(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の固有周期を有する建築物の振動モデルと、この振動モデルに入力する地震動とを設定し、前記振動モデルに前記地震動を入力することにより、前記振動モデルの前記地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段と、
前記応答波形算出手段によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段と、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする建築物の設計支援装置。
【請求項２】
前記応答継続時間算出手段は、
前記振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の下限設定値から上限設定値に至る時間を前記応答継続時間として算出することを特徴とする請求項１に記載の建築物の設計支援装置。
【請求項３】
前記判定手段は、
所定の応答繰返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を前記設定基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の設計支援装置。
【請求項４】
前記判定手段は、
一定の設計用応答継続時間を前記設定基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の設計支援装置。
【請求項５】
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の平均から求まる設計用応答継続時間を設定基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の設計支援装置。
【請求項６】
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の設計支援装置。
【請求項７】
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間を設計基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の設計支援装置。
【請求項８】
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする請求項１又は２に記載の建築物の設計支援装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、建築物の耐震設計を行う際に適用される設計支援装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、建築物の耐震設計法として、応答スペクトルを用いた設計方法が知られている（例えば、非特許文献１を参照）。応答スペクトルは、減衰定数が一定で、固有周期の異なる複数の振動モデルに地震動を入力することによって各振動モデルの応答波形を求め、各応答波形の最大応答値を、横軸が固有周期、縦軸が最大応答値のグラフ上にプロットして得られるものである。この応答スペクトルには、縦軸の最大応答値の種類により加速度応答スペクトル、速度応答スペクトル、変位応答スペクトル等があり、これらを利用することによって、建築物の地震時の応答を制御することができる。
【０００３】
【非特許文献１】清水建設免制震研究会著，「耐震・免震・制震のわかる本」，第１版，彰国社，２０００年２月，ｐ．３５−３７
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、近年、都市部では高層ビルや免震ビル等の長い固有周期を有する建築物が急増している。このような長周期建築物が長時間揺れ続けた場合、応答（揺れ）の繰り返しにより構造材が累積塑性変形して性能が低下したり、免震ゴムが繰り返し変形することにより発熱して性能が低下するといった問題を引き起こすことが予想される。上述した応答スペクトルは、地震動に対する建築物の応答波形の最大応答値を考慮した解析技術であり、応答の継続時間について考慮したものではない。従って、上述した長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮すると、応答スペクトルを用いて最大応答値の周期特性を評価するだけでは、設計の信頼性が十分に得られないと考えられる。
【０００５】
本発明は、上記の点に鑑み、応答の継続時間に依存する性能を考慮した建築物の設計支援装置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】
【０００６】
本発明の建築物の設計支援装置は、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルと、この振動モデルに入力する地震動とを設定し、前記振動モデルに前記地震動を入力することにより、前記振動モデルの前記地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段と、前記応答波形算出手段によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段と、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。
【０００７】
