振動解析装置、振動解析方法及び振動解析プログラム
【課題】時刻歴応答解析に用いるための任意の加速度（波形）を、容易、且つ直感的に生成し、時々刻々と変化する地震動による建物の振動性状を、リアルタイムに解析することが可能となる振動解析装置を提供する。
【解決手段】加速度センサを備えた加速度生成手段２により加速度の経時的な変化に基づく加速度波形を生成して情報処理装置３に送信し、情報処理装置３では、加速度波形を、解析の対象となる建物を支持する地面に加わる地面加速度の波形として扱って、この加速度波形及び、建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、地面加速度に対する建物の応答変位量を連続的に算出するようにした。
【解決手段】加速度センサを備えた加速度生成手段２により加速度の経時的な変化に基づく加速度波形を生成して情報処理装置３に送信し、情報処理装置３では、加速度波形を、解析の対象となる建物を支持する地面に加わる地面加速度の波形として扱って、この加速度波形及び、建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、地面加速度に対する建物の応答変位量を連続的に算出するようにした。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震動に対する建物等構造物の応答による振動を解析する振動解析装置、振動解析方法及び振動解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震が発生した際に建物等の構造物がどのように振動するかを、コンピュータを用いてシミュレートし、建物の振動性状を把握しようとする技術が開発されている（特許文献１）。
建物の振動性状を把握しようとする場合、特許文献１に詳述される、建物の質点における固有周期に対応した固有モードを解析する固有値解析に加え、特許文献２に示されるような時刻歴応答解析（Transient Response Analysis）を用いるのが一般的である。
時刻歴応答解析とは、建物を質量、ばね、減衰によりモデル化し、地震動に相当する経時的に変化する入力波形を用いて、時間とともに変化する建物の応答（変位、速度、あるいは加速度）を演算する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９-０２１７２０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０４２２７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この演算結果としての建物の応答を、グラフ化したり、あるいはアニメーション化するなどすることで、直感的に、地震発生時の建物の挙動を把握することが出来る。
しかし、時刻歴応答解析を行う場合には、事前に時刻歴の加速度波形（入力波形）を用意しておく必要があり、これを様々な性状の加速度波形（正弦波、ランダム波）に対して試そうとする場合、データ作成が煩雑となるという問題があった。
そこで、本発明は、時刻歴応答解析に用いるための任意の加速度（波形）を、容易、且つ直感的に生成し、時々刻々と変化する地震動による建物の振動性状を、リアルタイムに解析することが可能となる振動解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、建物の振動性状を解析する振動解析装置であって、加速度を検出する加速度センサを備え、該加速度センサにより検出される加速度の経時的な変化に基づき、加速度波形を生成する加速度生成手段と、該加速度生成手段から供給される前記加速度波形を、解析の対象となる建物を支持する地面に加わる地面加速度の波形として入力し、前記加速度波形及び、前記建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、前記地面加速度に対する前記建物の応答変位量を連続的に算出する変位算出手段と、を備えた振動解析装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように構成したので、本発明によれば、装置の利用者が自分自身の加減で加速度生成装置（リモコン）を振って生成した加速度波形に基づいて、建物の応答変位の解析を行うので、事前に時刻歴の加速度波形を用意しておく必要がなく、より容易且つ簡便に地震発生時の建物の挙動を把握することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る振動解析装置の概略構成を示す図。
【図２】振動解析装置の動作時に表示装置に表示される、各要素を説明する図。
【図３】振動解析装置の動作時に表示装置内で揺動表示される建物オブジェクトを示す図。
【図４】図１に示す加速度生成装置のハードウェア構成を説明する図。
【図５】図１に示す情報処理装置の機能構成例を示す図。
【図６】減衰を伴う１質点系振動モデルを説明する概念図。
【図７】減衰を伴う多質点系振動モデルを説明する概念図。
【図８】本発明の振動解析装置における解析処理の流れを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施の形態例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る振動解析装置の概略構成を示す図である。
図１（ａ）に示す振動解析装置１は、加速度を検出する加速度センサを内蔵し、装置の使用者が振ることによって加速度波形（加速度波形データ）を生成する加速度生成装置（加速度生成手段）（以下、リモコンと記載する）２と、表示装置４に一又は複数の建物オブジェクトを表示するとともに、無線又は有線で接続されたリモコン２から加速度波形を受信し、この加速度波形を地震動として扱った時刻歴の応答解析を行い、この解析結果に応じて、表示装置４において建物オブジェクトの変位（振動）表示を行う情報処理装置３と、を備えている。
図１（ｂ）は、リモコン２を、より詳細に示している。リモコン２が有する加速度センサ１１は、例えば三軸加速度センサであり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向の加速度を検出可能である。なお、これに限らずＸ軸、Ｙ軸の二軸方向の加速度を検出可能な二軸加速度センサ、X軸方向のみの加速度を検出可能な一軸加速度センサであってもよい。加速度センサとしては、例えば静電容量型のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサなど、従来知られるデバイスを適用可能であり、詳細な説明は省略する。加速度センサ１１によって出力される加速度波形は、何れかの軸における加速度の大きさと、正負の値である。
【０００９】
図２は、振動解析装置の動作時に表示装置に表示される各要素を説明する図である。また、図３は、振動表示される建物オブジェクトを示す図である。
図２に示すように、表示装置４に表示された三次元空間内に、建物オブジェクト５（５Ａ、５Ｂ）と、加速度波形グラフ６、加えて建物オブジェクトが立地する（支持される）地面７、背景８が表示されている。
