シリーズ「新・強震観測の最新情報」（第 5 回）建築研究所の強震観測
国立研究開発法人建築研究所
はじめに鹿嶋俊英

市部での観測事例が増えている．その結果，東京を中心と建築研究所が強震観測網の整備を始めたのが 1957 年でする関東圏にほぼ 1/3 の数の観測点が展開されている．

あり，建築研究所の強震観測の歴史は 60 年を超えた．建築研究所の強震観測の目的は建物の耐震安全性の向上に資強震観測体制することであり，そのための観測の対象は地盤や各種構造建築研究所の強震観測の目的は建物の耐震安全性の向上物と幅広い．本稿では建築研究所の強震観測の現状を紹介に資することであり，このためには地震動特性の評価，地する．

震入力機構の解明，建物の動的挙動の理解などが必要とな
る．地盤系の観測は気象庁，防災科学技術研究所，地方自強震観測網治体などの充実したネットワークがあるので，建築研究所現在の強震観測点を図 1 に示す．現在稼働中の観測点は84 か所である．過去には，日本全国を網羅すべく観測網

は地震入力機構の解明や建物の動的挙動の理解に的を絞った観測を行っている．

を整備していた経緯があり，北海道から九州までの主要な建物などの構造物の強震観測では，対象構造物の振動特都市に観測点が配置されている．一方で，観測対象は基本性を把握するために，最低限入力と応答を測定する必要が的に建物であるので，近年は建物の規模と種類が豊富な都あるため，最低 2 点の測定点となる．構造物の規模や特性

図 1

建築研究所の強震観測点

NL-1-7

表 1

主な強震計の特性

製造者

アカシ

ミツトヨ

国際計測器

東京測振

東京測振モデルSMAC-MDSMAC-MDU

KSG

VIP-19CV-374

センサ型式

V401

V403

TA25D

AS-303

SQ-32

測定範囲

±1G±2G±2G±3G±2G

周波数範囲0.02～30 Hz

DC～30 Hz

DC～40 Hz

DC～100 Hz

DC～100 Hz

AD 変換器16-bit24-bit24-bit24-bit

24-bit

時刻校正

NHK 時報NHK 時報/GPS

NHK 時報/GPSGPS/NTP

GPS/NTP

通信手段

電話回線

電話回線

電話回線

InternetInternet

使用開始年

1988

1996

1996

2010

2009

図 22 011 年東北地方太平洋沖地震の際，東北大学人間環境系研究棟で得られた（a）（b）加速度記録，（c）（d）
建物の変位，及び（e）固有周期の変化

によっては，さらに多くの測定点が必要となる．建物の場いている．表 1 に主な強震計の特性を示す．SMAC-MD

合，規模や構造，地盤条件や基礎形式など様々な条件がそは 1980 年代後半から導入した初期のデジタル強震計であの地震応答に影響を及ぼすので，これらのバリエーション

り，古いものでは 40 年近く稼働している．SMAC-MDU はも考慮して観測点や観測体制を選択している．

SMAC-MD の後継機として開発された 24 bit の AD 変換器を有する強震計で，1996 年ごろから導入された．KSG も強震観測機器SMAC-MDU とほぼ同様の性能を有し，同時期に導入され建築研究所の強震観測網では数種類の強震観測機器を用た．これらの強震計は，通常 1 台（3 成分）の加速度計をNL-1-8

図 32 011 年東北地方太平洋沖地震の際，大阪湾岸に建つ 55 階建て超高層建物で得られた変位波形（建物短辺方向（N229°E）成分，加速度から積分）内蔵し，加えて 2 台から 5 台の外部加速度計を接続するこ

記録の提供とができる．強震記録は強震計内のメディアに一括で収録

観測された強震記録はデータベース化して，ウェブ上でされる．一方 CV-374 は，1 台の加速度計を内蔵したコン公開している（https://smo.kenken.go.jp/）．地盤上や建物パクトな強震計で，外部加速度計は接続できない．このたの下部で観測された強震データはウェブサイトから直接ダめ多点の観測では複数台の CV-374 を用いることになる．

