"地震による対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法であって、前記対象鉄筋コンクリート造建物の耐震特性のように、地震被害を想定するために必須の事項を得るための第1の手順と、前記対象鉄筋コンクリート造建物の微動測定のように、1質点系の解析をする場合に必要とする処理と、ボーリングデータ等を利用することで、推定の精度向上が見込まれる処理とを選択的に、かつ、前記第1の手順による処理結果を基に事前に行う第2の手順と、地震発生による地震記録と前記第2の手順で得られた処理結果とを基に被害評価マトリックスを用いて前記対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する処理と、前記地震記録と前記第2の手順で得られた処理結果とを基に弾塑性応答解析を行い、該解析で得た塑性率から該対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する処理とを選択的に行う第3の手順と、を含むことを特徴とする鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法。前記第3の手順で用いる地震記録の代わりに、将来発生が想定される地震の予測地震動を用いる、ことを特徴とする請求項1に記載の鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法。しかし、先に述べた震度補正方法には次の課題がある。この方法では5つの推定方法により、事業所敷地にある建物の地震被害を推定する。この場合、少ない処理で地震被害を求める必要があるケースや、逆に、詳細かつ正確に地震被害を推定する必要があるケースがある。このようなときに、どの推定方法を選択して、解析を進めていくかは未定である。一方、地震の被害を推定評価するシステムには、次の課題がある。このシステムでは、地震計の設置が必要であり、特に、施設内震度分布などの観測をする場合には、多数の地震計の設置が必要である。このような地震計の設置には、費用と人的な作業を必要とする。さらに、各県の機関が震度マップを公表しているが、このマップは基準点での震度階を基に作成されている。しかし、基準点と対象点では表層地盤等の地盤特性に違いがあると、震度マップは対象地点の正しい震度階を表示していない。この発明の目的は、前記の課題を解決し、事前の調査ができる範囲に応じて地震被害を推定する場合や、正確に地震被害を推定する必要がある場合などに応じて、的確な地震被害の推定を可能にする鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法を提供することにある。前記の課題を解決するために、請求項1の発明は、地震による対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する方法であって、前記対象鉄筋コンクリート造建物の耐震特性のように、地震被害を想定するために必須の事項を得るための第1の手順と、前記対象鉄筋コンクリート造建物の微動測定のように、1質点系の解析をする場合に必要とする処理と、ボーリングデータ等を利用することで、推定の精度向上が見込まれる処理とを選択的に、かつ、前記第1の手順による処理結果を基に事前に行う第2の手順と、地震発生による地震記録と前記第2の手順で得られた処理結果とを基に被害評価マトリックスを用いて前記対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する処理と、前記地震記録と前記第2の手順で得られた処理結果とを基に弾塑性応答解析を行い、該解析で得た塑性率から該対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する処理とを選択的に行う第3の手順と、を含むことを特徴とする鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法である。請求項2の発明は、請求項1に記載の鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法において、前記第3の手順で用いる地震記録の代わりに、将来発生が想定される地震の予測地震動を用いる、ことを特徴とする。請求項1の発明によれば、第2の手順での選択や、第3の手順で、被害評価マトリックスを用いて対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定するか、塑性率を用いて対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定するかの選択が行えるので、事前の調査ができる範囲に応じて地震被害を推定する場合や、正確に地震被害を推定する必要がある場合に応じて、的確な地震被害の推定を可能にする。請求項2の発明によれば、地震記録の代わりに予測地震動を用いることで、発生が想定される将来の地震による被害を、現時点で正確に予測することを可能にする。次に、この発明の実施の形態について、図面を用いて詳しく説明する。実施の形態1この実施の形態による鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法のフローチャートを図1~図4に示す。これらのフローチャートで表される鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法は、次の6つの手法で形成されている。a.対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデル化手法b.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデル化手法c.近傍地震観測点の地下構造簡略モデル化手法d.対象鉄筋コンクリート造建物敷地と近傍地震観測点の計測震度差推定手法e.地震発生直後の対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害推定手法f.想定地震に対する対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害推定手法さらに、上記a~fの手法は詳細な各処理のステップから成っている。以下では、各手法について順に説明しながら、図1~図4の各ステップを説明していく。なお、上記aの対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルで用いる1質点系モデルは、対象鉄筋コンクリート造建物の重心に対象鉄筋コンクリート造建物の重量があるとして、この対象鉄筋コンクリート造建物を表すための手法である。