特許 6843645 判定装置及び判定方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6843645

(24)【登録日】2021年2月26日

(45)【発行日】2021年3月17日

(54)【発明の名称】判定装置及び判定方法

(51)【国際特許分類】

   G01M 99/00 20110101AFI20210308BHJP

【ＦＩ】

   G01M99/00 Z

【請求項の数】6

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2017-27839(P2017-27839)

(22)【出願日】2017年2月17日

(65)【公開番号】特開2018-133029(P2018-133029A)

(43)【公開日】2018年8月23日

【審査請求日】2019年12月23日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002299

【氏名又は名称】清水建設株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100149548

【弁理士】

【氏名又は名称】松沼 泰史

(74)【代理人】

【識別番号】100161506

【弁理士】

【氏名又は名称】川渕 健一

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100146835

【弁理士】

【氏名又は名称】佐伯 義文

(72)【発明者】

【氏名】奈良岡 浩二

(72)【発明者】

【氏名】岡田 敬一

(72)【発明者】

【氏名】渡辺 泰志

(72)【発明者】

【氏名】佐々木 仁志

(72)【発明者】

【氏名】田中 鉄也

【審査官】 福田 裕司

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１６−０９５６０４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０７５５８３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−０４３１５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１５６７４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１５３１９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１７０９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１６−０１７８４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１３−１９５３５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２００５／０１６５５８８（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｇ０１Ｍ ９９／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

地震後の空間構造物の健全性を判定する判定装置であって、
地震の振動に伴い前記空間構造物に生じる変位に関する情報を計測する複数のセンサの各々から計測信号を取得する取得部と、
前記計測信号に基づいて、前記振動に伴う前記空間構造物の応答を算出し、前記振動に伴う前記空間構造物の外部の地盤の応答を算出する算出部と、
前記算出部が算出した算出結果に基づいて、前記空間構造物の健全性を判定する判定部と、を備え、
前記空間構造物は、前記地盤に設置される床部と、柱とを備える下部構造と、前記下部構造の柱に支えられる屋根部であって当該空間構造物の上部に設置されることで前記床部との間に空間を形成する屋根部とを含み、
複数の前記センサは、前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々と、前記柱の上部及び前記床部の各々とに設置されており、
前記算出部は、前記取得部が前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々に設置される前記センサから取得する前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記屋根部の応答を算出し、前記取得部が前記柱の上部及び前記床部の各々に設置される前記センサから取得する前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記下部構造の応答を算出し、
前記判定部は、前記算出部が算出する前記振動に伴う前記屋根部の応答と、前記振動に伴う前記地盤の応答と、に基づいて前記屋根部の健全性を判定し、前記算出部が算出する前記振動に伴う前記下部構造の応答に基づいて前記下部構造の健全性を判定することにより、前記空間構造物の健全性を判定する、
判定装置。

【請求項2】

前記屋根部は、トラス構造である、
請求項１に記載の判定装置。

【請求項3】

前記センサは、加速度センサであり、
前記取得部は、前記加速度センサからの加速度信号を取得し、
前記算出部は、前記加速度信号に基づいて、前記振動に伴う前記下部構造の層間変形角、前記屋根部の加速度応答、前記下部構造の加速度応答、及び前記振動に伴う前記地盤の平均速度応答を算出し、
前記判定部は、前記算出部が算出する前記屋根部の加速度応答と、前記地盤の平均速度応答とに基づいて前記屋根部の健全性を判定し、前記算出部が算出する前記層間変形角と、前記下部構造の加速度応答とに基づいて前記下部構造の健全性を判定することにより、前記空間構造物の健全性を判定する、
請求項１に記載の判定装置。

【請求項4】

前記加速度センサには、前記地盤に設置され、地震の振動に伴い前記地盤に生じる変位に関する情報を計測する地盤センサとしての加速度センサが含まれており、
前記算出部は、前記取得部が前記地盤センサから取得する前記計測信号に基づいて前記平均速度応答を算出する、
請求項３に記載の判定装置。

【請求項5】

前記算出部は、前記取得部が前記床部に設置される前記加速度センサから取得する前記計測信号に基づいて前記平均速度応答を算出する、
請求項３に記載の判定装置。

【請求項6】

地震後の空間構造物の健全性を判定する判定方法であって、
地震の振動に伴い前記空間構造物に生じる変位に関する情報を計測する複数のセンサの各々から計測信号を取得する取得工程と、
前記計測信号に基づいて、前記振動に伴う前記空間構造物の応答を算出し、前記振動に伴う前記空間構造物の外部の地盤の応答を算出する算出工程と、
前記算出工程により算出された算出結果に基づいて、前記空間構造物の健全性を判定する判定工程と、を含み
前記空間構造物は、前記地盤に設置される床部と、柱とを備える下部構造と、前記下部構造の柱に支えられる屋根部であって当該空間構造物の上部に設置されることで前記床部との間に空間を形成する屋根部とを含み、
複数の前記センサは、前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々と、前記柱の上部及び前記床部の各々とに設置されており、
前記算出工程は、前記取得工程により前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々に設置される前記センサから取得される前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記屋根部の応答を算出し、前記取得工程により前記柱の上部及び前記床部の各々に設置される前記センサから取得される前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記下部構造の応答を算出し、
前記判定工程は、前記算出工程により算出される前記振動に伴う前記屋根部の応答と、前記振動に伴う前記地盤の応答と、に基づいて前記屋根部の健全性を判定し、前記算出工程により算出される前記振動に伴う前記下部構造の応答に基づいて前記下部構造の健全性を判定することにより、前記空間構造物の健全性を判定する、
判定方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、判定装置及び判定方法に関する。

