技術研究報告第 48 号 2022.11

戸田建設株式会社

南海トラフ沿いの巨大地震を対象とした設計用長周期地震動の策定手法による建物応答性状の違いに関する検討
A STUDY ON THE DIFFERENCE OF BUILDING RESPONSE CHARACTERISTICS BY THE METHOD OFFORMULATING LONG-PERIOD GROUND MOTIONS FOR DESIGN OF A LARGE EARTHQUAKE FOR THE
HYPOTHETICAL NANKAI TROUGH EARTHQUAKE

小 阪 宏 之*1 , 細 谷 典 弘*2, 太 田 行 孝*3
Hiroyuki KOSAKA, Norihiro HOSOYA and Yukitaka Ohta
According to a notice from the Ministry of Land, Infrastructure, Transport and Tourism (MLIT), for new high-rise buildings etc. to be newly constructed withministerial approval based on performance evaluation to be applied for after April 2017, design long-period ground motions that are assumed to occur at theconstruction site due to a large earthquake along the Nankai Trough are to be considered.
The time history waveforms of long-period ground motions for designs (hereinafter referred to as ‘public waves’) are available on the website of the Building
Research Institute (BRI), and these are used in most cases in design, but it is also possible to create them using the improved empirical relation formula that isthe basis for the calculation of public waves.
In this paper, the requirements for developing long-period earthquake ground motions for designs using the improved empirical relation formula as of July
2022 are rearranged, the differences in response spectra in the target area between the case of using public waves and the case of developing the improved
empirical relation formula are confirmed, and the response analysis for the high-rise RC frame model is conducted, and the differences in response
characteristics are discussed.
Keywords : Long-period ground motion for design, Nankai Trough earthquake, High-Rise RC frame model, Seismic Response Analysis
設計用長周期地震動，南海トラフ地震，超高層 RC 造骨組モデル，地震応答解析

1. はじめに
国土交通省は 2016 年 6 月 24 日付で「超高層建築物等における南5 年が経過しており，いささか古い話題ではあるが，本稿では 2022

海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動への対策について（技年 7 月現在，データ公開ページ 2)に記載されている基整促波の要件

術的助言）1)」（以下，技術的助言）を公表した．技術的助言によれを改めて整理し，公開波を用いた場合と，その他の基整促波作成手

ば，関東，静岡，中京，大阪の対象地域内において，2017 年 4 月以法で作成した場合において汎用建物モデルを用いて応答解析を実降に申請する性能評価に基づく大臣認定によって新築される超高施し，どのような違いがあるのかについて議論する．本稿が実務設

層建築物等については，南海トラフ沿いの巨大地震によって建設地計の一助となれば幸いである．なお，基整促波と同等以上のものでで発生すると想定される設計用の長周期地震動を検討する旨が記あれば，基整促波以外の策定手法を用いる事もできるが，基整促波

載されている．策定手法については国土交通省による建築基準整備と同等以上という要件があることから設計実務上ではほとんど使促進事業において作成されたため，「基整促波」と呼ばれており，作用されることはないと考えられるため，ここでは割愛する．また，成する長周期地震動は後述する条件を満たす基整促波に基づくか，

今後も基整促波の要件については改訂が行われる可能性があるたあるいは基整促波と同等以上のものとして作成する必要がある．こめ，2022 年 7 月現在の要件に従った検討ケースである点にも注意さ

れらに関する詳細は，「長周期地震動対策に関わる技術資料・データ

れたい．

公開特設ページ 2)」（以下，データ公開ページ）に資料がまとめられている．なお，資料によっては「地方」と称されていたり，「地域」

2. 基整促波の適用要件の整理

や「圏」と称されていたりするが，本稿では引用部を除いて「地域」

2.1 基整促波の定義で統一する．
ところで，基整促波の作成手法としてはデータ公開ページ 2)によデータ公開ページ 2)によると，2022 年 7 月現在，基整促波の定義
は以下の 3 種類となっている．

ると 3 種類の定義があり，いずれを使用してもよいということになっているが，現状としては当社が設計を行う場合はそのうちの公①ている．これについては公開波を用いるケース以外の要件が複雑で長周期通知別紙に示す 10 区域ごとに示した加速度波形
及び速度波形

開されている時刻歴波形（以下，公開波）を用いるケースに限られ②

長周期通知別紙に示す 10 区域ごとに示した擬似速度応あることや，別途計算が必要である点等から設計者に浸透していな

答スペクトルをもとに、基整促波の方法により、適切に位いことが要因であると考えられる．技術的助言 1)が施行されてから相を設定して算定した加速度波形及び速度波形*1 戸田建設㈱技術研究所 修士（工学）Technology Research Institute, TODA CORPORATION, M.Eng.

*2 戸田建設㈱構造設計部 修士（工学）Structural Design Division., TODA CORPORATION, M.Eng.

