耐震診断システム
【課題】建物の耐震性能を簡単に取得できるような耐震診断システムを提供する。
【解決手段】解析器１５は、第１〜第３の加速度検出器２１、２２、２３を並設した状態で、加振機２０を加振周波数を変化させながら加振させ、第１〜第３の加速度検出器からの信号を受ける。信号を受けた解析器１５は、加速度検出信号がピーク値を示す加振周波数を診断周波数ｆｘ、fｙとして検出すると共に、診断周波数ｆｘ、fｙ検出時の第１〜第３の加速度検出信号による加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣ、αＥ、αＷ、αＹＣを検出する。解析器１５は更に、診断周波数ｆｘとαＮ、αＳを用いて第１の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｎ、fｙＭｓを算出するとともに、診断周波数fｙとαＥ、αＷを用いて第２の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｅ、Ｍｗを算出する。
【解決手段】解析器１５は、第１〜第３の加速度検出器２１、２２、２３を並設した状態で、加振機２０を加振周波数を変化させながら加振させ、第１〜第３の加速度検出器からの信号を受ける。信号を受けた解析器１５は、加速度検出信号がピーク値を示す加振周波数を診断周波数ｆｘ、fｙとして検出すると共に、診断周波数ｆｘ、fｙ検出時の第１〜第３の加速度検出信号による加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣ、αＥ、αＷ、αＹＣを検出する。解析器１５は更に、診断周波数ｆｘとαＮ、αＳを用いて第１の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｎ、fｙＭｓを算出するとともに、診断周波数fｙとαＥ、αＷを用いて第２の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｅ、Ｍｗを算出する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物、特に住宅家屋の耐震性能を診断する耐震診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、建物の建築に際しては耐震設計が施される。一般住宅家屋でも耐震構造に加えて、免震構造や減震構造を採用した建築が増えつつあるが、免震構造や減震構造は高価であることから、その増加率は新築住宅の増加率に比べれば低い。
【０００３】
想定される震度を考慮した耐震構造を採用する場合であっても、住宅が構築される地盤には一種、二種、三種の種別があり、その種別に応じた設計が必要である。しかしながら、このようにして設計された値はあくまでも一般式に基づく設計値であり、設計値が基準を満足していれば安全かと言えば、必ずしもそうであるとは言えない。
【０００４】
このような現状から、新築住宅の購買者には、購入した住宅が実際にどの程度の耐震性能を持つのかを知りたいという欲求がある。つまり、設計値に基づいて求められる耐震性能は、一般式に基づくものであって、実際の住宅構造や地盤状況を考慮したものではないので、あくまでも目安程度のものに過ぎないという心配があるからである。
【０００５】
一方、耐震性能数値の取得欲求は新築住宅の購買者に限らず、現在住んでいる住宅、いわば中古住宅の所有者も同様であるが、設計値をそのまま当てはめて計算することは難しい。
【０００６】
【非特許文献１】「耐震・免震・制震のはなし」第７８−７９頁、斉藤大樹著、２００５年７月２６日、日刊工業新聞社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
建物の耐震性能を示す数値として、例えば耐震強度がある。耐震強度は、建物に対して様々な計測を行い、その計測結果を用いて計算で算出することができる。しかしながら、計測作業は煩雑であり、耐震強度計算も１つの計算式で与えられるものではなく、複雑である。
【０００８】
このような問題点に鑑み、本発明は、建物の耐震性能を簡単に取得できるような耐震診断システムを提供しようとするものである。
【０００９】
本発明はまた、新築の建物のみならず、中古の建物にも適用可能な耐震診断システムを提供することにある。
【００１０】
本発明は更に、建物の耐震性能が不足する場合に補強の目安を簡単に知ることのできる耐震性能診断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様による耐震診断システムは、建物に配置されて可変の加振周波数で建物を加振するための加振機と、建物に配置されて該建物が加振されている時に第１〜第３の検出信号を出力する第１〜第３の加速度検出器と、前記加振周波数と前記第１〜第３の検出信号を受けてあらかじめ定められた解析処理を行う解析器を含み、前記解析器は、前記第１〜第３の加速度検出器を水平な第１の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に水平に直交する第２の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記第１〜第３の加速度検出器のうち、あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｘとして検出すると共に、該診断周波数ｆｘ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣを検出し、前記解析器はまた、前記第１〜第３の加速度検出器を前記第２の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｙとして検出すると共に、該診断周波数ｆｙ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣを検出し、前記解析器は更に、前記診断周波数fｘを用いて前記第１の方向の動的評点ＤＨＸＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＸＣを用いて前記第１の方向の壁倍率ＭＸａを算出し、更に前記第１の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＸｒと算出された壁倍率ＭＸａと前記加速度検出値αＮ、αＳを用いて前記第１の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｎ、Ｍｓを算出する一方、前記診断周波数fｙを用いて前記第２の方向の動的評点ＤＨＹＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＹＣを用いて前記第２の方向の壁倍率ＭＹａを算出し、更に前記第２の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＹｒと算出された壁倍率ＭＹａと前記加速度検出値αＥ、αＷを用いて前記第２の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｅ、Ｍｗを算出することを特徴とする。
【００１２】
本耐震診断システムにおいては、前記第１の方向、第２の方向はそれぞれ南北方向、東西方向であり、前記解析器は、はじめに、以下の式、
ＤＨＸ＝（２πｆｘ）２／ｇ
ＤＨＹ＝（２πｆｙ）２／ｇ
但し、ｇは重力の加速度９８０（ｃｍ／ｓｅｃ２）、
を用いて第１の方向の動的評点ＤＨＸ、第２の方向の動的評点ＤＨＹを算出し、
次に、以下の式、
ＤＨＸＣ＝
［ＤＨＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
ＤＨＹＣ＝
［ＤＨＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
を用いて、前記動的評点ＤＨＸＣ、動的評点ＤＨＹＣを算出し、
続いて、以下の式、
ＭＸａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＸＣ）−１
ＭＹａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＹＣ）−１
を用いて前記壁倍率ＭＸａ、ＭＹａを算出し、
更に、以下の式
Ｍｎ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｎ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｓ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｓ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｅ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｅ／（αｅ＋αｗ）
Ｍｗ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｗ／（αｅ＋αｗ）
を用いて、前記北側の不足壁倍率Ｍｎ、南側の不足壁倍率Ｍｓ、東側の不足壁倍率Ｍｅ、西側の不足壁倍率Ｍｗを算出する。
【００１３】
本耐震診断システムにおいてはまた、
前記解析器は更に、以下の式、
ＫｄＸ＝（２４０×Ｒ×ＭＸａ×Ｓ）／Ｈ
ＫｄＹ＝（２４０×Ｒ×ＭＹａ×Ｓ）／Ｈ、
但し、Ｒは建築基準法で定められた必要壁倍率、Ｓは建物の１階の面積（ｍ２）、Ｈは建物基礎の上面から加振機の設置床面までの階高（ｃｍ）、
を用いて前記第１の方向の保有耐力ＫｄＸ、前記第２の方向の保有耐力ＫｄＹを算出し、
続いて、前記加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣと算出された保有耐力ＫｄＸに基づいて、以下の式、
ＫｄＸＮ＝
［ＫｄＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＳ＝
［ＫｄＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＣ＝
［ＫｄＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
を用いて北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣを算出し、
同様にして、前記加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣと算出された保有耐力ＫｄＹに基づいて、以下の式、
ＫｄＹＥ＝
［ＫｄＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＷ＝
［ＫｄＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＣ＝
［ＫｄＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝、
を用いて東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣを算出する。
【００１４】
本耐震診断システムにおいてはまた、
前記解析器は更に、地震発生時に建物が無傷状態を保てる（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値として、以下の式、
αＸ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＸ）２×（Ｈ／１２０）／τｘ｝
αＹ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＹ）２×（Ｈ／１２０）／τｙ｝
但し、τｘ、τｙはそれぞれ東西方向、南北方向の振動増幅率、
を用いて、東西方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）、南北方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
続いて、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＮ、αＳ、αＸＣを用いて、以下の式、
αＸＮ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
により、建物の北側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）、南側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＣ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
更に、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＥ、αＷ、αＹＣを用いて、以下の式、
αＹＥ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
により、建物の東側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）、西側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＣ（Ｈ／１２０）を算出する。