本発明は、リモコン２によって生成する時々刻々と変化する地震動の時刻歴に対する建物の応答としての変位量ｘの、時刻歴ｘ（ｔ）を解析する点に特徴がある。さらに、変位量時刻歴ｘ（ｔ）に合わせ、建物オブジェクト５を図３に示すように揺動表示（変位）させることを特徴としている。
加速度波形グラフ６には、使用者がリモコン２を振って生成した加速度波形が表示されている。
図２に示す例では、加速センサ１１として３軸センサを用い、Ｚ軸方向の加速度を地震動として用い場合に、検出されるＺ軸方向の加速度に含まれるＸ方向成分、Ｙ方向成分をそれぞれ表示している。
【００１０】
使用者は、この加速度波形グラフ６を見ることで、自身がリモコン２を振っている強さ（速さ）の変化を直感的に把握することが可能であり、ランダムな波形を生成して建物の振動性状を把握するのに有用である。
使用者がリモコン２を振った結果として、表示装置４内に表示される建物オブジェクト５は図３に示すように変位（剪断変形）を繰り返す。
リモコン２により生成する加速度の大小による変位の程度の変化については、後に詳述する。
【００１１】
図４は、図１に示す加速度生成装置のハードウェア構成例を説明する図である。
図４に示すように、加速度生成装置２は、図１に示す情報処理装置３と接続してデータ通信を行い、加速度波形の情報を送信するための通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）１０と、使用者が加速度生成装置２を振った際の加速度を検出する加速度センサ１１と、加速度センサ１１の出力を通信Ｉ／Ｆ１０を介して送信する制御を行う制御部１２と、を備えている。
通信Ｉ／Ｆ１０として、無線の場合は、Bluetooth（登録商標）やWirelessUSB（Wireless Universal Serial Bus）などの通信方式やプロトコルに準拠したもの、有線の場合は、RS-232CやUSB（Universal Serial Bus）などの方式に準拠したものが使用できる。
【００１２】
図５は、図１に示す情報処理装置３の機能構成例を示す図であり、図５（ａ）は、ハードウェア構成図、（ｂ）は、ソフトウェアによる機能構成図である。
図５（ａ）に示すように、情報処理装置３は、加速度生成装置２と無線又は有線で接続してデータ通信を行い、加速度波形の情報を受信するための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０と、表示装置（ディスプレイ）４を接続して映像信号を送信するインターフェイスとなるビデオＩ／Ｆ２１と、入力手段としてのキーボード２２と、情報処理装置３におけるビデオＩ／Ｆ２１を介した表示装置への描画や、通信Ｉ／Ｆ２０による通信、キーボード２２による入力を含む処理を制御し、また振動解析装置としての機能を実現するためのプログラムを実行する制御手段（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２３と、情報処理装置３を制御するためのＯＳ（Operating System）や、振動解析装置の機能を実現するための各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）２４、ＣＰＵ２２による実行ためにプログラムが展開され、また、通信Ｉ／Ｆ２０を介して受信された加速度波形の情報が保持されるＣＰＵ２３のワークエリアとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）２５と、を備えている。
なお、情報処理装置３としては、一般的なパーソナルコンピュータ（Personal Computer）を使用出来る。その場合、図示しないＨＤＤ（Hard Disk Drive）に上記プログラムを格納しておき、実行時にＲＡＭ２５に読み出すようにしてもよい。
【００１３】
図５（ｂ）は、ＣＰＵ２３が上記プログラムを実行することにより実現される振動解析装置の機能ブロックを示す図である。
ＣＰＵ２３は主に、通信制御部３０、加速度データ取得部３１、変位算出部３２、表示制御部３３を実行する。
これらの機能部において、通信制御部３０は、通信Ｉ／Ｆ２０を制御して加速度生成装置２とデータ通信を行う。
また、加速度データ取得部３１は、加速度生成装置２との間に確立された通信により、加速度生成装置２から加速度波形データを受信・取得する。
変位算出部３２は、リモコン２が振り続けることにより得られる、加速度波形データを、地震動加速度（地面加速度）の時刻歴として用いて時刻歴応答解析を行い、時時刻々と変化する建物の変位量（応答時刻歴）を算出する。
詳しくは、リモコン２から得られた加速度波形及び、建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、地震動に対する建物の応答変位量を連続的に算出する。
【００１４】
表示制御部３３は、予め与えられた建物パラメータ（例えば、建物の規模、階高、色など）に基づいて、表示装置４に建物オブジェクトを生成・表示し、さらには変位算出部３２により算出された応答変位量に基づいて、画面内の建物オブジェクトを連続的に変形表示する。
勿論、この建物パラメータは、建物オブジェクトの生成、変位のみに使用されるものではない。その一部は、時刻歴応答解析の処理そのもの、すなわち地震動に対する建物の応答変位量を算出するのに用いられる。
本発明は、その応答変位量を、建物オブジェクトの変位として、視覚的に使用者に提示することが出来る。
【００１５】
次に、表示制御部３３が建物オブジェクト５（図２）を生成する際に用いるパラメータ（建物パラメータ）について説明する。
この建物パラメータは、図５に示したキーボード２２によって、あるいは図示しないマウスを用いて、表示装置４に表示される図示しない入力用メニュー画面から任意に入力可能とする。
建物オブジェクト５を生成する際のパラメータは、例えば、建物の「規模」「階高」、「平面形状」、「構造」、「色」が設定できる。
「規模」は、建物オブジェクトが何階建てであるかを示す値である。図２においては、建物オブジェクト５Ａは１７階建て、建物オブジェクト５Ｂは６階建である。
「階高」は、建物オブジェクトにおける各階の高さを示す値である。図２に示す建物オブジェクト５Ａ、５Ｂ共に階高が３メートルである。
上述の「規模」と「階高」を掛け合わせることによって、建物の高さが算出されることになる。
「平面形状」は、建物オブジェクトの平面形状における「梁間（スパン）」の数である。建物オブジェクト５Ａでは４スパン×３スパン、建物オブジェクト５Ｂでは、５スパン×１スパンである。
「構造」は、建物の構造である。構造の例としては、例えば、ラーメン構造がある。ラーメン構造とは、ＲＣ構造、鉄骨構造等で柱と梁の一体化した構造であり、水平方向にのみに変位を起こす構造物（せん断形構造物）である。
「色」は、建物オブジェクト５の色であり、見かけ上、複数の建物オブジェクト５を区別出来るようにするためのものである。
【００１６】
次に、変位算出部３２が行う時刻歴応答解析処理の一例を説明する。
地震に対する建物の変位あるいは振動（応答）の解析においては、１質点系の振動モデル、多質点系の振動モデルの２つが考慮され得ることが知られている。