また、本発明の請求項２の建築物の設計支援装置は、上記請求項１において、前記応答継続時間算出手段は、前記振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の下限設定値から上限設定値に至る時間を前記応答継続時間として算出することを特徴とする。
【０００８】
また、本発明の請求項３の建築物の設計支援装置は、上記請求項１又は２において、前記判定手段は、所定の応答繰り返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を前記設定基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。
【０００９】
また、本発明の請求項４の建築物の設計支援装置は、上記請求項１又は２において、前記判定手段は、一定の設計用応答継続時間を前記設定基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項５の建築物の設計支援装置は、上記請求項１又は２において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の平均から求まる設計用応答継続時間を設定基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項６の建築物の設計支援装置は、上記請求項１又は２において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする。
【００１２】
また、本発明の請求項７の建築物の設計支援装置は、上記請求項１又は２において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間を設計基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、（平均値−標準偏差）から決まる設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。
【００１３】
また、本発明の請求項８の建築物の設計支援装置は、上記請求項１又は２において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１４】
本発明の建築物の設計支援装置によれば、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルに地震動を入力することにより、振動モデルの地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段と、応答波形算出手段によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段と、応答継続時間算出手段によって得られた応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段とを備えた構成としたことで、応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１５】
以下に、添付図面を参照して、本発明の建築物の設計支援装置における好適な実施の形態について詳細に説明する。
【００１６】
（実施の形態１）
まず、図１を用いて、実施の形態１である建築物の設計支援装置において適用される応答継続時間の概念について説明する。なお、以下に説明する応答継続時間の概念及び応答継続時間の導出過程については、後述する実施の形態２及び実施の形態３すべてにおいて共通である。また、本実施の形態で実際に行われる応答解析では、設計対象となる建築物の振動モデルとして、フレームモデルや多質点系モデル（各階の質量をそれぞれ一点に集約してこの間をばねなどでつないだモデル）を適用しているが、以下の説明では、建築物全体を１つの１質点系モデルとして、図１の（ａ）に示すような固有周期Ｔ［ｓ］、減衰定数ｈの振動モデルを設定する。
【００１７】
減衰定数ｈを一定にして、固有周期Ｔを変えた複数の振動モデル（固有周期Ｔ１，Ｔ２・・・，Ｔｎ）を設定し、これらの振動モデルに地震動を入力すると、振動モデルの固有周期に応じて異なる応答波形が得られる。図１の（ｂ）に、振動モデルの応答波形の一例を示す。ここで、入力する地震動は、設計対象となる建築物の建設地において想定される地震動又はそれに基づいて設定（策定）された設計用地震動である。
【００１８】
得られた各振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて、応答継続時間をそれぞれ求める。本実施の形態では、例えば以下のようにして応答継続時間を求めることができる。図１の（ｂ）に示すように、応答波形の振幅をＡとして、その二乗の和（・・・＋Ａ２ｎ＋Ａ２ｎ＋１＋・・・）をとり、図１の（ｃ）に示される応答波形の振幅二乗和累加曲線を得る。この振幅二乗和累加曲線の所定の下限設定値から上限設定値に至る継続時間を「応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）」と定義する。本実施の形態では、図１の（ｃ）に示すように、振幅二乗和累加曲線の５％から９５％に至る継続時間を応答継続時間とする。ここで、下限・上限値をそれぞれ５％、９５％とした理由は、地震動の大振幅部分の継続時間を定量評価するためであるが、必ずしもこの範囲に限定されるものではなく、他の数値範囲とすることも可能である。