Topics● ●設計用入力地震動作成システム

ウェブサイト新設
ならびにダウンロードサービス運用開始のご案内● ●RESP-MX のご紹介
● ●RemoteLock,日本での市場とサービスの拡張

Technical Reports● ●大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討

その1 検討の概要● ●大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討

その 2 時刻歴応答解析結果● ●大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討

その 3 構造設計方針の違いと余震による影響の検討● ●免震装置交換に伴うジャッキアップ時の安全性評価

について

その 1

背景および解析条件● ●免震装置交換に伴うジャッキアップ時の安全性評価

について

その 2

解析結果

Journal of Analytical Engineering

解析雑誌
Vol.45 2018.2

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Preface

2018 年に思うこと㈱構造計画研究所
防災ソリューション部長
坪田 正紀
2017 年は国内で震度 6 弱以上の揺れを記録した地震活動は見られませんでしたが、九州北部豪雨や秋田豪雨、台風 18 号や 21 号など、大雨が頻発した 1 年となりました。昨年末に国土交通省が発表した
速報値によれば、2017 年に土石流、地すべり、がけ崩れにより家屋や公共施設に被害が発生した土砂災害発生件数は過去 10 年では前年の 2016 年に次ぐ多さで、地震が原因となったものを除いた降雨・融雪に起因する発生件数は過去 10 年で最大が記録されました。
2018 年はどのような 1 年になるのでしょうか。
民間企業を例にとれば、外部環境の目まぐるしい変化もあって投資を必要とする選択肢が益々多岐にわたっています。その中で、災害リスクへの備えが後回しになりがちの気運を感じます。企業活動にとっての優先度を考えて投資すべき対象の取捨選択が行われるのは必然ですが、災害リスクへの備えは、
限りある原資の枠組みの中でも最善と考えられる活動をコツコツと続けていくことが大切です。
過去に経験した災害直後の緊張感や心構えを思い出し、また忘れた頃にやって来たと同じようなことが繰り返されぬよう、災害リスクへの備えを改めて考える 1 年になればと願います。
当社では、災害リスクを定量化することで優先度の意思決定を支援することから具体的な災害対策の検討に至るまで、多様なエンジニアリング技術を活用して減災に貢献すべく活動を続けて参りました。
これからも工学的に確かな見識を備え、一方で工学を過信することなく謙虚にわかっていることを的
確に丁寧に伝え、皆様とともに課題解決を考え、あるべき方向に導くパートナーとなれるよう研鑽して参ります。
本誌のトピックでご紹介する設計用入力地震動作成システムは、構造物を設計する際に耐震性能を確認するための地震動を作成するソフトウェアです。販売開始から約 20 年が経ちますが、現場で必要とされる機能の拡張を続け、業界内では約 300 社、大学では約 90 の研究室においてご利用いただいております。
今回ご紹介するウェブサイトは、単にソフトウェアを提供するだけでなく、地震動を作成する上で求められるノウハウの共有や新たな機能の提供など、皆様とのコミュニケーションをよりスムーズに行え
るプラットフォームとすべくリニューアルを行ったものです。本サイトに関するご意見、ご要望もお聞かせいただければ幸いです。
今後とも変わらぬご指導、ご鞭撻のほど、どうぞよろしくお願いいたします。

2

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

解析雑誌 Vol.45 2018.2
巻頭言02『2018 年に思うこと』
防災ソリューション部長 坪田 正紀

Topic 1●
設計用入力地震動作成システム
04
ウェブサイト新設ならびにダウンロードサ－ビス運用再開のご案内		
防災ソリューション部 木村 友香

Topic 2●
RESP-MX のご紹介

08
建築構造工学部 會田 裕昌

Topic 3●
RemoteLock, 日本での市場とサービスの拡張

14

すまい IoT 推進部 池田 修一
		Technical Report 1●
大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討
検討の概要

その 1

16

喜々津 仁密、脇山 善夫、岩田 善裕、國松 要介、梁川 幸盛、庄司 正弘

Technical Report 2●
大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討
時刻歴応答解析結果

その 2

18

國松 要介、喜々津 仁密、脇山 善夫、岩田 善裕、梁川 幸盛、庄司 正弘

Technical Report 3●
大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討
構造設計方針の違いと余震による影響の検討

その 3

20

梁川 幸盛、喜々津 仁密、脇山 善夫、岩田 善裕、國松 要介、庄司 正弘

Technical Report 4●
免震装置交換に伴うジャッキアップ時の安全性評価について その 1
背景および解析条件
		柳 済晟、石塚 広一、山根 義康、高嶋 政人、會田 裕昌
Technical Report 5●
免震装置交換に伴うジャッキアップ時の安全性評価について
解析結果

その 2

山根 義康、會田 裕昌、石塚 広一、柳 済晟、高嶋 政人

22

24

Journal of Analytical Engineering

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Contents

Editor’s Note●
From Editors		
27

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 1

設計用入力地震動作成システム
ウェブサイト新設ならびにダウンロードサ－ビス運用再開のご案内
防災ソリューション部 木村 友香■はじめに
この度、当社で1995年より開発・販売しております設計用入力地震動作成システムの専用ウェブサイ
トを新設しましたのでご案内いたします（図1）。設計用入力地震動作成システムは構造物の構造設計・構造計算に必要な地震動を作成するソフトウェアです。サイト周辺の地震環境をふまえて地震動の応答
スペクトルを計算するSeleS、設定した応答スペクトルに適合する波形を作成するARTEQ、表層地盤の増幅特性を考慮して地盤応答解析を行うk-SHAKE+のほか、波形処理を行うk-WAVE、国交省長周期通知に即した長周期地震動を作成するARTEQ-LPの、5製品を展開しています。
併せて、これまでご利用頂いていたダウンロードサイトについてもリニューアルし、ダウンロードサ
ービスを再開いたします。ダウンロードサービスは、ユーザーサイトにログインいただくことでご利用可能です。以下、これらサービスの概要をご紹介いたします。
■ウェブサイトについて
ウェブサイトでは、製品情報のご紹介のほか、セミナー情報やよくある質問などを掲載しています。
コンテンツ概要を表1に示します。
製品情報では各ソフトウェアの使い方説明も順次公開していく予定で、また、セミナー情報では開催案内だけでなく参加申し込みの機能も備えるなど、ユーザーの皆様へのサービス充実を心がけて参ります。更新内容については随時、新着情報にてご案内して参りますのでご確認ください。

図1 トップ画面

4

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 1■ユーザーサイトについて
ユーザーサイトではライセンス情報の確認やプログラムのダウンロードを行えるほか、保有ソフトウ
ェアに関する技術的なよくある質問集を閲覧※することができます。※2018年4月頃より順次公開予定◯ログイン方法
ウェブサイトの「ログイン」からユーザーサイトに進むことが可能です。ユーザーの皆様に、「設計用入力地震動作成システム ユーザーサイト使用方法」を1月末にメール送信もしくはDM送付しております。ログイン用のIDおよびパスワードを記載しておりますので、メールもしくはDMの内容をご確認のうえ、入力・ログインください。
◯プログラムのダウンロード
保守ユーザー様は、最新バージョンのほか、旧バージョンのプログラムもダウンロード可能です。ただし、動作確認保証は最新バージョンのみとなっておりますことご了承ください。非保守ユーザー様は、ご購入いただいた時点のバージョンのみダウンロード可能です。
■おわりに今後、ユーザーの皆様に役立つ情報をお届けしていきたいと思っております。引き続き、当社製品をご愛顧くださいますよう何卒よろしくお願い申し上げます。

◆ ◆ ◆ ◆ ◆ アクセス◆ ◆ ◆ ◆ ◆URL：https://www.kke.co.jp/kaiseki/jishin「解析ポータル」からもアクセス可能です◆ ◆ ◆ ◆ ◆ウェブサイトオープン特別企画（2018年3月末まで）◆ ◆ ◆ ◆ ◆－ 初企画！ k-SHAKE+・k-WAVE おためし版を無償でご利用いただけます －特別企画として、おためし版の配布を行っています。対象ソフトウェアは、web認証ライセンスのk-SHAKE+（フル機能版）およびk-WAVEです（詳細は新着情報をご確認ください）。お申し込
みから1週間ご利用いただけますが、ご希望に応じてさらに1週間延長することが可能です。延長をご希望のお客様は別途お問い合わせください。

表1 ウェブサイトの主要コンテンツ
コンテンツ

内容

新着情報

製品のバージョンアップや企画等に関するお
知らせ

製品情報

ソフトウェアの機能・概要説明や価格情報等の掲載

セミナー情報セミナー案内ならびに申し込み

よくある質問テクニカルサポート宛に多く寄せられるお問
い合わせ内容の掲載
ソフトウェア全般／技術に関するものの2分類

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

備考

使い方説明も順次公開予定

技術に関するものは保守ユーザー
のみユーザーサイトから閲覧可能(2018年4月頃より順次公開予定)