質点とは、質量のみを有し、大きさなどを有さない仮想的な点である。また、物体を代表し、物体の全質量がそこに集中していると見なすことができる点であるとも言える。
図６は、減衰を伴う１質点系振動モデルを説明する概念図である。
図６（ａ）に示す建物４０の振動モデルを、図６（ｂ）に示す１質点系モデルに置き換えて説明する。
図６（ｂ）に示すモデルにおいて、質量ｍを有する１つの質点Ｍが地盤に支持されている。
【００１７】
また同時に質点Ｍは、その支持部４１において、互いに並列な、ばね（ばね剛性）４２と、ダッシュポット（減衰）４３と、に支持されている。
「ばね」は、建物が揺れた時に、元に戻そうとする抵抗（復元力）を表し、「ダッシュポット」は、建物４０に組み込まれた減衰の機構、あるいは空気抵抗や内部摩擦による減衰を表している。
ここで、地震により地面５０が図６（ｂ）中矢印方向にｙだけ動いた時に、質点Ｍが地面５０に対して動く変位（相対変位）をｘとする。
それに対して、ばね４２が相対変位ｘを元に戻そうとする復元力は、相対変位ｘに比例し、ｋ・ｘとなる。この比例定数ｋは、ばね定数と呼ばれる。
【００１８】
一方、ダッシュポット４３による減衰力は、ダッシュポット４３の速度に比例した力である。
質点Ｍが相対変位ｘだけ変位すると、ダッシュポットの変形量も同じくｘである。従って、ダッシュポットの変位速度は、ｄｘ／ｄｔであり、これを便宜的にｘ’と表記する。
上記のように、ダッシュポット４３の減衰力は、速度ｘ’に比例するので、比例定数ｃを用いてｃ・ｘ’と表すことが出来る。この場合の比例定数ｃが、減衰係数である。
【００１９】
制振装置としてのダンパーは、一般的に粘り気のある油を入れたシリンダの中に、少しの隙間があるピストンが入ったデバイスである。
ピストンがある速度で動くと、その速度に比例した力、すなわち粘性抵抗が起こる。この粘性抵抗はダッシュポット４３の減衰力に相当し、ダンパーはダッシュポットによってモデル化することが出来る。
地震の発生によって地面がｙだけ変位し、質点Ｍが地面に対して相対変位ｘだけ変位する場合、質点Ｍは、絶対的には、地面５０の変位ｙと相対変位ｘを足した値（ｘ＋ｙ）だけ変位している。これを絶対変位と呼ぶ。
この絶対変位ｘ＋ｙ及び相対変位ｘを、それぞれ時間で２回微分すると、質点Ｍの絶対加速度ｘ’’＋ｙ’’、相対加速度ｘ’’が得られる。
なお、地面５０について、その変位ｙからは、地面の速度ｙ’と、それを時間で微分した地面の加速度（すなわち、地震動加速度）ｙ’’が得られる。
なお、変位、速度、加速度について、図中右側に向かうものを正、左側に向かうものを負とする。力も右向きが正、左向きに作用するものを負とする。
【００２０】
ところで、周知のように、ニュートンの運動第２法則（速度の変化すなわち加速度は、作用した力に比例し、その力の方向に起こる）は、質量ｍ、加速度α、作用した力Ｆ、を用いて、Ｆ＝ｍαで表され得る。
これを書き換えた式（−ｍ・α）＋Ｆ＝０において、作用した力Ｆと釣り合う値−ｍαは慣性力又は慣性抵抗である（ダランベールの原理）。
質点Ｍの（絶対）加速度は、相対加速度ｘ’’＋地面の加速度ｙ’’であるから、慣性力は、−ｍ・（ｘ’’＋ｙ’’）である。
これに対し、ばね４２の復元力も、ダッシュポット４３の粘性抵抗も、図中左向きに働くので、運動方程式は、−ｍ・（ｘ’’＋ｙ’’）−ｃ・ｘ’−ｋｘ＝０である。
これを変形すると、一質点系振動モデルを定義する運動方程式として、
ｍｘ’’＋ｃｘ’＋ｋｘ＝−ｍｙ’’・・・（１）
（但し、ｍは建物の質量、ｃは減衰係数、ｋはばね定数、ｘは建物の相対変位量、ｘ’は建物の相対速度、ｘ’’は建物の相対加速度、ｙ’’は地面の加速度）
が得られる。
【００２１】
変位算出部３２は、式（１）の運動方程式を基本として、直接積分法によって地震加速度の時刻歴に対する変位ｘの時刻歴ｘ（ｔ）（変位応答波形）を求める。
直接積分法とは，運動方程式（１）を地震動時刻歴の時間軸に沿って直接的に数値積分し、時刻歴の応答を逐次求める手法である。
変位算出部３２は、リモコン２によって生成された加速度ｙ’’の波形（時刻歴）ｙ’’（ｔ）に基づいて、建物の相対変位量ｘの時刻歴ｘ（ｔ）を算出することになる。
表示制御部３３は、算出された変位量ｘだけ、建物オブジェクト５を逐次、連続的に変位させる。
ただし、リモコン２により生成される加速度と、実際の地震動加速度では、大きさ（振幅）が異なるので調整をする必要がある。例えば、リモコン２で生成され得る最大の加速度を、想定される最大の地震動とし、比例によって、変位算出部３２に与える加速度を調整することが出来る。
【００２２】
また、パラメータとして、ダンパーの有無や数を設定することによって、減衰係数ｃの値を変化させることが出来る。
これにより、変位量ｘの値を増減させ、建物オブジェクト５の変位も変化する。
また、このばね定数ｋは、建物の高さに依存する固有周期及び建物（質点）の質量ｍと関連がある。
これは、建物の固有周期ＴがＴ＝２π√ｍ／ｋで表されるからである。
固有周期とは、振動系に固有の振動周期である。地面５０が動かず質点Ｍのみが振動する場合における振動数が、その振動系の固有振動数である。この固有振動数の逆数、すなわち、系に固有の振動が一周期起こるのに要する時間が固有周期である。
この固有周期は、固有値解析によって得られる固有モードである。
建物の高さ、すなわち固有周期Ｔが一定の場合、ばね定数ｋは、建物の質量ｍへの変化に伴って変化する。また、建物の質量が一定であれば、建物の高さに応じて、ばね定数は変化する。
【００２３】
上記のように、本実施形態においては、建物の「規模」、「階高」を任意に設定可能とし、これらの値から導出される建物の高さによって建物のばね定数を可変できる。
このようにすることで、建物の高さに変化に応じて地震動に対する建物の応答変位量を可変し、さらに、それをアニメーションによって視覚的に認識可能である。
例えば、図２に示すように、表示装置４に複数の建物オブジェクト５を表示し、それぞれの建物オブジェクト５に与えるパラメータを可変する。
一方の建物オブジェクト５Ａは規模を大きくし（高層）、他方の建物オブジェクト５Ｂは規模を小さくし（低層）、建物オブジェクト間で固有周期、ひいてはばね定数を変えておく。
その上で、他のパラメータについては双方のオブジェクト間で揃えておき、同じ加速度波形データを与えて、オブジェクトを変形表示することで、規模の違いによる建物の揺れ方の違いが一目瞭然となる。
さらに、建物に設けられる制振装置であるダンパー、免震装置であるアイソレータの有無に応じて、運動方程式（１）における減衰係数ｃを可変し、他のパラメータについては双方の建物オブジェクト間で揃えておき、同じ加速度波形データを与えて建物オブジェクトを変形表示することで、制振装置や免震装置の有無による建物の揺れ方の違いも視認可能である。
その場合、建物オブジェクトの地面への接続部分等に、実際のダンパーやアイソレータを示すオブジェクトを表示するようにしてもよい。このようにすれば、どちらの建物オブジェクトが制振、免震装置を有するものであるかを理解し易い。
もちろん、建物オブジェクト５を一つのみとし、異なる加速度波形データを都度与えることで、地震動の大きさや周期の違いによる建物の揺れ方の違いを視覚的に理解することも出来る。
