大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

多様なシナリオを考慮した長周期地震動評価と建物応答解析
千島海溝沿いの巨大地震を対象とした検討
西本 昌＊１・谷 翼＊１・山本 優＊１・縣 亮一郎＊２・堀 高峰＊２
Keywords : long-period ground motion, building response, megathrust earthquakes along the Kuril Trench, seismic-source uncertainty,
supercomputer Fugaku
長周期地震動，建物応答，千島海溝沿いの巨大地震，震源特性の不確実性，スーパーコンピュータ「富岳」

1.

はじめに

固有地震の考え方に基づき震源特性や破壊シナリオ
を一意に決めた評価に対し，震源特性の不確実性を考

1.1

レジリエンス社会に向けた長周期地震動評価

慮した地震動評価は，その選択により予測結果に大き

地震災害に対してレジリエントな社会の実現に向けなばらつきが生じる。例えば，五十嵐ら 2)は震源特性

た対策の 1 つとして，被害拡大を防ぎ早期の復旧復興の不確実性を考慮するモンテカルロシミュレーションに寄与する耐震性能の高い建築物を設計することが挙により，多数の地震動を作成し，ばらつきの大きさとげられる。現在，高い耐震性能が要求される超高層建

建物に及ぼす影響を評価している。

築物では，建設地点の地震環境を考慮した設計用地震

また，ばらつきをもつ多数の地震動をサイト波へ適動，いわゆるサイト波を入力とする時刻歴応答解析が用した例として，大震研委員会 3)では，複数の破壊シ行われている。これらの建築物は 1 次固有周期が長い

ナリオを考慮した多数の地震動評価結果から，建築物

ため，サイト波の長周期成分（長周期地震動）の影響の要求耐震性能に応じてサイト波に対して考慮するばが大きく，適切な地震動評価が求められている。

らつきの大きさを選択する方法を提案している。

本報では，現在の地震動評価の動向をレビューした

1.3

長周期地震動評価

上で，千島海溝の巨大地震を対象にした長周期地震動

2003 年十勝沖地震では，震源から遠く離れた苫小牧

評価と建物応答解析の検討例を示す。また，検討結果において長周期地震動の被害が顕在化した。これは勇を踏まえ，今後必要になると考えられる検討項目につ払平野の厚い堆積層の影響であり，長周期地震動が震いて述べる。

源から被害箇所に至る 3 次元地盤の影響を強く受ける

1.2

ことが改めて認識された。

震源特性の不確実性を考慮した評価

3 次元地盤の不整形性の影響を考慮して長周期地震動

文部科学省地震調査研究推進本部（以下，地震本部）
では，活断層や海溝型地震を対象に，地震規模や発生を適切に評価するには，3 次元有限差分法（3D-FDM）

確率を予測・公表する長期評価を行ってきた。従来まや 3 次元有限要素法（3D-FEM）のような 3 次元数値解

では，各震源域で同程度の規模の地震が繰り返し発生

析手法が必要になる。計算コストの観点から，これらする固有地震の考え方に基づいていた。しかし，2011の手法では不確実性を考慮した多数ケースの検討を現

年 3 月 11 日東北地方太平洋沖地震のような超巨大地震

実的な計算時間で評価することが難しかった。しかしを想定できなかった背景を受け，これまでの長期評価

近年の計算機性能の向上により，3 次元数値解析によるの方法を見直し，最大クラスも含めた地震の多様性や多数ケースの長周期地震動の検討例が出てきている。
例えば，地震本部の長周期地震動予測地図 2016 年版

不確実性を取り入れた評価が重要視され，震源特性の不確実性を考慮した多数の破壊シナリオの地震動評価1)が行われるようになった 。
＊１
＊２

4)