【００１５】
なお、前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝
｛（ＤＨＸｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×ＭＸａ）
τｙ＝
｛（ＤＨＹｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／｛２４０×Ｒ×ＭＹａ｝
で与えられる。
【００１６】
なお、前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝（ｆｘ／ｆｆ）２
τｙ＝（ｆｙ／ｆｆ）２
但し、ｆｆは計算によって求められる固有周波数、
で与えられても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、建物自体の持つ耐震性能を計測し、より効果的で安価に耐震補強のできる手法が提供される。すなわち、本発明による耐震診断システムは、まず、その建物の持つ固有の不足壁倍率を計測器及び解析器を使用して正確に算出、表示できる。これにより、顧客は自身の建物の周りで発生する近い将来の地震に対し建物が倒壊しないだけの十分安心できる補強を考えることができる。補強は、壁の補強、筋交の補強、梁の補強、床板の補強、重い屋根を軽い屋根に代える間接的な補強方法のいずれも事前に評価し、実施することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照して、本発明による耐震性能診断を実施するための耐震診断システムについて説明する。本システムは、周波数可変の加振信号を発生する任意波発振器１１、加振信号を増幅する電力増幅器１２、電力増幅器１２からの増幅された加振信号で建物に対して加振を行なう加振機２０、加振機２０で加振されている間の加速度を検出する第１、第２、第３の加速度検出器２１、２２、２３、これらの検出信号を増幅するための第１、第２、第３の増幅器１３、１７、２４、アナログ信号である検出信号をディジタルの加速度信号に変換する第１、第２、第３のＡ／Ｄ変換器１４、１８、２５、解析器１５、パラメータ入力部１９を含む。ここでは、本発明を２階建ての戸建住宅に適用する場合について説明するが、１階建てや３階建て以上の建物にも適用可能であることは言うまでもない。また、新築、中古の別は問わない。
【００１９】
２階建ての場合、図２に示すように、加振機２０、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３は２階の床に設置され、特に第３の加速度検出器２３は建物１の重心対応位置またはその近傍に設置された加振機２０に近い位置に設置される。ここで、建物基礎１０１の上面から２階の床までの高さを階高Ｈと呼ぶものとし、３００（ｃｍ）を採用するものとする。平屋建ての場合には、階高Ｈは建物基礎の上面から加振機の設置床面までの高さとなる。
【００２０】
図３は、図２に示された加振機２０、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３の設置形態を平面図で示す。図３は、加振機２０で東西方向（第２の方向）（以下、東西方向をＸ方向と呼び、南北方向をＹ方向と呼ぶことがある）について起振する場合について示す。この場合、２階床の北方向端部、南方向端部にそれぞれ、第１、第２の加速度検出器２１、２２が設置され、建物１の重心対応位置またはその近傍に設置された加振機２０に近い中央位置に第３の加速度検出器２３が設置される。すなわち、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３はＹ方向（南北方向）に並設される。一方、加振機２０で南北方向（第１の方向）（Ｙ方向）について起振する場合、２階床の東方向端部、西方向端部にそれぞれ、第１、第２の加速度検出器２１、２２が設置され、加振機２０に近い中央位置に第３の加速度検出器２３が設置される。すなわち、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３はＸ方向（東西方向）に並設される。
【００２１】
次に、本システムによる耐震性能診断について説明する。以下の耐震性能診断は、解析器１５の記憶装置にインストールされている耐震性能診断のための解析処理プログラム（耐震診断プログラム）に基づいて行われる。従って、解析器１５は、パーソナルコンピュータ、特にポータブルタイプのパーソナルコンピュータによって実現され、耐震診断に際しては記憶装置から解析処理プログラムを読み出して解析処理を実行する。この場合、パラメータ入力部１９はキーボードで実現される。また、増幅器、Ａ／Ｄ変換器は解析器に内蔵されていても良い。
【００２２】
１．建物の動的評点（耐震強度）の算出
本明細書で使用される動的評点というのは、耐震強度のランクとして国の定める「評点」に対応する値であると考えて良い。
【００２３】
図１において、任意波発振器１１に対して波形を指定することにより、任意波発振器１１から、ここでは正弦波が発生され、電力増幅器１２で増幅されて加振機２０に与えられる。加振機２０は増幅された正弦波に基づいて建物１を水平方向に振動させる。その時の建物１の加速度が第１〜第３の加速度検出器２１〜２３で検出される。第１〜第３の加速度検出器２１〜２３で検出された加速度信号は、第１〜第３の増幅器１３、１７、２４で増幅され第１〜第３のＡ／Ｄ変換器１４、１８、２５でディジタル信号に変換されて解析器１５に与えられる。解析器１５は、前述のように解析処理プログラムに基づいて信号処理及び解析処理を行うものである。解析器１５にはまた、任意波発振器１１からの正弦波信号が周波数信号として与えられる。
【００２４】
なお、任意波発振器１１は周波数の異なる複数種類の正弦波信号を発生することができるほか、ランダム波信号としてマルチサイン信号、スウェプトサイン信号を発生することができる。マルチサイン信号というのは、異なる周波数ｆ１〜ｆｎの正弦波信号を様々な振幅を持つように合成した信号である。一方、スウェプトサイン信号というのは、異なる周波数ｆ１〜ｆｎの正弦波信号を振幅が一定の状態になるように合成した信号で、いわば周波数変調波である。
【００２５】
第１〜第３の加速度検出器のうち、第３の加速度検出器２３で検出される加速度をＵｈとすると、加速度Ｕｈと加振機２０による加振周波数ｆ（任意波発振器１１からの信号周波数）との関係は図４のようになる。つまり、加速度Ｕｈは加振周波数ｆがある値ｆ０になるとピーク値を示す。この周波数は診断周波数（あるいは共振周波数）と呼ばれ、解析器１５で検出される。ここで、図３に示すように、Ｘ方向について起振した場合に第３の加速度検出器２３について検出された診断周波数をｆｘとし、Ｙ方向について起振した場合に第３の加速度検出器２３について検出された診断周波数をｆｙとする。また、Ｘ方向について起振した場合、第３の加速度検出器２３について診断周波数ｆｘを検出した時に第１、第２、第３の加速度検出器（北側、南側、中央の加速度検出器）２１、２２、２３で検出された加速度をαＮ、αＳ、αＸＣとする。同様に、Ｙ方向について起振した場合、第３の加速度検出器２３について診断周波数ｆｙを検出した時に第１、第２、第３の加速度検出器（東側、西側、中央の加速度検出器）２１、２２、２３で検出された加速度をαＥ、αＷ、αＹＣとする。
【００２６】
Ｘ方向の起振、Ｙ方向の起振の結果、解析器１５は、任意波発振器１１からの周波数信号と第３のＡ／Ｄ変換器２５からの加速度検出信号により、上記診断周波数ｆｘ、ｆｙを検出すると共に、加速度αＮ、αＳ、αＸＣと加速度αＥ、αＷ、αＹＣを検出する。続いて、解析器１５は、以下２つの式（１）に基づいてＸ方向の動的評点ＤＨＸ、Ｙ方向の動的評点ＤＨＹを算出する。
【００２７】
ＤＨＸ＝（２πｆｘ）２／ｇ
ＤＨＹ＝（２πｆｙ）２／ｇ （１）
【００２８】
式（１）において、ｇは重力の加速度９８０（ｃｍ／ｓｅｃ２）である。
【００２９】
上記式（１）は以下のようにして導かれたものである。
【００３０】
一般的に、建物の強さ（剛性）は建物のばね定数Ｋで表され、非特許文献１によると、固有円振動数ω（＝２πｆ）とばね定数Ｋとの間に、２π／ω＝２π（ｍ／Ｋ）１／２（但し、ｍは質量）の関係があるとされている。この式からＫ＝ｍ×ω２となり、質量ｍはＷＵ／ｇで与えられることから、
Ｋ＝［（２πｆｆ）２×ＷＵ］／ｇ （２）
が得られる。なお、ｆｆは固有周波数（設計値として計算される値）、ＷＵは建物１の上部荷重であり、２階建住宅の場合、図２に示すように、建物基礎１０１の上面から所定の高さｈ１（ｍ）、ここでは１．３５（ｍ）の高さより上方の建物１の重量が建物１の１ｍ２当たりの上部荷重ＷＵ（ｋＮ）として扱われる。上部荷重ＷＵは設計図面から計算されるが、一例を挙げると、軽量材による軽い屋根の場合３．４２（ｋＮ／ｍ２）、重量材による重い屋根の場合４．２０（ｋＮ／ｍ２）という値が採用されている。
【００３１】
ここで、本発明者は、上記式（２）を以下の式（３）のように変形することで、上記式（１）による動的評点ＤＨを得ることができるようにした。
【００３２】
ＤＨ＝Ｋ／ＷＵ＝［（２πｆ０）２×ＷＵ］／（ｇ×ＷＵ） （３）
＝（２πｆ０）２／ｇ
【００３３】
前述したように、加振機２０による起振は、２階の床面に規定したＸ方向（東西方向）及びＹ方向（南北方向）に関して行なわれる。そして、建物１を加振機２０によりＸ方向に起振して得られた診断周波数ｆＸ、Ｙ方向に起振して得られた診断周波数ｆＹからＸ方向、Ｙ方向の動的評点ＤＨＸ、ＤＨＹが算出される。Ｘ方向を東西方向とし、Ｙ方向を南北方向とするのは、通常、住宅は南向きに建てられるからである。
【００３４】
次に、解析器１５は、Ｘ方向に起振して検出された加速度αＮ、αＳ、αＸＣと算出された動的評点ＤＨＸに基づいて以下の３つの式（４）により、北側、南側、中央の動的評点ＤＨＸＮ、ＤＨＸＳ、ＤＨＸＣを算出する。
【００３５】
ＤＨＸＮ＝
［ＤＨＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＤＨＸＳ＝
［ＤＨＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＤＨＸＣ＝
［ＤＨＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝ （４）
【００３６】
同様に、解析器１５は、Ｙ方向に起振して検出された加速度αＥ、αＷ、αＹＣと算出された動的評点ＤＨＹに基づいて以下の式（５）により、東側、西側、中央の動的評点ＤＨＹＥ、ＤＨＹＷ、ＤＨＹＣを算出する。
【００３７】
ＤＨＹＥ＝
［ＤＨＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＤＨＹＷ＝
［ＤＨＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＤＨＹＣ＝
［ＤＨＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝ （５）
【００３８】
以上のように、解析器１５は、解析処理プログラムに基づいて、加振機２０によりＸ方向に加振して得られた診断周波数ｆＸとその時の第１、第２、第３の加速度検出器２１、２２、２３の加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣ、重力の加速度ｇを用いて上記式（１）、（４）により、北側、南側、中央の動的評点ＤＨＸＮ、ＤＨＸＳ、ＤＨＸＣを自動的に算出して結果を記憶装置に保存すると共に、ディスプレイにて表示したり、プリントアウトしたりする。
【００３９】
同様にして、解析器１５は、解析処理プログラムに基づいて、加振機２０によりＹ方向に加振して得られた診断周波数ｆｙとその時の第１、第２、第３の加速度検出器２１、２２、２３の加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣ、重力の加速度ｇを用いて上記式（１）、（５）により、東側、西側、中央の動的評点ＤＨＹＥ、ＤＨＹＷ、ＤＨＹＣを自動的に算出して結果を記憶装置に保存すると共に、ディスプレイにて表示したり、プリントアウトしたりする。
【００４０】
以上のようにして、本耐震診断システムによれば、耐震強度のランクとして国の定める「評点」に対応する動的評点を得ることができる。
【００４１】
２．建物の不足壁倍、不足壁量の算出
壁倍というのは、建物１の壁率の倍数（壁倍率）であり、解析器１５でこれを算出することで、建物１の壁に対する補強の必要性の有無を判定するために用いる。
【００４２】
壁倍は、以下の式（６）で表されるが、２種類がある。
【００４３】
壁倍Ｍ＝２×（動的評点ＤＨ）−１ （６）
要求壁倍Ｍｒ＝２×（建物所有者により要求される動的評点ＤＨｒ）−１
Ｘ方向の実際の壁倍ＭＸａ＝
２×（上記１で算出された中央の動的評点ＤＨＸＣ）−１
Ｙ方向の実際の壁倍ＭＹａ＝
２×（上記１で算出された中央の動的評点ＤＨＹＣ）−１
【００４４】
なお、建物所有者により要求される動的評点ＤＨｒは、１を越え、１．５以下程度と考えて良く、従って、要求壁倍Ｍｒは１〜２程度である。なお、要求壁倍はＸ方向の壁倍ＭＸｒ、Ｙ方向の壁倍ＭＹｒを別々に設定しても良いが、通常は同じ値である。
【００４５】