固有周期Ｔ１，Ｔ２・・・，Ｔｊの各振動モデルについてそれぞれ応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）を求め、横軸を固有周期Ｔ、縦軸を応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）としたグラフ上にプロットし、各点をつなぐことによって図１の（ｄ）に示される応答継続時間スペクトルを得る。この応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）は、振動モデルの応答が継続する時間の目安となるものであり、換言すると、建築物の応答の継続時間における周期特性を定量評価する指標となるものである。なお、本実施の形態では、特定の固有周期を有する１つの建築物のみを設計対象としている。従って、以下の説明では、応答継続時間スペクトルのある１点のみを利用することになる。
【００１９】
なお、固有周期Ｔ１，Ｔ２・・・，Ｔｊの各振動モデルの応答波形からそれぞれ最大振幅値（最大応答値）を求め、横軸を固有周期Ｔ、縦軸を最大応答値（Ｓ（ｈ，Ｔ））としたグラフ上にプロットして各点をつなぐと、図１の（ｅ）に示される応答スペクトルが得られる。この応答スペクトルは、地震動に対する建築物の応答波形の最大応答値を考慮した解析技術であり、従来の耐震設計に広く適用されているものである。図１（ｄ）の応答継続時間スペクトルと、図１（ｅ）の応答スペクトルとを比較すると、応答スペクトルにおける最大応答値が同程度の振動モデルであっても、応答継続時間スペクトルを見ると、両者の応答継続時間が大きく異なる場合があることが分かる。また、応答継続時間が同程度の振動モデルであっても、応答スペクトルを見ると最大応答値が大きく異なる場合があることも分かる。従って、応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を必要とする場合には、従来の応答スペクトルを適用するだけでは不十分であると考えられる。
【００２０】
上述した建築物の振動モデルにおける応答継続時間は、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定される。以下、この設計基準（設計用応答継続時間スペクトル）について説明する。設計基準は、設計対象となる建築物が所定の性能や安全性を満足するか否かを判定する基準、設計対象となる建築物が社会的な要請を満足するか否かを判定する基準、あるいは、建築物の施主が要求する性能を満足するか否かを判定する基準等、様々な観点から設定されるものであり、設計目的に応じて異なる基準が設定される。
【００２１】
本実施の形態では、所定の応答繰返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を設計基準としている。ここで、応答繰返し回数とは、地震動が建築物に入力された際に建築物が揺れる回数を意味している。この設計基準は、建築物が応答を繰返すことにより構造材が累積塑性変形して性能が低下する場合や、免震ゴムが繰り返し変形することにより発熱して性能が低下する場合等、応答の繰返しによって建築物の性能が低下する場合に、安全確保のために建築物の応答繰返し回数を所定回数以下に抑えるという観点に基づくものである。
【００２２】
図２は、応答繰返し回数に基づいて決められる設計用応答継続時間スペクトルを示したグラフである。グラフの横軸は建築物の固有周期Ｔ、縦軸は応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）である。本実施の形態では、応答繰返し回数を建築物の固有周期によらず一定としており、設計用応答継続時間スペクトルは、設計用応答繰返し回数×固有周期（但し、設計用応答繰返し回数とは、設計上許容される応答繰返し回数の上限値のことである。）によって設定されるものである。建築物の固有周期Ｔが長くなるにつれて、応答繰り返し１回当たりに掛かる時間は長くなるから、設計用応答継続時間スペクトルは図２に示すように右肩上がりとなる。この設計用応答継続時間スペクトルは、設計対象となる建築物に求められる性能から決まるものである。
【００２３】
設計対象となる建築物の振動モデルの応答解析を行って得られた応答波形から振幅二乗和累加曲線を作成し、この振幅二乗和累加曲線から求めた建築物の応答継続時間を、図２に示すグラフ上にプロットする。この建築物の応答継続時間と、建築物の固有周期に対応する設計用応答継続時間スペクトル上の一点（設計用応答継続時間）とを比較し、建築物の応答継続時間がこの設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する。建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間を下回る場合には、振動モデルの設計条件を採用する。一方、建築物の応答継続時間が図２に示すように設計用応答継続時間を上回る場合には、振動モデルの設計条件を採用しない。設計条件が不採用となった場合、建築物の設計を変更し、設計変更後の振動モデルの応答継続時間が設計用応答継続時間を下回るまで、設計変更を繰り返し上記の判定を行う。
【００２４】
なお、図２に示すように、建築物の設計変更に伴って建築物の構造特性が変わることで、設計変更後の建築物の固有周期は設計変更前の固有周期と若干異なるものとなる。従って、変更後の建築物の応答継続時間は、変更後の建築物の固有周期に対応する設計用応答継続時間スペクトル上の一点と比較されることになる。
【００２５】
