JP5547029B2 - Building damage evaluation method and building damage evaluation apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、地震等の外乱に対する建物の損傷を評価する建物の損傷評価方法及び建物の損傷評価装置に関する。 The present invention relates to a building damage evaluation method and a building damage evaluation apparatus for evaluating building damage against disturbances such as earthquakes.
建物が地震等の外乱を受けた場合、外乱中の建物の挙動をモニタリングすることで外乱に対する建物の損傷を評価し、できるだけ早期にその損傷程度を把握する必要がある。損傷を評価する方法としては、例えば、部材のひずみ等を直接計測し、その部材の損傷を評価する方法がある(特許文献1、特許文献2、特許文献3、特許文献4、特許文献5参照)。また、建物の各階の加速度や速度等を計測し、建物の動特性の変化を評価することにより建物全体の耐震性能を評価する方法がある(特許文献6、特許文献7、特許文献8、特許文献9、特許文献10参照)。また、モニタリングによる建物の損傷評価の構成が提案されている(特許文献11、特許文献12参照)。また、建物の各階の変位を計測する方法として、光学式で精度良く計測する方法がある(特許文献13参照)。 When a building is subjected to a disturbance such as an earthquake, it is necessary to evaluate the damage of the building against the disturbance by monitoring the behavior of the building during the disturbance and to grasp the extent of the damage as soon as possible. As a method for evaluating the damage, for example, there is a method of directly measuring the distortion of the member and evaluating the damage of the member (see Patent Document 1, Patent Document 2, Patent Document 3, Patent Document 4, and Patent Document 5). ). In addition, there is a method for evaluating the seismic performance of the entire building by measuring acceleration, velocity, etc. of each floor of the building and evaluating changes in the dynamic characteristics of the building (Patent Document 6, Patent Document 7, Patent Document 8, Patent) Reference 9 and Patent Reference 10). Moreover, the structure of the damage evaluation of the building by monitoring is proposed (refer patent document 11 and patent document 12). Moreover, as a method of measuring the displacement of each floor of the building, there is a method of measuring with an optical method with high accuracy (see Patent Document 13).
しかし、個々の部材を計測してその部材の損傷を評価する方法の場合、この方法によって建物を構成する様々な部材の損傷を評価するためには評価対象の部材を計測装置でそれぞれ計測する必要があり、膨大な数の計測装置が必要となる。したがって、この方法では、実用上、限定された特定の部材の損傷を評価する方法にとどまっている。なお、特許文献3では、計測装置の数を少なくする場合、解析モデルを用いたシミュレーションによる推定方法を併用しているが、解析による評価精度の劣化については言及されていない。 However, in the case of the method of measuring the damage of each member by measuring each member, in order to evaluate the damage of various members constituting the building by this method, it is necessary to measure each member to be evaluated with a measuring device. There is a huge number of measuring devices. Therefore, this method is limited to a method for evaluating damage of a specific member limited in practical use. In Patent Document 3, when the number of measuring devices is reduced, an estimation method based on a simulation using an analysis model is used in combination, but there is no mention of deterioration in evaluation accuracy due to analysis.
また、建物全体の耐震性能を評価する方法の場合、建物を構成する個々の部材の損傷を評価しておらず、建物を構成する様々な部材についての損傷状況を把握できない。 Further, in the case of the method for evaluating the seismic performance of the entire building, the damage of individual members constituting the building is not evaluated, and the damage status of various members constituting the building cannot be grasped.
また、モニタリングによる損傷を評価する方法の場合、特許文献11には計測データの処理方法等について記載されており、特許文献12には建物の層間変位を計測して損傷評価手段として用いることが記載されている。しかし、これらの特許文献11、12には、建物を構成する各部材の損傷の評価方法について具体的には開示されていない。 Further, in the case of a method for evaluating damage by monitoring, Patent Document 11 describes a method of processing measurement data and the like, and Patent Document 12 describes that an interlayer displacement of a building is measured and used as a damage evaluation means. Has been. However, these Patent Documents 11 and 12 do not specifically disclose a method for evaluating damage of each member constituting a building.
そこで、本発明は、建物の変位情報を計測して建物を構成する各部材の損傷を評価する建物の損傷評価方法及び建物の損傷評価装置を提供することを課題とする。 Therefore, an object of the present invention is to provide a building damage evaluation method and a building damage evaluation apparatus that measure the displacement information of a building and evaluate damage of each member constituting the building.
本発明に係る建物の損傷評価方法は、外乱に対する建物の損傷を評価する建物の損傷評価方法であって、建物全体における1又は複数箇所で外乱に対する建物の変位情報をそれぞれ計測する変位情報計測ステップと、変位情報計測ステップで計測した1又は複数の変位情報を入力として、建物を構成する各部材の損傷状況を力学的に表現する構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算するシミュレーションステップと、シミュレーションステップで計算した各部材の損傷の程度を評価する損傷評価ステップと、損傷評価ステップでの評価結果を出力する出力ステップとを含み、力学的に表現する構造解析モデルは、剛性を表現する構造解析モデルであり、シミュレーションステップで実施する構造解析では、変位情報からなる変位ベクトルxに応じて構造解析モデルから剛性マトリクスKを設定し、変位ベクトルxと剛性マトリクスKを用いて運動方程式Kx=fを解いて建物全体の復元力ベクトルfを導くことを特徴とする。 The building damage evaluation method according to the present invention is a building damage evaluation method that evaluates building damage against disturbance, and is a displacement information measuring step that measures displacement information of the building against disturbance at one or a plurality of locations in the entire building. Then, using one or a plurality of displacement information measured in the displacement information measuring step as an input, a structural analysis is performed using a structural analysis model that dynamically represents the damage status of each member constituting the building, and the building is configured a simulation step of calculating the degree of damage of each member, and damage evaluation step of evaluating the degree of damage of each member is calculated in the simulation step, look including an output step for outputting the evaluation result in the damage evaluation step, mechanics The structural analysis model that expresses structurally is a structural analysis model that expresses rigidity, and is a structure that is executed in the simulation step. In the analysis, the stiffness matrix K is set from the structural analysis model according to the displacement vector x composed of the displacement information, and the equation of motion Kx = f is solved using the displacement vector x and the stiffness matrix K to obtain the restoring force vector f of the entire building. It is characterized by guiding .
この建物の損傷評価方法では、まず、変位情報計測ステップで建物全体における1又は複数箇所で外乱に対する建物の変位情報(例えば、水平方向の変位量、鉛直方向の変位量)をそれぞれ計測する。この変位情報の計測では、外乱に対する建物全体としての変位の状況を把握できる程度に計測手段を1又は複数設け、1又は複数の計測手段でそれぞれ計測する。次に、シミュレーションステップで、計測された1又は複数の変位情報を入力として構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度(例えば、塑性率)をそれぞれ計算する。損傷の程度が計算される部材は、建物を構成する全ての部材のうちの評価対象の部材(例えば、柱、梁、壁、床)である。構造解析モデルは、建物を構成する各部材(評価対象の部材)の損傷状況を力学的に表現するモデルである。次に、損傷評価ステップで、計算された各部材について損傷の程度をそれぞれ評価する。そして、出力ステップで、その各部材についての損傷の評価結果を出力する。このように、建物の損傷評価方法は、外乱に対する建物全体としての変位情報を計測し、その計測した変位情報を入力として構造解析を実施することにより、建物を構成する各部材の損傷を高精度に評価することができ、建物の損傷評価の信頼性が高い。この高精度な評価結果を活用することにより、地震等の外乱に対する事後の早期に建物の健全度把握、避難計画、修復計画、事業継続計画(BCP)等の防災上の計画に役立てることができる。また、建物の損傷評価方法は、建物全体としての変位情報を計測するだけなので、建物を構成する評価対象の各部材を個々に計測する必要がなく、計測手段の数を大幅に少なくできる。 In this building damage evaluation method, first, in the displacement information measurement step, the displacement information (for example, the horizontal displacement amount and the vertical displacement amount) with respect to the disturbance is measured at one or a plurality of locations in the entire building. In the measurement of the displacement information, one or a plurality of measuring means are provided to such an extent that the state of displacement of the entire building against the disturbance can be grasped, and the measurement is performed by the one or more measuring means. Next, in the simulation step, structural analysis is performed using a structural analysis model with one or more measured displacement information as input, and the degree of damage (for example, the plastic modulus) of each member constituting the building is calculated. To do. The member whose degree of damage is calculated is a member to be evaluated (for example, a column, a beam, a wall, or a floor) among all the members constituting the building. The structural analysis model is a model that dynamically represents the damage state of each member (a member to be evaluated) constituting the building. Next, in the damage evaluation step, the degree of damage is evaluated for each calculated member. In the output step, the damage evaluation result for each member is output. As described above, the building damage evaluation method measures the displacement information of the entire building with respect to the disturbance, and performs structural analysis using the measured displacement information as an input, thereby accurately damaging each member constituting the building. The reliability of building damage assessment is high. By utilizing this highly accurate evaluation result, it can be used for disaster prevention plans such as understanding the soundness of buildings, evacuation plans, restoration plans, and business continuity plans (BCP) as soon as possible after an earthquake or other disturbance. . Further, since the building damage evaluation method only measures displacement information of the entire building, it is not necessary to individually measure each evaluation target member constituting the building, and the number of measuring means can be greatly reduced.
本発明の上記建物の損傷評価方法では、変位情報計測ステップは、外乱に対する建物の層間変位の絶対値の最大値を計測し、シミュレーションステップは、変位情報計測ステップで計測した1又は複数の層間変位の絶対値の最大値を入力として、漸増変位載荷解析の構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算すると好適である。 In the building damage evaluation method of the present invention, the displacement information measurement step measures the maximum absolute value of the building interlayer displacement with respect to the disturbance, and the simulation step includes one or more interlayer displacements measured in the displacement information measurement step. It is preferable to calculate the degree of damage of each member constituting the building by performing the incremental displacement loading analysis using the structural analysis model of the incremental displacement loading analysis with the absolute value of the absolute value of the input as the input.
