工学院大学建築系学科卒業論文梗概集
2009 年度

久田嘉章研究室

首都圏に建つ超高層建築の地震応答特性の評価
D3-05049 堀越将人

1.はじめに
近年、首都圏では首都直下型地震（以下、直下地震と呼ぶ）による震源近傍の強震動や、東海・東南海連動地震（以下、連動地震と呼ぶ）による長周 期地震動に対し、超高層建築の対策が重要視されている。
そこで、新宿副都心の一角に位置するエステック情報ビル（以下、オフィス棟と呼ぶ）の立体 モデルを作成し、直下地震および連動地震を入力地震波とした弾塑性地震

図1

基準階平面図図2

応答解析を行い、超高層建築の構造被害を予測する。

基準階伏図（太線はブレース位置を示す）

ま ず 、 オ フ ィ ス 棟 の 立 体 モ デ ル を 作 成 す る 。 1） ま た 、
微動および人力加振観測を行い、固有周期および減衰についても確認を行う。次に、弾性範囲内における地震応答解析を行い、オフィス棟での地震波の観測記録と比較・検討を行う。同時に、微動および人力加振観測で求めた固有値とも比較・検討を行う。そして、直下地震および連動地震の想定地震波を入力波とした弾塑性地震応答解析を行い、構造被害を予測する。

図3左 Y13、右 X10 通り図 図 4

左：東側立面図（太線は部材寸法表との対応） 図 5

2.対象建築物概要
図 1～図 4 に各図面、表 1 に建物概 要、表 2 に部材寸

右：立体モデル全景

3.立体モデルの妥当性の確認法を示す。また、図 5 に立 体モデルの全景、表 3 に立体3.1.入力地震波概要モデルと微動観測の固有周期を示す。地上部は S 造のブ

入力地震波には茨城県沖地震、新潟県中越地震、千葉レース付きラーメン架構であり、構造的な特徴として東県北西部地震を用いる。弾性範囲内の地震であり、それ西 端 部 の コ ア を 結 ぶ 22.4m の 大 スパン 梁 が配 置 さ れ てぞれ異なった特徴をもっている。本報では紙面の都合上、いる。また、図 2 で示すように、X 通り方向では非対称

茨城県沖地震での解析結果について報告する。図 6 は茨な構造となっており偏心・ねじれの影響が懸念される。2 ）城県沖地震の加速度・時刻歴波形および加速度・フーリ

構造種別

エスペクトルである。

対象建 築物概要

エステック情報ビル(オフィス棟)
東京都新宿区西新宿
1989年
1499㎡
28階
NS：3.96、EW：3.16
地上：鉄骨造り（ブレース付ラーメン構造）
地下1～2階：鉄骨鉄筋コンクリート造
地下3階以下：鉄筋コンクリート造

表2微動観測立体モデル

D3-05049

2次0.8秒
0.9秒

A c c e le ra tio n ( g a l)

050

図6100

150 Time (sec) 200

茨城県沖地震250300024Period(sec)6810

左：加速度・時刻暦波形
右：加速度・フーリエスペクトル固有周 期NS
1次2.7秒
2.7秒

200-50部材寸 法表

固有周期EW
1次
2次
2.8秒
0.9秒
2.7秒0.9秒

観測記録 Max:7.73gal

5-10

部材寸法（梁）部材寸法（柱）階数
寸法
階数
寸法
30 H-600×300×12×16 29□-488×19
20 H-600×300×12×16 20□-488×19
10 H-600×300×12×16 10□-522×36
2 H-600×300×12×16
1□-600×75
部材寸法（大スパン梁）
部材寸法（ブレース）
階数
寸法
寸法
30 H-1000×400×19×32 29 H-300×300×16×22
20 H-1000×400×19×28 20 H-300×300×16×19
10 H-1000×400×19×28 10 H-300×250×9×16
2 H-1000×400×19×28 1H-300×250×9×12

表340

10

F o u rie r a m p lt e
(g a l・ s e c )表1建物名称
建築場所
竣工年
基準階面積
階数
アスペクト比3.2.観測記録と地震応答解析結果の比較
図 7 はオフィス棟での観測記録と解析結果を重ね合わせて比較したものである。解析の際はパネルゾーンを剛域と仮定し、床スラブの剛性を考慮した合成梁として評価（剛性は正曲げのみ評価）し、人力加振観測より求めた減衰定数１％のレーリー型減衰を使用している。時刻
暦波形から確認できるように、観測記録と解析結果の最大値は近い値となっている。また、フーリエスペクトル

ねじれ2.0秒を比較すると、観測記録は振幅依存性により、1 次モードで約 0.2 秒周期が伸びていることを確認できる。

-25800

解析結果
観測記録

影響を受け、オフィス棟の X 通り方向の東側の部材が多400-50大なダメージを受けることが確認できる。

08090

Time (sec) 100110

図71 Period (sec) 20120

34

NS 方 向の 28 階で の比較

左：加速 度 ・ 時 刻 暦 波 形

A c c e le r a tio n ( g a l)