また、上記eの地震発生直後の対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害推定で用いるIS値は、対象鉄筋コンクリート造建物の耐震性を表す値であり、この値が大きくなると耐震性が高くなる。さらに、フローチャートの内の符号は以下に述べるように、関連する文書番号を表している。a.対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルa1.対象鉄筋コンクリート造建物の決定と資料の収集地震による鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する対象鉄筋コンクリート造建物を選定し、その建物の耐震診断結果ならびにその建物の敷地あるいは近傍のボーリングデータを収集する。この際ボーリングデータは標準貫入試験が実施されているものを選定する。この対象鉄筋コンクリート造建物の決定と資料の収集の手法には、ステップS1~S3と、ステップS7、13、14とが該当する。a2.対象鉄筋コンクリート造建物における微動測定本提案手法では微動測定によって得られた微動記録から対象鉄筋コンクリート造建物の弾性周期ならびにその周期における減衰定数を推定し、さらに地盤の水平動と上下動のスペクトル比H/Vスペクトルを算出する。微動測定は、建物屋上あるいは最上階と1階基礎上および地盤の3地点で同時に行う。建物内の測定点は建物の剛心であることが望ましいが、現場の状況により適宜異動させる。地盤の測定点は建物の高さに相当する距離だけ建物から離すことが望ましいが、隣接する建物との距離や安全面を考慮して適宜配置する。最低限必要な微動の成分は、建物内部屋上と1階については直交する水平動2成分であり、地盤については直交する水平動2成分と上下方向である。この際、水平動の向きは建物の長辺方向と短辺方向に合わせておくことが望ましい。測定時間については、後述するRD法による減衰定数の推定のために30分以上が必要である。この対象鉄筋コンクリート造建物における微動測定の手法には、ステップS4、S8~S10と、ステップS15とが該当する。a3.測定された微動記録による建物の固有周期の推定1測定された微動記録は1ブロックの記録長を20.48秒として、10.24秒ずつずらしながら複数のブロック30分の測定ならば174ブロックに分割する。2分割された各ブロックの水平動のフーリエスペクトルを算出する。この際、ブロックごとに次式に示すCOS型のテーパーTPIを掛ける。また適切な平滑化も行う。ここでIはデータ番号、Nは1ブロック当たりのデータ数100Hzサンプリングならば、N=2048である。3ブロックごとに地盤の微動に対する屋上あるいは最上階の微動のフーリエスペクトル比伝達関数を算出する。4算出された全ての伝達関数を周波数ごとに平均する平均伝達関数。5次式に示す評価関数S1を用いて、平均伝達関数と各ブロックの伝達関数の差を算出し、この差が最も大きい伝達関数のブロックを削除する。ここで、n1、n2は平均と各ブロックの伝達関数の差を算出する差異に対象とする下限と上限の周波数に対応するデータ番号、Nnは対象となるデータ数、TFは各ブロックの伝達関数、TFavgは平均伝達関数である。6残ったブロックの数が20になるまで、4、5の操作を繰り返し、残った20ブロックの平均を対象鉄筋コンクリート造建物の伝達関数とする。7求められた伝達関数のピークから対象鉄筋コンクリート造建物の固有周波数固有周期を読み取る。この測定された微動記録による建物の固有周期の推定の手法には、ステップS11、S12が該当する。a4.測定された微動記録による建物の減衰定数の推定減衰定数の推定方法RD法については、次の通りである。RD法とは、ランダム応答波形を数多くの長さTの小サンプルに分割し、これを単に重ね合わせる方法である。この時、各小サンプルの初期値はランダム応答波形の極大値になるように分割する。この小サンプルを数多く重ね合わせることにより、ランダム成分はアンサンブル平均されて消え、自由振動波形成分のみが残る。図5にこの概念を示す。得られた自由振動波形に対して各ピーク振幅を測り、最小二乗法による対数減衰率を求め、減衰定数を算出する。RD法から推定される減衰定数は、系の固有振動数成分の狭帯域波を取り出す際に用いるバンドパスフィルターの特性や重ね合わせ方法などの解析条件に依存する。ここでは、小林2008による繰り返し計算を導入したRD法を用いる。小林2008によると、系の減衰定数hとRD法の最適なバンド幅Δfa/f0バンドパスフィルターのバンド幅を系の固有振動数で除した値には次の関係がある。そこで、Δf/f0と推定される減衰定数hの関係を図6のようにモデル化する。この仮定したモデルにおけるΔf/f0とhの関係は次式のようになる。また、数3式より数4式はとなる。あるΔf/f0を初期パラメータとして、RD法を用いhの値が求まると、両者の関係と数5式を用いて、論理的に系の減衰定数htを推定する事ができる。この論理値htから数3式より最適なΔfa/f0を再度設定し、繰り返しRD法を行うことで減衰定数を精度よく推定できる。繰り返し計算を用いたRD法の解析手順を以下に示す。1初期パラメータとしてΔf/f0=0.05、0.5の2点設定し、RD法を用いhを推定する。2推定された2点のhとΔf/f0の関係から、数5式を用い系の減衰定数の仮定値htを算出する。3htから数3式を用い最適な解析パラメータであるΔf/f0を求め、Δf/f0=Δfa/f0と設定し、再度RD法を用い提案法の推定値hを求める。4h≒htなら提案法による最終的な減衰定数をhとして終了。hがhtから離れていれば手順2へ。この測定された微動記録による建物の減衰定数の推定の手法には、ステップS5が該当する。a5.対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデル本研究では、境他2002の倣い、対象鉄筋コンクリート造建物を1質点系にモデル化する。復元力モデルはTakedaモデルTakedaetal.,1970とし、モデルの弾性周期は微動測定により推定される固有周期を用い、除荷剛性低下指数は0.5、減衰は瞬間剛性型であり、微動測定より得られた値を弾性周期に対する減衰定数として与える。ひび割れ時のせん断力は降伏せん断力の0.3倍、降伏時の等価剛性は初期合成の0.25倍、降伏後の剛性は初期合成の0.01倍とした図7。ベースシア係数は、神原長谷川2002を参考に2次診断のCTSDとした。この対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルの手法には、ステップS6が該当する。b.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルb1.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の観測H/Vスペクトル1地盤で測定された微動記録は1ブロックの記録長を20.48秒として、10.24秒ずつずらしながら複数のフロック30分の測定ならば174ブロックに分割する。