解析器１５は、以下の式（７）に基づいて北側、南側の壁のそれぞれについて不足壁倍Ｍｎ、Ｍｓを算出する。
【００４６】
北側の不足壁倍Ｍｎ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｎ／（αｎ＋αｓ）
南側の不足壁倍Ｍｓ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｓ／（αｎ＋αｓ） （７）
【００４７】
続いて、解析器１５は、以下の式（８）に基づいて東側、西側の壁のそれぞれについて不足壁倍Ｍｅ、Ｍｗを算出する。
【００４８】
東側の不足壁倍Ｍｅ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｅ／（αｅ＋αｗ）
西側の不足壁倍Ｍｗ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｗ／（αｅ＋αｗ） （８）
【００４９】
ところで、現行建築基準法によると、新築住宅では、耐震等級１の場合、地震力に対する所要壁量は２９（ｃｍ／ｍ２）と規定されている。中古住宅の場合、動的評点（建築基準法による評点）１．００がこれに相当する。解析器１５は、Ｘ方向、Ｙ方向の不足壁倍を算出すると、算出値に建物の１階の面積Ｓ（ｍ２）を乗算して不足壁量を算出する。１枚当たりの壁量は通常９１（ｃｍ）（壁率１の壁）とされていることから、［算出された不足壁量（ｃｍ）／９１］により追加補強すべき壁の枚数を算出する。なお、壁倍２の壁が用いられる場合には、壁量は半分で済むことは言うまでも無い。
【００５０】
３．建物の保有耐力の算出
建物１のＸ方向の保有耐力ＫｄＸ、Ｙ方向の保有耐力ＫｄＹは、以下の２つの式（９）で表される。
【００５１】
ＫｄＸ＝（２πｆｘ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τｘ）
ＫｄＹ＝（２πｆｙ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τｙ） （９）
【００５２】
τｘ、τｙはそれぞれＸ方向、Ｙ方向の振動増幅率であり、以下のようにして導出される。
【００５３】
建物の設計上の耐力（必要耐力）ＫＳは、以下の式（９−１）で算出される。
【００５４】
ＫＳ＝［２／（Ｈ／１２０）］×Ｓ×Ｒ×Ｍ （９−１）
ここで、［２／（Ｈ／１２０）］は壁率が１の壁の耐力を意味する。Ｒは建築基準法で定められた必要壁率であり、一例を挙げると、軽量材による軽い屋根の場合０．２９、重量材による重い屋根の場合０．３３という値が定められている。また、Ｍは壁倍である。
【００５５】
一方、計測により求められる保有耐力は、上記式（９）より、以下の式（１０）で表される。
【００５６】
Ｋｄ＝（２πｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ） （１０）
【００５７】
ここで、ＫＳ＝Ｋｄとおき、上記式（３）を代入して振動増幅率τを求める。
【００５８】
［２／（Ｈ／１２０）］×Ｓ×Ｒ×Ｍ＝
（２πｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）＝
（ＤＨ）×Ｓ×ＷＵ／τ
【００５９】
振動増幅率τは、以下の式（１１）で表される。
【００６０】
τ＝
｛（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×Ｍ） （１１）
【００６１】
上記式（１０）は更に、上記式（３）、（１１）を利用して、以下の式（１２）のように変形することができる。
【００６２】
Ｋｄ＝（２πｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）
＝｛［（２πｆ）２／ｇ］×Ｓ×ＷＵ｝／｛［（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ）］／
（２４０×Ｒ×Ｍ）｝
＝［（ＤＨ）×ＷＵ×Ｓ×２４０×Ｒ×Ｍ］／［（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ］
＝（２４０×Ｒ×Ｍ×Ｓ）／Ｈ （１２）
【００６３】
解析器１５は、以上のようにして得られた変形式（１２）を用いて、以下の２つの式（１３）により、建物１のＸ方向の保有耐力ＫｄＸ、Ｙ方向の保有耐力ＫｄＹを算出する。
【００６４】
ＫｄＸ＝（２４０×Ｒ×ＭＸａ×Ｓ）／Ｈ
ＫｄＹ＝（２４０×Ｒ×ＭＹａ×Ｓ）／Ｈ （１３）
【００６５】
続いて、解析器１５は、Ｘ方向に起振して検出された加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣと算出された保有耐力ＫｄＸに基づいて、以下の３つの式（１４）により、北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣを算出する。なお、中央の保有耐力ＫｄＸＣは床の保有耐力（剛性）を意味する。
【００６６】
ＫｄＸＮ＝
［ＫｄＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＳ＝
［ＫｄＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＣ＝
［ＫｄＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝ （１４）
【００６７】
同様に、解析器１５は、Ｙ方向に起振して検出された加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣと算出された保有耐力ＫｄＹに基づいて、以下の３つの式（１５）により、東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣを算出する。中央の保有耐力ＫｄＹＣも床の保有耐力（剛性）である。
【００６８】
ＫｄＹＥ＝
［ＫｄＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＷ＝
［ＫｄＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＣ＝
［ＫｄＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝ （１５）
【００６９】
以上のようにして北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣが得られたら、これらの３つの値が実質上等しくなるように補強を行なう。補強は、壁、梁、床板等で行なわれるのが好ましい。
【００７０】
同様にして、東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣについても、これらの３つの値が実質上等しくなるように補強を行なう。
【００７１】
４．地震発生時、建物が無傷状態を保てる｛（Ｈ／１２０）ラジアン｝加速度値の算出
建物は、その耐力のほとんどが壁によって得られるように構成されている。そして、この壁は壁の強さ（剛性）に関係なく（Ｈ／１２０）ラジアン（階高Ｈ＝３００ｃｍで２．５ｃｍの揺れ）までの変形に対しては弾性体として働き、それ以上の例えば（Ｈ／５０）ラジアン、（Ｈ／３０）ラジアンでは塑性域に入る。従って、（Ｈ／１２０）ラジアンまでの変形では無傷の領域と言えるので、地震等により（Ｈ／１２０）ラジアンまで揺れる時の加速度（地震力）を知ることで、地震等により建物が被害を受けることの無い最大の地震力がわかる。
【００７２】
解析器１５は、Ｘ方向、Ｙ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）、αＹ（Ｈ／１２０）を以下の２つの式（１６）により算出する。
【００７３】
Ｘ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＸ（Ｈ／１２０）＝
｛（２πｆＸ）２×（Ｈ／１２０）／τＸ｝
Ｙ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＹ（Ｈ／１２０）＝
｛（２πｆＹ）２×（Ｈ／１２０）／τＹ｝ （１６）
【００７４】
τｘ、τｙはそれぞれＸ方向、Ｙ方向の振動増幅率であり、式（１１）に関連して説明したように、以下の式に基づいて算出される。
【００７５】
τｘ＝
｛（ＤＨＸｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×ＭＸａ）
τｙ＝
｛（ＤＨＹｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／｛２４０×Ｒ×ＭＹａ｝
【００７６】
解析器１５は続いて、算出されたＸ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＸ（Ｈ／１２０）と、検出された加速度値αＮ、αＳ、αＸＣを用いて、以下の３つの式（１７）により、建物１の北側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）、南側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）、中央の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＣ（Ｈ／１２０）を算出する。
【００７７】
北側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＸＮ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
南側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＸＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
中央の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＸＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝ （１７）
【００７８】
同様にして、解析器１５は、算出されたＹ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＹ（Ｈ／１２０）と、検出された加速度値αＥ、αＷ、αＹＣを用いて、以下の３つの式（１８）により、建物１の東側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）、西側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）、中央の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＣ（Ｈ／１２０）を算出する。
【００７９】
東側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＹＥ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
西側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＹＷ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
中央の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＹＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝ （１８）
【００８０】
ところで、国土交通省の定めによる一般診断法においては、評点という数値を用い、図５に示されるような震度と評点の関係で地震による被害状況を表すようにしている。
【００８１】
これに対し、上述した本実施形態による耐震性能診断では、主に、住宅の壁の強さが東、西、南、北について同じでないと地震時にねじれが生じて倒壊する可能性があることから、東、西、南、北について壁が同じ強さを有しているかを判別できるようにしている。
【００８２】
解析器１５は上記の各計算の結果として、以下の項目の表示を行なう。
【００８３】
東側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）
西側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）
南側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）
北側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）
東側の壁倍、壁量の不足値
西側の壁倍、壁量の不足値
南側の壁倍、壁量の不足値
北側の壁倍、壁量の不足値
【００８４】
以上のようにして、建物が無傷状態を保てる｛（Ｈ／１２０）ラジアン｝加速度値を東西南北の各壁について算出すると共に不足壁倍や不足壁量を算出して大地震に対する壁補強の必要性の判別を行なうのみならず、東西南北の壁についてばらつきの有無を判別してねじれによる倒壊を防ぐ壁補強対策を講じることができる。
【００８５】
なお、上記説明では、振動増幅率τの算出に、上記式（１１）による、
