Transcript 都市型建築の効果的な耐震補強・改修法の開発と推進

都市減災研究センター（UDM）2010年度研究成果報告会
研究テーマ １
都市型建築の効果的な耐震補強・改修法
の開発と推進
小課題 1.1）
首都圏直下地震・活断層等による強震動
予測と超高層建物等の減災対策
建築学部 まちづくり学科
教 授
久田 嘉章
准教授
山下哲郎
大成建設 吉村智昭
1
目的と内容
• 目的：首都圏で考慮すべき地震（首都圏直下
地震、海溝型巨大地震、および活断層帯におけ
る地震）を対象に強震動予測を行い、各地震動
特性に対応した効果的な超高層建物等の都市
型建物の減災対策を提案
• 内容（2010年度）：①強震動予測手法に関す
るベンチマークテストの実施、②大規模な地殻
内地震における震源モデル化と震源近傍の強
震動特性に関する研究、③首都圏直下地震と
海溝型巨大地震による超高層建築の地震応答
解析と制震補強に関する研究
2
強震動予測手法のベンチマークテスト
（日本建築学会・地盤震動小委員会・科研費：2009-2011)
• 強震動予測手法が実用化。様々は計算コードはあるが、実務者
には容易に使いこなせない。同じ対象の地震・観測点でも結果の
バラつきが大きい場合あり
• ベンチマークテストの必要性：
○３つの代表的な強震動計算手法：理論的・数値解析・統計的手法
○単純なモデルによる２段階ステップ（2009年度）：
・単純な一様地盤＋２層の平行成層地盤
・ステップ１（点震源）、ステップ２（面震源）
○複雑なモデルによる２段階ステップ（2010年度）：
・より現実的かつ複雑な地盤モデル
・ステップ３（点震源）、ステップ４（面震源）
○ブラインドプレディクション（2011年度予定）：
○結果・データ・ソフト・マニュアル公開
共同研究者：青井 真（防災科学技術研究所）、加藤研一・森川 淳（鹿島建設）、早川
崇（清水建設）、川辺秀憲・釜江克宏・上林広敏（京都大学）、永野正行（東京理科
大学）、吉村智昭（大成建設）、境 有紀（筑波大学）、野津 厚（港湾空港技術研究
所）、宮腰 研・大西良広（地域地盤環境研究所）、Seckin Ozgur Citak（海洋研究
3
開発機構 )、大野 晋（東北大学）、野畑有秀（大林組）
ステップ４ (T41+100:地中・離散・一様破壊断層、減衰2層地盤)
0.012
0.012
T41+100(NS)
0.01
0.01
Hisada
0.008
Velocities(m/s)
Velocities(m/s)
T41+100(EW)
0.006
Nagano
0.004
0.002
Hisada
0.008
0.006
Nagano
0.004
0.002
Nakagawa
Nakagawa
0
0
0
20
40
・全員ほぼ一致！
60 time(s)
0
80
20
1 frequency (Hz) 10
0.001
0.0001
Hisada
Nagano
Nakagawa
0.00001
80
0.01
T41+100-NS
0.01
Fourier Amplitude (m)
Fourier Amplitude (m)
0.1
60 time(s)
速度波形（水平２成分）
0.01
0.01
40
0.000001
速度フーリエ振幅スペクトル（NS成分）
0.1
1 frequency (Hz) 10
0.001
T41+100-EW
0.0001
Hisada
Nagano
Nakagawa
0.00001
Vs=2000 m/s
Vs=3464 m/s
0.000001
横ずれ断層
2
４ｘ８ km
4
統計的G法：ステップ２の結果例（S41+010）
S41：面震源, 2層地盤、 Ｒ＝10 ｋｍ, 0－20 Hz, 減衰なし
参加４チーム：統計的グリーン関数法
－側の計算点
(-002, -006, -010）
+000 +002
1 km
2 km
X
+006
(North)
tan-1(3/4)
+010
UD
（＋側）
Radial
Transverse
Y (East)
4 km
Medium 1
6 km
Z
(Down) 震源(0,1,4) km
