平成 23 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】

５）－２

建物を対象とした強震観測【基盤】
Strong Motion Observation for Building Structures（研究期間平成 21～23 年度）

国際地震工学センター

鹿嶋俊英

斉藤大樹

森田高市

International Institute of Seismology
and Earthquake Engineering

KASHIMA Toshihide

SAITO Taiki

MORITA Koichi

向井智久
MUKAI Tomohisa
構造研究グループ

大川

Dept. of Structural Engineering

OKAWA Izuru

出小山信

KOYAMA Shin

Building Research Institute (BRI) has been conducting strong motion observation for buildings since 1957. Currently, 75 stations arein operation in the BRI network. The 2011 off the Pacific coast of Tohoku (East Japan) Earthquake has triggered 60 strong motion
instruments. At least four buildings in the BRI network suffered damage that could be identified from the analysis of strong motion
data. Moreover, we have succeeded in recording strong motion data in nine super high-rise buildings and six base-isolated building.
The database system of the strong motion records and related information are available at http://smo.kenken.go.jp.
［研究目的及び経過］建物を対象とした強震観測は、建物の地震時の挙動を実際に観測することにより、建物の動的な特性や耐震な地震が発生した場合は、強震観測速報を編集し、ウェブ上に掲載する。更に、得られた強震記録を多面的に分析し、その研究成果の普及を図る。

性能に関する知見を収集し、耐震設計技術の向上に資す第三のサブテーマは新たな観測体制の具体化を意図ることを目的としている。建築研究所は 1957 年から建しており、最近の新しい観測技術や時代のニーズを取り物を対象とした強震観測を行っており、これまで多くの入れ、新たな観測システムを提案する。特に、建物の管記録を蓄積し、貴重な研究成果を挙げている。

理者や利用者に有益な情報を提供できる観測を目指す。

一方で、近年の被害地震の観測事例を見ると、大加速［研究結果］

度記録と建物への入力地震動の問題や長周期地震動と長第一のサブテーマでは、強震観測網の良好な維持管周期構造物の応答の問題など現象面から取り組むべき課理を実現した。更に、国立国会図書館、つくば市庁舎、題が提示されている。また、建築基準法の性能規定化とさいたま新都心合同庁舎、及び大阪府咲洲庁舎での強震限界耐力計算法の導入など新たな設計概念の登場により、実建物の振動特性や耐震性能の把握がより重要となって筑波山上尾いる。建物の強震観測はこれらの課題の解決に不可欠のものであり、継続的に取り組む必要がある。

つくば

宮代水海道
野田

戸田

札幌

三郷

釧路
八千代

小平

広尾

千葉

このような背景から、本研究課題は強震観測網の維持管

函館

川崎
横浜

弘前

理と充実、観測記録の分析、新しい観測技術の開発・導入を図り、2011 年東北地方太平洋沖地震をはじめとし

km0

関東地域

秋田

2040鶴岡て、大きな成果を挙げた。

新潟［研究内容］

いわき

本課題は 3 つのサブテーマを設定している。第一の木曽 甲府

舞鶴

米子
浜田

サブテーマは強震観測施設の維持管理であり、建築研究所が全国に展開している強震観測網の良好な状態を保ち、

八戸

宮古玉川

名古屋
大阪

広島
福岡

高松

下田

松阪

折立 仙台

宮城野
鶴巻

静岡

km

新宮

強震記録の着実な採取を実現する。更に、時代の要請に大分対応できるよう必要な観測施設の整備を行う。

宮崎
都城

高知
仙台地域

01020延岡
km0200400

第二のサブテーマは観測成果の普及である。強震観測網で得られた記録については、順次整理してデータベース化を行い、ウェブ上で一般に公開する。また、大き図1

強震観測地点観測を開始した。一方で、上越社会教育会館、仙台市立

平成 23 年度に終了した研究開発【運営費交付金による研究開発】

中野小学校、長野県庁、石川県庁、東北大学の観測を廃

新は 3 年間で 84 回に達した。3 年間の間に 1,500 以上止または休止し、2011 年度末時点で 75 か所の観測地点の数の地震によって、5,000 を超える数の強震記録が得が稼働している。図 1 に観測地点の位置を示す。

られた。また、この間に発行した強震観測速報は 13 に2011 年東北地方太平洋沖地震では、当時 79 あった観1)測地点のうち 60 の観測地点で強震記録が得られた。

及ぶ。特に東北地方太平洋沖地震では、地震発生の翌々日に速報の第 1 報を公開し、内外の高い評価を得た。

このうち震度 6 弱の観測地点は 1、震度 5 強の観測地点

第三のサブテーマでは、近年開発されたネットワーが 17、震度 5 弱の観測地点が 17 であった。少なくともクセンサーを、新設観測地点の強震計として導入した。

4 棟の建物では、振動による被害を受けており、強震記

この機器は小型軽量で、取扱が容易、さらにインターネ録はその様子を克明に捉えた。更に、観測地点の中にはットを使って記録の収集ができる特徴がある。特につく9 棟の超高層建物と 6 棟の免震建物があり、そのすべてば市庁舎の観測では、ロビーにある大型ディスプレイに、で貴重な観測記録が得られた。一例として、図 2 に大破

地震後直ちに観測結果を表示するシステムを開発し、建した東北大学人間環境系研究棟の外観を、図 3 にこの建物の利用者や管理者に防災情報を提供できる体制を構築

物で得られた強震記録と強震記録から同定した建物の固した。図 4 につくば市庁舎の観測体制と東北地方太平洋有周期の推移を示す。図の最下段に示した固有周期をみ沖地震で得られた強震記録を、図 5 には庁舎ロビーにあると、建物の損傷の進行に従って、剛性が低下し、固有るディスプレイへの震度表示の様子を示す。なお、この周期が延びてゆく様子が捉えられている。

震度表示は試験表示である。このシステムでは地震後震第二のサブテーマに関しては、得られた強震記録は度や各所で得られた記録波形を切り替え表示している。

順次、強震観測のウェブ(http://smo.kenken.go.jp)上［参考文献］のデータベースに登録し、公開した。データベースの更1) 鹿嶋俊英, 小山信, 大川出: 平成 23 年(2011 年)東北地方太平洋沖地震における建物の強震観測記録,
建築研究資料 No.135, 2012 年 3 月(a) 建物6階の加速度

06F(NS) (p eak:-1.259 m /s2 )(b ) 建物1階(免震層上部)の加速度

01F(NS) (p eak:-0.915 m /s2 )(c) 基礎上(免震層下部)の加速度

B1F(NS) (p eak:-3.266 m /s2 )06F

免震層01F
B1F(m /s2 )40-40

図2Acc (gal)1000

Acc (gal)
Disp (cm)

09F(N192E)
01F(N192E)(b) Acc. in N282E

09F(N282E)
01F(N282E)

60

80

100
Tim e (sec)

120

140

160

180200つくば市庁舎の観測体制と 2011 年東北地方太平洋沖地震の強震記録

0−100040(c) Rel.Disp. in N192E

0−4040

Disp (cm)(a) Acc. in N192E

400−1000
1000(d) Rel.Disp. in N282E

0−402.0T (s)

図4

大破した東北大学人間環境系建物

20(e) Natural period

1.5
1.0
N192E

0.5050

図3100
Time (s)150

強震記録と固有周期の推移(最下段)

N282E
200

図5

つくば市庁舎のロビーに設置された表示装置(画面は試験表示)