【００２４】
次に、多質点系の振動モデルについて考える。
これは、特に、複数階を有する建物において、階層ごとの変位量を算出して、階層ごとに建物オブジェクトを変形させることを意図したものである。
上記の一質点系振動モデルにおいても、複数階を有する建物の大まかな解析は可能である。
しかし、超高層建築物においては、階層ごとに変位量は大きく異なるため、より実態に沿った解析を行うには、多質点系モデルを適用することが望ましいことはもちろんである。
【００２５】
図７は、減衰を伴う多質点系振動モデルを説明する概念図である。
図７（ａ）に示す建物は、３階建ての建物であり、図７（ｂ）に示すように、各階６０〜６２に対応する質点が３つ（Ｍ１〜Ｍ３）ある。
従って、基本的には、上記の一質点系モデルによる運動方程式を拡張して、上述の直接積分法により質点毎の応答変位ｘの時刻歴ｘ（ｔ）を求め、得られた値に従って、各階層が夫々水平方向に変位するように建物オブジェクトを変形表示すればよい。
多質点系振動モデルを適用する場合には、建物オブジェクトの変形表示は、図２、３に示すような全体的な剪断変形ではなく、各階の変位がより強調され、建物の変形がより理解されやすくなる。
【００２６】
図８は、本発明の振動解析装置における解析処理の流れを説明するフローチャートである。
まず、本発明に係る振動解析プログラムが、振動解析装置において起動された状態で、図５のキーボード２２等を用いて建物オブジェクトや、その他の空間オブジェクトのパラメータが入力される（ステップＳ１０１）。
空間オブジェクトとは、表示装置４に表示される建物オブジェクト以外のオブジェクトであり、地面オブジェクトや背景オブジェクトが該当する。これらのオブジェクトの色や表示形式をパラメータとして設定可能である。
空間オブジェクト、建物オブジェクトの各パラメータが、予めＲＯＭ２４に格納されている場合は、このステップは省略してもよい。
【００２７】
まず、表示制御部３３は建物パラメータ、空間パラメータを読み込み（ステップＳ１０２）、読み込んだ各パラメータに基づいて、背景や地面を含む空間オブジェクト、及び建物オブジェクトを生成する（ステップＳ１０３）。
各オブジェクトの準備が出来ると、通信制御部３０は、使用するプロトコル毎に定められた手順を経てリモコン２との通信を確立する（ステップＳ１０４）
リモコン２と情報処理装置３との間の通信が確立された時点で、振動解析の準備が完了する（ステップＳ１０５）。
なお、建物オブジェクト及び空間オブジェクトの生成と、通信の確立とは、必ずしもこの順序で行わなくても良いことは言うまでも良い。
つまり、本発明の振動解析プログラムを起動した後、建物パラメータの読み込みを行う先だって、リモコン２と情報処理装置３との通信を確立するようにしても良い。
また、通信制御部３０としては、情報処理装置３を制御するＯＳに含まれる機能を利用してもよい。
振動解析の準備が完了し、使用者がリモコン２を振ることで、リモコン２に含まれる加速度センサによって検知された加速度の情報が情報処理装置３に送信される。
加速度データ取得部３１は、リモコン２から加速度波形の情報を取得して、順次ＲＡＭ２５に格納する（ステップＳ１０６でＹｅｓ）。
【００２８】
以下の処理は、加速度波形を取得しながら順次行うものであるが、使用者がリモコン２を一定期間振り続けた後で、完全な加速度波形の情報が蓄積されてから行っても良い。
変位算出部３２は、加速度データ取得部３１によって取得される加速度波形データを用いて、時刻歴応答解析を行い、建物変位データ（応答波形）を更新する。
すなわち、加速度波形データに含まれる各加速度を地震動の加速度として運動方程式（１）を直接積分法により積分することで変位応答波形を算出する（ステップＳ１０７）。
表示制御部３３は、更新された建物変位データ（応答波形）に基づいて、建物オブジェクト５（図２）の描画を更新する。また、加速度波形の情報を用いて、波形表示オブジェクト６（図２）の表示を更新する。（ステップＳ１０８）。
使用者がリモコン２を振ることをやめることで加速度データが取得されず、あるいはＲＡＭ２５に格納された加速度波形データの全てについて応答解析を終えることで、未処理の加速度データがなくなると（ステップＳ１０８でＮｏ）処理は終了となる。
ＲＡＭに格納された未処理の加速度データがある場合、あるいはリモコン２から加速度データが送信されている間は（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、ステップＳ１０７に戻って解析処理を続ける。
【符号の説明】
【００２９】
１…振動解析装置、２…加速度生成装置（リモコン）３…情報処理装置、４…表示装置、５…建物オブジェクト、５Ａ…建物オブジェクト、５Ｂ…建物オブジェクト、６…加速度波形グラフ、７…地面、８…背景、１１…加速度センサ、１２…制御部、２２…ＣＰＵ、２２…キーボード、２３…ＣＰＵ、２４…ＲＯＭ、２５…ＲＡＭ、３０…通信制御部、３１…加速度データ取得部、３２…変位算出部、３３…表示制御部
【技術分野】
【０００１】
本発明は、地震動に対する建物等構造物の応答による振動を解析する振動解析装置、振動解析方法及び振動解析プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、地震が発生した際に建物等の構造物がどのように振動するかを、コンピュータを用いてシミュレートし、建物の振動性状を把握しようとする技術が開発されている（特許文献１）。
建物の振動性状を把握しようとする場合、特許文献１に詳述される、建物の質点における固有周期に対応した固有モードを解析する固有値解析に加え、特許文献２に示されるような時刻歴応答解析（Transient Response Analysis）を用いるのが一般的である。
時刻歴応答解析とは、建物を質量、ばね、減衰によりモデル化し、地震動に相当する経時的に変化する入力波形を用いて、時間とともに変化する建物の応答（変位、速度、あるいは加速度）を演算する手法である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平０９-０２１７２０号公報
【特許文献２】特開２００８−３０４２２７公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
この演算結果としての建物の応答を、グラフ化したり、あるいはアニメーション化するなどすることで、直感的に、地震発生時の建物の挙動を把握することが出来る。
しかし、時刻歴応答解析を行う場合には、事前に時刻歴の加速度波形（入力波形）を用意しておく必要があり、これを様々な性状の加速度波形（正弦波、ランダム波）に対して試そうとする場合、データ作成が煩雑となるという問題があった。
