特開 2024-145521 設計支援装置、設計支援方法、健全性評価システム及び評価方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024145521

(43)【公開日】2024-10-15

(54)【発明の名称】設計支援装置、設計支援方法、健全性評価システム及び評価方法

(51)【国際特許分類】

   G01S 19/51 20100101AFI20241004BHJP

【ＦＩ】

G01S19/51

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023057909

(22)【出願日】2023-03-31

(71)【出願人】

【識別番号】593063161

【氏名又は名称】株式会社ＮＴＴファシリティーズ

(74)【代理人】

【識別番号】110001634

【氏名又は名称】弁理士法人志賀国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】永作 智也

(72)【発明者】

【氏名】加藤 正敦

【テーマコード（参考）】

5J062

【Ｆターム（参考）】

5J062BB08

5J062CC07

5J062FF01

(57)【要約】

【課題】建物の健全性評価システムの設計を支援することができる設計支援装置、設計支援方法、健全性評価システム及び評価方法を提供する。
【解決手段】建物の健全性評価システムの設計支援装置は、建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する抽出部を備える。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

建物の健全性評価システムの設計支援装置であって、
建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、
前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する抽出部
を備える設計支援装置。

【請求項2】

前記評価対象の建物の変位を検出可能な第１ＧＮＳＳセンサを用いて得られる位置の精度、又は
前記評価対象の建物の基部の変位を検出可能な第２ＧＮＳＳセンサを用いて得られる位置の精度に基づいて前記所定の高さが決定されている、
請求項１に記載の設計支援装置。

【請求項3】

請求項１に記載の設計支援装置によって抽出された建物を評価対象にして、
前記評価対象の建物の屋上に配置された第１ＧＮＳＳセンサの検出結果と前記評価対象の建物の基部の周囲に配置された第２ＧＮＳＳセンサの検出結果とを用いて評価対象の建物の健全度を評価する解析処理部
を備える健全性評価システム。

【請求項4】

前記解析処理部は、
前記評価対象の建物の頂部の水平方向の変位量が前記第１ＧＮＳＳセンサを用いて得られる水平方向の位置の精度よりも大きな地震動があった場合に、前記地震動を受けた当該建物の健全性評価を実施する、
請求項３に記載の健全性評価システム。

【請求項5】

建物の健全性評価システムの設計支援方法であって、
建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、
前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する過程
を含む設計支援方法。

【請求項6】

請求項１に記載の設計支援装置によって抽出された建物を評価対象にして、
前記評価対象の建物の屋上に配置された第１ＧＮＳＳセンサの検出結果と前記評価対象の建物の基部の周囲に配置された第２ＧＮＳＳセンサの検出結果とを用いて評価対象の建物の健全度を評価する過程
を含む評価方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、設計支援装置、設計支援方法、健全性評価システム及び評価方法に関する。

【背景技術】

【0002】

ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System / 全球測位衛星システム）の検出結果には、誤差が含まれることが知られている。
ＧＮＳＳを用いて建物の頂部の変位を検出して、この検出結果を補正した結果を用いてその建物の残留変形量を診断する技術が知られている。このような補正後のデータを得るためには、所定の期間のデータを利用する演算処理を行うことがあった。ＧＮＳＳの測位の結果に基づいて比較的高精度な測位（誤差１－２ｃｍ程度）の結果を得る処理（ＲＴＫ－ＧＰＳなど。）にかかる時間は、ＧＮＳＳの衛星の電波を受信してから数時間から１日以上かかることがある。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１－０２７４６８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、ＧＮＳＳの衛星の電波を受信してから測位結果を得るまでの時間が長いと、その受信時における即時性を要する用途には適さないことがある。その一方で、比較的高精度な測位の結果を得るまでの処理を行わずに得られる測位の結果には、比較的大きな測定誤差が含まれることがある。このような方法で得られた測位結果に含まれる測定誤差が、地震動による建物の頂部の変位に対して大きくなる状況であると、建物の健全性評価が困難になる場合があった。

