(57)【要約】【課題】解析時間の大幅な低減及び解析結果の信頼性の向上を可能にすること。【解決手段】応答解析システムは、サーバー１０と、このサーバー１０と通信回線１１を介して接続される複数のクライアントサーバー１２とを備えている。サーバー１０には、地震動の応答解析プログラム１８が格納され、入力データ診断手段２０と、解析診断手段２２との機能が実行されるプログラムを備えている。診断手段２０は、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件とサーバー１２側で設定入力される入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、その結果をサーバー１２側に出力して、これを表示させる。解析診断手段２２は、診断手段２０が、入力データが適合すると判断した際に、応答解析プログラムを実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、解析結果およびまたは解析結果の適否を選択して、サーバー１２側に出力して、これを表示させる。【選択図】　図１
2004108800.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
地震動の応答解析プログラムが格納されたコンピュータを有する地震動の応答解析システムにおいて、
前記応答解析プログラムの入力データを作成するデータ作成手段と、
予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、前記入力データの適否を選択して出力する入力データ診断手段と、
前記入力データ診断手段が、前記入力データが適合すると判断した際に、前記応答解析プログラムを実行して解析結果を得て、
予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と前記解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、
前記解析結果およびまたは前記解析結果の適否を選択して出力する解析診断手段とを備えたことを特徴とする地震動の応答解析システム。
【請求項２】
前記データ作成手段は、前記入力データとともに、当該入力データの作成に用いた地盤調査結果などの情報ファイルを併せて作成することを特徴とする請求項１記載の地震動の応答解析システム。
【請求項３】
前記入力データ診断手段は、前記入力条件と前記情報フアイルとを対比して、前記入力データの適否を自己診断することを特徴とする請求項２記載の地震動の応答解析システム。
【請求項４】
前記入力データ診断手段は、前記入力データ作成手段で作成された歪依存特性に関する項目（カーブ名称，有効歪，せん断弾性率，減衰率）、地層構造に関する項目（層厚，単位体積重量，せん断波速度，減衰定数，歪依存特性番号，地層数）、入力地震動に関する項目（入力位置，入力波，規定レベル）、解析条件に関する項目、出力に関する項目のそれぞれを自己診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の地震動の応答解析システム。
【請求項５】
前記解析診断手段は、最大せん断歪，等価線形解析の収束性，伝達関数，地層構造−歪依存特性の関係に対してそれぞれ自己診断することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の地震動の応答解析システム。
【請求項６】
前記入力データおよび解析診断手段は、致命的なミスで修正が必要な場合にエラーを出力し、致命的名ミスでなく、修正は必要としない場合警告を出力し、問題がない場合にＯＫを出力することを特徴とする請求項４または５記載の地震動の応答解析システム。
【請求項７】
前記入力データは、前記コンピュータのデータベースに格納されている登録データから適宜選択して作成することを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項記載の地震動の応答解析システム。
【請求項８】
前記登録データには、地震動の応答解析で必要とする地盤物性，歪依存特性，入力地震動が検索，閲覧，選択可能に含まれていることを特徴とする請求項７記載の地震動の応答解析システム。
【請求項９】
前記入力データは、新規に作成した際に、必要に応じて前記データベースに登録して、前記登録データとすることを特徴とする請求項８記載の地震動の応答解析システム。
【請求項１０】
前記応答解析プログラムは、線形解析および等価線形解析からなる複数の数値解析プログラムを含み、
前記データ作成手段の前に、これらの複数の数値解析プログラムからいずれかを選択する解析種類の選択手段を有することを特徴とする請求項１〜９のいずれか１項記載の地震動の応答解析システム。
【請求項１１】
前記コンピュータは、通信回線を介して複数のクライアントコンピュータと接続され、
前記コンピュータは、前記入力データ診断手段および解析診断手段の診断結果を前記クライアントコンピュータに送信することを特徴とする請求項１〜６のいずれか１項記載の地震動の応答解析システム。
【請求項１２】
コンピュータに、地震動の応答解析を行わせる数値解析手順を実行させるためのプログラムであって、
前記数値解析手順の入力データを作成する入力データ作成手順と、
予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、前記入力データの適否を選択して出力する入力データ診断手順と、
前記入力データ診断手順が、前記入力データが適合すると判断した際に、前記数値解析手順を実行して解析結果を得て、
予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と前記解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、
前記解析結果およびまたは前記解析結果の適否を選択して出力する解析診断手順として機能させるためのプログラム。
【請求項１３】
コンピュータに、地震動の応答解析を行わせる数値解析手順を実行させるための記録媒体であって、