5

降雨時の地盤安定性問題に対するソリューション
近年，台風や大雨による土砂災害の増加に伴い，斜面や盛土の安定性に対する関心が高まっております。降雨時の地盤安定性を確認することは，災害発生の危険度予測や有効な対策の第一歩となります。
弊社では非定常浸透流解析プログラムをはじめ，すべり安全率・すべり変形量の算出プログ
ラムなど様々な自社開発を積極的に行っております。これにより，浸透流解析結果から降雨時に時々刻々と変化する水圧や水位を把握し，有効応力を用いて想定すべり面の危険度を判定するなど，総合的な検討が実施可能です。

また，永年培ってきた解析コンサルティングの経験と実績に基づき，お客様の目的・予算に応じたモデル化や解析手法のご提案などニーズに合わせた柔軟な対応を行っています。

●平時の応力状態（常時応力解析結果）●降雨時の水圧分布（非定常浸透流解析結果）

t

降雨時

常時
s

●有効応力を用いた斜面安定の検討
No. S.F.
① 1.94② 1.73③ 1.84④ 1.88

C 局所安全係数と破壊状況のチェック

③④

①②
②

C 想定したすべり面毎にすべり安全率を時刻歴で算出

実績
降雨時の斜面安定性評価（某コンサルタント）
降雨による地下水位面の変動予測（某コンサルタント）
ロックフィルダムコア部の定常浸透流解析および非定常浸透流解析（二次元と三次元の比較。自社検討）

使用ソフト
UNSAT

二次元飽和-不飽和浸透流解析プログラム（自社開発）

NASKA

二次元応力と浸透流の連成解析プログラム（自社開発）

POST-S

二次元すべり安全率・すべり変形量の算出プログラム（自社開発）

GEOACE

三次元土水連成FEM解析プログラム（他社と共同開発）

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 2

RESP-MX のご紹介
～パラメトリックスタディを加速する新しい質点系振動解析プログラム～
建築構造工学部

會田 裕昌■RESP-MX とは
立体モデルによる振動解析が現実的な速度で解けるようになってきた現在においても、質点系振動解
析プログラムは立体振動解析と比較して圧倒的に計算コストが低く、モデルもシンプルでパラメトリッ
クスタディに優れることから今後も一定数使われていくと思われます。
パラメトリックスタディで重視すべきは「モデルを手早く作ってすぐに計算結果を見る」というところです。そのため、RESP-MX ではただ入力を表計算形式にしただけではなく、・複数のモデルを単一ファイルで管理・多機能な結果表示ビューワーと応答まとめ
・データ入力を簡単に行う入力補助機能などを取り入れ実務者の視点で使いやすいプログラムに仕上げました。
以降では RESP-MX ならではの主な機能についてご紹介します。

■パラメトリックスタディに特化したインターフェース
パラメトリックスタディを行う際、設計・解析のため幾つもの種類のモデルを作成していくと思いますが、モデルには共通部分とそうでない部分があります。
例えば免震層の設計時には様々な組み合わせを試しま

パネル

すが、上部建物は変更することはありません。
逆に上部に変更があり微修正をかける際には免震層は全く変更がない場合があります。
また免震装置のばらつきを考慮した検討をする際には、装置の特性変動以外は変更しません。
これらの変更をする時、各方向やばらつき毎にファイルが分かれていると修正漏れが生じるリスクがあります。
そうでなくとも同じ修正を各ファイルに行うのは時間の無駄です。
これを解決するためにパネルと呼ぶ要素単位を 1 つのモデルで幾つも定義し、それらを自由に組み合わせることでモデルを作成するという方法を採用しています。

8

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 2

従来のプログラム
上部構造の階高・重量
復元力特性

X 方向

Y 方向

45 度方向

135 度方向

免制振部材

免制振部材

免制振部材

免制振部材

免制振部材

免制振部材

配置

配置

配置

配置

配置

配置

標準
X-normal.m2c

＋

－

標準

＋

－

標準

＋

－

標準

＋

－

パラメトリックスタディをすると
さらに増加

標準

＋

－

標準

＋

－

X-plus.m2c …

上部構造を変更すると全てのファイル修正が必要
単一ファイルで完結

RESP-MX

project.mxpj

上部構造の階高・重量
共通情報は 1 つ変更するだけで OK
X 方向

Y 方向

45 度方向免制振部材配置標準＋

135 度方向組み合わせを定義するだけで全ケースのパラメトリックスタディを簡単に網羅－

免震層の設計時では装置の組み合わせ

パネルが増えても使っているパネルのみの表示を多数作成して比較できる。

と切り替えることで見やすさを維持できる。

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

9

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 2■様々な入力補助機能
入力で時間がかかる理由の 1 つにマニュアルを見ながら多種多様なパラメータを入力していくという点が挙げられます。RESP-MX では原則マニュアルを見ることなくパラメータを入力できるような配慮が各所に組み込まれています。

また、免震装置等はプリセットで各メーカーの提供データが入っていますので型番を選ぶだけで入力できます。

データベース定義

装置配置（パネル単位で行う）■大量の計算ケースをマルチスレッドによる並列処理で無駄なく実行
例えば免震構造で評定に出す場合、方向（X、Y、45、135）×ばらつき（標準、＋、－）×地震波（7波以上）にレベル 1 とレベル 2、余裕度検討と 100 ケースを超える解析を行う必要があります。
さらに設計を完了するまでに何度も設計変更やパラメトリックスタディで再解析を行う必要があり、実際に設計時に実行する解析数はこの数倍にもなります。
これらを効率的に処理できるようにケース単位で実行する、しないを制御しつつ、マルチスレッド環
境で無駄なく解析を行うことができます。

10

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 2■ RESP-M/ Ⅱでプログラムの制約上出来なかった解析が可能にプログラムが新しくなったことで、既存の質点系振動解析プログラムの RESP-M/Ⅱでは今まで仕様
上できなかった解析に対応しています。
・マルチタワーの正式な対応
・建物のせん断成分だけに効くダンパー・等価曲げせん断型の中間層免震の対応
等々（随時追加予定）■複数の解析ケースの結果を素早く表示する結果ビューワーと応答まとめパラメトリックスタディを行っている時には前の結果との比較を簡単に行いたくなります。
RESP-MX のビューワーでは各モデルの応答を重ね合わせて表示することが簡単にできます。また、一度登録した組み合わせは保存しておき、いつでも再表示することが可能です。
また、履歴ビューワーはスライダーバーを使って任意の時刻までを表示できるので、ある部材がどのような履歴を描いたのかをアニメーションのように見ることができます。
他にも概要書に載せる項目だけを抽出した最大応答値一覧など、より実務向けに特化した機能もあり
ます。

■おわりに
RESP-M/Ⅱがリリースされて以降、PC 環境も設計者を取り巻く環境も大きく変わってきています。
今の時代に求められているものとは？これからの時代に求められるものとは？という観点で改めて質点系振動解析プログラムに求められる機能とは何なのかという課題をこれからも追究してまいります。
RESP-M/Ⅱから生まれ変わった RESP-MX をよろしくお願いします。

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

11時刻歴応答解析による設計を支援する
統合構造計算プログラム

はVer.3 ヘ。
操作性向上で、設計をよりスムーズに。

2次元作図機能
入力波形のプ レ ビ ュ ー機能
モデル新規作成時の仮定断面に対応▼▼

 モデル新規作成時、規模・構造種別に応じて経験的な仮定断面を自動設定。

計算機能の強化で、より精緻な解析も。

ST-BRIDEインポートに対応
柱・ 壁・ 支承材のP-Δ効果考慮
すべり 支承の軸力変動考慮▼▼

 一貫構造計算プログラムから出力した STBRIDGE形式のファイルから、 建物形状・
部材断面をインポート可能に。
■
塔状比の極めて大き な超高層建物

水平上下同時入力によ る 軸力変動
他 柱頭免震構造
社
ST-BRIDGE形式『ソRE SP-Dなら でき る 50 のこ と 』 公開中
フ・ シ ア リ ン ク 型オイ ルダン パーを 配置し たい
RE S P 50のこ とトで検索 ・ 水平上下同時加振で免震支承材の引き 抜き を 検討し たい
ウ
ェ
ア
■
杭頭免震・