【0005】

本発明が解決しようとする課題は、建物の健全性評価システムの設計を支援できる設計支援装置、設計支援方法、健全性評価システム及び評価方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0006】

（１）本発明の一態様の建物の健全性評価システムの設計支援装置は、建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する抽出部を備える。
（２）上記の設計支援装置において、前記評価対象の建物の変位を検出可能な第１ＧＮＳＳセンサを用いて得られる位置の精度、又は前記評価対象の建物の基部の変位を検出可能な第２ＧＮＳＳセンサを用いて得られる位置の精度に基づいて前記所定の高さが決定されている。
（３）本発明の一態様の健全性評価システムは、上記の設計支援装置によって抽出された評価対象の建物において、前記評価対象の建物の屋上に配置された第１ＧＮＳＳセンサの検出結果と前記評価対象の建物の基部の周囲に配置された第２ＧＮＳＳセンサの検出結果とを用いて評価対象の建物の健全度を評価する解析処理部を備える健全性評価システムである。
（４）上記の健全性評価システムにおいて、前記解析処理部は、前記評価対象の建物の頂部の水平方向の変位量が前記第１ＧＮＳＳセンサを用いて得られる水平方向の位置の精度よりも大きな地震動があった場合に、前記地震動を受けた当該建物の健全性評価を実施する。
（５）本発明の一態様の設計支援方法は、建物の健全性評価システムの設計支援方法であって、建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する過程を含む設計支援方法である。
（６）本発明の一態様の評価方法は、請求項１に記載の設計支援装置によって抽出された建物を評価対象にして、前記評価対象の建物の屋上に配置された第１ＧＮＳＳセンサの検出結果と前記評価対象の建物の基部の周囲に配置された第２ＧＮＳＳセンサの検出結果とを用いて評価対象の建物の健全度を評価する過程を含む評価方法である。

【発明の効果】

【0007】

本発明によれば、建物の健全性評価システムの設計を支援できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1A】実施形態による健全性評価システム１を説明するための図である。

【図1B】実施形態による健全性評価システム１の構成図である。

【図2】実施形態の地震による「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の推定値を説明するための図である。

【図3】第２の実施形態の設計支援装置１００の構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、本発明の実施形態による設計支援装置、設計支援方法、健全性評価システム及び評価方法について添付図面に基づいて説明する。

【0010】

図１Ａは、実施形態による健全性評価システム１を説明するための図である。図１Ｂは、実施形態による健全性評価システム１の構成図である。
健全性評価システム１は、ＧＮＳＳセンサの検出結果を用いて評価対象の建物の健全度を評価する。評価対象の建物を、建物Ａと呼ぶ。

【0011】

（建物Ａにおける健全性評価システムの測定系）
建物Ａの屋上に第１ＧＮＳＳセンサ２１を配置して、その建物Ａの基部の周囲に第２ＧＮＳＳセンサ２２を配置する。第１ＧＮＳＳセンサ２１と第２ＧＮＳＳセンサ２２は、ＧＮＳＳ（Global Navigation Satellite System / 全球測位衛星システム）を利用して地震が配置された地点を測位する。例えば、第１ＧＮＳＳセンサ２１と第２ＧＮＳＳセンサ２２は、米国のＧＰＳ、日本の準天頂衛星（QZSS）、欧州連合のGalileo、ロシアのGLONASS等の衛星測位システムを利用するものであってよい。
第１ＧＮＳＳセンサ２１と第２ＧＮＳＳセンサ２２は、例えば、それぞれが無線通信機能を有しており、携帯電話などを収容する地上系の無線通信網、無線ＬＡＮなどを利用して健全性評価システム１と互いに通信が可能なものであってよい。通信回線の種別はこれに制限されることなく、有線通信を利用してそれぞれが通信可能であってもよい。