この建物の損傷評価方法の変位情報計測ステップでは、外乱に対する建物の層間変位の絶対値の最大値を計測する。したがって、1回の外乱に対して、外乱中の最も大きい層間変位のデータだけが得られることになる。そして、シミュレーションステップでは、計測された1又は複数の層間変位の絶対値の最大値を入力として、漸増変位載荷解析の構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷をそれぞれ計算する。漸増変位載荷解析は、層間変位の絶対値の最大値を分割し、その分割された最も小さい値から徐々に増分した各値を構造解析モデルに順次載荷して解析する手法であり、各変位漸増ステップにおいて各部材の損傷の程度を計算する。このように、建物の損傷評価方法は、層間変位の絶対値の最大値を入力として漸増変位載荷解析を実施することにより、構造解析における入力データが少ないので、データ記憶容量を削減できるとともに計算負荷(計算時間)も軽減でき、外乱終了後の緊急性を要する判断等に活用できる。 In the displacement information measurement step of the building damage evaluation method, the absolute value of the absolute value of the interlayer displacement of the building with respect to the disturbance is measured. Therefore, only the data of the largest interlayer displacement during the disturbance can be obtained for one disturbance. In the simulation step, the maximum value of the measured absolute value of one or more interlayer displacements is input, and the incremental displacement loading analysis is performed using the structural analysis model of the incremental displacement loading analysis. Calculate the damage for each. Incremental displacement loading analysis is a technique that divides the maximum absolute value of the interlaminar displacement and analyzes each value incrementally incremented from the smallest divided value on the structural analysis model. In the step, the degree of damage of each member is calculated. As described above, the building damage evaluation method can reduce the data storage capacity and the calculation load because the input data in the structural analysis is small by performing the incremental displacement loading analysis with the maximum absolute value of the interlaminar displacement as an input. (Calculation time) can be reduced, and it can be used for judgments that require urgency after the end of a disturbance.
本発明の上記建物の損傷評価方法では、変位情報計測ステップは、外乱発生中に一定時刻毎に建物の層間変位を計測し、シミュレーションステップは、変位情報計測ステップで計測した1又は複数の一定時刻毎の層間変位を入力として、変位載荷解析の構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算すると好適である。 In the building damage evaluation method of the present invention, the displacement information measurement step measures the interlayer displacement of the building at regular time intervals during the occurrence of the disturbance, and the simulation step includes one or a plurality of constant time times measured by the displacement information measurement step. It is preferable that the displacement loading analysis is performed using the structural analysis model of the displacement loading analysis with the interlayer displacement for each input as an input, and the degree of damage of each member constituting the building is calculated.
この建物の損傷評価方法の変位情報計測ステップでは、外乱発生中に一定時刻毎に建物の層間変位を計測する。したがって、1回の外乱に対して、外乱発生中の層間変位の時刻歴データが得られることになる。そして、シミュレーションステップでは、計測された1又は複数の一定時刻毎の層間変位を入力として、変位載荷解析の構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷をそれぞれ計算する。変位載荷解析は、各時刻での層間変位を構造解析モデルに順次載荷して解析する手法であり、各時刻ステップにおいて各部材の損傷の程度を計算する。このように、建物の損傷評価方法は、層間変位の時刻歴を入力として変位載荷解析を実施することにより、外乱発生中の層間変位の詳細なデータにより詳細な構造解析ができるので、より高精度な損傷評価ができ、外乱終了後の精確な判断等に活用できる。 In the displacement information measuring step of the building damage evaluation method, the interlayer displacement of the building is measured at fixed time intervals during the occurrence of disturbance. Therefore, the time history data of the interlayer displacement during the occurrence of the disturbance is obtained for one disturbance. In the simulation step, the displacement load analysis is performed using the structural analysis model of the displacement load analysis, using the measured inter-layer displacement at one or a plurality of fixed times as input, and damages of each member constituting the building are respectively detected. calculate. The displacement loading analysis is a technique of loading and analyzing the interlayer displacement at each time on a structural analysis model in sequence, and calculates the degree of damage of each member at each time step. In this way, the building damage evaluation method can perform detailed load analysis by using the displacement load analysis with the time history of the interlayer displacement as an input, so that detailed structural analysis can be performed with detailed data on the interlayer displacement during the occurrence of disturbances. Can be used for accurate damage assessment and accurate judgment after the end of disturbance.
本発明に係る建物の損傷評価装置は、外乱に対する建物の損傷を評価する建物の損傷評価装置であって、建物全体における1又は複数箇所で外乱に対する建物の変位情報をそれぞれ計測する変位情報計測手段と、建物を構成する各部材の損傷状況を力学的に表現する構造解析モデルを記憶する記憶手段と、変位情報計測手段で計測した1又は複数の変位情報を入力として、記憶手段に記憶されている構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算するシミュレーション手段と、シミュレーション手段で計算した各部材の損傷の程度を評価する損傷評価手段と、損傷評価手段による評価結果を出力する出力手段とを備え、力学的に表現する構造解析モデルは、剛性を表現する構造解析モデルであり、シミュレーション手段で実施する構造解析では、変位情報からなる変位ベクトルxに応じて構造解析モデルから剛性マトリクスKを設定し、変位ベクトルxと剛性マトリクスKを用いて運動方程式Kx=fを解いて建物全体の復元力ベクトルfを導くことを特徴とする。 The building damage evaluation apparatus according to the present invention is a building damage evaluation apparatus that evaluates building damage against disturbances, and each of the displacement information measuring means measures the displacement information of the building against disturbances at one or a plurality of locations in the entire building. Storage means for storing a structural analysis model that dynamically expresses the damage status of each member constituting the building, and one or a plurality of displacement information measured by the displacement information measurement means as inputs, and stored in the storage means A simulation means for performing a structural analysis using a structural analysis model, calculating a degree of damage of each member constituting the building, a damage evaluation means for evaluating a degree of damage of each member calculated by the simulation means, and a damage structural analysis model and an output means for outputting the evaluation result by the evaluation means, for mechanically representation is structural analysis model expressing the rigidity, stain In the structural analysis performed by the distribution means, the stiffness matrix K is set from the structural analysis model according to the displacement vector x consisting of the displacement information, and the equation of motion Kx = f is solved using the displacement vector x and the stiffness matrix K, and the entire building The restoring force vector f is derived .
本発明の上記建物の損傷評価装置では、変位情報計測手段は、外乱に対する建物の層間変位の絶対値の最大値を計測し、記憶手段は、漸増変位載荷解析の構造解析モデルを記憶し、シミュレーション手段は、変位情報計測手段で計測した1又は複数の層間変位の絶対値の最大値を入力として、記憶手段に記憶されている漸増変位載荷解析の構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算すると好適である。 In the building damage evaluation apparatus according to the present invention, the displacement information measuring means measures the maximum absolute value of the interlayer displacement of the building with respect to the disturbance, the storage means stores the structural analysis model of incremental displacement loading analysis, and performs simulation. The means receives the maximum value of the absolute value of one or more interlayer displacements measured by the displacement information measuring means, and performs incremental displacement loading analysis using the structural analysis model of incremental displacement loading analysis stored in the storage means It is preferable to calculate the degree of damage of each member constituting the building.
本発明の上記建物の損傷評価装置では、変位情報計測手段は、外乱発生中に一定時刻毎に建物の層間変位を計測し、記憶手段は、変位載荷解析の構造解析モデルを記憶し、シミュレーション手段は、変位情報計測手段で計測した1又は複数の一定時刻毎の層間変位を入力として、記憶手段に記憶されている変位載荷解析の構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算すると好適である。 In the building damage evaluation apparatus according to the present invention, the displacement information measuring means measures the interlayer displacement of the building at regular intervals during the occurrence of the disturbance, the storage means stores the structural analysis model of the displacement loading analysis, and the simulation means The structure is constructed by performing displacement loading analysis using the structural analysis model of displacement loading analysis stored in the storage means, using one or more inter-layer displacements measured at certain time intervals as input by the displacement information measuring means. It is preferable to calculate the degree of damage of each member.
上記の各建物の損傷評価装置では、装置を構成する各手段によって上記の各建物の損傷評価方法と同様に作用し、同様の効果を有している。 The damage evaluation apparatus for each building described above operates in the same manner as the damage evaluation method for each building by each means constituting the apparatus, and has the same effect.
本発明によれば、建物を構成する評価対象の各部材を個々に計測することなく、建物を構成する各部材の損傷を高精度に評価することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the damage of each member which comprises a building can be evaluated with high precision, without measuring each member of the evaluation object which comprises a building individually.
以下、図面を参照して、本発明に係る建物の損傷評価方法及び建物の損傷評価装置の実施の形態を説明する。なお、各図において同一又は相当する要素については同一の符号を付し、重複する説明を省略する。 Hereinafter, embodiments of a building damage evaluation method and a building damage evaluation apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected about the element which is the same or it corresponds in each figure, and the overlapping description is abbreviate | omitted.
本実施の形態では、本発明を、地震等の外乱に対する建物のモニタリングシステムにおける変位情報に基づいた損傷評価方法による建物の損傷評価装置に適用する。本実施の形態に係る損傷評価装置は、外乱に対する建物の変位情報を計測し、その計測した変位情報を用いて構造解析を実施し、建物を構成する評価対象の各部材の損傷を評価する。本実施の形態には、2つの形態があり、第1の実施の形態が簡易型損傷評価方法による簡易型損傷評価装置であり、第2の実施の形態が詳細型損傷評価方法による詳細型損傷評価装置である。 In the present embodiment, the present invention is applied to a building damage evaluation apparatus using a damage evaluation method based on displacement information in a building monitoring system against disturbance such as an earthquake. The damage evaluation apparatus according to the present embodiment measures the displacement information of the building with respect to the disturbance, performs structural analysis using the measured displacement information, and evaluates damage of each evaluation target member constituting the building. In this embodiment, there are two forms. The first embodiment is a simple damage evaluation apparatus using a simple damage evaluation method, and the second embodiment is a detailed damage using a detailed damage evaluation method. Evaluation device.
まず、図1を参照して、本実施の形態に係る損傷評価方法の概要を説明する。図1は、本実施の形態の損傷評価方法の概要図である。 First, the outline of the damage evaluation method according to the present embodiment will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a schematic diagram of the damage evaluation method of the present embodiment.