次に、本実施の形態で適用する建築物の設計支援装置１０（以下、省略して「設計支援装置１０」という。）について説明する。図３は、設計支援装置１０の構成を示したブロック図である。ここで例示する設計支援装置１０は、パーソナルコンピュータ等の数値演算装置にプログラムを読み込ませることによって具現化されるもので、応答波形算出手段１１と、応答継続時間算出手段１２と、判定手段１３とを備えている。
【００２６】
応答波形算出手段１１は、キーボード等の入力装置２０から入力された設計データに基づいて、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルと入力地震動のモデルを作成し、振動モデルに地震動を入力して応答解析を行うことにより、振動モデルの地震動に対する応答波形を求めるものである。
【００２７】
応答継続時間算出手段１２は、応答波形算出手段１１によって得られた応答波形における振幅の二乗の和をとり、図１の（ｃ）に例示されるような振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の５％から９５％に至る時間を建築物の応答継続時間として算出するものである。
【００２８】
判定手段１３は、入力装置２０から入力された設計基準データに基づいて設計用応答継続時間スペクトルを設定する設計基準設定手段１４を備えている。判定手段１３は、応答継続時間算出手段１２によって得られた建築物の応答継続時間と、設計基準設定手段１４において予め設定された設計用応答継続時間スペクトルとを比較し、建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定するものである。
【００２９】
なお、応答波形算出手段１２で算出された振動モデルの応答波形、応答継続時間算出手段１２で算出された応答継続時間、判定手段１３における判定結果等は、ディスプレイやプリンタ等の出力手段３０を通じて出力を行うことが可能である。
【００３０】
図４は、上述した設計支援装置１０が実施する処理の手順を示したフローチャートである。以下、この図４を参照しながら、本実施の形態における設計支援装置１０の判定処理について説明する。まず、設計支援装置１０は、設計基準設定手段１４を通じて、設計基準となる設計用応答継続時間スペクトルの設定を行う（ステップＳ０１）。次いで、設計支援装置１０は、応答波形算出手段１１を通じて、設計対象となる建築物の振動モデル及び地震動のモデルを設定し（ステップＳ０２）、振動モデルに地震動を入力することによって振動モデルの応答波形を算出する（ステップＳ０３）。
【００３１】
次いで、設計支援装置１０は、応答継続時間算出手段１２を通じて、応答波形算出手段１１によって算出された応答波形の振幅二乗和累加曲線を算出し（ステップＳ０４）、振幅二乗和累加曲線の収束値の５％から９５％に至る時間を応答継続時間として算出する（ステップＳ０５）。次いで、設計支援装置１０は、判定手段１３を通じて、応答継続時間算出手段１２によって算出された応答継続時間と、設計基準設定手段１４で設定された設計用応答継続時間スペクトル上の建築物の固有周期に対応する点（設計用応答継続時間）との比較を行う（ステップＳ０６）。すなわち、応答継続時間算出手段１２によって算出された応答継続時間が、設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する。次いで、設計支援装置１０は、出力装置３０を通じて比較結果を出力し（ステップＳ０７）、処理を終了する。
【００３２】
設計支援装置１０によって応答継続時間が設計用応答継続時間を下回る判定がなされた場合、設計者は振動モデルの設計条件を採用する。一方、設計支援装置１０によって応答継続時間が設計用応答継続時間を上回る判定がなされた場合には、設計者は振動モデルの設計条件を採用せず、建築物の設計条件を変更する。
【００３３】
変更後の建築物の振動モデルのデータが設計者によって設計支援装置１０に入力されると、設計支援装置１０は、ステップＳ０２〜Ｓ０７の処理を行う。最終的に設計条件が採用できるようになるまで上記の処理を繰り返す。
【００３４】
以上説明したように、実施の形態１の設計支援装置１０によれば、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルに地震動を入力することにより、振動モデルの地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段１１と、応答波形算出手段１１によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段１２と、応答継続時間算出手段１２によって得られた応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段１３とを備えた構成としたことで、応答の継続時間に依存する性能を考慮した建築物の設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。
【００３５】
また、実施の形態１の設計支援装置１０によれば、振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の５％から９５％に至る時間を応答継続時間として算出したことで、入力地震動に対する建築物の応答継続時間の周期特性を定量的に評価することが可能となる。
【００３６】
