(57)【要約】【課題】設計用地震動を定義した地点から同一敷地内等において離間した施設における設計用地震動を、別途地震観測等を実施することなく、適切に設定することができる設計用地震動の設定方法を提供する。【解決手段】複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、回帰分析によって、上記応答スペクトルの周期に対する上記標準偏差σを上記観測点ペアの離間距離を変数とする関数式として求め、上記基準となる設計用地震動の応答スペクトルに（１＋上記関係式に距離ｄを代入して得られた標準偏差σ）を乗じることにより、基準となる設計用地震動を定義した地点から距離ｄを隔てた施設の応答スペクトルを設定する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基準となる設計用地震動を定義した地点から距離ｄを隔てた施設に対する設計用地震動を設定する方法であって、
複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、
回帰分析によって、上記応答スペクトルの周期に対する上記標準偏差σを上記観測点ペアの離間距離を変数とする関数式として求め、上記基準となる設計用地震動の応答スペクトルに（１＋上記関係式に上記距離ｄを代入して得られた標準偏差σ）を乗じることにより、上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルを設定することを特徴とする設計用地震動の設定方法。
【請求項２】
上記過去の複数の地震動として、予め設定した範囲内のマグニチュードの地震動を用いるとともに、
上記複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから、上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、
次いで、回帰分析によって、上記設定したマグニチュードの範囲内の地震動による上記標準偏差σを１とした時の上記設計用地震動で用いるマグニチュードに対応した上記地震動による上記標準偏差σの比率を算出し、
得られた上記比率を上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じて補正することを特徴とする請求項１に記載の設計用地震動の設定方法。
【請求項３】
上記過去の複数の地震動として、地盤特性が予め設定した範囲内のＳ波速度である地震観測点で観測された地震動を用いるとともに、
上記複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、
次いで、回帰分析によって、上記設定した範囲内のＳ波速度である上記地震観測点の地震動による上記標準偏差σを１とした時の上記施設の地盤におけるＳ波速度に対応した地盤特性の上記地震観測点の地震動による上記標準偏差の比率を算出し、
得られた上記比率を上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じて補正することを特徴とする請求項１または２に記載の設計用地震動の設定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建物の動的耐震設計を行う際に用いる設計用地震動の設定方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、新に建築する建物の動的な耐震性を担保するために、予め設計用の地震動を用いて建物の応答スペクトルを解析し、当該建物の構造部材を設計したり、あるいは設計した構造部材の妥当性を評価したりする手法が採用されている。
【０００３】
ところで、図７に示すように、工場等の広い面積の敷地に複数の施設Ａ、Ｂを建築する場合には、一般的に上記敷地内に設置されている地震計（基準点）によって観測された地震動に基づいて、当該基準点から距離ｄ１または距離ｄ２離間した上記施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動が設定されている。
【０００４】
しかしながら、過去の多数の地震動の観測記録を検証したところ、たとえ同一敷地内の地盤構造が平行成層であっても、地盤の不均質性の影響等によって、数ｍ〜数百ｍ離間した地点間においても地震動の振幅にばらつきが生じており、このような地震動のばらつきは、地盤が軟らかくなるほど、また振動数が高くなるほど大きくなることが判明した。
【０００５】
したがって、軟弱な堆積層に立地する施設や、固有周期が短い設備の耐震設計において、このような地点間における地震動の振幅のばらつきを考慮しないと、設計用地震動として想定すべき振幅レベルを過小評価することも考えられる。
【０００６】
他方で、各地点における地震動特性を明確にしようとすると、事前に個々の地点における地盤調査や地震観測を実施する必要があり、多くの費用と労力を要するという問題点がある。
【０００７】