では，相模トラフの地震を対象に多数のシナリオを想定した評価と統計値の算出が行われている。また筆者

技術センター 都市基盤技術研究部 防災研究室（国研）海洋研究開発機構

12-1

大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

ら 5)も，熊本地震前震を対象に震源特性の不確実性を2.2

対象とする想定地震

本報では，千島海溝沿いの地震を対象にした。当該考慮した長周期地震動を評価し，地震動のばらつきを

震源域では，2021 年 12 月に内閣府より千島海溝沿いの算出している。
今後は長周期地震動についても，震源特性や破壊シ

地震被害想定 6)が公表され，甚大な津波被害が予測さ

ナリオの不確実性を考慮した多数ケースの地震動とばれるとともに，短周期地震動の評価結果が公表された。

らつきを評価し，大震研委員会

3)のように，建築物に一方で千島海溝における最大規模の地震を対象とした

必要な耐震性能に応じて考慮するばらつきの大きさを

長周期地震動の評価例は，南海トラフ等，日本近海の選択し，サイト波として用いることが望ましい。

他の震源域と比較して少なく，今後札幌に建設される

1.4

超高層建築物の設計や，苫小牧の石油タンクの防災計「富岳」PJ

現在筆者らは，文部科学省「富岳」成果創出加速プ
ログラムの 1 つである「大規模数値シミュレーション

画のために，長周期地震動の適切な評価が重要となっている。

による地震発生から地震動・地盤増幅評価までの統合

千島海溝では過去に 1973 年根室沖，2003 年十勝沖な的予測システムの構築とその社会実装」（「富岳」PJ）

ど Mw8 程度の地震が発生しているが，想定する地震は，の中で，「富岳」

注 1)を用いた多数ケースの長周期地震

最大規模となる十勝沖から択捉島沖を震源域とする地動評価結果の社会実装に向けた検討を行っている。特震本部の「超巨大地震（17 世紀型・Mw9.1）」7)とした。

に，海溝型の超巨大地震に対する不確実性を考慮した

この地震の 30 年発生確率は地震本部の長期評価 7)で 7

多数ケースの地震動評価には，大規模並列計算が可能～40％となり発生確率が最も高い「Ⅲランク」注 2)に分なスーパーコンピュータが不可欠である。最終的には， 類されている。また日本近海の Mw9 クラスの海溝型巨多数ケースの評価結果をサイト波として利用すること

大地震では南海トラフの地震に次いで発生確率が高い。

を目標としている。

2.3

解析モデル

2.3.1

解析手法

2.

「富岳」を用いた長周期地震動評価

地震動評価には，地震動計算用大規模 3D-FEM 計算
プログラム「E-wave FEM」8), 9), 10)を用いた。

2.1

2.3.2

評価概要

地盤モデル

前章の内容から，今後は震源特性の不確実性が地震

地盤モデルは地震本部の全国 1 次地下構造モデル 11)

動や建物応答に与える影響，その統計値を把握しておを使用した。モデル化の範囲は千島海溝に沿う長さ

くことが重要になると考えられる。そこで本報では，1000km，幅 420km，深さ 150km の範囲とした。なお，複数の震源特性，破壊シナリオを考慮した地震動評価

全国 1 次地下構造モデル 11)の範囲外となる東経 147°以を「富岳」を用いて行い，震源特性が地震動のばらつ

東は海溝軸に沿って外挿した。作成した地盤モデルのきに与える影響を分析した。

プレート境界深度および Vs1500m/s 層下面深度を図-1に示す。根釧台地や十勝，猿払，勇払平野付近に深部

図-1 地盤モデル・震源モデル
Fig.1 Ground and fault model
12-2

大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

Table 1
面積
震源域
色丹島沖
及び
択捉島沖
根室沖
十勝沖

全域

1
2
3
4
背景
5
6
背景
7
8
9
背景
asp
背景
合計

S
[km2]
2,413
2,050
763
775
67,8192,131775
20,413
700
1,919
781
32,96912,306
121,200
133,506

