(57)【要約】【課題】調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定したうえで、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることのできる建物変位量の判定方法を提供する。【解決手段】本発明に係る建物変位量の判定方法は、表面波探査により、調査地点の地盤モデルを作成し、前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の地盤の応答スペクトルを算出する。次に、算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成し、作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数ｆｇを算出する。一方、前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出すると共に、下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出する。      β＝ｆｇ／ｆｈ      α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２ 但し、βは振動数比、ｈは地盤の減衰定数。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）表面波探査により、調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
（ｂ）前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
（ｃ）算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
（ｄ）作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するステップと、
（ｅ）前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出するステップと、
（ｆ）下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β＝ｆｇ／ｆｈ
α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２ 
但し、βは振動数比、ｈは地盤の減衰定数、
を含む、建物変位量の判定方法。
【請求項２】
（ｇ）算出された前記相対変位応答倍率αに基づいて、前記建物について前記想定地震発生時でも変位量が所定値以下であるようにするための補強の必要性の有無を判定するステップを更に含む、請求項１に記載の建物変位量の判定方法。
【請求項３】
前記地盤モデルは、複数の層別に、層厚、表面波速度、せん断波速度、単位体積重量、減衰定数、層毎の土質を含む、請求項１又は２に記載の建物変位量の判定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地震による建物変位量の判定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、戸建て住宅の新築に際しては、耐震構造や免震構造、あるいは減震構造を採用するケースが増えつつある。
【０００３】
一方、耐震構造や免震構造、あるいは減震構造を備えていない既存の戸建て住宅の所有者には、現在住んでいる住宅がどの程度の耐震性能を有するのか、あるいは想定される大地震発生の際にどの程度の被害を蒙るのかを知りたいという欲求が少なくない。
【０００４】
既存の戸建て住宅の耐震性能を診断する方法として、特許文献１による動的耐震性能診断方法が提供されている。この方法について簡単に説明すると以下の通りである。
【０００５】
住宅に起振機を配置して水平方向に起振し、住宅に配置した複数の加速度検出器の加速度検出信号と起振機の起振周波数との関係から住宅の固有周波数ｆｈと、該固有周波数ｆｈでの加速度応答倍率τｈとを求める。次に、住宅の重量Ｗｈ、固有周波数ｆｈ、加速度応答倍率τｈを用いてあらかじめ定められた第１の式に基づいて住宅の動的水平剛性Ｋを算出する。続いて、あらかじめ定められた第２の式に基づいて住宅に作用する地震力Ｑを算出する。算出された動的水平剛性Ｋからせん断力Ｋθを算出し、算出されたせん断力Ｋθと地震力Ｑとを比較してＫθ＜Ｑの場合に住宅補強の必要性ありと判定する。
【０００６】
ところで、住宅が地震によって蒙る被害を推定する際には、住宅に関する情報だけでなく、住宅が建っている地盤の情報も考慮することが望ましい。このような観点から、住宅直下の地盤構造を調査する地盤探査装置が特許文献２により提案されている。
