工学院大学建築学部卒業論文梗概集
久田研究室 2015 年度

三浦半島断層を対象とした強震動予測に関する研究
DB-12099 片山1．研究概要1.1

表1

対象地震モデル
STEP1
STEP2
STEP3
STEP4

震動を策定する必要がある。現在は、JMA 神戸波(兵庫 県南部地震)など代表的な観測地震波や震源、地盤などに 応じて作成されるサイト波が用いられる。サイト波の作 成

震源点震源
面震源
点震源
面震源

簡易モデル

理論的手法
統計的手法
1990年神奈川県西部の地震 1923年関東地震のアスペリティ
1923年関東地震
STEP6
2005年千葉県北西部地震
STEP7
都心南部地震STEP8
STEP5には強震動予測手法が使われている。
1.2

ベンチマークテスト対象地震モデル

背景

地震に強い建物の設計を行うには適切な設計用入力 地

目的

本研究は発生確率が高いとされている三浦半島断層 を

拓輝

点震源
面震源
点震源

対象に強震動予測手法を行う。三浦半島断層は都心に 近い断層であるため、この断層において地震が発生すれ ば

表 1 に 今 回 行 っ た ベ ン チ マ ー ク テ ス ト の STEP1～

大 き な 被 害 が 出 る 可 能 性 が 非 常 に 高 い 。 ま た 、 今 後 30

STEP8 ま で のモデルを示す。STEP１～ STEP4 は 簡 易的

年間での地震発生確率が三浦半島断層では 6～11％と さなモデルを使用し STEP5～STEP7 は 実地震のモデル をれており高い部類に入る。将来的に必ず発生する地震 の使用している。STEP8 は 予測地震である。

ため、強震動予測を行う。そこで、複数のパターンで 強震動シミュレーションを行い、地震動がどのような特 性

2．強震動予 測手法についてを持っているのかを考察する。本研究ではハイブリッ ド

2.1

手法でシミュレーションを行う。
1.3

断層面を小断層にわけ、その一つ一つから人工に小地研究の 流れ

1） 強 震 動 予 測 に 関 す る ベ ン チ マ ー ク テ ス ト

統計的 手法震（要素地震）を発生させ重ね合わせ、想定する大地 震※1（以下、ベンチマークテストとする。）で地震動の計算方法につ いて勉強する。の波形を作成する。高振動数の強震動波形を簡易に計 算できる手法である。
一般に対象地盤を一様無限地盤として直達 S 波の入 射

2）J-shis ※ 2 で 公開されている断層パラメーターや地盤 デ波を計算し、観測点直下の深部地盤と表層地盤の増幅 率ータでシミュレーションを行い、プログラムの使用方 法を乗じて地表での地震動を求める。要素地震波を作成 すを確認する。

る際、時刻歴での包絡関数が用いられる。一般に Boore

3） 三 浦 半 島 断 層 の パ ラ メ ー タ ー を 「 レ シ ピ 」※3で作成型と sato 型 が用いられる。前者の場合、震源距離が長くする。

なると継続時間を過小評価してしまう。このため、震 源

4)3）で作成し たものでシミュレーションを行い、結果 か距離もパラメーターとして継続時間を調整する、sato 型

ら考察をする。などがある。

1.4

ベンチ マークテスト概要

ベンチマークテストでは、強震動地震学分野の研究者・実務者の方々から参加を募り、同一条件のモデル の下で様々な手法による解析結果の比較を行う。
ベンチマークテストで検討される様々な手法とは、強震動予測における代表的な 3 手法があ る。低振動数の強震動波形を作成するのに有効な理論的手法、数値解析 手法がある。高振動数の強震動波形を作成するのに有効 な統計的手法がある。

地震基盤
図1

重ね合わせ ※ 4

2.2

理論的 手法

断層運動や地震波が伝播する地下構造に関する物理 モ
デルを作成し、地震発生および伝播の理論に基づいて 決定論的に地震動の時刻歴波形を計算する手法である。 高振動数の計算も可能ではあるが時間がかかるため、や や低振動数の強震動のシミュレーションに用いられる。 対asp

象とする地盤構造には制限があり平行成層地盤のみ適 応している。計算には断層震源モデルと震源パラメータ ーの設定が必要である。

図4

断層と観測点の位置関係 ※ 2

表2

断層パラメーター
J-shisモデル
アスペリティ
35.198139.788
面積Sa（km2)
9528
すべり量Da（ｍ）
1.8118
背景領域
300
面積Sb（km2)
409180
すべり量Db（ｍ）
0.745

