(57)【要約】【課題】  建物の構造や規模などの基本的な情報のみを利用して建物の地震応答量を簡易に評価することができる方法を提供する。【解決手段】  先ず、対象とする建物の建物規模（Ｓ１１）および構造種別（Ｓ１２）から建物タイプを決定し、当該建物タイプの回帰係数ａ、ｂ、α、βを選択する（Ｓ１３）。次いで、回帰係数ａ、ｂ、α、βの定まった簡易予測式に、対象とする建物の建物階数Ｎ（Ｓ１４）並びに想定する地震波の最大加速度Ａおよび最大速度Ｖ（Ｓ１５）を代入して、特定階ｒ階、ｓ階の最大応答量Ｒｒ、Ｒｓを算定する（Ｓ１６）。任意階ｉの最大応答量Ｒｉは、特定階ｒ階、ｓ階の最大応答量Ｒｒ、Ｒｓを用いて線形補間式により算定する（Ｓ１７）。【選択図】      図４
2006194616.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
構造種別と建物規模により建物タイプ別にグループ化された建物階数Ｎの異なる複数の建物モデルからなる建物モデル群を設定するとともに、地震波の最大加速度Ａを当該地震波の最大速度Ｖで除したＡ／Ｖの大きさ別にグループ化され、且つ基準加速度Ａ０で基準化された複数の地震波からなる地震波群を設定し、
前記各建物モデル群の各建物モデルについて、前記地震波群を入力波として時刻歴応答解析を実施して各建物モデルの階ごとの最大応答量を求め、前記各Ａ／Ｖのグループについて当該最大応答量を平均して階ごとの平均最大応答量を算出し、
前記各建物モデル群について、前記各Ａ／Ｖのグループごとに得られた前記階ごとの平均最大応答量に基づき、前記各建物モデル群ごとに、特定階の最大応答量ＲとＡ／Ｖおよび建物階数Ｎとの関係を簡易予測式として求めておき、
対象とする建物について、Ａ／Ｖおよび建物階数Ｎを設定して前記簡易予測式より得られる特定階の最大応答量Ｒを線形補間することにより、当該建物の任意階の地震時最大応答量を得ることを特徴とする建物の地震応答量の簡易評価方法。
【請求項２】
前記簡易予測式は（１）式で表わされることを特徴とする請求項１に記載の建物の地震応答量の簡易評価方法。
【数１】
2006194616.tif 000011
但し、α−β＝Ｎ
ａ、ｂ、α、β：回帰分析により定まる回帰係数
【請求項３】
前記構造種別は鉄骨造と鉄筋コンクリート造とに分類され、前記建物規模は低・中層建物と高層建物とに分類されることを特徴とする請求項１または２に記載の建物の地震応答量の簡易評価方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の地震応答量の簡易評価方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
建物に地震計を設置して地震観測することを除けば、地震による建物の応答量はコンピュータシミュレーションによって評価されている。即ち、建物の振動特性を数学モデルで表現した建物モデルを構築し、地震入力に対する当該建物モデルの応答量をコンピュータを用いて数値解析により求めるものである。このような地震応答解析技術はコンピュータの発達に伴い高精度化しているが、高精度な方法になるほど数値解析のために多くの入力情報が必要となる。例えば、設計図書に基づいた建物の振動諸元や地震動波形、さらには解析方法に立脚した諸条件など多くの設定が必要となる。このため、現在のようにコンピュータが高度に発達しても、建物の地震応答量を簡易に評価することは容易ではない。
他方、特許文献１では、応答スペクトルを用いたモード重畳法による応答解析法を改良し機能を付け加えて、配管本体に弾塑性挙動を許容した配管の地震応答を簡便に精度良く求めることのできる配管簡易地震応答評価法が提案されている。
【特許文献１】特開平１１−２１１５５３号公報  （第２−５頁、第１−７図）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
しかしながら、特許文献１に記載された配管簡易地震応答評価法においても、配管の解析モデルを構築する必要があるうえ、解が収束するまで応答スペクトル解析を繰返し実施しなければならず、従来に比べて計算時間が短縮される可能性はあるが、簡便性の問題は解決されていない。
