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2018.10.02
資料 ３総４ー（２）

地震本部の成果の活用加藤研一(小堀鐸二研究所)

１．各分野の過去20年の変化
２．工学分野における活用事例
３．今後10年の展望
0www.kobori-takken.co.jp

この20年間(1993～2013)の社会変化④15歳未満人口

2,084万人→1,659万人⑤インターネット普及率-% → 77%①貿易相手国トップ

米国→中国②国民総生産（実質）467兆円→520兆円⑥携帯電話普及率

2% → 107%③国と地方の借金

333兆円→977兆円⑦ｻﾗﾘｰﾏﾝのﾗﾝﾁ代746円→510円
NHK クローズアップ現代 20thより引用 http://www.nhk.or.jp/gendai/20th/infographics.html

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西日本で被害を伴った内陸地殻内地震
1962～1994年（33年間）

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この20年間の地震活動
1995年～現在（23年間）

日本列島は活動期
ブロック塀の倒壊 (大阪府高槻市)
鳥取県西部地震

能登半島地震（2007、M6.9）（2000、M7.3） 鳥取県中部の地震

福岡県西方沖地震（2005、M7.0）？

（2016、M6.6）
大阪府北部の地震（2018/6/18、M6.1）
？

？
？
芸予地震

兵庫県南部地震 紀伊半島沖地震（1995、M7.3） （2004、M7.1）

日本経済新聞？（2001、M6.7）

熊本地震（2016、M7.3）

南海トラフの巨大地震 3

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この20年間の建築耐震分野の変化
建築基準法の改正(2000)
地震力規定から工学的基盤での地震動規定へ
市街地建築物法(1924)

新耐震設計法

限界耐力計算法

建築基準法(1950)(1981)(2000)

設計思想

剛構造指向

耐力＋靭性

耐力＋靭性＋減衰

地震力規定

設計震度k

せん断力係数Co(地盤種別依存)工学基盤*地盤増幅*相互作用

地震力

地震力
慣性力
相互作用

概念図より実現象を取り入れられる下地

地盤増幅
工学的基盤

204

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この20年間の地震本部のあゆみ
1995年兵庫県南部地震

1999～総合基本施策

2009～新総合基本施策

1996～強震観測網の全国展開
2004～E-Defense
125˚

1995年
地震防災対策特別措置法(地震本部発足)

130˚

135˚

140˚

145˚

2013～海底地震観測-凡例-

45˚

K-NET
KiK-net気象庁

2012～地下構造モデル
40˚

2009～レシピ・長周期地震動地図
35˚

2009～全国地震動予測地図
30˚

2005～全国を概観した地震動予測地図
1996～長期評価

5

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過去20年の変化のまとめ
少子化による労働人口の減少する一方、IT化は飛躍的に進展→ インターネット経由で各種データ、文献の入手が驚くほど容易

1995年兵庫県南部以降、地震活動の活発化→ 高密度地震観測網の整備により弱震～強震に至る
地震波データの飛躍的蓄積

2000年建築基準法の改訂により、地震力規定から工学的基盤での地震動規定へ→ 地震学の知見を工学に反映可能な土壌
6

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２．工学分野における活用事例
東京湾岸の設計用地震動評価を通した地震本部の成果の活用事例
湾岸地域の揺れの特徴 【強震記録】
強震動予測結果の動向調査 【予測地図】
想定地震の選定 【地震発生確率】
サイト波の作成 【地下構造モデル】
入力地震動と設計目標の目安【参考論文】
加藤ほか：東京臨海部を対象とした想定地震に基づく設計用地震動評例、日本建築学会技術報
告集、第23巻、第53号、53-58、2017
笠松・加藤ほか：地震観測記録に基づく東京湾沿岸部の揺れ易さの評価、日本地震工学会大会、ポスターセッション、P4-33、20167www.kobori-takken.co.jp

地震動特性＝震源特性×伝播特性×地盤特性
震源の励起特性

地震波の減衰特性

地盤による増幅特性

震源・伝播・地盤の詳細な情報を反映した設計
用地震動を東京湾岸地域で評価

設計用地震動8

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東京湾岸の2020年オリンピック施設
オリンピック
アクアティクスセンターhttps://tokyo2020.jp/jp/games/emblem/