【背景技術】

【0002】

近年、地震に対する建物の耐震性について関心が高まっている。建物が地震に見舞われたときに、その建物がどういう状態にあるか把握し、その建物が受けた影響に応じて地震発生後に適切な避難誘導を行うことが重要である。そのため、地震発生後の避難誘導および設備点検の要不要や設備の継続使用の可否などを判断するための建物の健全性を判定するシステムがある。例えば、特許文献１に記載の建物診断モニタリングシステムでは、建物の複数の階に設置された複数のセンサからの検出データを分析し、各階における震度と診断アルゴリズムに基づいて建物の被災評価を演算する。このような建物の健全性の診断においては、加速度センサからの検出データを用いて算出される最大加速度応答や最大層間変形角などを用いて建物の損壊状況を推定し、その推定に基づいて建物の健全性を評価する。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１３−２５４２３９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

加速度センサが設置されていない階の加速度応答は、別の階に設置された加速度センサからの検出データ、および建物の振動モデルの固有値解析により取得される固有振動数とその振動の方向（固有モードベクトル）に基づいて推定される。このような推定に用いられる、固有振動数と固有モードベクトル（以下、振動モードという）は、建物を構成する部材をモデル化した建物全体に対する振動モデルに対して固有値解析を行うことで取得される。しかしながら、劇場、講堂、体育館、あるいはドーム形状の屋根を有する競技場などの大きな空間を有する構造物（以下、空間構造物という）においては、一般的なオフィスビルや住宅などの建物に比べて、屋根部などに多数の部材が使用される。このため、応答に寄与する振動モードも多くなり、地震に対する応答を推定する際に考慮すべき振動モードが増大してしまう。一方で、応答を推定する際に考慮できる振動モードの数は、加速度センサの設置数以下である。このため、屋根部における加速度応答を推定しようとする場合には、屋根部のあらゆる箇所に加速度センサを設置しなければならず、現実的でない。また、少ない加速度センサに基づいて屋根部における加速度応答を推定すれば誤差が生じてしまう。このため、空間構造物の健全性を精度よく判定することが困難であった。

【0005】

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的は、地震後の空間構造物における健全性を精度よく判定することができる判定装置及び判定方法を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

上述した課題を解決するために本発明の一実施形態の判定装置は、地震後の空間構造物の健全性を判定する判定装置であって、地震の振動に伴い前記空間構造物に生じる変位に関する情報を計測する複数のセンサの各々から計測信号を取得する取得部と、前記計測信号に基づいて、前記振動に伴う前記空間構造物の応答を算出し、前記振動に伴う前記空間構造物の外部の地盤の応答を算出する算出部と、前記算出部が算出した算出結果に基づいて、前記空間構造物の健全性を判定する判定部と、を備え、前記空間構造物は、前記地盤に設置される床部と、柱とを備える下部構造と、前記下部構造の柱に支えられる屋根部であって当該空間構造物の上部に設置されることで前記床部との間に空間を形成する屋根部とを含み、複数の前記センサは、前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々と、前記柱の上部及び前記床部の各々とに設置されており、前記算出部は、前記取得部が前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々に設置される前記センサから取得する前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記屋根部の応答を算出し、前記取得部が前記柱の上部及び前記床部の各々に設置される前記センサから取得する前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記下部構造の応答を算出し、前記判定部は、前記算出部が算出する前記振動に伴う前記屋根部の応答と、前記振動に伴う前記地盤の応答と、に基づいて前記屋根部の健全性を判定し、前記算出部が算出する前記振動に伴う前記下部構造の応答に基づいて前記下部構造の健全性を判定することにより、前記空間構造物の健全性を判定する。

【0007】

また、本発明の一実施形態の判定方法は、地震後の空間構造物の健全性を判定する判定方法であって、地震の振動に伴い前記空間構造物に生じる変位に関する情報を計測する複数のセンサの各々から計測信号を取得する取得工程と、前記計測信号に基づいて、前記振動に伴う前記空間構造物の応答を算出し、前記振動に伴う前記空間構造物の外部の地盤の応答を算出する算出工程と、前記算出工程により算出された算出結果に基づいて、前記空間構造物の健全性を判定する判定工程と、を含み前記空間構造物は、前記地盤に設置される床部と、柱とを備える下部構造と、前記下部構造の柱に支えられる屋根部であって当該空間構造物の上部に設置されることで前記床部との間に空間を形成する屋根部とを含み、複数の前記センサは、前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々と、前記柱の上部及び前記床部の各々とに設置されており、前記算出工程は、前記取得工程により前記屋根部の屋根面の複数の箇所の各々に設置される前記センサから取得される前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記屋根部の応答を算出し、前記取得工程により前記柱の上部及び前記床部の各々に設置される前記センサから取得される前記計測信号に基づいて前記振動に伴う前記空間構造物の応答のうち前記振動に伴う前記下部構造の応答を算出し、前記判定工程は、前記算出工程により算出される前記振動に伴う前記屋根部の応答と、前記振動に伴う前記地盤の応答と、に基づいて前記屋根部の健全性を判定し、前記算出工程により算出される前記振動に伴う前記下部構造の応答に基づいて前記下部構造の健全性を判定することにより、前記空間構造物の健全性を判定する。

