戸田建設

技術研究報告第33号

緊急地震速報を活用した事業継続のための地震情報システムの開発

藤堂保井稲井

金子

正喜 *
美敏 *
慎介 *

治*

概要

地震時の事業継続マネジメント（BCM）のため、①平常時の減災対策として、建物および機器・設備類の耐震性を確保するためのリスク評価と合理的な耐震補強工法の提案を行う耐震ソリューションシステム、②地震発生時の減災対策として、緊急地震速報システムを活用して地震到達前に適切な対応判断を行い重要機器の機能維持を図るための地震情報シス
テム、③地震後の対策としての災害復旧支援システム、の３段階の支援ツールの整備を進めている。
このうちの地震情報システムは、従来の緊急地震速報システムを高精度化、高機能化するために、配信された地震情報とあらかじめ計算しておいた対象建物の振動特性データベースと照合して建物各部の震度を瞬時に予測し、より適切な対応、判断を行うための減災システムである。
本報告では、システム全体概要の紹介と地震情報システムの考え方およびシステム構築にあたって実施されるパラメトリックスタディの例について示す。

Development of an Earthquake Information System for Business Continuity
Using Earthquake Early Warning
Osamu KANEKO*
Masanobu TOHDO*
Mitoshi YASUI*
Shinsuke INAI*“The authors have developed supporting tools for Business Continuity Management. The tools consisted of three systems: 1)
Aseismic Solution System for Buildings to estimate seismic risk and propose effective retrofitting method for buildings, machines orequipments before the earthquake attacking, 2) Earthquake Information System using Earthquake Early Warning to judgment and takea countermeasures of machines or equipments while the earthquake is propagating before the time of arrival and 3) Disaster Recovery
Supporting System after the earthquake.
“Earthquake Information System, estimating seismic intensity exactly compared arranged response of each floor of the building or
each machine obtained by preliminary simulations with information of Earthquake Early Warning, realize more accurate judgment andmore functional countermeasure than conventional Earthquake Early Warning system“This report introduced the outline of these systems, the summary of Earthquake Information System and examples of techniques
and results preliminary simulations to build up Earthquake Information System.

**

戸田建設（株） 技術研究所
Technical Research Institute, Toda Corp.

4

緊急地震速報を活用した事業継続のための地震情報システムの開発

緊急地震速報を活用した事業継続のための地震情報システムの開発�������������������������������
金子 � �治�����
＊

藤堂 正喜＊
保井 美敏＊
��� ����稲井 慎介＊

��� ������� �����������
１．はじめに�������������������������

��������2007 ���������������

建築物の耐震性の確保については、構造体の破壊防�������������������������

営に影響した例や、2007 年新潟県中越沖地震での自動�������������������������

止、人命の保護を主な目的として検討が進められてきた�������������������������

車部品工場の事業中断が全国の自動車メーカーの生産停������������

が、最近発生した地震においては被災による生産活動の�������������������������止をもたらした例などが報告され、地震後の事業継続の������
�BCP����������������

停止の拡大が社会問題となってきており、地震後の事業�������������������確保が重要課題となっている。
����������������������������������������������BCM��������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������１）���������������������������������������������������２）�������������������������������������������������
要機器の機能維持を図るための地震情報システム、③地�������������������������
そこで、地震に対する事業継続支援のため、以下の４�������������������������
震後の対策としての災害復旧支援システム、の３段階のつの観点から、施設の減災対策を検討することとした。
���������������������災地にあった半導体工場の操業停止がメーカー全体の経�������������������������

事業継続計画（BCP）において建物の耐震性の評価は、継続についても注目されるようになってきた。

減災対策の立案、実施のための重要項目であり、構造体

戸田建設では地震時の事業継続マネジメント（BCM）（上部構造）のみでなく、地盤・基礎構造や天井や内外装のため、①平常時の減災対策として、建物および機器・材などの非構造部材や設備機器、さらに建物内の、生産設備類の耐震性を確保するためのリスク評価と合理的な施設であれば生産ライン、病院であれば手術室の医療設