2分割された各ブロックの水平動2成分、上下動1成分のフーリエスペクトルを算出する。この際、ブロックごとに次式に示すCOS型のデーパーTPIを掛ける。また適切な平滑化も行う。ここでIはデータ番号、Nは1ブロック当たりのデータ数100Hzサンプリングならば、N=2048である。3ブロックごとに以下の式にしたがって、H/Vスペクトルを算出する。ここで、HVはH/Vスペクトル、FH1、FH2はそれぞれ水平動のフーリエスペクトル、FUDは上下動のフーリエスペクトルを表す。4算出された全てのH/Vスペクトルを周波数ごとに平均する平均H/Vスペクトル。5次式に示す評価関数S2を用いて、平均H/Vスペクトルと各ブロックのH/Vスペクトルの差を算出し、この差が最も大きいH/Vスペクトルのブロックを削除する。ここで、n1、n2は平均と各ブロックの伝達関数の差を算出する際に対象とする下限と上限の周波数に対応するデータ番号、Nnは対象となるデータ数、HVは各ブロックのH/Vスペクトル、HVaveは平均H/Vスペクトルである。6残ったブロックの数が20になるまで4、5の操作を繰り返し、残った20ブロックの平均を対象鉄筋コンクリート造建物敷地の観測H/Vスペクトルとする。この対象鉄筋コンクリート造建物敷地の観測H/Vスペクトルの手法には、ステップS16が該当する。b2.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルの作成地下構造簡略モデルの作成に当たっては、対象鉄筋コンクリート造建物に可能な限り近傍のボーリングデータを収集しておくことが望ましい。この際、ボーリングデータには標準貫試験結果が記載されている必要がある。地下構造簡略モデルは、理論H/Vスペクトルのピーク周期とトラフと周期がb1対象鉄筋コンクリート造建物敷地の観測H/Vスペクトルで求めた観測H/Vスペクトルのそれらを満足する地下構造モデルを試行錯誤的に推定逆解析する方法を用いる。平成17~19年度の研究および本研究では表層と基盤の2層で地下構造を表現することを検討してきたが、ここでは測定されたH/Vスペクトルの再現性の高い、表層地盤、工学的基盤、基盤の3層構造を採用する。ただし、観測H/Vスペクトルのピークがどの周期においても3以下の場合は、表層のない2層構造とする。各層で設定される物性値は、層厚、S波速度、P波速度、密度の4種類であるが、P波速度と密度はLudwigetal.1970にしたがってS波速度より推定する。図8にLudwigetal.1970によるS波速度とP波速度、密度の関係を示す。表層の層厚はボーリングデータのN値が50未満の層の厚さ、S波速度はN値に応じて100~300m/sec程度を初期値として逆解析によって最適値を推定する。工学的基盤のS波速度は400~500m/sec程度とし、層厚は逆解析によって推定する。基盤のS波速度は1200m/secで固定し、層厚は半無限とする。なお、ボーリングデータがない場合は、後述する近傍の地震観測点におけるボーリングデータを代用する。あるいは近傍地震観測点の地下構造簡略モデルを初期値として、逆解析に用いる。逆解析では、表層については主にS波速度、工学的基盤については層厚を探索の対象とするが、観測H/Vスペクトルのピークあるいはトラフの周期を満足できない場合は表層の層厚、工学的基盤のS波速度についても探索することとする。理論H/Vスペクトルの計算には先名藤原2008の付属のCDに収録されたプログラムTremorDataViewが利用でき、独防災科学技術研究所から入手可能である。この対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルの作成の手法には、ステップS17が該当する。c.近傍地震観測点の地下構造簡略モデルc1.近傍地震観測点の選定対象鉄筋コンクリート造建物の近傍の地震観測点の候補としては、既に微動測定が行われているK-NET、KiK-net、県震度計設置地点が考えられる。既に観測されている地震記録の数や地震波記録の速報性を考えると、対象鉄筋コンクリート造建物敷地での計測震度の推定の基準点となる近傍の地震観測点としては、K-NETあるいはKiK-netの観測点が適切である。これらの記録は、独防災科学技術研究所の強震観測網のウエブサイト:http://www.kyoshin.bosai.go.jp/kyoshin/から入手可能である。この近傍地震観測点の選定の手法には、ステップS21、S22が該当する。c2.近傍地震観測点の観測H/Vスペクトル中国地方のK-NET、KiK-net、県震度計設置地点の微動測定は平成19年度までの研究で実施されている。また、その記録から算出された微動の観測H/Vスペクトルについても既に算出されている。なお、計算の方法はb1対象鉄筋コンクリート造建物敷地の観測H/Vスペクトルと同様である。この近傍地震観測点の観測H/Vスペクトルの手法には、ステップS29~S31が該当する。c3.近傍地震観測点の地下構造簡略モデルの作成近傍地震観測点の地下構造簡略モデルの作成方法は、b2対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルの作成と同様である。ただし、選定された近傍地震観測点がK-NET、KiK-net観測点の場合、K-NET観測点ではボーリングデータおよびPS検層結果、KiK-net観測点ではPS検層結果が公開されている。したがって、それらの情報を元に初期値を設定し、逆解析を行うことになる。この近傍地震観測点の地下構造簡略モデルの作成の手法には、ステップS32~S34が該当する。d.対象鉄筋コンクリート造建物敷地と近傍地震観測点の計測震度の差d1.近傍地震観測点の計測震度の算出気象庁が定める計測震度の算出方法気象庁1996にしたがって、計測震度を算出する。この近傍地震観測点の計測震度の算出の手法には、ステップS27、S64が該当する。d2.近傍地震観測点の基盤地震動の計算地表で観測された地震動から、c3近傍地震観測点の地下構造簡略モデルの作成で作成した地下構造簡略モデルを用いて1次元重複反射理論に基づいて近傍地震観測点の基盤における地震動工学的基盤への入力地震動を算出する。この際、各層のS波およびP波のQ値はそれぞれQS=10、QP=20と仮定する。この近傍地震観測点の基盤地震動の計算の手法には、ステップS23、S66が該当する。d3.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の基盤地震動の計算近傍地震観測点と対象鉄筋コンクリート造建物敷地との距離が近い場合には、d2近傍地震観測点の基盤地震動の計算で計算された基盤地震動を対象鉄筋コンクリート造建物敷地の基盤地震動としても差し支えない。