τ＝｛（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×Ｍ）
を用いたが、以下の式を用いても良い。
【００８６】
τ＝（診断周波数ｆ０／固有周波数ｆｆ）２ （１９）
【００８７】
固有周波数ｆｆは以下の式（２０）による計算によって算出される、いわば設計値である。
【００８８】
ｆｆ＝（１／２π）×｛（Ｋｓ×ｇ）／（ＷＵ×Ｓ）｝１／２ （２０）
【００８９】
また、ＫＳは、項目３の建物の保有耐力の算出で説明した式（９−１）で表される建物の設計上の耐力（必要耐力）である。
【００９０】
そして、建物の保有耐力Ｋｄは前述した式（９）により、以下のように表される。
【００９１】
Ｋｄ＝（２πｆ０）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）
【００９２】
ここで、診断時の耐力は振動増幅率τによって増幅されている。実際の耐力は振動増幅率が１であるので、これと比較して、以下のようにおくと、
（２πｆ０）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）＝（２πｆｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×１）
τ＝（ｆ０／ｆｆ）２
で表すことができる。
【００９３】
これにより、Ｘ方向の振動増幅率τｘを、
τｘ＝（ｆｘ／ｆｆ）２
とし、Ｙ方向の振動増幅率τｙを、
τｙ＝（ｆｙ／ｆｆ）２
としても良い。
【００９４】
以上説明した本発明の実施形態による耐震診断システムによれば、建物自体の持つ耐震性能を計測し、より効果的で安価に耐震補強のできる手法が提供される。すなわち、本実施形態による耐震診断システムは、まず、その建物の持つ固有の動的評点（耐震強度）を目視でなく計測器及び解析器を使用して正確に表示できるほか、補強の目安となる耐力、不足壁倍、不足壁量（筋交を含む）、更には地震発生時に建物が無傷状態を保てる｛（Ｈ／１２０）ラジアン｝加速度値を容易に導出できる。これにより、顧客は自身の建物の周りで発生する近い将来の地震に対し建物が倒壊しないだけの十分安心できる補強を考えることができる。補強は、壁の補強、筋交の補強、梁の補強、床板の補強、重い屋根を軽い屋根に代える間接的な補強方法のいずれも事前に評価し、実施することが可能である。
【００９５】
また、本実施形態による耐震診断システムによって建物の東西南北に関して上記各数値の算出が容易に正しく行なわれることにより、地震対策として地震発生時に建物がねじれによって倒壊することがない様、建物の地震に対する脆弱部分の改修も可能となることから、有効な耐震性能診断並びに補強の補助手段として威力を発揮することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１は、本発明による耐震診断を実施するための耐震診断システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、２階建て住宅の場合の計測機器の設置形態及び建物上部荷重の定義を説明するための図である。
【図３】図３は、２階建て住宅の場合の計測機器の設置形態を説明するための平面図である。
【図４】図４は、図１の加振機により住宅を加振した際に得られる加振周波数と加速度検出器で検出される加速度の関係を示した図である。
【図５】図５は、震度と評点の関係で地震による被害状況を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 建物
２０ 加振機
２１ 第１の加速度検出器
２２ 第２の加速度検出器
２３ 第３の加速度検出器
【技術分野】
【０００１】
本発明は建物、特に住宅家屋の耐震性能を診断する耐震診断システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、建物の建築に際しては耐震設計が施される。一般住宅家屋でも耐震構造に加えて、免震構造や減震構造を採用した建築が増えつつあるが、免震構造や減震構造は高価であることから、その増加率は新築住宅の増加率に比べれば低い。
【０００３】
想定される震度を考慮した耐震構造を採用する場合であっても、住宅が構築される地盤には一種、二種、三種の種別があり、その種別に応じた設計が必要である。しかしながら、このようにして設計された値はあくまでも一般式に基づく設計値であり、設計値が基準を満足していれば安全かと言えば、必ずしもそうであるとは言えない。
【０００４】
このような現状から、新築住宅の購買者には、購入した住宅が実際にどの程度の耐震性能を持つのかを知りたいという欲求がある。つまり、設計値に基づいて求められる耐震性能は、一般式に基づくものであって、実際の住宅構造や地盤状況を考慮したものではないので、あくまでも目安程度のものに過ぎないという心配があるからである。
【０００５】
一方、耐震性能数値の取得欲求は新築住宅の購買者に限らず、現在住んでいる住宅、いわば中古住宅の所有者も同様であるが、設計値をそのまま当てはめて計算することは難しい。
【０００６】
【非特許文献１】「耐震・免震・制震のはなし」第７８−７９頁、斉藤大樹著、２００５年７月２６日、日刊工業新聞社発行
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
建物の耐震性能を示す数値として、例えば耐震強度がある。耐震強度は、建物に対して様々な計測を行い、その計測結果を用いて計算で算出することができる。しかしながら、計測作業は煩雑であり、耐震強度計算も１つの計算式で与えられるものではなく、複雑である。
【０００８】
このような問題点に鑑み、本発明は、建物の耐震性能を簡単に取得できるような耐震診断システムを提供しようとするものである。
【０００９】
本発明はまた、新築の建物のみならず、中古の建物にも適用可能な耐震診断システムを提供することにある。
【００１０】
本発明は更に、建物の耐震性能が不足する場合に補強の目安を簡単に知ることのできる耐震性能診断システムを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の態様による耐震診断システムは、建物に配置されて可変の加振周波数で建物を加振するための加振機と、建物に配置されて該建物が加振されている時に第１〜第３の検出信号を出力する第１〜第３の加速度検出器と、前記加振周波数と前記第１〜第３の検出信号を受けてあらかじめ定められた解析処理を行う解析器を含み、前記解析器は、前記第１〜第３の加速度検出器を水平な第１の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に水平に直交する第２の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記第１〜第３の加速度検出器のうち、あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｘとして検出すると共に、該診断周波数ｆｘ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣを検出し、前記解析器はまた、前記第１〜第３の加速度検出器を前記第２の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｙとして検出すると共に、該診断周波数ｆｙ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣを検出し、前記解析器は更に、前記診断周波数fｘを用いて前記第１の方向の動的評点ＤＨＸＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＸＣを用いて前記第１の方向の壁倍率ＭＸａを算出し、更に前記第１の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＸｒと算出された壁倍率ＭＸａと前記加速度検出値αＮ、αＳを用いて前記第１の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｎ、Ｍｓを算出する一方、前記診断周波数fｙを用いて前記第２の方向の動的評点ＤＨＹＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＹＣを用いて前記第２の方向の壁倍率ＭＹａを算出し、更に前記第２の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＹｒと算出された壁倍率ＭＹａと前記加速度検出値αＥ、αＷを用いて前記第２の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｅ、Ｍｗを算出することを特徴とする。
【００１２】
本耐震診断システムにおいては、前記第１の方向、第２の方向はそれぞれ南北方向、東西方向であり、前記解析器は、はじめに、以下の式、
ＤＨＸ＝（２πｆｘ）２／ｇ
ＤＨＹ＝（２πｆｙ）２／ｇ
但し、ｇは重力の加速度９８０（ｃｍ／ｓｅｃ２）、
を用いて第１の方向の動的評点ＤＨＸ、第２の方向の動的評点ＤＨＹを算出し、
次に、以下の式、
ＤＨＸＣ＝
［ＤＨＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
ＤＨＹＣ＝
［ＤＨＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
を用いて、前記動的評点ＤＨＸＣ、動的評点ＤＨＹＣを算出し、
続いて、以下の式、
ＭＸａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＸＣ）−１
ＭＹａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＹＣ）−１
を用いて前記壁倍率ＭＸａ、ＭＹａを算出し、
更に、以下の式
Ｍｎ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｎ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｓ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｓ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｅ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｅ／（αｅ＋αｗ）
Ｍｗ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｗ／（αｅ＋αｗ）
を用いて、前記北側の不足壁倍率Ｍｎ、南側の不足壁倍率Ｍｓ、東側の不足壁倍率Ｍｅ、西側の不足壁倍率Ｍｗを算出する。
【００１３】
本耐震診断システムにおいてはまた、
前記解析器は更に、以下の式、
ＫｄＸ＝（２４０×Ｒ×ＭＸａ×Ｓ）／Ｈ
ＫｄＹ＝（２４０×Ｒ×ＭＹａ×Ｓ）／Ｈ、
但し、Ｒは建築基準法で定められた必要壁倍率、Ｓは建物の１階の面積（ｍ２）、Ｈは建物基礎の上面から加振機の設置床面までの階高（ｃｍ）、
を用いて前記第１の方向の保有耐力ＫｄＸ、前記第２の方向の保有耐力ＫｄＹを算出し、
続いて、前記加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣと算出された保有耐力ＫｄＸに基づいて、以下の式、
ＫｄＸＮ＝
［ＫｄＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＳ＝
［ＫｄＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＣ＝
［ＫｄＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
を用いて北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣを算出し、
同様にして、前記加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣと算出された保有耐力ＫｄＹに基づいて、以下の式、
ＫｄＹＥ＝
［ＫｄＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＷ＝
［ＫｄＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＣ＝
［ＫｄＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝、
を用いて東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣを算出する。
【００１４】
本耐震診断システムにおいてはまた、
前記解析器は更に、地震発生時に建物が無傷状態を保てる（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値として、以下の式、
αＸ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＸ）２×（Ｈ／１２０）／τｘ｝
αＹ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＹ）２×（Ｈ／１２０）／τｙ｝
但し、τｘ、τｙはそれぞれ東西方向、南北方向の振動増幅率、
