工学院大学建築学科久田研究室
2007 年度卒業論文梗概

緊急地震速報を活用した超高層建築の地震防災対策に関する研究
D3-04042
緊急地震速報

長周期地震動

西村亜希

超高層建築

1.はじめに

2.研究の流れ2004 年 10 月 23 日新潟県中越地震が発生し、首都圏 で①

観測データから P、S、表 面 波の到達時刻を読み取る。

観 測 さ れ た 長 周 期 地 震 動 に よ り 、 六 本 木 ヒ ル ズ で は 67②

これまでに工学院大学で観測された地震のデータを基のエレベーターのうち 6 基が機器の損傷などで停止し 、2 基では乗客に閉じこめが発生した。１基は、(客室)をつ統計的にまとめる。
③るワイヤ 8 本 のうち 1 本が 、電源信号用 ケーブルを留める金具にひっかかり、運転を続けたため強く引っ張ら れ時刻を予測する。
④1)て切断される事故が起きた。 また 2007 年 7 月 16 日 の新潟県中越沖地震でも同様に長周期の成分を多く含む 地

等価 1 質点系 モデルで応答解析を行い、工学院大学の概ねの応答を予測する。

⑤2)

震動が首都圏で観測され、 新宿などにある超高層ビルのエレベーターが停止した。

深さやマグニチュードの情報を与え、表面波の到達長周期地震動による工学院大学の揺れを簡易的に評価するためのデータベースを作成する。

3.過去新宿で観測されたデータについて

このように固有周期の長い超高層建築は長周期地震動

3.1 観測波形 から P･S･表面波の到達時刻を読み取るにより大きく振動するので、超高層建築の立ち並んで い大学と k-net 4) 新宿点の観測記録から P、S、表面波の到る都心では特に長周期地震動への対策が必要であると 言達時刻を読み取った。図 1 は新潟県中越地震の変位波 形われている。長周期地震動（表面波）は実体波に比べ 、である。図 1 の波形を見ると表面波の到達まで 101 秒 、伝播速度が遅く、P・S 波の 後に到着するため、対策をと最大応答を示すまでには約 115 秒 と 2 分程度かかって おるのに十分な時間があると考えられる。

り、エレベーターを停止させ、校内アナウンスを流す な

また 2007 年 10 月 1 日から、気象庁から地震被害の低どの対策をとる時間があることがわかる。

減を目的として、緊急地震速報の提供が始まった。
でとらえた観測データを解析して、震源やマグニチュ ードを推定し、これに基づいて各地での主要動の到達時 刻や震度を推定し、瞬時に知らせる情報のことである。 こ[c m ]緊急地震速報とは、地震発生直後に震源に近い地震計

2.5
21.5
10.5
0-0.5 0-1-1.5-2-2.5

k-net

20

とり、被害を軽減することが期待されている。

3)

60

80

100120表面波(101 秒後)

140

大学

NS 成分[s]図 1 変位波形 (k-net、大学 GL-100m)の情報を利用して主要動が到達する前にエレベーター を停止させたり、工場、オフィス、家庭などで避難行動 を

40

3.2 観測デー タを統計的に把握する
過去の新宿での地震観測データを震源位置、深さ、 マ

しかし、一般向けに気象庁から提供される情報は、震グニチュード、地震発生・観測開始時刻等をまとめ、 地度のみの情報のため、危険回避に利用するにはやや不 十震規模と建物への影響について、統計的に把握するた め分であり、また震度という短周期の地震動指標で評価 さに行った。現在 1997 年から 2007 年までの間に観測さ れれるため、長周期地震動による超高層ビルの被害を予 測た地震データが 100 程度集まっており、そのうち長周 期できないという問題がある。工学院大学では防災科学 技

地震動の観測データは 15 個である。

術研究所から共同研究として、地震の震源位置や発生 時

M
M3-4
M4-5
M5-6
M6-7
M7-8
M8以 上

刻、マグニチュード、震源深さ等のより詳しいデータ を直接受信しているので、このデータから長周期地震動 にNよる超高層建築の被害を予測し、工学院大学の地震防 災に役立てたいと考えている。そのために本研究では現 在受信している緊急地震速報を利用し、長周期地震動の 簡易評価方法について検討し、また長周期地震動による 工工学院大学学院大学の揺れを簡易的に評価するためのデータベー スを作成する。