しかし、この2点間の距離が離れ、対象としている地震の震源からの距離が著しく異なる場合は、後述のd5対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度の算出において、森川他2010によって補正を行う。この対象鉄筋コンクリート造建物敷地の基盤地震動の計算の手法には、ステップS24、S67が該当する。d4.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地表地震動の計算d3対象鉄筋コンクリート造建物敷地の基盤地震動の計算で求められた対象鉄筋コンクリート造建物敷地の基盤地震動から、b2対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルの作成で作成した地下構造簡略モデルを用いて1次元重複反射理論に基づいて対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地表における地震動を算出する。この際、各層のS波およびP波のQ値はそれぞれQS=10、QP=20と仮定する。この対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地表地震動の計算の手法には、ステップS25、S68が該当する。d5.対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度の算出d1近傍地震観測点の計測震度の算出と同様の方法気象庁、1996に基づいて計測震度を算出する。ただし、対象鉄筋コンクリート造建物敷地と近傍地震観測点の距離が離れ2km以上、対象とする地震の震源距離が異なる場合には、以下の示す処理を行う。森川他2010は、計測震度の距離減衰式を提案しており、その回帰モデルは、震源の深さ30kmを境とした2種類のモデルを設定している。ただし、preは計測震度の予測値、MWはモーメントマグニチュード、Xは断層最短距離kmである。各係数は、二段階回帰分析により、a1=0.63、b1=-0.0018、c1=-0.24、d1=0.0030、a2=0.48、b2=-0.0031、c2=1.08と決められている。ここで、基準点と対象点の基盤における計測震度の相対差とそれぞれの地点における距離減衰式による予測値の相対差は等しいと仮定する。よって、2点の震源距離の違いを補正した対象点の計測震度Inewは、補正前の計測震度Iold、距離減衰式による基準点の計測震度の予測値prerおよび対象点の計測震度の予測値preoを用いて、次式のように表される。この対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度の算出の手法には、ステップS26、S69が該当する。d6.2点間の計測震度差の推定近傍地震観測点で観測されている地震記録の全てに対して、本章で示す計算を行う。計算の結果、いずれかの地点で計測震度が負の値となる記録については、そのような記録の振幅は非常に小さく精度が低いことが考えられるため、排除する。残った記録について対象鉄筋コンクリート造建物敷地と近傍地震観測点の計測震度の差を算出する。これらの計測震度差を平均し、この平均値を対象鉄筋コンクリート造建物敷地と近傍地震観測点の計測震度の差とする。この2点間の計測震度差の推定の手法には、ステップS28が該当する。e.地震発生直後の対象鉄筋コンクリート造建物の被害推定e1.対象鉄筋コンクリート造建物敷地における計測震度の推定対象鉄筋コンクリート造建物敷地における計測震度の推定には2通りの方法がある。一つ目は近傍地震観測点で観測された地震記録から計測震度を算出し、これにd62点間の計測震度差の推定で求めた対象鉄筋コンクリート造建物敷地と近傍地震観測点の計測震度差を足す方法である。2つめは近傍地震観測点で得られた記録から、d2近傍地震観測点の基盤地震動の計算~d5対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度の算出の手順にしたがって対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度を推定する方法である。後述の1質点系弾塑性応答解析による鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定を行う場合は後者でなければならない。この対象鉄筋コンクリート造建物敷地における計測震度の推定の手法には、ステップS61、S62、S65が該当する。e2.大久保ら2003の被害評価マトリックスによる鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定大久保他2003は、林他2000のフラジリティ曲線の説明変数である地動の最大速度を計測震度に置き換え、図9のようなIS値と震度による被害評価マトリックスを提案しており、このマトリックスにしたがって対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する。この際に用いるIS値は、a1対象鉄筋コンクリート造建物の決定と資料の収集で収集した耐震診断の2次診断結果における各方面それぞれの最小IS値による。この大久保ら2003の被害評価マトリックスによる鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定の手法には、ステップS70、S71が該当する。e3.1質点系弾塑性応答解析による鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定e1対象鉄筋コンクリート造建物敷地における計測震度の推定で得られた対象鉄筋コンクリート造建物敷地における地震動を入力として、a5対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルで作成された1質点系モデルの弾塑性応答解析を行う。なお、この際の数値積分は線形加速度法による。この結果、求まった塑性率から図10の関係に基づいて対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定する。この1質点系弾塑性応答解析による鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定の手法には、ステップS71、S73、S74が該当する。f.想定地震に対する対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定e地震発生直後の対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定において観測された地震動の代わりに将来発生が想定される地震の予測地震動を用いることで、将来発生することが想定される地震に対する対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害予測が可能となる。