【０００４】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、建物の構造や規模などの基本的な情報のみを利用して建物の地震応答量を簡易に評価することができる方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するため、本発明に係る建物の地震応答量の簡易評価方法は、構造種別と建物規模により建物タイプ別にグループ化された建物階数Ｎの異なる複数の建物モデルからなる建物モデル群を設定するとともに、地震波の最大加速度Ａを当該地震波の最大速度Ｖで除したＡ／Ｖの大きさ別にグループ化され、且つ基準加速度Ａ０で基準化された複数の地震波からなる地震波群を設定し、前記各建物モデル群の各建物モデルについて、前記地震波群を入力波として時刻歴応答解析を実施して各建物モデルの階ごとの最大応答量を求め、前記各Ａ／Ｖのグループについて当該最大応答量を平均して階ごとの平均最大応答量を算出し、前記各建物モデル群について、前記各Ａ／Ｖのグループごとに得られた前記階ごとの平均最大応答量に基づき、前記各建物モデル群ごとに、特定階の最大応答量ＲとＡ／Ｖおよび建物階数Ｎとの関係を簡易予測式として求めておき、対象とする建物について、Ａ／Ｖおよび建物階数Ｎを設定して前記簡易予測式より得られる特定階の最大応答量Ｒを線形補間することにより、当該建物の任意階の地震時最大応答量を得ることを特徴とする。
本発明では、建物を構造種別と建物規模によりタイプ別に分類して、各建物タイプについて、特定階の最大応答量Ｒと（地震波の最大加速度Ａ／地震波の最大速度Ｖ）および建物階数Ｎとの関係を簡易予測式として求めておき、対象とする建物について、Ａ／Ｖおよび建物階数Ｎを設定すれば当該簡易予測式より特定階の最大応答量Ｒを得ることができ、且つ当該特定階の最大応答量Ｒを線形補間すれば、対象とする建物の任意階の地震時最大応答量を得ることができる。これにより、対象とする建物について多くの入力情報を設定して地震応答解析を実施することなく、僅かな情報のみを利用して、対象とする建物の任意階の最大応答量を簡便且つ高精度で得ることができる。
【０００６】
また、本発明に係る建物の地震応答量の簡易評価方法では、前記簡易予測式を（１）式て表わしてもよい。
【０００７】
【数１】
2006194616.tif 000003
【０００８】
但し、α−β＝Ｎ
ａ、ｂ、α、β：回帰分析により定まる回帰係数
【０００９】
本発明では、建物モデル群の各建物モデルについて、地震波群を入力波として時刻歴応答解析を実施して得られた最大応答量に基づいて回帰分析により簡易予測式を求めているので、建物の最大応答量を高精度で予測することができる。
【００１０】
また、本発明に係る建物の地震応答量の簡易評価方法では、前記構造種別を鉄骨造と鉄筋コンクリート造とに分類し、前記建物規模を低・中層建物と高層建物とに分類してもよい。
ここで、低・中層建物とは例えば１０階建て未満の建物を、高層建物とは１０階建て以上の建物をいう。
本発明では、構造種別を鉄骨造と鉄筋コンクリート造とに分類し、建物規模を低・中層建物と高層建物とに分類することにより、建物の振動特性を考慮した適切な簡易予測式を適用することができる。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、建物を構造種別と建物規模によりタイプ別に分類して、各建物タイプについて、（地震波の最大加速度Ａ／地震波の最大速度Ｖ）および建物階数Ｎを入力とし特定階の最大応答量Ｒを出力とする簡易予測式を求めておくことにより、対象とする建物について、特定階の最大応答量Ｒを簡便に得ることができるだけでなく、当該特定階の最大応答量Ｒを線形補間することにより任意階の地震時最大応答量を得ることができる。これにより、対象とする建物について多くの入力情報を設定して地震応答解析を実施せずに、僅かな情報のみを利用して、対象とする建物の任意階の最大応答量を簡便に且つ高精度で得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明に係る建物の地震応答量の簡易評価方法について図表を利用して説明する。