耐震補強工法の提案を行う耐震ソリューションシステ
��

備などといった事業継続にかかわる重要業務のための機ム 、②地震発生時の減災対策として緊急地震速報シス器・設備の機能維持についても検討対象に含まれる。

テム を活用して地震到達前に適切な対応判断を行い重��������������支援ツールの整備を進めている。

・建物の耐震補強による減災（平常時の対策）������������������������������������������������
本報告ではシステム全体の概要と、地震発生時に重要・機器・設備の耐震補強による減災（平常時の対策）������������������������

�������������������������
機器の対応判断が適切に行えるよう高精度化、高機能化

・緊急地震速報による（機器・設備、従業員の）減災����������

�����������������������
された地震情報システムの開発について紹介する。

（地震発生時の対策）���������������������������������������
����������
2004 ������������２．事業継続マネジメント（BCM）支援システム

・災害復旧支援（地震後の対策）

これらの対策が事業中断期間、復旧時間の短縮に及ぼ������������������������
す効果を図−１に示す。
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最近の地震において、2004 年新潟県中越地震での被�������������������������

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図−１
減災対策の効果
戸田建設（株） 技術研究所*��������������
*

4−2

戸田建設

技術研究報告第33号

������������������������ ��������������������������������������������������
������������������������
された震動特性に基づいて、瞬時に建物各部位、機器・���������������������������������������
���������������������������������������設備の震度の予測を行い、地震到達前に重要機器を停止
これらの対策のための支援を行うため、以下の３つの�������������������������������������
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���������������������������������
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させるなどの適切な対応判断を行う。
（詳細は次章）
システムの構築を進めている。
１）�����������������������������������
③災害復旧支援システム①耐震ソリューションシステム
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地震後に迅速かつ適切な復旧支援を行うため、顧客情平常時の減災対策として、耐震補強により建物および��������������������������������������������������������������������������
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報を一括管理し、それぞれの位置・建物情報を用いて被機器類の耐震性を向上させ、地震時の損傷の軽減と復旧�������������������������
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災状況の解析を行った上で、組織的な対応を行う。
（現時間の短縮を図るため、地震リスクや建物の損傷度、予������PML�����������������
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場地震速報システムによる作業所の減災対策により復旧想最大損失（PML）の評価、および耐震補強工法の提案
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対策のための要員を確保することも含む。
を行う。本システムの中心となる考え方については文献������������������������� ��������������������������������������������������������������） �������PML�����������������

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以下では、②の緊急地震速報システムを活用した地震
１）で報告しているが、今回のシステムでは図−２に示�������������������������
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情報システムについて、考え方と効果について示す。
すように、工法ごとに耐震補強の効果額と補強に要する�������������������������������������������������
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費用、期間を比較検討し、合理的な耐震性向上対策の提�������������������������
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案を行うよう改良している。
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３．
緊急地震速報システムを活用した地震情報���������
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これに加えて、機器・設備類の損傷度および補強効システム
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������������������������� 3.1� 3.1������������������������������������
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果、さらに、建物についても構造体のみではなく、地3.1 ���
緊急地震速報システム
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3.1�
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盤・基礎や内外装材などの被害と事業継続への影響につ緊急地震速報システムは、地震発生直後に気象庁およ���������������������
��������������������������������������������������������������������������� ����������������������������������������������
いても定量的に評価を行うための検討を進めている。
び防災科学技術研究所の地震観測網で検知した初期微動����������������������������������������������
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②地震情報システム（P 波）から、警報装置設置場所での震度と到達時間を瞬�P ��������������������������������
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地震時の機器・設備の被害を低減させ、機能維持およ時に予測し、その場所に主要動（S 波）が到達する数秒か����������������S��������
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�������������������������� ２）���
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び早期復旧を図るため、緊急地震速報システムら数十秒前に警報を発するシステムである（図−３）。た � �の情報������������������������������������������������
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（震源位置、マグニチュード）を受けて、データベース化

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1/475��������������������������
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とえば、東京都千代田区における想定される地震と震������S������������������������S������������������������S������������������
度、主要動（S 波）の到達時間の解析結果は表−１に示す���������������������������������������������������������������������������
ようになり、この時間内に、事故を未然に防ぎ、安全を��������������������������������������������������
確保するための対策を行うことで、地震後も作業を継続���������������������������������������������������������������������������
して、あるいは最小限の中断により進めていくことが可��������������������������������������
能となるシステムである。
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表−１