ここでは、地盤の非線形性を考慮した経験的グリーン関数法Hartzell,1978;Irikura,1983などを用いて将来発生が想定される地震動を予測する方法を採用する。地盤の非線形化を考慮した経験的グリーン関数法の解析手順を以下に示す。また、概念図を図11に示す。1地下構造モデルおよび一次元弾性波動論例えばSchnabeletal.,1972を用いて、地表における中小地震の観測記録から工学的基盤波を推定する。2経験的グリーン関数法を用いて、工学的基盤波を合成する。3地盤の非線形モデルおよび一次元等価線形化理論を用いて、手順2で推定した合成波から地表での地震動を推定する。この手法には、ステップS41が該当する。f1.近傍地震観測点の地下構造詳細モデルの作成地盤の非線形特性を別途評価するためはより精度の高い地下構造モデルが必要となる。ここでは平成21年度報告書を参考にその手法について述べる。本研究では地震動の地中と地表の水平成分フーリエスペクトル比以降、地震H/Hスペクトルを正解値として逆解析を行い、地下構造モデルを推定する。地震H/Hスペクトルを算出する際に用いる地震記録は、以下に示す条件より決定する。1.地動最大加速度200gal以下2.マグニチュード4.0以上3.震央距離300km以内地震H/Hスペクトルは以下の式より算出する。ここに、SSNS、SSEWはそれぞれ地表で観測された地震動のNS成分、EW成分のフーリエスペクトルであり、SBNS、SBEWは地中で観測された地震動のNS成分、EW成分のフーリエスペクトルである。なお、フーリエスペクトルの算出には観測された波形のS波初動を目視で読み取り、その初動から20.48秒間の記録を用いる。平滑化にはParzenwindowを用い、バンド幅は一律0.2Hzとする。本件研究では用いた記録のうち、比較的SN比が高いと考えられる5記録を選定し、平均することで、各観測点における地震H/Hスペクトルを算出する。地下構造モデルの物性値は、地盤内各層の層厚H、密度ρ、S波速度VS、Q値とする。ここで、Q値は周波数に依存しないものとする。層厚は、工学的基盤以浅の場合、ボーリングデータに記載されている土質区分によって分割し、さらに、層厚が5m以上の層は、層厚が5m以下となるように等分割する。工学的基盤以深の場合には、ボーリングデータに記載されている層厚を用いて設定した。密度は、Ludwigetal.1970による経験的な関係からS波速度の従属パラメータとして与えた。ここで、密度を算出する際のS波速度は、ボーリングデータに記載されている値を用いる。S波速度とQ値は、遺伝的アルゴリズム以後、GA山中石田、1995を用いた逆解析により推定する。逆解析の対象とするのは、前節で推定した地震H/Hスペクトルであり、これと1次元重複反射理論に基づいて推定される論理伝達関数とが一致するように、指定した範囲内でS波速度とQ値を設定する。探索範囲については、ボーリングデータに記載されている値を参考にして、設定する。但し、ボーリングデータの最下層が逆転層となっている場合は、前層の値を用いて1層に置換し、探索範囲を設定する。また、最下層に限らず、極端な逆転層が見られる場合には、総伝達時間を変化させないようにS波速度を平均し、その層を1層に置換する。さらに、解析の結果、人為的に逆転層が作成される場合には、逆転層が生じないように解析範囲を設定し、再度解析を行う。解析は、個体数:40固体、交差確率:70、突然変異率:1、世代数:1000世代で、乱数の初期値を変えて10回の試行を行う。本研究では、このうち、数13式に示す評価関数から算出される誤差が最小となるものを解とする。ここにNはデータ数、Aobsfkは地震H/Hスペクトル、Acalfkは1次元重複反射理論から算定した理論伝達関数である。この近傍地震観測点の地下構造詳細モデルの作成の手法には、ステップS48が該当する。f2.地盤の非線形モデル地盤の非線形モデルについては、KiK-net観測点のように地表と地中で記録が得られているような地点では、観測記録に基づいて観測点固有の地盤非線形モデルを同定することが望まれる。以下にその手法を示す。なお、観測記録に基づく地盤非線形モデルの同定が不可能な場合は、既存の地盤非線形モデル例えば、古山田他、2003などを用いる。ここでは、等価線形化法に基づく一次元地震応答解析DYNEQ吉田末富、1996と遺伝的アルゴリズムGA山中石田、1995を組み合わせた逆解析により、地盤の非線形特性を同定する。同定の流れを図12に示す。地中と地表で強震記録が得られている観測点における観測された地中と地表の地震動のスペクトル比は一次元等価線形化法による一次元地震応答解析で説明できると仮定する。この地盤の地震応答解析に必要な各層の物性値は、層厚H、密度ρ、S波速度VS、非線形特性G-γ、h-γ曲線である。このうち、層厚H、密度ρおよび初期S波速度VS0は既知とし、非線形特性はHardin-DrnevichHDモデルHardinetal.,1972で次式のように与えられるものとする。ここで、G/G0はせん断剛性比、hは減衰定数、γはせん断ひずみ、hminは最小減衰定数であり、各層に対する未知パラメータは、規準せん断ひずみγref、最大減衰定数hmaxとなる。逆解析は、観測された地中と地表の地震動のスペクトル比を適切に説明できる最適なパラメータを探索すること、つまり、次式の評価関数Fmisfitを最小とする地盤パラメータを同定することとなる。ここに、Nはスペクトル比のデータ数、Aobsfk、Acalfkはそれぞれ周波数fkにおける観測および論理スペクトル比である。この地盤の非線形モデルの手法には、ステップS49が該当する。f3.想定地震の断層モデル想定地震の断層モデルは、既に設定されているものがある場合はそれを用いる。特に設定されていない場合は、国の地震調査委員会が提案している強震動のレシピ地震調査研究推進本部に基づいて断層モデルを設定する。この想定地震の断層モデルの手法には、ステップS42が該当する。f4.近傍地震観測点における中小地震記録の選定経験的グリーン関数のとして用いられる地震の震源は想定される地震の震源の位置に出来るだけ近く、地震波の伝播経路が同一とみなせ、またそのメカニズムも出来るだけ類似していることが望ましい。この近傍地震観測点における中小地震記録の選定の手法には、ステップS43、S44が該当する。f5.近傍地震観測点の基盤における中小地震の地震動の推定地表で観測された地震動から、f1近傍地震観測点の地下構造詳細モデルの作成で作成した地下構造詳細モデルを用いて1次元重複反射理論に基づいて近傍地震観測点の基盤における地震動工学的基盤への入力地震動を算出する。この際、各層のS波およびP波のQ値はf2地盤の非線形モデルで求めた地盤非線形モデルの微小ひずみ時の値を用いる。QP=QS×2とする。この近傍地震観測点の基盤における中小地震の地震動の推定の手法には、ステップS45が該当する。