【０００７】
この地盤探査装置は、起振機によって地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して地盤探査を行うものであり、表面波探査装置と呼ばれることもある。地盤探査装置は、間隔Ｌをおいて地盤上に配置された２つの加速度検出器と、前記２つの加速度検出器からの検出信号を受けて加速度時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を出力する地震計部を含む計測部と、前記時系列信号Ａ（ｔ）、Ｂ（ｔ）を受けてあらかじめ定められた解析プログラムに基づく信号処理を行うことにより伝達関数Ｈ（ｆ）を算出し、算出された伝達関数Ｈ（ｆ）より前記２つの加速度検出器間の位相差Δθ（ｆ）とその時間差Δｔ（ｆ）を算出し、更に算出された時間差Δｔ（ｆ）と前記間隔Ｌより表面波の伝播平均速度Ｖr（ｆ）と深度Ｄ（ｆ）を算出する信号処理部と、を備える。特に、前記信号処理部は、前記伝播平均速度Ｖr（ｆ）と前記深度Ｄ（ｆ）とを算出する処理を繰り返して深度Ｄ−伝播平均速度Ｖr曲線（Ｄ−Ｖr分散曲線）を生成する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特許第３９７４８５８号公報
【特許文献２】特許第３６１７０３６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
ところで、特許文献１の耐震性能診断方法においては、各種の数値算出のために様々な計算式を導入する必要があるほか、住宅に作用する地震の規模を想定して設定する必要がある。そして、導入される計算式の多くは、国内のどの地域にも適用可能な一般式である。また、設定する地震の規模も、国内のどの地域であっても、これまでに国内で経験した、いわゆる大地震の震度を考慮して一律に決めている。
【００１０】
しかしながら、住宅直下の地盤構造というのは、国内の地域によって千差万別であり、厳密には、ある地域内でも地盤構造が異なる場合がある。また、設定する地震の規模についても、国内のどこでも同じ規模の地震が発生するわけではなく、過去の大地震発生履歴や、住宅直下の地盤構造、大地震を起こしそうな活断層が近くにあるかどうかなどの様々な要因を考慮して設定されるべきである。
【００１１】
そこで、本発明の課題は、調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定したうえで、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることのできる建物変位量の判定方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明による建物変位量の判定方法は、
（ａ）表面波探査により、調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
（ｂ）前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
（ｃ）算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
（ｄ）作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するステップと、
（ｅ）前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出するステップと、
（ｆ）下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β＝ｆｇ／ｆｈ
α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２ 
但し、βは振動数比、ｈは地盤の減衰定数、
を含む。
【発明の効果】
【００１３】
本発明によれば、調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定することができると共に、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】本発明を実施するために適用される地盤探査装置の一例の概略構成を示した図である。
【図２】本発明の実施に際して得られる、調査地点の地盤のＤ−Ｖr 分散曲線の一例を示した図である。
【図３】本発明の実施に際して得られる、調査地点の地盤モデルの一例を示した図である。
【図４】本発明の実施に際して調査地点の設定のために表示されるモニタ画面の一例を示した図である。
