JP2003155776A - Vibration resistant design processing method taking earthquake risk as index, vibration resistant design processor and program for it - Google Patents

Vibration resistant design processing method taking earthquake risk as index, vibration resistant design processor and program for it

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JP2003155776A
JP2003155776A JP2001353086A JP2001353086A JP2003155776A JP 2003155776 A JP2003155776 A JP 2003155776A JP 2001353086 A JP2001353086 A JP 2001353086A JP 2001353086 A JP2001353086 A JP 2001353086A JP 2003155776 A JP2003155776 A JP 2003155776A
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seismic
cost
risk
earthquake
building
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Kuniaki Yamagishi
邦彰 山岸
Masaharu Tanigaki
正治 谷垣
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Mitsui Construction Co Ltd
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Mitsui Construction Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To perform vibration resistant design at minimum cost through evaluation on damage due to an earthquake. SOLUTION: A target earthquake risk is set by a target earthquake risk setting means 10, and the degree of damage, vibration resistant performance and the restriction conditions on the cost of each part of a building as a design object are analyzed by various types of analyzing means. The design specifications for minimizing the cost within a range meeting the target earthquake risk are computed by a cost optimizing and analyzing means 15. Thus, vibration resistant design taking an earthquake risk as an index is performed.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は,地震損失額(地震
リスク)を指標として,建築コストを勘案しながら,建
築物の耐震設計を行う技術に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a technique for performing seismic design of a building while taking the construction cost into consideration by using an earthquake loss amount (earthquake risk) as an index.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来,地震による損害を評価するシステ
ムとして,地震損害評価システム(特開平11−175
623)がある。これは,過去の地震発生データや活断
層から建設地に想定される地震動強さを推定し,地盤の
液状化や地盤振動に伴う建築物の被害率を計算して地震
による損害を評価し,各地域ごとの支払保険金額等を評
価するシステムである。しかし従来,地震による損害の
評価から,耐震設計を行う技術は見当たらない。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a system for evaluating damage caused by an earthquake, an earthquake damage evaluation system (Japanese Patent Laid-Open No. 11-175)
623). This is to estimate the earthquake motion strength expected in the construction site from past earthquake occurrence data and active faults, calculate the damage rate of the building due to ground liquefaction and ground vibration, and evaluate the damage due to the earthquake. It is a system that evaluates the amount of insurance paid for each region. However, until now, no technology for seismic design has been found based on the evaluation of damage caused by an earthquake.

【0003】従来の耐震設計手法では,イニシャルの仕
様および価額の決定のみに設計の重心が置かれており,
地震による建築物の損傷の改修費用など,経年により生
じるコストに対する意識が希薄であった。また,実際の
地震危険性の地域差は大きいと考えられるが,現行の建
築基準法では工学的判断によりその地域差が小さく,地
震による損失(地震リスク)が設計に反映されることが
ほとんどなかった。これにより耐震性能(設計)と地震
リスクの関係があいまいであり,事業主の耐震に対する
インセンティブが働かなかった。
In the conventional seismic design method, the center of design is placed only on the specification of initials and the determination of price.
There was little awareness of the costs that occur over the years, such as the cost of repairing damage to buildings due to the earthquake. In addition, although it is considered that the actual regional difference in earthquake risk is large, the regional difference is small under the current Building Standards Law due to engineering judgment, and the loss due to earthquake (earthquake risk) is rarely reflected in the design. It was As a result, the relationship between seismic performance (design) and seismic risk was ambiguous, and the business owner's incentive for earthquake resistance did not work.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来の技術では,設計
図書から地震リスクを計算する方法は既にあるが,地震
リスクから設計仕様を決定する手法はなく,設計者の勘
とトライ・アンド・エラーに頼らざるを得なかった。ま
た,地震リスクを規定する設計仕様は無限にあるが,そ
の中でコストが最低となる仕様を探すことは困難であっ
た。
In the conventional technology, there is already a method of calculating the earthquake risk from the design document, but there is no method of determining the design specification from the earthquake risk, and the intuition of the designer and the trial and error. I had to rely on. In addition, there are an unlimited number of design specifications that specify earthquake risk, but it was difficult to find a specification with the lowest cost.

【0005】本発明は,上記問題点の解決を図り,地震
による損害の評価から,コストが最小となる耐震設計を
行うことを目的とする。
An object of the present invention is to solve the above-mentioned problems and to carry out seismic design which minimizes the cost from the evaluation of damage caused by an earthquake.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は,上記課題を解
決するため,地震リスクを耐震性能指標と考えて,地震
リスクを指向した耐震設計を行うことを特徴とする。す
なわち,本発明は,目標となる地震リスクを指定して各
部位の制約条件を設定すれば,それらをもとに自動的に
設計を進めていく手段を持つことを特徴とする。また,
同一の地震リスクに対して無数の設計仕様が存在する
が,それらの設計仕様の中でコストが最小となる設計仕
様を,自動的に算定することを特徴とする。
[Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the present invention is characterized in that earthquake risk is considered as an index of seismic performance, and seismic design directed to seismic risk is performed. That is, the present invention is characterized by having means for automatically designing a target earthquake risk by designating the constraint condition of each part by designating the target earthquake risk. Also,
There are innumerable design specifications for the same earthquake risk, but the feature is that the design specification with the lowest cost is automatically calculated.

【0007】本発明が,従来技術と大きく異なる点は,
地震リスクを指向した設計を行うこと,指定された地震
損失額(地震リスク)の範囲内でコストが最小となる設
計を行うことである。
The major difference between the present invention and the prior art is that
Designing for earthquake risk, and designing for minimum cost within the specified earthquake loss amount (earthquake risk).

