平成 26 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】

７）－３

観測地震波を用いた建築物の応答評価方法に関する研究【基盤】

Study on Response Evaluation Methods of Buildings by Acceleration Records（研究期間
国際地震工学センター

犬飼International Institute of Seismology and Earthquake Engineering

Mizuo Inukai瑞郎

平成 24～26 年度）
鹿嶋俊英

Toshihide Kashima

This paper describes the study on response evaluation methods of buildings by acceleration records in earthquakes. Recent years,
Building Research Institute, National Research Institute for Earth Science and Disaster Prevention, Japan Meteorological Agency,
Local Government of Japan, and other countries’ authorities disseminate the acceleration records on ground. In this study, as for therelationship between the response values and the ground motion characteristics, the parametric studies of non-linear dynamic
analysis in the Single -Degree-of-Freedom by acceleration records also in developing countries are executed. Some relationshipbetween the earthquake force and the building damages are clarified in some value of base shear coefficients.
［研究目的及び経過］4
塑性率応答 μ peak

観測地震波については、建築研究所、防災科学技術研究所の K-NET、KiK-net をはじめとして、気象庁、大学、地方公共団体、外国などの観測実施機関により、膨大な観測記録が得られ公表されている。そこで、本研究では、建築物の応答と地震動特性との関係について、途上国での観測記録も用いた１質点系の解析を通じてパラ3210メトリックスタディー等を行い、地震力の大きさと建築0物被害を関連付けるための基礎資料を得た。

23
周期 T (sec)1

各種構造方法の地震被害と本解析結果との比較するため、海外も含めた 10 地震波を使って、図１の TriTakeda ﾓﾃﾞﾙによる塑性率応答を求めた。まず、部材実
図２

験を基に、ひび割れ点でのせん断力係数 qCc を降伏点qCy の 0.2 倍、第 2 剛性係数 qk2 を第 1 の qk1 の(1/6)倍、地震波[1985 Mexico City EW, SCT] を用いた
Bi-Clough モデルと Tri-Takeda モデルによる塑性率応答スペクトルの比較(qCy=0.1, h = 0.05)

qC

2011 HVSC S26W,
GeoNet2010 Cons EW, UCS

塑性率応答 μ peak

qk3Cqk4xδpeak-qCy100
2009 AQK EW, Itaca
2009 AQV EW, Itaca

102009 AQU EW, Itaca
2003 Dar El Beida EW,CGS
1995 Kobe NS, JMA

1武田モデル(降伏点前の指向点は反対側ひび割れ点とし、0.4 δy 
降伏点後の除荷時剛性係数は q k 4 = q k 0  )δpeak kqCy1qCyq 1
q k 1 = 5･q k2 =q k3 =δy61000 δyqCy kym
qCc=0.2･qCy=T = 2π
δy mgkym は質点の質量, g は重力加速度

図１5

Bi-Cloughk 2 = q k1 3
Tri-Takeda, qCc=0.5･qCy, qk2=k1/3
k 2 = q k1 3
Tri-Takeda, qCc=0.2･qCy, qk2=k1/3
k 2 = q k1 4
Tri-Takeda, qCc=0.2･qCy, qk2=k1/4
k 2 = q k1 6
Tri-Takeda, qCc=0.2･qCy, qk2=k1/6［研究内容］

qCpeak B
qCy qk2 qk0
A
qCc qk10
δy4

0.1
0

1

2

345

1994 Tarzana EW,
COSMOS
1985 Mexico City EW,
SCT1940 Elcentro NS, BCJ

周期 T (sec)(Tri-Takeda モデル、qCy=0.1, h = 0.05, qCc= 0.4･qCy, q k 2 = q k1 3 )

図３

復元力特性(Tri-Takeda モデル)