表-1 震源特性
Seismic-source characteristics

アスペリティが小さいモデル
ライズ
地震
三角形
すべり量
モーメント
タイム 時間比 面積比
M0
D
τ2
Tr
Ar
[Nm]
[m]
[s]
1.92E+21
19.4
8.98
3.0
2.1
1.50E+21
17.8
8.27
2.9
1.9
3.40E+20
10.9
5.05
2.2
1.0
3.49E+20
11.0
5.09
2.3
1.0
2.11E+22
7.6
26.24
5.1
4.0
9.16E+20
10.5
8.44
2.9
1.9
2.01E+20
6.3
5.09
2.3
1.0
3.37E+21
4.0
31.57
5.6
4.6
2.43E+20
8.5
4.84
2.2
1.0
1.10E+21
14.0
8.01
2.8
1.8
2.87E+20
8.9
5.11
2.3
1.0
7.10E+21
5.3
37.87
6.2
5.0
6.85E+21
3.16E+22
3.85E+22

面積
S
[km2]
4,969
4,188
1,569
1,575
61,5194,369
1,569
17,381
1,469
3,975
1,613
29,31325,294
108,213
133,506

アスペリティが大きいモデル
ライズ
地震
三角形
すべり量
モーメント
タイム 時間比 面積比
M0
D
τ2
Tr
Ar
[Nm]
[m]
[s]
3.95E+21
19.4
12.88
3.6
2.8
3.06E+21
17.8
11.83
3.4
2.6
7.01E+20
10.9
7.24
2.7
1.5
7.05E+20
10.9
7.25
2.7
1.5
1.68E+22
6.7
26.24
5.1
4.0
1.88E+21
10.5
12.08
3.5
2.7
4.04E+20
6.3
7.24
2.7
1.5
2.20E+21
3.1
31.57
5.6
4.6
5.13E+20
8.5
7.00
2.6
1.5
2.28E+21
14.0
11.52
3.4
2.6
5.90E+20
8.9
7.34
2.7
1.5
5.34E+21
4.4
37.87
6.2
5.0
1.41E+22
2.44E+22
3.85E+22

示 Lv.2（緑点線），地表記録ではあるが 2003 年十勝沖地震の観測記録（赤線）を合わせて示す。両地点とも
2003 年十勝沖地震や告示 Lv.2 を上回る地震動レベルとな る 周 期 が あ る 。 最 大 級 と な る ケ ー ス で は 300 ～400cm/s と非常に大きい地震動強さとなっている。ここ
図-2

すべり速度時間関数（山本・吉村 14)をもとに作成）
Fig.2 Slip velocity time function

で，本検討では破壊開始点が震源域の端部という極端な設定を含むことから，その影響を確認するため震源地盤の盆地構造が確認できる。解析対象周期を 3.3 秒以

域中央部の破壊開始点 3 点の場合の各ケースの結果を上とし，1 波長を 5 要素以上で表現できるように地盤モ

水色線で，平均，±1σを青線で示す。両地点とも平均

デルの要素分割を行い，約 14.7 億節点，10.8 億要素と値に大きな差異はないが，±1σの値には差異がある。

なった。
2.3.3

各ケースの気象庁による長周期地震動階級（〇印）

震源モデル

を図-4 に示す。また階級の基準となる絶対速度応答ス

震源位置は内閣府の被害想定12)を参考に決定した。

ペクトル（Sva）を示す。併せて東北地方太平洋沖地震

震源域の面積は約 13 万 km となった。震源特性は，十（3.11）時の新宿の観測記録の階級も示す（☆印）。苫2勝沖，根室沖，色丹島沖および択捉島沖の 3 つの震源域について，震源域毎にレシピ 13)のスケーリング則に従うカスケードモデルとして設定した。また，図-1 中に示す震源特性に不確実性を考慮するため複数のケースを設定し，計 28 ケースのモデルを作成した。震源特性を表-1 に，震源モデルを図-1 に示す。なお，走向角，
傾斜角は太平洋プレート上面に沿うように設定し，すべり方向は太平洋プレートの進行方向とした。すべり
速度時間関数は山本・吉村 14)と同様に図-2 に示す 2 つ(a) HKD129（苫小牧）の三角形で表現した。
2.4
2.4.1