f6.近傍地震観測点における想定地震の基盤地震動近傍地震観測点の基盤における想定地震の地震動は経験的グリーン関数法によって合成する。経験的グリーン関数法は、発震機構や破壊伝播経路が大地震と共通する中小地震の観測記録をグリーン関数として考え、それを断層の破壊過程に合わせて重ね合わせることにより大地震の地震動を評価する方法である。この方法はHartzell1978によって提案され、当初は一様な断層破壊を仮定して長周期地震動を評価する問題に適用されていた。しかし、その後、より短周期の地震動を対象とする工学の分野で、入力地震動の予測手法として注目され、評価方法に改良が重ねられてきた。ここでは、このうち本研究に使用する三宅他1999の評価式を示す。小地震と大地震との位置関係が図13に示すような場合を考える。このとき、波形合成の評価式は以下の式で表される。ここに、Utは大地震に対する合成波形、utは小地震に観測波形、nL、nW、nDは重ね合わせ数、Cは応力降下量の比、はたたみ込み積分を意味する。Ftは大地震と小地震のすべり速度関数の違いを表現した補正関数であり、Tは大地震の立ち上がり時間である。Vsはせん断波速度、Vrは破壊伝播速度である。波形合成のためのパラメータとなるnL、nW、nD、Cは大地震と小地震の変位および加速度振幅スペクトルの平坦レベルから導出される。ここで、U0、u0は大地震および小地震の変位振幅スペクトルの平坦レベル、M0、m0は大地震および小地震の地震モーメントである。なお、大地震と小地震の断層パラメータ間に相似則を仮定すると重ね合わせ数は、と表され、数20式は、と置換することができる。一方、大地震および小地震の加速度振幅スペクトルの平坦レベルの間には、と表すことができる。ここで、A0、a0はそれぞれ大地震および小地震の加速度振幅スペクトルの平坦レベルである。したがって、3つの重ね合わせ数を特に区別する必要がある場合を除き、数22式および数22式を用いて、重ね合わせ数、応力降下量を評価することも可能である。この近傍地震観測点における想定地震の基盤地震動の手法には、ステップS46が該当する。f7.近傍地震観測点における想定地震の地表地震動f6近傍地震観測点における想定地震の基盤地震動で合成された基盤地震動をもとにf2地盤の非線形モデルの地盤の非線形モデルおよび一次元等価線形化理論を用いて地表での地震動を推定する。一次元等価線形化理論のプログラムとしては、SHAKESchnabeletal.,1972やDYNEQ吉田末富,1996などが利用できる。この近傍地震観測点における想定地震の地表地震動の手法には、ステップS47が該当する。以上、上記aの対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデル~上記fの想定地震に対する対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害推定の6つの手法をそれぞれ形成する各処理のステップについて、詳細に説明した。次に、先に示した図1~図4のフローチャートでこれらの手法がどのように使用されているかを説明する。現在では、各県の機関が震度マップを公表しているが、このマップは基準点での震度階を基に作成されている。しかし、基準点と対象点では表層地盤等の地盤特性に違いがあると、震度マップは対象地点の正しい震度階を表示しない。そこで、図14に示すように、観測点の計測震度から対象鉄筋コンクリート造建物の震度を算出するために、対象鉄筋コンクリート造建物の地盤と、対象鉄筋コンクリート造建物の微動を測定することにより、震度を算出する。このために、鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法は体系化された事前調査処理と、同じく体系化された推定処理とを行う。事前調査処理には、図1~図3に示すように、ステップS1~S17と、ステップS21~S34と、ステップS41~47とが該当し、推定処理には、図4に示すように、ステップS61~S74が該当する。特に、事前調査処理では、必須の処理として次のものがある。対象鉄筋コンクリート造建物の決定ステップS1対象鉄筋コンクリート造建物の耐震診断結果ステップS2対象鉄筋コンクリート造建物の微動測定位置の決定ステップS8対象鉄筋コンクリート造建物の微動測定ステップS9対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地盤の微動記録ステップS15近傍観測点の選定ステップS21近傍観測点の地震動地表ステップS22近傍観測点の微動測定ステップS29近傍観測点の地盤の微動記録ステップS30事前調査処理では、これらの必須の処理から結果が導き出せる処理として、次のものがある。対象鉄筋コンクリート造建物のIs2次診断ステップS7対象鉄筋コンクリート造建物敷地のH/VスペクトルステップS16対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルステップS17近傍観測点の地震動基盤ステップS23対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動基盤ステップS24対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動地表ステップS25対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度ステップS26近傍観測点の計測震度ステップS272点間の計測震度の差ステップS28近傍観測点のH/VスペクトルステップS31近傍観測点の地下構造簡略モデルステップS32事前調査処理では、1質点系の解析をする場合に必要とする処理として次のものがある。なお、1質点系の処理は必須ではない。対象鉄筋コンクリート造建物のCTUSD2次診断ステップS3対象鉄筋コンクリート造建物の上階の微動記録ステップS4対象鉄筋コンクリート造建物の減衰定数ステップS5対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルステップS6対象鉄筋コンクリート造建物の1Fの微動記録ステップS10対象鉄筋コンクリート造建物の伝達関数ステップS11対象鉄筋コンクリート造建物の固有周期ステップS12さらに、事前調査処理では、精度の向上が見込まれる処理として次のものがある。なお、精度向上の処理は必須ではない。対象鉄筋コンクリート造建物敷地のボーリングデータステップS13対象鉄筋コンクリート造建物敷地のN値構造ステップS14近傍観測点のPS検層ボーリングデータステップS33近傍観測点のN値速度構造ステップS34想定地震による被害想定を行うときに必要とする処理として次のものがある。なお、想定地震による被害想定処理は必須ではない。この想定地震による被害想定処理は、図3に示すフローチャートの部分に該当する。