そこで、本発明は、時刻歴応答解析に用いるための任意の加速度（波形）を、容易、且つ直感的に生成し、時々刻々と変化する地震動による建物の振動性状を、リアルタイムに解析することが可能となる振動解析装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記の課題を解決するために、本発明は、建物の振動性状を解析する振動解析装置であって、加速度を検出する加速度センサを備え、該加速度センサにより検出される加速度の経時的な変化に基づき、加速度波形を生成する加速度生成手段と、該加速度生成手段から供給される前記加速度波形を、解析の対象となる建物を支持する地面に加わる地面加速度の波形として入力し、前記加速度波形及び、前記建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、前記地面加速度に対する前記建物の応答変位量を連続的に算出する変位算出手段と、を備えた振動解析装置を特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
以上のように構成したので、本発明によれば、装置の利用者が自分自身の加減で加速度生成装置（リモコン）を振って生成した加速度波形に基づいて、建物の応答変位の解析を行うので、事前に時刻歴の加速度波形を用意しておく必要がなく、より容易且つ簡便に地震発生時の建物の挙動を把握することが出来る。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の実施の形態に係る振動解析装置の概略構成を示す図。
【図２】振動解析装置の動作時に表示装置に表示される、各要素を説明する図。
【図３】振動解析装置の動作時に表示装置内で揺動表示される建物オブジェクトを示す図。
【図４】図１に示す加速度生成装置のハードウェア構成を説明する図。
【図５】図１に示す情報処理装置の機能構成例を示す図。
【図６】減衰を伴う１質点系振動モデルを説明する概念図。
【図７】減衰を伴う多質点系振動モデルを説明する概念図。
【図８】本発明の振動解析装置における解析処理の流れを説明するフローチャート。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下に、本発明の実施の形態例を、図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明の実施の形態に係る振動解析装置の概略構成を示す図である。
図１（ａ）に示す振動解析装置１は、加速度を検出する加速度センサを内蔵し、装置の使用者が振ることによって加速度波形（加速度波形データ）を生成する加速度生成装置（加速度生成手段）（以下、リモコンと記載する）２と、表示装置４に一又は複数の建物オブジェクトを表示するとともに、無線又は有線で接続されたリモコン２から加速度波形を受信し、この加速度波形を地震動として扱った時刻歴の応答解析を行い、この解析結果に応じて、表示装置４において建物オブジェクトの変位（振動）表示を行う情報処理装置３と、を備えている。
図１（ｂ）は、リモコン２を、より詳細に示している。リモコン２が有する加速度センサ１１は、例えば三軸加速度センサであり、Ｘ軸、Ｙ軸、Ｚ軸の三軸方向の加速度を検出可能である。なお、これに限らずＸ軸、Ｙ軸の二軸方向の加速度を検出可能な二軸加速度センサ、X軸方向のみの加速度を検出可能な一軸加速度センサであってもよい。加速度センサとしては、例えば静電容量型のＭＥＭＳ（Micro Electro Mechanical Systems）センサなど、従来知られるデバイスを適用可能であり、詳細な説明は省略する。加速度センサ１１によって出力される加速度波形は、何れかの軸における加速度の大きさと、正負の値である。
【０００９】
図２は、振動解析装置の動作時に表示装置に表示される各要素を説明する図である。また、図３は、振動表示される建物オブジェクトを示す図である。
図２に示すように、表示装置４に表示された三次元空間内に、建物オブジェクト５（５Ａ、５Ｂ）と、加速度波形グラフ６、加えて建物オブジェクトが立地する（支持される）地面７、背景８が表示されている。
本発明は、リモコン２によって生成する時々刻々と変化する地震動の時刻歴に対する建物の応答としての変位量ｘの、時刻歴ｘ（ｔ）を解析する点に特徴がある。さらに、変位量時刻歴ｘ（ｔ）に合わせ、建物オブジェクト５を図３に示すように揺動表示（変位）させることを特徴としている。
加速度波形グラフ６には、使用者がリモコン２を振って生成した加速度波形が表示されている。
図２に示す例では、加速センサ１１として３軸センサを用い、Ｚ軸方向の加速度を地震動として用い場合に、検出されるＺ軸方向の加速度に含まれるＸ方向成分、Ｙ方向成分をそれぞれ表示している。
【００１０】
使用者は、この加速度波形グラフ６を見ることで、自身がリモコン２を振っている強さ（速さ）の変化を直感的に把握することが可能であり、ランダムな波形を生成して建物の振動性状を把握するのに有用である。
使用者がリモコン２を振った結果として、表示装置４内に表示される建物オブジェクト５は図３に示すように変位（剪断変形）を繰り返す。
リモコン２により生成する加速度の大小による変位の程度の変化については、後に詳述する。
【００１１】
図４は、図１に示す加速度生成装置のハードウェア構成例を説明する図である。
図４に示すように、加速度生成装置２は、図１に示す情報処理装置３と接続してデータ通信を行い、加速度波形の情報を送信するための通信インターフェイス（通信Ｉ／Ｆ）１０と、使用者が加速度生成装置２を振った際の加速度を検出する加速度センサ１１と、加速度センサ１１の出力を通信Ｉ／Ｆ１０を介して送信する制御を行う制御部１２と、を備えている。
通信Ｉ／Ｆ１０として、無線の場合は、Bluetooth（登録商標）やWirelessUSB（Wireless Universal Serial Bus）などの通信方式やプロトコルに準拠したもの、有線の場合は、RS-232CやUSB（Universal Serial Bus）などの方式に準拠したものが使用できる。
【００１２】
図５は、図１に示す情報処理装置３の機能構成例を示す図であり、図５（ａ）は、ハードウェア構成図、（ｂ）は、ソフトウェアによる機能構成図である。
図５（ａ）に示すように、情報処理装置３は、加速度生成装置２と無線又は有線で接続してデータ通信を行い、加速度波形の情報を受信するための通信インターフェイス（Ｉ／Ｆ）２０と、表示装置（ディスプレイ）４を接続して映像信号を送信するインターフェイスとなるビデオＩ／Ｆ２１と、入力手段としてのキーボード２２と、情報処理装置３におけるビデオＩ／Ｆ２１を介した表示装置への描画や、通信Ｉ／Ｆ２０による通信、キーボード２２による入力を含む処理を制御し、また振動解析装置としての機能を実現するためのプログラムを実行する制御手段（ＣＰＵ：Central Processing Unit）２３と、情報処理装置３を制御するためのＯＳ（Operating System）や、振動解析装置の機能を実現するための各種プログラムを格納するＲＯＭ（Read Only Memory）２４、ＣＰＵ２２による実行ためにプログラムが展開され、また、通信Ｉ／Ｆ２０を介して受信された加速度波形の情報が保持されるＣＰＵ２３のワークエリアとしてのＲＡＭ（Random Access Memory）２５と、を備えている。
なお、情報処理装置３としては、一般的なパーソナルコンピュータ（Personal Computer）を使用出来る。その場合、図示しないＨＤＤ（Hard Disk Drive）に上記プログラムを格納しておき、実行時にＲＡＭ２５に読み出すようにしてもよい。