また、例えば下記特許文献１に見られるように、模擬地震動を作成して上記建物の動的な耐震設計を行う技術も多く提案されているが、いずれも同一敷地内における地点間の地震動のばらつきは考慮されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１０−３２０４５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、設計用地震動を定義した地点から同一敷地内等において離間した施設に対する設計用地震動を、別途地震観測等を実施することなく、適切に設定することができる設計用地震動の設定方法を提供することを課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、基準となる設計用地震動を定義した地点から距離ｄを隔てた施設に対する設計用地震動を設定する方法であって、複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、回帰分析によって、上記応答スペクトルの周期に対する上記標準偏差σを上記観測点ペアの離間距離を変数とする関数式として求め、上記基準となる設計用地震動の応答スペクトルに（１＋上記関係式に上記距離ｄを代入して得られた標準偏差σ）を乗じることにより、上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルを設定することを特徴とするものである。
【００１１】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の発明において、上記過去の複数の地震動として、予め設定した範囲内のマグニチュードの地震動を用いるとともに、上記複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから、上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、次いで、回帰分析によって、上記設定したマグニチュードの範囲内の地震動による上記標準偏差σを１とした時の上記設計用地震動で用いるマグニチュードに対応した上記地震動による上記標準偏差σの比率を算出し、得られた上記比率を上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じて補正することを特徴とするものである。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１または２に記載の発明において、上記過去の複数の地震動として、地盤特性が予め設定した範囲内のＳ波速度である地震観測点で観測された地震動を用いるとともに、上記複数の地震観測点から離間距離が２００ｍ以下である複数の観測点ペアを抽出し、これらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出し、次いで、回帰分析によって、上記設定した範囲内のＳ波速度である上記地震観測点の地震動による上記標準偏差σを１とした時の上記施設の地盤におけるＳ波速度に対応した地盤特性の上記地震観測点の地震動による上記標準偏差の比率を算出し、得られた上記比率を上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じて補正することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１３】
請求項１〜３のいずれかに記載の発明によれば、基準となる設計用地震動を定義した地点（基準点）から距離ｄを隔てた施設に対する設計用地震動を設定するに際して、過去に観測された複数の観測点ペア間における観測記録から求められた、離間距離を変数とする応答スペクトル比の標準偏差σの関数式に基づいて、上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルを設定しているために、上記基準点から離間した上記施設における設計用地震動を、当該施設において地震観測等を実施することなく、適切に設定することができる。
【００１４】
この際に、上記地点間における地震動の震幅のばらつきは、地震のマグニチュードが大きくなるのに従って小さくなる傾向がある。このため、設定しようとする設計用地震動で想定するマグニチュードと、請求項１に記載の発明において設定した範囲のマグニチュードとが異なる場合には、請求項２に記載の発明のように、上記設定したマグニチュードの範囲内における観測点ペア間の地震動のばらつきの程度を１とした時の上記設計用地震動で用いるマグニチュードに対応した上記地震動のばらつきの程度の比率を算出して、補正値として請求項１において得られた上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じることにより、より一層適切な設計用地震動の応答スペクトルを得ることができる。
【００１５】
また、地盤特性のうちＳ波速度は、その値が大きくなる（速くなる）と、地震動の波長は長くなる。このため、同様に設計用地震動を設定しようとする施設の地盤のＳ波速度が、請求項１に記載の発明において用いた観測点の地盤のＳ波速度と異なる場合には、請求項３に記載の発明のように、上記設定した範囲内のＳ波速度の観測点ペア間の地震動のばらつきの程度を１とした時の上記施設の地盤におけるＳ波速度に対応した上記地震動のばらつきの程度の比率を算出して、補正値として請求項１または２において得られた上記施設に対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じることにより、より一層上記設計用地震動の応答スペクトルの合理性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明に係る設計用地震動の設定方法の一実施形態を示す概念図である。