■
1ク リ ッ ク でフ ォ ン ト ・ モーメ ン ト 倍率調整

■複数の波形重ね書き にも 対応■応力の表示・ 非表示も 切り 替え可能

■応答スペク ト ルのデジタ ル値取得■
ブ ッ ク マーク 機能で結果に素早く アク セス

20Fモデル

10Fモデル

2次元簡易ビューアに対応

p 応力図やヒンジ図を簡易ビューアでマウス操
作により確認可能。
p htmlファイル出力により、RESP-Dを起動しなくてもWebブラウザで結果閲覧可能。

■

ST-BRIDGEインポート

その他の機能追加
 選択部材の応力解析結果を画面上で確認できる機能を追加。

対話的な表示切り替え

 出力した部材履歴が画面上で確認できる
履歴表示機能の追加。

応力図

ヒンジ図

「Z^WͲならできるϱϬのこと」更新中。
■質点系・立体フレーム並列解析 Ğ͘ƚ͘Đ͘
RESP-D
作業担当者

Webブラウザ

Webブラウザで結果を確認 レビュー担当者

Z^WͲϱϬのこと

株式会社構造計画研究所 建築構造工学部〒164-0011 東京都中野区中央4-5-3

www.kke.co.jp

TEL : (03)5342-1123
E-mail : resp@ kke.co.jp , stan@ kke.co.jp

ϴ年10ϭ 月現在のも のです。 ※本製品・ サービスの内容の条件は、 改善のために予告無く 変更する こ と があり ま す。
※こ の広告の記載内容は201 7※構造計画研究所、 構造計画研究所ロ ゴは、 株式会社構造計画研究所の登録商標です。
※記載さ れている会社名や製品名は、 各社の商標ま たは登録商標です。

RESP
STAN

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 3

RemoteLock、日本での市場とサービスの拡張
すまい IoT 推進部

池田 修一

はじめに
本 誌 Vol.43 で は 、 Wi-Fi 経 由 で カ ギ の 発 行 や 利 用 者 を 管 理 で き る ス マ ー ト ロ ッ ク と し て 、「RemoteLock（リモートロック）」についてご紹介しました。今回は、その RemoteLock をより便利に活用できる新サービスをご紹介します。
１．RemoteLock のターゲット市場（民泊/シェアスペース）新サービスの紹介の前に、まずは RemoteLock を取り巻く環境を整理します。
訪日外国人の急激な増加による宿泊施設の不足とともに、シェアリングエコノミーの成長を背景にして、民泊・簡易宿所市場が広がりを見せています。2018 年 6 月中旬には“民泊新法”の施行もあり、民泊元年とも言われています。このような施設は数室~30 室という小規模なものが多く、スタッフの常勤が難しいことがほとんどです。また
シェアスペースと言われる貸し会議室やイベントスペー
訪日外国人の旅行者数の推移と政府目標

スも、同様の課題を抱えながら増加傾向にあります。この（政府公開情報をもとに KKE 作成）

ような場面でスマートロックを用いた無人での運営のニーズが多くあると考えています。

RemoteLock を用いた無人での施設運営サービスは、ゲストとホストの双方にメリットが生まれます。
民泊施設の例では、RemoteLock は大手民泊サイトの Airbnb とシステム連携しているため、ゲストはサイト上で予約をするだけで暗証番号が自動的にメールで送られます。カギをどのように受け取るかは
民泊の大きな課題の一つですが、ゲストは頭を悩ませず入室でき、ホストとしては差別化のポイントにもなります。さらに、ホストはきちんとゲストが施設に入れたかどうかクラウドで確認ができ、カギのトラブルが起きた際も現地まで行かずに解決ができることで、カギの受け渡しのプレッシャーから解放
されることもメリットになります。
２．RemoteLock の拡張～クラウド型アクセスコントロール・システム「RemoteLock ACS:TOBIRA」～
カギ単体として発売を開始した RemoteLock で
すが、Airbnb とのシステム連携を始めとして、他サービスや新製品との連携により、その活用の幅が広がっています。
当社は、2017 年 10 月に RemoteLock
ACS:TOBIRA（以下、TOBIRA）を発売開始いたしました。TOBIRA は、クラウド型のアクセスコ

14

RemoteLock ACS：TOBIRA のイメージ図
解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Topic 3

ントロール・システム（ACS）です。これまではマンションやホテルなどで各部屋に RemoteLock をつけている場合、建物の共用エントランスのオートロックは物理カギを使って開ける必要がありました。しかし、今回発売した TOBIRA により、ユーザーは自室の玄関ドアの暗証番号を利用して共用エントランスの開閉も可能となります。
応用範囲はかなり広く、オートロックがあるマンションのほか、夜間セキュリティをかけたいホテル
や、引き戸のオートロックの管理なども可能です。
３．TOBIRA のサービス連携
クラウド型アクセスコントロール・システムの一番の特徴は、他のクラウドサービスとの連携が手軽にできるところにあります。Airbnb との連携はすでに実現していますが、他の OTA（Online Travel
Agent：旅行予約サイト）や会議室予約サービスとの連携、またカメラなどの IoT デバイスとの連携で利便性を高めます。例えば会議室の予約サービスを利用して予約を行えば自動的に暗証番号がメールで飛んできますので、会議室に行って暗証番号を入力するだけで入室が可能です。
今後、TOBIRA はスマートロックとしての機能に加え、他のサービスと連携し、共に補完しあうことが価値になっていくと考えています。
４．RemoteLock の今後の可能性
各種サービスとの連携により様々な可能性が出てきます。一つは米国 Amazon Key に見られるようなカメラと連動して宅配や配達を直接ドアの中に入れておいてもらうというサービスです。これまでであ
れば無人の状態で配達人にドアを開けさせるというのはありえない話でしたが、米国では実際にサービスが始まっており、ユーザーも増えています。宅配便の再配達が大きな問題になっている昨今の日本においては、もうありえない話ではなくなってきています。
また TOBIRA を利用したアクセスコントロールでは、カギの種類は問わず入室と退室のコントロー
ルができますので、これを駐車場のゲートに応用して安価でクラウドから管理ができる駐車場管理シス
テムも計画しております。
このように様々なアクセスコントロールを離れた場所から行うことができるのが RemoteLock の強みです。「まだカギを持ち歩いているの？」と言われる時代が、すぐそこまで来ています。
RemoteLock、TOBIRA の詳細は WEB サイトをご覧ください。：https://remotelock.kke.co.jp/home/【参考価格（税抜）】
RemoteLock5i…35,000 円

システム月額利用料…合計 2,000 円（アカウント代 1,500 円＋デバイス１個につき 500 円）
参考工事価格：20,000 円～（施工場所、ドア形状によりますので、一度ご相談ください）
RemoteLock ACS:TOBIRA …200,000 円~
システム月額利用料…5,000 円~
参考工事価格：300,000 円～（施工場所、ドア形状によりますので、一度ご相談ください）

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

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Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 1

大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討
その 1 検討の概要○喜々津 仁密*1
岩田 善裕*2
梁川 幸盛*3

正会員
同同
大地震 災害拠点建築物 床応答加速度
1. はじめに
国土技術政策総合研究所では，地震その他の災害直後から避難指示等の指示拠点となり得る継続使用性の高い
災害拠点建築物の実現を目指して，技術基準の基礎となる検討を行った 1)。このうち非構造部材に対する設計要件
として，大地震時の構造躯体の設計(変形量，加速度等)と整合することを確認することが必要となる。この点を踏まえれば，構造躯体に対して機能継続に支障となる損
傷が生じないための層間変形角の目標値を満足する必要があることから，躯体の変形が比較的小さい条件での床応答加速度を適切に把握する必要がある。
そこで本研究では，一般的な地方自治体での庁舎建築
物の規模を想定した解析モデルを対象に，時刻歴応答解析を実施した。そして，上記の設計要件を満たした場合に非構造部材に作用する床応答加速度に関する知見を得ることを目的とする。その 1 では，本研究で対象とする解析モデル，入力地震動の設定等の概要について述べる。
2. 解析の概要
本節では，時刻歴応答解析の概要についてまとめる。
解析モデルの設定及び解析には，3 次元立体汎用解析プロ

正会員
同
同

脇山 善夫*1
國松 要介*3
庄司 正弘*3

グラム RESP-D，RESP-F3T を使用した。
2.1 解析対象の建築物
解析で対象とする建築物の規模・形状，構造形式の組
み合わせは，表 1 に示す計 4 ケースとする。いずれも免制
震構造は採用せず，強度抵抗型設計による構造計画を前提にした。
平面形状についてはスパン間隔 6ｍを標準とし，いずれも矩形平面とする。立面形状については階高 4ｍを標準とし，表中の解析モデル①～③は各階の床面積，重量及び剛性分布が概ね一様なものである。解析モデル④は低層部分の床面積が上層部分より比較的大きく，低層部分と上層部分との間で重量分布に差があるものとする。
2.2 構造部材の断面及び解析モデルの設定(1) 構造部材の断面
構造部材の断面については，既往の部材断面事例集等 2)を参考にして断面を選定した。なお，解析モデル①,②,④の耐力壁については，厚さを 200 ㎜以上で縦筋をダブル配筋とした。
(2) 解析モデル
大梁，柱，耐震壁の復元力特性その他のモデル設定に

表 1 各解析モデルの概要
解析
モデル

モデル①

モデル②

モデル③

モデル④

規模

階数：地上 3 階，地下 1階
階高：地階～1 階は 5m，2～3 階は 4m
延床面積：約 6,200m2

階数：地上 6 階，地下 1階
階高：地階～2 階は 5m，3～6 階は 4m
延床面積：約 10,900m2

階数：地上 8 階
階高：1～2 階は 5m，3～8 階は 4m
延床面積：約 4,900m2

階数：地上 8 階（低層部分が 2，高層部分が 6）
階高：1～2 階は 5m，3～8 階は 4m
延床面積：約 11,900m2

G.L.

