今後の建物モニタリングの課題とまとめ

摘要

表1と表2に研究的および実運用的な建物モニタリング技術について報告した要約を示す。建物のモニタリングの研究は、1990年後半から徐々に始まり、当時は構造体に着目した研究開発が主であった。その代表例として、光ファイバを用いたひずみ計測システム、最大変位記憶型システムやアコースティックェミッション（AE)センサ等があり、ハードシステムの性能検証実験を行い、実構造物の局部的な健全性を評価してきた。しかし、このシステムは構造体全体への機器設置の煩雑さやコスト負担が課題となり、2005年以降ハード開発は停滞気味になってきた。一方で、半導体の進化とソフト技術の高度化により、建物内にMEMS型加速度計を設置し、この加速度計から得られた入力データ（入力波形）と出力データ（階の水平応答波形）をシステム同定手法で解析することで建物全体の健全性評価する技術が考案された。建物内に設置した加速度計の時刻歴波形から最大層間変形角を算出し、地震直後の建物全体の健全性を簡易的に評価するという実運用的なモニタリング手法である。平成23年（2011年）東北地方太平洋沖地震の際には地震動を受けた建物について、この方法により健全性評価を行った結果、有効性が実証された。簡易的な評価法は、前述したように構造体の変形による最大層間変形角を閾値から評価したものであり、層間変形角を算出するために時刻歴加速度計波形データからの時刻歴変位波形データを算出する方法が採用されているが、層間変形角の閾値は、代表的な構造種別（鉄骨造や鉄筋コンクリート造など）ごとにJSCAによって区分けされている。ただ建物ごとのの闘値の設定には、最終的にオーナーや設計者との協議?承諾の手順を行う必要であることは言うまでもない。この層間変形角については、後述する課題において触れることにする。他にも制振装置と建物全体をモニタリングしたハイプリッドなシステムなどの応用展開が進められている。構造体の健全性を評価する上での実用的な成果は、過去の研究的な理論と実証を積み重ねてきた賜物であり、今後もセンサおよびソフト技術開発の高度化によって、より汎用的に展開することは間違いないと考えられる。