また、実施の形態１の設計支援装置１０によれば、所定の応答繰り返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を設定基準とし、応答継続時間算出手段１２によって得られた振動モデルの応答継続時間が、この設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する構成としたことで、建築物の応答繰り返し回数を所望の回数以下に抑える設計を行うことが可能となる。その結果、応答を繰り返すことによって生じる構造材の性能の低下、例えば、構造材の累積塑性変形や免震ゴムの疲労等を考慮した設計を行うことが可能となる。
【００３７】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２である建築物の設計支援装置について説明する。実施の形態２の設計支援装置１０は、設計基準設定手段１４において設定される設計基準が上述した実施の形態１と相違する以外は、実施の形態１と同一の構成を有している。すなわち、実施の形態１が、応答繰り返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を設計基準としているのに対し、実施の形態２では、建築物の固有周期によらず一定の設計用応答継続時間を設定基準としている。具体的に説明すると、実施の形態２で適用される設計基準は、地震が発生してから所定時間以内に建築物の機能を復旧させたい、あるいは、地震が発生してから所定時間以内に建築物内部の設備等を元の稼動状況に復旧させたいといった観点から設定されるものであり、建築物の固有周期の長短によらずある一定の時間内に応答を抑えることを目的としている。つまり、実施の形態１における設計基準が、構造安全性をはじめとした建築物に与えるべき性能から決まる基準であるのに対し、実施の形態２における設計基準は、建築物の利用のあり方を含めた社会的な要請から決まる基準である。
【００３８】
図５は、実施の形態２で適用される設計用応答継続時間スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は建築物の固有周期Ｔ、縦軸は応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）である。この設計用応答継続時間スペクトルの値は、例えば地震発生後の建築物の機能復旧時間に応じて設定されるものである。
【００３９】
設計対象となる建築物の振動モデルの応答解析を行って得られた応答波形から振幅二乗和累加曲線を作成し、この振幅二乗和累加曲線から求めた建築物の応答継続時間を、図５に示すグラフ上にプロットする。この建築物の応答継続時間と設計用応答継続時間スペクトルとを比較し、建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定する。建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間スペクトルを下回る場合には、振動モデルの設計条件を採用する。建築物の応答継続時間が図５に示すように設計用応答継続時間スペクトルを上回る場合には、振動モデルの設計条件を採用しない。設計条件が不採用となった場合、建築物の設計を変更し、設計変更後の振動モデルの応答継続時間が設計用応答継続時間を下回るまで、設計変更を繰り返し上記の判定を行う。
【００４０】
なお、実施の形態２で適用する設計支援装置１０、及び、設計支援装置１０の処理手順は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００４１】
以上説明したように、実施の形態２の設計支援装置１０によれば、実施の形態１と同様に、応答波形算出手段１１、応答継続時間算出手段１２及び判定手段１３とを備えた構成としたことで、建築物の応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。
【００４２】
また、実施の形態２の設計支援装置１０によれば、実施の形態１と同様に、振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の収束値の５％から９５％に至る時間を応答継続時間として算出したことで、入力地震動に対する建築物の応答継続時間の周期特性を定量的に評価することが可能となる。
【００４３】
さらに、実施の形態２の設計支援装置１０によれば、固有周期によらず一定の設計用応答継続時間を設定基準とし、応答継続時間算出手段１２によって得られた振動モデルの応答継続時間が、この設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する構成としたことで、応答を繰り返すことによって生じる構造材の性能の低下を考慮した設計を行うことが可能になることに加えて、地震が発生してから何分間以内あるいは何時間以内に建築物の機能を復旧させるかといった、建物の機能復旧時期を設定することが可能となる。
【００４４】
（実施の形態３）
【００４５】
次に、本発明の実施の形態３である建築物の設計支援装置について説明する。実施の形態３の設計支援装置１０は、設計基準設定手段１４において設定された設計基準が上述した実施の形態１及び２と異なる以外は、実施の形態１及び２と同一の構成を有している。すなわち、実施の形態３では、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間スペクトルと、（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間スペクトルとを設計基準としている。換言すると、この設計基準は、建設地で起こり得る地震に対する建築物の平均的な耐震性能（応答継続時間）を基準としており、設計対象となる建築物が、要求された耐震性能を満足するか否かという観点から設定されるものである。