【図５】本発明の実施に際して調査地点に想定される大地震を選択するために表示されるモニタ画面の一例を示した図である。
【図６】本発明の実施に際して得られる、想定地震発生時の調査地点地盤の応答スペクトルの三軸図の一例を示す。
【図７】本発明の実施に際して得られる、調査地点の工学的基盤における地震波形の一例を示した図である。
【図８】本発明の実施に際し、図３の地盤モデルに関する情報を入力するために表示されるモニタ画面の一例を示した図である。
【図９】本発明の実施に際して得られる、加速度伝達関数−振動数特性の一例を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
以下に、図面を参照しながら、本発明による建物変位量の判定方法の実施形態について説明する。なお、本発明の対象は、平屋、２階あるいは３階建て程度の、いわゆる戸建て住宅であり、以下では、便宜上、この種の戸建て住宅を建物と総称する。
【００１６】
本発明による建物変位量の判定方法は、地盤調査と建物調査とによって実現される。これらの調査について、以下に順を追って説明する。
【００１７】
（地盤調査）
地盤調査は、
（ａ）表面波探査により、あらかじめ定めた地点、すなわち調査対象の建物が建っている調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
（ｂ）前記調査地点において、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震、の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
（ｃ）算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
（ｄ）作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点における少なくとも表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するステップと、を含む。
【００１８】
まず、ステップ（ａ）について説明する。本実施形態では、表面波探査については、特許文献２に開示された地盤探査装置と同様の装置で実施するものとして説明するが、これは、本発明に係る方法が特許文献２に開示された地盤探査装置と同じ構成の装置のみに限定されることを意味するものではない。
【００１９】
図１を参照して、地盤探査装置の構成について説明する。図１において、本地盤探査装置は、少なくとも２つの加速度検出器１１Ａ、１１Ｂと、これらの加速度検出器１１Ａ、１１Ｂからの加速度検出信号を受ける計測部１２と、を含む。計測部１２は、地震計部１２−１、Ａ／Ｄ変換部１２−２、通信部１２−３、発振部１２−４とから成る。地震計部１２−１は、ローパスフィルタ回路を内蔵し、アナログの加速度検出信号から加速度時系列信号を生成する。Ａ／Ｄ変換部１２−２は、地震計部１２−１からのアナログの加速度時系列信号をディジタルの加速度時系列信号に変換するためのもので、入力感度の自動調整機能を有する。通信部１２−３は、ディジタルの加速度時系列信号を計測部１２に接続される機器、例えばモニタ付きのパーソナルコンピュータ（以下、ＰＣと略称する）１３に送信する。ＰＣ１３は、あらかじめインストールされた第１の解析プログラムに基づいて信号処理を行い、地盤解析を行う。
【００２０】
次に、地盤探査装置の動作について説明する。まず、調査地点に起振機１５、加速度検出器１１Ａ、１１Ｂを一直線上に設置する。加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の距離をＬ（ｍ）とする。起振機１５を使って地表面を上下方向に起振することにより、起振機１５の周りに表面波を発生させる。地表面付近を伝播する表面波（レイリー波）の上下振動を、加速度検出器１１Ａ、１１Ｂで検出する。加速度検出器１１Ａ、１１Ｂからの加速度検出信号は、地震計部１２−１のローパスフィルタ回路を通すことで、アナログの時系列信号ＡＡ（ｔ）、ＢＡ（ｔ）となり、Ａ／Ｄ変換部１２−２に入力される。Ａ／Ｄ変換部１２−２でＡ／Ｄ変換されたディジタルの時系列信号ＡＤ（ｔ）、ＢＤ（ｔ）は通信部１２−３からＰＣ１３へ転送される。
【００２１】
ＰＣ１３では、第１の解析プログラムに基づいて時系列信号ＡＤ（ｔ）、ＢＤ（ｔ）のパワースペクトルＧAA（ｆ）、ＧBB（ｆ）、クロススペクトルＧBA（ｆ）、伝達関数Ｈ（ｆ）、コヒーレンス関数γ2 （ｆ）等を計算する。ＰＣ１３ではまた、得られた伝達関数Ｈ（ｆ）より加速度検出器１１Ａ、１１Ｂの加速度検出信号間の位相差Δθ（ｆ）を求め、続いてその時間差Δｔ（ｆ）を求める。ＰＣ１３では更に、時間差Δｔ（ｆ）と加速度検出器１１Ａ、１１Ｂ間の間隔Ｌより、表面波の伝播平均速度Ｖr（ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とを求める。そして、求められた伝播平均速度Ｖr（ｆ）と深度Ｄ（ｆ）とによりＰＣ１３のモニタ上にＤ−Ｖr分散曲線を表示させる。