想定地震のシナリオの設定ステップS41断層モデルの設定ステップS42近傍観測点の中小地震の選定ステップS43近傍観測点の中小地震動地表ステップS44近傍観測点の中小地震動基盤ステップS45近傍観測点の想定地震動基盤ステップS46近傍観測点の想定地震動地表ステップS47近傍観測点の地下構造詳細モデルステップS48地盤の非線形モデルステップS49一方、推定処理では、必須の処理として次のものがある。地震発生ステップS61近傍観測点の地震記録ステップS62大久保らの被害評価マトリックスステップS70推定処理では、これらの必須の処理から結果が導き出せる処理として、次のものがある。近傍観測点の計測震度ステップS64対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度ステップS69対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定ステップS71推定処理では、1質点系の解析をする場合に必要とする処理として次のものがある。近傍観測点の地震動地表ステップS65近傍観測点の地震動基盤ステップS66対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動基盤ステップS67対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動地表ステップS681質点系弾塑性応答解析ステップS73塑性率ステップS74この実施の形態では、事前の調査等を行うための事前調査処理が行われる。事前調査処理では、ステップS1対象鉄筋コンクリート造建物の決定の後、ステップS2対象鉄筋コンクリート造建物の耐震診断結果、ステップS8対象鉄筋コンクリート造建物の微動測定位置の決定、ステップS13対象鉄筋コンクリート造建物敷地のボーリングデータ、ステップS21近傍観測点の選定、ステップS41想定地震のシナリオの設定に分かれる。このとき、必須の処理は平行して行われ、これらの必須の処理から結果が導き出せる処理は、必須の処理の後で自動的に行われる。以下の分かれる処理も同様である。ステップS1に続いてステップS2を行うと、この後、1質点系の解析を行うか否かの選択により、処理が分かれる。1質点系の解析を行わないとき、ステップS7対象鉄筋コンクリート造建物のIs2次診断の後、推定処理に進む。このとき、推定処理のステップS70で、ステップS7の対象鉄筋コンクリート造建物のIsを用いる。1質点系の解析を行うとき、ステップS3対象鉄筋コンクリート造建物のCTUSD2次診断、ステップS6対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルの後、推定処理に進む。このとき、推定処理のステップS73で、ステップS6で作成した対象鉄筋コンクリート造建物の1質点系モデルを用いる。また、ステップS6では、ステップS3とステップS5とが1つになっているが、これは、後述のステップS5による対象鉄筋コンクリート造建物の減衰定数と、後述のステップS12による対象鉄筋コンクリート造建物の固有周期をステップS6が用いることを示している。以下の合わさる処理も同様である。ステップS1に続いてステップS13を行うと、ステップS14対象鉄筋コンクリート造建物敷地のN値構造、ステップS17対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルの後、推定処理に行く。このとき、推定処理のステップS68で、ステップS17で作成した対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地下構造簡略モデルを用いる。また、ステップS17では、ステップS14とステップS16が合わさっている。ステップS1に続いてステップS8を行うと、ステップS9対象鉄筋コンクリート造建物の微動測定を行う。この後、ステップS4対象鉄筋コンクリート造建物の上階の微動記録、ステップS10対象鉄筋コンクリート造建物の1Fの微動記録、ステップS15対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地盤の微動記録に分かれる。ステップS4を行うと、ステップS5対象鉄筋コンクリート造建物の減衰定数を行う。この後、ステップS6以降を行う。ステップS10を行うと、ステップS11対象鉄筋コンクリート造建物の伝達関数、ステップS12対象鉄筋コンクリート造建物の固有周期を行う。ステップS11では、ステップS4、ステップS10、ステップS15が合わさっている。この後、ステップS6以降を行う。ステップS15を行うと、ステップS16対象鉄筋コンクリート造建物敷地のH/Vスペクトルを行い、この後、ステップS17以降の処理を行う。ステップS1に続いてステップS21近傍観測点の選定を行うと、ステップS22近傍観測点の地震動地表、ステップS29近傍観測点の微動測定、ステップS33近傍観測点のPS検層ボーリングデータ、後述のステップS43に分かれる。ステップS21に続いてステップS22を行うと、ステップS23近傍観測点の地震動基盤、ステップS27近傍観測点の計測震度に分かれる。ステップS23を行うと、ステップS24対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動基盤、ステップS25対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動地表、ステップS26対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度、ステップS282点間の計測震度の差を行う。ステップS23では、ステップS22とステップS32とが合わさっている。ステップS28の後、推定処理に行く。推定処理のステップS69で、ステップS28の2点間の計測震度の差を用いる。また、ステップS22の後、ステップS27近傍観測点の計測震度を行うと、ステップS28以降を行う。ステップS25では、ステップS17とステップS24が合わさっている。ステップS21に続いてステップS29を行うと、ステップS30近傍観測点の地盤の微動記録、ステップS31近傍観測点のH/Vスペクトル、ステップS32近傍観測点の地下構造簡略モデルを行う。ステップS32では、ステップS31とステップS34とが合わさっている。ステップS32の後、推定処理に行くと、ステップS66で、ステップS32の近傍観測点の地下構造簡略モデルを用いる。ステップS21に続いてステップS33を行うと、ステップS34近傍観測点のN値速度構造を行う。この後、ステップS32以降を行う。ステップS21に続いて推定処理に行くと、この処理のステップS62に進む。このとき、ステップS21で選定された近傍地震観測点の地震記録を、推定処理のステップS62で用いる。