【0012】

（健全性評価システム）
健全性評価システム１は、取得部１１と、解析処理部１２と、出力部１３とを備える。
取得部１１は、第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出結果と第２ＧＮＳＳセンサ２２の検出結果を取得する。取得部１１は、第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出結果と第２ＧＮＳＳセンサ２２つ通信可能なインタフェースを含む。このインタフェースの種別は適宜選択できる。
解析処理部１２は、第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出結果と第２ＧＮＳＳセンサ２２の検出結果とを用いて建物Ａの健全度を評価する。詳しくは後述する。
出力部１３は、解析処理部１２による評価結果を出力する。
なお、取得部１１と、解析処理部１２と、出力部１３とについて、健全性評価装置１０として構成してもよい。健全性評価装置１０は、ＣＰＵ、半導体メモリ、表示装置などを含む所謂コンピュータとして形成され、所定のプログラムの実行により所定の処理を実施する。

【0013】

健全性評価システム１は、このような測定系と評価系を利用して、地震による建物Ａの変形を検出する。

【0014】

（変数の定義）
建物Ａの変形を解析するにあたり、以下の変数を利用する。
AT：建物Ａ頂部変位（３次元座標系内の位置情報。以下同様。）
ATg：建物Ａ頂部GNSS計測変位 ・・・GNSSの計測周期T1の時刻歴データ
ABg：建物Ａ基部GNSS計測変位 ・・・GNSSの計測周期T1の時刻歴データ
ATg_Δ：建物Ａ頂部の相対変位量
H：建物Ａの高さ（地面から第１ＧＮＳＳセンサ２１までの高さに相当）

【0015】

（処理に関する説明）
建物Ａ頂部GNSS計測変位ATgと、建物Ａ基部GNSS計測変位ABgは、ＧＮＳＳの計測周期T1の時刻歴データであってよい。
建物Ａ頂部の相対変位量を式（１）のように定義する。

【0016】

ATg_Δ＝ATg－ABg （１）

【0017】

例えば、上記の式（１）におけるATgが第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出結果であり、ABgが第２ＧＮＳＳセンサ２２の検出結果である。

【0018】

建物Ａの変形度を、建物Ａ頂部の相対変位量と建物高さＨとを用いて、「建物Ａの変形度」を式（２）のように定義する。

【0019】

（建物Ａの変形度）＝ATg_Δ/H＝（ATg－ABg)/H （２）

【0020】

この「建物Ａの変形度」を、建物Ａの健全度評価に利用する。

【0021】

ところで、ＧＮＳＳセンサの検出結果には、衛星の位置、受信できる衛星の数、衛星の方向などが関係する測定誤差が含まれる。つまり、上記のATgには第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出誤差が含まれる。ABgには第２ＧＮＳＳセンサ２２の検出誤差が含まれる。そのため、上記の「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」は、第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出誤差と、第２ＧＮＳＳセンサ２２の検出誤差の影響を受ける。

【0022】

例えば、上記の「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」に５ｃｍ程度の誤差が含まれるものとする。「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の測定値に対する、上記の誤差の大きさが近くなると、検出値の信頼度が下がる。

【0023】

図２は、実施形態の地震による「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の推定値を説明するための図である。
図２に、評価対象の建物Ａの高さＨと、地震の規模との関係から、その地震により生じうる「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の推定値を整理する。
建物Ａの高さＨを、２０ｍ級、５０ｍ級、１００ｍ級の３段階に分ける。
地震の規模を、小規模、中規模、大規模の３段階に分ける。例えば、建物の設計基準を勘案して、小規模の地震により生じうる変形角として（１／１０００）を見込む。中規模の地震により生じうる変形角として（１／５００）を見込む。大規模の地震により生じうる変形角として（１／１００）を見込む。

【0024】

例えば、高さ２０ｍ級の建物Ａ２０に、小規模の地震が到来した場合には、建物Ａ２０の頂部の相対変位量が、計算上２ｃｍ程度になることが見込まれる。
例えば、高さ１００ｍ級の建物Ａ１００に、同じく小規模の地震が到来した場合には、建物Ａ１００の頂部の相対変位量が、計算上１０ｃｍ程度になることが見込まれる。