評価結果
長周期地震動の結果

評価には「富岳」の 385 ノード（18,480 並列）を用
いて，計算時間は 1 ケース約 4 時間（全ケースで約44,000 ノード時間）となった。本報では，地震動強さ
を擬似速度応答スペクトル（pSv，h=5％）で評価した。
苫小牧，札幌について各ケース（灰色線）と平均（黒(b) HKD180（札幌）線），±1σ（黒点線）の pSv を図-3 に示す。また，告図-3 擬似速度応答スペクトル
Fig.3 Pseudo velocity response spectrums

12-3大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

小牧では平均値でも階級 4 となり，各ケースでは階級 2

数ケースの結果をサイト波に適用する際，ばらつきの～4 の範囲，札幌では階級 1～4 の範囲となった。また， 大きさは重要になることから，実地震に即した破壊シ
多くのケースで 3.11 時の新宿より大きい。

ナリオの設定方法を今後検討したい。
平均 pSv，ばらつきの大きさの空間分布のうち EW・

pSv のばらつき（自然対数標準偏差）の大きさを図-55)に示す。0.4～1.2 の範囲となり，熊本地震前震 や相模15), 16)

周期 5 秒のケースを図-6，図-7 に示す。pSv は堆積層がを対象とした既往検討と比較して，ばらつ

厚い地域で大きく，深部地盤の影響がみられる。一方

きが大きい傾向がみられる。一方で震源域端部の破壊

で，ばらつきの大きさは pSv の大小と必ずしも対応し開始点を除いた場合（点線）はばらつきは全ケースとていないため，震源特性の違いが影響していると考え比較すると小さい。震源特性の設定が，特に地震動強られる。

さのばらつきの大きさに大きな影響を与えている。多

2.4.2

トラフ

震源特性の影響

震源特性が地震動強さに与える影響を確認するため，一つの震源特性を固定した各ケースの pSv の平均値と，全ケースの pSv の平均値の比率を算出した。比率を図8 に示す。図中 1.0 からの距離が影響の大きさ，1.0 との差分の正負は影響の正負に対応する。例えば当該特性の比率が 1.0 より大きい場合，当該特性は地震動強さ
を大きくする。
本検討で不確実性を考慮した特性では，両地点とも
Fig.4

図-4 長周期地震動階級
Long-period ground motion classes

破壊開始点の影響が大きい。特に破壊開始点 E，F の場
合に比率が大きい傾向があるが，当該ケースは両地点に近づく方向に破壊が進展するシナリオとなることから，ディレクティビティの影響が大きいといえる。また，他の震源特性では，アスペリティサイズの影響は相対的に小さい。アスペリティ位置は，浅い位置にある方が，地震動強さが大きくなる傾向がみられた。

図-5 pSv のばらつき
Fig.5 Variabilities in pSv

なお，破壊開始点，アスペリティ位置は地盤の影響
を含み影響が大きく評価されている可能性があるため，
今後深部地盤も含めた詳細な分析が必要である。

図-6 pSv の空間分布（EW・5 秒）
Fig.6 Spatial distribution of pSv（EW・5s）(a) HKD129（苫小牧）図-7 pSv のばらつきの空間分布（EW・5 秒）
Fig.7 Spatial distribution of variability in pSv（EW・5s）(b) HKD180（札幌）
図-8 震源特性が pSv に与える影響
Fig.8 Effects of seismic-source characteristics on pSv
12-4

大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

3.

