工学院大学建築系学科卒業論文梗概集
久田嘉章研究室 2010 年度

緊急地震速報とリアルタイム地震観測システムを用いた超高層建築の地震応答表示システムの開発
D1-07008 新田

1． はじめに龍宏で予測することができる。内山・翠川式、神野式は次式

近年、建築の高層化や耐震化に伴い超高層建築の上層で示される。

階では、長周期地震動による建物応答が顕著になりつつ

内山式：logSA(T) = a(T)Mw + b(T)X + g +c(T) + d(T)D +σ(T)ある。

e1Mw) + C1 +神野式：logpre = a 1・Mw＋b 1・X－log(X + d 1・10

ε 1 + A (D≦30)
logpre = a 2 ・ Mw＋b 2 ・X－log(X)+C 2 +ε 2 + A (D>30)

2007 年 10 月 1 日から気象 庁 1) による地震被害の軽減を目的とした緊急地震速報の提供が始まった。緊急地震
速報により、地震発生直後に観測データを解析して震源

ここで、SA,pre は加速度ス ペクトル 、X は断層最短距やマグニチュードを直ちに推定し、主要動の到達時間や離、D は震源深さで g, p は D と X により決まる数、σは震度の情報を瞬時に知らせることができる。

標 準 偏 差 、 ま た 内 山 ・ 翠 川 式 の a,b,c,d、 及 び 神 野 式 のまた、工学院大学新宿校舎及びエステックビルでは、

a 1 ,a 2 ,b 1 ,b 2 ,c 1 ,c 2, d 1 ,e 1 ε 1 ,ε 2 は回帰係数である。 A は震 源

1989 年から強震・強風観測を行っており、2007 年からリから太平洋プレートまでの距離によって決まる値であり、ア ル タ イ ム で 地 震 観 測 を 行 っ て い る 。 2) こ の シ ス テ ム に震源が太平洋プレートを伝わるときにこの値を用いる。

よりリアルタイムの観測記録や過去の地震や強風時の観本 研 究 で は 断 層 最 短 距 離 =震 源 ま で の 距 離 と し て 計 算 し測記録を確認することが出来る。地震計の設置されていた。

るフロアーにおいては構造躯体や室内被害が出ている可能性のあるところを示すことが可能である。

4． 距離減衰式によって求められたスペクトル

本研究は長周期地震動を対象として、緊急地震速報か距離減衰式によって求められた応答スペクトルと観測ら得られる受信データ（震源の緯度・経度やマグニチュされた応答スペクトルを比較したものを図１、２に示す。

ード、震源深さ）から地震動を予測する。それらをもと観測の応答スペクトルは工学院大学新宿校舎で観測されに地震発生前に建物応答の予測を行えるようデータベーた記録を用いた。

スを作成し、これを用いて工学院大学の地震防災対策に新潟県中越地震役立てることを目的とする。
2． 研究の流れ①3)

過 去 の 地 震 動 観 測 記 録 を K-net や 工 学 院 大 学 観 測
記録から収集。

②速度応答スペクトル（cm/s）

1816ve l EW
ve l NSve l 神 野 式
ve l 内 山 ・ 翠 川 式

141210どの手法を使うかの検討、地震動予測及び建物応答

86420012345の予測の検討。
③

実際の観測記録との比較。適用できなければ②の手

図1

工学院大学の地震防災対策に活用。

速度応答スペクトル（cm/s）

地震動の到達前に建物応答を予測し、システムに表示させる。

⑥8910

駿河湾地震

②を利用して建物応答を計算できるようにデータベースを作成する。

⑤7

新潟県中越地震の速度応答スペクトル順に戻る。
④6周期（秒）76ve l E W
ve l N S
ve l 神 野 式
ve l 内 山 ・ 翠 川 式

5432
103．使用した手法について
今回、地震動の予測の際に応答スペクトルに関する距離減衰式を用いた。ここで使用した距離減衰式は、内山・
翠川式4)、神野 式

5)であ る 。この両式、固有周期５秒ま0

図２123456周期（ 秒）78910

駿河湾地震の速度応答スペクトル

過去に観測された代表的な長周期地震動としてこの２つの地震を取り上げた。距離減衰式は過去に起きた地震のデータをもとに経験的に作られた式であるため、精ができる。これにより地震動到達前に危険箇所の把握を度の良い予測はできないが、図１，２より、どちらの式行うことが期待される。図４は駿河湾地震を応答表示シも固有周期３～４秒までで概ね一致しており、その範囲ステムとリアルタイム観測システムで比較したものであまで適用できることを確認した。ここで図として載せるる。この結果により、開発したシステムの方が実際よりことができなかったが、千葉県北西部地震（２００８）、大きめに評価していることを確認した。リアルタイム観