*3 戸田建設㈱構造設計部 博士（工学）Structural Design Division., TODA CORPORATION, Dr. Eng南海トラフ沿いの巨大地震を対象とした設計用長周期地震動の策定手法による建物応答性状の違いに関する検討③

各地点の観測データをもとに、基整促波の方法により、二大阪平野の大阪府・京都府・兵庫県，奈良県である（以下，三大平

乗和平方根法（SRSS 法）により算出した擬似速度応答ス

野内とする）．特定地点では三重県内や静岡県内も算定可能であるペクトルを1.1で除して平均的な擬似速度応答スペクトルが，任意地点では大川他(2013b)4)に適用範囲外と示されているため，を求めたうえで、
適切に位相を設定して算定した加速度波

これらの地域では適用出来ない．また，任意地点でも同様に上記範形及び速度波形

囲内であっても，図 1 に示される範囲外の地点についてはターゲッ
トとなる加速度応答スペクトルが存在しないわけであるから，作成

基整促波①は単純に公開波をそのまま用いるという事であり，事することは出来ない．

前に計算が不要という点や，適用条件等が明快で理解しやすいという点などから最も広く用いられている手法である．基整促波②は公

関東地域

静岡地域

開波と同じ加速度応答スペクトル振幅をターゲットとして，位相特性については算出点個別の位相特性を与えて作成される波である．
位相特性の与え方についてはデータ公開ページ 2)の本文中に記載されている基整促波の方法，すなわち大川他(2013a) 3)の手法 (以下，改良経験式手法)に基づいて設定される．
改良経験式手法の詳細については，大川他(2013a)3)，大川他(2013b)4)，小阪他(2019)5)などを参照

KA1

されたい．基整促波③は広範にわたる震源断層をセグメントごとに区切り，各セグメントで改良経験式手法によってターゲットとなる

SZ1

中京地域

SZ2

SZ3

OS2

OS3

大阪地域

加速度応答スペクトルを策定後，二乗和平方根法(SRSS 法)によって合成し，その振幅値を 1.1 で割った加速度応答スペクトルをターゲットとして算出点個別の位相特性をフィッティングし直すという手法になる．基整促波②では解放工学的基盤におけるターゲット
スペクトルの大きさは公開波と同じであるが，基整促波③を使用する場合は異なるターゲットスペクトル振幅で波動が算定されるこ

CH1

ととなる．

波の最大速度が中央値を取る位相を与えるという手法で検討が行

基整促波③の適用範囲については，データ公開ページ 2)の「別紙2 付録 5」に「基整促波③の適用について」という項目があり，以下のように記載されている．

われているが，上記の適用範囲には「適切に位相を設定」としか書



かれておらず，三の丸波作成手法 6)に準拠する必要はない．

圏（OS1，OS2）に用いる。


基整促波①の適用範囲を図 1 に示す．国土交通省の HP 上で対象

紙 1 参照）で、隣接する区域の簡略化スペクトルの小さい点がどこにあればどれを使うというのが決まっている．関東地域，

方の値を下回らない。(例：当該区域が CH1 の場合は CH2

静岡地域，中京地域，大阪地域のみが対象とされており，それ以外の簡略化スペクトルを下回らない、CH2 の場合は CH3 のの地域は南海トラフ沿岸域であっても対象範囲外となる．

簡略化スペクトルを下回らない。)

基整促波②の適用範囲は，計算を行うのが特定地点か任意地点かによって異なる．特定地点とは，改良経験式手法において個別に振開されている観測点位置を指し，任意地点は深部地盤モデルから求合は全国の観測点で回帰係数が示されてはいるが，当然ながらター
ゲットとなる加速度応答スペクトルが定義されていない所では適用できない．改良経験式手法で任意地点の算定が可能な領域は，関
東平野の 1 都 6 県（島嶼部は除く），濃尾平野の愛知県，岐阜県，ターゲットスペクトル pSv に合致する時刻歴波形を作成する場合の位相は、適切に設定する。

幅特性及び位相特性を規定する群遅延時間に関する回帰係数が公じく図 1 の範囲内に位置していれば適用可能である．特定地点の場求めた擬似速度応答スペクトルは、建築物の一次固有周期付近（構造種別等に応じて周期の範囲が異なる。詳細は別地域の地図と対象となる町丁目リストが公開されており 7)，算定地

ることが可能である地点を指す．特定地点の場合は基整促波①と同長周期通知別紙に示す 10 区域のうち、複数の区域が隣接する静岡県(SZ1，SZ2)、中京圏（CH1，CH2）および大阪

2.2 基整促波の適用範囲

められる堆積層伝播時間 Tz の関数として上記の回帰係数を算出す

OS1

図 1 基整促波①の適用範囲（国土交通省の HP より引用，加筆）

は振幅特性の設定方法としては三の丸波作成方法 6)に準ずる手法，
をターゲットスペクトルとし，位相特性については 21 波算定した

CH3

7)

この 3 つが基整促波である．大川他(2013a)3)及び大川他(2013b)4)ですなわち，21 波算定した波の擬似速度応答スペクトルの対数平均値CH2

すなわち，特定地点の場合は図 1 の青・赤で示される範囲のみ，
任意地点の場合は，その中から三重県と静岡県を除いた範囲のみという事になる．改良経験式手法では特定地点での計算は回帰係数が公開されている全国の観測点位置で可能であるし，三大平野内であれば全域で任意地点の計算を行う事も可能であるが，上記適用範囲外であれば基整促波③ではないという扱いになる．
纏めると，以下が結論となる．
1)