【0025】

この２つのケースについて頂部の相対変位量に、５ｃｍ程度の誤差が含まれた場合について検討する。
建物Ａ２０に、小規模の地震が到来した場合によると、計算上２ｃｍの変位が見込まれるが、測定系に依存する誤差の５ｃｍよりも小さな値になることがわかる。

【0026】

建物Ａ１００に、小規模の地震が到来した場合によると、計算上１０ｃｍの変位が見込まれるが、測定系に依存する誤差の５ｃｍよりも一応大きな値になるが、計算上の変位の大きさの半分と誤差の大きさが等しくなることがわかる。

【0027】

上記は、小規模の地震の例であるが、この場合の建物Ａの変形を正確に評価することは難しい。

【0028】

次に、中規模の地震について同様に評価する。
例えば、高さ２０ｍ級の建物Ａ２０に、中規模の地震が到来した場合には、建物Ａ２０の頂部の相対変位量が、計算上５ｃｍ程度になることが見込まれる。
例えば、高さ１００ｍ級の建物Ａ１００に、同じく中規模の地震が到来した場合には、建物Ａ１００の頂部の相対変位量が、計算上２０ｃｍ程度になることが見込まれる。

【0029】

建物Ａ２０に、中規模の地震が到来した場合によると、計算上５ｃｍの変位が見込まれるが、測定系に依存する誤差の５ｃｍに相当する値になることがわかる。

【0030】

建物Ａ１００に、中規模の地震が到来した場合によると、計算上２０ｃｍの変位が見込まれる。この場合には、測定系に依存する誤差の５ｃｍの４倍程度になることがわかる。この程度の変位があれば、測定系に依存する誤差に影響される範囲外になっていると判断できる。この中規模の地震の場合には、建物Ａの高さによる判定条件を追加することで、所定の高さよりも高い建物の範囲を、適用可能な範囲として規定できる。

【0031】

説明を簡略化するが、高さ５０ｍ級の建物Ａ５０に、中規模の地震が到来した場合によると、計算上１０ｃｍの変位が見込まれる。この場合には、測定系に依存する誤差の５ｃｍよりも一応大きな値になるが、計算上の変位の大きさの半分と誤差の大きさが等しくなることがわかる。

【0032】

次に、大規模の地震について同様に評価する。
例えば、高さ２０ｍ級の建物Ａ２０に、大規模の地震が到来した場合には、建物Ａ２０の頂部の相対変位量が、計算上２０ｃｍ程度になることが見込まれる。
例えば、高さ１００ｍ級の建物Ａ１００に、同じく大規模の地震が到来した場合には、建物Ａ１００の頂部の相対変位量が、計算上１００ｃｍ程度になることが見込まれる。

【0033】

建物Ａ２０に、大規模の地震が到来した場合によると、計算上２０ｃｍの変位が見込まれる。この場合には、測定系に依存する誤差の５ｃｍの４倍程度になることから、測定系に依存する誤差の５ｃｍの影響は少なくなることが見込まれる。

【0034】

建物Ａ１００に、大規模の地震が到来した場合によると、計算上１００ｃｍの変位が見込まれる。この場合には、測定系に依存する誤差の５ｃｍの２０倍程度になることがわかる。この規模の変位量になると、測定系に依存する誤差の５ｃｍの影響は少なくなることが見込まれる。

【0035】

この他の条件についても同様である。

【0036】

上記について整理すると、計算上の変位に対して、誤差の大きさを無視しにくい条件の場合、評価の結果の信頼度が低くなる。例えば、計算上の変位が１０ｃｍ程度の条件の場合、評価の結果の信頼度が低いと判断してもよい。

【0037】

上記の条件を勘案すると、建物Ａの高さＨによらずに所望の信頼度で建物Ａの健全性を評価できる条件は、大規模の地震の場合に制限することが望ましい。
中規模の場合、建物Ａの高さＨが１００ｍ級であれば適用可能であるが、５０ｍ級以下になると適用を見合わせるほうが良い。
小規模の場合、建物Ａの高さＨによらず、適用を見合わせるほうが良い。

