工学院大学建築学科久田研究室
2006 年度卒業論文梗概

首都直下地震を対象とした強震動予測に関する研究(コンピュータシミュレーションによる強震動予測)
D3-03033 田中
首都直下型地震

強震動予測

良一

震源パラメータ

1.はじめに
我が国は地震大国であり、南関東地域でもこれまで較を参考に、コンピュータを利用し強震動予測を行った 。
断層の形状とすべり方向を規定するパラメータは静的

M8 クラスの 大規模な海溝型地震が 200〜300 年間隔 で発断層パラメータと呼ばれ、図 2.1 に示すような走向角 、生しており、その M8 クラスの地震が発生する間にも 、傾斜角、断層長さ、断層幅、すべり角、すべり、断層 深M7 クラスの 地殻内地震が 1894 年東京地 震など数回発生さなどである。また断層破壊過程を規定するパラメー タ

してい る 。 M7 の 地 震 で あ っ て も 、 大 都 市 の 直 下で発 生は動的断層パラメータと呼ばれ、破壊伝播速度や破壊 開した場合には多大な被害が生じることが予想される。

始時間、すべり関数など[4]があり、パラメータの与え 方

首都直下地震 とは、200 年 以内に東京周 辺で数回発 生は対象とするシナリオ地震に似たパラメータを与える 場するとされているこれら M7 クラスの大規模地震のこと合などがあり、本研究では、ノースリッジ地震の各パ ラ[1]である。こ の首都直下地震は、30 年間で 70％の発 生

メータを今回対象としているフィリピン海プレート上 面確率ともいわれ、内閣府が被害予想を公開するなど、 防の 値 に 拡 張 し て (ス ケ ー リ ン グ 則 )与 え て い る 場 合 と 、 内

災上大きな問題として注目されている。また、首都直 下閣府が提示しているパラメータを単純化して与える特 性で地震が発生した場合、大被害を引き起こす要因とし て化モデルの場合の 2 通りでシミュレーションを行なった 。

注目されるのが、震源近傍で発生する指向性パルスや 長周期波である。
指向性パルス とは、断層面 上を破壊が進 行し、結果 と3.強震動予測結果と考察
3.1 強震動予測結果

して破壊の伝播方向からみて特定の方向の地震波が増 幅

本研究では図 2.2 に示すような長さ 60km、幅 30km、され強いパルス状の波が生ずる現象で、この現象は破 壊

北から 26°の走行で、角度 23°で潜り込むなフィリフ ィの伝播方向に直交して現れ、一般に震源近傍で断層面 とリピン海プレート上面の断層面をで[5]、震源 1（図 2 中直交方向に現れる。この影響により 1995 年兵庫県南部 地に記載）が震源となった場合、工学院大学で観測され る震では建物がなぎ倒されるような大被害をもたらされた 。 強震動をコンピュータシミュレーションで計算した。
また、想定されている地震のなかで、中央防災会議「首その結果を図 3.1 に示す。図は上から工学的基盤での都直下地震対策専門調査会」でも都心部への影響が大 きいとされ検討されたのが、M7.3 の東京湾北部地震である。

北（Ｘ）
深さ 32.7km

本研究の目的 は、この東京 湾北部地震が どのような 性東（Ｙ）質を持っているかを詳しく予測することである。これ に26°
深さ 32.7km
震源 1より、被害の想定やその軽減のためにとるべき対策な ど

幅 30km
深さ 20kmを考察する際に役立てることにもつながる可能性がある 。

2.強震動予測
2.1 強震動予測手法

図 2.1 断層モデル

図 2.2 断層、震源及び観測点配置

強震動予測は、震源、電波、サイトの各特性を適切にモデル化することが必要で、目的に応じて理論的手法 と経験的手法を使い分けており、本研究でも長周期側に 理論 的 手 法 (表 現 定 理 、 震 源 パ ラ メ ー タ )を 、 短 周 期 側 に 経験 的 手 法 (統 計 的 グ リ ー ン 関 数 )を そ れ ぞ れ 用 い 、 フ ィ ル
ター処理を施して重ね合わせたハイブリット手法である 。
本研究での強震動予測では、震源アスペリティと震源近 傍 の 強 震 動 特 性 [2]を 過 去 に 行 わ れ た ノ ー ス リ ッ ジ 地震においての、強震動シミュレーションと観測結果の 比D3-03033