基整促波の対象範囲は図 1 に示される範囲内であり，それ以

技術研究報告第 48 号 2022.112)3)戸田建設株式会社

外の地域は対象外である．

答スペクトルであったが，小穴・北村他(2017)9)では「擬似」速度応

KA1，CH3，OS3，SZ3 の領域では基整促波①（公開波）に加答スペクトルで検討がなされており，基整促でも pSv が用いられてえて基整促波②も適用可能であるが，スペクトルレベルは同いる．
Ve は弾塑性系の累積塑性変形に対応するという事になってお等である．

り，pSv のレベルが同等の場合は継続時間が長いほど Ve／pSv 比がCH1，CH2，OS1，OS2，SZ1，SZ2 の領域については，全ての大きくなる．
つまり，Ve／pSv が小さくならないようにという事は，

基整促波を用いることが出来る．基整促波③を用いた場合は，継続時間が長い地震を選定するようにという意図が込められていそれ以外の手法と異なるスペクトルレベルの長周期地震動をるようである．
比較対象とされる 220 地点の Ve／pSv は基整促波②及び③それ作成可能である．

ぞれについてデータ公開ページ 2)に示されており，改良経験式手法
2.3 「適切に位相を設定する」手法についてを用いて策定されている．定義されている位置を図 2 に示す．特に位相については，技術的助言 1)が施行された当初は全ての項目で

中京地域の西側についてはほとんど観測点が存在せず，最も近い点

位相を適切に設定し，としか書かれていなかったが，2019 年 11 月といっても場所によっては数十 km 離れた地点を参照することにな

14 日に適切な位相の設定についてデータ公開ページ 2)に資料が追加るため，算定地点によってはどの乱数を用いても条件を満たさないされた．資料には以下のように記載されている．

ということは起こりうる．また，基整促波③の関東のサイトでも比較対象地点の評価が公開されているが，前述の通り KA1 は基整促

「適切に位相を設定」することの目安として、作成される時

波③の策定対象範囲外であることに注意されたい．なお，同等以上

刻歴波形の Ve／pSv を別紙 2 別添「基整促波②③の方法によるの目安については，データ公開ページ 2)の「別紙 2 付録 7」に示さVe と pSv の比」に示す 220 地点の Ve／pSv から最寄りの地点れており，以下の式(1)及び式(2)を満足するということである．ここを選定して比較し、超高層建築物等の一次固有周期付近（構造に，𝑇𝑇𝑖𝑖 は一次固有周期付近で比較・判定する周期成分，𝑁𝑁は一次固種別等に応じて周期の範囲が異なる。詳細は別紙 1 参照）に含
まれるすべての周期と一次固有周期付近の両端の周期において同等以上となるように、位相を設定することとする。

有周期付近で比較・判定する離散点数，𝑉𝑉𝑉𝑉(𝑇𝑇𝑖𝑖 , 0.10)は周期𝑇𝑇𝑖𝑖 における 10%減衰エネルギースペクトル，𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝(𝑇𝑇𝑖𝑖 , 0.05)は周期𝑇𝑇𝑖𝑖 における5%減衰擬似速度応答スペクトル，𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜は作成する設計用長周期地震動，𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟は比較対象とする地点を意味する．

超高層建築物等の一次固有周期付近の定義については，これもまた 2019 年 11 月 14 日に加筆されており，免震建築物では免震層の設計限界変位時の固有周期を上限とし，その 0.8 倍を下限とする周期の範囲，鉄骨造建築物においては当該建築物の一次固有周期から
当該建築物が塑性化した後の最大の一次固有周期の 1.2 倍の固有周期まで，鉄筋コンクリート造建築物(鉄骨鉄筋コンクリート造も含む)においては一次固有周期から塑性化した後の最大の一次固有周期の 1.7 倍の固有周期の範囲までとされている．つまりは，入力が決まらないと上部構造が決まらないはずだが，上部構造が決まらな�𝑉𝑉𝑒𝑒 �𝑇𝑇𝑖𝑖 ,0.10�
�
𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝�𝑇𝑇𝑖𝑖 ,0.05�
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝜖𝜖𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚 = � 𝑉𝑉𝑒𝑒�𝑇𝑇 ,0.10��𝑖𝑖
�
𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝�𝑇𝑇𝑖𝑖 ,0.05�
𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑉𝑉 �𝑇𝑇 ,0.10�� 𝑒𝑒 𝑖𝑖��(1)

� /𝑁𝑁 ≥ 1.00

(2)

𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝�𝑇𝑇𝑖𝑖 ,0.05�
𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝑜𝜖𝜖𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎𝑎 = ∑ � 𝑉𝑉𝑒𝑒�𝑇𝑇 ,0.10�

≥ 0.85

�

𝑖𝑖
�
𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝𝑝�𝑇𝑇𝑖𝑖 ,0.05�
𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟𝑟

2.4 断層モデルについて

いと入力が決められないという条件であるため，基整促波②及び③

データ公開ページ 2)の「別紙 2 付録 3」及び「別紙 2 付録 4」に断を適用する場合については反復計算を行うか，確実に収まるように層モデルの位置座標と諸元が 2 種類公開されている．一つは宝永地

広めの周期範囲を設定するかのどちらかが必要となる．

震型の 4 連動 6 セグメントモデル，もう一つは安政東海地震型の 3

Ve／pSv については，例えば秋山・北村(2006)8)に示されている減セグメントモデルである．データ公開ページ 2)の「別紙 2」の記述

衰関数と呼ばれるもので，減衰10%のエネルギースペクトルVeと，を見ると，図 1 の区域分けを算定する際，関東地域と静岡地域は安任意の減衰（ただし，基整促波では 5%とされている）の擬似速度

