工学院大学建築都市デザイン学科小野里研究室
2007 年度卒業論文梗概

工学院大学新宿校舎の地震応答特性の評価に関する研究
島村D2-04034
工学院大学新宿校舎

立体フレームモデル賢太

地震応答特性

1.はじめに工学院大学新宿校舎の図 1 中に示すような質点系モデルについては、既往の研究により、モデル化されている。
せん断モデルは構造計算書を基に作成されたモデルで、曲げせん断モデルは昨年度の微動観測記録を基に作成されている 1 ）。しかし、地震観測記録と質点系モデルの解析結果を比較すると、明確な一致が見られない。

図 1 左：大学棟

中：質点系モデル
表1

そこで、本研究では質点系モデルに代わり、図 1 右に示すような大学棟（高層棟を指す。中層棟は対象外としている。）の立体フレームモデルによる解析を行い、地震応答特性を評価することを目的としている。
2.研究の流れ解析に必要な大学棟の立体フレームモデルを作成する。
次に固有値解析行う。解析結果を構造計算書

2）

、質点系

モデル種別

モデル解析結果、大学棟の微動観測記録と比較・評価し、○○○××××○×○×○

NS方向1次モード
130

モデルの妥当性を検討する。そして、地震応答解析（弾性）を行う。解析結果を地震観測記録、質点系モデル解
析結果と比較し、地震応答特性を評価する。
3.大学棟立体フレームモデルの作成

固有周期合成梁 剛域

構造計算書
せん断モデル
曲げせん断
E1立体モデル E2（本研究） E3
E4
微動観測記録右：立体モデル

固有周期EW
ねじれ
2次
1次
2次
1.08秒 3.14秒 1.08秒
1.30秒 3.14秒 1.19秒
1.02秒 2.96秒 1.10秒
1.13秒 3.39秒 1.17秒 2.5秒
0.98秒 3.03秒 1.04秒 2.5秒
1.01秒 3.03秒 1.06秒 2.2秒
0.89秒 2.71秒 0.94秒 1.9秒
0.85秒 2.63秒 0.87秒 1.8秒

NS
1次
3.31秒
3.30秒
3.02秒
3.51秒
3.04秒
3.14秒
2.75秒
2.75秒

NS方向2次モード
13012012011011010010090908080707060605050404030302020101000

構造計算書
E4
曲げせん断
せん断微動
NS方向2 次モ ード

1 3 0

3.1 立体フレームモデルの作成

1 2 0

1 1 0
1 0 0

9 08 0

7 0
6 0

SNAP を使って立体フレームモデルを作成した。モデ

5 0

4 0

3 0
2 0

1 0

ルは剛床を仮定・基礎固定とする。また、床スラブの剛性を合成梁と評価し03）、柱梁接合部を剛域として入力し-1.6 -0.80た。合成梁と剛域を考慮し、4 つのモデルを作成した。

図2

合成梁・剛域無しのモデルを E1、合成梁無しで剛域有り
合成梁・剛域有りのモデルを E4 とする 4 ）。
3.2 固有値解析モデルの妥当性を検討するため、固有値解析を行った。
それぞれの固有周期を表 1、固有モード図を図 2 に示す。それぞれのモデルの固有周期を比較すると、E4 が観測記録に近い。モード図を比較すると、2 次モードでは050

D2-04034(gal･ sec)