【００２２】
上記の算出は所望のＤ−Ｖr分散曲線が得られるまで繰り返し行われる。すなわち、計測を１回行う毎に起振機１５に与える励振信号の周波数を変化させる。つまり、表面波の伝播速度と逆数関係にある伝達関数Ｈ（ｆ）の位相差が、周波数別に計測される。次に、この位相差と周波数の関係から表面波の伝播平均速度Ｖrを算出すると共に、深度Ｄを抽出し、繰り返し計測を行った結果としてモニタ上に、図２のようなＤ−Ｖr分散曲線が表示される。
【００２３】
図２によれば、調査地点の地盤が、深度Ｄ（ｍ）によって区別され性質の異なる複数層（ここでは、１層〜６層及び基盤）から成る層構造を持つことがわかる。そして、複数の各層には伝播平均速度Ｖr（ｍ／ｓ）が算出されている。なお、第１の解析プログラムに基づくＰＣ１３の詳しい動作説明は特許文献２に記載されているので、ここでは省略する。また、上記の地盤探査装置におけるＰＣ１３は、上記ステップ（ａ）を実行するための第１の解析プログラムに加えて、本発明を構成する上記ステップ（ｂ）〜（ｄ）の各ステップを実行するための第２〜第４の解析プログラムを搭載することで、本発明を実施する装置として使用することができる。
【００２４】
上記ステップ（ａ）を実行するための第１の解析プログラムによれば、図２に示すようなＤ−Ｖr分散曲線から図３に示すような地盤モデルが作成される。但し、図３に示すような地盤モデルの作成の前に、図２に示されるようなＤ−Ｖr分散曲線において複数の地層を区別するためにＤ−Ｖr分散曲線に対して変曲点の指定が行われる。これは、通常、地層の境目に対応してＤ−Ｖr分散曲線の変曲点が現れるからである。変曲点の指定は、オペレータがタッチパネルディスプレイによるモニタ上に表示されたＤ−Ｖr分散曲線に対してタッチペンで行うことができるが、変曲点を自動識別する専用プログラムを搭載することで自動化することもできる。ここでは、地盤モデルの項目として、複数層（ここでは１層〜６層及び基盤）の地層別に以下の６項目が算出又は抽出される。
【００２５】
層厚（ｍ）：図２の深度Ｄで区別される層構造の各層厚であり、変曲点の指定によりＤ−Ｖr分散曲線から抽出する。 
表面波速度（ｍ／ｓ）：伝播平均速度Ｖr（ｍ／ｓ）として地層別に算出される。 
せん断波速度（ｍ／ｓ）：表面波探査で求めた表面波速度からせん断波速度を換算する。 
単位体積重量（ｔ／ｍ３）：地層別の土の単位体積重量をせん断波速度から換算する。
減衰定数：ここでは、全ての地層に対して一定数値（ここでは０．０５）が与えられるが、地層毎に計算して設定されても良い。 
土質：上記の地盤探査とは別に、既存の調査資料に基づいて地層別に決めることができるが、実測、つまりボーリングにより地層別に土質を調査しても良い。
【００２６】
次に、ステップ（ｂ）について説明する。ステップ（ｂ）は、既にＰＣ１３にインストール済の第２の解析プログラムにより実行される。ステップ（ｂ）では、調査地点に最大でどの程度の規模の地震が到来するのかを想定地震として想定する作業が行われる。これまで、想定地震は過去の地震履歴を参考にして決定されていた。これに対し、本実施形態では、調査地点の周囲状況も考慮に入れて想定地震を決定するようにしている。調査地点の周囲状況として、本実施形態では、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震をリストアップし、これらの大地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択する。このために、第２の解析プログラムは、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震をすべて網羅したデータベースを付随している。
【００２７】
ステップ（ｂ）の作業の流れは以下の通りである。なお、オペレータによる情報入力、設定、指定等の作業以外の作業はすべてＰＣ１３のＣＰＵで実行される。
【００２８】
オペレータがＰＣ１３に対して第２の解析プログラムの読み出しを行うと、モニタ上に調査地点の設定を促す画面が表示される。調査地点の設定は、緯度と経度の入力で行われる。希望する調査地点が入力されると、図４に示すような調査地点（ここでは、愛知県一宮市）を中心とする地図が表示される。
【００２９】