本実施の形態に係る損傷評価方法では、地震等の外乱の建物への入力に対する応答として建物の各層(各階)の層間変位(下層階床面と上層階床面との相対変位量)を計測する。層間変位は、変位の0点を中心として、マイナス方向の変位とプラス方向の変位がある。本実施の形態では、層間変位として、水平方向の層間変位を用い、水平方向の2次元での層間変位を検出する。特に、第1の実施の形態では外乱に対して計測された各層の層間変位のうち最大値(プラス値)又は最小値(マイナス値)から得られる層間変位の絶対値の最大値だけを用い、第2の実施の形態では外乱発生中に計測された各層間の一定時刻毎の層間変位からなる層間変位の時刻歴を用いる。図1には、12階建ての建物に地震動Tが入力され、その建物の3階における応答として層間変位の時刻歴DHと層間変位の絶対値の最大値DMを示している。 In the damage evaluation method according to the present embodiment, the interlayer displacement (relative displacement between the lower and upper floors) of each layer of the building is measured as a response to the input of the disturbance such as an earthquake to the building. To do. Interlayer displacement includes a displacement in the minus direction and a displacement in the plus direction with the zero point of displacement as the center. In the present embodiment, a horizontal interlayer displacement is used as the interlayer displacement, and the horizontal two-dimensional interlayer displacement is detected. In particular, in the first embodiment, only the maximum value of the absolute value of the interlayer displacement obtained from the maximum value (plus value) or the minimum value (minus value) among the interlayer displacements measured for the disturbance is used. In the second embodiment, an inter-layer displacement time history consisting of inter-layer displacements at fixed time intervals between the respective layers measured during the occurrence of a disturbance is used. FIG. 1 shows a seismic motion T input to a 12-story building, and shows a time history DH of interlayer displacement and a maximum absolute value DM of interlayer displacement as responses on the third floor of the building.
次に、損傷評価方法では、層間変位の絶対値の最大値又は層間変位の時刻歴を入力として、建物の構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、建物を構成する評価対象の各部材の損傷を計算する。この際、式(1)で示す運動方程式にxを与え、運動方程式を解き、評価対象の各部材の各部位の応力やひずみを計算する。式(1)におけるx(入力値)は建物の各層の変位からなる変位ベクトル(各層の層間変位絶対値の最大値を分割した各変位漸増ステップでの増分変位又は各層の層間変位の時刻歴における各時刻ステップの層間変位)であり、K(既知)は剛性マトリクスであり、fは地震等の外乱、建物各階の慣性力及び減衰力等で構成された建物各階に加わる復元力ベクトルである。建物の剛性は、建物を構成する部材毎に、層間変位に応じた復元力特性及び履歴特性が決まっている。剛性マトリクスKは、評価対象の全ての部材についての各剛性から構成されるマトリクスである。したがって、入力値の変位ベクトルxによって剛性マトリクスKの状態が決まり、各層の変位ベクトルxの変動に応じて剛性マトリクスKが変動し、この剛性マトリクスKの変動を評価する。評価対象の部材は、主に、建物を構成する構造部材である。構造部材は、例えば、柱、梁、壁、床であり、非構造部材は、例えば、間仕切り壁、窓、ガラス、カーテンウォールである。図1において、層間変位と層のせん断力との関係を示す曲線Cを規定しているのが剛性マトリクスKであり、層間変位(変位ベクトルxに相当)を入力すると、剛性マトリクスKの値が決まり、層せん断力(復元力ベクトルfに相当)を導ける。
ちなみに、従来の構造解析では、式(2)で示す運動方程式を用いていた。式(2)におけるMは建物の質量マトリクスであり、Cは減衰マトリクスであり、Kは剛性マトリクスであり、xは建物の各階の変位ベクトルであり、xの1階微分は各階の速度ベクトルであり、xの2階微分は各階の加速度ベクトルであり、wは地震等の外乱が建物各階に与える外力ベクトルである。従来は、この式(2)の2階微分方程式にw(例えば、地震動の計測値から得られる慣性力)を与え、この2階微分方程式を時刻歴上で逐次解く方法が一般的である。その場合、wに関する情報と合わせて建物の質量、減衰、剛性に関する情報が必須な上に、解析精度を確保するために剛性マトリクスKについては建物を構成する構造部材についての情報と合わせて非構造部材の剛性の影響度に関する情報も必要となる。
次に、損傷評価方法では、構造解析での各ステップで計算された評価対象の各部材の各部位の応力やひずみに基づいて損傷しているか否かを判定し、その損傷の程度を計算する。そして、損傷評価方法では、その損傷部位と損傷程度を用いて建物の損傷状況を特定し、その損傷状況等を表示する。図1には、12階建ての建物の模式図に黒丸P,P,P・・・で損傷部位を示した損傷状況Sを示している。 Next, in the damage evaluation method, it is determined whether or not the damage is based on the stress and strain of each part of each evaluation target member calculated in each step in the structural analysis, and the degree of the damage is calculated. . In the damage evaluation method, the damage state of the building is specified using the damaged part and the damage degree, and the damage state and the like are displayed. FIG. 1 shows a damage state S in which a damaged portion is indicated by black circles P, P, P... In a schematic diagram of a 12-story building.
このように、本実施の形態に係る損傷評価方法では、外乱に対する建物の応答の1つである建物の変位情報を用いて構造解析を実施することにより、建物を構成する評価対象の各部材の損傷を評価している。また、本実施の形態に係る損傷評価方法では、構造解析モデルについては建物の評価対象の各部材についての力学特性(剛性等)に関する情報だけが必要であり、それ以外の建物の質量、減衰に関する情報は不要であり、剛性に関しても評価対象以外の部材(例えば、非構造部材)の影響度に関する情報は不要である。そのため、モデル化精度を含む解析に対する高いロバスト性を有しており、信頼性の大幅に向上させた損傷評価を可能とする。 As described above, in the damage evaluation method according to the present embodiment, the structural analysis is performed using the building displacement information, which is one of the responses of the building to the disturbance, so that each evaluation target member constituting the building can be evaluated. Assessing damage. In the damage evaluation method according to the present embodiment, the structural analysis model only needs information on the mechanical characteristics (rigidity, etc.) of each member to be evaluated for the building, and is related to the mass and attenuation of other buildings. Information is not necessary, and information regarding the degree of influence of members other than the evaluation target (for example, non-structural members) is not necessary regarding the rigidity. Therefore, it has high robustness with respect to analysis including modeling accuracy, and enables damage evaluation with greatly improved reliability.
それでは、図2及び図3を参照して、第1の実施の形態に係る簡易型損傷評価装置1について説明する。図2は、本実施の形態に係る損傷評価装置の構成を示すブロック図である。図3は、第1の実施の形態の簡易型損傷評価装置の概要を示す模式図であり、(a)が建物の各階変位分布であり、(b)が損傷状況である。 The simplified damage evaluation apparatus 1 according to the first embodiment will be described with reference to FIGS. 2 and 3. FIG. 2 is a block diagram showing a configuration of the damage evaluation apparatus according to the present embodiment. FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an outline of the simplified damage evaluation apparatus according to the first embodiment, in which (a) is a displacement distribution of each floor of the building, and (b) is a damage state.
簡易型損傷評価装置1は、建物の変位情報として地震等の外乱に対する各層の層間変位絶対値の最大値を計測する。そして、簡易型損傷評価装置1は、外乱終了後に、各層の層間変位絶対値の最大値から得られる建物の各階変位分布を入力として、漸増変位載荷解析を設定した構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する評価対象の部材の損傷を評価する。そのために、簡易型損傷評価装置1は、構造解析モデルデータ格納装置10、変位計測装置11、シミュレーション装置12、損傷評価装置13、損傷状況表示装置14を備えている。簡易型損傷評価装置1は、パソコン等の汎用コンピュータに簡易型損傷評価用のアプリケーションソフトを組み込んで構成してもよいし、あるいは、専用装置として構成してもよい。 The simple damage evaluation apparatus 1 measures the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer with respect to disturbances such as earthquakes as building displacement information. Then, the simplified damage evaluation apparatus 1 uses the structural analysis model in which the incremental displacement loading analysis is set, with the displacement distribution of each floor of the building obtained from the maximum value of the absolute value of the interlaminar displacement of each layer as an input after the end of the disturbance. Carry out loading analysis and evaluate damage to the evaluation target components that make up the building. For this purpose, the simplified damage evaluation apparatus 1 includes a structural analysis model data storage device 10, a displacement measurement device 11, a simulation device 12, a damage evaluation device 13, and a damage status display device 14. The simplified damage evaluation apparatus 1 may be configured by incorporating application software for simplified damage evaluation into a general-purpose computer such as a personal computer, or may be configured as a dedicated apparatus.
なお、第1の実施の形態では、構造解析モデルデータ格納装置10が特許請求の範囲に記載する記憶手段に相当し、変位計測装置11が特許請求の範囲に記載する変位情報計測手段に相当し、シミュレーション装置12が特許請求の範囲に記載するシミュレーション手段に相当し、損傷評価装置13が特許請求の範囲に記載する損傷評価手段に相当し、損傷状況表示装置14が特許請求の範囲に記載する出力手段に相当する。 In the first embodiment, the structural analysis model data storage device 10 corresponds to the storage means described in the claims, and the displacement measurement device 11 corresponds to the displacement information measurement means described in the claims. The simulation device 12 corresponds to the simulation means described in the claims, the damage evaluation device 13 corresponds to the damage evaluation means described in the claims, and the damage status display device 14 described in the claims. It corresponds to output means.
構造解析モデルデータ格納装置10は、コンピュータ等のメモリ装置に設定された特定の領域に構成され、構造解析モデルを格納する装置である。構造解析モデルは、損傷の評価対象となる部材(例えば、柱、梁、壁、床)毎に各々の力学特性(例えば、剛性、降伏特性)を表現する要素に置換した建物の構造解析モデルである。建物の構造解析モデルとしては、例えば、参考文献(武藤清著、構造物の動的設計、丸善、1977)に開示されているものがある。特に、構造解析モデルデータ格納装置10には、設計時に設定された漸増変位載荷解析用の構造解析モデルが格納されている。 The structural analysis model data storage device 10 is configured in a specific area set in a memory device such as a computer and stores a structural analysis model. The structural analysis model is a building structural analysis model in which each member (eg, column, beam, wall, floor) to be evaluated for damage is replaced with an element that represents each mechanical characteristic (eg, stiffness, yield characteristic). is there. As a structural analysis model of a building, for example, there is one disclosed in a reference (by Muto Kiyoshi, dynamic design of a structure, Maruzen, 1977). In particular, the structural analysis model data storage device 10 stores a structural analysis model for incremental displacement loading analysis set at the time of design.