【００１３】
図５（ｂ）は、ＣＰＵ２３が上記プログラムを実行することにより実現される振動解析装置の機能ブロックを示す図である。
ＣＰＵ２３は主に、通信制御部３０、加速度データ取得部３１、変位算出部３２、表示制御部３３を実行する。
これらの機能部において、通信制御部３０は、通信Ｉ／Ｆ２０を制御して加速度生成装置２とデータ通信を行う。
また、加速度データ取得部３１は、加速度生成装置２との間に確立された通信により、加速度生成装置２から加速度波形データを受信・取得する。
変位算出部３２は、リモコン２が振り続けることにより得られる、加速度波形データを、地震動加速度（地面加速度）の時刻歴として用いて時刻歴応答解析を行い、時時刻々と変化する建物の変位量（応答時刻歴）を算出する。
詳しくは、リモコン２から得られた加速度波形及び、建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、地震動に対する建物の応答変位量を連続的に算出する。
【００１４】
表示制御部３３は、予め与えられた建物パラメータ（例えば、建物の規模、階高、色など）に基づいて、表示装置４に建物オブジェクトを生成・表示し、さらには変位算出部３２により算出された応答変位量に基づいて、画面内の建物オブジェクトを連続的に変形表示する。
勿論、この建物パラメータは、建物オブジェクトの生成、変位のみに使用されるものではない。その一部は、時刻歴応答解析の処理そのもの、すなわち地震動に対する建物の応答変位量を算出するのに用いられる。
本発明は、その応答変位量を、建物オブジェクトの変位として、視覚的に使用者に提示することが出来る。
【００１５】
次に、表示制御部３３が建物オブジェクト５（図２）を生成する際に用いるパラメータ（建物パラメータ）について説明する。
この建物パラメータは、図５に示したキーボード２２によって、あるいは図示しないマウスを用いて、表示装置４に表示される図示しない入力用メニュー画面から任意に入力可能とする。
建物オブジェクト５を生成する際のパラメータは、例えば、建物の「規模」「階高」、「平面形状」、「構造」、「色」が設定できる。
「規模」は、建物オブジェクトが何階建てであるかを示す値である。図２においては、建物オブジェクト５Ａは１７階建て、建物オブジェクト５Ｂは６階建である。
「階高」は、建物オブジェクトにおける各階の高さを示す値である。図２に示す建物オブジェクト５Ａ、５Ｂ共に階高が３メートルである。
上述の「規模」と「階高」を掛け合わせることによって、建物の高さが算出されることになる。
「平面形状」は、建物オブジェクトの平面形状における「梁間（スパン）」の数である。建物オブジェクト５Ａでは４スパン×３スパン、建物オブジェクト５Ｂでは、５スパン×１スパンである。
「構造」は、建物の構造である。構造の例としては、例えば、ラーメン構造がある。ラーメン構造とは、ＲＣ構造、鉄骨構造等で柱と梁の一体化した構造であり、水平方向にのみに変位を起こす構造物（せん断形構造物）である。
「色」は、建物オブジェクト５の色であり、見かけ上、複数の建物オブジェクト５を区別出来るようにするためのものである。
【００１６】
次に、変位算出部３２が行う時刻歴応答解析処理の一例を説明する。
地震に対する建物の変位あるいは振動（応答）の解析においては、１質点系の振動モデル、多質点系の振動モデルの２つが考慮され得ることが知られている。
質点とは、質量のみを有し、大きさなどを有さない仮想的な点である。また、物体を代表し、物体の全質量がそこに集中していると見なすことができる点であるとも言える。
図６は、減衰を伴う１質点系振動モデルを説明する概念図である。
図６（ａ）に示す建物４０の振動モデルを、図６（ｂ）に示す１質点系モデルに置き換えて説明する。
図６（ｂ）に示すモデルにおいて、質量ｍを有する１つの質点Ｍが地盤に支持されている。
【００１７】
また同時に質点Ｍは、その支持部４１において、互いに並列な、ばね（ばね剛性）４２と、ダッシュポット（減衰）４３と、に支持されている。
「ばね」は、建物が揺れた時に、元に戻そうとする抵抗（復元力）を表し、「ダッシュポット」は、建物４０に組み込まれた減衰の機構、あるいは空気抵抗や内部摩擦による減衰を表している。
ここで、地震により地面５０が図６（ｂ）中矢印方向にｙだけ動いた時に、質点Ｍが地面５０に対して動く変位（相対変位）をｘとする。
それに対して、ばね４２が相対変位ｘを元に戻そうとする復元力は、相対変位ｘに比例し、ｋ・ｘとなる。この比例定数ｋは、ばね定数と呼ばれる。
【００１８】
一方、ダッシュポット４３による減衰力は、ダッシュポット４３の速度に比例した力である。
質点Ｍが相対変位ｘだけ変位すると、ダッシュポットの変形量も同じくｘである。従って、ダッシュポットの変位速度は、ｄｘ／ｄｔであり、これを便宜的にｘ’と表記する。
上記のように、ダッシュポット４３の減衰力は、速度ｘ’に比例するので、比例定数ｃを用いてｃ・ｘ’と表すことが出来る。この場合の比例定数ｃが、減衰係数である。
【００１９】
制振装置としてのダンパーは、一般的に粘り気のある油を入れたシリンダの中に、少しの隙間があるピストンが入ったデバイスである。
ピストンがある速度で動くと、その速度に比例した力、すなわち粘性抵抗が起こる。この粘性抵抗はダッシュポット４３の減衰力に相当し、ダンパーはダッシュポットによってモデル化することが出来る。
地震の発生によって地面がｙだけ変位し、質点Ｍが地面に対して相対変位ｘだけ変位する場合、質点Ｍは、絶対的には、地面５０の変位ｙと相対変位ｘを足した値（ｘ＋ｙ）だけ変位している。これを絶対変位と呼ぶ。
この絶対変位ｘ＋ｙ及び相対変位ｘを、それぞれ時間で２回微分すると、質点Ｍの絶対加速度ｘ’’＋ｙ’’、相対加速度ｘ’’が得られる。
なお、地面５０について、その変位ｙからは、地面の速度ｙ’と、それを時間で微分した地面の加速度（すなわち、地震動加速度）ｙ’’が得られる。
なお、変位、速度、加速度について、図中右側に向かうものを正、左側に向かうものを負とする。力も右向きが正、左向きに作用するものを負とする。
【００２０】
ところで、周知のように、ニュートンの運動第２法則（速度の変化すなわち加速度は、作用した力に比例し、その力の方向に起こる）は、質量ｍ、加速度α、作用した力Ｆ、を用いて、Ｆ＝ｍαで表され得る。
これを書き換えた式（−ｍ・α）＋Ｆ＝０において、作用した力Ｆと釣り合う値−ｍαは慣性力又は慣性抵抗である（ダランベールの原理）。
質点Ｍの（絶対）加速度は、相対加速度ｘ’’＋地面の加速度ｙ’’であるから、慣性力は、−ｍ・（ｘ’’＋ｙ’’）である。
これに対し、ばね４２の復元力も、ダッシュポット４３の粘性抵抗も、図中左向きに働くので、運動方程式は、−ｍ・（ｘ’’＋ｙ’’）−ｃ・ｘ’−ｋｘ＝０である。
これを変形すると、一質点系振動モデルを定義する運動方程式として、
ｍｘ’’＋ｃｘ’＋ｋｘ＝−ｍｙ’’・・・（１）
（但し、ｍは建物の質量、ｃは減衰係数、ｋはばね定数、ｘは建物の相対変位量、ｘ’は建物の相対速度、ｘ’’は建物の相対加速度、ｙ’’は地面の加速度）
が得られる。
【００２１】
変位算出部３２は、式（１）の運動方程式を基本として、直接積分法によって地震加速度の時刻歴に対する変位ｘの時刻歴ｘ（ｔ）（変位応答波形）を求める。