G.L.

RC 造(桁行方向の最外構
面 に そ で 壁 付 き 柱， 梁
間方向に耐力壁)
基礎構造：直接基礎

RC 造(桁行方向の最外構
面にそで壁付き柱，梁間方向に耐力壁)
基礎構造：直接基礎

鉄骨造(長辺方向は純ラーメン構造，短辺方向の 最 外 構 面 は ， ブレ ー
ス付きラーメン構造)
基礎構造：杭基礎

RC 造(桁行方向にそで壁付き柱，梁間方向に耐力壁)
基礎構造：直接基礎

形状

構造
形式

Analytical Study on Floor Response Acceleration of the Buildings Used for Disaster Management under the Effect of Earthquake
Part 1. Outline of the Study
Hitomitsu KIKITSU, Yoshio WAKIYAMA, Yoshihiro IWATA, Yosuke KUNIMATSU, Yukimori YANAGAWA, Masahiro SHOJI

16

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 1
は文献 3）に拠るほか，下記のとおりとした。

以上の方針で作成した模擬地震動の例を図 1 に示す。

・ 静的増分解析の結果から層せん断力－層間変位の関係

3.2 観測地震動の設定を算出し，等価なトリリニア型のスケルトンカーブに既往の代表的な観測地震動として，EL CENTRO-1940-

モデル化することにより，質点系モデルに置換した復NS，JMA-KOBE-1995-NS，HACHINOHE-1968-NS を採用

元力特性（等価曲げせん断型）を設定する。

し，最大地動速度を 50cm/s に基準化したものとする。観・ スケルトンカーブの履歴法則は，RC 造を武田型トリ

測地震動の例を図 2 に示す。

リニアモデル，鉄骨造を標準型トリリニアモデルとす

800
加速度（cm/s2）

る。また，減衰定数（内部粘性系を仮定した瞬間剛性比例型）は RC 造を 3％，鉄骨造を 2％とする。
・ 基礎固定としてモデル化する。
・ 解析モデル①,②,④のそで壁部分のモデル化について

400
0
-400
-800

は，そで壁の長さを約 400 ㎜とし，そで壁付き柱の軸0断面積とせん断断面積には当該そで壁部分を考慮する。

20

40

60

80
100
時刻（ｓ）

120

140

160

(a) 時刻歴波形の例（乱数位相１）

また，断面二次モーメントはその形状のまま計算する。

1400
1200

加速度（cm/s2）

2.3 大地震時の変形の目標値

1000

解析モデル①,②,④の RC 造については，文献 1), 4)を参照し，大地震後に大規模の修繕を必要とする損傷が生じない状態に留める設計（耐震ランクⅡ）を前提とする。

800

600

乱数位相1
乱数位相2
JMA-KOBE-1995-NS位相
HACHINOHE-1968-NS位相
告示スペクトル400200

その場合の最大層間変形角は 1/133(0.75%)程度とされてお00.01

り，本解析でも当該変形角を変形の目標値とした。また，

0.1

周期（s）

1

(b) 加速度応答スペクトル(減衰 5％)
図 1 模擬地震動（告示波）

解析モデル③の鉄骨造の目標値については，文献 5）に定める最大層間変形角 1/100 とした。
1400

3. 入力地震動の設定

1200

加速度（cm/s2）解析に用いる入力地震動は，模擬地震動 4 波，観測地震1000

動 3 波の計 7 波とした。なお，その 2 の解析では地震入力の補正は行わない。以下に地震動設定の概要を示す。
3.1 模擬地震動の設定

EL CENTRO NS
JMA KOBE NS
HACHINOHE NS

800
600
400
200

模擬地震動の加速度応答スペクトルは，平成 12 年建設

00.01

省告示第 1461 号に定める解放工学的基盤における極めて

0.1

周期（s）

1

10

図 2 観測地震動の加速度応答スペクトル（減衰 5％）

稀に発生する地震動の加速度応答スペクトルに，平成 12年建設省告示第 1457 号に定める第二種地盤を想定した表

4. まとめ本研究では，災害拠点建築物の設計要件を満たした場
合の大地震時の床応答加速度に関する知見を得ることを目的に，庁舎建築物を想定した解析モデルの時刻歴応答解析を実施した。その 1 では，解析モデルと入力地震動の設定の概要についてまとめた。

層地盤による加速度増幅率 GS を乗じて設定する。設定の詳細は下記のとおりである。
・ 模擬地震動の位相は，乱数位相を 2 通り，観測波の位相として JMA-KOBE-1995-NS，HACHINOHE-1968-NSの 2 通りとする。
・ 乱数位相の場合には一様乱数を想定し，包絡時間関数

参考文献 1) 国総研：災害拠点建築物の設計ガイドライン(案)，としてレベル２の包絡関数を用いる。継続時間は 120

http://www.nilim.go.jp/lab/hbg/saigai/saigaikyotenn.htm

秒以上とし，応答スペクトルと目標スペクトルの適合(2017.3.31 参照) 2)日本建築防災協会: 構造設計・部材断面事例集，性のよい波形を選定する。適合性の良否は周期 0.02～

2007. 3) 建築行政情報センター他：2015 年版 建築物の構造関係技術

10 秒の間で判定した。

基準解説書，2015. 4)壁谷澤他：壁を活用した損傷低減型 RC 架構の・ 観測波の位相の場合には，乱数位相の場合と同様に，

実大実験，2016 年度日本建築学会大会構造部門（RC 構造）PD 資料，

応答スペクトルと目標スペクトルの適合性の良否を周pp.52-59, 2016. 5)国交省大臣官房官庁営繕部：建築構造設計基準の資期 0.02 秒又は 0.04～10 秒の間で判定した。

料 平成 27 年版，pp.17, 2015.

国土技術政策総合研究所*1

National Institute for Land and Infrastructure Management, MLIT

*2

建築研究所

*2

Building Research Institute*3

構造計画研究所*3

KOZO KEIKAKU ENGINEERING Inc.

*1

10

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

17

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 2

大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討
その 2 時刻歴応答解析結果
正会員
同
同
災害拠点建築物 時刻歴応答解析 床応答加速度
1. はじめに
その 2 では，その 1 で概要を述べた解析モデル，入力地震動で行った時刻歴応答解析の結果を整理する。一般に非構造部材の留め付け部の損傷状況は加速度応答の程度に依存することから，ここでは，構造形式に応じた床応
答加速度の傾向及びその応答特性を把握することを目的にする。

○國松 要介*1
脇山 善夫*2
梁川 幸盛*1

正会員
同同

喜々津 仁密*2
岩田 善裕*3
庄司 正弘*1（短辺方向）は高層階の応答変形が大きい傾向である。
タワー型の解析モデル④では，X,Y 両方向ともに低層部と高層部との間の応答変形の差が大きく，耐力壁を設けた Y 方向でその差が顕著である。また，高層部の応答に着目すると，X 方向は上層階ほど応答が小さく，Y 方向は
その逆の傾向となっている。この傾向は，Y 方向に連層耐震壁が配置されているため，X 方向に比べて 2 次及び 3 次の高次モードが卓越しやすい振動性状となっていることが影響しているものと考えられる。なお，この高次モードによる性状は，解析モデル④ほど顕著ではないが，同様に耐力壁を有するモデル②でも確認できる。

2. 解析結果
本節では，最大層間変形角，最大応答加速度及び非構造部材に作用する応答加速度の結果をそれぞれ示す。
2.1 最大層間変形角
図 1 に解析モデルごとの最大層間変形角の結果を示す。
全ての地震動に対して RC 造の解析モデル①,②,④は 1/133，
鉄骨造の解析モデル③は 1/100 以内におさまるよう，断面設計を行った。
解析モデル①,②ではいずれも，X 方向よりも耐力壁を設けた Y 方向のほうが応答変形が小さい傾向である。解析モデル③では，X 方向（長辺方向）は 2～3 階，Y 方向

2.2 最大応答加速度(1) 解析結果
図 2 に解析モデルごとの最大応答加速度の結果を示す。
米国 ASCE7-101)では，地震動の数が 7 波以上の場合にはその応答の平均値に基づき設計地震力を設定できることから，以下では 7 通りの解析結果の平均値に基づき，最大応答加速度の結果について考察する。
解析モデル①,②は X,Y 方向の