【0008】図1は,本発明の概要を従来技術と対比し
て説明するための図である。本発明は,図1(A)に示
すように,最初に目標地震リスクを設定する。次に設計
対象となる建築物の各部位の損傷度,耐震性能,コスト
に関する制約条件を解析し,解析した制約条件から目標
地震リスクを満たす範囲内でコストが最小となる設計仕
様を算定する。
FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the present invention in comparison with the prior art. The present invention first sets a target earthquake risk, as shown in FIG. Next, the constraint conditions regarding the degree of damage, seismic performance, and cost of each part of the building to be designed are analyzed, and the design specifications that minimize the cost within the range that satisfies the target earthquake risk are calculated from the analyzed constraint conditions.

【0009】従来技術による設計では,例えば図1
(B)に示すように,最初に建設コストを設定し,その
コスト設定値を満たす設計を行う。その後に地震リスク
を評価し,建築基準法に適合しているかどうかを検査
し,適合していない場合には再設計する。設定されたコ
スト内で目標地震リスクを満たすことができない場合に
は,建設コストを再設定する。
In the prior art design, for example, FIG.
As shown in (B), the construction cost is first set, and the design that satisfies the cost setting value is performed. After that, evaluate the seismic risk, inspect whether it complies with the Building Standards Law, and redesign if it does not. If the target earthquake risk cannot be met within the set cost, the construction cost is reset.

【0010】従来技術による設計によれば,目標地震リ
スクを満たす設計がコスト的に必ずしも最適であるとは
限らないが,本発明によれば,最小(最適)コストの設
計が可能になる。また,本発明によれば,耐震性能の設
定に合理性を持たせることが可能になる。
According to the design according to the prior art, the design satisfying the target earthquake risk is not always optimum in cost, but the present invention enables the design with the minimum (optimum) cost. Further, according to the present invention, it becomes possible to make rational setting of seismic performance.

【0011】[0011]

【発明の実施の形態】以下,本発明の一実施の形態を図
を用いて説明する。図2は,本発明による耐震設計シス
テムの構成例を示す図である。耐震設計処理装置1は,
CPUおよびメモリなどからなる装置であり,ソフトウ
ェアプログラムによって実現される目標地震リスク設定
手段10,地震危険度解析手段11,損傷度評価解析手
段12,グレード損傷度解析手段13,コストグレード
解析手段14,コスト最適化解析手段15,設計仕様・
部材選定手段16および設計のための各種データが格納
されているデータベース17を備える。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of the seismic design system according to the present invention. Seismic design processor 1
A target earthquake risk setting means 10, an earthquake risk analysis means 11, a damage degree evaluation analysis means 12, a grade damage degree analysis means 13, a cost grade analysis means 14, which is a device including a CPU and a memory, and which is realized by a software program. Cost optimization analysis means 15, design specifications
A member selecting means 16 and a database 17 in which various data for design are stored are provided.

【0012】本システムは,用途,耐用年数,地震環
境,コスト等の情報を,データベース17に記録されて
いる歴史地震データ,活断層データ,地震地体構造,被
害データ,地震動データ,解析データ,設計データ,見
積データ等の様々なデータを利用して解析し,設定され
た目標地震リスクに対してコストが最小となる設計仕様
を割り出すシステムである。以下,図2に示す各手段が
行う処理の詳細について順次説明する。
This system is used to record information such as use, useful life, earthquake environment, cost, etc. in the database 17 such as historical seismic data, active fault data, seismic structure, damage data, seismic motion data, analysis data, It is a system that uses various data such as design data and estimate data to analyze and determine the design specifications that minimize the cost for the set target earthquake risk. The details of the processing performed by each unit shown in FIG. 2 will be sequentially described below.

【0013】〔目標地震リスクの設定〕目標地震リスク
設定手段10は,耐震設計において目標となる地震リス
クを設定する。図3に,目標地震リスクの設定方法の例
を示す。設定の方法としては,(1)直接設定,(2)
総コスト最小化原理による設定,(3)工学的判断によ
る数値化等の様々な方法がある。目標地震リスク設定手
段10は,利用者が選択した設定方法に従って,地震リ
スクを数値化した情報を入力し,以後の耐震設計の目標
として設定する。
[Setting of Target Earthquake Risk] The target earthquake risk setting means 10 sets a target earthquake risk in seismic design. Figure 3 shows an example of how to set the target earthquake risk. The setting method is (1) direct setting, (2)
There are various methods such as setting based on the principle of minimizing the total cost and (3) quantification based on engineering judgment. The target seismic risk setting means 10 inputs the numerical information of the seismic risk according to the setting method selected by the user, and sets the seismic risk as a target for subsequent seismic design.

【0014】(1)直接設定 地震動(再現)期待値に必要な再現期間から耐用年数に
おけるその地震動に遭遇する確率Probが求まる。次
式において,Tは地震動再現期間,Nは耐用年数であ
る。
(1) Directly set earthquake motion (reproduction) The probability Prob of encountering the earthquake motion during its useful life can be obtained from the reproduction period required for the expected value. In the following equation, T is the earthquake motion reproduction period and N is the useful life.