直接積分法とは，運動方程式（１）を地震動時刻歴の時間軸に沿って直接的に数値積分し、時刻歴の応答を逐次求める手法である。
変位算出部３２は、リモコン２によって生成された加速度ｙ’’の波形（時刻歴）ｙ’’（ｔ）に基づいて、建物の相対変位量ｘの時刻歴ｘ（ｔ）を算出することになる。
表示制御部３３は、算出された変位量ｘだけ、建物オブジェクト５を逐次、連続的に変位させる。
ただし、リモコン２により生成される加速度と、実際の地震動加速度では、大きさ（振幅）が異なるので調整をする必要がある。例えば、リモコン２で生成され得る最大の加速度を、想定される最大の地震動とし、比例によって、変位算出部３２に与える加速度を調整することが出来る。
【００２２】
また、パラメータとして、ダンパーの有無や数を設定することによって、減衰係数ｃの値を変化させることが出来る。
これにより、変位量ｘの値を増減させ、建物オブジェクト５の変位も変化する。
また、このばね定数ｋは、建物の高さに依存する固有周期及び建物（質点）の質量ｍと関連がある。
これは、建物の固有周期ＴがＴ＝２π√ｍ／ｋで表されるからである。
固有周期とは、振動系に固有の振動周期である。地面５０が動かず質点Ｍのみが振動する場合における振動数が、その振動系の固有振動数である。この固有振動数の逆数、すなわち、系に固有の振動が一周期起こるのに要する時間が固有周期である。
この固有周期は、固有値解析によって得られる固有モードである。
建物の高さ、すなわち固有周期Ｔが一定の場合、ばね定数ｋは、建物の質量ｍへの変化に伴って変化する。また、建物の質量が一定であれば、建物の高さに応じて、ばね定数は変化する。
【００２３】
上記のように、本実施形態においては、建物の「規模」、「階高」を任意に設定可能とし、これらの値から導出される建物の高さによって建物のばね定数を可変できる。
このようにすることで、建物の高さに変化に応じて地震動に対する建物の応答変位量を可変し、さらに、それをアニメーションによって視覚的に認識可能である。
例えば、図２に示すように、表示装置４に複数の建物オブジェクト５を表示し、それぞれの建物オブジェクト５に与えるパラメータを可変する。
一方の建物オブジェクト５Ａは規模を大きくし（高層）、他方の建物オブジェクト５Ｂは規模を小さくし（低層）、建物オブジェクト間で固有周期、ひいてはばね定数を変えておく。
その上で、他のパラメータについては双方のオブジェクト間で揃えておき、同じ加速度波形データを与えて、オブジェクトを変形表示することで、規模の違いによる建物の揺れ方の違いが一目瞭然となる。
さらに、建物に設けられる制振装置であるダンパー、免震装置であるアイソレータの有無に応じて、運動方程式（１）における減衰係数ｃを可変し、他のパラメータについては双方の建物オブジェクト間で揃えておき、同じ加速度波形データを与えて建物オブジェクトを変形表示することで、制振装置や免震装置の有無による建物の揺れ方の違いも視認可能である。
その場合、建物オブジェクトの地面への接続部分等に、実際のダンパーやアイソレータを示すオブジェクトを表示するようにしてもよい。このようにすれば、どちらの建物オブジェクトが制振、免震装置を有するものであるかを理解し易い。
もちろん、建物オブジェクト５を一つのみとし、異なる加速度波形データを都度与えることで、地震動の大きさや周期の違いによる建物の揺れ方の違いを視覚的に理解することも出来る。
【００２４】
次に、多質点系の振動モデルについて考える。
これは、特に、複数階を有する建物において、階層ごとの変位量を算出して、階層ごとに建物オブジェクトを変形させることを意図したものである。
上記の一質点系振動モデルにおいても、複数階を有する建物の大まかな解析は可能である。
しかし、超高層建築物においては、階層ごとに変位量は大きく異なるため、より実態に沿った解析を行うには、多質点系モデルを適用することが望ましいことはもちろんである。
【００２５】
図７は、減衰を伴う多質点系振動モデルを説明する概念図である。
図７（ａ）に示す建物は、３階建ての建物であり、図７（ｂ）に示すように、各階６０〜６２に対応する質点が３つ（Ｍ１〜Ｍ３）ある。
従って、基本的には、上記の一質点系モデルによる運動方程式を拡張して、上述の直接積分法により質点毎の応答変位ｘの時刻歴ｘ（ｔ）を求め、得られた値に従って、各階層が夫々水平方向に変位するように建物オブジェクトを変形表示すればよい。
多質点系振動モデルを適用する場合には、建物オブジェクトの変形表示は、図２、３に示すような全体的な剪断変形ではなく、各階の変位がより強調され、建物の変形がより理解されやすくなる。
【００２６】
図８は、本発明の振動解析装置における解析処理の流れを説明するフローチャートである。
まず、本発明に係る振動解析プログラムが、振動解析装置において起動された状態で、図５のキーボード２２等を用いて建物オブジェクトや、その他の空間オブジェクトのパラメータが入力される（ステップＳ１０１）。
空間オブジェクトとは、表示装置４に表示される建物オブジェクト以外のオブジェクトであり、地面オブジェクトや背景オブジェクトが該当する。これらのオブジェクトの色や表示形式をパラメータとして設定可能である。
空間オブジェクト、建物オブジェクトの各パラメータが、予めＲＯＭ２４に格納されている場合は、このステップは省略してもよい。
【００２７】
まず、表示制御部３３は建物パラメータ、空間パラメータを読み込み（ステップＳ１０２）、読み込んだ各パラメータに基づいて、背景や地面を含む空間オブジェクト、及び建物オブジェクトを生成する（ステップＳ１０３）。
各オブジェクトの準備が出来ると、通信制御部３０は、使用するプロトコル毎に定められた手順を経てリモコン２との通信を確立する（ステップＳ１０４）
リモコン２と情報処理装置３との間の通信が確立された時点で、振動解析の準備が完了する（ステップＳ１０５）。
なお、建物オブジェクト及び空間オブジェクトの生成と、通信の確立とは、必ずしもこの順序で行わなくても良いことは言うまでも良い。
つまり、本発明の振動解析プログラムを起動した後、建物パラメータの読み込みを行う先だって、リモコン２と情報処理装置３との通信を確立するようにしても良い。
また、通信制御部３０としては、情報処理装置３を制御するＯＳに含まれる機能を利用してもよい。
振動解析の準備が完了し、使用者がリモコン２を振ることで、リモコン２に含まれる加速度センサによって検知された加速度の情報が情報処理装置３に送信される。
加速度データ取得部３１は、リモコン２から加速度波形の情報を取得して、順次ＲＡＭ２５に格納する（ステップＳ１０６でＹｅｓ）。
【００２８】
以下の処理は、加速度波形を取得しながら順次行うものであるが、使用者がリモコン２を一定期間振り続けた後で、完全な加速度波形の情報が蓄積されてから行っても良い。
変位算出部３２は、加速度データ取得部３１によって取得される加速度波形データを用いて、時刻歴応答解析を行い、建物変位データ（応答波形）を更新する。
すなわち、加速度波形データに含まれる各加速度を地震動の加速度として運動方程式（１）を直接積分法により積分することで変位応答波形を算出する（ステップＳ１０７）。