先ず、構造種別と建物規模により建物タイプを分類し、建物タイプ別にグループ化された建物階数Ｎの異なる複数の建物モデルからなる建物モデル群を設定する。具体的には、鉄骨造の低・中層建物と高層建物、および鉄筋コンクリート造の低・中層建物と高層建物にグループ化して建物階数Ｎの異なる複数の建物モデルを設定する。ここで、建物モデルとは、建物の振動特性を数学モデルで表現したバネ−マス系モデルやＦＥＭモデルなどのことである。
また、様々な地震波を、地震波の最大加速度Ａを当該地震波の最大速度Ｖで除したＡ／Ｖ（以下、加速度・速度比と呼ぶ。）の大きさ別にグループ化し、基準加速度Ａ０で基準化した地震波群を設定する。
表１に、建物タイプ別の建物モデル群および加速度・速度比Ａ／Ｖなどの設定例を示す。
【００１３】
【表１】
2006194616.tif 000004
【００１４】
地震波が正弦波であると仮定し、当該地震波の変位振幅をＤ、振動数をωとすると、地震波の速度振幅はＤω、加速度振幅はＤω２となる。従って、加速度振幅／速度振幅は振動数ωとなり、加速度・速度比Ａ／Ｖは地震波の卓越振動数と関連する物理量であると考えることができる。他方、建物の固有振動数は、鉄骨造より鉄筋コンクリート造のほうが高く、また高層建物より低・中層建物のほうが高い。表１では、それらの点を考慮し、建物モデルにとって応答量が大きくなる地震波が選択されるように、建物タイプ別に加速度・速度比Ａ／Ｖを設定している。
また、加速度・速度比Ａ／Ｖの欄で５分類以上とあるのは、例えば、加速度・速度比Ａ／Ｖが３０以下の場合、３０を５分割以上することをいう。仮に、加速度・速度比Ａ／Ｖの最大値が３０でそれを５分割した場合、加速度・速度比Ａ／Ｖを０〜６、６〜１２、１２〜１８、１８〜２４、２４〜３０のグループに分類し、各グループにそれぞれ複数の地震波を設定することになる。
【００１５】
建物タイプ別の建物モデル群および地震波群が設定されると、各建物モデル群の各建物モデルについて、設定された地震波群を入力波として時刻歴応答解析を実施し、各建物モデルの階ごとの最大応答量（相対変位、相対速度、絶対加速度など）を求める。時刻歴応答解析は、ニューマークβ法などの逐次積分法を用いて、建物モデルに基づいて構成される運動方程式を時々刻々解いていくものであり、建物の復元力特性が塑性化するような非線形解析に適した解析法である。
各建物モデルの階ごとの最大応答量が得られると、加速度・速度比Ａ／Ｖのグループごとに最大応答量を平均して階ごとの平均最大応答量を算出する。図１は、Ｎ階建て建物について、縦軸を建物階数Ｎ、横軸を平均最大応答量として、加速度・速度比Ａ／Ｖのグループごとにプロットした図である。例えば、ｓ階の平均最大応答量は、（Ａ／Ｖ）ｋのグループではｋ点となる。
【００１６】
次に、各建物モデルについて、加速度・速度比Ａ／Ｖのグループごとに得られた階ごとの平均最大応答量に基づいて、各建物モデル群ごとに、特定階の最大応答量と加速度・速度比Ａ／Ｖおよび建物階数Ｎとの関係を求め、簡易予測式を構築する。
図２は、ある建物モデル群のｓ階（特定階）の最大応答量Ｒｓについて、縦軸をｓ階の最大応答量Ｒｓ、横軸を加速度・速度比Ａ／Ｖとして、平均最大応答量をプロットした図である。ここで、加速度・速度比Ａ／Ｖは、各加速度・速度比Ａ／Ｖのグループの代表値であり、中央値や最大値を用いればよい。
同図において、曲線１は、Ｎ０階建て建物モデル（以下、基準建物と呼ぶ。）のｓ階の最大応答量Ｒｓと加速度・速度比Ａ／Ｖとの関係を回帰分析により求めた回帰曲線であり、（２）式で表わすことができる。
【００１７】
【数２】
2006194616.tif 000005
【００１８】
但し、ａ、ｂ：回帰分析により定まる回帰係数
また、曲線２は、Ｎ階建て建物モデルのｓ階の最大応答量Ｒｓと加速度・速度比Ａ／Ｖとの関係を示す回帰曲線であり、基準建物の回帰曲線に増幅関数Ｇ（Ｎ）を掛けることにより求めることができる。増幅関数Ｇ（Ｎ）は建物階数Ｎをパラメータとして（３）式で表わすことができる。
【００１９】
【数３】
2006194616.tif 000006
【００２０】
但し、Ｇ（Ｎ０）＝１という条件より、α−β＝Ｎ０
α、β：回帰分析により定まる回帰係数
従って、Ｎ階建て建物のｓ階の最大応答量Ｒｓは（４）式によって表わすことができる。
【００２１】
【数４】
2006194616.tif 000007
【００２２】
（４）式は、最大加速度Ａを基準加速度Ａ０で基準化した地震波に対するｓ階の最大応答量Ｒｓであるため、実地震波に対するｓ階の最大応答量Ｒｓは、結局（５）式の簡易予測式で表わされる。