前記数値解析手順の入力データを作成する入力データ作成手段と、
予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、前記入力データの適否を選択して出力する入力データ診断手段と、
前記入力データ診断手段が、前記入力データが適合すると判断した際に、前記数値解析手段を実行して解析結果を得て、
予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と前記解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、
前記解析結果およびまたは前記解析結果の適否を選択して出力する解析診断手段として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、地震動の応答解析システムおよびプログラム，コンピュータ読み取り可能な記録媒体に関し、特に、入力データや解析結果を自己診断する地震動の応答解析システムおよびプログラム，コンピュータ読み取り可能な記録媒体に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
コンピュータの目覚しい発達と進歩に伴い、これまで不可能と考えられていた様々の現象が、数値解析に置き換えられ、再現することが可能になってきている。地震時における地盤と構造物の相互作用の解析手法もコンピュータの発達ととともに、大きな進歩を遂げた分野の１つである。
このような地震動の応答解析手法のうち、特に、地盤の解析に関しては、歪に等価な剛性と減衰比とをパラメータとして、解析を行う解析法が最も簡便で一般的に広く採用されている。
【０００３】
ところで、このような地震動の応答解析手法を具体的に実行する際には、市販されているプログラムソフトを購入して、これをパソコンにインスツールして用いるのが一般的である。
【０００４】
しかしながら、このような従来の地震動の応答解析手法には、以下に説明する課題があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
すなわち、地震動の応答解析には、入力データの作成に、特殊な専門性が要求され、専門知識のない者が入力データを作成すると、解析結果の信頼性が非常に低くなり、実際に採用することができなくなる。
また、入力データが正確に作成されたとしても、解析結果が正しくない場合もあって、解析結果の判断にも、専門的な知識が必要となっていた。そこで、このような問題に対処すべく、例えば、専門的な知識を有している構造解析業者に、地震動の応答解析を委託する手法も採用されている。
しかし、このような構造解業者に委託する手法では、時間と経費がかかるという問題があった。
【０００６】
本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは、専門的な知識がなくても正しい解析結果が得られ、時間と経費の節減が可能になる地震動の動的応答システムおよびプログラム，コンピュータ読み取り可能な記録媒体を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、地震動の応答解析プログラムが格納されたコンピュータを有する地震動の応答解析システムにおいて、前記応答解析プログラムの入力データを作成するデータ作成手段と、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、前記入力データの適否を選択して出力する入力データ診断手段と、前記入力データ診断手段が、前記入力データが適合すると判断した際に、前記応答解析プログラムを実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と前記解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、前記解析結果およびまたは前記解析結果の適否を選択して出力する解析診断手段とを備えている。
【０００８】
このように構成した地震動の応答解析システムによれば、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、また、応答解析プログラムを実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断するので、専門的な知識がなくても正しい解析結果が得られ、時間と経費の節減が可能になる。また、専門的な知識を習得できる面も持つ。
【０００９】
前記データ作成手段は、前記入力データとともに、当該入力データの作成に用いた地盤調査結果などの情報ファイルを併せて作成することができる。
【００１０】
前記入力データ診断手段は、前記入力条件と前記情報フアイルとを対比して、前記入力データの適否を自己診断することができる。
【００１１】
前記入力データ診断手段は、前記入力データ作成手段で作成された歪依存特性に関する項目（カーブ名称，有効歪，せん断弾性率，減衰率）、地層構造に関する項目（層厚，単位体積重量，せん断波速度，減衰定数，歪依存特性番号，地層数）、入力地震動に関する項目（入力位置，入力波，規定レベル）、解析条件に関する項目、出力に関する項目のそれぞれを自己診断することができる。
【００１２】
前記解析診断手段は、最大せん断歪，等価線形解析の収束性，伝達関数，地層構造−歪依存特性の関係に対してそれぞれ自己診断することができる。
【００１３】
前記入力データおよび解析診断手段は、致命的なミスで修正が必要な場合にエラーを出力し、致命的名ミスでなく、修正は必要としない場合警告を出力し、問題がない場合にＯＫを出力することができる。
【００１４】
前記入力データは、前記コンピュータのデータベースに格納されている登録データから適宜選択して作成することができる。
【００１５】
前記登録データには、地震動の応答解析で必要とする地盤物性，歪依存特性，入力地震動が検索，閲覧，選択可能に含ませることができる。
前記入力データは、新規に作成した際に、必要に応じて前記データベースに登録して、前記登録データとすることができる。
【００１６】