政東海地震モデル，中京地域と大阪地域は宝永地震モデルを用いた応答スペクトル pSv の比で表される．秋山・北村(2006)8)では速度応とされている．各震源断層モデルを図 3 に示す．宝永地震モデルに

関東地域

静岡地域

中京地域

大阪地域

図 2 比較対象とする Ve／pSv が公開されている地点（データ公開ページ 2)より引用，加筆）

南海トラフ沿いの巨大地震を対象とした設計用長周期地震動の策定手法による建物応答性状の違いに関する検討

ついては，内閣府(2012) 10)の南海トラフ沿いの巨大地震の断層モデルを元に作成されているが，内閣府(2012) 10)のモデルと比べると多少陸域に食い込む範囲が無くなっており，安政東海地震モデルと宝永地震モデルでは駿河湾域の食い込みが大きく異なっているのが特徴である．なお，大川他(2013b)4)では内閣府(2012)10)のモデルをそのまま使用しているので，データ公開ページ 2)に掲載されているものとは異なるモデルとなっている(図 4，震源断層の構成位置だけではなく，モーメントマグニチュード Mw や地震モーメント M0 の値も異なる)．
各セグメントの Mw と M0 については，データ公開ページ 2)の「別紙 2 付録 3」に示されている（表 1）．表 1 では Mw の頭打ちを考慮した値が示されており，カッコ書きで「今回の長周期地震動評
価に使用した値」と記載されているが，「別紙 1」には「宝永地震モ図 4 大川他(2013b)4)に示される宝永地震モデル．★は第一破壊開始点位置

デル（Mw8.9）」と記載されており，整合性が取れていない．破壊伝を，☆はセグメント破壊開始点位置，▲は大川他(2013b)4)における計

播速度はデータ公開ページには明記されていないが，前述の大川他

算地点を示す．図 3（a）と比べると陸域への食い込みが異なる．

(2013a)3)及び大川他(2013b)4)では破壊伝播速度 2.7km/s で設定されているようである．なお，これらのモデルが公開されてはいるが，こ

表 1 データ公開ページ 2)「別紙 2 付録 3」に示される断層諸元，カッコ内

れらのモデルは公開波の算定時に使用したモデルであるという書の数値は東北地域太平洋沖地震の検討より定められた Mw の頭打ちをき方がされており，基整促に準拠するためにはこのモデルを使わな考慮した値ければならないという事は書かれていないが，データ公開ページ 2)（a）宝永地震モデルに記載されている点などを考慮すると，これを用いて策定するのがM0 (Nm)無難である．以上が基整促波の適用要件のまとめとなる．

1.16E+21

8.0

西断層

1.14E+22(5.0E+21)

8.6(8.4)

東断層

5.38E+21(5.0E+21)

8.4

日向灘域
南海域

東海域

Mw

西断層

3.20E+21

8.3

東断層

3.79E+21

8.3

5.17E+20

7.7

2.54E+22(1.87E+22)

8.9(8.8)

駿河湾域
全体（b）安政東海地震モデル
M0(Nm)
東海域（a）宝永地震モデル（データ公開ページ 2)「別紙 2 付録 3」から引用）

西断層

3.44E+21

Mw
8.3

4.01E+21

8.3

駿河湾域

1.57E+21

8.1

全体

9.02E+21

8.6

東断層

3. 基整促波③を適用した場合の擬似速度応答スペクトル基整促波③の対象地域の任意地点(OS1，OS2，CH1，CH2 の三重県を除いた領域)について，
基整促波①と比べてターゲットスペクト
ルがどの程度異なるかについて検討を行った．設計実務では都合よ
く建設サイトの直近に特定地点があるケースは稀であるため，今回は任意地点を対象としている．
計算した地点は，地震調査研究推進本部(2012)11)の深部地盤モデル（以下，推本地盤モデル）で示されている地点とした．推本地盤
モデルは緯度が 0.00833 度刻み，経度が 0.0125 度刻みなので，おお（b）安政東海地震モデル（データ公開ページ 2)「別紙 2 付録 3」から引用）
図 3 データ公開ページ 2)に示される震源断層モデル，★は第一破壊開始点
位置を，☆はセグメント破壊開始点位置を示す

よそ 1km 刻みということになる．どこがどのエリアに該当するかということについては，図 1 の地図と，国土交通省 HP の町丁目リ
スト 7)の双方を確認して設定した．具体的な算定手順としては，計算地点の緯度経度から逆ジオコーディングによって字・町丁目を取

技術研究報告第 48 号 2022.11

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得し，エリア対応表と相互比較することで大まかに対象エリアを取

震動の算定に必要な回帰係数が公開されているため，推本地盤モデ

得，地図を見ながら抜けている部分を埋めて計算地点を抽出した．

ルと内閣府地盤モデル双方について基整促波③の定義に従って町丁目リストとの比較時点で抜けている部分については，単なる表

SRSS/1.1 のターゲットスペクトルを作成し，その地点の公開波の記ゆれによる不一致が大部分であるが，地図と字・町丁目が対応しターゲットスペクトル（以下，基準化スペクトル）と比較した．例ていない，あるいは明らかに範囲内にもかかわらず表に掲載されてえば，計算した地点が CH1 の範囲内の地点であれば CH1 の基準化いない地点がいくつか存在することを確認した．これも踏まえて，スペクトルと比較する．各地点について基整促波③/基準化スペクト