を用いて、東西方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）、南北方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
続いて、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＮ、αＳ、αＸＣを用いて、以下の式、
αＸＮ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
により、建物の北側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）、南側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＣ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
更に、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＥ、αＷ、αＹＣを用いて、以下の式、
αＹＥ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
により、建物の東側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）、西側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＣ（Ｈ／１２０）を算出する。
【００１５】
なお、前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝
｛（ＤＨＸｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×ＭＸａ）
τｙ＝
｛（ＤＨＹｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／｛２４０×Ｒ×ＭＹａ｝
で与えられる。
【００１６】
なお、前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝（ｆｘ／ｆｆ）２
τｙ＝（ｆｙ／ｆｆ）２
但し、ｆｆは計算によって求められる固有周波数、
で与えられても良い。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、建物自体の持つ耐震性能を計測し、より効果的で安価に耐震補強のできる手法が提供される。すなわち、本発明による耐震診断システムは、まず、その建物の持つ固有の不足壁倍率を計測器及び解析器を使用して正確に算出、表示できる。これにより、顧客は自身の建物の周りで発生する近い将来の地震に対し建物が倒壊しないだけの十分安心できる補強を考えることができる。補強は、壁の補強、筋交の補強、梁の補強、床板の補強、重い屋根を軽い屋根に代える間接的な補強方法のいずれも事前に評価し、実施することが可能である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図１を参照して、本発明による耐震性能診断を実施するための耐震診断システムについて説明する。本システムは、周波数可変の加振信号を発生する任意波発振器１１、加振信号を増幅する電力増幅器１２、電力増幅器１２からの増幅された加振信号で建物に対して加振を行なう加振機２０、加振機２０で加振されている間の加速度を検出する第１、第２、第３の加速度検出器２１、２２、２３、これらの検出信号を増幅するための第１、第２、第３の増幅器１３、１７、２４、アナログ信号である検出信号をディジタルの加速度信号に変換する第１、第２、第３のＡ／Ｄ変換器１４、１８、２５、解析器１５、パラメータ入力部１９を含む。ここでは、本発明を２階建ての戸建住宅に適用する場合について説明するが、１階建てや３階建て以上の建物にも適用可能であることは言うまでもない。また、新築、中古の別は問わない。
【００１９】
２階建ての場合、図２に示すように、加振機２０、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３は２階の床に設置され、特に第３の加速度検出器２３は建物１の重心対応位置またはその近傍に設置された加振機２０に近い位置に設置される。ここで、建物基礎１０１の上面から２階の床までの高さを階高Ｈと呼ぶものとし、３００（ｃｍ）を採用するものとする。平屋建ての場合には、階高Ｈは建物基礎の上面から加振機の設置床面までの高さとなる。
【００２０】
図３は、図２に示された加振機２０、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３の設置形態を平面図で示す。図３は、加振機２０で東西方向（第２の方向）（以下、東西方向をＸ方向と呼び、南北方向をＹ方向と呼ぶことがある）について起振する場合について示す。この場合、２階床の北方向端部、南方向端部にそれぞれ、第１、第２の加速度検出器２１、２２が設置され、建物１の重心対応位置またはその近傍に設置された加振機２０に近い中央位置に第３の加速度検出器２３が設置される。すなわち、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３はＹ方向（南北方向）に並設される。一方、加振機２０で南北方向（第１の方向）（Ｙ方向）について起振する場合、２階床の東方向端部、西方向端部にそれぞれ、第１、第２の加速度検出器２１、２２が設置され、加振機２０に近い中央位置に第３の加速度検出器２３が設置される。すなわち、第１〜第３の加速度検出器２１〜２３はＸ方向（東西方向）に並設される。
【００２１】
次に、本システムによる耐震性能診断について説明する。以下の耐震性能診断は、解析器１５の記憶装置にインストールされている耐震性能診断のための解析処理プログラム（耐震診断プログラム）に基づいて行われる。従って、解析器１５は、パーソナルコンピュータ、特にポータブルタイプのパーソナルコンピュータによって実現され、耐震診断に際しては記憶装置から解析処理プログラムを読み出して解析処理を実行する。この場合、パラメータ入力部１９はキーボードで実現される。また、増幅器、Ａ／Ｄ変換器は解析器に内蔵されていても良い。
【００２２】
１．建物の動的評点（耐震強度）の算出
本明細書で使用される動的評点というのは、耐震強度のランクとして国の定める「評点」に対応する値であると考えて良い。
【００２３】
図１において、任意波発振器１１に対して波形を指定することにより、任意波発振器１１から、ここでは正弦波が発生され、電力増幅器１２で増幅されて加振機２０に与えられる。加振機２０は増幅された正弦波に基づいて建物１を水平方向に振動させる。その時の建物１の加速度が第１〜第３の加速度検出器２１〜２３で検出される。第１〜第３の加速度検出器２１〜２３で検出された加速度信号は、第１〜第３の増幅器１３、１７、２４で増幅され第１〜第３のＡ／Ｄ変換器１４、１８、２５でディジタル信号に変換されて解析器１５に与えられる。解析器１５は、前述のように解析処理プログラムに基づいて信号処理及び解析処理を行うものである。解析器１５にはまた、任意波発振器１１からの正弦波信号が周波数信号として与えられる。
【００２４】
なお、任意波発振器１１は周波数の異なる複数種類の正弦波信号を発生することができるほか、ランダム波信号としてマルチサイン信号、スウェプトサイン信号を発生することができる。マルチサイン信号というのは、異なる周波数ｆ１〜ｆｎの正弦波信号を様々な振幅を持つように合成した信号である。一方、スウェプトサイン信号というのは、異なる周波数ｆ１〜ｆｎの正弦波信号を振幅が一定の状態になるように合成した信号で、いわば周波数変調波である。
【００２５】
第１〜第３の加速度検出器のうち、第３の加速度検出器２３で検出される加速度をＵｈとすると、加速度Ｕｈと加振機２０による加振周波数ｆ（任意波発振器１１からの信号周波数）との関係は図４のようになる。つまり、加速度Ｕｈは加振周波数ｆがある値ｆ０になるとピーク値を示す。この周波数は診断周波数（あるいは共振周波数）と呼ばれ、解析器１５で検出される。ここで、図３に示すように、Ｘ方向について起振した場合に第３の加速度検出器２３について検出された診断周波数をｆｘとし、Ｙ方向について起振した場合に第３の加速度検出器２３について検出された診断周波数をｆｙとする。また、Ｘ方向について起振した場合、第３の加速度検出器２３について診断周波数ｆｘを検出した時に第１、第２、第３の加速度検出器（北側、南側、中央の加速度検出器）２１、２２、２３で検出された加速度をαＮ、αＳ、αＸＣとする。同様に、Ｙ方向について起振した場合、第３の加速度検出器２３について診断周波数ｆｙを検出した時に第１、第２、第３の加速度検出器（東側、西側、中央の加速度検出器）２１、２２、２３で検出された加速度をαＥ、αＷ、αＹＣとする。
【００２６】
Ｘ方向の起振、Ｙ方向の起振の結果、解析器１５は、任意波発振器１１からの周波数信号と第３のＡ／Ｄ変換器２５からの加速度検出信号により、上記診断周波数ｆｘ、ｆｙを検出すると共に、加速度αＮ、αＳ、αＸＣと加速度αＥ、αＷ、αＹＣを検出する。続いて、解析器１５は、以下２つの式（１）に基づいてＸ方向の動的評点ＤＨＸ、Ｙ方向の動的評点ＤＨＹを算出する。
【００２７】
ＤＨＸ＝（２πｆｘ）２／ｇ
ＤＨＹ＝（２πｆｙ）２／ｇ （１）
【００２８】
式（１）において、ｇは重力の加速度９８０（ｃｍ／ｓｅｃ２）である。
【００２９】
上記式（１）は以下のようにして導かれたものである。
【００３０】
一般的に、建物の強さ（剛性）は建物のばね定数Ｋで表され、非特許文献１によると、固有円振動数ω（＝２πｆ）とばね定数Ｋとの間に、２π／ω＝２π（ｍ／Ｋ）１／２（但し、ｍは質量）の関係があるとされている。この式からＫ＝ｍ×ω２となり、質量ｍはＷＵ／ｇで与えられることから、
Ｋ＝［（２πｆｆ）２×ＷＵ］／ｇ （２）
が得られる。なお、ｆｆは固有周波数（設計値として計算される値）、ＷＵは建物１の上部荷重であり、２階建住宅の場合、図２に示すように、建物基礎１０１の上面から所定の高さｈ１（ｍ）、ここでは１．３５（ｍ）の高さより上方の建物１の重量が建物１の１ｍ２当たりの上部荷重ＷＵ（ｋＮ）として扱われる。上部荷重ＷＵは設計図面から計算されるが、一例を挙げると、軽量材による軽い屋根の場合３．４２（ｋＮ／ｍ２）、重量材による重い屋根の場合４．２０（ｋＮ／ｍ２）という値が採用されている。
【００３１】
ここで、本発明者は、上記式（２）を以下の式（３）のように変形することで、上記式（１）による動的評点ＤＨを得ることができるようにした。
【００３２】
ＤＨ＝Ｋ／ＷＵ＝［（２πｆ０）２×ＷＵ］／（ｇ×ＷＵ） （３）
＝（２πｆ０）２／ｇ
【００３３】
前述したように、加振機２０による起振は、２階の床面に規定したＸ方向（東西方向）及びＹ方向（南北方向）に関して行なわれる。そして、建物１を加振機２０によりＸ方向に起振して得られた診断周波数ｆＸ、Ｙ方向に起振して得られた診断周波数ｆＹからＸ方向、Ｙ方向の動的評点ＤＨＸ、ＤＨＹが算出される。Ｘ方向を東西方向とし、Ｙ方向を南北方向とするのは、通常、住宅は南向きに建てられるからである。
【００３４】
次に、解析器１５は、Ｘ方向に起振して検出された加速度αＮ、αＳ、αＸＣと算出された動的評点ＤＨＸに基づいて以下の３つの式（４）により、北側、南側、中央の動的評点ＤＨＸＮ、ＤＨＸＳ、ＤＨＸＣを算出する。
【００３５】
ＤＨＸＮ＝
［ＤＨＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＤＨＸＳ＝
［ＤＨＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＤＨＸＣ＝
［ＤＨＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝ （４）
【００３６】
同様に、解析器１５は、Ｙ方向に起振して検出された加速度αＥ、αＷ、αＹＣと算出された動的評点ＤＨＹに基づいて以下の式（５）により、東側、西側、中央の動的評点ＤＨＹＥ、ＤＨＹＷ、ＤＨＹＣを算出する。
【００３７】
ＤＨＹＥ＝
［ＤＨＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＤＨＹＷ＝
［ＤＨＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＤＨＹＣ＝
［ＤＨＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝ （５）
【００３８】
以上のように、解析器１５は、解析処理プログラムに基づいて、加振機２０によりＸ方向に加振して得られた診断周波数ｆＸとその時の第１、第２、第３の加速度検出器２１、２２、２３の加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣ、重力の加速度ｇを用いて上記式（１）、（４）により、北側、南側、中央の動的評点ＤＨＸＮ、ＤＨＸＳ、ＤＨＸＣを自動的に算出して結果を記憶装置に保存すると共に、ディスプレイにて表示したり、プリントアウトしたりする。
【００３９】