【発明の効果】

【0008】

以上説明したように、この発明によれば、地震後の空間構造物における健全性を精度よく判定することができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】第１の実施形態の判定装置３を含む判定システム１の構成図である。

【図2】第１の実施形態のセンサ部２が設置された場合の一例を示す図である。

【図3】第１の実施形態の制御部３２と判定基準情報３６０の構成を示す構成図である。

【図4】第１の実施形態の制御部３２が行う処理を説明するための図である。

【図5】第１の実施形態の制御部３２が行う処理の流れを示すフローチャートである。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、発明の実施の形態を通じて本発明を説明するが、以下の実施形態は特許請求の範囲にかかる発明を限定するものではない。また、実施形態の中で説明されている特徴の組み合わせの全てが発明の解決手段に必須であるとは限らない。なお、図面において、同一又は類似の部分には同一の符号を付して、重複する説明を省く場合がある。また、図面における要素の形状及び大きさ等はより明確な説明のために誇張されることがある。

【0011】

明細書の全体において、ある部分がある構成要素を「含む」、「有する」や「備える」とする時、これは、特に反対の記載がない限り、他の構成要素を除くものではなく、他の構成要素をさらに含むことができるということを意味する。

【0012】

以下、実施形態の判定装置３を、図面を参照して説明する。

【0013】

（第１の実施形態）
まず、第１の実施形態について説明する。
図１は、判定装置３を含む判定システム１の構成図である。図１に示すように、判定システム１は、センサ部２と判定装置３とを備える。判定システム１は、地震後の大空間施設５（図２参照）の健全性を判定する。
大空間施設５とは、劇場、講堂、体育館、あるいはドーム形状の屋根を有する競技場など広い空間を備える建築構造物である。大空間施設５は、「空間構造物」の一例である。

【0014】

判定システム１においては、大空間施設５の健全性が判定される。健全性の判定には「安全」、「要注意」、「危険」の３種類の判定が用いられる。「安全」判定とは、例えば、大空間施設５に使用されている建築部材は、地震の振動に対して損傷するような衝撃を受けていないという判定である。ユーザは、判定システム１からの「安全」判定に基づき、例えば、内部にいる施設利用者を避難誘導する必要はないと判断する。「要注意」判定とは、例えば、大空間施設５に使用されている建築部材の一部が損傷するような衝撃を受けているという判定である。ユーザは、判定システム１からの「要注意」判定に基づき、例えば、内部にいる施設利用者に対して、危険な箇所には立ち入らないように警告する必要があると判断する。「危険」判定とは、例えば、大空間施設５に使用されている建築部材は、地震の振動に対して損傷するほどの衝撃を受けているという判定である。ユーザは、判定システム１からの「危険」判定に基づき、例えば、内部にいる利用者を避難誘導する必要があると判断する。このように、判定システム１においては、大空間施設５の健全性が判定され、ユーザは、判定結果に応じて大空間施設５の施設利用者を適切に誘導することができる。

【0015】

センサ部２は、建物センサ２０−１〜２０−Ｎ（総称して、建物センサ２０という）と、地盤センサ２１と、を備える。ここでＮは、自然数である。

【0016】

ここでは、センサ部２が設置される場所について、図２を用いて説明する。図２は、センサ部２が大空間施設５に設置された場合の一例を示す図である。図２は、大空間施設５を垂直方向と平行な断面からみた形状を表す図である。

【0017】

図２に示すように、大空間施設５は、地盤６上に建設され、例えば、屋根部５０と、屋根部５０を支える下部構造５１とを備え、大空間５２を形成する。屋根部５０は、大空間施設５の上部を覆う構造物である。屋根部５０は、例えば、屋根面５００と、天井面５０１などで構成される。屋根部５０は、例えばトラス構造である。トラス構造は、木材・鋼材などを三角形に組み合わせた構造物の集合体により構成する構造様式である。トラス構造は構造的な安定度が高いため、ドームなど大空間施設５の建設に用いられる。下部構造５１は、例えば、柱５１０、５１１などの構造躯体と、間仕切り壁５１２や天井板５１３などの非構造部材で構成される。なお、図２に示す例では、大空間施設５の内部に判定装置３が置かれているが、判定装置３は大空間施設５の外部に置かれていてもよいし、判定装置３は大空間施設５から遠く離れた場所に置かれていてもよい。