有明アリーナhttps://www.youtube.com/watch?v=VK81Vpkh_Tg

9www.kobori-takken.co.jp

観測記録に基づく湾岸地域の揺れの特徴【K-, KiK-, MeSo-net強震記録】

灰色線：迅速測図の海岸線●東京湾岸サイト ●東京湾岸以外のサイト（大きいシンボルは図 2 の 3 地点に対応）

北砂小学校(MeSo-net)

3.11本震(M9.0)

2011浜通り(M7.0)
2011茨城県北部
2011長野県北部(M6.1)(M6.7)

3.11余震(M7.6)

TKY020塩浜(K-NET)

城南島海浜公園(MeSo-net)

2011富士山付近(M6.4)

対象6地震の震央

東京湾岸と周辺地域の観測点分布10www.kobori-takken.co.jp

観測記録の応答スペクトル（NS成分）【K-, KiK-, MeSo-net
強震記録】

2011年茨城県北部Mj6.1

2011年福島県浜通りMj7.0

赤：東京湾岸地域
黒：それ以外2011年新潟県中越Mj6.7
3.11本震Mw9.0

2011年富士山付近Mj6.4
3.11最大余震Mj7.611

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東京湾岸地域の揺れ易さの空間分布
湾岸地域

それ以外

それ以外

応答スペクトルの評価
湾岸地域
幾何減衰の補正
平均スペクトル

各点のスペクトル／平均スペクトル
湾岸地域の揺れ易さの空間分布
3.11本震：周期2～6秒 12

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各地震毎の揺れ易さ分布:中周期帯域【K-, KiK-,
MeSo-net
強震記録】

稲毛
お台場
羽田

東北地方太平洋沖地震Mw9.0：水平成分 周期2～6秒 13

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各地震による揺れ易さ（水平, T=2-6s or 1-4s）
2011年福島県
浜通りMj7.0

葛飾2011年茨城県北部Mj6.1

浦安

浦安

2011年長野県北部Mj6.7

3.11本震Mw9.0

お台場

2011年富士山付近Mj6.4

お台場

3.11最大余震Mj7.6

お台場

木更津

【K-, KiK-,
MeSo-net
強震記録】 14

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東京湾岸地域の地震動評価地点

東京国際展示場▲https://tokyo2020.jp/jp/games/venue/ibc-mpc/

桃色：東京湾岸地域（明治初期の海岸線から海側）

15

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湾岸地域の強震動予測結果の動向調査【長周期予測地図】
機 関

対象地震

目 的

南海トラフの巨大地震[2015]
長周期地震動

対象周期 T評価手法

備 考

T= 2～10 秒

理論的方法(3D-FDM)

宝永地震などの過去地震、および最大クラスの地震を対象

プレート境界地震
内閣府
中央防災会議同 [2012]短周期地震動首都直下地震[2013]

プレート境界地震プレート内地震
内陸地殻内地震
（活断層）

防災対策
被害想定

文部科学省・首都直下プロジェク
ト[2007～2011]

T= ～3 秒統計的
グリーン関数法[SGF]

2005年度版の改良
最悪のシナリオ想定

T = 0.1～
20 秒

ハイブリッド法(SGF + 3D-FDM)

対象は東京湾北部地震
従来に比べ、地震発生深さが10km浅くなる

長周期
地震動対策

T = 3.5 秒～

理論的方法(3D-FDM)

3.11以前は単独(宮城県沖、東海、東南海、南海)、以後は連動(南海トラフ、相模トラフ)を検討

プレート境界地震
地震本部・長周期地震動予測地図[2009～]

2003年度版の改良
最悪のシナリオ想定

東京都防災会議
地震部会（首都直下）[2012]

プレート境界地震
内陸地殻内地震防災対策
被害想定

T = 0.1～
20 秒

ハイブリッド法(SGF + 3D-FDM)

対象は東京湾北部地震、元禄関東地震、多摩直下、立川断層

国土交通省
基準整備促進事業[2010～]