前記応答解析プログラムは、線形解析および等価線形解析からなる複数の数値解析プログラムを含み、前記データ作成手段の前に、これらの複数の数値解析プログラムからいずれかを選択する解析種類の選択手段を有することができる。
【００１７】
前記コンピュータは、通信回線を介して複数のクライアントコンピュータと接続され、前記コンピュータは、前記入力データ診断手段および解析診断手段の診断結果を前記クライアントコンピュータに送信することができる。
【００１８】
また、本発明は、コンピュータに、地震動の応答解析を行わせる数値解析手順を実行させるためのプログラムであって、前記数値解析手順の入力データを作成する入力データ作成手順と、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、前記入力データの適否を選択して出力する入力データ診断手順と、前記入力データ診断手順が、前記入力データが適合すると判断した際に、前記数値解析手順を実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と前記解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、前記解析結果およびまたは前記解析結果の適否を選択して出力する解析診断手順として機能させるためのプログラムとしている。
【００１９】
さらに、本発明は、コンピュータに、地震動の応答解析を行わせる数値解析手順を実行させるための記録媒体であって、前記数値解析手順の入力データを作成する入力データ作成手段と、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、前記入力データの適否を選択して出力する入力データ診断手段と、前記入力データ診断手段が、前記入力データが適合すると判断した際に、前記数値解析手段を実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と前記解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、前記解析結果およびまたは前記解析結果の適否を選択して出力する解析診断手段として機能させるためのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体とした。
【００２０】
このように構成したプログラムないしはコンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、上述した地震動の応答解析システムと同様に、専門的な知識がなくても正しい解析結果が得られ、時間と経費の節減が可能になる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して詳細に説明する。図１は、本発明にかかる地震動の応答解析システムの一実施例を示している。同図に示した応答解析システムは、本発明をいわゆるアプリケーションサービスプロバイダ（ＡＳＰ）に適用した場合を示している。
【００２２】
同図に示した応答解析システムは、サーバー（コンピュータ）１０と、このサーバー１０とインターネットないしはイントラネットなどの通信回線１１を介して、電気的に接続される複数のクライアントサーバー（クライアントコンピュータ）１２とを備えている。
【００２３】
サーバー１０は、いわゆるコンピータから構成され、モデム，Ｉ／Ｆ，ＣＰＵ及びメモリ１４とデータベース１６とを備えている。メモリ１４には、地震動の応答解析プログラム１８が格納されている。
【００２４】
本実施例の場合には、この地震動の応答解析プログラム１８は、例えば、ＳＨＡＫＥ（プログラム商品名、株式会社地震工学研究所発売）が用いられ、このプログラム１８には、線形解析および等価線形解析からなる複数の数値解析プログラムが含まれていて、これらのプログラムのいずれかを、クライアントサーバー１２側で任意に選択できるようになっている。
【００２５】
また、サーバー１０は、入力データ診断手段２０と、解析診断手段２２との機能が実行されるプログラムを備え、これらのプログラムは、メモリ１４に格納されている。
入力データ診断手段２０は、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件とクライアントサーバー１２側で設定入力される入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、この敵悲嘆段の内容をクライアントサーバー１２側に出力して、これを表示させる。
【００２６】
解析診断手段２２は、入力データ診断手段２０が、入力データが適合すると判断した際に、応答解析プログラムを実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解条件と解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断し、解析結果およびまたは解析結果の適否を選択して、クライアントサーバー１２側に出力して、これを表示させる。
【００２７】
データベース１６には、応答解析プログラムで地震動の応答解析を実行する際に必要とされる入力データを作成するために必要な情報、すなわち、依存特性（カーブ名称，有効歪，せん断弾性率，減衰率）、地層構造（層厚，単位体積重量，せん断波速度，減衰定数，歪依存特性番号，地層数）、入力地震動（入力位置，入力波，規定レベル）が格納されており、これらの各情報は、クライアントサーバー１２側から必要に応じて読み出して、入力データを作成する際に用いることができる。
【００２８】
一方、クライアントサーバー１２は、実質的にサーバー１０と同じ機能及び装置を備えていて、地震動の応答解析を行う際には、入力データ及び情報ファイルを作成する機能も有している。
【００２９】
図２は、図１に示したシステムで地震動の応答解析を行う際の手順の一例を示している。同図に示したて順では、スタートすると、まず、ステップ１で、解析種類の選択がなされているか否かが判断される。
【００３０】