【0018】

建物センサ２０は、大空間施設５の床や柱、天井などの建物を構成する複数の部材に対応する箇所に設置される。図２の例においては、建物センサ２０−１は屋根部５０の屋根面５００の一方の側に、建物センサ２０−２は屋根面５００の中心に、建物センサ２０−３は屋根面５００の他方の側に、それぞれ設置される。また、建物センサ２０−４は柱５１０の上部に、建物センサ２０−５は大空間施設５の床５１４の中心部分にそれぞれ設置される。

【0019】

建物センサ２０は、地震の振動に伴い大空間施設５に生じる変位に関する情報を計測する。ここでいう大空間施設５に生じる変位とは、例えば地震の作用を受けた柱などが水平方向に変位した距離である。変位に関する情報とは、例えば、変位、速度、加速度、歪などを示す情報である。

【0020】

また、図２の例に示すように、地盤センサ２１は地盤６（「空間構造物の外部の地盤」の一例）に設けられる。地盤６は、近傍に大空間施設５を支持する杭などの構造物がない地盤（自由地盤ともいう）である。地盤センサ２１は、地震の振動に伴い地盤６に生じる変位を計測する。ここでいう地盤６に生じる変位とは、地震の作用を受けた地盤が水平方向に変位した距離である。なお、地盤センサ２１が設置される場所は、上述したような、近傍に大空間施設５を支持する杭などの構造物がないという条件を満たした上で、大空間施設５の近傍であることが好ましい。本実施形態の判定システム１は、地盤センサ２１からの計測情報に基づいて取得される情報を、大空間施設５の健全性の判定に用いるためである。地盤センサ２１からの計測情報に基づいて取得される情報については、後で説明する。

【0021】

以下の説明においては、建物センサ２０、および地盤センサ２１は、それぞれが設けられた箇所に生じた加速度を計測する加速度センサである。しかし、これに限定されることはなく、建物センサ２０、および地盤センサ２１は、変位を計測するトータルステーションであってもよいし、歪を計測するひずみゲージや光ファイバであってもよい。

【0022】

建物センサ２０、および地盤センサ２１は、それぞれが計測した加速度信号を判定装置３に出力する。建物センサ２０、および地盤センサ２１のそれぞれは、加速度信号を、ケーブルを介して判定装置３に出力してもよいし、無線ＬＡＮや特定小電力等の無線通信方式を用いて、加速度信号を送信してもよい。また、センサ部２は、ネットワークを介して、判定装置３に加速度信号を送信してもよい。

【0023】

図１に戻り、判定装置３は、取得部３０と、制御部３２（「算出部」、および「判定部」の一例）と、表示部３４と、記憶部３６と、を備える。
取得部３０は、建物センサ２０からの加速度信号を取得する。取得部３０は、取得した加速度信号を制御部３２に出力する。制御部３２は、取得部３０と、表示部３４と、記憶部３６と、を制御する。

【0024】

制御部３２は、取得部３０からの加速度信号に基づいて、地震の振動に伴う大空間施設５の応答を算出する。大空間施設５の応答とは、例えば、変位応答、速度応答、および加速度応答である。以下の説明においては、制御部３２が取得部３０からの加速度信号に基づいて算出する応答が、加速度応答である場合について説明する。つまり、制御部３２は、取得部３０からの加速度信号に基づいて、振動に伴う大空間施設５の加速度応答を算出する。

【0025】

また、制御部３２は、取得部３０からの加速度信号に基づいて、地盤センサ２１からの加速度信号を用いて地震の振動に伴う地盤６の応答を算出する。ここで、地盤６の応答とは、地震の振動に伴う地盤６の平均速度応答である。つまり、制御部３２は、地盤センサ２１からの加速度信号に基づいて、地盤６の平均速度応答を算出する。平均速度応答の算出については、後で詳しく説明する。また、以下の説明では、「地震動指標」として「平均速度応答」を用いる。

【0026】

また、制御部３２は、算出した算出結果に基づいて、大空間施設５の健全性を判定する。制御部３２は、屋根部と下部構造のそれぞれを、「安全」、「要注意」、「危険」の３種類で判定し、最も健全性がない判定結果をその大空間施設５の判定結果とする。具体的には、制御部３２は、例えば、まず、大空間施設５における屋根部と下部構造のそれぞれについて、健全性を判定する。そして制御部３２は、屋根部と下部構造の両方を「安全」と判定した場合、大空間施設５が「安全」であると判定する。また、制御部３２は、屋根部と下部構造の一方を「安全」と判定したが、他方を「要注意」と判定した場合、または屋根部と下部構造の両方を「要注意」と判定した場合、大空間施設５が「要注意」であると判定する。また、制御部３２は、屋根部と下部構造の一方を「安全」又は「要注意」と判定したが、他方を「危険」と判定した場合、または屋根部と下部構造の両方を「危険」と判定した場合、大空間施設５が「危険」であると判定する。