図 2.3 すべり分布 Waldmodel(左)[3],内閣府 Model(右)次に、長周期側について、シミュレーション結果では
図 3.1 に示すように長周期成分は告示の応答スペクト ル程度である。しかし、値としては大きく、高層建物に 対する影響も十分大きと考えられるので、構造的被害な ども予測される。
3.3 本シミュレーションの指向性パルス
本研究のケーススタディの過程で、今回対象として いるような傾斜角の浅い断層では、特異な例を除き、あ まり指向性パルスは観測されないことが分かった。
指向性パルスが顕著に現れるような地震地盤面は図3.2 左側のように深い傾斜角を持っている。1 項で述 べたように、指向性パルスは一般に断層面と直行方向の 地震動成分に現れるため、走行角の深い断層面では断層 面の延長の地表面で顕著に現れる。一方、今回対象とし ている地震地盤面は図 3.2 右側のように傾斜角が浅いため 、地中の断層に先では指向性パルスが現れているが、そ の
図 3.1

左：wald モデル

表 3.1

予測の各数値

右：内閣府モデル
Northridge タイプ 東京湾北部タイプ

waldモデル 内閣府モデル
マグニチュード7.3
7.3
JMA震度
5強
6弱
410(gal)810(gal)
最大加速度
最大速度38(kine)
44(kine)4.まとめとこの先の研究指向
本研究は Northridge タイプと内閣府提示のタイプ 2 通りのシナリオで東京湾北部地震の強震動予測を行ったが 、

角度 小 震源角度 大

加速度波形、加速度応答スペ

直上で地震動を観測しても顕著に現れないと考えられる 。

図 3.2

断層のタイプ

工学院を観測点とした場合、地震動規模は震度 6 程度 と大きく、やはり大きな被害が予測されるが指向性パル スなど破壊力のあるが卓越する可能性は高くはない。今 後クトル(減衰 5%)、速度応答ス

2 つモデルによる地震の違いについてなどさらに検討 のペクトル(減衰 5%)の図である。

必要がある。またこの結果を参考に地震応答解析の入 力

3.2 地震動規模波にするなど、更なる検討が必要である。

地震動規模は、表 3.1 に示すように、まずマグニチ ュードはどちらも 7.3 である。また、加速度波形を見る と2 つのモデルでは、全体として、内閣府のモデルの方 が大きい。地震動の規模は最大加速度値 410（gal）内閣府モデル(NS)、最大速度値 45（kine）（NS）（レベル 2 程度）とかなり大規模であることがわかる。これは一部 JMA 神
戸波に匹敵する規模で非常に大きな地震動である。震 度は 5 強(wald モデル)から 6 弱(内閣府モデル)程度である。
応 答 ス ペ ク ト ル で は 、 比 較 対 照 と し て JMA 神 戸 波(N38W)の 応 答 ス ペ ク ト ル (5%)と 告 示 の 応 答 ス ペ ク ト ル(5%)を重ねて記載した。Wald モデルと内閣府モデルの大きな相違点は加速度応答スペクトルで内閣府モデルは 短周期が大きく現れていて、JMA 神戸波に 匹敵する。原 因は 内 閣 府 モ デ ル で ア ス ペ リ テ ィ 内 の 応 力 降 下 量 [9]と 呼ばれるパラメータが非常に大きかったためであると考 えられる。 応力降下量とは断層破壊に伴い、断層面に蓄 えられた歪みエネルギーが解放され、断層面上の応力が 降下する量を示す。この値が wald モデルは一律 6.5[MPa]としたのに対し、内閣府モデルではアスペリティにお いて 16.7[MPa]と非常に大きな値が設定されている。

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参考文献[1] 内閣府ホームページ（防災情報ページ）
http://www.bousai.go.jp/index.html[2] 久田 嘉章
震源アスペリティと震源近傍の強震動特性 2006 年[3] Wald, D. J., T. H. Heaton , K. W. Hudnut: The
SlipHistory of the 1994 Northridge, California,
EarthquakeDeterminedFromStrongMotion,Teleseismic,GPS, and Leveling Data, Bull.Seism.Soc.Am., V.86,
pp.49-70, 1996
[4] Building of the Seismological Society of America
89,3,pp. 579 〜 607,June 1999 Three-Dimensional
Finite-Difference Simulations of Long-Period strong
Motions in the Tokyo Metropolitan Area during the1990 Odawara Earthquake (Mj5.1) and the Great 1923
Kanto Earthquake (Ms8.2) in Japan
[5] 巨 大 地 震 に よ る 長 周 期 地 震 動 の 予 想 と 既 存 建 築 物 の耐震性と今後の課題[6] 首都圏を襲う可能性のある地震に備えて （資料）[7] 巨大地震と大規模構造物
大田 外木氣晴、座間 信作 著
共立出版
[8] 最新構造解析 第 2 版
柴田 明徳 著
森北出版株式会社[9] 久田 嘉章
建築の振動2006 年