特許ウォッチ

公開番号2025147618
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-10-07
出願番号2024047959
出願日2024-03-25
発明の名称床加速度の測定システムおよび測定方法
出願人不二サッシ株式会社,文化シヤッター株式会社,国立研究開発法人防災科学技術研究所,国立大学法人東海国立大学機構
代理人弁理士法人貴和特許事務所
主分類G01M 99/00 20110101AFI20250930BHJP(測定;試験)
要約【課題】加速度センサが設置されていない階の床の床加速度を求める。
【解決手段】ジャイロセンサにより測定した非基準階F_iの床の角速度ω_iを微分することにより得た角加速度α_iに階高H_iを乗算することで相対加速度Δa_iを得る。さらに、基準階SFの基準床加速度a₀と、対象階TFから基準階SFに隣接する階までの相対加速度Δa_iの積算値とに基づいて対象階TFの床加速度a_Tを求める。
【選択図】図3
特許請求の範囲【請求項１】
建物の複数の階のうちの１つの階である対象階の、水平方向のうちの第１方向に関する床加速度を測定する、床加速度の測定システムであって、
前記複数の階のうちで前記対象階とは別の１つの階である基準階の、前記第１方向に関する床加速度である基準床加速度を測定する加速度センサと、
前記複数の階のうちの前記対象階を含む少なくとも１つの階である非基準階の床の、前記水平方向のうちで前記第１方向に直交する第２方向に伸長する軸回りの角速度を測定する、少なくとも１つのジャイロセンサと、
前記第２方向に伸長する軸回りの角速度を時間微分することにより、前記非基準階の床の前記第２方向に伸長する軸回りの角加速度を算出する、角加速度算出機能、前記第２方向に伸長する軸回りの角加速度に階高を乗算することにより、前記非基準階に隣接する階に対する前記非基準階の床の前記第１方向に関する相対加速度を算出する、相対加速度算出機能、および、前記基準床加速度と、前記対象階から前記複数の階のうち前記基準階に隣接する階までの床の前記第１方向に関する相対加速度の積算値とに基づいて前記対象階の前記第１方向に関する床加速度を求める、床加速度算出機能を有する演算器と、
を備える、床加速度の測定システム。
続きを表示（約 970 文字）【請求項２】
前記基準階は、屋上階または地上階である、請求項１に記載の床加速度の測定システム。
【請求項３】
前記ジャイロセンサは、前記建物の外壁を構成するカーテンウォールに取り付けられている、請求項１に記載の床加速度の測定システム。
【請求項４】
前記ジャイロセンサは、前記カーテンウォールを構成する方立に取り付けられている、
請求項３に記載の床加速度の測定システム。
【請求項５】
前記演算器は、前記第２方向に伸長する軸回りの角速度に基づいて、前記カーテンウォールの層間変位または層間変形角を算出する機能を有する、請求項３または４に記載の床加速度の測定システム。
【請求項６】
前記演算器は、前記第２方向に伸長する軸回りの角速度に基づいて、前記方立の傾斜角度を算出する機能を有する、請求項４に記載の床加速度の測定システム。
【請求項７】
建物の複数の階のうちの１つの階である対象階の、水平方向のうちの第１方向に関する床加速度を測定する、床加速度の測定方法であって、
前記複数の階のうちの前記対象階とは別の１つの階である基準階の、前記第１方向に関する床加速度である基準床加速度を加速度センサにより測定する、基準床加速度測定工程と、
前記複数の階のうちの前記対象階を含む少なくとも１つの階である非基準階の床の、前記水平方向のうちで前記第１方向に直交する第２方向に伸長する軸回りの角速度をジャイロセンサにより測定する、角速度測定工程と、
前記第２方向に伸長する軸回りの角速度を時間微分して、前記非基準階の床の前記第２方向に伸長する軸回りの角加速度を算出する、角加速度算出工程と、
前記第２方向に伸長する軸回りの角加速度に階高を乗算することにより、前記非基準階に隣接する階に対する前記非基準階の床の前記第１方向に関する相対加速度を算出する、相対加速度算出工程と、
前記基準床加速度と、前記対象階から前記複数の階のうち前記基準階に隣接する階までの床の前記第１方向に関する相対加速度の積算値とに基づいて前記対象階の前記第１方向に関する床加速度を求める、床加速度算出工程と、