4

3

層

2

2

z方向

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachinohe

1

1

0
1/500

1/250

3/500

最大層間変形角(rad)1/125 0

1/500

1/250

3/500

最大層間変形角(rad)

1/125

y方向

6

6

5

5

4

4

9 乱数位相1

y方向

乱数位相2

8

8 JMA Kobe位相

77 El Centro

6

6 Hachinohe

11る。解析モデル④では，同程度の規模の解析モデル②と比較し

0

0
0

1/500

1/250

3/500

最大層間変形角(rad)1/125 0

1/500

1/250

3/500

最大層間変形角(rad)1/125て，高層階の応答加速度がやや(b) 解析モデル②9z方向

大きい傾向となっている。

9

y方向

8

8

7

7

6

6

層

層

層

層

5

5

5

4

4

4

4

3

3

3

3

2

2

2

2

1

1

1

1

0

1/500 1/250 3/500 1/125 1/100

最大層間変形角(rad)合と比較して大きく，R 階で概ね 2G の応答加速度となってい5

1/500 1/250 3/500 1/125 1/100

造の解析モデル③は RC 造の場

2(2) 既往の設計用水平震度とのz方向

比較
官庁施設を対象にした文献 2）

JMA Kobe

最大層間変形角(rad)

応答加速度となっている。鉄骨2

Hachinohe位相0

違いは小さく，R 階で概ね 1G の3(a) 解析モデル①
9

z方向

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachinohe

3

0

0

7

層

3

層

y方向

7

層

4

0

1/500

1/250

3/500

最大層間変形角(rad)

1/125

0

では，大地震時に非構造部材に
乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachinohe

1/500

1/250

3/500

最大層間変形角(rad)(c) 解析モデル③(d) 解析モデル④
図 1 各解析モデルの最大層間変形角1/125

作用する地震力算定用の設計用
水平震度として，(1)式が掲げられている。
𝐾𝐾𝐻𝐻 = 𝑍𝑍 ∙ 𝑎𝑎0 ∙ 𝐴𝐴′𝑖𝑖 ∙ 𝐼𝐼

(1)

ここで，𝐾𝐾𝐻𝐻 ：設計用水平震度，

𝑍𝑍：地震地域係数で，原則としAnalytical Study on Floor Response Acceleration of the Buildings Used for Disaster Management under the Effect of Earthquake
Part 2. Results of Seismic Response History Analysis
Yosuke KUNIMATSU, Hitomitsu KIKITSU, Yoshio WAKIYAMA, Yoshihiro IWATA, Yukimori YANAGAWA, Masahiro SHOJI

18

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 2て 1.0，𝑎𝑎0 ：1 階床に作用する水平有効加速度（0.4G を想から 3 階になるととも数で，1～1.5 の数値 である。

られている。

100,000
80,000に大きくなる傾向が得

図 2 には，(1)式に対応する応答加速度の数値も併記し

非構造部材の固有周た。(1)式による数値を比較すると，解析モデル①,②,④の期が構造躯体の実効周解析結果は重要度係数𝐼𝐼＝1.5 で計算した(1)式の数値と概ね期に比較的近い場合に同程度である。一方，解析モデル③は低層階を除き，解は，大地震時に構造躯析結果が𝐼𝐼＝1.5 で計算した(1)式による数値を上回った。こ体と非構造部材が共振の結果を踏まえ，解析モデル③について構造設計方針のするために比較的大き変更による応答低減の考え方をその 3 で述べている。

な応答加速度が非構造部材に作用することになる。

2.3 非構造部材に作用する応答加速度

3. まとめとして，図 3 に 1 層の骨格曲線と等価剛性との関係，図 4に各階での加速度応答スペクトルを示す。スペクトルにおいて非構造部材の減衰定数は，入力地震動の設計用応
答スペクトルでの前提と同じ 5％と仮定した 3)。
図 3 の等価剛性は 1 層の応答結果から求めたもので，実効周期 0.43 秒と初期剛性 0.25 秒との関係から逆算したも

6

5

5

6000

500
1000
1500
2000
最大応答加速度（cm/s2）

2
1

0

500
1000
1500
2000
最大応答加速度（cm/s2）

500
1000
1500
2000
最大応答加速度（cm/s2）(a) 解析モデル①
9

2
1

0

500
1000
1500
2000
最大応答加速度（cm/s2）(b) 解析モデル②

9

9

y方向

3

3F

9

z方向

y方向

8

8

8

7

7

7

7

3000
2000

0
0.01

0.1

1

10

周期 (s)

6000

2F

5000
4000
3000
2000

1000

z方向

8

4000

1000

0

0

0

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

応答加速度 (cm/s2)

3

4
層

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

応答加速度 (cm/s2)

1

4
層

2

0

0

関係

z方向

6

層

層

0

骨格曲線と等価剛性との

5000

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

60

7
y方向

3

1

図 3

20
40
層間変位（mm）

係る技術基準の解説，2013.

7
z方向

2

0

1995. 3) 国土技術政策総合研究所他：建築物における天井脱落対策にピーク値での周期は実効周期に対応し，応答加速度は 1 階

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

0

設の総合耐震計画基準及び同解説 平成 8 年版，(社)公共建築協会，

ものと考えられる。また，図 4 の加速度応答スペクトルの

3

骨格曲線
初期剛性
等価剛性

20,000

Structures, ASCE/SEI 7-10, 2010. 2) 建設大臣官房官庁営繕部：官庁施層の最大応答値と一致しないが，概ね応答結果に等しい

440,000参 考 文 献 1)ASCE: Minimum Design Loads for Buildings and Otherのに対応する。骨格曲線と等価剛性との交点は厳密には 1y方向60,000

その 2 では，災害拠点建築物の設計要件を満たした解析モデルを対象に，床応答加速度の傾向を把握した。そして，既往の官庁施設の設計用水平震度との比較を行い，RC 造の解析モデルについては重要度係数が 1.5 の場合の応答加速度と概ね対応することを示した。また，等価剛性に対応する実効周期に基づいて非構造部材に作用する加速度応答スペクトルを求め，上層ほど応答が大きくなる傾向を示した。

非構造部材に作用する応答加速度は，建築物の床応答
スペクトルとして評価する。解析モデル①の X 方向を例

4

層せん断力（kN）

定），𝐴𝐴′𝑖𝑖 ：𝐴𝐴𝑖𝑖 分布を簡略化した増幅，𝐼𝐼：建築物の重要度係

0
0.01

0.1

1

10

周期 (s)
6000

3

2
1

4
3

2
1

0

500 1000 1500 2000 2500
最大応答加速度（cm/s2）

4
3

2
1

0

500 1000 1500 2000 2500
最大応答加速度（cm/s2）

層

6
乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

5

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

5
4
3

2
1

0

500
1000
1500
2000
最大応答加速度（cm/s2）

0

500
1000
1500
2000
最大応答加速度（cm/s2）(c) 解析モデル③(d) 解析モデル④
図 2 各解析モデルの最大応答加速度

5000

応答加速度 (cm/s2)

4

6
乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

5

層

乱数位相1
乱数位相2
JMA Kobe位相
Hachinohe位相
El Centro
JMA Kobe
Hachnohe
平均(1)式(I=1)(1)式(I=1.5)

5

層

6

層

6

4000

乱数位相1
JMA Kobe位相
El Centro
Hachinohe

乱数位相2Hachinohe位相
JMA Kobe
平均

3000
2000

1000
0
0.01

0.1

1

図 4 非構造部材の加速度応答
スペクトルの例（解析モデル①の X 方向）*1

KOZO KEIKAKU ENGINEERING Inc.