S 造 40 層ラーメン構造の応答解析

ため P-Δ効果を考慮した解析を行う場合は層間変位と層上部の重量に応じて重心位置に荷重を付加

3.1

させる。

解析概要

前章で作成した地震動が建物に及ぼす影響を把握す

・解析方向は一方向とし，直交方向には地震動を入るため，モデル建物を用いた時刻歴応答解析を行う。

力しない。ただし，比較のため二方向入力を行う

3.2

場合は周期の長い短辺方向の 1 次固有周期に対し

建物概要て 2%の減衰を付与する。

モデル建物は，一般的なオフィスビルを想定した整・上下動は考慮しない。

形な平面を持つ鉄骨造純ラーメン構造とする。基準階

伏図を図-9 に示す。モデルの諸元は以下の通りである。 3.4

入力地震動

・高さ

180m（地上 40 階建）

モデル建物に入力する地震動は，前章で作成した 28・階高4.4m（1-4 階は 5.4m）

ケースの震源モデルによる地震動について，札幌と苫・スパン

X 方向（長辺方向）7.2m

小牧 2 地点の NS，EW のそれぞれ 2 方向とした。EW
方向について両地点 pSv が平均に最も近いケース，＋1

Y 方向（短辺方向）10.8m, 12.6m, 21.6m
2σに最も近いケース，最大級の 3 つのケースの地震動

約 2600t／層（約 800kg/m ）・重量を図-10 に示す。ここでは 3 ケースのみの比較であるが，・1 次固有周期 X 方向：5.41 s (0.030H)
Y 方向：5.88 s (0.033H)

ケースにより振幅や継続時間にも大きなばらつきがあ・アスペクト比 X 方向：2.5

る。

Y 方向：4.0
・部材サイズ

なお，作成した建物モデルの耐震性能を確認する目

柱：□-1100x1100～700x700 (SN490)

的で，告示 4 波，観測 3 波（いずれも告示 Lv.2）の計 7

梁：H-1000x400～800x300 (SN490)

波も入力した。

0
0
2
,
7
0
0
2
,
7
0
0
2
,
7
0
0
0
,
0
5 0
4 4
,
5
0
0
4
,
5
0
0
2
,
7

(a) 平均ケース

0
0
4
,
5
0
0
2
,
7

0
0
2
,
7

0
0
2
,
7

0
0
2
,
7

0
0
2
,
7 0
0
0
,
2
0 7
0
2
,
7

0
0
2
,
7

3.3

0
0
2
,
7

0
0
2
,
7

0
0
2
,
7

Fig.9

図-9 基準階伏図Standard plan of model structure

解析条件

3 次元骨組モデルを用いて時刻歴応答解析を行う。架構のモデル化および解析における仮定を以下に示す。

(b) ＋1σケース

・各階は剛床仮定が成立するものとする。
・1 階柱脚を固定とし，柱脚の浮き上がりは生じないものとする。
・柱梁は材端に弾塑性バネを有する線材に置換する。
・部材の曲げの復元力特性は，部材端モーメント Mと部材端回転角 θ の関係をバイリニアモデルで表し，降伏後の剛性低下率は 0.001 とする。
・減衰は瞬間剛性比例型とし，各方向の 1 次固有周期に対して 2%とする。
・P- Δ 効果は主として考慮しない。ただし，比較の12-5(c) 最大級
入力地震動（千島海溝沿いの地震・EW）
Fig.10 Input ground motions(Earthquakes along the Kuril Trench・EW)

図-10

大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

3.5

くなる Y 方向についてのみ示す。

応答解析結果3.5.1

層間変形角が 1/1000 以下となるものから 1/40 を超え

設計用地震動通常の設計で用いられる告示 4 波（El Cetnro NS, Taftるものまで，入力地震動により応答が大きくばらつく

EW, Hachinohe NS, Kobe NS）および観測 3 波（El Cetnro

ことがわかる。構造体や内外装材に損傷を生じないと

NS, Taft EW, Hachinohe NS）の告示 Lv.2 入力時における考えられる層間変形角 1/200 以下となるものも多い。震

最大層間変形角を図-11 に示す。最大層間変形角は源に近い苫小牧での応答の方が，札幌での応答よりも1/100 以下となっており，現行の耐震基準を満たす性能20%程度大きい傾向にある。平均的には層間変形角を有しているといえる。