ウンロードが可能である．その他，建物の上部も含めた強

この場合強震記録は各強震計内のメディアに収録される．

震データは，一部を除いて，書面による申請を行うことにこれらの強震計は，原則イベントトリガ方式で稼働してよって利用することができる（https://smo.kenken.go.jp/

いる．すなわち，あるトリガレベルを感知すると一定時間ja/useofdata）．

強震記録を収録する．トリガレベルは建物の基礎に近い加速度計で設定し，通常 2 gal から 4 gal で設置状況によって顕著な記録の例変えている．一方，VIP-19 や CV-374 ではトリガ記録に加ここでは 2011 年東北地方太平洋沖地震で得られた 2 つの強震記録を紹介する1）．

え連続記録も収録している．

ひとつは東北大学の青葉山キャンパスにあった SRC 造
波形収集システム

9 階建ての人間環境系研究棟での記録である．この建物の1990 年代に導入した強震計は，外部インターフェイス

1 階と 9 階で得られた加速度記録を図 2（a），（b）に，9がシリアルポート（RS-232C）となっており，モデムを繋階の変位から 1 階の変位を引いて求めた建物の相対変位をいで公衆電話回線を通じてアクセスしている．最近の強震

図 2（c），（d）に示す．加速度波形の濃い太線は 1 階の，計はイーサネットに対応しており，建築研究所との通信は薄い細線は 9 階の波形である．また，N192°E は建物の短Internet を通じて行う．オンラインでの記録の収集は定期辺方向，N282°E は長辺方向に対応する．更に，図 2（e）的に，あるいは大きなイベントの直後に手動で行っている．には，10 秒ごとの建物の固有周期を強震記録から求めてNL-1-9プロットしている．これらの図からは，地震動には 30 秒たが，52 階の最大加速度は 130 gal を超え，変位は 130 cm過ぎと 80 秒過ぎに到来するふたつの振幅の大きな波群が以上に達し，また大きな揺れが 10 分以上続いた．建物のあったこと，最初の波群で建物はいくらか損傷し固有周期固有周期と地震動の卓越周期が一致した共振現象と，建物が若干伸びたこと，二番目の波群で更に損傷が進行し，建自体の減衰が小さかったことが大きな揺れの原因だが，長物の変形は 30 cm を超えていることがわかる．この建物は周期地震動対策の重要性を再認識させるものであった．こ2）大破と判定され，2012 年に取り壊された ．の建物ではその後，制振耐震改修工事が行われている．

この建物では，1978 年宮城県沖地震の際に，当時設置参考文献されていた SMAC-M 型強震計が 9 階で 1 G を超える記録を捉えたのをはじめ，長期に渡って強震観測が行われてき

1）鹿嶋俊英・小山信・大川

出，2012，平成 23 年（2011た．この間に幾度も大きな地震動を経験し，耐震補強もさ年）東北地方太平洋沖地震における建物の強震観測記

れてきた．長期間にわたる観測が，容易には得がたい知見録，建築研究資料，135，独立行政法人建築研究所，を与えてくれた代表例と言える．

142pp．

もう一つは，震央から 770 km 離れた大阪湾岸に建つ 552）Motosaka, M., et al., 2015, Long-term Monitoring of階建ての超高層建物の地震応答である．この建物の 1 階，Amplitude Dependent Dynamic Characteristics of a

18 階，38 階，及び 52 階の変位波形（強震記録を積分した

Damaged Building during the 2011 Tohoku Earth-もの）を図 3 に示す．建物の上層部ほど，建物の固有周期

quake, Journal of Association for Earthquake Engi-である 7 秒弱の揺れが大きく増幅しているのが分かる．1

neering, 15 (3), 1-16, https://doi.org/10.5610/jaee.15.

階の最大加速度は 30 gal 強，最大変位は 11 cm 程度であっ

3_1.

