工学院大学建築系学科卒業論文梗概集
久田嘉章研究室 2011 年度

強震動予測手法のベンチマークテストに関する研究
D1-08156

1．はじめに
本年度は 2009 年度か ら 2011 年度の 3 年計画で行われてきた「強震動予測手法に関するベンチマークテスト（以下、本プロジェクト）」1) の最終年度で関東平野を 対象としたステップ 5（多く の地点で観測記録が得られている中規模地震のシミュレーション）とステップ 6（ 巨大地震として 1923 年関東 地震のシミュレーション ）を

表2

田邉 朗仁

2011 年度検討モデル
ステップ 6モデル
対象地震
震源

T61
1923 年 関 東 地 震 (Mj 7.9)
面震源

地盤減衰
有効振動数
出力点

長周期地震動予測モデ
ル 、 2009 試 作 版 4 )あり
0～ 0. 33Hz(3. 0 秒 以 上 )19 地 点 5)実施する。本報ではステップ 6 の T61 モデルについ て のJSK

ASKみ言及する。本プロジェクトの概要やこれまでの成果の詳細については参考文献 1)、2)、3)を参照されたい。

KNO

2．研究の流れ

図2①．2010 年度までに本プロ ジェクト 参加者から理論的手による 1923 年関東地震の法について提出された計算結果を私が計算した結果（以震源モデル（○は震央位置）

Sato et al.(2005) 6）下、工学院大学の結果とする）と比較する。
②．2011 年度モデルについ て理論的手法で計算した結果

図3

関東地震の震源を座標変換した結果（○は震央位置）と観測点位置を提出された波形と比較する。
③．②を踏まえた上で、結果の差異における特徴を検討

4．参加チームの用いた手 法とモデル概要する。
④．本プロジェクトで私が使用したプログラム及びデータを本ベンチマークテスト HP 1) 上に公開する。

表 1 にベンチマークテスト の参加チームと手法の一覧を示す。参加は 3 チームであり、波数積分法、離散化波数法、3 次元薄層法が使用された。
図 2 は T61 モデルの震源 モデルで 断層長さは 130km、3．理論的手法について
本報における理論的手法とは断層モデルの理論に基づ

断層幅は 70km で、10×7 の小断層（点震源）に分割さいて震源特性を求め、地震波の伝播特性と表層地盤の増れ て い る 。 震 源 深 さ は 23.055（ km）。 断 層 の 走 行 角 は員特性を弾性波動論により理論的に評価が行われ、計算294 度、傾斜角は 16 度である。図 3 は震源モデルの座には断層震源モデルと震源パラメーターの設定が必要で標変換した時の位置を示している。また表 2 にあるようある。特徴として、対象地盤が平行成層地盤に限定されに出力点が 19 点と膨大であるため、本報では図 3 に示するものの、近距離から遠距離までの広帯域な強震動を高3 地点（KNO 久野、JSK 地震 研、ASK 浅川）のみを扱う 。
地盤モデルは地震調査研究推進本部による長周期地震精度かつ簡易に計算できる利点がある。

動予測地図において、想定東海地震の計算に用いられたX (北)自由表面走向角

関東平野を対象とした 3 次元深層地盤構造モデルを用い観測点

Y (東)走向(NW-1)*NL+1Z (下)
W（幅）

すべり

3NL+1d2NL+1NL+1NL+2 NL+31

断層基準点

2すべり角

3NW*NL+1(NW-1)*NL

し、簡略化したものを使用する。表 3 に 3 地点の物性値
表3代表 3 地点の物性値

No.

層番号

ρ (t/m3)

Vp(m/s)Vs(m/s)Qs=Qp

123
4567891011246791012131415
16

1.95
2.05
2.1
2.15
2.25
2.3
2.45
2.6
2.65
2.7
2.8

1800
2100
2300
2400
3000
3200
4200
5000
5500
6000
6700

5007009001000
1500
1700
2400
2900
3200
3530
3940

500f
700f
900f
1000f
1500f
1700f
2000f
2000f
2000f
2000f
2000f

を示す。

震源NL+442NL

L（長さ）

NL

傾斜角
走向図1ており、観測点直下の地盤構造から平行成層地盤を仮定

断層震源モデルと震源パラメータ一覧
表 1 ステップ 6 参加チームと用いた手法
一覧
参加者

久田

永野

浅野

手法

波数積分法

3 次元薄層法

離散化波数法久野(KNO) 地震研(JSK) 浅川(ASK)

152
0232
0232
060
641
480
2697-

4060
1331
0
1331
000
4763
11745-

60460
150
000
6906
10661
-

各地点の下にある数値はその行にある層の層厚を示している。「－」は半無限媒質のことである。

5．ステップ 6 比較結果

また、今回のシミュレーションでは基線のずれや、ノ波形処理に使用したフィルターは、0～0.33Hz は 値 がイズが見られた。図 7 は KNO(久野 )の EW 成分で継続 時