【0027】

表示部３４は、制御部３２が判定した大空間施設５の健全性を判定した判定結果を表示する。表示部３４は、例えば、色彩を表示するランプを備え、制御部３２が安全と判定した場合は緑色、制御部３２が要注意と判定した場合は黄色、制御部３２が危険と判定した場合は赤色のランプをそれぞれ表示させる。また、表示部３４は、上述した色彩を黄色や赤色に表示させるとともに、「避難誘導が必要です」などの警告を示すメッセージ（文字）やマーク（図形）を表示してもよい。また、判定装置３は、図示しないスピーカ部を備え、当該スピーカ部により、判定結果に応じてサイレンや音声メッセージを出力させてもよい。

【0028】

記憶部３６は、制御部３２が大空間施設５の健全性を判定する場合に用いる判定基準情報３６０を記憶する。ここで、制御部３２が大空間施設５の健全性を判定する場合に用いる指標は、例えば、最大層間変形角、最大加速度応答、および地震動指標である。これらの指標（層間変形角、加速度応答、および地震動指標）が示す内容については後で詳しく説明する。
判定基準情報３６０には、最大層間変形角に対する判定閾値（層間変形角判定閾値３６０−１（図３参照））が記憶される。最大層間変形角に対する判定閾値には、例えば安全判定閾値と、危険判定閾値とが含まれる。安全判定閾値は、建物が安全であると判定する場合の最大層間変形角の上限の閾値を示す。危険判定閾値は、建物が危険であると判定する場合の最大層間変形角の下限の閾値を示す。
また、判定基準情報３６０には、最大加速度応答に対する判定閾値（加速度応答判定閾値３６０−２（図３参照））が記憶される。最大加速度応答に対する判定閾値には、例えば安全判定閾値と、危険判定閾値とが含まれる。安全判定閾値は、建物が安全であると判定する場合の最大加速度応答の上限の閾値を示す。危険判定閾値は、建物が危険であると判定する場合の最大加速度応答の下限の閾値を示す。
また、判定基準情報３６０には、地震動指標に対する判定閾値（地震動指標判定閾値３６０−３（図３参照））が記憶される。地震動指標に対する判定閾値には、例えば安全判定閾値と、危険判定閾値とが含まれる。安全判定閾値は、建物が安全であると判定する場合の地震動指標の上限の閾値を示す。危険判定閾値は、建物が危険であると判定する場合の地震動指標の下限の閾値を示す。

【0029】

ここでは、制御部３２の構成について図３を用いて説明する。図３は、制御部３２と判定基準情報３６０の構成を示す構成図である。制御部３２は、層間変形角算出部３２０と、加速度応答算出部３２２と、地震動指標算出部３２４と、下部構造判定部３２６と、屋根部判定部３２８と、を備える。判定基準情報３６０には、層間変形角判定閾値３６０−１と、加速度応答判定閾値３６０−２と、地震動指標判定閾値３６０−３とが記憶される。

【0030】

層間変形角算出部３２０は、下部構造５１の層間変形角を算出する。層間変形角は、地震等の振動に伴う層間変位を高さで割った値である。
まず、層間変形角算出部３２０は、建物センサ２０−４、２０−５それぞれからの計測情報に基づいて、下部構造５１の水平方向の変位を求める。具体的には、層間変形角算出部３２０は、建物センサ２０−４、２０−５のそれぞれが計測した水平方向の加速度を２回積分することにより、柱５１０、床５１４のそれぞれの水平方向の変位を算出する。そして、層間変形角算出部３２０は、柱５１０の水平方向の変位量から、床５１４の水平方向の変位量を減算することにより、下部構造５１の水平方向の変位を求める。
次に、層間変形角算出部３２０は、下部構造５１の水平方向の変位を階高で割った値を層間変形角として算出する。階高とは、建物のひとつの階の高さであり、図２の例では、階高は、床５１４から天井面５０１までの高さ、つまり建物センサ２０−４が設置された位置の高さに相当する。具体的には、層間変形角算出部３２０は、下部構造５１の水平方向の変位を建物センサ２０−４が設置された位置の高さで除算した結果を、層間変形角として算出する。層間変形角算出部３２０は、算出した層間変形角のうちの最大値（最大層間変形角）を、下部構造判定部３２６に出力する。

【0031】

加速度応答算出部３２２は、屋根部５０および下部構造５１の加速度応答を算出する。加速度応答は、地震等の振動に伴って建築構造部材に生じた加速度を算出したものである。加速度応答算出部３２２は、建物センサ２０−１〜２０−５それぞれからの計測情報に基づいて、それぞれの建物センサ２０が設置された部材の加速度応答を算出する。
加速度応答算出部３２２は、屋根部５０に設置された建物センサ２０−１〜２０−３からの加速度信号に基づいて、屋根部５０の建物センサ２０−１〜２０−３がそれぞれ設置された箇所における加速度応答を算出する。また、加速度応答算出部３２２は、建物センサ２０−１〜２０−３からの加速度信号に基づいて算出したそれぞれの加速度応答のうちのそれぞれの最大値（最大加速度応答）を、屋根部判定部３２８に出力する。
加速度応答算出部３２２は、下部構造５１に設置された建物センサ２０−４、２０−５からの加速度信号に基づいて、下部構造５１の建物センサ２０−４、２０−５がそれぞれ設置された箇所における加速度応答を算出する。加速度応答算出部３２２は、建物センサ２０−４、２０−５からの加速度信号に基づいて算出した加速度応答のうちの最大値（最大加速度応答）を、下部構造判定部３２６に出力する。

