ=Δx/dだけ傾いたとすると、単位
角度だけ傾くのに必要なモーメントは、F・d/θ=F
・d2 /Δxとなる。スティフネスの場合は、単位はN
/mであって単位長さだけ振動(変位)するのに要する
力を表わしているのに対し、この第2の量F・d2 /Δ
xは単位角度傾くのに要するモーメントを表わしてお
り、スティフネスに代えてこの第2の量を採用してもよ
い。また、図5では加振点の高さ(d1 )と振動検出点
の高さ(d 2 )を同じ高さdとしたが、多少異なる場合
はそれらの平均値を用いてもよく、d1 ・d2 を用いれ
ばより正確となる。
【0017】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
家屋等の建築物の耐震性が現在どの程度の状況にあるか
を、簡便かつ定量的に評価することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の建築物の耐震評価装置の一実施形態を
示すブロック図である。
【図2】第1の量(周期/高さ)とスティフネス(N/
m)とを軸とした二次元平面を表わした図である。
【図3】三階建家屋の二階居室に図1に示す耐震性評価
装置を持ち込んでその居室の壁にタイヤをぶつけたとき
の建物の各点における振動の様子を示した図である。
【図4】三階部分に振動検出用の加速度センサを配置し
て検出した、それぞれx,y,z方向の振動をあらわす
フーリエスペクトルを示した図である。
【図5】家屋が打撃により傾く様子を示す模式図であ
る。
【符号の説明】
10 タイヤ 20 加速度センサ 30 加速度センサ 40 フィルタ 50 A/D変換器 60 コンピュータ 70 プリンタ 100 家屋

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 評価対象建築物に打撃を加えて、該打撃
    における打撃力と、該打撃により該建築物に生じた振動
    とを検出し、 前記振動の一次の共振の周期、もしくは該周期を該建築
    物の高さを代表する値で除した第1の量と、前記打撃力
    を前記振動の一次の共振の振幅で除したスティフネス、
    もしくは該スティフネスに、さらに、該建築物に打撃を
    加えた点の高さもしくは該建築物に生じた振動を検出し
    た点の高さを代表する値の二乗を乗算した第2の量とを
    求め、 前記周期もしくは前記第1の量と、前記スティフネスも
    しくは前記第2の量とに基づいて、該建築物の耐震を評
    価することを特徴とする建築物の耐震評価方法。
  2. 【請求項2】 評価対象建築物に打撃を加える打撃手段
    と、 該打撃における打撃力を検出する打撃力検出手段と、 該打撃により該建築物に生じた振動を検出する振動検出
    手段と、 前記振動検出手段で検出された振動の一次の共振の周
    期、もしくは該周期を該建築物の高さを代表する値で除
    した第1の量を求める第1の演算手段と、 前記打撃力検出手段により検出された打撃力を前記振動
    の一次の共振の振幅で除したスティフネス、もしくは該
    スティフネスに、該建築物に打撃を加えた点の高さもし
    くは該建築物に生じた振動を検出した点の高さを代表す
    る値の二乗を乗算した第2の量を求める第2の演算手段
    とを備えたことを特徴とする建築物の耐震評価装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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WO1998026311A1 (en) * 1996-12-12 1998-06-18 European Community Seismic wave simulation apparatus
JP2004028981A (ja) * 2002-04-30 2004-01-29 Biikku Kk 動的耐震性能診断方法
CN106483407A (zh) * 2016-10-08 2017-03-08 西安航空制动科技有限公司 确定防滑刹车控制装置振动薄弱环节的方法

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