続いて、オペレータが想定地震の選択を指定すると、ＣＰＵは、データベースに検索を行って、調査地点から所定範囲内について、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震をリストアップする。ＣＰＵは続いて、リストアップした大地震を受けた場合に、それぞれ調査地点において予想される揺れの最大値を計算してリストアップし、リストアップした最大値の中から最も揺れの大きな大地震を選択するという処理を実行する。
【００３０】
揺れの最大値計算は以下の式（１）、（２）を用いて行われる。 
＜加速度＞
logAmax=0.50M+0.0043H+d+0.61-log(R+0.0055×100.5M)-0.003R      （１）
但し、Amax:最大加速度、M:マグニチュード、H:震源深さ（km）、R:調査地点から該当する活断層までの最短距離（km）、あるいは調査地点から該当する上記過去の大地震の震源までの最短距離（km）、d:活断層のタイプ別係数であり、以下の値を与える。地殻内地震:d=0.0、プレート間地震:d=0.01、プレート内地震:d=0.22
＜速度＞
logVmax=0.58M+0.0038H+d-1.29-log(R+0.0028×100.5M)-0.002R      （２）
但し、Vmaxは最大速度であり、ここでは活断層のタイプ別係数dとして以下の値を与える。地殻内地震:d=0.0、プレート間地震:d=‐0.02、プレート内地震:d=0.12
【００３１】
上記式（１）、（２）を用いて最大値のリストアップを行い、最大値となる地震を想定地震として選択する。なお、上記式（１）、（２）は、司・翠川らによる「断層タイプ及び地盤条件を考慮した最大加速度・最大速度の距離減衰式」日本建築学会構造系論文集(1999)に開示されている。
【００３２】
図５は、上記のような処理により作成された最大値計算結果の一例を示す。最大値計算では最大加速度Amax、最大速度Vmaxが算出されるが、図５では、便宜上、最大値として最大加速度（ｃｍ／ｓ２）のみを表示し、濃尾地震が最大値であることを示している。従って、以降では、この濃尾地震が想定地震として選択され、濃尾地震に関する情報が後述する応答スペクトルの作成に用いられる。なお、最大値計算において最大加速度を示す地震と最大速度を示す地震が異なる場合、最大加速度を示す地震の情報を採用する。
【００３３】
ステップ（ｂ）では次に、選択した想定地震発生時の調査地点地盤の応答スペクトルを計算する。
【００３４】
具体的には、第２の解析プログラムにより以下の式（３）、（４）、（５）、（６）による計算が行われ、応答スペクトルが三軸図の形で得られる。 
＜加速度A＞
A=111×100.534M÷(Δ＋30)1.857        （３）
＜速度V＞
V=2.21×100.545M÷(Δ＋30)1.636        （４）
＜加速度応答スペクトルSa＞
logSa(T)=(1.015-2.29logT-0.644(logT)2)+
0.547M-(1.469-0.492(logT))×(log(Δ＋30))        （５）
＜速度応答スペクトルSv＞
Sv=Sa(2π/T)        （６）
但し、M:マグニチュード、T:周期、Δ:震央距離（震央から地球表面に沿って測った調査地点までの最短距離）である。また、減衰定数h=0.05として計算する。なお、上記式（３）〜（６）は、後藤・亀田・杉戸・斎藤・大滝らによる「工学的基盤における地震動予測モデル」(1984)京大防災研究所年報に開示されている。
【００３５】
図６は、第２の解析プログラムによる上記の計算により得られた応答スペクトルの一例を示し、三軸の数値として速度（ｃｍ／ｓ）、周期（ｓ）、振動数（Ｈｚ）を表示している。ここでの計算でも加速度、速度が算出されるが、図６では、便宜上、加速度、速度のうちの速度を表示している。
【００３６】
以上のような想定地震の選択及び応答スペクトルの計算を実行する第２の解析プログラムとして、（株）構造計画研究所より「地震荷重設定システム：ＳｅｌｅＳ」と呼ばれるプログラムが市販されている。
【００３７】
次に、ステップ（ｃ）について説明する。ステップ（ｃ）では、ステップ（ｂ）で算出された応答スペクトルを用いて、想定地震発生時の調査地点の工学的基盤における地震波形を作成する。ステップ（ｃ）は、ＰＣ１３にインストール済の第３の解析プログラムにより実行される。工学的基盤における地震波形の作成は以下のようにして実現される。
【００３８】
ステップ（ｂ）で作成した応答スペクトルを目標として、フーリエ振幅スペクトルを作成し、これを基に繰り返し計算を行って目標スペクトルに適合するようにする。ステップ（ｂ）で作成した応答スペクトルと、ステップ（ｃ）で作成した応答スペクトルが十分に適合したら、加速度波形（地震波形）を作成する。そして、フーリエ振幅スペクトルを逆フーリエ変換することで時間と加速度（時刻歴応答）を求めることができ、加速度波形（地震波形）を作成することができる。
