构造ヘルスモニタリングシステムを开発
お知らせ2024年08月05日
－ 地震リスク評価の精度向上を目的に、再現性の高い解析モデルを自動推定 －
当社は、地震リスク評価の精度向上を目的に、地震時の計測データから建物の挙動再現解析モデルを自動推定できる构造ヘルスモニタリングシステムを开発し、当社の東京都港区内の事務所ビルで運用を開始しました。
本システムにより、地震発生时に実际の建物から得られた计测データをもとに、将来予想される地震に対して、高い精度でのリスク评価を可能としました。
本システムは、当社が検証実験などの开発全般を担当し、株式会社构造计画研究所がシステム设计を担当しました。
■ 背景
各自治体や企業は、大地震に備えるため、所有する建物の安全性を監視できる構造ヘルスモニタリングシステムの導入を進めています。構造ヘルスモニタリングシステムに関連する技术開発も活発化しており、当社においても技术検証を行ってきました。
构造ヘルスモニタリングシステムは、建物の设计段阶で行われる建物の耐久性や安全性を目的とした解析とは异なり、计测データを基に设计段阶で得られた解析モデルを调整することで、将来予想される地震に対して高い精度でのリスク评価を可能とします。しかし、解析モデルを调整する作业には多くの时间と労力を要します。
当社は、この問題を解決するために、地震時の計測データから建物の挙動再現解析モデルを自動推定できる构造ヘルスモニタリングシステムを开発しました（図１）。
図１ 开発した构造ヘルスモニタリングシステム
■ 概要と特徴
本システムは、一般的な构造ヘルスモニタリングシステムに计测データを逆解析＊＊）することで建物の挙动再现解析モデルを自动推定できるものとなります。
本システムのフローを以下に记します。ここで、一般的な构造ヘルスモニタリングシステムは①～③となります。
? 地震発生
① 各所のセンサで振動データを計測
② 管理PCに计测データを収集し、建物の継続使用の可否を自动判定
③ 判定結果を外部PCなどへメール配信することにより、関係者へ早期に情报通知
④ 管理PCで、計測データから解析モデルを自動推定
⑤ 推定した解析モデルを用いて地震リスク評価や地震被害の検証も短時間で実施可能（個別検証）
■ 今後の展開
本システムを各自治体や公司のBCP支援ツールの一つとして提案することで、防灾减灾の実现に向けた社会贡献を果たしていきます。
また、本システムは、建物だけでなく桥梁などの土木构造物にも适用可能と考えられるため、今后その検証を进めてまいります。
＊）构造ヘルスモニタリング（Structural Health Monitoring：SHM）
构造ヘルスモニタリングシステムは、加速度计などのセンサを构造物の适所に设置し、地震被灾时などの构造物の揺れを计测することです。これは人间の定期健诊に例えられます。特に大地震被灾直后は、构造物の継続使用についての即时判断が重要となります。その判断材料を得るため専门家による目视确认が行われますが、対象となる构造部材の数は多く、それらは一般的に仕上げ材などで覆われ、确认に时间を要することから二次灾害の発生も悬念されます。そのため、建物継続使用に関する判断材料を早期に得ることができる构造ヘルスモニタリングシステムが注目されております。
＊＊）逆解析
建物の设计で用いられる解析（正解析）は、既知である入力波（想定地震波など）および対象建物の解析モデルから、解析モデルの応答波を推定する流れとなります。
一方、逆解析はセンサの计测データである入力波および応答波からシステム同定手法（本システムでは部分空间法）を适用して、解析モデルの各种パラメータを同定する流れとなります。逆解析により、地震时の挙动を再现する解析モデルを推定できます（図２）。
図２ 逆解析の概要