を備える、床加速度の測定方法。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本開示は、建物の床加速度の測定システムおよび測定方法に関する。
続きを表示（約 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
ビルディングなどの建築物の耐用年数は、法律で定められている。しかしながら、建築物の実際の寿命（実寿命）は、その構造や素材、メンテナンスの内容および頻度など、さまざまな要因の影響を受ける。
【０００３】
建築物の実寿命に影響を与える要因の一つとして、地震などの際に加わる外力の影響が考えられる。すなわち、例えば、地震が発生すると、建築物の躯体（骨組み）に外力が加わり、躯体を構成する、柱、梁およびこれらを結合するためのボルトなどの建材が変形することがある。地震の規模がそれほど大きくなく、躯体に加わる外力もそれほど大きくない場合には、地震の揺れが収まり、躯体に外力が作用しなくなると、躯体を構成する建材は、弾性的に復元して元の状態に戻る。しかしながら、躯体に加わる外力がそれほど大きくなく、巨視的には、建材への影響がほとんどない場合であっても、微視的には、建材を構成する金属の原子の一部が元の位置に戻れなくなる（転位現象を生じる）可能性がある。このため、規模がそれほど大きくない地震であっても繰り返し発生することに伴い、繰り返し躯体に外力が加わると、建材に微小な割れ目（クラック）が発生する可能性がある。建材に割れ目が発生した状態から、さらに繰り返し躯体に外力が加わると、割れ目が次第に大きくなっていく。
【０００４】
このように、地震が繰り返し発生する地域に建築された建築物では、地震が繰り返し発生することに伴い、建材を構成する金属にダメージ（疲労）が蓄積され、建材の強度が次第に低下していく。そこで、地震などの際に加わる外力による建材の変形量（弾性変形量）をセンサなどにより計測し、その結果に基づいて、外力が建築物に与える影響を推定することが考えられる。
【０００５】
特開２０２１－１４３５４６号公報には、カーテンウォールを構成する方立にジャイロセンサを取り付け、ジャイロセンサの出力信号から方立の傾斜角度、または、カーテンウォールの層間変位もしくは層間変形角を算出し、該算出結果に基づいて地震などの際に建築物に加わる外力の影響を推定し、さらにその推定結果を記憶手段に保存する建築物の履歴情報記憶システムが記載されている。特開２０２１－１４３５４６号公報に記載のシステムによれば、外力が建築物に与えた影響を精度よく知ることができ、適切なメンテナンス時期の把握が容易になるとともに、残寿命の適正値がデータにより裏付けられ、法定耐用年数に左右されない使用期間を保証することができるなど、建築物の資産価値の良好な把握や建築物の効率的な運用が可能となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０２１－１４３５４６号公報
【非特許文献】
【０００７】
山中祐一、石原直、山田哲、元結正次郎、清家剛、脇山善夫著、「非構造部材の耐震設計における床加速度提案式に関する数値解析的検討」、日本建築学会技術報告集第２４巻第５７号、ｐ．５４７－５５２、２０１８年６月
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特開２０２１－１４３５４６号公報に記載のシステムでは、ジャイロセンサの出力信号から方立の傾斜角度、または、層間変位もしくは層間変形角を算出し、該算出結果に基づいて、地震などに基づく外力が、建築物の構造部材に与える影響を推定している。
【０００９】
一方、地震などに基づく外力が、天井材などの二次部材や建築物内に設置された設備機器などに与える影響は、床加速度（床応答加速度）に基づいて評価できることが知られている（「非構造部材の耐震設計における床加速度提案式に関する数値解析的検討」参照）。
【００１０】
床加速度は、たとえば、各階の床に設置された加速度センサにより求めることができる。しかしながら、構造部材への影響を評価するために使用するジャイロセンサに加え、二次部材や設備機器などの非構造部材への影響を評価するために使用する加速度センサを設置すると、センサの個数が増えたり、配線作業が面倒になったりしてコストが嵩むといった問題を生じる可能性がある。
（【００１１】以降は省略されています）

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