双方を参照することは重要である．表にも載っておらず，地図で見ル(基準化スペクトル比とする)を作成し，基準化スペクトル比の周ても判断がつかない地点は隣接する大きい方のエリア内であると期を 1~2 秒，2~3 秒，
・・・，9~10 秒の 9 区間に分け，その区間の仮定した．

平均値を地図上にプロットした．
図5 に中京地域の推本地盤モデル，得られた OS1，OS2，CH1，CH2 内の任意地点（ただし三重県を

図 6 に中京地域の内閣府地盤モデルの場合の結果を，図 7 に大阪地除く）の各地点について，データ公開ページ 2)に示される宝永地震

域の推本地盤モデル，図 8 に大阪地域の内閣府地盤モデルの場合の型 4 連動 6 セグメントモデル(Mw の頭打ち無しのモデルとする)，

結果を示す．赤色は基準化スペクトル比が 1 を超える領域，青色は深部地盤モデルは大川ら(2013b)4) では推本地盤モデルと内閣府

1 を下回る領域となっている．つまりは青色の領域は基整促波③を(2013)12)の地盤モデル(以下，内閣府地盤モデル)それぞれで長周期地使うとターゲットスペクトルが小さくなる領域となり，赤色の領域

図 5 中京地域の基準化スペクトル比（推本地盤モデル）

図 6 中京地域の基準化スペクトル比（内閣府地盤モデル）

図 7 大阪地域の基準化スペクトル比（推本地盤モデル）

図 8 大阪地域の基準化スペクトル比（内閣府地盤モデル）

南海トラフ沿いの巨大地震を対象とした設計用長周期地震動の策定手法による建物応答性状の違いに関する検討

表 2 30 階建 RC 造骨組みモデルの諸元

建物の周期で決まる範囲内において隣接エリアの pSv 及び Ve を下※1

適用可否にかかわらず出てきた結果を全てプロットしている．
中京地域については，基本的に CH1 に指定されている領域(名古屋港湾岸部)については，
多少赤色と青色が入れ替わったりはするが，ほぼ基準化スペクトル比は 1 に近い値となっており，劇的にスペクトルレベルが変わるわけではなさそうである．一方で，CH2 に指定されている領域については結構場所によって差があり，常滑市南部や武豊町では明らかに基整促波③で算定されるスペクトルが基準
化スペクトルを大きく上回っている．公開波の算出スキームでは3km メッシュで計算してそのスペクトルを 100m メッシュで空間補間して字・町丁目内で一度平均化してから周期 3 秒のみに着目して振り分けたと記載があるので，周期 2-3s，および周期 3-4s の結果は大きく外れることはないはずだが，ここの違いについてはよく分からない．もう一点，周期 6-7s などで岐阜県と愛知県の境目のあたりで赤色と青色の境目がはっきりしている領域があるが，これは単純

𝑇𝑇𝑒𝑒1 (sec)※5
SCB
I 値※6

HS

3G30X
94.6
30
3.1
936
39.0
6
6
2.63
54
490
14.3
1.94
3.30
0.09
1.43

3.1m×29とする建物の周期によって変わってくるので基整促波③としてのモデル名・方向
建築物高さ (m)階数
基準階階高 (m)
柱芯面積 (m2)柱支配面積 (m2)
スパン長 (m)
スパン数
塔状比
𝐹𝐹𝑐𝑐 (N/mm2)※2
主筋強度 (N/mm2)※3
平均重量 (kN/m2)※4
𝑇𝑇1 (sec)

6.5m×4

回る地点では基整促波③とすることは出来ないが，この範囲は対象

4.8m

は公開波のスペクトルの方が小さい領域となる．なお，対象とする

6.0m×6※1:X 方向は長辺方向※2:使用コンクリートの中での設計基準強度 Fc の最大値
※3:使用主筋の中での最大値※4:基準階重量を柱心面積(バルコニー含まず)で除した値※5:安全限界変形時の等価周期 ※6:安全限界変形角に達する基準地震動の入力倍率に CH1 と CH2 が入れ替わる領域である．周期 3-4 秒を見る限りは
この境目は滑らかである．内閣府地盤モデルでもこれらの傾向は同様であるが，岐阜県内における違いはより大きくなる．

(2) 対象とする基整促波
前章の検討で大阪地域では基準化スペクトル比の違いが大きく

大阪地域については，中京地域と異なり，全領域でおおよそ基準ないことが分かったので，基準化スペクトル比の違いが比較的大き化スペクトル比は 1 に近い値となり，OS1 と OS2 の接続部も滑らい中京地域の CH1 及び CH2 内の領域を対象とする．前項で示したかである．また，推本地盤モデルと内閣府地盤モデルで傾向がほと建物モデルの弾性 1 次固有周期から塑性化した後の最大の 1 次固有

んど変わらない結果となった．

周期の 1.7 倍の範囲，すなわち周期範囲 1.94 秒から 5.61 秒の範囲内において 2 章で述べた適用条件を満足する，すなわち隣接エリアの

4.