本実施例の場合には、地震動の応答解析プログラムには、例えば、１次元の線形解析および等価線形解析からなる複数の数値解析プログラムが含まれていて、これらのプログラムのいずれかを、クライアントサーバー１２側で任意に選択できるようになっているので、このいずれかが選択され、この選択完了を確認すると、次のステップ２，３に移行する。
【００３１】
ステップ２，３では、入力データの作成と、情報データの作成がクライアントサーバー１２側で行われる。地震動の応答解析プログラム１８の実行に必要な入力データは、▲１▼．歪依存特性（カーブ名称，有効歪，せん断弾性率，減衰率）に関する項目、▲２▼．地層構造（層厚，単位体積重量，せん断波速度，減衰定数，歪依存特性番号，地層数）に関する項目、▲３▼．入力地震動（入力位置，入力波，規定レベル）に関する項目である。
【００３２】
等価線形法で地盤の非線形性を評価する際には、歪依存特性が各層で必要となり、歪依存特性は、せん断歪γと剛性低下率（せん断弾性率、Ｇ／Ｇ０）および減衰定数（減衰率ｈ）との関係を表し、せん断歪が大きくなるにつれて、剛性低下率は、小さくなり、減衰定数は、大きくなるのが特徴的である。
【００３３】
また、せん断歪が１０−４％〜１０２％までを設定するのが一般的であり、せん断歪が１０−４％で、剛性低下率は、１．０となる。この歪依存特性は、通常、地層毎にサンプリングして、地質室内試験によって設定され、このときの地盤調査結果が情報ファイルとして作成される。
【００３４】
本実施例の場合、地震動の応答解析プログラム１８では、対象とする地盤の地層構造に関する情報が必要になり、地盤の地層がどのように分布しているか、などを入力データとして作成する。また、情報ファイルには、地盤の調査結果以外に、入力地震動の大きさなども含まれる。
【００３５】
入力データおよび情報データの作成が完了すると、次に、ステップ４で、入力データの自己診断が行われる。この場合の自己診断は、〔１〕選択された解析法の適否判断、〔２〕作成された入力データの適否判断、情報ファイルの適否判断であり、これらの判断の際に適用される判断基準は、予め、専門的な知識に基づいて設定される。
【００３６】
以下に、この判断基準および判断方法の詳細について説明する。なお、本実施例では、この自己判断において、致命的なミスで訂正を必要とする場合には、Ｅｒｒｏｒ、致命的なミスではなく、訂正しなくても良いが、利用者に警告を発する場合には、Ｗａｒｎｉｇ、問題がない場合には、ＯＫとし、これらの内容をクライアントサーバー１２に表示させる。
【００３７】
〔１〕選択された解析法の適否判断
この適否判断には、情報ファイルで明記する入力地震動が対象となる。専門的な知識を踏まえると、入力地震動が中規模および大規模地震の場合には、地盤の非線形性を考慮した等価線形解析が望ましく、小規模地震の場合には、線形解析でも等価線形解析でも構わない。そこで、情報ファイルに、入力地震動が中規模および大規模地震とされていて、線形解析が選択されている場合には、警告（Ｗａｒｎｉｇ）を出力する。
【００３８】
〔２〕作成された入力データおよび情報ファイルの適否判断
この適否判断は、以下の内容で実行され、本実施例の場合、これらの適否の自己判断は、▲１▼．歪依存特性に関する項目（カーブ名称，有効歪，せん断弾性率，減衰率）、▲２▼．地層構造に関する項目（層厚，単位体積重量，せん断波速度，減衰定数，歪依存特性番号，地層数）、▲３▼．入力地震動に関する項目（入力位置，入力波，規定レベル）、▲４▼．解析条件に関する項目、▲５▼．出力に関する項目に分けられる。
【００３９】
▲１▼．歪依存特性に関する項目
（１）歪依存特性−有効歪
歪依存特性は、土質室内試験によって設定されるが、土質室内試験を行わなくても、例えば、各省庁で発行している資料に基づき、Ｎ値や地層分類などから設定することができる。
ところが、このような設定方法を採用した場合に、専門的な知識が乏しいと、適当な数値を設定することがある。そこで、有効歪の自己判断では、これが負の値に設定されている場合には、致命的なミス（Ｅｒｒｏｒ）を出力し、これが１０−４％〜１０−２％間にない場合には、警告（Ｗａｒｎｉｇ）を出力する。
【００４０】
（２）歪依存特性−せん断弾性率
利用者が入力する剛性低下率（せん断弾性率）は、負もしくは１よりも大きい場合で、致命的なミス（Ｅｒｒｏｒ）を出力し、せん断歪が大きくなるにつれて、剛性低下率が大きくなるときには、一般的な傾向と異なるので、同様に、致命的なミス（Ｅｒｒｏｒ）を出力する。せん断歪が１０−４％で、１．０になっていない場合には、警告（Ｗａｒｎｉｇ）を出力し、各せん断歪に対して、剛性低下率がすべて同じ値の場合に、同様に警告を出力する。
【００４１】
（３）歪依存特性−減衰率
利用者が入力する減衰定数（減衰率）は、％で設定するが、これが負もしくは１００よりも大きい場合には、致命的なミス（Ｅｒｒｏｒ）を出力し、せん断歪が大きくなるにつれて、減衰率が小さくなるときには、一般的な傾向と異なるので、同様に、致命的なミス（Ｅｒｒｏｒ）を出力する。各せん断歪に対して、減衰率がすべて同じ値の場合に警告を出力する。
【００４２】
（４）歪依存特性−カーブ数
ステップ１で等価線形解析を選択した場合に、歪依存特性のカーブ数がゼロの場合には、致命的なミス（Ｅｒｒｏｒ）を出力する。
【００４３】
▲２▼．地層構造に関する項目
（１）地層構造−層厚
地震動の応答解析では、地盤の地層がどのように分布しているか、また、各地層の物性諸元について入力し、層厚では、各地層の厚さを設定する。この場合、各地層の厚さは、地盤調査に基づいて設定するが、１つの地層でかなり厚さがある場合には、この地層を１層として設定しても良いかが問題となる。
本実施例の応答解析では、１次元波動伝播理論に基づく厳密解であることから理論上、かなり厚い地層でも１層とすることができる。しかしながら、等価線形解析を実施する場合には、地層の中心でせん断歪を求め、剛性低下を算定することから、あまり厚い地層では、実現象を表現することが、経験上困難であることが判っている。
そこで、経験的な観点からある目安を設け、利用者が設定した層厚に対して、診断を実施する。すなわち、層厚が負の場合には、致命的なミスを出力し、層厚がＶｓ／（４×最大解析振動数）よりも大きい場合、警告を出力し、問題がなければＯＫを出力する。ここで、Ｖｓは、地震動のせん断波速度である。