地震発生から作業所に到達するまでの時間の例

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����(1923)
7.968km6�
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1/475
1/475

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8.0222km

PML����������
������������� PML ���PML����������
PML����������

61 �

して、建設作業の安全を図るため 2006 年７月よりこの図−２
耐震補強工法ごとのPMLの比較例
�������������PML����������������
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図−３

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7.9 14km
19 �
7.968km68km6 �6 � 6 �
7.3
5 � 19 �222km
�� 61 �61 �
7.3 8.0 48km
5 �6 � 6 148.0222km
������� 7.3 7.3 14km14km 6 � 6 � 5 � 5 ��������
������
7.310 月の一般利用開始に先行
戸田建設では、2007������
7.3 年
48km48km 5 � 5 � 14 �14 �����(1923)
����(1923)�������
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緊急地震速報システムの概念図�����������������
�����������������
4−3

緊急地震速報を活用した事業継続のための地震情報システムの開発�������2007 � 10 ������������

�������������������������

�������������� 2006 ���������
システムを作業所に導入、運用してきたが、さらにバー�������������������������
2004 年新潟県中越地震では震源から 200km 以上離れ�������������������������
ジョンアップして、全国の作業所の位置情報、地盤情報�������������������������
た東京都港区の超高層建物のエレベータが長周期震動にを集中管理し、専用サーバーで予測震度、主要動到達時
�������������������������

より破損、停止した例が報告されており、地表面レベル
�������������������������

間を一括解析して、震度が閾値を超えた作業所にのみ社�������������������������の震度だけでなく、地震の規模・種類、地盤、建物の振2004�������������� 200km �����

内 LAN を通して瞬時に警報の配信を行うことのできる
������������������������

動特性の関係を考慮した機器の設置場所や対象となる施�������������������������

現場地震速報システム「ユレキテル」を 2007 年４月から
LAN����������������������

設の位置ごとの綿密な予測が必要である。同時に、機能�������������������������

導入し、全社展開している。このシステムでは平常時の���������
�������� 2007 ������に影響を及ぼさない程度の地震で、生産ラインや医療行�������������������������
為を停止、中断させるようなことは避けるべきであり、�������������������������

警報装置の動作状況の確認や警報配信状況の集中管理も�������������������������このような過剰反応を防ぐためにも、精度の高い震度の専用サーバーを通して可能であり、顧客情報と関連付け��������������������������������������������������

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予測と的確な判断が必要である。

ることで復旧支援体制を立ち上げるため災害復旧支援シ

ただし、精度の高い震度（応答値）の予測のために、ステムの一環としても利用可能である。

対象となる地盤および建物に対して、超高層建物の設計

このシステムにおいては、作業所への警報配信の目的に用いるような建物の地震応答解析を行うには多大な解は作業員の安全性確保が主であり、地盤増幅のみを考慮������������������������

��������������

析時間を要するが、緊急地震警報として用いるためにはして地表面の最大速度の増幅度により震度を予測してい�������������������������

������������������������

瞬時に予測、判断する必要がある。そこで、事前に対象る。
（高層建物やタワークレーンなどでは建設段階に応�������������������������
じて増幅率を変えることも検討中。
）これに対して、緊急�������������������������となる建物、地盤の詳細情報を用いて想定される地震��������������������������
地震速報を生産施設や病院などの重要機器の緊急制御の�������������������������の種類（震源位置、マグニチュード）ごとに応答解析を���������������
�����������
ために用いる場合には、地震の特性と建物の振動特性や�������������������������行った結果をデータベースとして整理しておき、緊急地�������������������������
機器の設置場所の関係を考慮した精度の高い震度の予測�������������������������
震速報が発信された場合には配信された地震情報とデー�������������������������
を行い、機器の性能に応じた閾値を設定して警報装置、

�������������������������
タベースと照合し、建物各部の震度を瞬時に予測できる�������������������������
制御装置を設けることが必要であり、「ユレキテル」シス�������������������������
「地震情報システム」を搭載した高機能化された緊急地震�������������������������
テムを一般建物向けに拡張、高機能化することとした。

速報システムの整備を進めている。本システムの考え方�������������������������

����������������
����������
3.2 地震情報システム
������������������������

を図−４に示す。
�������������������������3.2� 緊急地震速報を活用した、機器、設備の制御による減��������

��������
����������������
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3.3 パラメータスタディ�������������������������

災対策としては、たとえば生産施設であれば地震到達直������������������������

システムの構築にあたって、モデル建物に対する地震�������������������������

前に振動を嫌う機器を停止させて歩留りを防止すること�������������������������

応答解析によるパラメータスタディを行い、各種の地震�������

や、病院であれば医療行為の一時的な中断や非常電源へに対する応答値のデータベース化と、迅速かつ高精度なの切替えなどが考えられるが、より効果的なものとする警報の配信システムの可能性について検討した。

ためには精度の高い震度予測が必須である。たとえば、地震応答解析は、同じ地盤に以下に示すような規模、��������
�������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������������
(����)(����)

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図−４
地震情報システムの概念図

4−4

戸田建設

構造の異なる３つ建物が建設されていたと仮定し、性質��������
����������
����������の異なる地震動を与えて、それぞれの建物の振動特性の������������������������������������������������
違いを比較検討することとした。解析には、弾塑性振動��������������������������������������������������
解析プログラムRESP-M/ Ⅱを用い、建物は等価せん断��������������������������������������������������
ばねを用いた質点モデルにモデル化した。
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建物１ 生産施設
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鉄骨造５階・地下なし、免震構造�������������������������
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建物２ 事務所建物
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鉄骨造 37 階・地下４階、制震構造
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建物３ 集合住宅
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�������RESP-M/��������������RESP-M/��������������
RC 造 30 階・地下１階
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入力地震動の一覧を表−２に、時刻歴波形を図−５に示す。検討に用いた入力地震動は地震の種類としてプ����������
����（地震A）および直下型（地震 B）を想定し、震度�レート型
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６弱相当として作成したサイト波（模擬波）、東京で震�����������
�����
度５弱が観測された地震の観測波（地震 C：観測地点の� � � ������
3737
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計測震度は3.
4、震源距離約30km）である。
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応答解析結果のうち建物１のR階床における応答加速� � � RCRC��3030������
������
度の時刻歴を図−６に示す。ここで、建物１は免震建物
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������������������������
であり、長周期成分が卓越し、最大加速度は入力に比べ

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6�

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図−５
解析に用いた入力地震動
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3 3�� ������� ���� �� � �� �� �� �� �� ����� ���� ������������������������ �� �� �� �� �� ����� ���������������������������
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��
2 2� �� ������ ��������������������� ��� ��� ��� ��� ��������� ����� ���� ������������������������ ������������
����������������������������������������
図−６
建物１の５階床の応答加速度時刻歴�� ���� ���� ����������������������
C C��� �������� �������� ��������

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B B

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�����
3.4������
3.4������
30km�����
30km�����
振動特性が支配的であることがわかる。
各建物の最大応答加速度の高さ方向の分布を図−７、
� ��������������
�������������
R ����������R ����������
最大応答速度（相対速度）の分布を図−８に示す。なお、��������������������������������������������������
これらの図では代表的な階以外の結果は省略した。ここ�������������������������
�������������������������
で、応答値の分布は建物により異なる傾向を示してお�����������
�����������
A���
A���
BB
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���������
り、建物２、３では建物１に比べれば地震の種類により
����C ����������������������C ����������������������
応答値にも差があらわれており、特に、鉄骨造・制振構
���������������������
���������������������
��
����
����
造の建物２では高さ方向の応答値の分布形状も異なって��������������������������������������������������いる。
�����������������
�����������������
表−３に各建物の代表的な階について、応答結果を用������������������������
������������������������
いて計測震度を算定した結果、および基礎の計測震度と������
������
������
������
�����������
�����������
������
各階の計測震度の比（倍率）の一覧を示す。
�������������������������
�������������������������
ここで、計測震度の分布および基礎からの倍率は建����������������������������
������������������������
物、地震の種類、大きさにより異なっており、これらの�������������������������
�������������������������
複合した影響を受けることがわかる。言い換えれば、こ�������������������������
�������������������������のような倍率を建物、地震の種類、大きさごとに適切に��������������������������
��������������������������
評価することができれば、その値を用いて建物の振動特� ������������������������������ ���
��AA��������������� �� �� ������������ ������������ ������������������ ������������ ������������������������������������������������
�����
動の種類の違いによる差が小さくなっており、（特にこ������������������������������������
C������
C������の建物のような免震構造では）地震の種類よりも建物の�
�
�

第33号

表−２ 想定した地震の諸元��������������
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�(gal)
�(gal)
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�������������������������て小さくなり、かつ地震 A、地震 B の最大値は同程度、������������
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A����������
B�������
B�������
地震 C との差も入力波に比べて小さくなっており、地震�� ��

技術研究報告図−７応答加速度分布��������
�������
�������

図−８
応答速度分布��������
������
������

4−5����
3 3緊急地震速報を活用した事業継続のための地震情報システムの開発との接続の高機能化、施設内地震計との連動システムの性をある程度評価できることが示唆される。

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4.5

0.84

4.6

0.82

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0.87

4.6

0.82

3.7

1.07

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��������

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�������

�������

地震速報システム「ユレキテル」および災害復旧支援システムは、建築企画室および建築工務部が主体となって開発したシステムである。関係各位に謝意を表します。
【参考文献】
１）藤堂、千葉、大井「地震被害調査に基づく地震リスク評価」
戸田建設技術研究報告、vol.28、2002
２）保井他「緊急地震速報システムを用いた建設現場の安全管理」日本建築学会大会、A-1、pp.595-596、2007

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5.4
1.00
5.5
1.003.41.00
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��� A(�����)�� B(��)�� C(��)���� �� ���� �� ���� ��
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5.1
0.94
5.5
0.99
3.00.87
� 37 �
� 24 �
� 12 �

�������

本システムは、著者ら以外にも多くの関係者の長年の努力と協力によって構築されたものである。また、現場

�� B(��)�� C(��)�� A(�����)���� �� ���� �� ���� ��
4.9
0.91
4.8
0.87
3.8
1.09

3�

�������

�������

【謝辞】

����応答結果による計測震度と基礎との応答倍率��������������������
表−３�������

�������

張、向上を図っていく予定である。

で建物の振動特性をデータベース化し、緊急地震速報を受けて、瞬時に建物の部位ごとの震度を予測することの[����]できるシステムの構築の可能性について確認した。
�������������������������
ただし、今回の検討では解析ケースが少なく、建物、���������������vol.28�2002
地震の種類ともに限られていたために、可能性を検討し�������������������������たことに留まったが、今後は地盤もパラメータとするな��������������A-1�pp.595-596�2007
ど解析ケースを積み重ね、システムの確立を図って行�く。
��������

開発やサプライチェーンの被害予測との連携など、拡以上から、ここで示したような解析を積み重ねること

4.8

0.89

5.3

0.96

3.0

5.3

0.98

5.5

0.99

3.2

0.86

0.93

5.4

1.00

5.5

1.00

3.4

1.00

�� A(�����)�� B(��)�� C(��)���� �� ���� �� ���� ��
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30 �
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5�
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0.97
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1.00
���
5.4
1.00
5.5
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3.4
1.00
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���������������������

�������

５．おわりに地震時の事業継続マネジメント（BCM）支援ツールとして整備を進めている、①耐震ソリューションシステ

�������

ム、②地震情報システム、③災害復旧支援システムの概�������

要を示した。

�������

そのうち、地震時の機器・設備の被害を低減させ、機能維持および早期復旧を図るため、緊急地震速報システ�������

ムを活用して、瞬時に建物、機器・設備の震度の予測を�������

行い、地震到達前に重要機器を停止させるなどの適切な�������

対応判断を行う地震情報システムの考え方について紹介した。このシステムにおける震度予測は、迅速化と高精度化の両方が要求されるが、個々の地盤・建物ごとに予備 解 析（パラメータスタディ）に よ り データベース 化 さ�������

れた震動特性に基づいて、緊急地震速報の情報（震源位�������置、マグニチュード）から予測を行うことにより、この��������������

�������

条件を満たすことができると考えられ、その可能性を検討するための解析例について紹介した。
今後は、地震観測および解析の集積により予測の精度の向上を図るとともに、実物件への適用を通じて、ユーザの意向に沿えるような、より実用性の高いシステムにしたいと考えている。
また、BCM 支援システムとしても、機器の制御装置

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