同様にして、解析器１５は、解析処理プログラムに基づいて、加振機２０によりＹ方向に加振して得られた診断周波数ｆｙとその時の第１、第２、第３の加速度検出器２１、２２、２３の加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣ、重力の加速度ｇを用いて上記式（１）、（５）により、東側、西側、中央の動的評点ＤＨＹＥ、ＤＨＹＷ、ＤＨＹＣを自動的に算出して結果を記憶装置に保存すると共に、ディスプレイにて表示したり、プリントアウトしたりする。
【００４０】
以上のようにして、本耐震診断システムによれば、耐震強度のランクとして国の定める「評点」に対応する動的評点を得ることができる。
【００４１】
２．建物の不足壁倍、不足壁量の算出
壁倍というのは、建物１の壁率の倍数（壁倍率）であり、解析器１５でこれを算出することで、建物１の壁に対する補強の必要性の有無を判定するために用いる。
【００４２】
壁倍は、以下の式（６）で表されるが、２種類がある。
【００４３】
壁倍Ｍ＝２×（動的評点ＤＨ）−１ （６）
要求壁倍Ｍｒ＝２×（建物所有者により要求される動的評点ＤＨｒ）−１
Ｘ方向の実際の壁倍ＭＸａ＝
２×（上記１で算出された中央の動的評点ＤＨＸＣ）−１
Ｙ方向の実際の壁倍ＭＹａ＝
２×（上記１で算出された中央の動的評点ＤＨＹＣ）−１
【００４４】
なお、建物所有者により要求される動的評点ＤＨｒは、１を越え、１．５以下程度と考えて良く、従って、要求壁倍Ｍｒは１〜２程度である。なお、要求壁倍はＸ方向の壁倍ＭＸｒ、Ｙ方向の壁倍ＭＹｒを別々に設定しても良いが、通常は同じ値である。
【００４５】
解析器１５は、以下の式（７）に基づいて北側、南側の壁のそれぞれについて不足壁倍Ｍｎ、Ｍｓを算出する。
【００４６】
北側の不足壁倍Ｍｎ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｎ／（αｎ＋αｓ）
南側の不足壁倍Ｍｓ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｓ／（αｎ＋αｓ） （７）
【００４７】
続いて、解析器１５は、以下の式（８）に基づいて東側、西側の壁のそれぞれについて不足壁倍Ｍｅ、Ｍｗを算出する。
【００４８】
東側の不足壁倍Ｍｅ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｅ／（αｅ＋αｗ）
西側の不足壁倍Ｍｗ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｗ／（αｅ＋αｗ） （８）
【００４９】
ところで、現行建築基準法によると、新築住宅では、耐震等級１の場合、地震力に対する所要壁量は２９（ｃｍ／ｍ２）と規定されている。中古住宅の場合、動的評点（建築基準法による評点）１．００がこれに相当する。解析器１５は、Ｘ方向、Ｙ方向の不足壁倍を算出すると、算出値に建物の１階の面積Ｓ（ｍ２）を乗算して不足壁量を算出する。１枚当たりの壁量は通常９１（ｃｍ）（壁率１の壁）とされていることから、［算出された不足壁量（ｃｍ）／９１］により追加補強すべき壁の枚数を算出する。なお、壁倍２の壁が用いられる場合には、壁量は半分で済むことは言うまでも無い。
【００５０】
３．建物の保有耐力の算出
建物１のＸ方向の保有耐力ＫｄＸ、Ｙ方向の保有耐力ＫｄＹは、以下の２つの式（９）で表される。
【００５１】
ＫｄＸ＝（２πｆｘ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τｘ）
ＫｄＹ＝（２πｆｙ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τｙ） （９）
【００５２】
τｘ、τｙはそれぞれＸ方向、Ｙ方向の振動増幅率であり、以下のようにして導出される。
【００５３】
建物の設計上の耐力（必要耐力）ＫＳは、以下の式（９−１）で算出される。
【００５４】
ＫＳ＝［２／（Ｈ／１２０）］×Ｓ×Ｒ×Ｍ （９−１）
ここで、［２／（Ｈ／１２０）］は壁率が１の壁の耐力を意味する。Ｒは建築基準法で定められた必要壁率であり、一例を挙げると、軽量材による軽い屋根の場合０．２９、重量材による重い屋根の場合０．３３という値が定められている。また、Ｍは壁倍である。
【００５５】
一方、計測により求められる保有耐力は、上記式（９）より、以下の式（１０）で表される。
【００５６】
Ｋｄ＝（２πｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ） （１０）
【００５７】
ここで、ＫＳ＝Ｋｄとおき、上記式（３）を代入して振動増幅率τを求める。
【００５８】
［２／（Ｈ／１２０）］×Ｓ×Ｒ×Ｍ＝
（２πｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）＝
（ＤＨ）×Ｓ×ＷＵ／τ
【００５９】
振動増幅率τは、以下の式（１１）で表される。
【００６０】
τ＝
｛（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×Ｍ） （１１）
【００６１】
上記式（１０）は更に、上記式（３）、（１１）を利用して、以下の式（１２）のように変形することができる。
【００６２】
Ｋｄ＝（２πｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）
＝｛［（２πｆ）２／ｇ］×Ｓ×ＷＵ｝／｛［（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ）］／
（２４０×Ｒ×Ｍ）｝
＝［（ＤＨ）×ＷＵ×Ｓ×２４０×Ｒ×Ｍ］／［（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ］
＝（２４０×Ｒ×Ｍ×Ｓ）／Ｈ （１２）
【００６３】
解析器１５は、以上のようにして得られた変形式（１２）を用いて、以下の２つの式（１３）により、建物１のＸ方向の保有耐力ＫｄＸ、Ｙ方向の保有耐力ＫｄＹを算出する。
【００６４】
ＫｄＸ＝（２４０×Ｒ×ＭＸａ×Ｓ）／Ｈ
ＫｄＹ＝（２４０×Ｒ×ＭＹａ×Ｓ）／Ｈ （１３）
【００６５】
続いて、解析器１５は、Ｘ方向に起振して検出された加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣと算出された保有耐力ＫｄＸに基づいて、以下の３つの式（１４）により、北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣを算出する。なお、中央の保有耐力ＫｄＸＣは床の保有耐力（剛性）を意味する。
【００６６】
ＫｄＸＮ＝
［ＫｄＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＳ＝
［ＫｄＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＣ＝
［ＫｄＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝ （１４）
【００６７】
同様に、解析器１５は、Ｙ方向に起振して検出された加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣと算出された保有耐力ＫｄＹに基づいて、以下の３つの式（１５）により、東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣを算出する。中央の保有耐力ＫｄＹＣも床の保有耐力（剛性）である。
【００６８】
ＫｄＹＥ＝
［ＫｄＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＷ＝
［ＫｄＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＣ＝
［ＫｄＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝ （１５）
【００６９】
以上のようにして北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣが得られたら、これらの３つの値が実質上等しくなるように補強を行なう。補強は、壁、梁、床板等で行なわれるのが好ましい。
【００７０】
同様にして、東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣについても、これらの３つの値が実質上等しくなるように補強を行なう。
【００７１】
４．地震発生時、建物が無傷状態を保てる｛（Ｈ／１２０）ラジアン｝加速度値の算出
建物は、その耐力のほとんどが壁によって得られるように構成されている。そして、この壁は壁の強さ（剛性）に関係なく（Ｈ／１２０）ラジアン（階高Ｈ＝３００ｃｍで２．５ｃｍの揺れ）までの変形に対しては弾性体として働き、それ以上の例えば（Ｈ／５０）ラジアン、（Ｈ／３０）ラジアンでは塑性域に入る。従って、（Ｈ／１２０）ラジアンまでの変形では無傷の領域と言えるので、地震等により（Ｈ／１２０）ラジアンまで揺れる時の加速度（地震力）を知ることで、地震等により建物が被害を受けることの無い最大の地震力がわかる。
【００７２】
解析器１５は、Ｘ方向、Ｙ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）、αＹ（Ｈ／１２０）を以下の２つの式（１６）により算出する。
【００７３】
Ｘ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＸ（Ｈ／１２０）＝
｛（２πｆＸ）２×（Ｈ／１２０）／τＸ｝
Ｙ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＹ（Ｈ／１２０）＝
｛（２πｆＹ）２×（Ｈ／１２０）／τＹ｝ （１６）
【００７４】
τｘ、τｙはそれぞれＸ方向、Ｙ方向の振動増幅率であり、式（１１）に関連して説明したように、以下の式に基づいて算出される。
【００７５】
τｘ＝
｛（ＤＨＸｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×ＭＸａ）
τｙ＝
｛（ＤＨＹｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／｛２４０×Ｒ×ＭＹａ｝
【００７６】
解析器１５は続いて、算出されたＸ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＸ（Ｈ／１２０）と、検出された加速度値αＮ、αＳ、αＸＣを用いて、以下の３つの式（１７）により、建物１の北側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）、南側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）、中央の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＣ（Ｈ／１２０）を算出する。
【００７７】
北側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＸＮ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
南側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＸＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
中央の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＸＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝ （１７）
【００７８】
同様にして、解析器１５は、算出されたＹ方向の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値：αＹ（Ｈ／１２０）と、検出された加速度値αＥ、αＷ、αＹＣを用いて、以下の３つの式（１８）により、建物１の東側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）、西側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）、中央の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＣ（Ｈ／１２０）を算出する。
【００７９】
東側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＹＥ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
西側の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＹＷ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
中央の｛（１／１２０）ラジアン｝加速度値：αＹＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝ （１８）
【００８０】
ところで、国土交通省の定めによる一般診断法においては、評点という数値を用い、図５に示されるような震度と評点の関係で地震による被害状況を表すようにしている。
【００８１】