変位計測装置11は、地震等の外乱に対して各層(各階)の層間変位絶対値の最大値を計測する装置である。変位計測装置11は、建物の全ての階(屋上階を含む)に少なくとも1個ずつ設けられる複数の計測装置を備えている。各階の計測装置では、その階の床(梁)における水平方向(二次元)の変位を計算する。変位計測装置11では、各階の計測装置でそれぞれ計測された計測値を用いて各層の層間変位をそれぞれ取得し、さらに、各層の層間変位絶対値の最大値を取得する。層間変位絶対値の最大値の取得方法は、例えば、外乱発生中の一定時刻毎に計算される層間変位を記憶しておき、外乱終了後にその記憶された中から層間変位の最大値又は最小値から得られる層間変位絶対値の最大値を抽出したり、あるいは、外乱発生中に層間変位が計算される毎に層間変位絶対値の最大値だけを記憶する。 The displacement measuring device 11 is a device that measures the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer (each floor) against disturbances such as earthquakes. The displacement measuring device 11 includes a plurality of measuring devices provided at least one on every floor (including the rooftop floor) of the building. The measuring device on each floor calculates the horizontal (two-dimensional) displacement of the floor (beam) on that floor. The displacement measuring device 11 acquires the interlayer displacement of each layer using the measurement values respectively measured by the measuring devices on each floor, and further acquires the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer. The method for obtaining the maximum value of the absolute value of the interlayer displacement is, for example, storing the interlayer displacement calculated every fixed time during the occurrence of the disturbance, and the maximum or minimum value of the interlayer displacement from the stored after the disturbance The maximum value of the absolute value of the interlaminar displacement obtained from the above is extracted, or only the maximum value of the absolute value of the interlaminar displacement is stored every time the interlaminar displacement is calculated during the occurrence of the disturbance.
変位の計測方法としては、例えば、フォトトランジスタ又は位置検出器(PSD[Position Sensitive Detector]等)を利用した光学式変位計、ビデオカメラ撮影、建物の層間に設置した専用の治具や鋼線等を介した変位計等により建物の各層の変位を直接計測する方法、建物各階に設置した加速度計あるいは速度計により計測されたデータを積分して建物の各層の変位を計算する方法がある。 The displacement measurement method includes, for example, an optical displacement meter using a phototransistor or a position detector (PSD [Position Sensitive Detector], etc.), video camera shooting, a dedicated jig or steel wire installed between the layers of the building, etc. There are a method of directly measuring the displacement of each layer of the building using a displacement meter or the like, and a method of calculating the displacement of each layer of the building by integrating data measured by an accelerometer or a speedometer installed on each floor of the building.
シミュレーション装置12は、コンピュータ等に構成される処理装置である。シミュレーション装置12では、変位計測装置11で計測された建物の各層の層間変位絶対値の最大値から得られる建物の各階変位分布に対して、構造解析モデルデータ格納装置10に格納されている漸増変位載荷解析の構造解析モデルにより漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する評価対象の各部材の各部位の損傷の程度を計算する。 The simulation device 12 is a processing device configured in a computer or the like. In the simulation device 12, the incremental displacement stored in the structural analysis model data storage device 10 with respect to each floor displacement distribution of the building obtained from the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer of the building measured by the displacement measuring device 11. The incremental displacement loading analysis is performed by the structural analysis model of the loading analysis, and the degree of damage of each part of each evaluation target member constituting the building is calculated.
建物の各階変位分布は、建物の全ての階の層間変位絶対値の最大値を順に並べて分布させたものである。図3(a)には、12階建ての建物に地震動が入力された場合の建物の各階変位分布Dの一例を示しており、上下方向に1階から12階までの各階のデータを配置し、横方向に各階の層間変位絶対値の最大値を分布させ、その上下方向に並んだ12個の層間変位絶対値の最大値を曲線で結んだ分布となっている。 Each floor displacement distribution of the building is a distribution in which the maximum values of the absolute values of interlayer displacement of all the floors of the building are arranged in order. FIG. 3 (a) shows an example of the displacement distribution D of each floor of the building when seismic motion is input to a 12-story building. Data on each floor from the first floor to the 12th floor is arranged in the vertical direction. The maximum value of the interlayer displacement absolute value of each floor is distributed in the horizontal direction, and the maximum value of the 12 interlayer displacement absolute values arranged in the vertical direction is connected by a curve.
漸増変位載荷解析は、建物の各階変位分布の分布形状を保ったまま変位を分割(例えば、100分割)することにより得られる増分変位分布を、構造解析モデルに徐々に(例えば、100分割された増分変位分布を1ステップから100ステップまで)載荷することにより建物モデルの状態を分析する解析手法である。 Incremental displacement loading analysis is an incremental displacement distribution obtained by dividing the displacement (for example, 100 divisions) while maintaining the distribution shape of each floor displacement distribution of the building into the structural analysis model gradually (for example, 100 divisions). This is an analysis method for analyzing the state of a building model by loading an incremental displacement distribution (from 1 step to 100 steps).
具体的には、変位漸増のステップ毎に、そのステップにおける増分変位分布から変位ベクトルxを設定する。次に、その変位ベクトルxに応じて漸増変位載荷解析の構造解析モデルから剛性マトリクスKを設定する。次に、その変位ベクトルxと剛性マトリクスKを用いて式(1)で示す運動方程式を解き、建物全体の復元力ベクトルfを導く。そして、その建物全体の解析結果を分解し、各階の評価対象の各部材の各部位の応力又はひずみをそれぞれ計算する。なお、増分変位分布は、例えば、100分割の場合、1ステップ目の増分変位分布は各層の層間変位絶対値の最大値をそれぞれ100分の1にした各値から構成され、2ステップ目の増分変位分布は各層の層間変位絶対値の最大値をそれぞれ100分の1にした各値をそれぞれ2倍にした各値から構成され、100ステップ目の増分変位分布は各層の層間変位絶対値の最大値から構成される。 Specifically, for each step of incremental displacement, a displacement vector x is set from the incremental displacement distribution at that step. Next, a stiffness matrix K is set from the structural analysis model for incremental displacement loading analysis according to the displacement vector x. Next, using the displacement vector x and the stiffness matrix K, the equation of motion shown in Equation (1) is solved to derive a restoring force vector f for the entire building. And the analysis result of the whole building is decomposed | disassembled, and the stress or distortion of each site | part of each member of the evaluation object of each floor is calculated, respectively. For example, in the case of 100 divisions, the incremental displacement distribution is composed of values obtained by reducing the absolute value of the absolute value of the interlayer displacement of each layer to 1/100. The displacement distribution is composed of values obtained by doubling each value obtained by reducing the absolute value of the interlayer displacement of each layer to 1/100, and the incremental displacement distribution at the 100th step is the maximum of the absolute value of interlayer displacement of each layer. Consists of values.
損傷評価装置13は、コンピュータ等に構成される処理装置である。損傷評価装置13では、シミュレーション装置12での変位漸増ステップ毎に計算された各層の評価対象の各部材の各部位の損傷の程度をそれぞれ評価する。具体的には、変位漸増のステップ毎に、各層の各部材の各部位についてそれぞれ、シミュレーション装置12で計算された応力あるいはひずみが想定した降伏値に達したか否かを判定する。そして、降伏値に達した場合にはその層のその部材のその部位が損傷していると判定し、各部位の損傷程度(例えば、塑性率)を計算する。降伏値は、構造解析モデルデータ格納装置10に格納されている構造解析モデルに設定されており、評価対象の部材毎にそれぞれ設定されている。このように、各変位漸増ステップで判定を行うことにより、どの程度の変位から部材が降伏点に達したかが判る。さらに、変位漸増の最終ステップ(各層の層間変位絶対値の最大値を入力)における判定結果に基づいて損傷していると判定された全てについてその各部材の損傷部位と各部位の損傷程度等を外乱に対する建物の損傷状況として特定化する。図3(b)には、12階建ての建物における損傷部位P,P,P・・・を示す損傷状況Sの一例を示しており、この例では梁について損傷判定された部位を黒丸P,P,P・・・で示している。 The damage evaluation device 13 is a processing device configured in a computer or the like. The damage evaluation device 13 evaluates the degree of damage of each part of each member to be evaluated calculated for each displacement step in the simulation device 12. Specifically, at each step of incremental displacement, it is determined whether the stress or strain calculated by the simulation device 12 has reached the assumed yield value for each part of each member of each layer. When the yield value is reached, it is determined that the part of the member of the layer is damaged, and the degree of damage (for example, the plasticity factor) of each part is calculated. The yield value is set in the structural analysis model stored in the structural analysis model data storage device 10, and is set for each member to be evaluated. In this way, by performing the determination in each displacement gradual increase step, it is possible to know from what displacement the member has reached the yield point. Furthermore, the damage part of each member, the degree of damage of each part, etc. for all the parts determined to be damaged based on the determination result in the final step of incremental displacement (input the maximum value of the absolute value of interlayer displacement of each layer) It is specified as the building damage status against disturbance. FIG. 3 (b) shows an example of a damage state S indicating damaged parts P, P, P... In a 12-story building. P, P...
損傷状況表示装置14は、コンピュータ等のディスプレイである。損傷状況表示装置14では、損傷評価装置13で特定化された評価対象の各部材の損傷部位と各部位の損傷程度及び各層の層間変位絶対値の最大値から得られる建物の各階変位分布等を評価結果として表示する。図3には、評価結果の表示例として、各階変位分布Dと12階建ての建物の模式図に損傷部位P,P,P・・・(上記したように、梁についての損傷部位)を示した損傷状況Sである。 The damage status display device 14 is a display such as a computer. In the damage status display device 14, the damage location of each member to be evaluated specified by the damage evaluation device 13, the degree of damage of each portion, and the displacement distribution of each floor of the building obtained from the maximum absolute value of the interlayer displacement of each layer, etc. Display as evaluation results. In FIG. 3, as an example of display of the evaluation results, the damage distributions P, P, P... (As described above, damage to the beam) are shown in each floor displacement distribution D and a schematic diagram of a 12-story building. Damage status S.