【0032】

地震動指標算出部３２４は、地盤６に設置された地盤センサ２１からの加速度信号に基づいて擬似速度応答スペクトルを算出し、この応答スペクトルに基づいて平均速度応答（地震動指標）を算出する。擬似速度応答スペクトルとは、加速度応答スペクトルから擬似的に算出した速度応答スペクトルのことである。平均速度応答は、擬似速度応答スペクトルを指定した周期範囲で平均した値である。

【0033】

平均速度応答ＳＶａｖｅは、以下の（１）式で表される。ここで、ｐＳｖ（Ｔ）は減衰定数５％の擬似速度応答スペクトル、Ｔ１は大空間施設５の１次固有周期を含む主要な周期範囲のうち下限の周期、Ｔ２は大空間施設５の１次固有周期を含む主要な周期範囲のうち上限の周期をそれぞれ示す。また、減衰定数とは、エネルギー散逸などによる振動の減衰を考慮するための係数である。なお、Ｔ１は、速度応答においては周期が小さくなると減少する傾向にあることから、０．１秒程度であることが望ましい。

【0034】

【数1】

【0035】

地震動指標算出部３２４は、地盤センサ２１からの加速度信号に基づいて算出した平均速度応答を、屋根部判定部３２８に出力する。

【0036】

下部構造判定部３２６は、層間変形角算出部３２０からの最大層間変形角と、層間変形角判定閾値３６０−１に基づいて、下部構造５１の健全性を判定する。
例えば、下部構造判定部３２６は、層間変形角算出部３２０からの最大層間変形角と最大層間変形角の安全判定閾値とを比較する。そして、最大層間変形角が安全判定閾値を超えない場合、下部構造５１は「安全」であると判定する。
一方、下部構造判定部３２６は、最大層間変形角が安全判定閾値を超えた場合、最大層間変形角と最大層間変形角の危険判定閾値とを比較する。そして、下部構造判定部３２６は、最大層間変形角が危険判定閾値を超えない場合、下部構造５１は「要注意」であると判定する。
また、下部構造判定部３２６は、最大層間変形角が危険判定閾値を超えた場合、下部構造５１は「危険」であると判定する。
下部構造判定部３２６は、加速度応答算出部３２２からの最大加速度応答と、加速度応答判定閾値３６０−２に基づいて、下部構造５１の健全性を判定する。下部構造判定部３２６は、下部構造５１の判定を行う場合、最大層間変形角のみに基づく判定を行ってもよいし、最大加速度応答のみに基づく判定を行ってもよいし、最大層間変形角および最大加速度応答の両方に基づいて判定を行ってもよい。最大層間変形角および最大加速度応答の両方に基づいて判定を行う場合、下部構造判定部３２６は、最大層間変形角に基づく下部構造５１の判定結果と、最大加速度応答に基づく下部構造５１の判定結果とが異なる判定結果であれば、より安全性の低い判定に基づいて、下部構造５１の判定を行う。具体的には、下部構造判定部３２６は、一方は「安全」であると判定したが、他方は「要注意」であると判定した場合には、下部構造５１は「要注意」であると判定する。また、下部構造判定部３２６は、一方は「要注意」又は「安全」であると判定したが、他方は「危険」であると判定した場合には、下部構造５１は「危険」であると判定する。なお、上記においては、下部構造判定部３２６は、最大層間変形角、及び最大加速度応答に基づいて下部構造５１の健全性を判定しているが、これに限定されることはなく、変位応答、歪などに基づいて下部構造５１の健全性を判定してもよい。

【0037】

屋根部判定部３２８は、加速度応答算出部３２２からの最大加速度応答と、地震動指標算出部３２４からの地震動指標と加速度応答判定閾値３６０−２と、地震動指標判定閾値３６０−３と、に基づいて、屋根部５０の健全性を判定する。屋根部判定部３２８は、屋根部５０の健全性を判定するために、最大加速度応答と地震動指標との２つの指標を用いる。具体的には、屋根部判定部３２８は、最大加速度応答に基づく判定と、地震動指標に基づく判定とをそれぞれ行う。

【0038】

ここで、屋根部判定部３２８が行う屋根部５０の健全性を判定する処理について、図４を用いて説明する。図４は、屋根部判定部３２８が行う屋根部５０の健全性を判定する処理について説明するための図である。図４では、縦軸に最大加速度応答、横軸に地震動指標を示す。図４において、グレーの部分は「安全」と判定される領域、縦線の部分は「要注意」と判定される領域、斜線の部分は「危険」と判定される領域をそれぞれ示す。
図４に示すように、屋根部判定部３２８は、縦軸に最大加速度応答、横軸に地震動指標を示す点をプロットする。そして、屋根部判定部３２８は、プロットされた点が存在する領域に基づいて、屋根部５０の健全性を判定する。具体的には、屋根部判定部３２８は、グレーの「安全」領域に点がプロットされれば、屋根部５０は「安全」であると判定する。屋根部判定部３２８は、縦線の「要注意」領域、または斜線の「危険」領域に点がプロットされれば、それぞれ屋根部５０は「要注意」、または「危険」と判定する。