これに対し、上述した本実施形態による耐震性能診断では、主に、住宅の壁の強さが東、西、南、北について同じでないと地震時にねじれが生じて倒壊する可能性があることから、東、西、南、北について壁が同じ強さを有しているかを判別できるようにしている。
【００８２】
解析器１５は上記の各計算の結果として、以下の項目の表示を行なう。
【００８３】
東側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）
西側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）
南側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）
北側の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）
東側の壁倍、壁量の不足値
西側の壁倍、壁量の不足値
南側の壁倍、壁量の不足値
北側の壁倍、壁量の不足値
【００８４】
以上のようにして、建物が無傷状態を保てる｛（Ｈ／１２０）ラジアン｝加速度値を東西南北の各壁について算出すると共に不足壁倍や不足壁量を算出して大地震に対する壁補強の必要性の判別を行なうのみならず、東西南北の壁についてばらつきの有無を判別してねじれによる倒壊を防ぐ壁補強対策を講じることができる。
【００８５】
なお、上記説明では、振動増幅率τの算出に、上記式（１１）による、
τ＝｛（ＤＨ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×Ｍ）
を用いたが、以下の式を用いても良い。
【００８６】
τ＝（診断周波数ｆ０／固有周波数ｆｆ）２ （１９）
【００８７】
固有周波数ｆｆは以下の式（２０）による計算によって算出される、いわば設計値である。
【００８８】
ｆｆ＝（１／２π）×｛（Ｋｓ×ｇ）／（ＷＵ×Ｓ）｝１／２ （２０）
【００８９】
また、ＫＳは、項目３の建物の保有耐力の算出で説明した式（９−１）で表される建物の設計上の耐力（必要耐力）である。
【００９０】
そして、建物の保有耐力Ｋｄは前述した式（９）により、以下のように表される。
【００９１】
Ｋｄ＝（２πｆ０）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）
【００９２】
ここで、診断時の耐力は振動増幅率τによって増幅されている。実際の耐力は振動増幅率が１であるので、これと比較して、以下のようにおくと、
（２πｆ０）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×τ）＝（２πｆｆ）２×Ｓ×ＷＵ／（ｇ×１）
τ＝（ｆ０／ｆｆ）２
で表すことができる。
【００９３】
これにより、Ｘ方向の振動増幅率τｘを、
τｘ＝（ｆｘ／ｆｆ）２
とし、Ｙ方向の振動増幅率τｙを、
τｙ＝（ｆｙ／ｆｆ）２
としても良い。
【００９４】
以上説明した本発明の実施形態による耐震診断システムによれば、建物自体の持つ耐震性能を計測し、より効果的で安価に耐震補強のできる手法が提供される。すなわち、本実施形態による耐震診断システムは、まず、その建物の持つ固有の動的評点（耐震強度）を目視でなく計測器及び解析器を使用して正確に表示できるほか、補強の目安となる耐力、不足壁倍、不足壁量（筋交を含む）、更には地震発生時に建物が無傷状態を保てる｛（Ｈ／１２０）ラジアン｝加速度値を容易に導出できる。これにより、顧客は自身の建物の周りで発生する近い将来の地震に対し建物が倒壊しないだけの十分安心できる補強を考えることができる。補強は、壁の補強、筋交の補強、梁の補強、床板の補強、重い屋根を軽い屋根に代える間接的な補強方法のいずれも事前に評価し、実施することが可能である。
【００９５】
また、本実施形態による耐震診断システムによって建物の東西南北に関して上記各数値の算出が容易に正しく行なわれることにより、地震対策として地震発生時に建物がねじれによって倒壊することがない様、建物の地震に対する脆弱部分の改修も可能となることから、有効な耐震性能診断並びに補強の補助手段として威力を発揮することが期待される。
【図面の簡単な説明】
【００９６】
【図１】図１は、本発明による耐震診断を実施するための耐震診断システムの構成を示すブロック図である。
【図２】図２は、２階建て住宅の場合の計測機器の設置形態及び建物上部荷重の定義を説明するための図である。
【図３】図３は、２階建て住宅の場合の計測機器の設置形態を説明するための平面図である。
【図４】図４は、図１の加振機により住宅を加振した際に得られる加振周波数と加速度検出器で検出される加速度の関係を示した図である。
【図５】図５は、震度と評点の関係で地震による被害状況を説明するための図である。
【符号の説明】
【００９７】
１ 建物
２０ 加振機
２１ 第１の加速度検出器
２２ 第２の加速度検出器
２３ 第３の加速度検出器
【特許請求の範囲】
【請求項１】
建物に配置されて可変の加振周波数で建物を加振するための加振機と、建物に配置されて該建物が加振されている時に第１〜第３の検出信号を出力する第１〜第３の加速度検出器と、前記加振周波数と前記第１〜第３の検出信号を受けてあらかじめ定められた解析処理を行う解析器を含み、
前記解析器は、前記第１〜第３の加速度検出器を水平な第１の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に水平に直交する第２の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記第１〜第３の加速度検出器のうち、あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｘとして検出すると共に、該診断周波数ｆｘ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣを検出し、
前記解析器はまた、前記第１〜第３の加速度検出器を前記第２の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｙとして検出すると共に、該診断周波数ｆｙ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣを検出し、
前記解析器は更に、前記診断周波数fｘを用いて前記第１の方向の動的評点ＤＨＸＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＸＣを用いて前記第１の方向の壁倍率ＭＸａを算出し、更に前記第１の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＸｒと算出された壁倍率ＭＸａと前記加速度検出値αＮ、αＳを用いて前記第１の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｎ、Ｍｓを算出する一方、前記診断周波数fｙを用いて前記第２の方向の動的評点ＤＨＹＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＹＣを用いて前記第２の方向の壁倍率ＭＹａを算出し、更に前記第２の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＹｒと算出された壁倍率ＭＹａと前記加速度検出値αＥ、αＷを用いて前記第２の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｅ、Ｍｗを算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項２】
請求項１に記載の耐震診断システムにおいて、
前記第１の方向、第２の方向はそれぞれ南北方向、東西方向であり、
前記解析器は、はじめに、以下の式、
ＤＨＸ＝（２πｆｘ）２／ｇ
ＤＨＹ＝（２πｆｙ）２／ｇ
但し、ｇは重力の加速度９８０（ｃｍ／ｓｅｃ２）、
を用いて第１の方向の動的評点ＤＨＸ、第２の方向の動的評点ＤＨＹを算出し、
次に、以下の式、
ＤＨＸＣ＝
［ＤＨＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
ＤＨＹＣ＝
［ＤＨＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
を用いて、前記動的評点ＤＨＸＣ、動的評点ＤＨＹＣを算出し、
続いて、以下の式、
ＭＸａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＸＣ）−１
ＭＹａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＹＣ）−１
を用いて前記壁倍率ＭＸａ、ＭＹａを算出し、
更に、以下の式
Ｍｎ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｎ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｓ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｓ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｅ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｅ／（αｅ＋αｗ）
Ｍｗ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｗ／（αｅ＋αｗ）
を用いて、前記北側の不足壁倍率Ｍｎ、南側の不足壁倍率Ｍｓ、東側の不足壁倍率Ｍｅ、西側の不足壁倍率Ｍｗを算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項３】
請求項２に記載の耐震診断システムにおいて、
前記解析器は更に、以下の式、
ＫｄＸ＝（２４０×Ｒ×ＭＸａ×Ｓ）／Ｈ
ＫｄＹ＝（２４０×Ｒ×ＭＹａ×Ｓ）／Ｈ、
但し、Ｒは建築基準法で定められた必要壁倍率、Ｓは建物の１階の面積（ｍ２）、Ｈは建物基礎の上面から加振機の設置床面までの階高（ｃｍ）、
を用いて前記第１の方向の保有耐力ＫｄＸ、前記第２の方向の保有耐力ＫｄＹを算出し、
続いて、前記加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣと算出された保有耐力ＫｄＸに基づいて、以下の式、
ＫｄＸＮ＝
［ＫｄＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＳ＝
［ＫｄＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＣ＝
［ＫｄＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
を用いて北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣを算出し、
同様にして、前記加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣと算出された保有耐力ＫｄＹに基づいて、以下の式、
ＫｄＹＥ＝
［ＫｄＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＷ＝
［ＫｄＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＣ＝
［ＫｄＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝、
を用いて東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣを算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の耐震診断システムにおいて、
前記解析器は更に、地震発生時に建物が無傷状態を保てる（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値として、以下の式、
αＸ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＸ）２×（Ｈ／１２０）／τｘ｝
αＹ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＹ）２×（Ｈ／１２０）／τｙ｝
但し、τｘ、τｙはそれぞれ東西方向、南北方向の振動増幅率、
を用いて、東西方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）、南北方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
続いて、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＮ、αＳ、αＸＣを用いて、以下の式、
αＸＮ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
により、建物の北側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）、南側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＣ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