1、0.33～ 0.4Hz は 1 から 線形で 0 まで減少するロー パ間が不十分なため基線がずれてしまった例を示す。このスフィルターである。

場合は非常に長い継続時間の波形を計算し、波形後半を波形の誤差評価には、最大・最小の振幅値の比較と捨てるなどの対応が必要になる。

RMS(Root Mean Square) 7) を用いた。

RMS  S t   S
S

2REF
26．まとめ1 



平行成層地盤を対象としているが現実的なモデルにつREF

いて様々な理論的手法（波数積分法、離散化波数法、薄ここで S(t)は評価対象と する波形、S REF は 参照波形 で層法）を用いてベンチマークテストを実施した。その結ある。本研究では S REF と して参加 3 チームの平均波 形

果、どの手法も実用上はほぼ同等の結果を得ることが確とした。図 4 は JSK(地震 研 ) の速度波形 NS 成分の比 較認できた。

である。図中に最大・最小の振幅値も示しているが、参加 3 チームの結果は非常に 良く一致している。RMS は0.017 から 0.041、最大・最小振幅の差異も 2％以内である。図 5 の ASK(浅川)では 他の 2 地点と比べると後続の波 形 が 長 く 続 か な い 。こ の要 因 と し て 、 ASK(浅 川 )で は震源層が厚く上層の柔らかい地盤が薄いため直達波が卓越しており、反射波の影響が少ないためであると考えられる。ASK(浅川)の RMS は 0.036 から 0.099 となっ ており、最大・最小振幅値も 4％以内である。一方、図 6の KNO(久野 )の速度波形 NS 成分の比較を見る と RMSが最大で 0.171、最大・最 小振幅の誤差も 10 ％とや や大きい値となっているが、実用上は殆ど問題にはならないと考えられる。
+30.790

Velocity (cm/s)

200

150+29.110

300

KOGAKUIN-33.310250+30.988

NAGANO-33.043+30.731ASANO et al.
-33.361

KOGAKUIN-42.360+28.863200

150

NAGANO-43.525+28.768

10050

ASANO et al.
-42.443000

100

200time (s)モ デ ル T61 JSK(地震 研 )速 度 波 形 NS 成 分比 較

図4T61-KNO-NS

350

100501) 本 ベ ン チ マ ー ク テ ス ト HP： http://kouz ou. cc. kogakuin.ac. jp/ ben chmark/index.htm2) 強 震 動 予 測 手 法 に 関 す る ベ ン チ マ ー ク テ ス ト ： 理 論 的 手 法 の 場 合 （ そ の 1） 、 日 本 建 築 学 会
技 術 報 告 集 第 35 号 pp.43-48 2011
3) 強 震 動 予 測 手 法 に 関 す る ベ ン チ マ ー ク テ ス ト ： 理 論 的 手 法 の 場 合 （ そ の 2） 、 日 本 建 築 学 会
技術報告集、投稿中
4) 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 に よ る 長 周 期 地 震 動 予 測 地 図
http:// www. ji shin.go. jp/main/ chousa/ 09_choshuki/ dat/index.htm5) 日 本 建 築 学 会 ・ 強 震 観 測 小 委 員 会 , デ ィ ジ タ ル 強 震 デ ー タ 集 , 建 築 雑 誌 1996 年 4 月 号
6) Sat o, H., N. Hirata, K. Koket su, D. Oka ya, S. Abe, R. Koba ya shi, M. Mat subara, T. Iwa s aki, T. It o,
T. Ika wa, T. Ka wanaka, K. Ka sahara, S. Harder, E arthquake sour ce fault beneath
Tokyo, Sci en ce,309,462-464,2005.
7) Gell er, R. J., and N. Takeuch, A new m eth od for com puting highl y a ccurat e DSM s ynth eti csei sm ograms, Geoph ys. J. Int. 123, 449 –470, 1995

T61-JSK-NS300
250

参考文献

Velocity (cm/s)

350

謝辞
本 研 究 は 、文部 科 学省・科 学 研究 費 補 助 金・基 盤 研究（ B）「 設計 用 入 力 地震 動 作成 の ため の強 震 動 予 測手 法 の適 用 と検 証 」の研 究 助 成 で行 わ れて い ます 。
多 く の 参 加者 方 に ご 協 力を い た だ い た こ と を 、 こ こ に 記 し 、感 謝 の 意 を表 し ます 。

0300

図650(基 線 を ず ら し て比 較 )140+6.453

T61-ASK-NS-11.630

40+6.909

NAGANO30velocity (cm/s)

Velocity (cm/s)

KOGAKUIN-12.190+6.7756020

計算時間327秒

1000

ASANO et al.

-10-11.450050

100150200

計算時間655秒

250300time (s)-200
図5T61-KNO-EW

408020time (s) 150(基 線 を ず ら し て比 較 )50120100100

モ デ ル T61 KNO(久野 )速度 波 形 NS 成分 比 較

100200time (s) 300

モ デ ル T61 ASK(浅川 )速度 波 形 NS 成 分 比較
(基 線 を ず ら し て比 較 )図7

モ デ ル T61 KNO(久 野)速度 波 形 EW 成 分 継続 時 間の 違い(重 ね て 比較 )