（第 6 回）東京大学地震研究所の強震観測
東京大学地震研究所

三宅弘恵・纐纈一起・古村孝志・宮川幸治・安藤美和子・八木健夫

はじめに連続観測点は 11 点ある．トリガー観測点のうち地表のみ

東京大学地震研究所では 1953 年に強震観測が開始され，の観測点では，ASI-230 を用いている富士川地殻変動観測

1956 年の東京 101（101 は東京大学地震研究所の観測点番所観測点を除き，JEP-4A3 または K-NET95 のセンサーと号）に代表される設計用入力地震動となる記録を観測してK-NET95 のレコーダーを用いている．うち，14 観測点では，きた．これらの強震観測は日本学術会議の勧告等に基づいトリガーレベルを変えた複数の強震計を併設している．地て，伊豆駿河湾や足柄平野を中心に岩盤サイトやボアホー

中と地表で観測を行うボアホール観測点では主に，地中にルといった強震動解析の要となる観測点を基盤としつつ，

JEP-4B3，地表に JEP-4A3 あるいは SMAC-MDU のセン

堆積平野や堆積盆地におけるアレイ観測や建築構造物を対サーを設置し，SMAC-MDU のレコーダーで観測している．

象とする強震観測に発展し，強震動の包括的理解を目指し

また，東京大学地震研究所観測点や小田原市の西湘高校観た強震観測網として構築・運用されてきた

1）-5）．その後，測点では建物を含めた多チャンネル強震観測を展開してお南関東や信州にも強震観測網が展開され，現在は図 1 に示り，AJE-8200 のレコーダーで収録している．連続観測点

す 66 観測点となっている．の多くは JEP-8A3 のセンサーと HKS9700 のロガーで収録
するとともに，携帯電話通信を用いて毎秒 WIN パケット

強震観測システムを送信しており，ダイアルアップデータおよび連続観測定常強震観測網は，伊豆駿河湾 17 点，足柄平野 15 点，データはともに東京大学地震研究所で受信している．

南関東 6 点，信州 24 点（うち 20 点は信州大学との共同強震観測点），名古屋名駅観測点，首都圏強震動総合ネット

顕著な記録の例

ワーク SK-net の基盤観測点 3 点から構成されており，全観測網展開から数十年を経た 2011 年東北地方太平洋沖

66 観測点中 51 点がダイアルアップや携帯電話通信を主体地震において全観測点がトリガーされ，足柄平野の成田観としてオンライン化されており，残り 15 点が現地収録の測点や南足柄観測点において，周期 2～3 秒に極めて大きオフライン点である．主な特性を表 1 に示す．観測網の大な応答を有する強震記録が得られた．このような大きな応多数はトリガー観測であるが，連続観測へ移行中であり，答は関東平野では見られず，足柄平野の戸建免震に影響をNL-1-10

図 1

東京大学地震研究所の強震観測点分布（2020 年 4 月 1 日現在）
表 1

主な強震計の特性

収録部

K-NET95

ASI-230

SMAC-MDU

センサ部

K-NET95（内蔵）JEP-4A3（外付け）

ASI-230（内蔵）

SMAC-MDU JEP-4A3
JEP-8A3（内蔵）
（外付け）
（外付け）
JEP-4A3
JEP-4B3（外付け）（ボアホール）JEP-4B3（ボアホール）
ME-93STA（ボアホール）SA-355CT（ボアホール）