【００４６】
図６は、実施の形態３における設計用応答継続時間スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は建築物の固有周期Ｔ、縦軸は応答継続時間ＴＳ（ｈ，Ｔ）である。この設計用応答継続時間スペクトルは、例えば以下のようにして設定することができる。一般的な性能をもつ複数の建築物の振動モデルに対して、設計対象となる建築物の建設地において想定される地震動を入力することによって、応答解析を行う。この応答解析においては、すべての振動モデルに対して同一の地震動が入力されるが、地震は自然現象であるから、地震動に対する各振動モデルの応答値にはばらつきが生じる。各振動モデルの応答値からそれぞれ応答継続時間を求め、固有周期Ｔごとに応答継続時間の平均値及び標準偏差を算出する。各固有周期Ｔにおける平均値の点を線で結ぶと、例えば図６に示すような平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルが得られる。この平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルは、建設地で起こり得る地震に対する一般的な建築物の平均的な（標準的な）応答継続時間を示している。
【００４７】
また、各固有周期Ｔにおける（平均値＋標準偏差）の点を線で結ぶと、例えば図６に示すような（平均＋標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルが得られる。なお、図６における標準偏差とは、＋１標準偏差を意味している。
【００４８】
判定の一例として、建築物の施主が要求する建築物の性能（応答継続時間）が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと（平均値＋１標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間にある場合について説明する。設計対象となる建築物の振動モデルの応答解析を行って得られた応答波形から振幅二乗和累加曲線を作成し、この振幅二乗和累加曲線から求めた建築物の応答継続時間を、図６に示すグラフ上にプロットする。この建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと（平均値＋標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定する。建築物の応答継続時間が、２つの設計用応答継続時間スペクトルの間にある場合（スペクトル上にある場合も含む）には、振動モデルの設計条件を採用する。一方、図６に示すように、建築物の応答継続時間が、（平均値＋標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルを上回る場合には、振動モデルの設計条件を採用しない。設計条件が不採用となった場合、建築物の設計を変更し、設計変更後の振動モデルの応答継続時間が２つの設計用応答継続時間スペクトルの間に入るまで、設計変更を繰り返し上記の判定を行う。
【００４９】
なお、上述した例では、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベル及び（平均値＋１標準偏差）レベルの２つの設計用応答継続時間スペクトルの間に入るか否かを判定したが、これに限定されるものではないことはもちろんである。判定基準は、設計対象となる建築物に要求される性能の高低によって異なるものである。例えば、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと（平均値−１標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定するようにしてもよい。また、設計対象となる建築物の応答継続時間が、（平均値−１標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定するようにしてもよい。
【００５０】
また、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと（平均値＋２標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定するようにしてもよい。また、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと（平均値−２標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定するようにしてもよい。
【００５１】
また、必要に応じて平均レベル、（平均値＋１標準偏差）レベル、（平均値−１標準偏差）レベル、（平均値＋２標準偏差）レベル、（平均値−２標準偏差）レベル等、３つ以上の設計用応答継続時間スペクトルを設定し、設計対象となる建築物の応答継続時間が、これらの設計用応答継続時間スペクトルの間に入るか否か、又は、各設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定するようにしてもよい。
【００５２】