【0039】

ここで、判定装置３が行う屋根部５０の健全性を判定する処理の流れについて図５を用いて説明する。図５は、制御部３２が行う処理の流れを示すフローチャートである。
まず、取得部３０は、センサ部２からの加速度信号を取得する（ステップＳ１）。センサ部２からの加速度信号には、建物センサ２０からの加速度信号と地盤センサ２１からの加速度信号とが含まれる。加速度応答算出部３２２は、建物センサ２０からの加速度信号に基づいて、加速度応答を算出する（ステップＳ２）。加速度応答算出部３２２は、算出した加速度応答から最大加速度応答を屋根部判定部３２８に出力する。屋根部判定部３２８は、加速度応答算出部３２２からの最大加速度応答と、加速度応答判定閾値３６０−２に基づいて、屋根部５０の最大加速度応答に基づく判定を行う（ステップＳ３）。また、地震動指標算出部３２４は、地盤センサ２１からの加速度信号に基づいて、地震動指標を算出する（ステップＳ４）。屋根部判定部３２８は、地震動指標算出部３２４からの地震動指標と、地震動指標判定閾値３６０−３に基づいて、屋根部５０の地震動指標に基づく判定を行う（ステップＳ５）。

【0040】

屋根部判定部３２８は、最大加速度応答に基づく屋根部５０の健全性の判定が「安全」である場合（ステップＳ６、ＹＥＳ）、屋根部５０は「安全」であると判定する（ステップＳ７）。屋根部判定部３２８は、最大加速度応答に基づく屋根部５０の健全性の判定が「安全」でない場合（ステップＳ６、ＮＯ）、地震動指標に基づく屋根部５０の健全性の判定が「安全」であれば（ステップＳ８、ＹＥＳ）、屋根部５０は「安全」であると判定する（ステップＳ７）。一方、屋根部判定部３２８は、最大加速度応答に基づく屋根部５０の健全性の判定が「危険」である場合（ステップＳ９、ＹＥＳ）、地震動指標に基づく屋根部５０の健全性の判定が「危険」なら（ステップＳ１０、ＹＥＳ）、屋根部５０は「危険」であると判定する（ステップＳ１１）。一方、屋根部判定部３２８は、最大加速度応答に基づく屋根部５０の健全性の判定が「危険」でない場合（ステップＳ９、ＮＯ）、屋根部５０は「要注意」であると判定する（ステップＳ１２）。また、屋根部判定部３２８は、地震動指標に基づく屋根部５０の健全性の判定が「危険」でない場合（ステップＳ１０、ＮＯ）、屋根部５０は「要注意」であると判定する（ステップＳ１２）。

【0041】

以上説明したように、第１の実施形態の判定装置３は、取得部３０（「取得部」の一例）が地震の振動に伴い大空間施設５（「空間構造物」の一例）に生じた加速度応答（「変位に関する情報」の一例）を計測する建物センサ２０−１〜２０−５からの加速度信号（「第１の計測信号」の一例）を取得する。また取得部３０（「取得部」の一例）が地震の振動に伴い地盤６に生じた加速度応答（「変位に関する情報」の一例）を計測する地盤センサ２１（「第２のセンサ」の一例）からの加速度信号（「第２の計測信号」の一例）を取得する。また、加速度応答算出部３２２（「算出部」の一例）が建物センサ２０からの加速度信号（「第１の計測信号」の一例）に基づいて、振動に伴う大空間施設５の加速度応答（「空間構造物の応答」の一例）を算出する。また、地震動指標算出部３２４（「算出部」の一例）が地盤センサ２１からの加速度信号（「第２の計測信号」の一例）に基づいて、振動に伴う地盤６の地震動指標（「変位に関する応答」の一例）を算出する。そして、屋根部判定部３２８（「判定部」の一例）が加速度応答算出部３２２（「算出部」の一例）、および地震動指標算出部３２４（「算出部」の一例）が算出した算出結果に基づいて、大空間施設５の健全性を判定する。

【0042】

これにより、第１の実施形態の判定装置３においては、建物センサ２０からの加速度信号に基づき、振動に対する大空間施設５の加速度応答や変位応答を得ることができる。よって、判定装置３は、大空間施設５の加速度応答に基づいて最大加速度応答を、変位応答に基づいて層間変形角をそれぞれ算出することができる。また、判定装置３は、地盤センサ２１からの加速度信号に基づき、振動に対する地盤６の加速度応答を得ることができる。よって、判定装置３は、地盤６の加速度応答から地震動指標を算出することができる。したがって、判定装置３は、最大加速度応答や層間変形角だけでなく、地震動指標を用いて建物の健全性を判定することができるため、大空間施設５の健全性を精度よく判定することができる。

