平成 26 年度近畿大学工学部建築学科卒業研究概要 46. MEMS 技術を用いた建築物の健全度診断技術に関する研究－建築物の耐震改修工事における微動実測調査－ 1110920031 市川俊指導教員耐震改修 MEMS 技術固有周期応答倍率松本慎也准教授 Is 値 1. はじめに近年劣化や損傷の補修など維持管理が重要な課題となり、建築物の状態を容易に診断できる技術の必要性がさらに高まってきている。本研究は、建物を安全に長く使うために、今後さらに必要性が強くなる耐震診断などの建築物の評価技術における、合理的で簡便的な耐震性診断技術を構築することを目的としている。そこで、現在技術の発展が著しい MEMS 加速度センサに注目する。従来の有線式のセンサと比較すると、本センサは小型・軽量で安価なシステムであり、無線であるため配線不要である。また、従来のセンサは 1 センサで 1 方向の計測しか出来ないが、本センサでは 3 方向計測可能である。このセンサを活用した動的診断による建築物の評価技術の向上を図る。図 1 長辺方向伝達関数（改修前） 2.調査概要計測対象の建築物に MEMS 加速度センサを設置し、常時微動計測を行う。また、この実験は本研究の目的である建築物の評価技術を検討するためのデータの蓄積、図 2 長辺方向伝達関数（改修前） MEMS 加速度センサおよび解析ソフトの検証を行う。 3.東広島市郷田小学校構造種別：鉄筋コンクリート造、建物階数：3 階建建築年月：昭和 55 年 3 月、Is 値：0.54 写真 1 外観（改修前）写真 2 外観（改修後） 1 次固有周期、伝達関数のグラフともにあまり変化が見られなかった。これは郷田小学校が元々の剛性、Is 値が高かったことにより、小規模の耐震改修工事を行ったことが要因と考えられる。郷田小学校は改修工事前から長辺方向の固有周期は 0.10 秒と短く、5 箇所の鉄骨ブレースの設置では変化はなかった。また、短辺方向は短辺方向に影響する耐震改修工事を行っていないため、変わらなかった。 4 熊野町立熊野中学校構造種別：鉄筋コンクリート造、建物階数：地下 1 階、3 階建、建築年月：昭和 47 年 3 月、Is 値：0.32 長辺に鉄骨ブレースを 5 ヶ所に設置しており、小規模な改修工事を行っている。 MEMS 加速度センサの配置は、改修前では地盤面と 1 階に 1 箇所ずつ、3 階に 3 箇所の計 5 箇所で計測している。改修後は地盤面と 1 階、2 階に 1 箇所ずつ、3 階に 4 箇所の計 7 箇所で計測を行っている。計測結果を表 1 と図 1.2 に示す。表1 方向 1 次固有周期改修前改修後建物長辺方向 0.10 0.10 建物短辺方向 0.18 0.18 写真 3 南側外観(改修前) 写真 4 南側外観(改修後) 長辺にブレースを取りつけ、短辺に耐力壁増設という大規模な改修工事を行っている。 Study on Structural Health Monitoring using MEMS Technology －Microtremor Measurement for Seismic Renovation of Building－ ICHIKAWA Syun 建築材料研究室 -91- 平成 26 年度 MEMS 加速度センサは鉛直配列として、1 階から屋上の各階にブレースを設置する同じ場所に設置する。1 階と屋上にはもう 1 箇所ずつ東端に設置する。水平配列として、屋上の西端に 2 箇所、ブレース設置場所に 2 箇所、東端に 2 箇所。計 6 箇所を設置する。鉛直配列、水平配列ともに GL として基準となる地下 1 階に設置する。計測結果を表 2 と図 3.4 に示す。表2 1 次固有周期改修前改修後建物長辺方向 0.30sec 0.17sec 建物短辺方向 0.11sec 0.10sec 方向近畿大学工学部建築学科卒業研究概要広島市立広島工業高等学校は壁面の劣化が激しく現在、鉄骨ブレースによる耐震改修工事を行っている。 MEMS 加速度センサの配置図を図 5 に示す。図 5 屋上平面図計測結果を表 3 と図 6 に示す。表3 1 時固有周期方向 1 次固有周期建物長辺方向 0.238sec 建物短辺方向 0.157sec 図 3 長辺方向伝達関数（改修前）図 6 短辺方向伝達関数図 4 長辺方向伝達関数（改修後）伝達関数のグラフにより、短辺のグラフの N1・N4 の振幅比が大きくなっているため、センサを配置した N1・長辺方向の 1 次固有周期、伝達関数のグラフともに大幅に変化している。図 3 と図 4 を比較しても揺れが小さくなっていることが確認できる。改修前の熊野中学校は、固有周期が長く、Is 値も低いため、大規模な改修工事が行われたことが要因と考えられる。長辺方向には鉄骨ブレース、短辺方向には耐力壁の増設の改修工事を行っていることにより、どちらの固有周期も短くなっていることが確認できる。 5.広島市立広島工業高等学校建築棟構造種別：鉄筋コンクリート造、建物階数：2 階建 6.まとめ建築年月：昭和 43 年 7.参考文献 N4 地点が揺れやすいことが確認できた。これにより、建築物の揺れが伝達関数のグラフに反映しているといえ、構造的に弱いカ所の確認が可能であることがわかった。 MEMS 加速度センサによる計測は 1 時間程度で完了し、実際の現場での計測も容易に行えることが確認できた。また、改修工事が無事完了しているかの確認も行えることがわかった。 1)槇谷栄次、町田恭一、山口啓三郎、図解耐震補強・改修・診断、pp.50-90 2)耐震診断の流れ（JSDA）一般財団法人日本耐震診断協会 http://www.taishin-jsda.jp/flow.html 3) 耐震ネット：耐震診断と耐震補強を考える， http://www.taisin-net.com/solution/online_seminer/sindanhok 写真 5 外観写真 6 壁面 you/index.html 建築材料研究室 -92-