【0038】

本実施形態の健全性評価システム１は、建物の健全度を評価する。健全性評価システム１は、解析処理部を備える。解析処理部１２は、設計支援装置によって抽出された建物Ａを評価対象に含めてもよい。解析処理部は、評価対象の建物Ａの屋上に配置された第１ＧＮＳＳセンサ２１の検出結果と評価対象の建物Ａの基部の周囲に配置された第２ＧＮＳＳセンサ２２の検出結果とを用いて評価対象の建物Ａの健全度を評価する。これにより、健全性評価システム１は、建物Ａの健全性評価の信頼性を高めることができる。

【0039】

なお、解析処理部１２は、例えば、評価対象の建物Ａの頂部の水平方向の変位量が第１ＧＮＳＳセンサを用いて得られる水平方向の位置の精度よりも大きな地震動があった場合に、地震動を受けた当該建物Ａの健全性評価を実施するとよい。
なお、評価対象の建物Ａの変位を検出可能な第１ＧＮＳＳセンサ２１を用いて得られる位置の精度、又は評価対象の建物Ａの基部の変位を検出可能な第２ＧＮＳＳセンサ２２を用いて得られる位置の精度に基づいて、適用可能な範囲として規定する所定の高さが決定されているとよい。

【0040】

上記の健全性評価システム１を適用可能な建物を客観的に決定できることが望まれていた。

【0041】

（設計支援装置）
次に、建物の健全度を評価する対象を、客観的に決定するための設計支援装置１００について説明する。

【0042】

図３は、実施形態の設計支援装置１００の構成図である。
設計支援装置１００は、建物Ａの健全性を評価する健全性評価システムの設計を支援する。設計支援装置１００は、建物Ａの健全性評価において所望の信頼度を確保可能な条件を満たすことを、健全性評価システム１を設計する際の必要条件にする。

【0043】

設計支援装置１００は、例えば健全性評価システムを適用可能な建物Ａを抽出する抽出部１１０を備える。設計支援装置１００は、ＣＰＵ、半導体メモリ、表示装置などを含む所謂コンピュータとして形成され、所定のプログラムの実行により抽出部１１０に関する所定の処理を実施する。
抽出部１１０は、特定の地震強度のもとで、建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する。

【0044】

抽出部１１０は、前述の図２に示したテーブルを記憶部に保持させておき、これを用いて、所定の規模の地震による「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の推定値の大きさに基づいて、適用可能な範囲か否かを決定してもよい。

【0045】

例えば、「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の推定値の大きさが予め定められた基準値以下になる場合に、健全性評価システム１を適用できない範囲（評価対象外の範囲）とする。例えば上記の基準値を１０ｃｍとする。図２中に網掛けを付けた範囲は、「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」が１０ｃｍ以下の範囲である。つまり、網掛けを付けた範囲が、健全性評価システム１を適用できない範囲になる。網掛けを付けていない範囲が、健全性評価システム１を適用できる範囲になる。

【0046】

この図２のなかで、「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」が１０ｃｍ以下の範囲に健全性評価システム１を適用した場合には、「建物Ａ頂部の相対変位量ATg_Δ」の測定誤差が大きくなるため、抽出部１１０は、この範囲の建物を対象の建物から除くとよい。

【0047】

上記のように、適用可能な範囲を定める条件を予め設定することで、健全性評価システムは、上記の設計支援装置１００によって評価対象の建物を抽出できる。

【0048】

上記の実施形態によれば、建物の健全性評価システムの設計支援装置は、建物の高さが所定の高さよりも低い建物を建物の健全性評価の評価対象から外し、前記所定の高さよりも高い建物を建物の健全性評価の評価対象に含めるように、評価対象候補の建物群のなかから評価対象の建物を抽出する抽出部を備えることにより、建物の健全性評価システムの信頼性を高めるように有効に機能する。

【0049】

本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。

【符号の説明】

【0050】

１ 健全性評価システム
１１ 取得部
１２ 解析処理部
１３ 出力部
２１ 第１ＧＮＳＳセンサ
２２ 第２ＧＮＳＳセンサ

【図1A】

【図1B】

【図2】

【図3】