測定範囲±2G±2G±2G±2G

上下±2G，水平±3G±1G（1 点のみ±4G）±200 kine

サンプリング
周波数

100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz100 Hz周波数範囲

DC～30 Hz

DC～30 Hz

DC～30 Hz

DC～30 Hz

DC～40 Hz

DC～40 Hz0.012～40 Hz

AD 変換器24 bit24 bit24 bit24 bit27 bit24 bit24 bit

時刻校正

GPS

GPS

GPS

GPS

GPS

GPS

GPS

観測方式

トリガ観測

トリガ観測

トリガ観測

トリガ観測

連続観測

連続観測

連続観測

通信手段

電話回線・
携帯電話通信

学内 LAN

電話回線・携帯電話通信

電話回線

42

1

15

3

観測点数（※）

AJE-8200※ 1 つの観測点に異なる種類の強震計を複数設置していることもある

NL-1-11

HKS-9700

LF-1100R/
LF-2000R

EpiSensor
VSE-311F
（外付け）
（外付け）
ME-93STA（ボアホール）

携帯電話通信 フレッツ回線
6LS-7000XT

4

学内 LAN1

2011/03/11 14:46:36
184.941 gal

ER1 E-WGL

74.4154 gal

ER1 E-W
1号館
杭低部15m

80.9803 gal

ER1 E-W
1号館
杭接続部9m129.392 gal

ER1 E-W
1号館
基礎台上B1F

69.0784 gal

ER1 E-W
1号館
1F東側端部

63.0817 gal

ER1 E-W
1号館
1F西側端部

68.6281 gal

ER1 E-W
1号館
7F西側端部

115.007 gal

ER1 E-W
2号館
B1F

207.357 gal

ER1 E-W
2号館
2F

329.261 gal

ER1 E-W
2号館
P1F(7F)188.151 gal

ER1 E-W
3号館
1F

644.681 gal

ER1 E-W
3号館
P1F(5F)

0100

200300400500Time [s]図 22 011 年東北地方太平洋沖地震時の東京大学地震研究所における加速度記録．
地中，地表，及び建物に設置された 12 箇所の地震計記録 EW 成分．

与えた可能性が検討されている．また，地震研究所では免（http://smsd.eri.u-tokyo.ac.jp/smad/）を構築し，データ

震建屋地盤系を含む総合強震観測システムが機能し，図 2

公開を開始した6）．1980 年以降の定常強震観測，近年の被の観測記録が得られた．

害地震の臨時強震観測，2004 年以降の信州大学との共同
強震観測のデジタル記録については，対象地震ごとに K-データ公開

NET フォーマットのトリガー記録が公開されている．ま2008 年より東京大学地震研究所強震観測データベース

た，強震観測データベースには，東京大学地震研究所が保NL-1-12

管している 1956 年から 1995 年に至る SMAC 型強震計記

─観測点選定・観測点建設・強震計設置について─，録の画像データも公開されている．これらは紙記録のうち，東京大学地震研究所技術研究報告，2，102-119.

マグニチュードが大きいまたは加速度が大きい波形記録の5）坂上実，2011，地震研究所における強震動観測の変スキャン画像であり，東京 101 の記録や 1995 年兵庫県南遷と現状，これから，東京大学地震研究所技術研究報部地震の記録も含まれる．加えて，吉澤ファイル7）のデジ

告，17，77-94.

タイズ記録や 1964 年新潟地震の川岸町のデジタイズ記録

8）6）三宅弘恵・纐纈一起・古村孝志・宮川幸治・田中伸一，も公開されている．

2018，東京大学地震研究所の強震観測網と強震観測データベース，第 15 回日本地震工学シンポジウム論

参考文献

文集，3306-3311.

1）田中貞二，2005，わが国の強震観測事始めを振り返っ

7）吉澤静代，1991，強震記録のディジタル・データ，強て─加速度強震計の開発と初期および発展期の強震観

震観測資料，91pp，http://smsd.eri.u-tokyo.ac.jp/smad/測─，防災科学技術研究所研究資料，264，7-16.

smac/YoshizawaFile_199103.pdf

2）工藤一嘉，1994，強震観測─現状と展望─，地震 2，8）K udo, K., T. Uetake, and T. Kanno, 2000, Re-

47，225-237，https://doi.org/10.4294/zisin1948.47.2_

evaluation of nonlinear site response during the 1964

225

Niigata earthquake using the strong motion records3）工藤一嘉・纐纈一起・高橋正義・坂上実，1998，地at Kawagishi-cho, Niigata city, Proceedings of the震研究所の強震観測，日本地震学会ニュースレター，

12th World Conference on Earthquake Engineering,11（3），16-18.

No.0969.

4）坂上実・高橋正義，1998，強震観測室の変遷と現状

NL-1-13