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1 :500 000 0

図2

震源位 置と観測点

図 2 は工学院 大学と、観測された地震の震央位置を GIS

図 5 から 1 次モードによる応答(固有周期 3 秒)と 観測により表したものである。震源の各点には緯度経度、 深記録がほぼ一致していることから、1 次モードによる 応さ、マグニチュード等の情報を入力し 、工学院大学近 傍答が支配的であることが分かる。またやや長周期地震 動で発生した地震や離れたところで発生した大きな地震 もの初動到達部分による応答が建物応答と一致しており 、観測されていることが分かる。

建物がゆれ始める時間も予測できると考えられる。
704. 表面波の到達時刻を予測する

6050

マグニチュードの情報を与え、表面波の到達時刻を求 め40る。

400[cm]

理論的方法 6) により地盤や震源をモデル化し、深さ や

表 面 波 ：2.0km/s

350M8.030M7.0M6.020300

10

表 面 波 予 測 ：2.3km/s

250[s]

M8.3050

200
150100

P波 ：6.5km/s

50100150200

250300350400[km]S波 :3.8km/s

図6

震源距 離と最大応答変位の関係

図 6 は等価 1 質点系モデルで応答解析を行い、工学院大学の周期を 3 秒として工学院大学の地震応答を予測 し

00100

200

300

400

500

600

700

800

900[km]

図3たものである。
50

震源距 離と到達時間の関係

図 3 は過去の新宿で観測された地震動を、震源から新表面波の到達時刻と理論的方法により求めた表面波の 到達時刻を縦軸に示したものである。図から、P 波がお よそ 6.5km/s、S 波が 3.8km/s、表面波が 2.0 km/s、予測 した

200 km[cm]

宿までの距離を横軸にとり、工学院大学で観測した P、S、

震源距離:100 km

4030300 km

20400 km
100020[km]4060

表面波は 2.3km/s の速度で 伝わってきているのが分かり、

図 7 震源深さ と最大応答変位の関係

シミュレーションによる表面波の到達時刻の方が

図 7 は M8.3 の最大応答変位と震源深さの関係を表し た

0.3km/s 速く なっている。

ものである。震源距離が 100 km だと S 波による影響 が4.1 手法の妥 当性の確認出ている。震源の遠い地震では深さ 15km の地震で大 き

新潟県中越地震の時に工学院大学で観測された波形とく応答しているが、深さが 40km 以上 の地震ではほと ん

理論的方法で求めた波形を比較したものを図 3 に示す。

ど影響が出ていない。浅い地震でやや大きな応答が見 ら6れることから震源の浅い地震では長周期地震動が発生 し観測記録

4やすく、その影響により建物応答が大きくなっている と[cm]2考えられる。

0-2・

050

100150200

シミュレーション-4ラディアル成分-6[s]6.緊急地震速報への適用と今後の課題
過去の工学院大学に影響のあった地震のデータを統 計的にまとめ、P 波、S 波、 表面波の伝播速度を求めた。

図 4 観測波形 (GL-100m)・ 予測波形の比較

さらに地震動予測と 1 質点系地震応答解析を行い、工図 4 から初動到達部分の振幅は観測記録に近くなって い学院大学における揺れを簡易的に評価するためのデー タる。簡易的手法のために、盆地構造による地震動を表 現ベースを作成した。これらにより緊急地震速報から、Pできていないが、表面波の到達部分では一致している こ波 S 波だけでなく表面波の到達時間と表面波による大 学とから、到達時刻は予測出来るといえる。の応答を簡易的に予測することができる。
今後の課題として、地震波の振幅は観測記録と地震動5.等価１質点系モデルでの応答解析

予測結果で大きく異なっているため、過去の観測記録 か6

観測記録

4ら補正係数を導き出し、補正する必要がある。

2[cm]0020406080100120140160

180200-2

1 次モード(固有周期 3s)-4-6-8

2 次モード(固有周期 1s)

NS 成分[s]図 5 新潟県中 越地震の低次モードの応答解析結果

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参考文献
1) 47NEWS ホー ムページ:http://www.47news.jp
2) 古村 孝志、武村 俊介、早川 俊彦:2007 年新潟県中越沖地震(M6.8)による首都圏の長周期地震動
3) 気象庁ホームページ: http://www.jma.go.jp
4) k-net ホームページ http://www.k-net.bosai.go.jp/
5) 日本建築学会:地盤振動-現象と理論-