更に、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＥ、αＷ、αＹＣを用いて、以下の式、
αＹＥ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＷ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
により、建物の東側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）、西側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＣ（Ｈ／１２０）を算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項５】
請求項４に記載の耐震診断システムにおいて、
前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝
｛（ＤＨＸｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×ＭＸａ）
τｙ＝
｛（ＤＨＹｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／｛２４０×Ｒ×ＭＹａ｝
で与えられることを特徴とする耐震診断システム。
【請求項６】
請求項４に記載の耐震診断システムにおいて、
前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝（ｆｘ／ｆｆ）２
τｙ＝（ｆｙ／ｆｆ）２
但し、ｆｆは計算によって求められる固有周波数、
で与えられることを特徴とする耐震診断システム。
【請求項１】
建物に配置されて可変の加振周波数で建物を加振するための加振機と、建物に配置されて該建物が加振されている時に第１〜第３の検出信号を出力する第１〜第３の加速度検出器と、前記加振周波数と前記第１〜第３の検出信号を受けてあらかじめ定められた解析処理を行う解析器を含み、
前記解析器は、前記第１〜第３の加速度検出器を水平な第１の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に水平に直交する第２の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記第１〜第３の加速度検出器のうち、あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｘとして検出すると共に、該診断周波数ｆｘ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣを検出し、
前記解析器はまた、前記第１〜第３の加速度検出器を前記第２の方向に並設した状態で前記加振機により加振周波数を変化させながら前記第１の方向に加振している時に前記第１〜第３の検出信号を受け、前記あらかじめ定められた１つの加速度検出器からの所定の検出信号がピーク値を示す前記加振周波数を診断周波数fｙとして検出すると共に、該診断周波数ｆｙ検出時の前記第１〜第３の検出信号による加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣを検出し、
前記解析器は更に、前記診断周波数fｘを用いて前記第１の方向の動的評点ＤＨＸＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＸＣを用いて前記第１の方向の壁倍率ＭＸａを算出し、更に前記第１の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＸｒと算出された壁倍率ＭＸａと前記加速度検出値αＮ、αＳを用いて前記第１の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｎ、Ｍｓを算出する一方、前記診断周波数fｙを用いて前記第２の方向の動的評点ＤＨＹＣを算出した後、算出した動的評点ＤＨＹＣを用いて前記第２の方向の壁倍率ＭＹａを算出し、更に前記第２の方向に対して設定される要求壁倍率ＭＹｒと算出された壁倍率ＭＹａと前記加速度検出値αＥ、αＷを用いて前記第２の方向の両端の壁の不足壁倍率Ｍｅ、Ｍｗを算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項２】
請求項１に記載の耐震診断システムにおいて、
前記第１の方向、第２の方向はそれぞれ南北方向、東西方向であり、
前記解析器は、はじめに、以下の式、
ＤＨＸ＝（２πｆｘ）２／ｇ
ＤＨＹ＝（２πｆｙ）２／ｇ
但し、ｇは重力の加速度９８０（ｃｍ／ｓｅｃ２）、
を用いて第１の方向の動的評点ＤＨＸ、第２の方向の動的評点ＤＨＹを算出し、
次に、以下の式、
ＤＨＸＣ＝
［ＤＨＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
ＤＨＹＣ＝
［ＤＨＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
を用いて、前記動的評点ＤＨＸＣ、動的評点ＤＨＹＣを算出し、
続いて、以下の式、
ＭＸａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＸＣ）−１
ＭＹａ＝２×（算出された動的評点ＤＨＹＣ）−１
を用いて前記壁倍率ＭＸａ、ＭＹａを算出し、
更に、以下の式
Ｍｎ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｎ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｓ＝（ＭＸｒ−ＭＸａ）×αｓ／（αｎ＋αｓ）
Ｍｅ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｅ／（αｅ＋αｗ）
Ｍｗ＝（ＭＹｒ−ＭＹａ）×αｗ／（αｅ＋αｗ）
を用いて、前記北側の不足壁倍率Ｍｎ、南側の不足壁倍率Ｍｓ、東側の不足壁倍率Ｍｅ、西側の不足壁倍率Ｍｗを算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項３】
請求項２に記載の耐震診断システムにおいて、
前記解析器は更に、以下の式、
ＫｄＸ＝（２４０×Ｒ×ＭＸａ×Ｓ）／Ｈ
ＫｄＹ＝（２４０×Ｒ×ＭＹａ×Ｓ）／Ｈ、
但し、Ｒは建築基準法で定められた必要壁倍率、Ｓは建物の１階の面積（ｍ２）、Ｈは建物基礎の上面から加振機の設置床面までの階高（ｃｍ）、
を用いて前記第１の方向の保有耐力ＫｄＸ、前記第２の方向の保有耐力ＫｄＹを算出し、
続いて、前記加速度検出値αＮ、αＳ、αＸＣと算出された保有耐力ＫｄＸに基づいて、以下の式、
ＫｄＸＮ＝
［ＫｄＸ×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＳ＝
［ＫｄＸ×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝
ＫｄＸＣ＝
［ＫｄＸ×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３｝、
を用いて北側、南側、中央の保有耐力ＫｄＸＮ、ＫｄＸＳ、ＫｄＸＣを算出し、
同様にして、前記加速度検出値αＥ、αＷ、αＹＣと算出された保有耐力ＫｄＹに基づいて、以下の式、
ＫｄＹＥ＝
［ＫｄＹ×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＷ＝
［ＫｄＹ×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝
ＫｄＹＣ＝
［ＫｄＹ×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３｝、
を用いて東側、西側、中央の保有耐力ＫｄＹＥ、ＫｄＹＷ、ＫｄＹＣを算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項４】
請求項２または３に記載の耐震診断システムにおいて、
前記解析器は更に、地震発生時に建物が無傷状態を保てる（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値として、以下の式、
αＸ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＸ）２×（Ｈ／１２０）／τｘ｝
αＹ（Ｈ／１２０）＝｛（２πｆＹ）２×（Ｈ／１２０）／τｙ｝
但し、τｘ、τｙはそれぞれ東西方向、南北方向の振動増幅率、
を用いて、東西方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）、南北方向に揺れる時の（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
続いて、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＮ、αＳ、αＸＣを用いて、以下の式、
αＸＮ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＮ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＳ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＳ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
αＸＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＸ（Ｈ／１２０）×（１／αＸＣ）］／｛［（１／αＮ）＋（１／αＳ）＋（１／αＸＣ）］／３］｝
により、建物の北側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＮ（Ｈ／１２０）、南側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＳ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＸＣ（Ｈ／１２０）をそれぞれ算出し、
更に、算出された前記（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹ（Ｈ／１２０）と、前記検出された加速度値αＥ、αＷ、αＹＣを用いて、以下の式、
αＹＥ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＥ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＷ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＷ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
αＹＣ（Ｈ／１２０）＝
［αＹ（Ｈ／１２０）×（１／αＹＣ）］／｛［（１／αＥ）＋（１／αＷ）＋（１／αＹＣ）］／３］｝
により、建物の東側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＥ（Ｈ／１２０）、西側における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＷ（Ｈ／１２０）、建物の中央における（Ｈ／１２０）ラジアン加速度値αＹＣ（Ｈ／１２０）を算出することを特徴とする耐震診断システム。
【請求項５】
請求項４に記載の耐震診断システムにおいて、
前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝
｛（ＤＨＸｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／（２４０×Ｒ×ＭＸａ）
τｙ＝
｛（ＤＨＹｃ）×ＷＵ×Ｈ｝／｛２４０×Ｒ×ＭＹａ｝
で与えられることを特徴とする耐震診断システム。
【請求項６】
請求項４に記載の耐震診断システムにおいて、
前記振動増幅率τｘ、τｙはそれぞれ以下の式、
τｘ＝（ｆｘ／ｆｆ）２
τｙ＝（ｆｙ／ｆｆ）２
但し、ｆｆは計算によって求められる固有周波数、
で与えられることを特徴とする耐震診断システム。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【公開番号】特開２０１０−１５６１００（Ｐ２０１０−１５６１００Ａ）
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−３３３３８１（Ｐ２００８−３３３３８１）
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５９１２１３５１９）ビイック株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年７月１５日（２０１０．７．１５）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年１２月２６日（２００８．１２．２６）
【出願人】（５９１２１３５１９）ビイック株式会社 (11)
【Ｆターム（参考）】
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