表示制御部３３は、更新された建物変位データ（応答波形）に基づいて、建物オブジェクト５（図２）の描画を更新する。また、加速度波形の情報を用いて、波形表示オブジェクト６（図２）の表示を更新する。（ステップＳ１０８）。
使用者がリモコン２を振ることをやめることで加速度データが取得されず、あるいはＲＡＭ２５に格納された加速度波形データの全てについて応答解析を終えることで、未処理の加速度データがなくなると（ステップＳ１０８でＮｏ）処理は終了となる。
ＲＡＭに格納された未処理の加速度データがある場合、あるいはリモコン２から加速度データが送信されている間は（ステップＳ１１０でＹｅｓ）、ステップＳ１０７に戻って解析処理を続ける。
【符号の説明】
【００２９】
１…振動解析装置、２…加速度生成装置（リモコン）３…情報処理装置、４…表示装置、５…建物オブジェクト、５Ａ…建物オブジェクト、５Ｂ…建物オブジェクト、６…加速度波形グラフ、７…地面、８…背景、１１…加速度センサ、１２…制御部、２２…ＣＰＵ、２２…キーボード、２３…ＣＰＵ、２４…ＲＯＭ、２５…ＲＡＭ、３０…通信制御部、３１…加速度データ取得部、３２…変位算出部、３３…表示制御部
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物の振動性状を解析する振動解析装置であって、
加速度を検出する加速度センサを備え、該加速度センサにより検出される加速度の経時的な変化に基づき、加速度波形を生成する加速度生成手段と、
該加速度生成手段から供給される前記加速度波形を、解析の対象となる建物を支持する地面に加わる地面加速度の波形として入力し、前記加速度波形及び、前記建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、前記地面加速度に対する前記建物の応答変位量を連続的に算出する変位算出手段と、
を備えたことを特徴とする振動解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動解析装置において、
地面オブジェクトと、該地面オブジェクト上に最下部が固定された建物オブジェクトと、を表示装置に表示し、
前記地面オブジェクトに前記最下部を固定させたまま、前記応答変位量に基づいて、前記建物オブジェクトを振動表示する表示制御手段を備えたことを特徴とする振動解析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の振動解析装置において、
前記変位算出部は、同一の前記加速度波形に基づいて、同一又は異なる前記パラメータを設定した複数の建物について前記応答変位量を算出し、
前記表示制御部は、前記複数の建物の夫々に対応する建物オブジェクトを前記表示装置に表示し、
前記表示制御部は、各建物オブジェクトを、対応する応答変位量に基づいて変形表示することを特徴とする振動解析装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の振動解析装置において、
前記表示制御部は、前記加速度波形を前記表示装置に表示することを特徴とする振動解析装置。
【請求項５】
加速度センサを備え、該加速度センサにより検知される加速度の経時的な変化に基づき、加速度波形を生成する加速度生成手段を備え、建物の振動性状を解析する振動解析装置の振動解析方法であって、
前記振動解析装置が有する変位算出手段が、該加速度生成手段から供給される前記加速度波形を、解析の対象となる建物が固定される地面に加わる地面加速度の波形とし、
前記加速度波形及び、前記建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、前記地面加速度に対する前記建物の応答変位量を連続的に算出するステップを含むことを特徴とする振動解析方法。
【請求項６】
請求項５に記載の振動解析方法をコンピュータに実行させるための振動解析プログラム。
【請求項１】
建物の振動性状を解析する振動解析装置であって、
加速度を検出する加速度センサを備え、該加速度センサにより検出される加速度の経時的な変化に基づき、加速度波形を生成する加速度生成手段と、
該加速度生成手段から供給される前記加速度波形を、解析の対象となる建物を支持する地面に加わる地面加速度の波形として入力し、前記加速度波形及び、前記建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、前記地面加速度に対する前記建物の応答変位量を連続的に算出する変位算出手段と、
を備えたことを特徴とする振動解析装置。
【請求項２】
請求項１に記載の振動解析装置において、
地面オブジェクトと、該地面オブジェクト上に最下部が固定された建物オブジェクトと、を表示装置に表示し、
前記地面オブジェクトに前記最下部を固定させたまま、前記応答変位量に基づいて、前記建物オブジェクトを振動表示する表示制御手段を備えたことを特徴とする振動解析装置。
【請求項３】
請求項２に記載の振動解析装置において、
前記変位算出部は、同一の前記加速度波形に基づいて、同一又は異なる前記パラメータを設定した複数の建物について前記応答変位量を算出し、
前記表示制御部は、前記複数の建物の夫々に対応する建物オブジェクトを前記表示装置に表示し、
前記表示制御部は、各建物オブジェクトを、対応する応答変位量に基づいて変形表示することを特徴とする振動解析装置。
【請求項４】
請求項２又は３に記載の振動解析装置において、
前記表示制御部は、前記加速度波形を前記表示装置に表示することを特徴とする振動解析装置。
【請求項５】
加速度センサを備え、該加速度センサにより検知される加速度の経時的な変化に基づき、加速度波形を生成する加速度生成手段を備え、建物の振動性状を解析する振動解析装置の振動解析方法であって、
前記振動解析装置が有する変位算出手段が、該加速度生成手段から供給される前記加速度波形を、解析の対象となる建物が固定される地面に加わる地面加速度の波形とし、
前記加速度波形及び、前記建物について設定した質量及びばね剛性を含むパラメータに基づいて、前記地面加速度に対する前記建物の応答変位量を連続的に算出するステップを含むことを特徴とする振動解析方法。
【請求項６】
請求項５に記載の振動解析方法をコンピュータに実行させるための振動解析プログラム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【公開番号】特開２０１３−６４６９３（Ｐ２０１３−６４６９３Ａ）
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−２０４５７５（Ｐ２０１１−２０４５７５）
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（５９１２８０１９７）株式会社構造計画研究所 (59)
【公開日】平成２５年４月１１日（２０１３．４．１１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年９月２０日（２０１１．９．２０）
【出願人】（５９１２８０１９７）株式会社構造計画研究所 (59)
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