*2

国土技術政策総合研究所*2

National Institute for Land and Infrastructure Management, MLIT

*3

建築研究所

*3

Building Research Institute

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

10

周期 (s)

構造計画研究所

*1

1F

19

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 3

大地震時における災害拠点建築物の床応答加速度の検討
その 3 構造設計方針の違いと余震による影響の検討○梁川 幸盛*1
脇山 善夫*2
國松 要介*1

正会員
同
同
災害拠点建築物
強度抵抗型設計

非構造部材
靱性抵抗型設計

正会員
同同

喜々津 仁密*2
岩田 善裕*3
庄司 正弘*1

床応答加速度余震

1．はじめにその 1～2 では，強度抵抗型の構造設計方針のもとで大表 1 強度抵抗型建築物の主要断面
主要大梁断面
ラーメン側構面
ブレース側構面
8～RF H-700x250x12x19
H-850x350x16x22
3～7F BH-1000x500x19x40
同上
2Ｆ BH-1000x750x19x40
同上

地震時の床応答加速度の検討を行った。その結果，鉄骨階
主要柱断面
7～8F □-700x700x36x36
5～6F □-800x800x36x36
3～4F □-900x900x36x36
1～2F □-1000x1000x36x36

階造の解析モデル③では，比較的大きな床応答加速度が生じる可能性があることがわかった。また，2016 年に発生

表 2 靱性抵抗型建築物の主要断面

した熊本地震の経験から，前震，本震又は余震の時間差

主要大梁断面
ラーメン側構面
ブレース側構面
8～RF H-600x250x9x19
H-850x350x16x22
3～7F BH-850x300x12x25
同上
2Ｆ BH-900x350x19x28
同上

階
7～8F
5～6F
3～4F
1～2F

階

が小さい場合に，被災後に補修する間もなく本震又は大きな余震に見舞われる可能性がある。
本稿では以上の点を踏まえ，解析モデル③について強低減率Fh 度抵抗型から靭性抵抗型へ設計方針を変更した場合の応建物重心高さの最大応答加速度[m/s/s]

20

答変化の傾向を確認する。次に，解析モデル①～③について既往の本震と最大余震の大きさの関係に着目し，余震が応答に与える影響を検討する。
2．構造設計方針の違いによる比較
表 1～2 に鉄骨造の解析モデル③の断面リストと，比較

主要柱断面□-650x650x22x22□-700x700x25x25□-750x750x28x28□-800x800x36x32


1.5
1 

, h 0.05  0.251 , Df : 塑性率1  10h
Df 


18
16
14
推定応答値：塑性率=0.72 変位=0.079
加速度=12.0 減衰定数h=5.0%

1210

告示極稀×第２種地盤増幅×低減率Fh
強度抵抗型の耐力スペクトル
等価バイリニア耐力スペクトル
推定最大応答点

8

6
4
2
0
0.00

0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

のために一般的な靱性抵抗型の設計方針（告示で最低必

図 1 強度抵抗型建築物の推定応答値

た建築物の断面リストを示す。また，図 1～2 に耐力スペ

20

建物重心高さの最大応答加速度[m/s/s]要とされる設計用ベースシア係数を採用する）を採用しクトルと地震波のスペクトルとの交点を示す。後者のスペクトルは，告示の極めて稀に発生する地震動の目標スペクトルに第二種地盤の増幅率を乗じ，塑性化による低減率 Fh を考慮して得たものである。
図 1 より強度抵抗型の推定最大応答値は，建築物の重以下，最大応答加速度は 12.0[m/s ] と推定される。一方，
2

刻歴応答解析において成立させるためには若干の応答低減が求められる。
靱性抵抗型の設計を成立させるための応答低減の方法
としては，下記の２点が考えられる。
・ 建設地点の実況に応じた表層地盤の増幅率を精査する。
・ 座屈拘束ブレース等により，地震動エネルギーを吸収させる等，付加減衰を付与する。

16
14
12
10

推定応答値：塑性率=2.15 変位=0.204
加速度=5.693 減衰定数h=13.0%

8
6
4
2
0.05

0.10

0.15

0.20

0.25

0.30

0.35

0.40

建物重心高さの最大応答変位 [m]図 2 靱性抵抗型建築物の推定応答値

図 2 より靭性抵抗型の場合の推定最大応答値は，重心高大応答加速度は 6.0 [m/s2] 程度と推定され，この設計を時

告示極稀×第２種地盤増幅×低減率Fh靱性抵抗型の耐力スペクトル
等価バイリニア耐力スペクトル
推定最大応答点

18

0
0.00

心高さ（23.0[m]）での変形角で 1/290 程度，塑性率は 1.0

さでの変形角で約 1/110，塑性率で 2.0 を若干上回り，最0.40

建物重心高さの最大応答変位 [m]3．余震の発生が応答に与える影響の検討
本節では，その 1～2 で検討した解析モデル①～③を対象に，本震後の余震発生を考慮した時刻歴応答解析を行い，余震の有無と応答値との関係について検討を行う。
3.1 入力地震動の設定
気象庁が調べた 20 年間（1990～2010 年）に内陸及び沿岸で発生した地震（本震マグニチュード M が 6.5 以上で震源深さ 30km 以浅）の本震と最大余震の大きさ 1)を表 3に示す。また，(1)式に示す地震波の最大速度と地震のマ

Analytical Study on Floor Response Acceleration of the Buildings Used for Disaster Management under the Effect of Earthquake
Part 3. Investigation of effects of structural design policy and aftershocks.
Yukimori YANAGAWA, Hitomitsu KIKITSU, Yoshio WAKIYAMA, Yoshihiro IWATA, Yosuke KUNIMATSU, Masahiro SHOJI

20

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 3
グニチュードとの関係（金井式）を用いて，本震に対すペクトルでは応答値が最大で 20%程度増大している。一る最大余震の最大速度の比（以下，速度比）を(2)式によ方，鉄骨造の解析モデル③では変形の変化は見られなかり計算した。

った。

log V  0.61  M  (1.66  3.60 / X ) log X  (0.631  1.83 / X )cm/s 2(2)
ここで，V：地震波の最大速度[cm/s]，X：震源距離 [km]，M：本震又は最大余震のマグニチュードである。

40%余震

400
0

-400

○最大加速度=-571.0-800
0cm/s 2
50

100

150

800

計算の結果，速度比の平均値は 43.7％となった。したがって，ここでは過去 20 年間の平均的な速度比として40％を採用することとし，その 1 に示す模擬地震動（乱数位相 1）の後にそれを 40％に縮小した地震動を直列に連結した波形（以下，「本震＋40％余震」）を作成した。
波形を図 3 上に示す。
一方，熊本地震(2016)の発生後に公表された文献 2)では，前震(4/14 発生)と本震(4/16 発生)はいずれも震度 7を観測する大きな揺れであり，前震と本震の発生時間差は約 28 時間と短く，後に発生した地震の方が大きいとい

300

350

100%余震

0

-400
-800

0

50

100

150

200

250

300

350

時刻(s)

図 3 余震を考慮した地震波の加速度時刻歴
表 4 各モデルの最大層間変形角（Y 方向）解析モデル①
階 本震のみ 40%余震 100%余震
3F 1/1004 1/1004
1/740
2F 1/659
1/659
1/483
1F 1/577
1/577
1/404
B1F 1/1277 1/1277
1/774
解析モデル②
階 本震のみ 40%余震 100%余震
6F 1/370
1/370
1/269
5F 1/295
1/296
1/243
4F 1/245
1/245
1/217
3F 1/225
1/225
1/208
2F 1/204
1/204
1/202
1F 1/235
1/235
1/235
B1F 1/413
1/414
1/414
解析モデル③階 本震のみ 40%余震 100%余震
8F 1/142
1/142
1/141
7F 1/168
1/168
1/167
6F 1/168
1/168
1/165
5F 1/165
1/165
1/164
4F 1/162
1/162
1/162
3F 1/156
1/156
1/156
2F 1/148
1/148
1/146
1F 1/373
1/373
1/373

4．まとめ
その 3 では，鉄骨造

100

応答加速度 [m/s/s]

42.6%
40.1%
31.4%
57.8%
24.6%
35.5%
83.3%
48.1%
37.7%
54.3%
40.1%
29.5%
43.7%

250

400

解析モデル①

10

1
0.01

本震時
余震時(100%)
余震時(40%)

0.1

1

10

1

10

周期 [s]

100

応答加速度 [m/s/s]

速度比

200

時刻(s)

解析モデル②

10

1
0.01

本震時
余震時(100%)
余震時(40%)0.1
周期 [s]

1000
応答加速度 [m/s/s]

表 3 内陸沿岸で発生した本震・最大余震 と速度比
1)

本震 最大余震
[M]
[M]
6.5
5.1
6.6
5.1
7.3
5.4
6.6
5.7
6.6
4.3
7.3
5.6
6.8
6.5
7.0
5.8
6.9
5.3
6.8
5.8
7.2
5.7
6.5
4.5
6.8
5.4

加速度(cm/s 2 )800

最大余震の V e
 0.61本震M
本震のV
e

本震発生日
地震名
[年月日]
1990/2/20 伊豆大島付海の地震
1993/2/7
能登半島沖の地震
1995/1/17 兵庫県南部地震
1997/3/26 鹿児島県薩摩地方の地震
1997/6/25 山口県北部の地震
2000/10/6 鳥取県西部地震
2004/10/23 新潟県中越地震
2005/3/20 福岡県西方沖地震
2007/3/25 能登半島地震
2007/7/16 新潟県中越沖地震
2008/6/14 岩手・宮城内陸地震
2009/8/11 駿河湾の地震
平均○最大加速度= -571.0

加速度(cm/s 2 )

速度比 

(1)