基整促波の種類による建物応答特性の違い

基準化スペクトル振幅及び図 2 の中で最も近い地点の Ve／pSv を選択する基整促波の種類によるスペクトル振幅については一部

上回り，かつその周期範囲内で基準化スペクトル比の平均値が最小地域を除けばあまり大きく違わないことが確認された．ここでは，となる地点を対象として，基整促波②及び③を作成した．これは，超高層 RC 造の汎用建物モデルと，2 種地盤及び 3 種地盤相当の 4

基整促波③を適用した場合に適用範囲内で公開波と最もスペクト

種の表層地盤モデルを設定して時刻歴応答解析を実施し，選択する

ル振幅が異なるケースを比較する目的で選定している．なお，基整

基整促波の種類によって建物応答がどの程度異なるのかを確認す

促波②と③は同地点位置で算定したが，2 章で述べた適用条件が基る．

整促波②と③では異なるため，位相特性生成時の乱数セットは異なるケースで作成した。基準化スペクトル比の平均が最も大きいケー

4.1 モデルの設定と入力長周期地震動

スについては，実務設計においては，わざわざ公開波と比べて大き(1) 建物解析モデル

いケースを敢えて選択するということは考えにくいので，検討対象

秋田他(2011)13)では，既存超高層 RC 造建築物を対象に 3 つの設から外した。あくまで一例ということで算定した具体的な地点につ計年代（第 1 年代：1971～1989 年，第 2 年代：1990～1999 年，第 3

いてはここでは示さない．なお，基整促波③の手法では地表面及び年代：2000 年～）に分類し，構造特性を表す骨組モデルを作成して解放工学的基盤双方で出力することが可能であるが，公開波や基整いる．本解析ではその中から，第 3 年代における代表的な階数のモ

促波②では解放工学的基盤で規定された pSv にフィッティングさデルである 3G30X を対象とする．3G30X の骨組モデルの諸元を表せた加速度波形として与えられるため，ここでは条件を揃えて全て2 に示す．解析モデルは立体フレームモデルとし，柱には曲げ・せ解放工学的基盤で算定した．図 9 に今回作成した各基整促波の pSv

ん断・軸変形を，梁には曲げ・せん断変形を考慮する．柱には平面を示す．前章の検討で示した通り，適用条件を除外視して算定する保持の仮定によるファイバーモデルを用いる．梁の曲げ変形には，と中京地域の基準となる周期 3 秒付近で基準化スペクトル比が 0.5

曲げひび割れ及び曲げ降伏による剛性変化をトリリニア曲線で評程度になる地域も存在するが，具体的な建物モデルを設定して基整価したスケルトンカーブにより弾塑性特性を考慮する．その他，解促波の適用条件を考慮すると，周期 3 秒付近の pSv はおおよそ同等

析モデルの詳細は太田他(2018)14)を参照されたい．なお，本建物解析となる．以降，基整促波①を公開波，推本地盤モデルの基整促波②

モデルの一次固有周期は 1.94 秒，一次固有周期から塑性化した後の及び基整促波③を推本②，推本③，内閣府地盤モデルの基整促波②

最大の一時固有周期（安全限界変形時）の等価周期は 3.30 秒である．

及び基整促波③を内閣府②，内閣府③と呼称する。

技術研究報告第 48 号 2022.11

戸田建設株式会社

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

10

20

0.1

1
周期 (s)

100

GL-15m

10

1000

100

せん断波速度(m/s)
0
200
400

40
50

0

10
GL-25m

20

工学的基盤

30

せん断波速度(m/s)
0
200
400

30

工学的基盤

40
50

せん断波速度(m/s)
0
200
400

0

10

10

20

20

30
40
50

GL-50m
工学的基盤

深さ(m)

内閣府③

0

深さ(m)

内閣府②
1000

推本③

深さ(m)

推本②

深さ(m)

公開波

30
40
50
60

60

60

60

70

70

70

70

80

80

80

80

100

(a) No.1(b) No.2

せん断波速度(m/s)
0
200
400

(c) No.3

工学的基盤
GL-75m(d) No.4

図 10 設定した表層地盤の速度構造モデル
100.1（a）CH11
周期 (s)

10

4.2 応答解析結果
応答解析により得られた各層の最大応答層間変形角を図 12 に，各ケースの最大層間変形角を表 3 に示す．図 12 には併せて 1/100，（b）CH2

図 9 作成した策定方法の異なる基整促波の解放工学的基盤における pSv

1/50，3/100 を目安として赤点線で示している．まず一つ特徴として見られるのは，同じ地点で算定した基整促波でも，選定する手法によって応答のモード形状が異なるという点である．基整促波②と基(3) 表層地盤モデル
解法工学的基盤位置で算定した各基整促波を時刻歴応答解析モ

整促波③では入力波の位相はおおよそ一致し，基整促波①と基整促

デルへの入力波とするため，仮想の表層地盤モデルを設定して地表

波②では入力の pSv 振幅はおおよそ一致しているが，これだけの違面波を作成した．仮想の表層地盤モデルは太田他(2018)14)に倣っていがみられる．表層地盤モデルによって傾向は様々だが，必ずしも単純な 2 層地盤モデルを計 4 種設定し，地表面波の策定は逐次非線

pSv 振幅が他よりも少し小さいはずの基整促波③を適用したケース

形応答解析により策定した．地盤の履歴モデルは修正 R-O モデルとが基整促波①や②と比べて最大応答層間変形角が小さくなるとはし，そのパラメータは安田らの方法 15)により策定した．図 10 に設限らないということが分かる．また，同じ表層地盤モデル，同じエ