【図２】観測点間がごく隣接している地震観測地点の分布および本実施形態において用いた観測点を示す地図である。
【図３】図２の千葉アレー観測施設における地震計の概略配置を示す図である。
【図４】離間距離別の応答スペクトル比の標準偏差およびその回帰式を示すグラフである。
【図５】マグニチュードの補正係数およびその回帰式を示すグラフである。
【図６】ＶＳ値による補正係数およびその回帰式を示すグラフである。
【図７】従来の工場の敷地における施設の配置と設計用地震動の設定基準点との位置関係を示す平面配置図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、図面を参照して本発明に係る設計用地震動の設定方法の一実施形態について説明する。この設定方法は、予め全国の地震観測点のうち、上記設定に必要な観測点のペアを抽出し、各観測点で観測された過去の地震動のデータを整理して解析した共通のデータベースを作成しておき、設計用地震動を定義した基準点から距離を隔てた様々な施設に対して設計用地震動を設定する際に、上記データベースから条件に適合するデータを適宜抽出して上記設計用地震動を設定するものである。
【００１８】
すなわち、本実施形態の設定方法においては、先ず全国の地震観測点の中から、地表地震計の離間距離が２００ｍ以下である地震観測点のペアを抽出し、各観測点における地盤物性（Ｓ波速度）および観測点間の離間距離を整理する。
【００１９】
具体的には、図２に示すように、防災科学技術研究所が強震観測網（K-NET、KiK-net）を展開しており、K-NETは全国を約20km間隔で均質に覆う1000箇所以上の強震観測施設で構成され、KiK-netの観測施設は全国約700箇所に配置されている。これらのうち、図中●で示す地点において、地表地震計の離間距離が２００ｍ以下である観測点ペアを抽出することができる。また、千葉アレー観測施設においては、図３に示すように、多数の地表地震計が約５ｍ、７ｍ、１０ｍ、１５ｍ等の離間距離を隔てて配置されている。
【００２０】
そこで、上記基準点と施設との離間距離の大きさが地震動のばらつきに与える影響を評価するために、上記千葉アレー観測施設（表層地盤の平均S波速度200m/s）における離間距離が５ｍ、１０ｍ、１５ｍ、２００ｍ等の観測点ペアを抽出し、これら観測点ペアで過去に観測されたマグニチュード５．０〜６．０の複数の地震について、上記離間距離ごとに上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σＭ５〜６を算出する。
【００２１】
図４中の実線は、上記離間距離ごとに算出された観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σＭ５〜６を示すものである。
次いで、得られた応答スペクトル比の標準偏差σＭ５〜６の曲線から、回帰分析によって、上記応答スペクトルの周期に対する上記標準偏差σＭ５〜６を、離間距離ｄを変数とする関係式として求める。下式（１）はこのようにして得られた回帰式を示すものである。
【００２２】
【数１】
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【００２３】
そして、このようにして得られた観測点ペアの離間距離ｄとσＭ５〜６との関係をデータベース化しておく。なお、図４中点線は、上記回帰式によって得られたσＭ５〜６を示すものである。
【００２４】
ここで、上記離間距離の大きさに基づく設計用地震動の応答スペクトルの設定においては、過去の地震動としてマグニチュードが５．０〜６．０の範囲のものを用いている。そこで、上記施設に対する設計用地震動として、これと異なる大きさのマグニチュードを想定する場合には、当該マグニチュードの大きさに基づく地震動のばらつきを考慮する。
【００２５】
そこで、K-NETおよびKiK-netにおいて、地表地震計の離間距離が２００ｍ以下であって、表層地盤のＳ波速度が200m/sである複数の観測点ペアを抽出し、同様にこれらの観測点ペアの各観測点で観測された過去の複数の地震動の応答スペクトルから上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出する。
【００２６】
そして、得られた標準偏差σを、マグニチュードの大きさによって複数段階（本実施形態においては、マグニチュード３〜４、４〜５、５〜６、６〜７の４段階）に整理し、各々のマグニチュードの段階について、先に設定したマグニチュード５〜６の範囲内の地震動による上記標準偏差σＭ５〜６を１とした時の上記標準偏差σＭ３〜４、σＭ４〜５、σＭ６〜７の比率を算出する。図５中の実線は、算出された上記標準偏差σＭ３〜４、σＭ４〜５、σＭ６〜７の比率を示すものである。
【００２７】