0.61最大余震M

100

本震時
余震時(100%)
余震時(40%)解析モデル③

10
1
0.01

0.1

1

10

う特徴について，従来の「本震→本震より小さな余震」の解析モデルについてとなるタイプから逸脱するタイプの地震であり，時間と構造設計方針の違いにともに小さくなっていくという経験則が成立しない地震よる推定応答値を示し，であったと報告している。この報告を踏まえ，連続的に応答低減の考え方を示した。また，既往の本震と最大余巨大地震に遭遇する特徴的な状況として，模擬地震動を 2
回連続で入力する波形（以下，「本震＋100％余震」）も設定した。波形を図 3 下に示す。
3.2 解析結果
解析モデル①～③（いずれも強度抵抗型）に上記の地

周期 [s]

図 4 R 階での応答波形の応答ス
ペクトルの比較

震の大きさの関係に着目し，余震が応答に与える影響を検討した。解析の結果，「本震＋100％余震」の場合に RC造の解析モデルで応答変形がやや増大する傾向がみられたが，本研究での強度抵抗型のモデルでは余震を考慮した場合でも余震の影響は小さいことがわかった。

震動を入力した場合の最大層間変形角の比較結果を表 4

参考文献
1) 気象庁：余震の基礎知識
http://www.data.jma.go.jp/svd/eqev/data/aftershocks/kako_aftershock.html
場合と最大層間変形角は変わらない。「本震＋100％余震」（2017.3.28 参照）の場合には，RC 造の解析モデル①,②において応答変形が
2) 地震調査研究推進本部地震調査委員会：大地震後の地震活動の見通しに関する情報のあり方，2016.
やや増大し，図 4 に示す R 階の応答加速度波形の応答スに示す。「本震＋40%余震」の場合には，本震波形のみの構造計画研究所*1

KOZO KEIKAKU ENGINEERING Inc.

*2

国土技術政策総合研究所*2

National Institute for Land and Infrastructure Management, MLIT

*3

建築研究所

*3

Building Research Institute*1

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

21

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 4
免震装置交換に伴うジャッキアップ時の安全性評価について
その 1 背景および解析条件
免震装置交換
破壊性状

ジャッキアップ
管理クライテリア

正会員
同
同
同
同

ジャッキ配置検討FEM 解析

1. はじめに免震建物が将来にわたり確実に免震機能を発揮し，建

○柳
石塚
山根
高嶋
會田

済晟*1
広一*1
義康*1
政人*1
裕昌*1

表 1 建物概要

物の安全性を確保できるようにするためには十分な維持

階数

構造種別

架構形式

基礎形式

管理を行っていく必要がある．維持管理の中，免震装置

10 階

RC 造

耐震壁付きラーメン構造

杭基礎の異常を確認する必要が発生した場合は，計測などを含めた詳細点検を行う．詳細点検の結果より異常が認めら※ X2，X3，X4通り：1F～10Fに耐震壁（れた場合もしくは施主の依頼などの何らかの理由により

）あり

Y2

免震装置を交換する場合は，油圧ジャッキ（以降，ジャ13000

ッキと称する）を使用し，一時的に建物を支持することが一般的である．
ジャッキは主に免震基礎フーチングまたは上下梁間に配置するが，実際は下記の要因を考慮して配置する場所

Y1を決定しなければならない．

7000
7000
7000
7000
X1
X2
X3
X4
X5
：積層ゴム支承（ゴム径：1000φ，フランジ径：1400φ）

・作業上の要因：設備配管の盛替え，水槽またはオイ
ルダンパーなどの障害物の位置を考慮した積層ゴム支

図 1 免震層伏図

承の取出し・取入れ方向および搬出入ルートの確保等
・構造安全上の要因：交換時の状況を踏まえた地震発

ジャッキの配置計画を立てることが求められる．そのた1700が躯体に発生しないように検討した上，施工者と協議し，3500 3000

構造設計者は，ジャッキアップ時に修復不可能な損傷

10F
：
2F
1F：

～

生リスクに対する対処方法

めには，ジャッキの反力により躯体に生じる局部応力の影響やジャッキの配置状況に起因する免震基礎フーチン
グの回転の影響などについて綿密に検討し，必要なジャッキの容量および配置計画を決定することが望ましいと考えられる．
本報では，積層ゴム支承の交換時を想定したジャッキの配置計画のケーススタディを行う．具体的には各ケー
スにおけるジャッキアップ時の応力状態を FEM 解析にて示し，躯体に発生する損傷について検証，考察する．
2. 建物概要
積層ゴム支承を主体とした基礎免震構造の集合住宅を対象にジャッキ配置計画のケーススタディを行う．
表 1 に建物の概要，図 1 に免震層の伏図，図 2 に建物の桁行方向の軸組図を示す．建物は梁間方向に連層耐震壁を配置しており，両妻部の 1 階床梁を PRC 梁とし，上階の間柱を受ける構造としている．また，積層ゴム支承

図 2 軸組図（Y1 通りまたは Y2 通り）
3. 検討箇所
検討箇所は隅柱部（耐震壁なし）と中柱部（耐震壁あり）の 2 箇所する．また，ジャッキの配置パターンは，装置の取り出しおよび取り入れを行う方向（交換方向）を予め定めた上，以下のような 3 ケースを設定した．
・免震基礎フーチング受け・梁受け・免震基礎フーチングと梁の併用受け
表 2 に検討箇所の伏図および全てのジャッキ配置パターンを示す．図中の色付き丸印はジャッキの位置を示し，
数字はジャッキの容量を示す．
なお，検討箇所におけるコンクリートの設計基準強度
Fc は 36N/mm2 ， 梁 せ い は 1700mm ， 耐 震 壁 の 厚 さ は200mm である．

のゴム径は 1000mm（フランジ径 1400mm）で計画した．

Safety assessment at jacking up due to seismic isolator replacement

22

Jeseong Ryu，Hirokazu Ishizuka，Yoshiyasu Yamane
Masato Takashima and Hiromasa Aida
解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 4
表 2 ジャッキ配置計画のケース一覧
区分

免震基礎フーチング伏図

ジャッキ配置パターン＜ケース A-2＞＜ケース A-1＞＜ケース A-3＞

耐震壁
なし

フランジ径
1400φ

850

1900

1900

柱
1000×900

900

耐震壁なし

：500ton型：300ton型：500ton型：700ton型＜ケース B-1＞＜ケース B-2＞＜ケース B-3＞

柱
1000×900

600

耐震壁：500ton型：500ton型

4. ジャッキについて
ジャッキ反力の作用範囲 上部
ジャッキはパスカルの躯体原理に基いており，異な 無収縮 →
←プレート
45°
る容量のジャッキを併用 モルタル
上下可動域
する場合は，ジャッキの容量（受圧面積）に比例 ジャッキ 300ton型：185
500ton型：240
すべり板
して圧力が作用する．
700ton型：295↓
また，ジャッキの反力，
下部躯体
図 3 ジャッキの概略
すなわちジャッキの揚力←装置交換方向→

フランジ径
1400φ

850

1900

耐震壁
あり

850

1900

：300ton型：700ton型② ジャッキ相互間の曲げひび割れ③ ジャッキ～梁下端間の割裂ひび割れ
これらの損傷パターンの模式図を図 4 に示す．

6. 管理クライテリア
本報では躯体に発生する局部応力を，FEM 解析による主応力として評価する．また，以下に示す管理クライテリアを設け，主応力と比較し躯体の損傷を評価する．
・圧縮方向：コンクリートの短期許容圧縮応力度以下
・引張方向：コンクリートの割裂引張強度以下
は，積層ゴム支承に作用する軸力以上の力が必要となり，割裂引張強度について
本報ではジャッキの反力を長期軸力の 1.3 倍として，表 3
は，建築学会および土木のように設定した．
学会から算定式が提案さ
表 3 ジャッキの反力（kN）
れている．両者のコンク
X1
X2
X3
X4
X5
リートの圧縮強度との関
Y2
8500
10000
10000
10000
8500
係は図 5 に示す通りであ
Y1
8500
10000
10000
10000
8500
る．本報では引張方向の本報では上記のようにジャッキの反力を設定したが，応力に対する管理クライ
実際は下記の要因も含めて総合的に決定される．
テリアを安全側に設定す 土木学会式：
・上部架構の剛性（例えば耐震壁の有無）るため，建築学会式によ 建築学会式：
・ジャッキアップ方式
図 5 σcb-σtb 関係
る割裂引張強度を採用し，（全体上げ，列毎グラデーション上げ，部分上げなど）
2
1.98N/mm とする．
・隣接する支承間の相対変形角
・想定する地震時の軸力
5. 予想される損傷パターン
ジャッキアップ時は，躯
体に以下のような損傷が発生すると予想される．
① ジャッキ～柱間のせん断ひび割れ*1①せん断ひび割れ③割裂↓ひび割れ②曲げひび割れジャッキ反力

7. まとめ本報ではジャッキを用いた積層ゴム支承の交換に際し，
ケーススタディによる安全性評価を行うため，対象とする建物の概要および検討ケースの設定を行った．後報では各ケースに対して FEM 解析を行い，躯体に発生する損傷について検証，考察する．

図 4 予想損傷パターン

構造計画研究所

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所*1

KOZO KEIKAKU ENGINEERING Inc.