100150Time (se c )200250新潟県中越地震
Fourier acceleration spectrum
千葉県北西部地震

20
10
00.01

力、地震観測記録に合わせ 271 秒間とする。入力地震波の時刻歴加速度波形とフーリエスペクトルを図 3 に示す。

1- 7 030行った。解析条件は NS 成 分、EW 成分 の 2 成分同時入

0.5

千葉県北西部地震
Max:79.600gal

40

観測された加速度波形を入力地震波とし地震応答解析を0

新潟県中越地震
Max:8.860gal

4.地震応答解析(弾性)新潟県中越地震、千葉県北西部地震の大学棟の 1 階で0.5-0.5

固有モード図7 0E4 が質点系に比べ観測記録に近い。
4.1 入力地震波

0Ac c e le r atio n (gal)のモデルを E2、合成梁有りで剛域無しのモデルを E3、

0.8 1.6 -1 -0.5-1

図30.11Period (sec)10100

1 階 EW 方向加速度波形・フーリエスペクトル1

減衰は初期剛性比例型で h=0.01 とする。立体フレーム
モデルは固有値解析結果が微動観測記録と近い E4 を使
4.2 地震応答解析結果
ここでは千葉県北西部地震の解析結果を示す。時刻暦
波形を観測記録に重ねて図 4 に示す。加速度波形で観測記録とモデルの応答の最大値を比較すると、観測記録が58gal、E4 が 54gal、曲げせん断モデルが 42gal、せん断Ac c e le r at io n (gal)

用する。

観測

Max:58.660gal

E4Max:54.859gal

曲 げ Max:42.055gal

せん断 Max:36.749gal

モデルが 36gal となり、E4 と観測記録が近い。また 25秒付近の波形を比較すると、曲げせん断モデル・せん断モデルは観測記録と位相のずれも大きく、一致しない。
しかし、E4 は位相のずれも少なく、観測記録に近い。

02550

変位波形で観測記録とモデルの応答の最大値を比較す

75100
Time (se c )125150

ると、各モデル甲乙つけがたいものとなっている。しかせん断モデル・せん断モデルは波形の崩落形状が一致しないが、E4 は崩落形状が近い。
応答がどのような周期成分を持っているか比較するため、図 5 にフーリエスペクトルを示す。卓越周期が 1 次周期で、せん断モデルが約 3.1 秒、曲げせん断モデルが約 2.9 秒、E4 が約 2.8 秒、観測記録が約 2.8 秒となる。2Displac e me n t (c m)

し、75 秒から 125 秒付近の後続波形を比較すると、曲げ観測

Max:3.838cm

E4Max:3.108cm

曲 げ Max:3.169cm

せん断 Max:3.092cm

次周期をみると、せん断モデルが約 1.15 秒、曲げせん断モデルが約 1.1 秒、観測記録が約 0.9 秒、E4 が約 0.9 秒とる。卓越周期を比較すると、せん断モデル・曲げせん

02550

断モデルでは観測記録と一致しないが、E4 は観測記録と一致する。

図475
100
Time (se c )

125

150

千葉県北西部地震解析結果（29 階 EW 方向）

千葉県北西部地震の応答で、曲げ変形が出ているのか

上：加速度波形

下：変位波形を検討する。29 階の南側と北側の点の、UD 成分の変位波形を比較する（図 6）。南 側と北側を比較すると、位相300

5.まとめ・

各モ デ ル の 固 有 周 期 を 比 較 す る と 立 体 フ レ ー ムモデ

200

Fourier acceleration spectrum

100

ル の 固 有 周 期 が 微 動 観 測 記 録 に 近 い こ と が 確 認でき0た。
・観測記録
E4
曲げせん 断400(gal･ sec)が逆なため、曲げ変形が確認できる。

01

弾 性 範 囲 内 に お け る 応 答 解 析 を 行 っ た 結 果 、 質点系
モ デ ル 解 析 結 果 よ り 立 体 モ デ ル 解 析 結 果 の 方 が観測

図52Period (sec)

3応答のフーリエスペルトルの作成や、立体フレームモデルによる制震補強の検討などが挙げられる。
参考文献
1)2 棟 の 超 高 層 建 築 を 連 結 し た 制 震 構 造 の 地 震 応答解
析に関する研究

工学院大学 2006 年度卒業論文

2)

工学院大学新宿校舎構造計算書

3)

日本建築学会：RC 設計指針

4)

工 学 院 大 学 新 宿 校 舎 の 地 震 応 答 特 性 の 評 価 と制震補強に関する研究

D2-04034

工学院大学 2007 年度修士論文

Displac e me n t (c m)

記録に近いことが確認できた。
今後の課題としては、より等価な立体フレームモデル

20

2 9 階南側 Max:0 .2 9 9 c m
2 9 階北側 Max:0 .3 0 0 c m

2530Time (se c )

図6

曲げの確認

3540