プレート境界地震

設計用地震動(超高層、免震)T = 0.1～
10 秒

距離減衰式

国交省が南海トラフの長周期地震動への対策案を提示中(2015/12/18)

日本建築学会[2013]

プレート境界地震

設計用地震動(超高層、免震)T = 2.5 秒～

理論的方法(3D-FEM)

対象は南海トラフの3連動地震

都、地震本部、大川他による地震動評価結果の相互比較
中央防災会議による地震動評価結果の相互比較
加藤ほか(2017)16

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東京湾岸地域の地震ハザード解析

南関東付近の特定震源の例（地震本部、2014）【地震発生確率】

擬似速度 (cm/s)

評価地点：
湾岸地域

擬似速度応答スペクトル (cm/s)

103

南関東M7.1以上 全地震(東京湾北部地震)
102

101

相模トラフM8クラス(関東地震)
南海トラフの巨大地震
立川断層

100
0.01

0.1

1

10

周期
周期(s)
(s)

100年間の一様ハザードスペクトル（超過確率 0.04）

17www.kobori-takken.co.jp【地震発生確率】

地震ハザード評価結果の影
響度rk(T, p)の概念図

各地震の影響度の評価

対象地点に対する影響度が大きい地震の選定
地震

マグニタイプチュード

相模トラフ M8 クラス

プレート間

南海トラフ

地震影響度*1)（以下の年数は再現期間）
2500 年

500 年

7.9～8.6

0.24 [1]0.16 [2]プレート間

8.2～9.1

0.18 [2]0.21 [1]南関東 M7.1 以上

プレート間

7.1～7.8

0.14 [3]0.13

南関東 M7.1 以上

プレート内

7.1～7.3

0.11

0.14 [3]房総沖 M7.6 以上

プレート間

7.6～8.3

0.08

0.09

*1）[ ]内の数字は影響度をランク付けした結果の数字

18

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地震ハザード解析に基づく想定地震の選定選定された想定地震
海溝型
地震

活断層

東京湾北部地震▲ 評価地点
南海トラフの巨大地震

相模トラフの巨大地震(大正関東地震)200km【地震発生確率】

19

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想定地震の断層モデル（断層面上のすべり量をグレースケールで表現）

すべり量(m)

すべり量(m)

評価地点

すべり量(m)

評価地点

評価地点

解析領域

(a)大正関東地震
Sato et al. (2005)【地下構造モデル】(b)東京湾北部地震
内閣府中央防災会議(2004)(c)南海トラフの巨大地震
内閣府中央防災会議(2012)20

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南海トラフの巨大地震の波動伝播解析【地下構造モデル】

21

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地震本部による地下構造モデルの検証
2011年東北地方太平洋沖地震のシミュレーション【地下構造モデル】

東北から近畿の大領域
震源

https://www.jamstec.go.jp/es/jp/

地震基盤上面深度分布

地球シミュレータ（第3世代）

総格子点数：8600×4300×312（約115億）
並列数：1600並列（400ノード×1CPU×4コア）
使用メモリ量：1.3TByte（一般的なPC(4GB)の300倍強）
実行時間：約5時間（一般的なPCで1年以上）

22www.kobori-takken.co.jp

観測記録の再現性
東北から近畿にわたる広域の観測記録を良好に再現
適合度
0.00.20.40.6

震源0.81.0

地震基盤上面深度分布200 km－観測記録【K-, KiK-net強震記録】－シミュレーション【地下構造モデル】

速度波形(NS)23

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工学的基盤における地震波（サイト波）の作成
ハイブリッド合成＋

統計的グリーン関数法

差分法（FDM）

短周期側

長周期側

24

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東京湾岸で設定したサイト波(レベル2)
東京湾北部地震： 323cm/s2
地表震度 ： 6強