1/100 以下となっており，従来の設計用地震動と同等あ

3.5.2

るいはそれ以下となる。ただし，＋1σを見込むと 1.5

千島海溝沿いの地震

前章で得られた地震動に対する最大層間変形角を図-倍程度，最大級のものでは 2.5 倍程度まで変形が増大す

12 に示す。図には，応答の平均値および応答の平均値ることから，当該地域における超高層建物の設計におに 1σを加えた値を併記した。なお，X 方向，Y 方向といては十分な配慮が必要であると考えられる。

もに同様の傾向を示したため，以降，若干変形が大き3.5.3

P-Δ 効果を考慮した解析

告示_El Centro NS

告示_Taft EW

観測_El Centro NS

観測_Taft EW

告示_Hachinohe
告示_HachinNS

告示_Kobe NS

Δ効果による応答の増大が予想される。そこで，応答が最大値を示す波に対し，P- Δ 効果を考慮した解析を

観測_Hachinohe
観測_HachinNS

40

40

35

35

P- Δ 効果を考慮しない場合，苫小牧と札幌での応答3030の差は 20%程度であるが，P-Δ効果を考慮した場合は 22525倍以上の差が生じた。限られたケースの検討ではある

20が，少なくとも層間変形角が 1/50 を超えるような大変

15

15

形領域の場合は P-Δ効果を考慮する必要がある。

10

10

3.5.4

5

5

層

層

最大層間変形角が 1/100 を大幅に超える場合には，P-

20

0
0.000

0.002

0.004

0.006

0.008

0
0.000

0.010

行った。応答結果を図-13 に示す。

直交方向の応答が主方向の応答に影響を及ぼすこと
0.002

0.004

0.006

最大層間変形角 (rad)最大層間変形角 (rad)(a) X 方向(b) Y 方向

0.008

0.010

図-11 告示波および観測波に対する最大層間変形角
Fig.11 Maximum inter-story drift against artificial
earthquakes and observed earthquakes
各波に対する応答

平均値

40

40

35

35

30

30

25

25

二方向入力

+標準偏差

が考えられる。そこで，応答が最大値を示す波に対し，その直交方向成分の地震動を入力した解析を行った。
応答結果を図-14 に示す。
二方向入力を行った場合で，若干ながら主方向の応答に影響を与える。本解析では応答が小さくなる結果となったが，逆に大きくなる場合も考えられるため，多少の余裕度を持たせることが望ましい。
40

15

35

30

30

25

25

20
層

約 1.5 倍

層

層

層

35

20

40

苫小牧
苫小牧（P-⊿考慮）
札幌
札幌（P-⊿考慮）

20

20

15

10

15

15

10

10

5

5

10

約 2.5 倍5500.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030

00.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030

最大層間変形角 (rad)最大層間変形角 (rad)(a) 苫小牧(b) 札幌

0
0.000

0.010

0.020

0.030

0.040

0.050

苫小牧（一方向）苫小牧（二方向）札幌（一方向）札幌（二方向）00.000 0.005 0.010 0.015 0.020 0.025 0.030
最大層間変形角 (rad)最大層間変形角 (rad)P-Δ効果考慮時の最大層間変形角Fig.13 Maximum inter-story
drift considering P-Δeffect
図-13

図-12 千島海溝沿いの地震に対する最大層間変形角
Fig.12 Maximum inter-story drift against earthquakes along the
Kuril Trench
12-6

図-14

二方向入力時の最大層間変形角Fig.14 Maximum inter-story
drift against bi-directional input大成建設技術センター報 第 55 号(2022)

4.