【0015】 Prob=1−(1−1/T)N …(式1) 例えば,耐用年数を50年とする建築物が,再現期間5
00年(およそ500年に1回程度発生する大地震)の
地震を受ける場合,その遭遇確率は,約9.5%とな
る。逆に,遭遇確率が5%程度の大地震に対して設計す
る場合には,逆算して約975年の再現期間に対する地
震に対して設計する必要がある。
Prob = 1- (1-1 / T) N (Equation 1) For example, a building with a useful life of 50 years has a reproduction period of 5
When an earthquake of 00 years (a large earthquake that occurs about once every 500 years) is received, the probability of encounter is about 9.5%. On the contrary, when designing for a large earthquake with an encounter probability of about 5%, it is necessary to calculate backward and design for an earthquake for a return period of about 975 years.

【0016】耐用年数に応じて遭遇確率や対象とする再
現期間も変化する。算定された再現期間に期待される地
震動強さに対する損害の予測額を設定することにより,
目標地震リスクを設定する。
The encounter probability and the target reproduction period also change according to the service life. By setting the estimated amount of damage for the expected earthquake motion intensity during the calculated return period,
Set the target earthquake risk.

【0017】地震リスクの指標の一つであるPML(Pro
bable Maximum Loss) で定量化するのであれば,再現期
間475年の地震動に対する地震リスク(建設コストに
対する修復費用の割合)が何%かを設定する。任意の指
標に対しても前述した式を用いて,地震リスクをパーセ
ンテージで設定する。
PML (Pro is an index of earthquake risk
If it is quantified by bable maximum loss, set the seismic risk (ratio of repair cost to construction cost) to the earthquake motion with a recurrence period of 475%. The seismic risk is set as a percentage for any index using the above formula.

【0018】(2)総コスト最小化原理による設定 図4は,総コスト最小化原理を説明するための図であ
る。総コスト最小化原理とは,経済価値(コスト)を尺
度に用いて最適な安全水準を求める手法である。総費用
は以下の式で表現される。
(2) Setting by the principle of minimizing the total cost FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of minimizing the total cost. The total cost minimization principle is a method of finding the optimum safety level by using the economic value (cost) as a scale. The total cost is expressed by the following formula.

【0019】Ct =Ci +Pf F ここで,Ct :総費用,Ci :初期建設費,Pf :被害
の発生確率,CF :被害額である。Ct が最小となる部
分が最適な安全性水準とされる。
C t = C i + P f C F where C t is the total cost, C i is the initial construction cost, P f is the damage occurrence probability, and C F is the damage amount. The optimum safety level is the part where C t is minimum.

【0020】ここで求めたいものは,地震リスクである
f F /Ci であるが,目標地震リスクの初期設定で
あるため,経験的,簡易的に算定されたCi とPf F
からCt を求め,最適水準における地震リスクPf F
/Ci を計算する。
What is desired here is the earthquake risk P f C F / C i , but since it is the initial setting of the target earthquake risk, C i and P f C calculated empirically and simply F
We asked the C t from, earthquake at the optimum level risk P f C F
Calculate / C i .

【0021】(3)工学的判断による数値化 特殊な用途を除くほとんどの建築物は建築基準法の最低
基準で設計されていると考えられる。このことから,過
去の地震被害状況を調べれば,国内にある建築物の被害
確率を推測することができると考えられる。また,建築
基準法の最低レベルの地震動レベルは,概ね再現期間が
500年程度と想定されている。一方,既存の建築物の
耐用年数は材料保証などの数値を鑑みて50年程度と考
えられる。
(3) Quantification by engineering judgment It is considered that most buildings except special uses are designed according to the minimum standard of the Building Standard Law. From this, it is considered possible to estimate the probability of damage to buildings in Japan by examining past earthquake damage conditions. In addition, the minimum seismic motion level of the Building Standard Law is assumed to have a recurrence period of about 500 years. On the other hand, the useful life of the existing building is considered to be about 50 years, considering the values such as material guarantee.

【0022】以上から,一般的な建築物は概ね再現期間
が500年の地震動に対して,安全が保証されている
(人名は確保するが建築物は多大な損傷を被る)と考え
ることができる。(式1)の計算によれば,耐用年数中
にその大地震を受ける遭遇確率は9.5%(≒10%)
と考えられる。
From the above, it can be considered that a general building is guaranteed to be safe against earthquake motion with a recurrence period of approximately 500 years (a person's name is secured, but the building suffers great damage). . According to the calculation of (Equation 1), the probability of encountering a large earthquake during its service life is 9.5% (≈10%).
it is conceivable that.

【0023】工学的判断による数値化とは,前述した遭
遇確率や再現期間を基準に事業主と話し合いのもとで数
値を設定する。
Numeralization by engineering judgment is to set a numerical value in consultation with the business owner based on the above-mentioned encounter probability and reproduction period.

【0024】〔地震危険度解析〕地震危険度解析手段1
1は,建物建設地点において予想される地震動の評価を
行い,地震ハザード曲線を算出する。図5に,地震危険
度解析手段11による地震危険度解析処理フローチャー
トを示す。
[Earthquake risk analysis] Earthquake risk analysis means 1
In 1), the earthquake ground motion estimated at the building construction site is evaluated, and the seismic hazard curve is calculated. FIG. 5 shows an earthquake risk analysis processing flowchart by the earthquake risk analysis means 11.

【0025】まず,ステップS11では,建物建設地点
の位置情報を入力する。ステップS12では,データベ
ース17に格納されている歴史地震データ,活断層デー
タ,地震地体構造などをもとに,入力した建物建設地点
を中心とした地震活動域の計算を行う。
First, in step S11, position information of a building construction point is input. In step S12, the seismic activity area centered on the input building construction point is calculated based on the historical seismic data, active fault data, seismic structure, etc. stored in the database 17.