【0043】

また、第１の実施形態の判定装置３では、大空間施設５（「空間構造物」の一例）は、屋根部５０（「下部構造に支えられた屋根部」の一例）を含み、取得部３０（「取得部」の一例）は、屋根部５０に設けられる建物センサ２０−１〜２０−３（「センサ」の一例）からの加速度信号を取得し、加速度応答算出部３２２（「算出部」の一例）は、振動に伴う屋根部５０の加速度応答を算出し、振動に伴う地盤６（「空間構造物の外部の地盤」の一例）の平均速度応答（地震動指標）を算出する。これにより、第１の実施形態の判定装置３においては、屋根部５０の加速度応答を得ることができる。判定装置は、屋根部５０の加速度応答から屋根部５０の最大加速度応答を算出することができる。したがって、屋根部５０の最大加速度応答と地震動指標を用いて、屋根部５０の健全性を精度よく判定することができるため、大空間施設５の健全性を精度よく判定することができる。

【0044】

（第２の実施形態）
次に、第２の実施形態について説明する。以下の説明において、第１の実施形態の構成と同じ構成については説明を省略する。第２の実施形態の判定システム１Ａにおいては、センサ部２Ａが、地盤センサ２１を有しない。

【0045】

制御部３２は、建物センサ２０からの加速度信号を用いて振動に伴う地盤６の応答を算出する。ここで、地盤６の応答とは、振動に伴う地盤６の平均速度応答である。具体的には、制御部３２は、例えば、大空間施設５に設けられた複数の建物センサ２０のうち、最も地盤６に近い箇所に設置された建物センサ２０−５からの加速度信号に基づいて、地盤６の平均速度応答を算出する（図２参照）。制御部３２は、例えば、地盤６と建物センサ２０−５との間に有する構造部材である床５１４の振動に対する応答から地盤６の振動状態を推定する解析モデル（以下、解析モデル）を、予め記憶部３６に記憶させる。また、制御部３２は、建物センサ２０−５からの加速度信号に基づいて、床５１４の振動に対する加速度応答を取得する。そして、制御部３２は、床５１４の振動に対する加速度応答から、解析モデルを用いて推定される地盤６の加速度応答を算出する。制御部３２は、算出した地盤６の加速度応答に基づいて擬似速度応答スペクトルを算出し、この応答スペクトルに基づいて平均速度応答（地震動指標）を算出する。なお、解析モデルとしては、地震の作用を受けた建物の揺れが建物周辺の地盤に作用する相互作用を考慮したモデルが用いられることがより好ましい。

【0046】

以上説明したように、第２の実施形態の判定装置３は、地震動指標算出部３２４（「算出部」の一例）が建物センサ２０からの加速度信号（「第１の計測信号」の一例）に基づいて、振動に伴う地盤６の地震動指標（「空間構造物の外部の地盤の応答」の一例）を算出する。これにより、第２の実施形態の判定装置３においては、地盤センサ２１が設けられない場合であっても、第１の実施形態において述べた作用効果と同等の作用効果を得ることができる。

【0047】

また、第２の実施形態の判定装置３は、制御部３２（「算出部」の一例）は、下部構造５１の加速度応答から地盤６（「空間構造物の外部の地盤」の一例）の振動状態を推定する解析モデルを用いて、振動に伴う地盤６（「空間構造物の外部の地盤」の一例）の平均速度応答を算出する。これにより、第２の実施形態の判定装置３においては、地盤センサ２１が設けられない場合であっても、第１の実施形態において述べた作用効果と同等の作用効果を得ることができる他、精度よく地盤６の平均速度応答を算出することができる。

【0048】

上述した実施形態における判定装置３をコンピュータで実現するようにしてもよい。その場合、この機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することによって実現してもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、ＯＳや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ＲＯＭ、ＣＤ−ＲＯＭ等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムを送信する場合の通信線のように、短時間の間、動的にプログラムを保持するもの、その場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持しているものも含んでもよい。また上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよく、さらに前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるものであってもよく、ＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）等のプログラマブルロジックデバイスを用いて実現されるものであってもよい。

【0049】

以上、この発明の実施形態について図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の設計等も含まれる。

【0050】

特許請求の範囲、明細書、及び図面中において示した装置、システム、プログラム、及び方法における動作、手順、ステップ、及び段階等の各処理の実行順序は、特段「より前に」、「先立って」等と明示しておらず、また、前の処理の出力を後の処理で用いるのでない限り、任意の順序で実現しうることに留意すべきである。特許請求の範囲、明細書、及び図面中の動作フローに関して、便宜上「まず、」、「次に、」等を用いて説明したとしても、この順で実施することが必須であることを意味するものではない。

【符号の説明】

【0051】

１…判定システム、２…センサ部、２０−１〜２０−５…建物センサ、２１…地盤センサ、３…判定装置、３０…取得部、３２…制御部、３４…表示部、３６…記憶部、５…大空間施設、６…地盤、３２０…層間変形角算出部、３２２…加速度応答算出部、３２４…地震動指標算出部、３２６…下部構造判定部、３２８…屋根部判定部。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】