【００４４】
（２）地層構造−単位体積重量
単位体積重量は、ｔｆ／ｍ３で入力するが、これが負の場合には、致命的なミスを出力し、情報ファイルと比較して一致していない場合には、致命的なミスを出力する。経験的な観点から、これが１．０ｔｆ／ｍ３〜３．０ｔｆ／ｍ３以外で、警告を出力する。
【００４５】
（３）地層構造−せん断速度
せん断速度Ｖｓは、ｍ／ｓｅｃで入力するが、これが負の場合には、致命的なミスとする。また、情報ファイル内のＮ値を用いて、数種類の各省庁で告示している換算式からＶｓを算定した場合には、換算式の違いにおけるＶｓのバラツキを踏まえて、Ｖｓの適用範囲を設け、入力データのＶｓが適用範囲外の場合には、警告を出力する。併せて、経験的な観点から、５０ｍ／ｓｅｃ〜８００ｍ／ｓｅｃ以外で警告を出力する。
【００４６】
（４）地層構造−減衰定数
減衰定数ｈは、無次元単位で入力するが、負の場合、もしくは、１．０よりも大きい場合に致命的なミスを出力する。また、経験的な観点から、０．０１〜０．４０以外で警告を出力する。
【００４７】
（５）地層構造−歪依存特性番号
歪依存特性番号は、等価線形解析が選択された場合にのみ必要とし、前述した歪依存特性に関する事項（１）〜（４）に関する特性値を区別する際の番号である。従って、歪依存特性番号は、１以上で、診断項目（１）〜（４）で設定した数以下でない場合に、致命的なミスを出力する。
【００４８】
（６）地層構造−地層数
地層数は、利用者が対象とする地盤の層数であり、応答解析プログラムの制限に依存する。本実施例の応答解析プログラムでは、２層以上、１２０層以下に設定しているので、それ以外の場合には、致命的なミスを出力する。この場合、１層と入力されると、出力の指定における伝達関数を出力することができなくなり、伝達関数の出力指令が省かれるので、警告を出力する。
【００４９】
▲３▼．入力地震動に関する項目
（１）入力地震動−入力位置（層番号ないしはＧｒａｎｄＬｅｖｅｌ）
本実施例の地震動の応答解析プログラムでは、入力地震動の規定が大きく解析結果に反映することから、地震動の入力位置に関するデータは、極めて重要な条件であり、入力地震動の規定とは、解析対象地盤に利用者が、どのような地震波を、どんな大きさで、どこに入力するのかを設定することである。
入力位置は、地層構造で設定した層番号を指定するか、あるいは、ＧＬ（ＧｒａｎｄＬｅｖｅｌにより地表面からの深度ｍ）からの絶対値でこれを指定する。従って、自己診断では、層番号が指定されていない場合、および、ＧＬが地表境界位置でない場合、もしくは、最下層におけるＧＬよりも大きい場合には、いずれも致命的なミスを出力する。
【００５０】
（２）入力地震動−入力波−データ点数
データ点数は、解析でどのような地震波を入力するかを設定する項目であり、本実施例の応答解析プログラムでは、４点以上３２７６８点以下に制限されている。従って、これ以外の場合には、致命的なミスを出力する。
【００５１】
（３）入力地震動−入力波−フーリエ変換用の数値
フーリエ変換用の数値は、解析でどのような地震波を入力するかの設定に付随する項目であり、この数値は、前記データ点数よりも大きく、かつ、２のベキ乗である。従って、データ点数と同様に、４点以上３２７６８点以下であり、かつ、データ点数よりも大きくなければいけない。これ以外の場合には、致命的なミスを出力する。
【００５２】
（４）入力地震動−入力波−時間間隔
時間間隔は、解析でどのような地震波を入力するかを設定する項目であり、解析で用いる地震波のデジタル値が格納されているファイル（地震波ファイル）内の時間間隔である。時間間隔Δｔは、ｓｅｃで入力するが、０もしくは負の場合には、致命的なミスを出力する。また、経験的な観点から、０ｓｅｃ〜１０ｓｅｃ以外で警告を出力する。
【００５３】
（５）入力地震動−入力波−ファイル名
ファイルの名は、地震波ファイルの名前を拡張子付で入力し、指定されたファイル名が存在しない場合に致命的なミスを出力する。
【００５４】
（６）入力地震動−入力波−コメント行数
コメント行数は、指定したファイル内の地震波デジタル値を何行目から読み込ませるかに使用する。つまり、１０行目から読み込ませる場合は、コメント行数を９と入力し、１行目から読み込ませる場合には、コメント行数を０と入力する。コメント行数が負の場合、致命的なミスを出力する。
【００５５】
（７）入力地震動−入力波−フォーマット
フォーマットは、設定したファイル名内の地震波デジタル値が、１行にどのように記述されているかを表すもので、例えば、１行に１０個のデジタル値が存在し、１個のデジタル値に着目すると、７カラムで構成されている場合には、（７Ｆ１０．０）と入力する。このとき、本実施例の応答解析プログラムでは、数値の前後を括弧でくくるようにしているので、これがなければ致命的なミスを出力する。
【００５６】
（８）入力地震動−規定レベル−倍率
倍率は、地震動ファイル内のデジタル値に乗ずる倍率であり、例えば、地震動ファイル内のデジタル値がＧａｌで示されている場合、本実施例の応答解析プログラムでは、ｍ／ｓｅｃ２で入力する必要があるので、倍率を０．０１とする。従って、倍率が０の場合には、致命的なミスを出力する。
【００５７】
（９）入力地震動−規定レベル−解析最大加速度
解析最大加速度は、地震動ファイル内のデジタル値における最大値であり、Ｇａｌで示される。例えば、解析最大加速度を４００と設定すると、地震動ファイル内の最大値が４００Ｇａｌになるような倍率を算定し、全地震動デジタル値に倍率を乗じる。従って、解析最大加速度が０の場合には、致命的なミスを出力する。
【００５８】
▲４▼．解析条件に関する項目
（１）解析条件−最大周波数
最大周波数は、Ｈｚで入力し、解析を実施する際の諸条件に依存するが、本実施例の応答解析プログラムでは、周波数応答解析を行う上で、高速フーリエ変換を使用していることから、Δｆ以上ナイキスト振動数以下という制約がある。ここで、Δｆは、１／（フーリエ変換用の数値×時間間隔）であり、ナイキスト振動数は、１／（２×時間間隔）である。この制約範囲外に最大周波数を設定した場合に致命的なミスを出力する。併せて、経験的な観点から、５Ｈｚ〜３０Ｈｚ以外で警告を出力する。