【0026】図6は,歴史地震データの例を示してい
る。丸の大きさが地震の大きさを表している。地震活動
域の計算には,図6に示すような過去に発生した被害地
震の震源・規模データを用いる。また,図7に示すよう
な活断層データも用いる。もちろん,これらのデータ
は,データベース17中に位置情報とともに数値化され
て保持されている。
FIG. 6 shows an example of historical seismic data. The size of the circle represents the size of the earthquake. For the calculation of the seismic activity area, the hypocenter and scale data of the past damaging earthquakes as shown in Fig. 6 are used. Moreover, active fault data as shown in FIG. 7 is also used. Of course, these data are digitized and held in the database 17 together with the position information.

【0027】ステップS13では,地震活動域の計算結
果をもとに地震発生モデルを設定し,続くステップS1
4では,地震発生モデルをもとに各地震発生予想地点か
ら建物建設地点までの距離減衰の計算を行う。ステップ
S15では,データベース17から得られた図8に示す
ような表層地盤(地表地質)データをもとに,表層地盤
の増幅特性を計算する。なお,図8に示す地表地質デー
タは一例であり,このデータは,表層地盤の増幅特性を
計算できるデータであればよく,データ形式は図8に示
すものに限られない。ステップS16では,以上の計算
結果から地震ハザードの計算を行い,地震ハザード曲
線,地震ハザードマップを出力する。
In step S13, an earthquake occurrence model is set based on the calculation result of the seismic activity area, and the subsequent step S1
In Section 4, the distance attenuation from each predicted earthquake occurrence point to the building construction point is calculated based on the earthquake occurrence model. In step S15, the amplification characteristic of the surface ground is calculated based on the surface ground (ground geology) data obtained from the database 17 as shown in FIG. The surface geological data shown in FIG. 8 is an example, and the data may be any data as long as the amplification characteristics of the surface ground can be calculated, and the data format is not limited to that shown in FIG. In step S16, an earthquake hazard is calculated from the above calculation results, and an earthquake hazard curve and an earthquake hazard map are output.

【0028】図9に,算出された地震ハザード曲線の例
を示す。図9の地震ハザード曲線は,地震動強さ(PG
V)に応じた地震動年超過確率を表している。
FIG. 9 shows an example of the calculated earthquake hazard curve. The seismic hazard curve in Fig. 9 shows the seismic intensity (PG
V) indicates the probability of seismic motion year excess according to V).

【0029】〔建物損傷度評価〕損傷度評価解析手段1
2は,過去の地震被害データおよび解析的検討により,
地震動強さに対する建築物の各部位の損傷度の評価を行
う。
[Building Damage Evaluation] Damage evaluation analysis means 1
2 is based on past earthquake damage data and analytical examination
Assess the degree of damage to each part of the building against the seismic intensity.

【0030】過去の地震被害データからは,建築物の竣
工年,構造種別,基礎形式,設備機器,仕上げなどの項
目毎にそれぞれの散布図を初等関数に回帰して損傷度曲
線を算定する。図10に,損傷度評価解析手段12によ
って算出された損傷度曲線の例を示す。縦軸は損傷度の
大きさ,横軸は地震動強さを表している。黒丸は過去の
地震の地震被害データを表している。
From the past earthquake damage data, a damage degree curve is calculated by regressing each scatter diagram to an elementary function for each item such as the year of completion of construction, structural type, basic form, equipment and finish. FIG. 10 shows an example of the damage level curve calculated by the damage level evaluation / analysis means 12. The vertical axis represents the degree of damage and the horizontal axis represents the seismic intensity. Black circles represent earthquake damage data from past earthquakes.

【0031】解析的方法として,過去に観測された様々
な地震動を入力とする多様な構造パラメータを有する解
析モデルの地震応答解析を行い,その結果得られた応答
値(変位,加速度など)の散布図から初等関数に回帰し
て損傷度曲線を算定する。
As an analytical method, seismic response analysis of an analytical model having various structural parameters with various seismic motions observed in the past as inputs is performed, and the response values (displacement, acceleration, etc.) obtained as a result are scattered. The damage curve is calculated by returning to the elementary function from the figure.

【0032】図11に,損傷度評価解析手段12による
建物損傷度評価処理フローチャートを示す。
FIG. 11 shows a flow chart of the building damage degree evaluation processing by the damage degree evaluation analysis means 12.

【0033】まず,ステップS21では,建物の多質点
振動モデルを入力する。次に,ステップS22では,地
震による揺れの解析最大速度Vmax と速度増分ΔVを設
定する。ステップS23では,建物各構成要素のグルー
ピングを行う。グルーピングの一例として,高さ方向
(階数方向)でグルーピングすることなどが考えられ
る。このグループ数をNとする。グループ毎の耐震性能
を評価することにより,高精度で建物の損傷度を評価す
ることができる。ここで,N個のグループに対する処理
のループ変数をi,M個の地震動波形データに対するル
ープ変数をkとして,それぞれ0に初期化し,以下の処
理を繰り返す。
First, in step S21, a multi-mass vibration model of a building is input. Next, in step S22, the analysis maximum speed V max of the shaking due to the earthquake and the speed increment ΔV are set. In step S23, each building component is grouped. As an example of grouping, grouping in the height direction (floor direction) can be considered. The number of groups is N. By evaluating the seismic performance of each group, it is possible to evaluate the damage level of the building with high accuracy. Here, the loop variable of the process for the N groups is set to i, and the loop variable for the M pieces of seismic waveform data is set to k, initialized to 0, and the following process is repeated.