まとめと今後の展望応じた適切なサイト波の設定方法を検討する予定である。

4.1

本報のまとめ謝辞

本報では，千島海溝沿いの巨大地震を対象として，多様な破壊シナリオを考慮した多数の震源モデルを作成し，長周期地震動を評価するとともに，「富岳」を用いることで大規模モデルでも多数ケースの計算が可能であることを確認した。また，モデル建物に入力する
時刻歴応答解析を実施した。両検討の結果，以下の知見を得た。
・札幌と苫小牧では，一部ケースで 2003 年十勝沖地
震の観測記録や，告示 Lv.2 を上回る地震動強さとなった。また，深部地盤に盆地構造がみられる地域で地震動強さが大きい傾向がみられた。
・地震動強さのばらつきは，既往の検討と比較して大きい傾向がみられた。また震源特性の違いが地震動強さに与える影響を確認したところ，破壊開始点の影響が大きいことが分かった。これは，ディレクティビティの影響が大きく，破壊が向かってくる場合に地震動が大きくなることに起因すると考えられる。
・現行耐震基準を満たす建物モデルについて，作成した多数の地震動を用いた応答解析の結果，平均本報の一部（2 章）は，文部科学省「富岳」成果創出加速プログラム「大規模数値シミュレーションによる地震発生か
ら地震動・地盤増幅評価までの統合的予測システムの構築とその社会実装」（JPMXP1020200203）の一環として実施されたものです。また，スーパーコンピュータ「富岳」および東京大学情報基盤センターと筑波大学計算科学研究センターが共同運営する，最先端共同 HPC 基盤施設のスーパーコンピュ
ータ Oakforest-PACS の計算資源の提供を受け，実施しました（課題番号：hp210171，hp220171）。有限要素のメッシュ分
割には海洋研究開発機構の地球シミュレータを用いました。
本解析結果（2 章）は，東京大学地震研究所が開発中のコードを「富岳」PJ において提供していただき，JAMSTEC が独自に改変・運用し得られたものです。コードの提供について，
ここに記して謝意を表します。
また，防災科学技術研究所 K-NET の強震記録，地震調査研
究推進本部の全国 1 次地下構造モデルを使用しました。一部の図の描画には GMT17)を使用しました。関係各位に記して謝意を表します。

ケースでは層間変形角 1/100 以下となったが，＋1

注

σケースでは 1.5 倍，最大級の地震動では 2.5 倍程

注1) スーパーコンピュータ「京」の後継機として理化学研究所に設置された計算機。令和 2 年 6 月から令和 3 年 11の設計にあたって十分な配慮が必要と考えられる。
月にかけてスパコンランキング 4 部門で 1 位を 4 期連続
4.2 今後の展望で獲得するなど，世界トップクラスの性能を持つ。令和3 年 3 月 9 日に本格運用開始された。
本報の検討の結果，下記の課題が明らかになった。
注2) 地震本部の長期評価 7)では，海溝型地震について今後 30・地震動強さのばらつきに対して破壊開始点位置が年以内の地震発生確率が 26％以上の想定地震を「Ⅲラ与える影響が大きいが，ある震源域に対して破壊ンク」（発生確率が高いランク）と定義している。

度変形が大きい。当該地域における超高層建築物

開始点やアスペリティの位置を生起確率とともに参考文献

設定する手法は現在確立されていない。
・他の震源域では，ばらつきの大きさや影響する震源特性が千島海溝沿いの地震とは異なる性状となることが考えられる。
・建物応答解析結果では建物変形に数倍程度差がある。一方で，全建築物に対して最大級の地震動を用いて設計することは費用対効果の観点から現実的ではない。
今後は，これらの課題を踏まえ，不確実性を伴う震源特性の設定方法の検討を行い，日本近海の海溝型地震による地震動の解析例の蓄積を行う。また震源特性
や破壊シナリオの不確実性が地震動や建物応答に及ぼす影響の分析を通して，建築物の重要度や耐用年数に