定した 4 種の表層地盤モデルのせん断波速度構造を示す．No.1 及びリアで見ると，今回選定した地点については，深部地盤モデルは内

No.2 は 2 種地盤相当，No.3 及び No.4 は 3 種地盤相当である。図 11

閣府地盤モデルを適用したケースよりも推本地盤モデルを適用しに逐次非線形応答解析によって算定した地表面位置の pSv を示す．

たケースの方が最大応答層間変形角が小さくなるケースが多い．こ中京地域の基準となっている周期3 秒に最も近い卓越を持つのは表れについては，選定した地点特有の傾向なのか，あるいはこの建物

層地盤 No.4 のモデルである．

モデル特有の傾向なのか，それとも建物モデルや地点に寄らない普

0.1

1
周期 (s)

10

100

10

0.1

1
周期 (s)

1000

10

CH1

100

10

0.1

10

0.1

1
周期 (s)

10

CH2

100

10

0.1

（c）表層地盤 No.31
周期 (s)

101000

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

100

CH2

100

10

0.1

1
周期 (s)

10（b）表層地盤 No.2

1000

CH1

1000

10

1
周期 (s)（a）表層地盤 No.1
1000

内閣府③
擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

CH2

内閣府②

CH1

100

10

0.1

1
周期 (s)

101000

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

100

10

推本③

1000

CH1

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

1000

推本②

擬似速度応答スペクトル pSv (cm/s)

公開波

CH2

100

10

0.1

（d）表層地盤 No.4

図 11 作成した策定方法の異なる基整促波の地表面位置における pSv

1
周期 (s)

10南海トラフ沿いの巨大地震を対象とした設計用長周期地震動の策定手法による建物応答性状の違いに関する検討

公開波
30

30

CH1

内閣府②

30

CH2

30

CH1

25

20

20

20

20

15

15

15

15

階

25

階

25

10

10

10

10

5

5

5

5

0
0

1/100

1/50

3/100

0
0

1/25

1/100

層 間 変 形 角 (rad.)

1/50

3/100

0
0

1/25

層 間 変 形 角 (rad.)

1/100

1/50

3/100

30

0
0

1/25

30

CH2

20

20

20

15

15

15

15

階

20

階

25

階

25

10

10

10

10

5

5

5

5

1/50

3/100

1/25

0
0

1/100

層 間 変 形 角 (rad.)

3/100

30

CH1

25

1/100

1/50

1/25

層 間 変 形 角 (rad.)

25

0
0

1/100

（b）表層地盤 No.2

30

CH1

CH2

層 間 変 形 角 (rad.)（a）表層地盤 No.1

階

内閣府③

25

階

階

推本③

推本②

1/50

3/100

0
0

1/25

1/100

1/50

3/100

1/25

CH2

0
0

1/100

層 間 変 形 角 (rad.)層 間 変 形 角 (rad.)（c）表層地盤 No.3

1/50

3/100

1/25

層 間 変 形 角 (rad.)（d）表層地盤 No.4
図 12 各ケースで得られた最大応答層間変形角分布

表 3 各ケースで得られた最大層間変形角．1/50 以上のケースを桃色，1/50-1/100 のケースを黄色で示す．
地盤No.1
エリア

CH1

CH2

地震動

地盤No.2
𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚(rad.)

地震動

地盤No.3
𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚(rad.)

地震動

地盤No.4
𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚(rad.)

地震動

𝑅𝑅𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚𝑚(rad.)

公開波

1/60

公開波

1/39

公開波

1/30

公開波

1/32

推本②

1/73

推本②

1/33

推本②

1/31

推本②

1/36

推本③

1/68

推本③

1/65

推本③

1/37

推本③

1/55

内閣府②

1/55

内閣府②

1/30

内閣府②

1/27

内閣府②

1/27

内閣府③

1/59

内閣府③

1/43

内閣府③

1/34

内閣府③

1/32

公開波

1/75

公開波

1/65

公開波

1/49

公開波

1/38

推本②

1/76

推本②

1/49

推本②

1/51

推本②

1/36

推本③

1/122

推本③

1/65

推本③

1/91

推本③

1/55

内閣府②

1/95

内閣府②

1/39

内閣府②

1/49

内閣府②

1/43

内閣府③

1/101

内閣府③

1/65

内閣府③

1/58

内閣府③

1/32

遍的な傾向なのかについては更なる検証が必要である．もう一点，ては名古屋市港区の，CH2 については K-NET 津島(AIC003)地点のこの結果から言えることとしては，最もよく使われている公開波に位相特性が設定されているため，対象サイトがこの地点から離れてついては，作成可能な 5 波の中で考えると必ずしも最も安全側ではいる場合については位相特性も振幅特性も公開波のものとは大きないということである．あくまで基整促波が任意の地点における振く異なることが想定されるので，必要に応じて他の手法も選択して幅特性と位相特性を策定することが可能である改良経験式手法をダブルチェックを行う等により安全検討を行うことも視野に入れ根拠として設定されている点を鑑みると，公開波では，CH1 についるべきである．