【００５９】
（２）解析条件−イタレーション回数
イタレーション回数は、等価線形解析を実施する際の繰り返し計算回数であり、利用者が任意の数値を入力することができる。ただし、本実施例の応答解析プログラム１８では、等価線形法における収束条件として、解析結果が次に説明する許容値以下になった場合、もしくは、ここで設定された回数に達した場合に計算を終了する。
従って、ここで入力されたイタレーション回数があまりにも小さい場合には、収束性が悪くなり、解析結果の妥当性が乏しくなる。そこで、経験的な観点から、５回〜２０回以外で警告を出力し、入力が負の場合には、致命的なミスを出力する。
【００６０】
（３）解析条件−許容値
許容値は、前述したように、等価線形解析を実施する際の収束条件として使用する。この許容値は、％で入力し、許容値を大きくすると、等価線形解析の収束性が悪くなり、解析結果の妥当性が乏しくなる。そこで、経験的な観点から、５％〜１０％以外で警告を出力し、入力が負の場合には、致命的なミスを出力する。
【００６１】
（４）解析条件−有効歪算出倍率
有効歪算出倍率は、等価線形法上、地盤の非線形性を評価する歪依存特性で使用する歪値を算出するために使用される。歪依存特性は、土質室内試験で導かれて、定常波による傾向を示している。
【００６２】
本実施例の応答解析プログラム１８では、ランダム波である地震波を入力することから、応答結果である歪をどのように依存特性に評価するかが問題となる。等価線形法を提案した開発者らは、応答結果である最大歪に倍率０．６５（この倍率を有効歪算出倍率と称する）を乗じ、その値を有効歪と呼んで、このような有効歪を歪依存特性に用いることを提案している。
【００６３】
これを踏まえると、有効歪算出倍率では、０以上１．０以下の範囲となり、それ以外では、致命的なミスを出力し、経験的な観点から、０．５〜０．７以外で警告を出力する。
【００６４】
▲５▼．出力に関する項目
本実施例の応答解析プログラムでは、解析結果の出力形式として、時刻暦，応答スペクトル，伝達関数，最大応力分布の４つのいずれか、ないしは、全ての選択が可能であり、これらがいずれも選択されていない場合には、致命的なミスを出力する。以下の表１および表２に以上の自己診断における診断項目，診断条件、結果をまとめて示している。
【表１】
2004108800.tif 000003
【表２】
2004108800.tif 000004
【００６５】
以上のような各項目に関してそれぞれ自己診断が下され、致命的なミスが全てクリアされると、次のステップ５に移行し、ステップ５では、ステップ１で選択された解析種類の応じて、応答解析プログラム１８を起動して、数値解析が実行される。
【００６６】
応答解析プログラム１８により解析結果が得られると、次のステップ６で、解析結果の適否が自己診断され、解析結果の適否判断が行われる。
【００６７】
この際の適否判断は、予め専門的な知識に基づいて設定される解析解の条件と得られた解析結果とを比較することにより、以下の内容に基づいて実行される。
【００６８】
（１）最大せん断歪
この診断項目では、解析結果における全地層の最大せん断歪に着目して、これが４％を超えている場合には、等価線形法の適用限界と思われるので、その旨を表示して、警告を出力する。
【００６９】
（２）等価線形解析の収束性
解析種類の選択で等価線形解析を選択した場合、等価線形解析の収束判定を、イタレーション回数と許容値とに基づいて制御している。つまり、イタレーション回数以内でも、解析結果が許容値よりも小さくなれば計算を終了し、逆に、イタレーション回数が終了した時点では、許容値の如何に関わらず計算を終了する。
従って、前者の場合には問題がないが、後者の場合には、収束エラーの確認が必要になる。この場合、収束エラーが許容値よりも大きい場合、解析結果の妥当性が乏しいと判断される。
【００７０】
ここで、収束エラーとは、等価線形法の繰り返し計算におけるＮ回目で求まる物性値ト、１回前の計算（Ｎ−１）回目で求まる物性値の差分である（収束エラー＝｛Ｎ回目の物性値−（Ｎ−１）回目の物性値｝／Ｎ回目の物性値）。
そこで、収束エラーが許容値よりも大きい場合に、致命的なミスを出力する。この診断は、解析結果の最終物性値である減衰定数およびせん断弾性係数について行っている。
【００７１】
（３）伝達関数
解析結果によって得られる伝達関数の１次ピークは、解析結果である伝達関数の１次卓越ピークに着目し、応答解析の全般的な傾向を加味して診断する。この診断は、通常、解析結果の妥当性を確認するためには、必須のものであって、かつ、最も重要な診断である。診断内容は、以下の３項目に分類される。
第１分類は、入力データで設定した地層構造に基づき、初期物性を使用して得られる伝達関数に着目する。これは、等価線形解析における１回目のイタレーション解析における伝達関数である。
【００７２】
この伝達関数における１次卓越ピーク値（以下、線形解析ピーク値と称する）および１次卓越振動数（以下、線形解析振動数と称する）と地層の初期物性から、等価せん断波速度および等価減衰定数を算出し、両者を使用して得られる概算の１次卓越ピーク値（以下、概算ピーク値と称する）および１次卓越振動数（以下、概算振動数と称する）を比較して、近似性を判断する。
【００７３】
１次卓越振動数では、線形解析振動数と概算振動数の差異が、３０％よりも大きい場合には、警告を出力する。また、１次卓越ピーク値では、線形解析ピーク値と概算ピーク値の差異が、７０％よりも大きい場合には、警告を出力する。
【００７４】
この診断において概算で得られる値は、対象地盤が全体系の１次振動モードで挙動している場合を想定したものであり、この概算値と解析値が近似しない場合には、局部的な振動モードが卓越していることが考えられ、解析結果の重要な要因に繋がる。
【００７５】
その結果、地層構造で入力したせん断波速度Ｖｓが正しく設定されているかを再確認する必要がある。ここで、せん断波速度Ｖｓが正しく設定されていれば、これが今回の対象地盤における特徴であると判断される。なお、解析値と概算値が近似している場合には、ＯＫを出力する。
【００７６】