【００３９】
図７は、ステップ（ｃ）で作成された地震波形（愛知県一宮市）の一例を示す。
【００４０】
以上のような地震波形の作成を実行する第３の解析プログラムとして、（株）構造計画研究所より「模擬地震波作成プログラム：ＡＲＴＥＱ」と呼ばれるプログラムが市販されている。
【００４１】
次に、ステップ（ｄ）について説明する。ステップ（ｄ）では、ステップ（ａ）で作成された地盤モデルのデータ及びステップ（ｃ）で作成された地震波形を用いて、ここでは、調査地点における表層地盤卓越振動数ｆｇを算出する。この算出のために、作成された地盤モデルより得られた複数の項目のデータがＰＣ１３に入力されると共に、ステップ（ｃ）で作成された地震波形の読み込みがＰＣ１３で行われ、以下のようにして算出が行われる。
【００４２】
ステップ（ｄ）は、ＰＣ１３にインストール済の第４の解析プログラムにより実行される。第４の解析プログラムによる処理の流れは以下の通りである。
【００４３】
はじめに、オペレータがＰＣ１３に対して第４の解析プログラムの読み出しを行うと、モニタ上に、図８に示すような地盤モデル（図３）のデータを入力するための表が表示される。モニタ上の表に対する地盤モデルのデータ入力が終了すると、表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するための処理が始まる。
【００４４】
ここでの処理は、地盤モデルにより表される表層地盤内を地震による振動がどのように伝わるのかの計算である。簡単に言えば、地盤の特性による影響を工学的基盤における地震波に反映し、表層地盤を通過する際に地盤の特性によって受ける影響を考慮して、調査地点の地表面における振動数と加速度伝達関数の関係を計算する。なお、振動数は各層共通とし、０〜２００（Ｈｚ）程度の広い範囲を示す。
【００４５】
ここでいう加速度伝達関数は表層地盤での加速度の増幅率と表層地盤卓越振動数を求めるものであり、重複反射法と呼ばれる考え方に基づいている。重複反射法においては、複数の成層からなる地盤を振動が伝わる際には地層境界ごとに反射・散乱を起こしてその地層が隣接する地層でさらに反射・散乱を生じ、最終的に地表面に到達するまでに、工学的基盤を伝わった地震動とは、卓越振動数や最大加速度が変化する状況を示すことを利用する。
【００４６】
ステップ（ｄ）では、地震が表層地盤を伝わる際に、図３に示したような層毎にどのような伝わり方をするのかを計算する。その際、振動数毎に伝わり方の変化を計算して加速度伝達関数を求め、図９に示すような振動数−加速度伝達関数の関係を加速度伝達関数−振動数特性として求める。そして、ピーク値を示す加速度伝達関数が表層地盤増幅率として求められ、その時の振動数が表層地盤卓越振動数ｆｇとして求められる。
【００４７】
別の観点から言えば、複数の層を持つ成層構造（普通の地盤はほぼこの成層構造をなす）の場合、物性値の異なる各層内を伝播する際に、地震波の性質が変化する。そして層毎に伝わりやすい振動数は異なるので、振動数毎の加速度の大きさについても変化する。前出の計算というのは、反射や散乱などの変化を含めた層毎の計算を行って、それを取りまとめることであり、工学的基盤から地表面へと伝わる地震波の特性変化としてまとめるものである。ここで、工学的基盤から地表面までの成層構造が表層地盤という言葉で表され、表層地盤卓越振動数と伝達関数（表層地盤増幅率）が求まる。
【００４８】
以上のような表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するプログラムとして、（株）構造計画研究所より「地震応答解析プログラム：ｋ−Ｓｈａｋｅ」と呼ばれるプログラムが市販されている。
【００４９】
（建物調査）
次に、建物調査について説明する。以下では、２階建ての建物として説明する。
【００５０】
建物調査は、上述したステップ（ｄ）の後に続き、
（ｅ）前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出するステップと、
（ｆ）下記の式（７）、（８）より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β＝ｆｇ／ｆｈ                                    （７）
α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２      （８）
但し、βは振動数比、ｈは地盤の減衰定数、