【００２３】
【数５】
2006194616.tif 000008
【００２４】
また、表２に基準建物Ｎ０および特定階の設定例を示す。
【００２５】
【表２】
2006194616.tif 000009
【００２６】
なお、表２において、建物タイプが異なるにもかかわらず回帰係数に同じ記号が用いられているが、これはあくまで便宜上のことであって、建物タイプが異なれば回帰係数の値も当然異なる。
【００２７】
Ｎ階建て建物の任意階の最大応答量は、特定階の最大応答量を用いて線形補間により求めることができる。図３は、Ｎ階建て建物について特定階の最大応答量と任意階の最大応答量との関係を示した図である。
任意階ｉ階の最大応答量Ｒｉは特定階ｒ階の最大応答量Ｒｒと特定階ｓ階の最大応答Ｒｓを用いて（６）式で表わされる線形補間式により求めることができる。
【００２８】
【数６】
2006194616.tif 000010
【００２９】
但し、１＝＜ｒ＝＜ｉ＝＜ｓ＝＜Ｎ
【００３０】
次に、建物タイプ別の簡易予測式（５）式が決定された段階で、対象とする建物の簡易地震応答予測を如何に行なうか、図４のフロー図に基づいて説明する。
先ず、対象とする建物の建物規模（Ｓ１１）および構造種別（Ｓ１２）から建物タイプを決定し、当該建物タイプの回帰係数ａ、ｂ、α、βを選択する（Ｓ１３）。
次いで、回帰係数ａ、ｂ、α、βの定まった簡易予測式に、対象とする建物の建物階数Ｎ（Ｓ１４）並びに想定する地震波の最大加速度Ａおよび最大速度Ｖ（Ｓ１５）を代入して、特定階ｒ階、ｓ階の最大応答量Ｒｒ、Ｒｓを算定する（Ｓ１６）。また、任意階ｉの最大応答量Ｒｉは、特定階ｒ階、ｓ階の最大応答量Ｒｒ、Ｒｓを用いて線形補間式（６）式により算定する（Ｓ１７）。
【００３１】
本実施形態による建物の地震応答量の簡易評価方法では、建物を構造種別と建物規模によりタイプ別に分類して、各建物タイプについて、特定階の最大応答量Ｒと加速度・速度比Ａ／Ｖおよび建物階数Ｎとの関係を簡易予測式として求めておき、対象とする建物について、加速度・速度比Ａ／Ｖおよび建物階数Ｎを設定すれば当該簡易予測式より特定階の最大応答量Ｒを得ることができる。また、当該特定階の最大応答量Ｒを線形補間すれば、対象とする建物の任意階の地震時最大応答量を得ることができる。これにより、対象とする建物について多くの入力情報を設定して地震応答解析を実施することなく、僅かな情報のみを利用して、対象とする建物の任意階の最大応答量を簡便且つ高精度で得ることができる。
具体的には、営業案件や既存建物の診断業務など、建物について多くの情報が期待できない場合に有効である。また、設計業務などの検討段階で見当をつける場合や、精査業務などにおいて同時に複数施設のプロパティ評価を行う場合など、簡易評価を目的とする際に有効である。
【００３２】
以上、本発明に係る建物の地震応答量の簡易評価方法の実施形態について説明したが、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。例えば、上記の実施形態では、構造種別を鉄骨造と鉄筋コンクリート造とに分類し、建物規模を低・中層建物と高層建物とに分類しているが、構造種別として鉄骨鉄筋コンクリート造を加えてもよいし、あるいは建物規模として超高層建物を加えてもよい。要は、本発明において所期の機能が得られればよいのである。
【図面の簡単な説明】
【００３３】
【図１】Ｎ階建て建物について各階の平均最大応答量を加速度・速度比Ａ／Ｖごとに示した図である。
【図２】ある建物モデル群についてｓ階の最大応答量と加速度・速度比Ａ／Ｖとの関係を示した図である。
【図３】Ｎ階建て建物について特定階の最大応答量と任意階の最大応答量との関係を示した図である。
【図４】本発明に係る建物の地震応答量の簡易評価方法のフロー図である。
【符号の説明】
【００３４】
１  基準建物のｓ階の最大応答量ＲｓとＡ／Ｖの関係との関係を示す回帰曲線
２  Ｎ階建て建物モデルのｓ階の最大応答量ＲｓとＡ／Ｖの関係との関係を示す回帰曲線
【図１】
2006194616.tif 000012
【図２】
2006194616.tif 000013
【図３】
2006194616.tif 000014
【図４】
2006194616.tif 000015