第２分類は、最終イタレーション回数での伝達関数（以下、等価線形解析ピーク値および等価線形解析振動数と称する）と最終物性値から求める概算（以下、最終物性概算ピーク値および最終物性概算振動数と称する）を比較する。
【００７７】
判定件は、第１分類と同じであり、１次卓越振動数では、等価線形解析振動数と最雌雄物性概算振動数の差異が、３０％よりも大きい場合には、警告を出力する。また、１次卓越ピーク値では、等価線形解析ピーク値と最終物性概算ピーク値の差異が、７０％よりも大きい場合には、警告を出力する。
【００７８】
この診断は、上記第１分類と同様の根拠に基づくものであるが、併せて、解析結果上で局部的な振動モードが卓越する要因して地層の依存性が挙げられる。その結果、地層構造で入力した依存特性が正しく設定されているかを再確認する必要がある。ここで、歪依存特性が正しく設定されていれば、今回の対象地盤における特徴にこれを加え、解析値と概算値が近似している場合には、ＯＫを出力する。
【００７９】
第３分類は、第１分類で用いたイタレーション１回目の解析における伝達関数（線形解析振動数）と、第２分類で用いた最終イタレーション回数での伝達関数（等価線形解析振動数）を比較する。
【００８０】
通常、等価線形解析振動数は、線形解析振動数よりも地盤の非線形による剛性低下が低振動数側に現れる。この傾向を加味して、等価線形解析振動数が、線形解析振動数よりも大きい場合には、警告を出力する。
【００８１】
（３）地層構造−歪依存特性の関係
解析結果である地層の最終物性値と最大せん断歪に着目し、解析の全般的な傾向を加味して診断する。診断内容としては、ある地層（ｉ層）の初期せん断波速度（Ｖｓｉ）および最大せん断歪（γｉ）と、ｉ層直下の地層（ｉ＋１層）の初期せん断波速度（Ｖｓｉ＋１）および最大せん断歪（γｉ＋１）から、ＶｓｉとＶｓｉ＋１が比較的近似し、γｉとγｉ＋１が大きく異なっている場合に警告を出力する。
【００８２】
この診断において、ＶｓｉとＶｓｉ＋１が比較的近似している場合、インピーダンス比が小さく、局部的な応力集中は、発生しにくいことから、γｉとγｉ＋１も近似する可能性が高い。仮に、γｉとγｉ＋１の相違が顕著な場合、ｉ層とｉ＋１層の歪依存特性が大きく異なっていることが予想され、解析結果の重要な要因に繋がる。
【００８３】
その結果、地層構造で入力した歪依存特性が正しく入力されているかを再確認する必要がある。ここで、歪依存特性が正しく入力されている場合には、今回の対象地盤における特徴と判断される。
なお、γｉとγｉ＋１が近似している場合には、ＯＫを出力する。以下の表３〜表６に以上の自己診断における診断項目，診断条件、結果をまとめて示している。
【表３】
2004108800.tif 000005
【表４】
2004108800.tif 000006
【表５】
2004108800.tif 000007
【表６】
2004108800.tif 000008
【００８４】
以上のような自己診断が下され、必要に応じて、例えば、エラーの場合には、それがクライアントサーバー１２側のモニターに表示され、また、警告やＯＫの場合には、解析結果が同様に、クライアントサーバー１２側に出力されて手順が終了する。
【００８５】
さて、以上のように構成した地震動の応答解析システムによれば、予め専門的な知識に基づいて設定される入力条件と前記入力データとの対比で、当該入力データの適否を自己診断し、また、応答解析プログラムを実行して解析結果を得て、予め専門的な知識に基づいて設定される解析条件と解析結果との対比で、当該解析結果の適否を自己診断するので、専門的な知識がなくても正しい解析結果が得られ、時間と経費の節減が可能になる。
【００８６】
次に、データベース１６の登録内容について説明する。本実施例のシステムで用いるデータベース１６は、地震動の応答解析で必要な地盤物性，歪依存特性および入力地震動を簡単に検索，閲覧および選択できること、利用者は、解析で必要な諸条件が不足している場合、利用者が過去に実施した解析などの入力データからこれを検索および選択できること、利用者がデータベース１６で、登録データを選択した場合、自動的に解析入力データが作成されること、利用者間でデータベース１６が共有できること、利用者が新規に作成した入力解析データを、データベース１６に登録できることを目的に構築した。
【００８７】
図３に、データベース１６の構築項目の概要を示している。同図においては、地盤の諸元、歪依存特性および地震観測記録に大きく分類され、各分類内では、検索，閲覧および選択ができる詳細項目を設けて登録する。
【００８８】
次に、データベース１６に登録されている登録データを使用して、地震動の応答解析を行う場合について説明する。応答解析を実行する際には、まず、入力データの作成が必要になるので、クライアントサーバー１２側で、図４に示すような入力データ作成画面を開く。
【００８９】
次に、解析種別を選択する。図示した例では、等価線形解析法が選択されている。そして、同画面のデータベースのアクセスボタンをクリックすることにより、データベース１６にアクセスする。
【００９０】
この操作により、図５（Ａ）に示す観測点データ画面が現れるので、例えば、地域を、同図（Ｂ）に示すように「東京」と指定して、検索ボタンをクリックする。
これにより、データベースの検索エンジンが働き、検索ＯＫの指示を与えると、図６に示すような、東京のより細かい区域が示された画面が表示されるので、例えば、その中の「新宿」を選択すると、画面の右側に同地域の地盤構造の諸元が表示される。地盤の構造諸元では、地層名，層厚，Ｎ値，Ｖｓ（せん断波速度），Ｖｐ（粗密波速度），単位体積重量などが表示されこれらの各値は、予め観測点との関連において登録されている。
次いで、同画面の適用ボタンを押すと、新宿地区での地盤構造諸元が、自動的に解析用の入力力データに反映される（図７参照）。これによりまず、入力データのうち地層構造に関する項目が入力され、非常に短い時間でミスなくこれを作成することができる。
次に、歪依存特性に関する入力データを作成する。この作成では、まず、図７に示した画面中の歪依存特性欄にカーソルを持っていき、これをクリックすると、図８に示す画面が現れるので、その中のデータベースボタンを押す。