ところで、ステップS1に続いてステップS41を行うと、ステップS42断層モデルの設定、ステップS48近傍観測点の地下構造詳細モデルに分かれる。ステップS42を行うと、この後、ステップS43近傍観測点の中小地震の選定、ステップS44近傍観測点の中小地震動地表、ステップS45近傍観測点の中小地震動基盤、ステップS46近傍観測点の想定地震動基盤、ステップS47近傍観測点の想定地震動地表を行う。ステップS43では、ステップS42とステップS21とが合わさり、ステップS45ではステップS48とステップS44とが合わさり、ステップS47では、ステップS46と後述のステップS49とが合わさっている。ステップS47の後は推定処理に行く。このとき、推定処理のステップS62の地震記録の代わりに、ステップS47の近傍観測点の想定地震動を推定処理で用いる。また、ステップS41に続いてステップS48を行うと、ステップS49地盤の非線形モデルを行うか、または、ステップS45以降を行うかを、選択可能である。ステップS49を行うと、この後、ステップS47以降を行う。さらに、ステップS1に続いてステップS21を行うと、ステップS43以降を行うことが可能である。鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法では、地震の発生やシミュレーションがあると、ステップS61地震発生、ステップS62近傍観測点の地震記録を行う。ステップS62では、ステップS21とステップS61とが合わさっている。ステップS62の後、ステップS63で時刻波形の計算を行わないとき、ステップS64近傍観測点の計測震度、ステップS69対象鉄筋コンクリート造建物敷地の計測震度、ステップS70大久保らの被害評価マトリックス、ステップS71対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定を行う。ステップS69では、ステップS28とステップS64とが合わさり、ステップS70では、ステップS7とステップS69とが合わさっている。また、ステップS63で時刻波形の計算を行うとき、1質点系の解析を行う。つまり、ステップS63の後、ステップS65近傍観測点の地震動地表、ステップS66近傍観測点の地震動基盤、ステップS67対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動基盤、ステップS68対象鉄筋コンクリート造建物敷地の地震動地表を行う。ステップS66では、ステップS32とステップS65とが合わさり、ステップS68では、ステップS17とステップS67が合わさっている。ステップS68の後、ステップS72で、応答解析を行わないとき、ステップS69~S71を行う。ステップS72で応答解析を行うとき、ステップS731質点系弾塑性応答解析、ステップS74塑性率を行い、この後、ステップS71を行う。ステップS73では、ステップS6とステップS68が合わさっている。このように、この実施の形態による鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法では、必須の処理、必須の処理から結果が導き出せる処理であって必須ではない処理、1質点系の解析をする場合に必要とする処理であって必須ではない処理、想定地震による被害想定をする処理であって必須ではない処理に分けて体系化したので、各所で1質点系の解析をするか、また、精度向上の処理をするか等を、選択することが可能であるので、最少の必須の処理で推定処理を可能にする手順や、ステップ数は多くなるが、高精度の推定処理を可能にする手順などを選ぶことができる。例えば、最少の必須のテップ数で推定処理をするための手順は、ステップS1対象鉄筋コンクリート造建物の決定、ステップS2対象鉄筋コンクリート造建物の耐震診断結果、ステップS7対象鉄筋コンクリート造建物のIs2次診断の3ステップの後、推定処理のステップS70被害評価マトリックスに行く。このとき、事前調査処理では、ステップS1、ステップS2が必須であり、推定処理では、ステップS61、ステップS62、ステップS70が必須であり、合計で5ステップである。また、例えば、ステップS2対象鉄筋コンクリート造建物の耐震診断結果の後で、ステップS3対象鉄筋コンクリート造建物のCTUSD2次診断に行くことにより、1質点系の解析を行うことが可能である。また、この実施の形態によれば、ステップS41~S49を行うことにより、推定処理で地震記録の代わりに予測地震動を用いるので、発生が想定される将来の地震による被害を、現時点で正確に予測することを可能にする。つまり、この実施の形態によれば、鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定手法を体系化し、ルーチンワークで被害想定を行うことが可能である。この結果、この実施の形態によれば、対象鉄筋コンクリート造建物の計測震度と対象鉄筋コンクリート造建物の耐震性とを基に被害評価マトリックスを用いて、対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定するか、1質点系を基に弾塑性応答解析で得た塑性率から、対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定するか等の選択や、さらに、想定地震による被害想定を行うときの処理つまりステップS41~S49を利用するかの選択が行えるので、必要に応じた的確な地震被害の推定を可能にする。また、基準点と対象点では表層地盤等の地盤特性に違いがあると、震度マップは対象地点の正しい震度階を表示しなかった。しかし、この実施の形態によれば、上記a2の対象鉄筋コンクリート造建物における微動測定の処理で、つまり、ステップS4、S8~S10、S15で、対象鉄筋コンクリート造建物の地盤、対象鉄筋コンクリート造建物の微動を測定することにより、観測点の計測震度から対象鉄筋コンクリート造建物の震度を算出し、算出結果を基に対象鉄筋コンクリート造建物の地震被害を推定することができる。実施の形態2この実施の形態では、実施の形態1による鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法をコンピュータで使用するために、この方法をソフト化する。このために、例えば1質点系の解析を行わない指示を入力装置から入力すると、ステップS3~S6と、ステップS10~S12、ステップS65~S68、ステップS73、S74を行わないようにして処理を進めていき、また、想定地震による被害想定を行わない指示を入力装置から入力すると、ステップS41~S49を行わないようにして処理を進めていく。こうした分岐点では、コンピュータの入力装置からの指示で処理を選択する等の改変を行えば、鉄筋コンクリート造建物の地震被害の推定方法のソフト化を容易に行うことができる。"