大正関東地震： 290cm/s2
地表震度 ： 6弱

南海トラフ巨大地震： 83cm/s2
地表震度 ： 5弱

加速度波形：NS方向

25www.kobori-takken.co.jp

東京湾岸で設定したサイト波(レベル2)
東京湾北部地震： 27cm/s

大正関東地震： 21cm/s

南海トラフ巨大地震： 50cm/s

速度波形：NS方向
26

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東京湾岸地域の入力地震動と設計目標の目安
入力地震動

上部構造想定する
地震発生頻
度

構造物の性能数十年に1度発生

数百年に1度発生

基礎部材の状態*

最大層間
変形角層の最大塑性率

部材の状態

無被害
【機能維持】

短期許容
応力度以内

1/200 以下－

短期許容応力度以内

軽微な補修により事業継続可能【指定機能維持】部材の塑性率が4.0以下

1/100 以下

2.0 以下脆性的破壊を生じない

既往波(25cm/s)

中地震（レベル１）
告示波(稀)

既往波(50cm/s)

告示波(ごく稀)大地震（レベル２）
サイト波（個別）サイト波(個別波をほぼ包絡)極大地震（レベル３）

告示波(ごく稀)×1.5倍
告示波(ごく稀) を長周期側でかさ上げ

数千年に1度発生

崩壊・倒壊しないことを確認 【余裕度の検証】

レベル2地震動案

27

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東京湾岸地域の入力地震動と設計目標の目安
入力地震動

上部構造

基礎

想定する
地震発生頻
度

構造物の性能数十年に1度発生

無被害【機能維持】

短期許容
応力度以内

1/200 以下－

短期許容応力度以内

数百年に1度発生

軽微な補修により事業継続可能【指定機能維持】部材の塑性率が4.0以下

1/100 以下

2.0 以下脆性的破壊を生じない

最大層間層の部材の状態
レベル3地震動案
変形角
最大塑性率

部材の状態*

既往波(25cm/s)

中地震（レベル１）
告示波(稀)

既往波(50cm/s)

告示波(ごく稀)大地震（レベル２）
サイト波（個別）サイト波(個別波をほぼ包絡)極大地震（レベル３）

告示波(ごく稀)×1.5倍
告示波(ごく稀) を長周期側でかさ上げ

数千年に1度発生

崩壊・倒壊しないことを確認 【余裕度の検証】

28

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3. 今後10年の展望
強震動予測の社会実装から見た将来展望
新・強震観測網の展開
一元化データベースの構築
次世代強震動予測マスターモデルの構築
工学的利活用（設計用地震動支援など）

29

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次世代強震動予測マスターモデルの構築と社会実装【背景】 近年、日本列島は地震活動が活発化し、これまで以上に大量の強震観測データがK-NETやKiK-netにより蓄積。
・このように精力的に強震観測が展開されてきたが、活断層の震源極近傍の強震記録が少なく、強震動予測の検証が困難。
・また建物への入力地震動が以前として未解明。大入力だが小被害を説明するには建物ー地盤系の観測の展開が望まれる。
・強震記録を十分に活用する仕組みが日本になく、宝の持ち腐れ状況にある。一方、海外ではプロジェクトを効率的に展開し、強震記録に基づく距離減衰式の提案等(NGA)を世界的に発信、当該分野では海外が優位に立っている。
・不確実性の考慮は地震動評価に必須であるが、日本ではその体系が構築されていない。海外の地震動シミュレーションモデル(SCEC-BBPモデル)のように、平均値とばらつきを社会に提示することは工学的利活用の点から重要。
【目的】 強震動を精度よく予測する次世代強震動予測マスターモデルを構築し、社会実装を介して迫りくる巨大地震の地震災害を軽減
T = 0.1 s・次世代距離減衰式の構築
NGAによる地震動評価例

日本の観測網［MOWLAS］

103

Sa (Gal)・ユーザー向けのデータベースの構築

ASK14
BSSA14
CB14
CY14
I14

102

2

510

20

50

100

RRUP (km)・次世代断層モデルの構築② 一元化デー
タベースの構築
・活断層ごく近傍の地震観測・建物-地盤系の地震観測① 新強震観測（活断層ごく近傍、学校建築－地盤系）③ 次世代強震動予測マスターモデルの構築④ 工学的利活用(地震ハザード、設計用地震動支援など)

不均質すべりモデル例

・地震ハザード評価と組み合わせた工学的基盤の地震動評価

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END31