1) 地震調査研究推進本部：南海トラフの地震活動の長期評価（第二版）について，2014.
2) 五十嵐さやか・坂本成弘・西田明美・村松健・高田毅
士：震源特性の不確定性が地震動強さや建物応答に及ぼす影響，日本建築学会構造系論文集，第 81 巻，第 721 号，pp.425-435，2016.
3) （一社）日本建築構造技術者協会関西支部 大阪府域内陸直下型地震に対する建築設計用地震動および設計法に関する研究会：大阪府域内陸直下型地震に対する建築設計
用地震動および耐震設計指針，2015.
4) 地震調査研究推進本部：長周期地震動評価 2016 年試作版
－相模トラフ巨大地震の検討－，2016.
5) 西本昌・山本優・縣亮一郎・藤田航平・市村強・堀高
峰：震源特性の不確実性が長周期地震動に与える影響の分析 －2016 年熊本地震前震を対象とした検討－，大成建

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大成建設技術センター報 第 55 号(2022)
設技術センター報，第 54 号，31，2021.
6) 内閣府中央防災会議：日本海溝・千島海溝沿いの巨大地
震の被害想定について，2021.
7) 地震調査研究推進本部：千島海溝沿いの地震活動の長期評価（第三版），2017.
8) T. Ichimura, K. Fujita, S. Tanaka, M. Hori, M. Lalith, Y. Shizawa,and H. Kobayashi.：Physics based urban earthquake simulation
enhanced by 10.7 BlnDOF x 30 K time step unstructured FE non
linear seismic wave simulation, Proceedings of the International
Conference on High Performance Computing, Networking,Storage and Analysis, SC'14, pp.15-26, 2014.
9) T. Ichimura, M. Hori and J. Bielak：A hybrid multiresolution
meshing technique for finite element three dimensional
earthquake ground motion modelling in basins including
topography, Geophysical Journal International, Vol.177，Issue 3,
pp.1221-1232, 2009.
10) T. Ichimura, K. Fujita, P.E.B. Quinay, L. Maddegedara, M. Hori,
S. Tanaka, Y. Shizawa, H. Kobayashi, and K. Minami：Implicit
nonlinear wave simulation with 1.08T DOF and 0.270T
unstructured finite elements to enhance comprehensive
earthquake simulation, Proceedings of the International
Conference on High Performance Computing, Networking,Storage and Analysis, SC’15, 2015.
11) 地震調査研究推進本部：全国 1 次地下構造モデル（暫定版），2012.
12) 内閣府中央防災会議：日本海溝・千島海溝沿いの巨大地震モデルの検討について（概要報告），2020.
13) 地震調査研究推進本部：震源断層を特定した地震の強震
動予測手法（「レシピ」），2020.
14) 山本優・吉村智昭：3 次元大規模 FEM による東海・東南
海・南海連動地震の長周期地震動シミュレーション，日本建築学会構造系論文集，第 77 巻，第 677 号，pp.10551064，2012.
15) 山本優・西本昌・五十嵐さやか・内山泰生・糸井達哉：
相模トラフ沿いの地震のばらつきを考慮した地震動解析とリスク評価（その 1）計算概要と検証，日本建築学会大会（北海道）学術講演会，構造 2，pp.131-132，2022.
16) 糸井達哉・山本優・西本昌・五十嵐さやか・内山泰生：
相模トラフ沿いの地震のばらつきを考慮した地震動解析とリスク評価（その 2）震源パラメータと地震動強さの統計量，日本建築学会大会（北海道）学術講演会，構造 2，pp.133-134，2022.
17) Wessel, P. and W. H. F. Smith : New, improved version of Generic
Mapping Tools released, EOS, AGU, 1998.

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