緯度（°）
経度（°）
長さ(Km)
幅（Km)
走向（°）
すべり角(°）
傾斜角(°）

3.2 レシピモ デル
対象とする断層は神奈川県の三浦半島にある三浦半 島断層とする。断層パラメーターは「レシピ」を用いて作断層パラメーターと震源モデル ※ 5

図2

成 す る 。（ 以 下 レ シ ピ モ デ ル と す る 。） 震 源 と ア ス ペ リ テ
ィの位置は「レシピ」に基づき設定をし、一つのパター

2.3

ハイブ リッド手法

ンだけでなく複数のパターンで設定した。今回の検討で低 振 動 (長 周 期 )成 分 を 計 算 し た 波 形 に ロ ー パ ス ハ イ カ

は紙面の関係上１ケースで検討する。破壊方向は東からットフィルターをかけ、高振動数（短周期）成分を計 算西に進んでいる。地盤データは J-shis から用いて平行 成した波形にハイパスローフィルターをかける。この二 つ層地盤を使用する。有効振動数は 0～25Hz とする。の成分を足し合わせることによって地震動は低振動数 、高振動数ともに精度よく再現することができる。両波 形

地表面の接続に用いられる f1～f2 の接続振動数は 0.5～2Hz 程度であるが、地震規模や用いる手法などによって異なる 。
本研究では接続振動数を f1=1Hz,f2=1.5Hz とする。

上 端 深 さ ： 3km

幅 ： 20km
asp2

低振動数（長周期）成分

図5f1

長 さ ： 28km

断層基準点

高振動数

低振動数

asp1

傾 斜 角 ： 45°

高振動数（短周期）成分

断層モデル

f(Hz)

f2

表3

足しあわされた地震動

図3

ハイブリッド手法

f(Hz)3. 検討モデル
3.1

J-shis モデル

J-shis で 公開されているパラメーター（以下 J-shis モ
デルとする）でシミュレーションを行い、プログラムの使用方法を確認する。J-shis モデルのパ ラメーター、断層と観測点の位置関係は図４、表 2 のと おりである。 破
壊方向は東から西に進んでいる。

図6

観測点と破壊開始点 ※ 2

断層パラメーター

レシピモデル
緯度（°）
35.198
経度（°）
139.788
走向（°）
300
すべり角(°）
180
アスペリティ1
面積Sa1（km2)51.8
すべり量Da1（ｍ）
1.81
アスペリティ2
面積Sa2（km2)51.8
すべり量Da2（ｍ）
1.81
背景領域
面積Sb（km2)
456.3
すべり量Db（ｍ）
0.8

3.3 観測点
検討では紙面の関係上、鎌倉と横須賀における波形につ速度(cm/s)

鎌倉（左）横須賀（右）物性値
層12345678Vp(m/s)
985
2300
1310
1800
2300
3400
5700
6000

Vs(m/s) 厚さ(m)
145
3195
1405
1550
154
950
251
1600
1099
3300
566
3400
-

4．結果比較
4.1 J-shis と 比較
J-shis で 公開されている波形との比較を行った。図 8に 理 論 的 手 法 (以 下 、 理 論 と す る )で 行 っ た 速 度 波 形 と 速katayama

00510-4020253014121086420

図81000500

katayama020

図9を示す。「J-shis」は J-shis で公開して いる波形から理

1030

2000

J-shis1500

katayama100050000時間(s)計とする）で行った加速度波形と加速度応答スペクト ル

8

鎌倉 NS

2500

J-shis-10006(右)速度応答スペクトル1500

104(左)速度波形

2000-500 02周期(s)

鎌倉 NS

2500

J-shiskatayama

0時間(s)

度応答スペクトルを示す。図 9 に統計的 手法（以下、統論は 0-0-1-1.5(Hz)、統計 は 1-1.5-20-25(Hz)のフィ ルタ

15加速度応答(cm/s/s)

Vp(m/s) Vs(m/s) 厚さ(m)
430
130
3
1200
220
11580
54081800
5502292400
9502023400
1600 1105
5700
3300-20-20加速度(cm/s/s)

層1234567

鎌倉 NS

J-shis40

いて検討する。物性値は下表のとおりである。
表4鎌倉 NS60

速度応答(cm/s)

観測点は神奈川県の主要都市 4 つに 設定した。今回の123周期(s)4(左)加速度波形(右)加速度応答スペクトル

4.2 レシピモ デルの結果ーをかけた波形である。「katayama」は J-shis モデル のレシピモデルでシミュレーションを行った。今回は 横波形に同じフィルターをかけた波形である。理論の方 は須賀と鎌倉の 2 地点で比 較を行った。図 10、 図 11 に速比較的似た波形となっている。しかし、後続の部分で 再度波形、図 12、図 13 に速 度応答スペクトルを示す。速現されていないことがわかる。これは地盤モデルの違 い度波形、速度応答スペクトルを見ると NS,EW どちら とによるものである。「J-shis」のほうは 3 次元の地盤モデも鎌倉で大きい値が出ていることが分かる。応答スペ クルを扱っているのに対し、「katayama」は平行成層 地盤

トルを見ると約 0.5 秒付近 で卓越していることが確認 でを扱っている。この違いで再現できてないと考えられる 。

きる。

統計の方は初動部分が「J-shis」より「 katayama」の方400が違うためのものと考えられる。「katayama」は 2 章 で300説明したように対象地盤を一様無限地盤として直達 S 波の入射波を計算して地震波を求めている。「J-shis」は 波線で計算して地震波を求めていると考えられる。この 計速度(cm/s)