【0034】ステップS24〜S33では,iを1ずつ
増加させながら,iがN以上になるまで繰り返す。ステ
ップS25〜S32では,処理対象の速度Vj をΔVず
つ増加させながら,Vj がVmax 以上になるまで処理を
繰り返す。また,ステップS26〜S29では,kを1
ずつ増加させながら,k番目の地震動波形について処理
を繰り返す。
In steps S24 to S33, i is incremented by 1 and repeated until i becomes N or more. In steps S25 to S32, the processing target speed V j is increased by ΔV, and the processing is repeated until V j becomes V max or more. Further, in steps S26 to S29, k is 1
The process is repeated for the k-th seismic motion waveform while incrementing each.

【0035】ステップS27では,k番目の地震動波形
の最大速度をVj に基準化する。ステップS28では,
j に基準化した地震動波形に対する応答を計算する。
M個の地震動波形データについて応答計算を行ったなら
ば,ステップS30へ進み,第iグループを代表する構
成要素(例えば代表階)のM個の応答値のばらつきを表
現する代表的な分布関数のパラメータ(例えば平均,標
準偏差など)を計算する。ステップS31では,第iグ
ループの最大速度Vj に対する損傷確率を計算する。以
上の処理を解析最大速度Vmax まで各グループiに対し
て繰り返す。
In step S27, the maximum velocity of the k-th earthquake motion waveform is normalized to V j . In step S28,
Calculate the response to the seismic motion waveform normalized to V j .
After the response calculation is performed on the M pieces of seismic wave waveform data, the process proceeds to step S30, and a representative distribution function expressing the variation of the M pieces of response values of the constituent element (eg, representative floor) that represents the i-th group Calculate parameters (eg mean, standard deviation, etc.). In step S31, the damage probability for the maximum velocity V j of the i-th group is calculated. The above process is repeated for each group i up to the analysis maximum speed V max .

【0036】図12は,ステップS31で用いる建築物
の構成要素の耐震性能データを示す。各グループ毎に耐
力の判定指標,確率分布,ばらつきの分布を表現するパ
ラメータが入力情報として与えられる。耐力の判定指標
(評価尺度)は,躯体・仕上げについては各層の層間変
形角,基礎については地盤加速度である。
FIG. 12 shows seismic performance data of the building components used in step S31. For each group, input parameters include parameters that represent the judgment index of strength, probability distribution, and distribution of variation. The judgment index (evaluation scale) of proof stress is the interlayer deformation angle of each layer for the frame and finish, and the ground acceleration for the foundation.

【0037】図13は,ステップS31で算出された各
グループの損傷度曲線を示している。地震動の強さが大
きくなるに従って被害確率(損傷度)も大きくなる。し
かし,大きくなる割合は,躯体の階数・仕上げ・設備機
器などといったグループごとに異なる。図14は,同じ
くステップS31で算出された各グループの被害確率密
度関数を示している。
FIG. 13 shows the damage degree curve of each group calculated in step S31. The damage probability (degree of damage) increases as the strength of the earthquake motion increases. However, the rate of increase is different for each group such as the number of floors, finish, and equipment. FIG. 14 shows the damage probability density function of each group similarly calculated in step S31.

【0038】〔グレード損傷度解析〕断面寸法・数量を
増加すると,一般的に耐震性が向上すると考えられる。
最近では様々な角度から耐震性能を高めるために各種デ
ィバイスが開発されている。グレード損傷度解析手段1
3によるグレード損傷度解析では,耐震性能(グレー
ド)と損傷度の関係を評価する。
[Analysis of Grade Damage] Generally, it is considered that the seismic resistance is improved by increasing the cross-sectional size and quantity.
Recently, various devices have been developed to improve seismic performance from various angles. Grade damage degree analysis means 1
In grade damage degree analysis according to 3, the relationship between seismic performance (grade) and damage degree is evaluated.

【0039】前述した通り,国内の建築物の多くは建築
基準法に示された最低基準で設計されていると考えられ
る。逆にいえば,国内の建築物はほぼ同等の耐震性能を
有していると考えられる。この耐震性能を基準として,
その設計よりグレードの高い設計を想定した解析モデル
を構築して,前節で述べた建物の損傷度評価の解析的手
法と同様,多くの地震応答解析を実行する。その結果,
グレードと損傷度の関係を得ることができる。
As described above, it is considered that many domestic buildings are designed according to the minimum standards shown in the Building Standards Law. Conversely, domestic buildings are considered to have almost the same seismic performance. Based on this seismic performance,
We will build an analysis model that assumes a design of a higher grade than that design, and perform many seismic response analyzes in the same way as the analytical method for building damage assessment described in the previous section. as a result,
The relationship between grade and degree of damage can be obtained.

【0040】図15に,グレード損傷度解析の結果の例
を示す。縦軸に損傷度,横軸にグレードを表し,各グレ
ードに応じた損傷度の解析結果を,小さな丸で示してい
る。グレード損傷度曲線は,グレードと損傷度の勾配を
数値化して表したものである。
FIG. 15 shows an example of the result of grade damage degree analysis. The vertical axis represents the degree of damage and the horizontal axis represents the grade, and the results of analysis of the degree of damage according to each grade are indicated by small circles. The grade damage curve is a numerical representation of the grade and damage gradient.