次いで、回帰分析によって、マグニチュード５〜６の標準偏差σＭ５〜６を１とした時の上記標準偏差σＭ３〜４、σＭ４〜５、σＭ６〜７の比率の関係式を求める。下式（２）〜（４）は、上記回帰式を示すものであり、図５中点線は、上記回帰式によって得られたσＭ３〜４、σＭ４〜５、σＭ６〜７を示すものである。そして、同様に得られた標準偏差σＭ５−６と標準偏差σＭ３〜４、σＭ４〜５、σＭ６〜７との比率の関係をデータベース化しておく。
【００２８】
【数２】
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【００２９】
さらに、上記離間距離の大きさに基づく設計用地震動の応答スペクトルの設定においては、表層地盤のS波速度が200m/sである千葉アレー観測施設の観測点における観測データを用いている。そこで、設計用地震動を設定すべき施設の敷地のＳ波速度がこれと異なる場合には、当該地盤特性の相違に基づく地震動のばらつきを考慮する。
【００３０】
この場合には、K-NETおよびKiK-netにおいて、地表地震計の離間距離が５ｍである複数の観測点ペアを抽出し、同様にこれらの観測点ペアの各観測点で観測されたマグニチュードが５．０〜６．０の範囲である過去の複数の地震動の応答スペクトルから、上記観測点ペア間の応答スペクトルの比の標準偏差σを算出する。
【００３１】
次いで、得られた標準偏差σを、観測点の地盤のＳ波速度の大きさによって複数段階（本実施形態においては、100m/s、200m/s、300m/sの３段階）に整理し、各々のＳ波速度の段階について、先に設定したＳ波速度が200m/sの地盤の観測点ペアにおける上記標準偏差σを１とした時の上記標準偏差σの比率を算出する。図６中の実線は、このようにして得られたＳ波速度が100m/s、300m/sである場合の上記比率を示すものである。
【００３２】
次いで、回帰分析によって、設定したＳ波速度が200m/sの地盤の観測点ペアにおける上記標準偏差σを１とした時の他のＳ波速度における標準偏差σの比率ｈの関係式を求める。下式（５）は、上記回帰式を示すものであり、図６中点線は、上記回帰式によって得られたＳ波速度が100m/s、300m/sである場合の比率ｈを示すものである。そして、同様に得られたＳ波速度と上記標準偏差σの比率の関係をデータベース化しておく。
【００３３】
【数３】
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【００３４】
このようにして構築されたデータベースを用いて、図６に示した工場の敷地内に建設される施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動を設定するには、図１に示すように、上記データベースから、それぞれ施設Ａ、Ｂとの離間距離ｄ１、ｄ２に対応する離間距離の上記標準偏差σＭ５−６を抽出し、各々基準点における設計用地震動の応答スペクトルに、（１＋上記離間距離ｄ１に対応する標準偏差σＭ５−６）あるいは（１＋上記離間距離ｄ２に対応する標準偏差σＭ５−６）を乗じることにより、上記基準点との離間距離ｄ１、ｄ２による地震動のばらつきの影響を考慮した各々の施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動の応答スペクトルが設定される。
【００３５】
次いで、上記施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動として、５〜６と異なる大きさのマグニチュードを想定する場合には、当該マグニチュードの大きさに基づき上記データベースに格納されている上記（２）〜（４）式を、補正係数として上記施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じる。
【００３６】
さらに、上記工場の敷地の地盤におけるＳ波速度が200m/sとは異なる場合には、同様に上記データベースに格納されている上記（５）式の比率ｈを、補正係数として上記施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動の応答スペクトルに乗じる。
【００３７】
この結果、上記構成からなる設計用地震動の設定方法によれば、基準となる設計用地震動を定義した地点（基準点）から距離ｄ１、ｄ２を隔てた施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動を設定するに際して、同様の距離を隔てた観測点ペア間において過去に観測された地震動のばらつきに基づいて、施設Ａ、Ｂに対する設計用地震動の応答スペクトルを設定しているために、上記基準点から離間した施設Ａ、Ｂにおける設計用地震動を、当該施設において地震観測等を実施することなく、適切に設定することができる。
【００３８】
加えて、施設Ａ、Ｂにおいて想定する地震のマグニチュードや、工場敷地の地盤物性（Ｓ波速度）が、上記離間距離の大きさに起因する地震動のばらつきの評価に用いた前提と異なる場合には、上記データベースに格納したマグニチュードやＳ波速度の相違による補正式（２）〜（５）を乗じることにより、より一層適切な設計用地震動の応答スペクトルを得ることができる。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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