【００９１】
そうすると、図９に示す画面が表示されるので、土質タイプに「サンド」を選んで検索ボタンを押し、検索ＯＫの指示を与えると、図１０に示す画面が現れるので、カーブリストの選択をする。
【００９２】
図１０に示した例では、Ｓｅｅｄ−Ｉｄａｒｉｓｓが選択され、その歪依存特性が右に図示される。次いで、適用のボタンを押すと、自動的に、解析用の入力力データに反映される（図１１，１２参照）。
【００９３】
次に、入力地震動の入力データが作成される。入力地震動のデータを作成する際には、図４に示した入力地震動の欄のデータベースボタンを押すと、図１３に示す画面が現れるので、例えば、代表波を選択する。
【００９４】
これによりデータベースのエンジンが働き、検索結果のＯＫを指示すると、図１４に示すように、左側に地震波名が表示されるので、例えば、ＥＬＣＥＮＴＲＯ　ＮＳを選択すると、画面の右側に地震波の諸元が表示される。ここで、加速度波形簡易表示ボタンを押すと、図１５に示すような加速度時刻暦を画面に出力することができる。
【００９５】
次いで、画面の適用ボタンを押すと、選択された地震波の諸元が、自動的に解析入力データに反映される（図１６参照）。この場合、特に、解析で必要とする地震波の点数や時刻刻み、データのフォーマット形式などに関しても、自動的に反映される。
【００９６】
最後に解析条件を設定する。解析条件の設定は、図４に示した、解析条件の最大周波数，イタレーション回数，許容値，有効歪算出倍率をそれぞれ入力する。ここでは、例えば、最大周波数１０Ｈｚ，イタレーション回数１０，許容値５．０％，有効歪算出倍率０．６５とする。なお、出力の指定は、例えば、時刻暦，応答スペクトル，伝達関数，最大応答分布の全てを選択する。
【００９７】
図１７および図１８に上記入力データで解析した解析結果を示している。以上のように予め入力に必要なデータをデータベースに登録しておくと、非常に短い時間での解析が、ミスなく行える。
【００９８】
なお、上記実施例では、本発明をＡＳＰに適用した場合を例示したが、本発明の実施は、これに限定されることはなく、例えば、上述したプログラムを１台のコンピュータに格納して、入力データの作成などを同じコンピュータを使用して行うこともできるし、また、図２に示した手順と地震動の応答解析用の数値解析プログラムとを、例えば、ＣＤなどに記録して、コンピュータで読み込み可能な記録媒体とすることもできる。
【００９９】
【発明の効果】
以上、詳細に説明したように、本発明にかかる地震動の動的応答解析システムおよびプログラム，コンピュータ読み取り可能な記録媒体によれば、従来の解析手法と同等の精度を確保しつつ、解析時間の大幅な低減が可能になり、また、構造物と地盤との解析精度の均一化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明にかかる地震動の動的応答解析システムの全体構成を示す説明図である。
【図２】図１のシステムで実行する手順の一例を示すフローチャート図である。
【図３】図１に示したシステムのデータベースの構築内容に説明図である。
【図４】本発明にかかる地震動の動的応答解析システムでデータベースに登録されている登録データを使用して入力データを作成する際の初期画面の説明図である。
【図５】図４に示した画面で地層構造のデータベースを選択した際に表示される観測点データ画面の説明図である。
【図６】図５に示した観測点画面で地域を指定した表示される指定地域の地層構造の詳細を示す説明図である。
【図７】図６で選択した地域を適用した場合に、入力データにこれが反映された状態を示す画面の説明図である。
【図８】図４に示した画面で歪依存特性を指定した際に表示される画面の説明図である。
【図９】図８に示した画面でデータベースを選択した際に表示される地震波諸元データ画面の説明図である。
【図１０】図９に示した画面で土質タイプを選択した際に表示される歪依存特性データ画面の説明図である。
【図１１】図１０に示した歪依存特性データ画面で表示されたデータを適用下場合に、表示される歪依存特性画面の説明図である。
【図１２】図１１に示した画面でカーブを設定すると、設定されたカーブの波形などが示される歪依存特性入力画面の説明図である。
【図１３】図４に示された入力地震動の欄のデータベースを選択した際に表示される地震波諸元データ画面の説明図である。
【図１４】図１３で地震動を選択した際に表示される地震波諸元データの詳細画面の説明図である。
【図１５】図１３で選択した入力地震動の加速度時刻暦状態を画面表示した際の説明図である。
【図１６】図１３で選択した入力地震動について、解析に必要な条件が入力された画面の説明図である。
【図１７】解析結果である加速度時刻暦と伝達関数とを示す画面の説明図である。
【図１８】解析結果である最大応答分布を示す画面のである。
【符号の説明】
１０　　　　　　サーバー（コンピュータ）
１２　　　　　　クライアントサーバー
１４　　　　　　メモリ
１６　　　　　　データベース
【図１】
2004108800.tif 000009
【図２】
2004108800.tif 000010
【図３】
2004108800.tif 000011
【図４】
2004108800.tif 000012
【図５】
2004108800.tif 000013
【図６】
2004108800.tif 000014
【図７】
2004108800.tif 000015
【図８】
2004108800.tif 000016
【図９】
2004108800.tif 000017
【図１０】
2004108800.tif 000018
【図１１】
2004108800.tif 000019
【図１２】
2004108800.tif 000020
【図１３】
2004108800.tif 000021
【図１４】
2004108800.tif 000022
【図１５】
2004108800.tif 000023
【図１６】
2004108800.tif 000024
【図１７】
2004108800.tif 000025
【図１８】
2004108800.tif 000026