さらに、上述した例では、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと（平均値＋標準偏差）レベルの設計用応答継続時間スペクトルの２つの設計基準を設定したが、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルのみを設定して、これを下回るか否かを判定する構成とすることもできる。
【００５３】
なお、実施の形態３で適用する設計支援装置１０、及び、設計支援装置１０の処理手順は実施の形態１と同様であるので説明を省略する。
【００５４】
以上説明したように、実施の形態３の設計支援装置１０によれば、実施の形態１及び２と同様にして、応答波形算出手段１１、応答継続時間算出手段１２及び判定手段１３とを備えた構成としたことで、建築物の応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。
【００５５】
また、実施の形態３の設計支援装置１０によれば、実施の形態１及び２と同様にして、振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の５％から９５％に至る時間を応答継続時間として算出したことで、入力地震動に対する建築物の応答継続時間の周期特性を定量的に評価することが可能となる。
【００５６】
さらに、実施の形態３の建築物の設計支援装置１０によれば、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、応答継続時間算出手段１２によって得られた振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間スペクトルと（平均値＋標準偏差）から決まる設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定する構成としたことで、建設地で起こり得る地震に対する一般的な建築物の平均的な耐震性能（応答継続時間）を基準として、施主が予め建築物の耐震性能を明確に決めることができるようになるとともに、設計しようとする建築物が、施主の要求する耐震性能を満足しているか否かを判定することが可能となる。
【００５７】
図７−１は速度応答スペクトルの一例、図７−２は速度応答継続時間スペクトルの一例を示したものである。以下、図７−１及び図７−２を比較することによって、上記実施の形態１〜３で適用した応答継続時間の妥当性について説明する。高層建築物の設計等に用いられてきた設計用標準波（最大速度５０ｃｍ／ｓに基準化されたＥＬ  Ｃｅｎｔｒｏ  ＮＳ）、東京においてハイブリッド法により計算された１９２３年の関東地震の予測地震動（佐藤他、１９９８）、及び、東京において復元された１９２３年の関東地震の観測記録の振幅を１．５倍したＮＳ成分相当波形（横田他、１９８９）を対象に、減衰定数５％の速度応答スペクトルＳｖ［ｃｍ／ｓ］と減衰定数５％の速度応答継続時間スペクトルＴＳｖ［ｃｍ／ｓ］を用いて、長周期を含む広帯域地震動の振幅と継続時間の周期特性を定量評価した。図７−１の速度応答スペクトルを見ると、細かい違いはあるものの、全体としてのスペクトルレベルは３つの地震動とも概ね同等で対応している。
【００５８】
一方、図７−２の速度応答継続時間スペクトルを見ると、設計用標準波の結果（破線）は、ほとんど周期によらず一定で５０秒に満たないが、関東地震の予測地震動の結果（実細線）は特に１秒以上の長周期で増大して設計用標準波の２倍以上の継続時間となっており、関東地震の復元地震動の結果（実太線）は更にそれよりもはるかに長く３００〜５００秒にも達している。
【００５９】
例えば弾性設計により安全性を確認する通常の建築物では速度応答スペクトルが概ね同等であれば設計も概ね同等になり得るが、応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を必要とする建築物では、速度応答継続時間スペクトルの違いを踏まえた設計が必要となることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の建築物の設計支援装置で適用される応答継続時間の概念を説明する図である。
【図２】実施の形態１における設計用応答継続時間スペクトルを示す図である。
【図３】実施の形態１〜３における建築物の設計支援装置のブロック図である。
【図４】実施の形態１〜３における建築物の設計支援装置の処理を示すフローチャートである。
【図５】実施の形態２における設計用応答継続時間スペクトルを示す図である。
【図６】実施の形態３における設計用応答継続時間スペクトルを示す図である。
【図７−１】速度応答スペクトルの一例を示す図である。
【図７−２】速度応答継続時間スペクトルの一例を示す図である。
【符号の説明】
【００６１】
１０    設計支援装置
１１    応答波形算出手段
１２    応答継続時間算出手段
１３    判定手段
１４    設計基準設定手段
２０    入力装置
３０    出力装置
【図１】
0004868364.tif 000002
【図２】
0004868364.tif 000003
【図３】
0004868364.tif 000004
【図４】
0004868364.tif 000005
【図５】
0004868364.tif 000006
【図６】
0004868364.tif 000007
【図７−１】
0004868364.tif 000008
【図７−２】
0004868364.tif 000009