図2を参照して、簡易型損傷評価装置1における動作を図4のフローチャートに沿って説明する。図4は、第1の実施の形態に係る簡易型損傷評価装置の簡易型評価の流れを示すフローチャートである。 With reference to FIG. 2, the operation | movement in the simplified damage evaluation apparatus 1 is demonstrated along the flowchart of FIG. FIG. 4 is a flowchart showing a flow of simplified evaluation of the simplified damage evaluation apparatus according to the first embodiment.
変位計測装置11では、地震等の外乱が建物に入力された場合、建物の各層について層間変位絶対値の最大値をそれぞれ計測する(S10)。この計測では、外乱終了後に建物の各層の層間変位絶対値の最大値だけが得られる。 When a disturbance such as an earthquake is input to the building, the displacement measuring device 11 measures the maximum value of the interlayer displacement absolute value for each layer of the building (S10). In this measurement, only the maximum absolute value of the interlaminar displacement of each layer of the building is obtained after the disturbance.
外乱終了後、シミュレーション装置12では、各層の層間変位絶対値の最大値から得られる各階変位分布を入力し、構造解析モデルデータ格納装置10に格納されている漸増変位載荷解析を設定した構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施する(S11)。ここでは、漸増変位載荷解析の変位漸増のステップ毎に、各階変位分布を分割した増分変位分布から設定された変位ベクトルxとその変位ベクトルxに応じて設定された剛性マトリクスKを用いて上記式(1)の運動方程式を解き、各層の評価対象の各部材の各部位の応力又はひずみをそれぞれ計算する。そして、損傷評価装置13では、変位漸増のステップ毎に、その計測された各層の評価対象の各部材の各部位の応力又はひずみが降伏値に達したか否かをそれぞれ判定し、降伏値に達した場合には損傷していると判定し、各部位の損傷程度(塑性率)を計算する(S12)。 After the end of the disturbance, the simulation device 12 inputs the displacement distribution of each floor obtained from the maximum value of the absolute value of the interlayer displacement of each layer, and the structural analysis model in which the incremental displacement loading analysis stored in the structural analysis model data storage device 10 is set. Is used to perform incremental displacement loading analysis (S11). Here, for each step of gradually increasing displacement in the incremental displacement loading analysis, the above equation is used by using the displacement vector x set from the incremental displacement distribution obtained by dividing each floor displacement distribution and the stiffness matrix K set according to the displacement vector x. The equation of motion of (1) is solved, and the stress or strain of each part of each member to be evaluated for each layer is calculated. And in the damage evaluation apparatus 13, for each step of incremental displacement, it is determined whether or not the stress or strain of each part of each measured evaluation member of each layer has reached the yield value. When it reaches, it determines with having damaged, and calculates the damage degree (plasticity factor) of each site | part (S12).
漸増変位載荷解析の最終ステップが終了すると、損傷評価装置13では、最終的な各部材についての損傷部位と各部位の損傷程度により外乱に対する建物の損傷状況を特定化する(S13)。そして、損傷状況表示装置14では、その特定化された建物の損傷状況及び建物の各階変位分布等を評価結果として表示する(S14)。 When the final step of the incremental displacement loading analysis is completed, the damage evaluation apparatus 13 specifies the damage status of the building with respect to the disturbance based on the final damaged portion of each member and the degree of damage of each portion (S13). Then, the damage status display device 14 displays the specified damage status of the building, each floor displacement distribution of the building, and the like as evaluation results (S14).
この簡易型損傷評価装置1によれば、評価対象の部材毎に変位を計測するのではなく、建物の変位情報として各層の層間変位絶対値の最大値を計測し、その各層の層間変位絶対値の最大値を用いて漸増変位載荷解析を実施するので、評価対象部材個々を計測する方法として大幅に少ない数の計測装置により評価対象の全ての部材の損傷を評価できる。特に、簡易型損傷評価装置1によれば、外乱に対して層間変位絶対値の最大値だけを用いて漸増変位載荷解析を実施するので、構造解析における入力データが少なく、各装置におけるデータ記憶容量を低減できるとともに計算負荷(計算時間)も軽減でき、損傷評価結果の迅速な表示が要求される外乱終了時における緊急判断システム等に活用できる。 According to the simplified damage evaluation apparatus 1, the displacement is not measured for each member to be evaluated, but the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer is measured as the displacement information of the building, and the interlayer displacement absolute value of each layer is measured. Since the incremental displacement loading analysis is performed using the maximum value, damage to all members to be evaluated can be evaluated by a significantly smaller number of measuring devices as a method for measuring each member to be evaluated. In particular, according to the simplified damage evaluation apparatus 1, since the incremental displacement loading analysis is performed using only the maximum value of the absolute value of the interlayer displacement with respect to the disturbance, the input data in the structural analysis is small, and the data storage capacity in each apparatus And the calculation load (calculation time) can be reduced, and this can be utilized for an emergency judgment system at the end of a disturbance that requires quick display of damage evaluation results.
また、簡易型損傷評価装置1によれば、建物の各層の層間変位絶対値の最大値を計測して、建物の各層の層間変位絶対値の最大値を入力値として式(1)の運動方程式を解いて漸増変位載荷解析を実施するので、評価対象となる部材の力学特性以外の建物の質量、減衰、非評価対象部材の影響度等に関する情報が不要であり、モデル化精度を含む解析に対する高いロバスト性を有している。したがって、地震応答解析等で一般に用いられる地震入力に対する2階微分方程式(式(2)の運動方程式)を時刻歴上で逐次解いていくシミュレーション解析等と比較して、損傷評価における信頼性を大幅に向上させることができる。 Further, according to the simplified damage evaluation apparatus 1, the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer of the building is measured, and the equation of motion of the equation (1) is obtained using the maximum value of the interlayer displacement absolute value of each layer of the building as an input value. Since the incremental displacement loading analysis is performed by solving the above, there is no need for information on the mass of the building, the attenuation, the degree of influence of the non-evaluated member, etc. other than the mechanical characteristics of the member to be evaluated. High robustness. Therefore, compared with simulation analysis that solves the second order differential equation (equation (2) equation of motion) for seismic input generally used in earthquake response analysis, etc. on the time history, the reliability in damage evaluation is greatly increased. Can be improved.
次に、図2及び図5を参照して、第2の実施の形態に係る詳細型損傷評価装置2について説明する。図5は、第2の実施の形態の詳細型損傷評価装置の概要を示す模式図であり、(a)が建物の層間変位の時刻歴であり、(b)が建物の損傷状況である。 Next, with reference to FIG.2 and FIG.5, the detailed damage evaluation apparatus 2 which concerns on 2nd Embodiment is demonstrated. FIG. 5 is a schematic diagram illustrating an outline of the detailed damage evaluation apparatus according to the second embodiment, in which (a) is a time history of interlayer displacement of a building, and (b) is a damage state of the building.
詳細型損傷評価装置2は、建物の変位情報として地震等の外乱に対して一定時刻毎に各層の層間変位を計測する。そして、詳細型損傷評価装置2は、外乱発生中又は終了後に、一定時刻毎の各層の層間変位から得られる建物の各層の層間変位の時刻歴を入力として、変位載荷解析を設定した構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施し、建物を構成する評価対象の部材の損傷を評価する。そのために、詳細型損傷評価装置2は、構造解析モデルデータ格納装置20、変位計測装置21、シミュレーション装置22、損傷評価装置23、損傷状況表示装置24を備えている。詳細型損傷評価装置2は、パソコン等の汎用コンピュータに詳細型損傷評価用のアプリケーションソフトを組み込んで構成してもよいし、あるいは、専用装置として構成してもよい。 The detailed damage evaluation apparatus 2 measures the inter-layer displacement of each layer at a certain time against disturbances such as earthquakes as building displacement information. The detailed damage evaluation apparatus 2 is a structural analysis model in which displacement loading analysis is set by inputting the time history of the interlayer displacement of each layer of the building obtained from the interlayer displacement of each layer at a certain time during or after the occurrence of the disturbance. The displacement loading analysis is carried out using, and the damage of the evaluation target members constituting the building is evaluated. Therefore, the detailed damage evaluation device 2 includes a structural analysis model data storage device 20, a displacement measurement device 21, a simulation device 22, a damage evaluation device 23, and a damage status display device 24. The detailed damage evaluation apparatus 2 may be configured by incorporating application software for detailed damage evaluation into a general-purpose computer such as a personal computer, or may be configured as a dedicated apparatus.
なお、第2の実施の形態では、構造解析モデルデータ格納装置20が特許請求の範囲に記載する記憶手段に相当し、変位計測装置21が特許請求の範囲に記載する変位情報計測手段に相当し、シミュレーション装置22が特許請求の範囲に記載するシミュレーション手段に相当し、損傷評価装置23が特許請求の範囲に記載する損傷評価手段に相当し、損傷状況表示装置24が特許請求の範囲に記載する出力手段に相当する。 In the second embodiment, the structural analysis model data storage device 20 corresponds to storage means described in the claims, and the displacement measurement device 21 corresponds to displacement information measurement means described in the claims. The simulation device 22 corresponds to the simulation means described in the claims, the damage evaluation device 23 corresponds to the damage evaluation means described in the claims, and the damage status display device 24 described in the claims. It corresponds to output means.
構造解析モデルデータ格納装置20は、第1の実施の形態に係る構造解析モデルデータ格納装置10と同様に構造解析モデルを格納する装置であり、設計時に設定された変位載荷解析用の構造解析モデルが格納されている。 The structural analysis model data storage device 20 is a device that stores a structural analysis model in the same manner as the structural analysis model data storage device 10 according to the first embodiment, and is a structural analysis model for displacement loading analysis set at the time of design. Is stored.
変位計測装置21は、地震等の外乱発生中に一定時刻毎に各層の層間変位を計測する装置である。変位計測装置21は、建物の全ての階(屋上階を含む)に少なくとも1個ずつ設けられる複数の計測装置を備えている。各階の計測装置では、一定時刻毎に、その階の床における水平方向(二次元)の変位を計算する。変位計測装置21では、一定時刻毎に、各階の計測装置でそれぞれ計測された計測値を用いて各層の層間変位をそれぞれ取得する。 The displacement measuring device 21 is a device that measures the inter-layer displacement of each layer at a certain time during the occurrence of a disturbance such as an earthquake. The displacement measuring device 21 includes a plurality of measuring devices provided at least one on every floor (including the rooftop floor) of the building. The measurement device on each floor calculates the horizontal (two-dimensional) displacement of the floor on the floor at a certain time. The displacement measuring device 21 acquires the inter-layer displacement of each layer using the measurement values respectively measured by the measuring devices on each floor at a certain time.