を含む。勿論、建物調査は、前述した地盤調査の前に実施されても良いし、地盤調査と並行して実施されても良い。
【００５１】
まず、ステップ（ｅ）について説明する。本実施形態では、ステップ（ｅ）は、特許文献１に開示された動的耐震性能診断方法を利用して実現することができる。しかし、本発明に係る方法が特許文献１に開示された動的耐震性能診断方法に限定されることを意味するものではない。
【００５２】
特許文献１に開示された動的耐震性能診断方法においては、図１に示された地盤探査装置と同様の構成を持つ計測システムが用いられる。但し、動的耐震性能診断において用いられる計測システムは、起振機の設置形態と加速度検出器の設置形態が、図１の場合とは異なる。すなわち、地盤調査においては、起振機は地盤に対して上下方向に起振するように設置され、２つの加速度検出器は起振機と一直線に並ぶように設置される。一方、建物調査においては、起振機本体に加速度検出器を備える起振機が使用されるほか、少なくとも２個の加速度検出器が使用され、床面のＸ軸方向（南面している建物の場合、通常は東西方向）とＹ軸方向（通常は南北方向）について調査が行われる。このため、２階建て建物の場合、起振機は床面に対して水平方向に起振するように２階床面に設置され、例えばＸ軸方向に起振動作する場合、２個の加速度検出器は起振機本体の加速度検出器とＹ軸方向の一直線上に並ぶように設置される。また、起振機がＹ軸方向に起振動作する場合、２個の加速度検出器は起振機本体の加速度検出器とＸ軸方向の一直線上に並ぶように設置される。
【００５３】
（建物の共振振動数ｆｈの算出）
以下では、起振機の重量をＷｅ（ｋＮ）、地面から所定の高さより上の建物重量をＷｈ（ｋＮ）とし、起振機本体の加速度検出器で検出された加速度をＵｅ、２個の加速度検出器の一方で検出された加速度をＵｈとする。特に、Ｙ軸方向に起振してＸ軸方向について検出した加速度をＵｅＸ、ＵｈＸとした場合、建物のＸ軸方向についての加速度応答倍率τｈＸは以下の式（９）で表される。 
τｈＸ＝Ｗｈ×ＵｈＸ／Ｗｅ×ＵｅＸ        （９）
【００５４】
上記の算出動作が起振機の起振周波数ｆを変えながら行われ、横軸を起振周波数ｆ、縦軸をＸ軸方向の加速度応答倍率τｈＸとするグラフが作成されて、加速度応答倍率τｈＸがピーク値を示す時の周波数ｆが建物の固有周波数（卓越周波数）ｆｈＸとして得られる。卓越周波数は卓越振動数あるいは共振振動数とも呼ばれる。つまり、ここでの起振周波数、加速度応答倍率は、それぞれ図９の振動数、増幅率に対応する。
【００５５】
建物のＹ軸方向についての加速度応答倍率τｈＹ、共振振動数ｆｈＹも同様にして得られる。
【００５６】
以上のようなステップ（ｅ）の算出動作も、ＰＣ１３にあらかじめインストールされた解析プログラム（第５の解析プログラム）により実現することができる。
【００５７】
次に、ステップ（ｆ）では、建物の相対変位応答倍率αを算出する。ここで、建物の相対変位応答倍率αというのは、上記ステップ（ｂ）で選択した想定地震発生時に、建物がどれだけ変位するかを示す数値であり、Ｘ軸方向、Ｙ軸方向のそれぞれについて算出される。
【００５８】
建物のＸ軸方向の相対変位応答倍率αＸについて言えば、下記の式（１０）、（１１）により算出される。 
βＸ＝ｆｇ／ｆｈＸ                                      （１０）
αＸ＝βＸ２／｛（２ｈβＸ）２＋（１−βＸ２）２｝１／２      （１１）
Ｙ軸方向の建物の相対変位応答倍率αＹも、同様にして算出される。
【００５９】
以上のようなステップ（ｆ）の算出動作も、ＰＣ１３にあらかじめインストールされた解析プログラム（第６の解析プログラム）により実現することができる。
【００６０】
ところで、地震発生時の建物の損傷程度は、建物の変位量Ｄに応じて、無損傷（Ｄ＜２．５ｃｍ）、小損傷（小破）（２．５ｃｍ≦Ｄ＜５．０ｃｍ）、中損傷（中破）（５．０ｃｍ≦Ｄ＜７．５ｃｍ）、大損傷（大破）（７．５ｃｍ≦Ｄ＜１０ｃｍ）、全壊（倒壊含む）（１０ｃｍ≦Ｄ）に分類されている。
【００６１】
上述したように、建物の相対変位応答倍率αというのは、上記ステップ（ｂ）で選択した想定地震発生時に、建物がどれだけ変位するかを示す数値、すなわち上記建物の変位量Ｄである。そこで、上記のようにして得られた建物の相対変位応答倍率αＸ、αＹに基づいて、想定地震発生時の建物の損傷程度を判定することができる。言い換えれば、建物の変位量、すなわち相対変位応答倍率αＸ、αＹが小損傷以上になると判定された場合に、建物の所有者に対して、建物に対して補強をした方がよいという提案をすることができることになる。
【００６２】
そこで、必要に応じて、追加ステップ（ｇ）として、