が遅く始まっていることがわかる。この違いは計算方 法

算方法の違いで少し違う結果になったと考えられる。

NS+90.6m/s－130cm/s

200

鎌倉

横須賀
+32.6cm/s－71.8cm/s

100
0

少し違った結果が出たが、大差はないので今回はこ の0510

プログラムを使いレシピモデルで三浦半島断層のシミ ュ
図 10レーションを行う。

15時間(s)202530

NS 速度波形地表400

深部地盤300

直達 S 波波線
震源

地震基盤速度(cm/s)

表層地盤

EW

鎌倉

+88.8cm/s－91.3cm/s

200横須賀+49.7cm/s－43.2cm/s

1000

図 7 波線と直達 S 波

0510

図 1115時間(s)20EW 速度波形

2530速度応答(cm/s)

6．まとめ
NS400350300
250200150
100500J-shis モデ ルを使い理論的手法と統計的手法でシミ ュ

鎌倉レーションを行った結果、理論的手法は地盤モデルの 違横須賀
改正基準法（工学的基盤）

い ,統 計 的 手 法 は 計 算 方 法 の 違 い に よ り 少 し 違 っ た 結 果

改正基準法（第一種地盤）改正基準法（第二種地盤）が出ることが分かった。

改正基準法（第三種地盤）

また、レシピモデルでシミュレーションを行った結果 、鎌倉で大きい値が出た。今回は紙面の関係上、破壊開 始点が 1 点だけだったが本研究では複数のケースで検討 を01

図 122周期(s)34行った。いずれのケースにおいても鎌倉で大きい値が 得られたため甚大な被害が出る可能性がある。
今後の課題としては、本研究では理論的手法と統計 的

NS 速度応答スペクトル速度応答(cm/s)

手法を足し合わせたハイブリッド手法でシミュレーシ ョEW400350300250200150100500鎌倉ンを行ったが、より正確な結果を出すためには理論的 手

横須賀
改正基準法（工学的基盤）法は地盤を 3 次元モデルで扱った手法で計算をするこ と改正基準法（第一種地盤）改正基準法（第二種地盤）であり、統計的手法では波線での計算など計算方法を 変改正基準法（第三種地盤）えてシミュレーションをする必要がある。また、アス ペリティの位置を変えたりしてシミュレーションを行う ことや全国の活断層のシミュレーションを行うことも今 後01

図 132周期(s)34EW 速度応答スペクトルの課題である。

7．参考文献1) 強震動予測手法に関するベンチマークテスト
http://kouzou.cc.kogakuin.ac.jp/benchmark.htm

5. 考察
シミュレーション結果から鎌倉で大きい値が出ること

2)

J-shis 地 震ハザードステーション
http://www.j-shis.bosai.go.jpが分かった。その理由としては、地盤が悪いという点 が3) 付 録 3考えられる。地盤が悪いと地震波は振幅を大きくする 特（「レシピ」） 平成 21 年 12 月 21 日

性があり、表層地盤増幅率が高い値となる。表層地盤 増

本部

幅率とは、地表面近くに堆積した地層（表層地盤）の 地

4) 強震動の基礎

震時の揺れの大きさを数値化したもので、地震に対す る

http://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/gk/publication

地盤の弱さを示す。この数値が高いと地盤は弱く揺れ は

5) 西川孝夫、荒川利治、久田嘉章、曽田五月也、藤堂正大きくなる。J-shis の公開 データでは横須賀では表層 地善、山村一繁：「建築の振動」応用編 pp.80-138、2008

震源断層を特定した地震の強震動予測手法

地震調査委員会

盤増幅率が 1.18 に対して 鎌倉は 1.85 となっており、鎌年 8 月 25 日

倉の方が高い値となっている。J-shis で は 1.6 以上で 地

6) 久田研究室 HP

盤が悪 いこ と を示し てお り 鎌倉の 1.85 はそれ を上 回 っ

ウェブテキスト 2000

7) 地震調査研究推進本部が影響していると思われる。また、指向性の影響で大 き

http://www.jishin.go.jp

いていく方向に指向性が高くなるため地震波が重なり 合
い、大きな波になる。
地盤の悪さと指向性の影響から鎌倉で大きな値が出たと考えられる。
また、応答スペクトルを見ると短周期側で卓越していることから住宅など低層建築に影響を受ける可能性が あることが分かった。

第Ⅱ部第４章

http://kouzou.cc.kogakuin.ac.jp/newhp/index.htmlている。よって、鎌倉で強い値になる理由は地盤の悪 さい値が出ていると考えられる。破壊伝播が観測点に近 づ

地震調査研究推 進8) 気象庁 HP
http://www.jma.go.jp/jma/index.html
9) 石川理人(2013)「 関東平 野の三次元盆地構造を考慮した強震動予測手法の検討」
10) 市 川 水 彩 (2014)「 活 断 層 帯 を 対 象 と し た 強 震 動 予 測に関する研究」
11) 山 中 浩 明 、 武 村 雅 之 、 岩 田 知 孝 、 香 川 敬 生 、 佐 藤 俊
明：「地震の揺 れを科学する-見えてきた強震動の姿 」
pp.1-193、2006 年 7 月 27 日