シミュレーション装置22は、コンピュータ等に構成される処理装置である。シミュレーション装置22では、変位計測装置21で計測された一定時刻毎の建物の各層の層間変位から得られる各層の層間変位の時刻歴に対して、構造解析モデルデータ格納装置20に格納されている変位載荷解析の構造解析モデルにより変位載荷解析を実施し、建物を構成する評価対象の各部材の各部位の損傷の程度を計算する。 The simulation device 22 is a processing device configured in a computer or the like. In the simulation device 22, the displacement stored in the structural analysis model data storage device 20 with respect to the time history of the interlayer displacement of each layer obtained from the interlayer displacement of each layer of the building at a certain time measured by the displacement measuring device 21. Displacement loading analysis is carried out by a structural analysis model of loading analysis, and the degree of damage of each part of each evaluation target member constituting the building is calculated.
建物の各層の層間変位の時刻歴は、建物の全ての階の層間変位についての一定時刻毎の時系列データである。図5(a)には、12階建ての建物に地震動が入力された場合の各層の層間変位の時刻歴DH1,・・・,DH8,・・・DH12の一例を示している。 The time history of the interlayer displacement of each layer of the building is time-series data for each fixed time with respect to the interlayer displacement of all the floors of the building. FIG. 5A shows an example of the inter-layer displacement time history DH 1 ,..., DH 8 ,... DH 12 when earthquake motion is input to a 12-story building.
変位載荷解析は、時刻ステップ毎(例えば、10秒間の地震で0.01秒毎の時刻歴の場合には1ステップから1000ステップまで)に、各層の層間変位の時刻歴における各時刻の層間変位を、構造解析モデルに載荷することにより建物モデルの状態を分析する解析手法である。 The displacement loading analysis is performed at each time step (for example, from 1 step to 1000 steps in the case of a time history of 0.01 seconds for an earthquake of 10 seconds), and the interlayer displacement at each time in the time history of the interlayer displacement of each layer. Is an analysis method for analyzing the state of a building model by loading it on a structural analysis model.
具体的には、時刻ステップ毎に、その時刻における各層の層間変位を変位ベクトルxに直接設定する。次に、その変位ベクトルxに応じて変位載荷解析の構造解析モデルから剛性マトリクスKを設定する。次に、その変位ベクトルxと剛性マトリクスKを用いて式(1)で示す運動方程式を解き、建物全体の復元力ベクトルfを導く。そして、その建物全体の解析結果を分解し、各階の評価対象の各部材の各部位の応力又はひずみをそれぞれ計算する。 Specifically, for each time step, the interlayer displacement of each layer at that time is directly set to the displacement vector x. Next, the stiffness matrix K is set from the structural analysis model of the displacement loading analysis according to the displacement vector x. Next, using the displacement vector x and the stiffness matrix K, the equation of motion shown in Equation (1) is solved to derive a restoring force vector f for the entire building. And the analysis result of the whole building is decomposed | disassembled, and the stress or distortion of each site | part of each member of the evaluation object of each floor is calculated, respectively.
損傷評価装置23は、コンピュータ等に構成される処理装置である。損傷評価装置23では、シミュレーション装置22での時刻ステップ毎に計算された各層の評価対象の各部材の各部位の損傷をそれぞれ評価する。具体的には、時刻ステップ毎に、各層の各部材の各部位についてそれぞれ、シミュレーション装置22で計算された応力又はひずみが想定した降伏値に達したか否かを判定する。そして、降伏値に達した場合にはその層のその部材のその部位が損傷していると判定し、各部位の損傷程度(例えば、塑性率、累積塑性エネルギ)を計算する。降伏値は、構造解析モデルデータ格納装置20に格納されている構造解析モデルに設定されており、評価対象の部材毎にそれぞれ設定されている。このように、各時刻ステップで判定を行うことにより、外乱発生後のどの時刻にどの程度の変位から部材が降伏点に達したかが判る。さらに、時刻の最終ステップが終了後に、建物を構成する評価対象の各部材の損傷部位と損傷程度の時刻歴上の推移状況、外乱終了時における評価対象の各部材の損傷部位と損傷程度、評価対象の各部材の損傷部位毎の損傷程度の最大値又は最小値から得られる損傷程度の絶対値の最大値の発生状況等を外乱に対する建物の損傷状況として特定化する。図5(b)には、12階建ての建物における外乱発生中のある時刻iにおける損傷部位P,P,P・・・を示す損傷状況Siの一例を示しており、この例では梁について損傷判定された部位を黒丸P,P,P・・・で示している。 The damage evaluation device 23 is a processing device configured in a computer or the like. The damage evaluation device 23 evaluates damage of each part of each member to be evaluated calculated for each time step in the simulation device 22. Specifically, it is determined at each time step whether or not the stress or strain calculated by the simulation device 22 has reached the assumed yield value for each part of each member of each layer. When the yield value is reached, it is determined that the part of the member of the layer is damaged, and the degree of damage (for example, plasticity rate, cumulative plastic energy) of each part is calculated. The yield value is set in the structural analysis model stored in the structural analysis model data storage device 20, and is set for each member to be evaluated. In this way, by performing the determination at each time step, it is possible to know from what displacement the member has reached the yield point at what time after the occurrence of the disturbance. In addition, after the final time step is completed, the damage status and degree of damage of each evaluation target member constituting the building in the time history, the damage location and damage level of each evaluation target member at the end of the disturbance, evaluation The occurrence state of the maximum value of the absolute value of the damage degree obtained from the maximum value or the minimum value of the damage degree for each damaged part of each target member is specified as the damage state of the building against the disturbance. FIG. 5 (b) shows an example of a damage situation S i indicating damage sites P, P, P... At a certain time i during the occurrence of disturbance in a 12-story building. The damaged part is indicated by black circles P, P, P.
損傷状況表示装置24は、コンピュータ等のディスプレイである。損傷状況表示装置24では、損傷評価装置23で特定化された評価対象の各部材の損傷部位と損傷程度の時刻歴上の推移状況及び外乱発生中の各階変位分布の推移状況(各層の層間変位の時刻歴)、外乱終了時における評価対象の各部材の損傷部位と損傷程度及び外乱終了時における建物の各階残留変位分布、評価対象の各部材の損傷部位毎の損傷程度の絶対値の最大値の発生状況及び建物各層の層間変位絶対値の最大値分布等を評価結果として表示する。図5には、評価結果の表示例として、各層の層間変位の時刻歴DH1,・・・,DH8,・・・DH12と12階建ての建物の模式図にある時刻iの損傷部位P,P,P・・・を示した損傷状況Siである。損傷状況については、時刻iの損傷状況Si、時刻i+1の損傷状況Si+1,時刻i+2の損傷状況Si+2,・・・が連続的に切り替わって表示される。 The damage status display device 24 is a display such as a computer. In the damage status display device 24, the damage status of each member to be evaluated specified by the damage evaluation device 23 and the transition status of the damage degree in the time history and the transition status of each floor displacement distribution during the occurrence of disturbance (interlayer displacement of each layer) Time history), damage location and damage level of each member to be evaluated at the end of the disturbance, residual displacement distribution of each floor of the building at the end of the disturbance, and the maximum absolute value of the damage level for each damaged portion of each member to be evaluated And the maximum value distribution of the absolute value of the interlaminar displacement of each building are displayed as evaluation results. 5 shows the evaluation as a display example of the result, time history DH 1 of each layer of interlayer displacement, · · ·, DH 8, site of injury time i in the schematic diagram of building · · · DH 12 and 12-story P, is P, damage situation showed the P ··· S i. As for the damage status, the damage status S i at time i, the damage status S i + 1 at time i + 1 , the damage status S i + 2 at time i + 2 ,...
図2を参照して、詳細型損傷評価装置2における動作を図6のフローチャートに沿って説明する。図6は、第2の実施の形態に係る詳細型損傷評価装置の詳細型評価の流れを示すフローチャートである。 With reference to FIG. 2, the operation | movement in the detailed damage evaluation apparatus 2 is demonstrated along the flowchart of FIG. FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the detailed type evaluation of the detailed type damage evaluation apparatus according to the second embodiment.
変位計測装置21では、地震等の外乱発生中、一定時刻毎に、外乱に対する建物の各層について層間変位をそれぞれ計測する(S20)。この計測で、建物の各層について層間変位の時刻歴が得られる。 In the displacement measuring device 21, during the occurrence of a disturbance such as an earthquake, the interlayer displacement is measured for each layer of the building with respect to the disturbance at regular time intervals (S20). With this measurement, the time history of interlayer displacement is obtained for each layer of the building.
外乱発生中又は外乱終了後、シミュレーション装置22では、各層の層間変位の時刻歴を入力し(外乱発生中の場合には変位計測装置21で一定時刻毎に各層の層間変位を計測する毎にその計測された各層の層間変位が入力)、構造解析モデルデータ格納装置20に格納されている変位載荷解析を設定した構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施する(S21)。ここでは、変位載荷解析の時刻ステップ毎に、各時刻での各層の層間変位から設定された変位ベクトルxとその変位ベクトルxに応じて設定された剛性マトリクスKを用いて上記式(1)の運動方程式を解き、各階の評価対象の各部材の各部位の応力又はひずみをそれぞれ計算する。そして、損傷評価装置23では、時刻ステップ毎に、その計測された各層の評価対象の各部材の各部位の応力又はひずみが降伏値に達したか否かをそれぞれ判定し、降伏値に達した場合には損傷していると判定し、各部位の損傷程度(塑性率、累積塑性エネルギ)を計算する(S22)。 During the occurrence of the disturbance or after the end of the disturbance, the simulation device 22 inputs the time history of the interlayer displacement of each layer (if the disturbance is occurring, the displacement measurement device 21 measures the interlayer displacement of each layer at every fixed time. The displacement loading analysis is performed using the structural analysis model in which the displacement loading analysis stored in the structural analysis model data storage device 20 is set (S21). Here, for each time step of displacement loading analysis, the displacement vector x set from the interlayer displacement of each layer at each time and the stiffness matrix K set according to the displacement vector x are used to express the above equation (1). The equation of motion is solved, and the stress or strain of each part of each member to be evaluated on each floor is calculated. In the damage evaluation device 23, for each time step, it is determined whether or not the stress or strain of each part of each measured evaluation member of each layer has reached the yield value, and the yield value has been reached. In such a case, it is determined that it is damaged, and the degree of damage (plastic rate, cumulative plastic energy) of each part is calculated (S22).