70

右 ： 加 速 度 ・ フ ー リ エ ス ペ クト ル

400

A c c e le r a tio n ( g a l)

解析結果 Max:29.63gal

0Fourier amplitude(gal・sec)

観測記録 Max:29.80gal

25

A c c e le r a tio n ( g a l)50

解析結果 Max:307.50gal

2000-200
100ており、偏心・ねじれの影響が懸念されるため確認を行の影響を検討する。図 8 より観測記録と解析結果ともに
NS 方向 2 の応答値が大きいことが確認できる。
A c c e le r a t io n ( g a l)A c c e le r a tio n ( g a l)

200-2050

75

Time (sec)

図8100125

150

5075

Time (sec) 100

12580 Time (sec)40160200

右：直下地震26262121212116階

16階

16階

111116階1166661（gal） 500

120

NS 方向の加速度・時刻歴波形

2631ブレース
梁

500

1000 （gal） 1500

ブレース
梁

110

26

110

1 塑性率 1.50.5

NS 方向の最大加速度 図 12

左：連動地震-40031

図 110-20-40700

310

観測記録 Max:29.80gal
解析結果 Max:31.36gal

20600

31140

観測記録 Max:25.80gal
解析結果 Max:27.72gal

500

左：連動地震おり、両センサーの記録を比較することで偏心・ねじれ

40300Time (sec) 400

200

図 10が西側（NS 方向 1）と東 側（NS 方 向 2）に設置されて0-8000う。オフィス棟には NS 方向の揺れを観測するセンサー

解析結果 Max:657.62gal

400-400-400

次に、オフィス棟は X 通り方向で非対称な構造となっ

80001

塑性率

2

NS 方向の平均塑性率

右：直下地震 左：連動地震

右：直下地震150

28 階の 加速度・時刻歴波形の比較
左：NS 方向 1

右：NS 方向 24.弾塑性地震応答解析
4.1.弾塑性モデル概要
弾塑性モデルとして、梁は材端バネモデルとし、正負で異なる全塑性モーメントを算出している。柱は塑性しないと仮定し、ブレースは座屈を考慮した柴田-若林の履歴特性を使用している。また、合成梁の剛性は正曲げ負曲げの平均値を使用している。

図 13

塑性ヒンジ図図 14

連動地震

4.2.入力地震波概要

左：X10 通り

入力地震波には想定東海・東南海連動地震 3 ） および想塑性ヒンジ図直下地震

右：X17 通り 左：X10 通り

右：X17 通り

（赤で示されている点は塑性率 1 以上の部材を表す）

定首都直下型地震 4 ） を用いる。図 9 に 連動地震、図 10に直下地震の加速度・時刻歴波形および加速度・応答ス5.まとめと今後の課題ペクトルを示す。これらの図から連動地震は継続時間が観測記録と立体モデルの地震応答解析結果を比較した

長く、3 秒付近にピークを持ち、直下地震は応答が大き結果、最大応答値、固有値が近いものとなった。また、

く、短周期成分を多く含んでいることが確認できる。

ねじれの影響を確認でき、作成した立体モデルがねじれ60800を表現できている確認がとれた。弾塑性地震応答解析の

EW方向
NS方向
A（gal） 0A（gal） 0

結果、ねじれの影響が大きい X 通り方向の東側の部材がEW方向
NS方向
-800

-600100T（ｓ）

2000300

20T（ｓ）

4060804000400
tokai.ew 減衰1％
tokai.ns 減衰１％A（gal） 20090syukka-EW 減衰1％90syukka-NS 減衰1％A（gal）2000

多大なダメージを受けることが判明した。
今後の課題として、ねじれの問題について、より深い

00024

図9P（ｓ）

68

10

左：連 動地震

上：加速度・時刻歴波形

01P（ｓ）

2

右：直下地震下：加速度・応答スペクトル4.3.弾塑性地震応答解析結果

3

考察や分析を行う必要がある。また、施工性・経済性・運搬性・応答低減効果を考慮した上で、 X 通り方向の東側の部材の応答を低減させる現実的な補強案を考える必要がある。

図 10～図 14 は弾塑性地 震応答解析の結果を示したものである。図 10 の加速度・時刻暦波形より連動地震は参考文献

揺れの継続時間が長く、直下地震は地震の応答が大きい

1）株式会社構造システム：SNAP Ver.4

ことが確認できる。図 11 の最大加速度より直下地震で

2）KDN 街区再開発計画（構造計算書）、1987 年

は最上階付近にて 1000gal を超える値を確認できる。図3）株式会社大成建設

12 の平均塑性率より、直下地震が 2 次 モードの影響を受

4）田中良一 他 :首都圏に建つ超高層キャンパスと地域連携による地震防災に関する研究（その 2）首都直下地震の強震動予測

け、21 階付近に大きな被害を受けることが確認できる。
また、図 13 と図 14 の塑 性ヒンジ図より偏心・ねじれのD3-05049

吉村智昭作成