岩手宮城内陸地震についても適用できることを確認した。

測システムの方が信頼できる情報なので地震動到達直前

しかし、東北地方側が震源の地震については減衰しなに表示をするようにしている。

いといわれており、中には同様の検証をしても予測できないものがある。代表的な例として宮城県沖の地震を図３に示す。この地震については固有周期１～３秒弱までの部分を評価できていないことがわかる。固有周期が３秒以降では概ね一致しているが、それ以前を予測しようとすると予測結果に誤差が生じる。東北の震源について
は神野式により補正式が提案されているが、図３より、宮城県沖の地震についてはその式を用いてもまだ過小評価していることが確認した。しかし、建物応答を予測する上では神野式は補正されている関係で内山・翠川式よ図４

地震応答表示システム（左）とリアルタイム観測

りもやや観測に近い値を示す傾向にある。

システム（右）の結果の比較（駿河湾の地震）

その他にも応答スペクトルを計算し比較した結果、東北側の地震で固有周期３秒までについては神野式を用い、6．まとめ・今後の研究方 針

それ以外の地震については内山・翠川式を用いて予測するのが適切であると考えた。

速度応答スペクトル（cm/s）に適応できるかの確認を行った。誤差が生じるものの、１次固有周期が約３秒～４秒までの建物なら、揺れの指宮城県沖地震

7距離減衰式（内山・翠川式、神野式）が長周期地震動6標程度としての予測ができることを確認した。また、こvel EWvel NS5の２式を用いて緊急地震速報から得られる情報のみから

vel 神野式
vel 内山・翠川式

4

建物応答を予測するプログラムを作成した。

3

今後の課題として、ここで計算された数値の誤差を調21べ、この情報がどの程度信頼できるものかの確認をする

0012345678910

周期（秒）

図３

宮城県沖地震の速度応答スペクトル必要がある。また、建物応答だけでなく家具の転倒率などについても同時に行えるようにする。そのために建物内の家具の固定の有無等を調べ、システムを更新してい5.

応答予測プログラム

く予定である。

この結果を踏まえ、内山・翠川式、神野式を用いて工また、建物の応答によってアナウンス方法をどのよう学院大学新宿校舎の応答予測をするプログラムを作成しにすべきか検討し、工学院大学の地震防災対策に活用した。このプログラムは緊急地震速報が情報をキャッチすていく予定である。

ると、その情報から応答スペクトルを計算する。ここで、応答スペクトル計算の際、東北地方側の震源については参考文献・引用

神野式を用い、それ以外の地震については内山・翠川式

1)2)を用いる。その後、各階の最大応答値をモーダルアナリシス（２次モードまで計算）で計算する。なお、固有周期、刺激係数については工学院大学構造計算書 6) の 値 を3)用いた。次に、内閣府の最大速度と計測震度の関係式 7)から各階の震度を計算する。
I= 2.02logV + 2.4

4)5)

そして各階震度を画面に表示させるものである。計算にかかる時間は１秒弱であり、震源が遠い場合においては地震動の到達前に建物の応答を簡易的に予測すること

6)7)

気 象 庁 ホ ーム ペ ージ :http://www.jma.go.jp
久 保 智 弘 他 :超 高 層 建 築 を 対 象 と し た 緊 急 地 震 速 報 と リ ア
ルタイム地震観測システムを利用した初動及び負傷者推
定 に 関 す る 研 究 ,総 合 研 究 所 ・ 都 市 減 災 セ ン タ ー (UDM)研究 報 告 書 ,2009
k-net 防 災 科 学 技 術 研 究所 強 震ネ ッ ト ワ ーク の ホー ム ペー
ジ :http://www.k-net.bosai.go.jp/k-net/
内 山 泰 生 他 :地 表 の 強 震 観 測 記 録 に 基 づ く 工 学 的 基 盤 で の応 答 ス ペ クト ル の評 価 とそ の距 離 減 衰 特 性 2005,3
Tatsuo Kanno et al: A New Attenuation Relation for Strong
Ground Motion in Japan Based on Recorded Date, Bulletin of
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EDN 街 区 開 発 計 画 （ 構造計 算 書 ） p.102-103
内 閣 府 、 地震 被 害想 定 支援 マ ニ ュ ア ル の ホー ム ペー ジ：
http://www.bousai.go.jp/manual/index.htm