【0041】〔コストグレード解析〕グレードを上げる
と,断面寸法・数量が増加するので,一般的にコストが
上昇する。最近では単に断面寸法・数量を増加させるだ
けではなく,耐震性を上昇させるための各種ディバイス
が開発されている。ただし,免震構造は,過去に多くの
実施例のある耐震構造と損傷メカニズムが異なるため,
別途扱う方が望ましい。
[Cost Grade Analysis] When the grade is increased, the cross-sectional dimension and quantity increase, so that the cost generally rises. Recently, various devices have been developed not only to increase the cross-sectional size and quantity, but also to increase seismic resistance. However, the seismic isolation structure has a different damage mechanism from the seismic resistant structure with many examples in the past,
It is desirable to handle them separately.

【0042】コストグレード解析手段14によるコスト
グレード解析では,様々なグレードを設定した仮設計を
行い,現行建築基準法レベルのコストを基準とした上昇
率を評価する。
In the cost grade analysis by the cost grade analysis means 14, various grades are set for tentative design and the rate of increase based on the cost of the current Building Standard Act is evaluated.

【0043】図16に,コストグレード解析の結果の例
を示す。縦軸にコスト,横軸にグレードを表し,各仮設
計データに対して算出したグレードとコストの対応を,
小さな丸で示している。グレードコスト曲線は,グレー
ドとコストの勾配を数値化して表したものである。
FIG. 16 shows an example of the result of the cost grade analysis. The vertical axis represents the cost and the horizontal axis represents the grade. The correspondence between the grade calculated for each temporary design data and the cost
It is indicated by a small circle. The grade cost curve is a numerical representation of the grade and cost gradients.

【0044】〔コスト最適化解析〕図17に,コスト最
適化解析手段15によるコスト最適化解析処理フローチ
ャートを示す。コスト最適化解析手段15は,地震危険
度解析手段11〜コストグレード解析手段14による解
析結果から,設定された目標地震リスクを満たし,最小
コストとなる設計条件を決定する。
[Cost Optimization Analysis] FIG. 17 shows a flowchart of the cost optimization analysis process by the cost optimization analysis means 15. The cost optimization analysis unit 15 determines the design condition that satisfies the set target earthquake risk and is the minimum cost from the analysis results by the earthquake risk analysis unit 11 to the cost grade analysis unit 14.

【0045】そのため,まずステップS41では,基
礎,構造,設備機器,仕上げについての部位ごとの初期
コストを設定する。ここでは,仮設計データのコストを
入力して設定する。ステップS42では,各部位ごとの
損傷度(破壊確率)の初期値を設定する。初期値である
ので,どのような値でもよいが,建築基準法に示された
耐震性能の最低基準で設計された建築物の被害レベルな
どを参考にして値を設定するのが望ましい。
Therefore, in step S41, the initial cost for each part regarding the foundation, structure, equipment and finishing is set. Here, the cost of the temporary design data is input and set. In step S42, an initial value of the degree of damage (breakdown probability) is set for each part. Since it is the initial value, any value is acceptable, but it is desirable to set the value with reference to the damage level of the building designed with the minimum standard of seismic performance specified in the Building Standards Act.

【0046】次に,ステップS43では,図17(C)
に示すような各部位ごとのグレード損傷度曲線におい
て,損傷度の初期値と,ある損傷度の基準値との差か
ら,グレードの変化を計算する。続くステップS44で
は,ステップS43で計算したグレードの変化から,図
17(D)に示すようなグレードコスト曲線をもとに,
コストの変化,すなわち各部位のコストの基準値を計算
する。ステップS45では,各部位のコストの変化か
ら,基礎,構造,設備機器,仕上げについてのコスト比
を計算する。
Next, in step S43, FIG.
In the grade damage degree curve for each part as shown in Fig. 5, the change in grade is calculated from the difference between the initial value of damage degree and the reference value of a certain damage degree. In the following step S44, based on the grade cost curve as shown in FIG. 17D, from the change in grade calculated in step S43,
Calculate the change in cost, that is, the standard value of the cost of each part. In step S45, the cost ratio for the foundation, structure, equipment and finishing is calculated from the change in cost of each part.

【0047】次に,ステップS46では,イベントツリ
ー解析を行い,ステップS47では,イベントツリーの
解析結果から地震リスクを計算する。イベントツリー解
析では,各部位の損傷度評価をもとに各部位の損傷シナ
リオ(イベント)を想定し,各イベントの生起確率を計
算する。その損傷シナリオの被害額に生起確率を乗じる
ことで,そのイベントの地震リスクを計算する。すべて
のイベントの地震リスクを足し合わせて建物全体の地震
リスクとする。
Next, in step S46, event tree analysis is performed, and in step S47, the earthquake risk is calculated from the analysis result of the event tree. In the event tree analysis, the damage scenario (event) of each part is assumed based on the damage degree evaluation of each part, and the occurrence probability of each event is calculated. The earthquake risk of the event is calculated by multiplying the damage amount of the damage scenario by the occurrence probability. The seismic risk of all events is added together to obtain the seismic risk of the entire building.