技術研究報告第 48 号 2022.11

5. まとめ
本稿では，技術的助言 1)に記載されている基整促波の要件を整理し，基整促波の適用要件に従って策定した計 5 種の基整促波を用いた超高層 RC 造建物モデルを対象とした時刻歴応答解析を実施した．
得られた知見を以下に示す．
1)

基整促波③を適用した場合と基整促波①を適用した場合のpSv の違いについては，中京地域については深部地盤モデル
や策定地点によってやや違いが大きい地点があるが，大阪地域については深部地盤モデルや策定地点による差はあまり大
きくない．

2)

同じ基整促波ではあるが，策定手法によってターゲットとなるスペクトル振幅や位相特性の考え方が異なるため，建物の応答モードや最大応答層間変形角は大きく異なる．

3)

今回設定した 30 階建て RC 造建物モデルについては，深部地
盤モデルは推本地盤モデルを使用した場合の方が，内閣府地
盤モデルよりも応答が小さくなる傾向が見られた．ただし，これについては，策定地点や建物モデルに依存する可能性があるため，他のモデルや異なる地点で策定した場合について検証が必要である．

4)

実務設計で最もよく用いられていると考えられるのが基整促
波①であるが，必ずしも安全側になるとは限らないことが示された．対象サイトの位置や表層地盤モデル等によっては他の策定手法とのダブルチェックを実施した方が安全側となる．

謝辞
本研究は民間 7 社（㈱安藤・間，㈱熊谷組，佐藤工業㈱，戸田建設㈱，西松建設㈱，㈱フジタ，前田建設工業㈱）による共同研究「極大地震動に対する建物の構造安全性に関する研究その 2」において議論したものの一部である．ここに記して謝意を表す．
参考文献
1) 国土交通省住宅局 「超高層建築物等における南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動対策について（技術的助言）」，国住指定 1111 号，
2016，http://www.mlit.go.jp/common/001136168.pdf (参照 2022-07-26)．
2) 建築研究所 長周期地震動対策に関わる技術資料・データ公開特設ページ，https://www.kenken.go.jp/japanese/contents/topics/lpe/index.html(参照2022-

戸田建設株式会社

07-26)．
3) 大川出，佐藤智美，佐藤俊明，藤堂正喜，北村春幸，鳥居信吾，辻泰一，
北村佳久 超高層建築物等への長周期地震動の影響に関する検討－長周期地震動作成のための改良経験式の提案と南海トラフ 3 連動地震による
超高層・免震建物の応答解析－，建築研究資料，No.144，2013.8.
4) 大川出，佐藤智美，佐藤俊明，藤堂正喜，北村春幸，鳥居信吾，辻泰一，
北村佳久 超高層建築物等への長周期地震動－南海トラフ 4 連動地震による超高層・免震建物の応答解析－，建築研究資料，No.147，2013.9.
5) 小阪宏之，田中良一，仲野健一，前川利雄，畑義雄，山崎康雄，石川理人，久田嘉章 南海トラフを対象とした改良経験式に基づく設計用入力
地震動策定における留意点，日本地震工学会論文集，Vol.20，No.3，p.15591569，2017.11.
6) 宮腰淳一，中田猛，福和伸夫，柴田昭彦，白瀬陽一，斉藤賢二 名古屋
市三の丸地区における耐震改修用の基盤地震動の作成，日本地震工学会大会梗概集，Vol.3，p.394-395，2005.1.
7) 国土交通省 超高層建築物等における南海トラフ沿いの巨大地震による
長周期地震動への対策について，
https://www.mlit.go.jp/jutakukentiku/build/jutakukentiku_house_fr_000080.html(参照 2022-07-26).
8) 秋山宏，北村春幸 エネルギースペクトルと速度応答スペクトルの対応，
日本建築学会構造系論文集，Vol.71，No.608，p.37-43，2006.10.
9) 小穴温子，北村春幸，佐藤俊明，壇一男 長周期長時間地震動を含む強震記録に基づく応答スペクトルとエネルギースペクトルの関係，日本建築学会構造系論文集，Vol.82，No.740，p.1559-1569，2017.11.
10) 内閣府 南海トラフの巨大地震モデル検討会，2012，https://www.bousai.go.jp/jishin/nankai/model/(参照 2022-07-26).
11) 地震調査研究推進本部 「長周期地震動予測地図」2012 年試作版，2012，https://www.jishin.go.jp/evaluation/seismic_hazard_map/lpshm/12_choshuki/( 参照 2022-07-26).
12) 内閣府 首都直下地震モデル検討会，2013，https://www.bousai.go.jp/kaigirep/chuobou/senmon/shutochokkajishinmodel/( 参照 2022-07-26).
13) 秋田知芳，栗本耕太郎，五百井壮，和泉信之 既存超高層鉄筋コンクリー
ト造建築物の構造特性と骨組モデル，コンクリート工学年次論文集，
Vol.33，No.2，p.925-930，2011.7.
14) 太田行孝，保井美敏，小山和樹，釣賀達稀，和泉信之 南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動を用いた 30 階建鉄筋コンクリート造骨組の被災度評価，第 15 回日本地震工学シンポジウム，GO05-03-03，
2018.12.
15) 安田進，山口勇 種々の不攪乱土における動的変形特性，第 20 回土質工学研究発表会，p.539-542，1985.6.