- 23 -

各地震波の塑性率応答スペクトル平成 26 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】とした。地震名は、2011 年ﾆｭｰｼﾞｰﾗﾝﾄﾞ地震、2010 年ﾁﾘ地震、2009 年ﾗｸｲﾗ地震、2003 年ｱﾙｼﾞｪﾘｱ地震、1995 年
兵庫県南部地震、1994 年ﾉｰｽﾘｯｼﾞ地震、1985 年ﾒｷｼｺ地震、1940 年ｴﾙｾﾝﾄﾛ地震とした。海外の建築耐震基準のせん
断力係数 qCy は約 0.1 もあることから、qCy=0.1 時の塑塑性率応答 μpeak

100

第 3 の qk3 を降伏点割線剛性係数(qCy/δ y)の(1/1000)倍性率応答µ peak のｽﾍﾟｸﾄﾙを求めた。減衰定数 h は 0.05。

qCy=0.20
qCy=0.30
qCy=0.4010qCy=0.55

10.1µ peak = δ peak δ y01

その結果、地震波[1985 Mexico City EW, SCT]において、塑性率が 3 以下となり(図２)、地震被害が小さく評価された。一方で、Bi- Clough ﾓﾃﾞﾙによる µ peak は約23周期 T (sec)(1) 1995神戸NS, JMA

45100

前述の 10 地震波を使って、Tri-Takeda ﾓﾃﾞﾙによるµ peakを求めた。ひび割れ点での qCc は図２の時よりも小さ
くし qCc = 0.4･qCy とした。凡例に、観測地震波名と関連機関名を示した。建築物の固有周期と言われる 0.2～1.5 秒程度で、塑性率応答µ peak が 10 程度まで大きくな

塑性率応答 μpeak

qCy=0.20

3.5 なので、これに近い場合を求めた。また、図３には、った。ただ、µ peak が 100 を超える場合も有ることから、解析方法の改善が必要である。

qCy=0.30
qCy=0.4010qCy=0.55

10.101

図４には、日本国内の 4 つの観測地震波(それぞれの地震名は 1995 年兵庫県南部地震、2004 年新潟県中越地

234
周期 T (sec)(2) 2004川口町EW, L-Gov

5100
qCy=0.20

沖地震)を使って 1 質点系弾塑性解析を行い、せん断力係数 qCy に応じた塑性率応答µ peak の変化をまとめた。
qCy を 0.20～0.55 としたのは、建築基準法施行令で定められた許容応力度計算または保有水平耐力計算 1) による。
図４より、qCy を大きくすることにより、µ peak が小さ

塑性率応答 μpeak

震、2007 年新潟県中越沖地震、2011 年東北地方太平洋

qCy=0.30
qCy=0.4010

qCy=0.55

1くなるようである。4 つの地震波のうち、特徴的なのは、
0.1

図４(3)の[2007 柏崎 NS, K-NET]であり、qCy=0.3 の時に、0µ peak =1～2 となったことである。これが、2007 年中越沖地震における塔状工作物の地震被害を現している可能123周期 T (sec)(3) 2007柏崎NS, K-NET

45100性がある。(4)[2011 築館 NS, K-NET]のµ peak は、qCy=
塑性率応答 μpeak

qCy=0.200.55 でも 10 を超えているので、地盤と建築物の相互作用を考慮する等、解析方法の改善が必要と思われる。
［研究結果］
観測地震波を用いて、1 質点系の弾塑性解析を、武田モデルにおける、降伏点のせん断力係数 qCy または第 2qCy=0.30
qCy=0.40

10qCy=0.55

1剛性係数 q k2 等を、変化させて行った。その結果、qCyを大きくすることにより、塑性率応答µ peak が小さくな0.10なるようである。今後も、地盤と建築物の相互作用を考慮する等、解析方法の改善が必要である。
［参考文献］

123周期 T (sec)(4) 2011築館NS, K-NET

45( 1 質点系弾塑性解析, Tri-Takeda モデル, h = 0.05,
qCc= 0.4･qCy, q k 2 = q k1 3 )1）建築物の構造関係技術基準解説書編集委員会：
2007 年版建築物の構造関係技術基準解説書、全国官報

図４販売協同組合、2007 年 8 月- 24 -

降伏点におけるせん断力係数 qCy に応じた塑
性率応答µ peak の変化