【0048】図18に,イベントツリー解析の解析結果
と地震リスクの計算結果の例を示す。基礎については損
傷度を無損,中破,大破に分類し,構造については損傷
度を無損,小破,中破,大破に分類し,仕上げおよび設
備機器については損傷度を無損,破壊に分類し,それぞ
れの生起確率を求め,これらのすべての組み合わせの生
起確率Pfi と,被害額Ci を算定する。ここでは,被
害額Ci を最大被害額を1とした相対額で示している。
すべてのiについてPfi とCi とを掛けて足し合わせ
たものが建物全体の地震リスク(期待損失)であり,こ
こでは,これを目標PMLである5%となるようにして
いる。すなわち,図18は,再現期間475年の地震動
に対する地震リスク(建設コストに対する修復費用の割
合)が5%となるように目標地震リスクが設定された場
合の地震リスクの一例を示している。
FIG. 18 shows an example of the analysis result of the event tree analysis and the calculation result of the earthquake risk. The foundation is categorized as damageless, moderate, and severely damaged, the structure is categorized as damageless, small, moderate, and severely damaged, and the finishing and equipment are categorized as damageless and damageless. obtains the respective probability of occurrence, and the occurrence probability Pf i of all of these combinations, to calculate the amount of damage C i. Here, the damage amount C i is shown as a relative amount with the maximum damage amount being 1.
All i that sum is multiplied by the Pf i and C i for is a whole building earthquake risk (expected loss), here, is set to be 5% target PML this. That is, FIG. 18 shows an example of the seismic risk when the target seismic risk is set so that the seismic risk (ratio of the repair cost to the construction cost) for the earthquake motion of the reproduction period 475 is 5%.

【0049】ステップS48では,最小コストによる部
位の破壊確率の最適化を行う。具体的には,ステップS
47で計算された地震リスクが,目標地震リスクに近接
することを条件に,各部位の破壊確率を変更する(変更
に伴うグレードの変化やコストの変化はその都度自動的
に行う)。最適化手法として,準ニュートン法や共役傾
斜法などを用いることができる。概念的な処理として
は,現在の各部位のグレードの基準値を新たな初期値と
して,ステップS43〜S48を繰り返し,目標地震リ
スクを満たす範囲内でコストが最小となる各部位のグレ
ード,コストを探索する処理を行うことになる(ステッ
プS49)。
In step S48, the destruction probability of the part is optimized at the minimum cost. Specifically, step S
The damage probability of each part is changed on condition that the earthquake risk calculated in 47 is close to the target earthquake risk (the grade change and the cost change due to the change are automatically performed each time). As an optimization method, a quasi-Newton method or a conjugate gradient method can be used. As a conceptual process, using the current standard value of the grade of each part as a new initial value, steps S43 to S48 are repeated, and the grade and cost of each part with the minimum cost within the range satisfying the target earthquake risk are determined. A process for searching will be performed (step S49).

【0050】〔破壊確率を満足する設計仕様,部材の選
定〕設計仕様・部材選定手段16では,コスト最適化解
析手段15により各部位ごとの破壊確率(損傷度)の最
適値が計算されているので,グレード損傷度解析手段1
3で行われた多数の仮設計の中から,コスト最適化解析
手段15で計算された破壊確率の最適値に相当する仮設
計を設計仕様とし,その設計仕様に見合った部材の選定
などを行って,結果を出力する。
[Selection of Design Specification and Member Satisfying Failure Probability] In the design specification / member selection means 16, the cost optimization analysis means 15 calculates the optimum value of the failure probability (damage degree) for each part. So, grade damage degree analysis means 1
The temporary design corresponding to the optimum value of the failure probability calculated by the cost optimization analysis means 15 is set as the design specification from among the large number of temporary designs carried out in 3, and the members suitable for the design specification are selected. And output the result.

【0051】以上の手段は,コンピュータと,そのコン
ピュータにインストールされ実行されるソフトウェアプ
ログラムとによって実現することができ,そのプログラ
ムは,コンピュータが読み取り可能な可搬媒体メモリ,
半導体メモリ,ハードディスク等の適当な記録媒体に格
納することができる。
The above means can be realized by a computer and a software program installed and executed in the computer. The program is a computer-readable portable medium memory,
It can be stored in an appropriate recording medium such as a semiconductor memory or a hard disk.

【0052】[0052]

【発明の効果】以上説明したように,本発明は,耐震性
能を地震リスクという価額(比)で表現することによ
り,耐震性能の設定に合理性を持たせるだけでなく,事
業主に対し,耐震性能を決定づけるためのモチベーショ
ンを高めることができる。また,目標地震リスクに対し
てコストの最小化を行うので,耐震性能を維持したまま
コストダウンを図ることができる。
As described above, according to the present invention, the seismic performance is expressed by a value (ratio) called an earthquake risk, so that not only the setting of the seismic performance is rational but Motivation for determining seismic performance can be increased. In addition, the cost is minimized against the target earthquake risk, so the cost can be reduced while maintaining the seismic performance.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の概要を説明するための図である。FIG. 1 is a diagram for explaining the outline of the present invention.

【図2】本発明による耐震設計システムの構成例を示す
図である。
FIG. 2 is a diagram showing a configuration example of a seismic design system according to the present invention.

【図3】目標地震リスクの設定方法の例を示す図であ
る。
FIG. 3 is a diagram showing an example of a method of setting a target earthquake risk.

【図4】総コスト最小化原理を説明するための図であ
る。
FIG. 4 is a diagram for explaining the principle of minimizing the total cost.

【図5】地震危険度解析処理フローチャートである。FIG. 5 is an earthquake risk analysis processing flowchart.

【図6】歴史地震データ(過去に発生した被害地震の震
源・規模データ)の例を示す図である。
FIG. 6 is a diagram showing an example of historical earthquake data (source and scale data of damaging earthquakes that occurred in the past).

【図7】活断層データの例を示す図である。FIG. 7 is a diagram showing an example of active tomographic data.

【図8】表層地盤データの例を示す図である。FIG. 8 is a diagram showing an example of surface layer ground data.

【図9】地震ハザード曲線の例を示す図である。FIG. 9 is a diagram showing an example of an earthquake hazard curve.