（ｇ）算出された前記相対変位応答倍率αに基づいて、前記建物について前記想定地震発生時でも変位量が所定値以下であるようにするための補強の必要性の有無を判定するステップ、を含めても良い。
【００６３】
以上説明した本発明の実施形態によれば、調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定することができると共に、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることができる。
【符号の説明】
【００６４】
１１Ａ，１１Ｂ    加速度検出器
１２    計測部
１３    ＰＣ（パーソナルコンピュータ）
【図１】
2019027984.tif 000002
【図２】
2019027984.tif 000003
【図３】
2019027984.tif 000004
【図４】
2019027984.tif 000005
【図５】
2019027984.tif 000006
【図６】
2019027984.tif 000007
【図７】
2019027984.tif 000008
【図８】
2019027984.tif 000009
【図９】
2019027984.tif 000010
【手続補正書】
【提出日】平成29年8月29日(2017.8.29)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
（ａ）表面波探査により、調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
（ｂ）前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
（ｃ）算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
（ｄ）作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するステップと、
（ｅ）前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出するステップと、
（ｆ）下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β＝ｆｇ／ｆｈ
α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２ 
但し、βは振動数比、ｈは減衰定数、
を含む、建物変位量の判定方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明による建物変位量の判定方法は、
（ａ）表面波探査により、調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
（ｂ）前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
（ｃ）算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
（ｄ）作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数ｆｇを算出するステップと、
（ｅ）前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出するステップと、
（ｆ）下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β＝ｆｇ／ｆｈ
α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２ 
但し、βは振動数比、ｈは減衰定数、
を含む。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００５０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００５０】
建物調査は、上述したステップ（ｄ）の後に続き、
（ｅ）前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数ｆｈを算出するステップと、
（ｆ）下記の式（７）、（８）より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β＝ｆｇ／ｆｈ                                    （７）
α＝β２／｛（２ｈβ）２＋（１−β２）２｝１／２      （８）
但し、βは振動数比、ｈは減衰定数、
を含む。勿論、建物調査は、前述した地盤調査の前に実施されても良いし、地盤調査と並行して実施されても良い。