23

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 5
免震装置交換に伴うジャッキアップ時の安全性評価について
その 2 解析結果
免震装置交換ジャッキアップ

免震基礎フーチング
破壊性状

正会員○山根 義康*1
同 會田 裕昌*1
同 石塚 広一*1
同柳 済晟*1
同 高嶋 政人*1

FEM 解析
配置検討

1. はじめに
本報では前報に引き続き、10 階建ての RC 造マンションの免震装置交換を想定した、ジャッキアップ時のフーチングについて FEM 解析を行い、ジャッキの配置パターン
およびフーチングへの梁の取り付き方の違いによる応力状態の比較をすることにより、ジャッキアップによるフーチング部の損傷パターンを把握する。
2. 解析モデル
隅柱および中央柱におけるフーチングの解析モデルを
図 1 に示す。各部位のモデルはコンクリートのみとし、鉄筋は考慮しないものとした。
境界条件は柱の端部は全ての成分を固定とし、耐震壁の取り付かない梁については材長の 1/2 までモデル化し、端部の軸方向自由度を固定とした。ただし、軸方向の回転については隣接するフーチングも同条件でジャッキア
ップされ、同様の回転が生じることからフリーとした。
耐震壁付きの梁については材長の 1/4 までモデル化を行い、耐震壁も含めて端部を剛体な面として扱い、自由度は全てフリーとした。耐震壁の上端については梁の材軸方向のみフリーとし、その他の自由度については固定とした。

引張応力の管理値（1.98N/mm2）を超える応力が発生した要素を赤く表記した図も併せて示す。
図 2 に示すように免震装置を取り出すスペースを確保するため、フーチングに対して荷重が偏在したジャッキ配置となっており、その影響によりフーチングに回転を伴
う曲げ変形が生じていることが分かる。この影響により回転角が厳しい短スパンの梁の下端において管理値を超える引張応力が発生している。フーチングについてはジ
ャッキとジャッキの中間において、ジャッキによる支圧の影響により大きな曲げ引張が生じ、管理値を超える応力が発生している。また、ジャッキ周辺についても支圧の影響によりお椀状に管理値を超える応力が発生しており、ジャッキを支えているフーチング角部に割裂ひび割れ生じると考えられる。この損傷が発生した場合、フーチングの破壊とともにジャッキの支持がなくなる危険性

変形倍率：200 倍

柱端部固定

ジャッキ反力載荷位置

図 2 ジャッキ反力
載荷位置（解析ケース A-1）

Z

図 3 変位図（解析ケース A-1）

Z
X
Y

隅柱モデル

X
Y

赤矢印：自由度がフリーの成分
緑枠線：剛体面とみなす範囲

中央柱モデル

図 1 解析モデル
3. 解析結果
隅柱モデルについてジャッキ配置をフーチングの角に 3つ配置したケース A-1 およびケース B-1 の結果を以下に示す。図 2 から図 3 にケース A-1 のジャッキ反力載荷位置とその時の変形図および管理値を超えた要素の引張応力度
コンター図を示す。また、ジャッキ直上の断面について

Safety assessment at jacking up due to seismic isolator replacement24

フーチング角部
鉛直変位：2.8mm

N/mm2

Z
X
Y

黄枠：抜き出した断面
赤枠：管理値を超える引張が生じる要素

図 4 管理値を超過する要素（解析ケース A-1）

Yoshiyasu Yamane, Hiromasa Aida, Hirokazu Ishizuka
Jeseong Ryu and Masato Takashima
解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

Journal of Analytical Engineering, Vol.45 Technical Report 5があるため、ジャッキアップの際には支圧による割裂破

また、ジャッキの配置をフーチングと梁にバランスよく配置し、ジャッキの基数も多いケース A-3 についてはフーチングの回転や梁の曲げが無く、局所的な損傷がない応耐震壁が取り付く中央柱のフーチングについて同様の力状態となった。しかし同様にバランスよくジャッキを
ジャッキ配置を行った際の応力状態を確認する。図 5 に解配置したケース B-3 では耐震壁が取り付く梁の根元部に曲析ケース B-1 における管理値を超えた要素の引張応力度コ
げひび割れが生じており、ジャッキ周辺にも割裂ひび割ンター図を示す。中央柱は隅柱に比べて反力が大きいたれが見られる。これについては中央部ではジャッキ反力
め、割裂ひび割れが生じやすい傾向がある。また、耐震が大きくジャッキの基数も少ないために単位面積当たり壁が取り付く梁については耐震壁により固定される分、曲げ変形が生じた際の引張応力が大きくなる傾向がある。 の反力が大きいことが原因と考えられ、このことからジャッキ配置のバランスだけでなく、ジャッキの基数も非
図 6 から図 9 に隅柱モデルおよび中央柱モデルにおいて常に重要であることがわかる。
ジャッキを梁受けもしくは梁を増打ちしてフーチングと梁の中間部にジャッキを配置した解析ケース A-2、B-2 と
4. まとめフーチングと梁にそれぞれジャッキを配置した解析ケー
2 つのモデルについてジャッキ配置をパラメータとして
ス A-3、B-3 について、それぞれ管理値を超えた要素の引
FEM 解析を行った結果、以下の知見が得られた。
張応力度コンター図を示す。
・ジャッキ 1 基に対する反力が大きい場合、ジャッキ周辺
梁のみにジャッキを配置したケース A-2 ではその他の結がお椀状にひび割れが生じて割裂破壊が発生する。
果と大きく性状が異なり、フーチング部には損傷が無い
・ジャッキ配置のバランスが悪く、フーチングに回転がものの、梁の上端と柱外側に大きな曲げ引張が生じるこ生じる場合、梁の下端に曲げひび割れが発生する。まとが分かる。一方、フーチングと梁それぞれにジャッキ
た、耐震壁が取り付く場合には特に応力が大きくなる
反力を負担させた場合には梁とフーチングともに応力が傾向がある。
小さくなり、割裂ひび割れの性状も収まることが分かる。
・梁のみにジャッキ反力を負担させると、柱および梁のN/mm2
回転が大きく、柱の外側や梁の上端に大きな曲げひび割れが生じる。
なお、上記の損傷への対応策としては、フーチング部の増し打ちや PC 鋼線 1)による緊張、締め付け鉄筋工法 2)などが有効であると考えられる。
Z
壊が生じないことを留意する必要があると考えられる。

X

参考文献

Y

1) 日本建築学会：プレストレストコンクリート設計施工基準・同解説, 1998
2） 會田裕昌・渡辺一彦：フーチングの押し抜きせん断補強を目的とした「締め付け鉄筋工法」の提案, 日本建築学会講演梗概集, 2017.9

図 5 管理値を超過する要素（解析ケース B-1）

N/mm2

N/mm2

Z

Z

X

X

Y

Y

図 7 管理値を超過する要素（解析ケース B-2）

図 6 管理値を超過する要素（解析ケース A-2）

N/mm2

N/mm2

Z

Z
X

X

Y

Y

図 8 管理値を超過する要素（解析ケース A-3）
*1 構造計画研究所

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

図 9 管理値を超過する要素（解析ケース B-3）
*KOZO KEIKAKU ENGINEERING

25

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From Editors
年も明けて 1 か月、皆様いかがお過ごしでしょうか。
ついに平成も 30 年代の大台に突入しました。平成元年生まれであり、平成とともに育ってきた（？）私にとっては、とうとうここまで来たな、という感慨深さもありつつ、時が過ぎ去るのは早いな、という焦りもあり、複雑な心持ちであります。
しかしながら、昨年の 12 月初めに天皇陛下が 2019 年 4 月 30 日をもって退位されることが閣議決定し、平成という年号が終わるまであと 1 年と少しとなりました。この編集後記を執筆するにあたり、そもそも「平成」の由来が気になりましたので調べてみましたとこ
ろ、「平成」の出典は史記および書経から、「内外、天地とも平和が達成される」の意であるということでした。
「耐震技術部」という私の所属部門柄、平和というとどうしても天災に対するものを想定してしまいますが、東日本大震災に代表されるように、それはまだまだ達成されておりません。「平成」という年号が変わっても私たちの持つ技術力を活かし、人々の平和を達成することに精一杯精進していく所存でございます。今後ともどうぞよろしくお願いいたします。
耐震技術部 寳藏寺宏一

解析雑誌 Vol.45 2018/02 ㈱構造計画研究所

27

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解析雑誌

Journal of Analytical Engineering Vol.45 2018.2

発 行 日2018 年 2 月 6 日

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