変位載荷解析の最終ステップが終了すると、損傷評価装置23では、各時刻ステップでの各部材についての損傷部位と各部位の損傷程度により外乱に対する建物の損傷状況を特定化する(S23)。そして、損傷状況表示装置24では、その特定化された建物の損傷状況及び建物の各層の層間変位の時刻歴等を評価結果として表示する(S24)。 When the final step of the displacement loading analysis is completed, the damage evaluation apparatus 23 specifies the damage status of the building against the disturbance based on the damage site for each member at each time step and the degree of damage of each site (S23). Then, the damage status display device 24 displays the specified damage status of the building and the time history of the interlayer displacement of each layer of the building as the evaluation result (S24).
この詳細型損傷評価装置2によれば、評価対象の部材毎に変位を計測するのではなく、建物の変位情報として各層の層間変位を一定時刻毎に計測し、その各層の層間変位の時刻歴を用いて変位載荷解析を実施するので、評価対象部材個々を計測する方法と比較して大幅に少ない数の計測装置により評価対象の全ての部材の損傷を評価できる。特に、詳細型損傷評価装置2によれば、外乱発生中の層間変位の時刻歴を直接用いて変位載荷解析によって詳細な損傷評価を行うので、高精度な評価結果が得られ、損傷評価結果の精確な表示が要求される外乱終了後における事後判断システム等に活用できる。 According to the detailed damage evaluation apparatus 2, the displacement is not measured for each member to be evaluated, but the interlayer displacement of each layer is measured at a certain time as the displacement information of the building, and the time history of the interlayer displacement of each layer is measured. Since the displacement loading analysis is performed using the method, it is possible to evaluate the damage of all the evaluation target members with a significantly smaller number of measuring devices than the method of measuring each evaluation target member. In particular, according to the detailed type damage evaluation apparatus 2, since detailed damage evaluation is performed by displacement loading analysis using the time history of the inter-layer displacement during the occurrence of the disturbance, a highly accurate evaluation result can be obtained. It can be used in a post-judgment system after the end of a disturbance that requires accurate display.
また、詳細型損傷評価装置2によれば、建物の各層の層間変位を一定時刻毎に計測して、建物の各層の層間変位の時刻歴を入力値として式(1)の運動方程式を解いて変位載荷解析を実施するので、第1の実施の形態に係る簡易型損傷評価装置1と同様に、モデル化精度を含む解析に対する高いロバスト性を有しており、一般に用いられる地震入力に対する2階微分方程式を時刻歴上で逐次解いていくシミュレーション解析等と比較して損傷評価における信頼性を大幅に向上させることができる。 Further, according to the detailed type damage evaluation apparatus 2, the interlayer displacement of each layer of the building is measured at a certain time, and the equation of motion of Equation (1) is solved by using the time history of the interlayer displacement of each layer of the building as an input value. Since the displacement loading analysis is performed, it has high robustness with respect to the analysis including the modeling accuracy, like the simplified damage evaluation apparatus 1 according to the first embodiment, and the second floor for the generally used earthquake input. Compared with a simulation analysis or the like that sequentially solves differential equations on a time history, the reliability in damage evaluation can be greatly improved.
上記した簡易型損傷評価装置1及び/又は詳細型損傷評価装置2から得られた評価結果は、建物を構成する評価対象の各部材の損傷状況に関してそれぞれの部材毎に設定された損傷程度の判定基準や建物の変位に関して設定された変位判定基準と比較することにより、防災上の計画等に活用することができる。損傷程度の判定基準としては、例えば、塑性率絶対値の最大値が1以上2未満の場合には軽微な損傷、2以上4未満の場合には中程度の損傷、4以上では重大な損傷とする判定基準がある。変位判定基準としては、例えば、建物の層間変位絶対値の最大値が1/200以上1/100未満の場合にはその層において建物機能上の不具合発生、1/100以上の場合にはその層において建物安全上の不具合発生とする判定基準がある。このように、簡易型損傷評価装置1及び/又は詳細型損傷評価装置2から得られた評価結果を活用することにより、地震等の外乱に対する事後早期に建物の健全度把握、避難計画、修復計画、事業継続計画(BCP[Business Continuity Plan])等の防災上の計画に役立てることができる。 The evaluation result obtained from the simplified damage evaluation apparatus 1 and / or the detailed damage evaluation apparatus 2 described above is the determination of the degree of damage set for each member with respect to the damage status of each evaluation target member constituting the building. It can be used for disaster prevention planning and the like by comparing with the displacement criteria set for the standard and the displacement of the building. The criteria for determining the degree of damage include, for example, minor damage when the maximum value of the plastic modulus is 1 or more and less than 2, moderate damage when 2 or more and less than 4, and serious damage when 4 or more. There are judgment criteria to do. As a displacement judgment standard, for example, when the maximum value of the absolute value of the interlayer displacement of a building is 1/200 or more and less than 1/100, a malfunction in the building function occurs in that layer, and when it is 1/100 or more, the layer There is a criterion for the occurrence of malfunctions in building safety. As described above, by utilizing the evaluation results obtained from the simplified damage evaluation apparatus 1 and / or the detailed damage evaluation apparatus 2, the soundness of the building can be grasped, the evacuation plan, and the repair plan at an early stage after a disturbance such as an earthquake. It can be used for disaster prevention planning such as Business Continuity Plan (BCP).
図7〜図9を参照して、本実施の形態に係る損傷評価装置1,2による損傷評価を行った実施例について説明する。図7は、本実施の形態の損傷評価装置による評価を行った対象建物の一例であり、(a)が建物の基準階平面図であり、(b)が建物の一面の軸組図であり、(c)が建物の他面の軸組図である。図8は、図7に示す対象建物に対して第1の実施の形態の簡易型損傷評価装置による簡易型評価を行った場合の損傷評価結果(梁の最大塑性率)である。図9は、図7に示す対象建物に対して第2の実施の形態の詳細型損傷評価装置による詳細型評価を行った場合の損傷評価結果であり、(a)が梁の最大塑性率であり、(b)が梁の累積塑性エネルギである。 With reference to FIGS. 7 to 9, an example in which damage evaluation is performed by the damage evaluation apparatuses 1 and 2 according to the present embodiment will be described. FIG. 7 is an example of a target building that has been evaluated by the damage evaluation apparatus of the present embodiment, in which (a) is a reference floor plan of the building, and (b) is an axis diagram of one side of the building. (C) is a shaft assembly diagram of the other surface of the building. FIG. 8 is a damage evaluation result (maximum plastic modulus of the beam) when the simple evaluation is performed on the target building shown in FIG. 7 by the simple damage evaluation apparatus according to the first embodiment. FIG. 9 is a damage evaluation result when the detailed type evaluation by the detailed type damage evaluation apparatus of the second embodiment is performed on the target building shown in FIG. 7, and (a) is the maximum plastic modulus of the beam. Yes, (b) is the cumulative plastic energy of the beam.
図7に示す建物は、耐震設計された鉄骨造8階建ての建物である。各階の高さは、1階部分だけが4500mmであり、それ以外は3500mmである。建物平面Y方向の1スパンの長さは、4200mmである。この建物に、最大速度を50cm/sに規準化したEL CENTRO 1940 NS地震波が建物平面Y方向に入力した場合の簡易型損傷評価装置1による評価結果の一例を図8に示し、詳細型損傷評価装置2による評価結果の一例を図9に示す。 The building shown in FIG. 7 is a steel frame 8-story building that is seismically designed. The height of each floor is 4500 mm only for the first floor portion, and 3500 mm for the others. The length of one span in the building plane Y direction is 4200 mm. FIG. 8 shows an example of an evaluation result by the simple damage evaluation apparatus 1 when an EL CENTRO 1940 NS seismic wave normalized to a maximum speed of 50 cm / s is input to this building in the Y direction of the building. An example of the evaluation result by the apparatus 2 is shown in FIG.
図8には、評価結果として、各階の1スパンの右端と左端の梁の塑性率を示している。また、図9には、評価結果として、(a)図に地震終了時における各階の1スパンの右端と左端の梁の塑性率絶対値の最大値を示しており、(b)図に各階の1スパンの右端と左端の累積塑性エネルギを示している。このような塑性率についての評価結果が得られた場合、例えば、塑性率の絶対値の最大値が1以上2未満の部位については軽微な損傷、2以上4未満の部位については中程度の損傷、4以上の部位については重大な損傷を受けていると判定することにより、地震後早期に建物の健全度把握等に活用できる。本例の場合、下層階ほど大きな損傷を受けている。 FIG. 8 shows the plasticity rates of the right and left ends of one span of each floor as evaluation results. In addition, FIG. 9 shows, as an evaluation result, (a) shows the maximum value of the plastic modulus absolute value of the right and left beams of one span of each floor at the end of the earthquake, and FIG. The accumulated plastic energy at the right end and the left end of one span is shown. When an evaluation result for such a plasticity rate is obtained, for example, a slight damage is caused for a portion where the maximum absolute value of the plasticity rate is 1 or more and less than 2, and a moderate damage is caused for a portion where the absolute value is 2 or more and less than 4. By determining that four or more parts are seriously damaged, it can be used for grasping the soundness of the building early after the earthquake. In this example, the lower floors are more severely damaged.
以上、本発明に係る実施の形態について説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されることなく様々な形態で実施される。 As mentioned above, although embodiment which concerns on this invention was described, this invention is implemented in various forms, without being limited to the said embodiment.
例えば、本実施の形態では漸増変位載荷解析を行う簡易型損傷評価装置と変位載荷解析を行う詳細型損傷評価装置を別々に構成したが、漸増変位載荷解析(簡易型評価法)による評価と変位載荷解析(詳細型評価法)による評価を両方行う損傷評価装置を構成してもよい。 For example, in this embodiment, a simple type damage evaluation apparatus that performs incremental displacement loading analysis and a detailed type damage evaluation apparatus that performs displacement loading analysis are configured separately, but the evaluation and displacement by incremental displacement loading analysis (simple type evaluation method) You may comprise the damage evaluation apparatus which performs both evaluation by loading analysis (detailed type evaluation method).