Medium 2
EW
UD
S41：計算点+010
5
数値解析手法：ステップ2の結果例（N41）
N41：点震源, 傾斜地盤、 0－2.5 Hz, 減衰あり
参加チーム：３次元差分法（５）、３次元有限要素法（１）
有限要素法の要素分割（傾斜地盤）
X
吸収ゾーン
2km
Vx
2km
●
●
堆積盆地
●
●
●
2.4km
●
●
●
●
Lx
Y-4.8
8km
▲
▲
▲
XY-4.8
2.4km
XY-6.4
●
●
●
●
XY+0.0
●
▲
▲
●
●
●
●
Vx
吸収ゾーン 2km
30km
●
●
●
Y+4.8
▲
▲
XY-1.6
●
●
Y+6.4
▲
▲
▲
●
30km
Y
●
●
XY-3.2
★震源D
★
震源C
●
●
差分法の要素分割（傾斜地盤）
●
●
Vy
Ly
Vy
2.4km
8km
2.4m
吸収ゾーン 2km
1000
震源深さ
40000
2400
4000
6400
4000
12800
2400
6400
N 33モデル
N 42モデル
N 41モデル
6
震源Ｄ・観測点Y+4.8での速度波形比較
大規模な地殻内地震における震源の
モデル化と震源近傍の強震動特性
関東平野における活断層
関東平野北西縁断層帯
平井-櫛挽断層帯
指向性パルス
立川断層帯
伊勢原断層帯
三浦半島断層群
富士川河口
断層帯
神縄・国府津松田断層帯
北伊豆断層帯
フリングステップ

立川断層地震で東京は7
東西分断、直上対策は？
地殻内の大規模地震の計算
Displacement(cm)
1999年トルコ・コジャエリ地震の震源モデルと断層近傍の強震
comp_SKR_Displacement(EW) Inversion-RecipeObservation
250
obseversion-dis-EW
200
inversion-dis-EW
150
recipe-dis-EW
観測
Sekiguchi他
100
レシピ（上部無し）
50
0
20
40
Time(s)
60
80
Sekiguchiほか、ＢＳＳＡ（2002）
comp_SKR_Displacement(EW) Inversion-SimulationObservation
Displacement(cm)
250
200
obseversion-dis-EW
150
simulation-dis-EW
100
inversion-dis-EW
観測
上部のみ
50
0
強震動予測レシピ
20
40
Time(s)
60
断層上部のみ
80
8
超高層建築の地震応答解析と
制震補強に関する研究
地震応答解析
（首都直下地
震）
新宿校舎の立体フレームモデルと制震補強案 9
制震による補強効果の検討
（想定首都圏直下地震の場合）
X2通り
X4通り
X2通り
X4通り
X4
X2
31
31
D0
D8
D40
26
26
21
21
16
階
11
16
階 せ
ん
11
曲
げ
含
む
変
形
角
断
変
6 形
角
6
ダンパー設置位置軸組図 左：D8 右：D40
（太線：ダンパー設置位置）
D0
D8
D40
D0
D8
D40
系列1
1
0
500
1000
（gal）1500
最大加速度
1
0
（rad）
1/200
1/100
最大変形角
10
研究成果
• 査読付き論文４編：日本建築学会技術報告集、米国地
震学会
• 学術雑誌・解説など４編：建築雑誌など
• 口頭発表２６：日本建築学会、日本地震学会など
• 招待講演８：日本建築学会・大会ＰＤなど
• 外部資金５：・ 文部科学省・科研費・基盤Bなど
• 各種メディア５：毎日新聞、東洋経済新聞など
• 博士１、学士１２、ほか
→詳細は報告書Ｐ１２5を参照ください
11
おわりに
• 本研究で得られた成果はテーマ２（設備・２次部材な
ど）やテーマ５（被害・負傷者推定）などに活用
• 2011年東北地方太平洋沖地震や余震による様々な被
害調査を実施中（西口超高層建築、活断層、津波など）
• 今年度はこれらの成果を生かし、引き続き研究を継続
新宿校舎の天井の被害
エレベータの被害
2011/4/11 福島県浜通り地震
12
の地表断層による被害調査