また、本実施の形態では変位計測装置として水平方向の変位を計測する計測装置を各階に少なくとも1個ずつ設置する構成としたが、鉛直方向の変位を計測する装置も設置してもよいし(この場合、鉛直方向に対する損傷評価も行う)、各階に複数個設置してもよいし、あるいは、全ての階ではなく、建物全体で複数個(建物全体としての変位状況が得られる個数であり、例えば、1階、屋上階の2個設置、1階、屋上階、中央階の3個設置、1階飛ばしで設置、2階飛ばしで設置)でもよい。また、各階の床部に計測装置を設置して、上下の階の各変位から層間変位を計算したが、層間部に計測装置を設置して、層間変位を直接計測してもよい。 In the present embodiment, at least one measuring device for measuring the displacement in the horizontal direction is installed on each floor as the displacement measuring device, but a device for measuring the displacement in the vertical direction may be installed ( In this case, the damage evaluation in the vertical direction is also performed), a plurality may be installed on each floor, or a plurality of buildings as a whole (not the entire floor, the number of displacement states as a whole building is obtained, For example, two installations of the first floor and the rooftop floor, installation of three of the first floor, the rooftop floor, and the central floor, installation by skipping the first floor, and installation by skipping the second floor) may be possible. Moreover, although the measurement apparatus was installed in the floor part of each floor and the interlayer displacement was calculated from each displacement of the upper and lower floors, the measurement apparatus may be installed in the interlayer part to directly measure the interlayer displacement.
また、本実施の形態では損傷の評価結果を表示する構成としたが、評価結果を紙にプリントアウト、評価結果を示すデータを他のシステムに出力(転送)する等、他の出力方法でもよい。 In this embodiment, the damage evaluation result is displayed. However, other output methods such as printing the evaluation result on paper and outputting (transferring) the data indicating the evaluation result to another system may be used. .
また、本発明に係る損傷評価を、評価対象部材に配管類等を考慮した設備系の損傷評価、対象層に免震建物の免震層を考慮した免震要素の損傷評価等にも適用可能である。 In addition, the damage evaluation according to the present invention can be applied to damage evaluation of equipment systems considering piping etc. as evaluation target members, damage evaluation of base isolation elements considering base isolation layers of base isolation buildings as target layers, etc. It is.
また、本発明に係る構造解析モデルについては、設計時に設定したモデルを、建物の改築、増築あるいは実際のモニタリング結果を反映しながら逐次更新していくことも可能である。 In addition, the structural analysis model according to the present invention can be sequentially updated while reflecting the model set at the time of design while reconstructing or expanding a building or reflecting an actual monitoring result.
1…簡易型損傷評価装置、2…詳細型損傷評価装置、10,20…構造解析モデルデータ格納装置、11,21…変位計測装置、12,22…シミュレーション装置、13,23…損傷評価装置、14,24…損傷状況表示装置。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Simple type damage evaluation apparatus, 2 ... Detailed type damage evaluation apparatus, 10, 20 ... Structural analysis model data storage apparatus, 11, 21 ... Displacement measurement apparatus, 12, 22 ... Simulation apparatus, 13, 23 ... Damage evaluation apparatus, 14, 24 ... Damage status display device.
Claims (6)
建物全体における1又は複数箇所で外乱に対する建物の変位情報をそれぞれ計測する変位情報計測ステップと、
前記変位情報計測ステップで計測した1又は複数の変位情報を入力として、建物を構成する各部材の損傷状況を力学的に表現する構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算するシミュレーションステップと、
前記シミュレーションステップで計算した各部材の損傷の程度を評価する損傷評価ステップと、
前記損傷評価ステップでの評価結果を出力する出力ステップと
を含み、
前記力学的に表現する構造解析モデルは、剛性を表現する構造解析モデルであり、
前記シミュレーションステップで実施する構造解析では、前記変位情報ならなる変位ベクトルxに応じて前記構造解析モデルから剛性マトリクスKを設定し、前記変位ベクトルxと前記剛性マトリクスKを用いて運動方程式Kx=fを解いて建物全体の復元力ベクトルfを導くことを特徴とする建物の損傷評価方法。 A building damage assessment method for assessing building damage to disturbances,
A displacement information measuring step for measuring the displacement information of the building with respect to the disturbance at one or a plurality of locations in the entire building;
Each of the components constituting the building is subjected to a structural analysis using a structural analysis model that dynamically expresses the damage status of each member constituting the building, using one or a plurality of displacement information measured in the displacement information measuring step as an input. A simulation step for calculating the degree of damage to the member;
A damage evaluation step for evaluating the degree of damage of each member calculated in the simulation step;
Look including an output step for outputting the evaluation result in the damage evaluation step,
The structural analysis model that expresses dynamically is a structural analysis model that expresses rigidity,
In the structural analysis performed in the simulation step, a stiffness matrix K is set from the structural analysis model in accordance with the displacement vector x that is the displacement information, and the equation of motion Kx = f using the displacement vector x and the stiffness matrix K. A damage evaluation method for a building, wherein the restoring force vector f of the entire building is derived by solving
前記シミュレーションステップは、前記変位情報計測ステップで計測した1又は複数の層間変位の絶対値の最大値を入力として、漸増変位載荷解析の構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算することを特徴とする請求項1に記載する建物の損傷評価方法。 The displacement information measurement step measures the maximum absolute value of the interlayer displacement of the building against disturbance,
In the simulation step, the maximum displacement absolute value of one or more interlayer displacements measured in the displacement information measurement step is input, and the incremental displacement loading analysis is performed using the structural analysis model of the incremental displacement loading analysis. The damage evaluation method for a building according to claim 1, wherein the degree of damage of each component member is calculated.
前記シミュレーションステップは、前記変位情報計測ステップで計測した1又は複数の一定時刻毎の層間変位を入力として、変位載荷解析の構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算することを特徴とする請求項1又は請求項2に記載する建物の損傷評価方法。 The displacement information measuring step measures the interlayer displacement of the building at regular time intervals during the occurrence of disturbance,
Each of the members constituting the building performs the displacement loading analysis using the structural analysis model of the displacement loading analysis with the one or a plurality of interlayer displacements at a certain time measured in the displacement information measuring step as an input. The damage evaluation method for a building according to claim 1, wherein the damage degree of the building is calculated.
建物全体における1又は複数箇所で外乱に対する建物の変位情報をそれぞれ計測する変位情報計測手段と、
建物を構成する各部材の損傷状況を力学的に表現する構造解析モデルを記憶する記憶手段と、
前記変位情報計測手段で計測した1又は複数の変位情報を入力として、前記記憶手段に記憶されている構造解析モデルを用いて構造解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算するシミュレーション手段と、
前記シミュレーション手段で計算した各部材の損傷の程度を評価する損傷評価手段と、
前記損傷評価手段による評価結果を出力する出力手段と
を備え、
前記力学的に表現する構造解析モデルは、剛性を表現する構造解析モデルであり、
前記シミュレーション手段で実施する構造解析では、前記変位情報からなる変位ベクトルxに応じて前記構造解析モデルから剛性マトリクスKを設定し、前記変位ベクトルxと前記剛性マトリクスKを用いて運動方程式Kx=fを解いて建物全体の復元力ベクトルfを導くことを特徴とする建物の損傷評価装置。 A building damage evaluation apparatus for evaluating damage to a building against disturbance,
Displacement information measuring means for measuring the displacement information of the building against disturbances at one or a plurality of locations in the entire building,
Storage means for storing a structural analysis model that mechanically expresses the damage status of each member constituting the building;
Using one or more displacement information measured by the displacement information measuring means as an input, structural analysis is performed using a structural analysis model stored in the storage means, and the degree of damage of each member constituting the building is calculated. Simulation means to
Damage evaluation means for evaluating the degree of damage of each member calculated by the simulation means;
Output means for outputting an evaluation result by the damage evaluation means ,
The structural analysis model that expresses dynamically is a structural analysis model that expresses rigidity,
In the structural analysis performed by the simulation means, a stiffness matrix K is set from the structural analysis model according to the displacement vector x composed of the displacement information, and the equation of motion Kx = f using the displacement vector x and the stiffness matrix K. A damage evaluation apparatus for a building characterized in that the restoring force vector f of the entire building is derived by solving
前記記憶手段は、漸増変位載荷解析の構造解析モデルを記憶し、
前記シミュレーション手段は、前記変位情報計測手段で計測した1又は複数の層間変位の絶対値の最大値を入力として、前記記憶手段に記憶されている漸増変位載荷解析の構造解析モデルを用いて漸増変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算することを特徴とする請求項4に記載する建物の損傷評価装置。 The displacement information measuring means measures the maximum value of the absolute value of the interlayer displacement of the building against disturbance,
The storage means stores a structural analysis model of incremental displacement loading analysis,
The simulation means receives the maximum value of the absolute value of one or more interlayer displacements measured by the displacement information measurement means as an input, and gradually increases displacement using a structural analysis model of incremental displacement loading analysis stored in the storage means 5. The building damage evaluation apparatus according to claim 4, wherein a load analysis is performed to calculate a degree of damage of each member constituting the building.
前記記憶手段は、変位載荷解析の構造解析モデルを記憶し、
前記シミュレーション手段は、前記変位情報計測手段で計測した1又は複数の一定時刻毎の層間変位を入力として、前記記憶手段に記憶されている変位載荷解析の構造解析モデルを用いて変位載荷解析を実施し、建物を構成する各部材の損傷の程度を計算することを特徴とする請求項4又は請求項5に記載する建物の損傷評価装置。 The displacement information measuring means measures the interlayer displacement of the building at regular time intervals during the occurrence of disturbance,
The storage means stores a structural analysis model for displacement loading analysis,
The simulation means performs displacement loading analysis using a structural analysis model of displacement loading analysis stored in the storage means, with one or more interlayer displacements measured at a certain time interval measured by the displacement information measuring means as an input. 6. The damage evaluation apparatus for a building according to claim 4, wherein the damage degree of each member constituting the building is calculated.
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