【図10】損傷度曲線の例を示す図である。FIG. 10 is a diagram showing an example of a damage degree curve.

【図11】建物損傷度評価処理フローチャートである。FIG. 11 is a flowchart of a building damage degree evaluation process.

【図12】耐震性能データの例を示す図である。FIG. 12 is a diagram showing an example of seismic performance data.

【図13】各グループの損傷度曲線の例を示す図であ
る。
FIG. 13 is a diagram showing an example of a damage degree curve of each group.

【図14】各グループの被害確率密度関数の例を示す図
である。
FIG. 14 is a diagram showing an example of a damage probability density function of each group.

【図15】グレード損傷度解析の結果の例を示す図であ
る。
FIG. 15 is a diagram showing an example of a result of grade damage degree analysis.

【図16】コストグレード解析の結果の例を示す図であ
る。
FIG. 16 is a diagram showing an example of a result of cost grade analysis.

【図17】コスト最適化解析処理フローチャートであ
る。
FIG. 17 is a cost optimization analysis processing flowchart.

【図18】イベントツリー解析の解析結果と地震リスク
の計算結果の例を示す図である。
FIG. 18 is a diagram showing an example of the analysis result of the event tree analysis and the calculation result of the earthquake risk.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 耐震設計処理装置 10 目標地震リスク設定手段 11 地震危険度解析手段 12 損傷度評価解析手段 13 グレード損傷度解析手段 14 コストグレード解析手段 15 コスト最適化解析手段 16 設計仕様・部材選定手段 17 データベース 1 Seismic design processor 10 Target earthquake risk setting means 11 Earthquake risk analysis means 12 Damage evaluation analysis means 13 Grade damage analysis means 14 Cost grade analysis means 15 Cost optimization analysis means 16 Design specifications / member selection means 17 Database

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 コンピュータによって建築物を設計する
方法であって,目標地震リスクを設定する過程と,設計
対象となる建築物の各部位の損傷度,耐震性能,コスト
に関する制約条件を解析する過程と,前記解析した制約
条件から目標地震リスクを満たす範囲内でコストが最小
となる設計仕様を算定する過程とを有することを特徴と
する地震リスクを指標とした耐震設計処理方法。
1. A method of designing a building by a computer, the process of setting a target earthquake risk, and the process of analyzing constraint conditions regarding damage degree, seismic performance, and cost of each part of the building to be designed. And a seismic design processing method using seismic risk as an index, which comprises a step of calculating a design specification having a minimum cost within a range satisfying a target seismic risk from the analyzed constraint conditions.
【請求項2】 コンピュータによって建築物を設計する
装置であって,目標地震リスクを設定する手段と,建設
地点における地震危険度を解析する手段と,地震動強さ
に対する建築物の各部位の損傷度を評価する手段と,建
築物の各部位の耐震性能と損傷度の関係を解析する手段
と,建築物の各部位の耐震性能とコストの関係を解析す
る手段と,前記建築物の各部位の耐震性能と損傷度の関
係および耐震性能とコストの関係から,前記設定された
目標地震リスクを満たす範囲内で建築物の各部位の耐震
性能を変化させたときのコストの変化を計算し,最小コ
ストによる各部位の破壊確率の最適化を行う手段と,前
記最適化結果に基づく設計仕様を出力する手段とを備え
ることを特徴とする地震リスクを指標とした耐震設計処
理装置。
2. A device for designing a building by a computer, means for setting a target earthquake risk, means for analyzing seismic risk at a construction point, and damage degree of each part of the building to seismic intensity. To evaluate the relationship between the seismic performance and damage of each part of the building, a means to analyze the relationship between the seismic performance and cost of each part of the building, and From the relationship between seismic performance and damage and the relationship between seismic performance and cost, calculate the change in cost when the seismic performance of each part of the building is changed within the range that satisfies the target earthquake risk set above, and calculate the minimum A seismic design processing apparatus using seismic risk as an index, comprising means for optimizing a failure probability of each part according to cost and means for outputting a design specification based on the optimization result.
【請求項3】 コンピュータによって建築物を設計する
ためのプログラムであって,目標地震リスクを設定する
処理と,設計対象となる建築物の各部位の損傷度,耐震
性能,コストに関する制約条件を解析する処理と,前記
解析した制約条件から目標地震リスクを満たす範囲内で
コストが最小となる設計仕様を算定する処理とを,コン
ピュータに実行させるための地震リスクを指標とした耐
震設計処理プログラム。
3. A program for designing a building by a computer, wherein processing for setting a target seismic risk and analysis of constraints regarding damage degree, seismic performance, and cost of each part of the building to be designed A seismic design processing program using a seismic risk as an index for causing a computer to execute the processing for executing the processing and the processing for calculating the design specification with the minimum cost within the range satisfying the target seismic risk from the analyzed constraint conditions.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006318399A (en) * 2005-05-16 2006-11-24 Shimizu Corp System and method for supporting building structure selection
JP2007133697A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sekisui House Ltd Dwelling house construction method selection support system and program
JP2008015897A (en) * 2006-07-07 2008-01-24 Misawa Homes Co Ltd Virtual display device and virtual display method for shake of dwelling house
CN105319578A (en) * 2015-10-27 2016-02-10 武汉大学 Multidirectional earthquake ground motion comprehensive duration prediction method
WO2018107292A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 Kinetica Dynamics Inc. System and method for earthquake risk mitigation in building structures

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006318399A (en) * 2005-05-16 2006-11-24 Shimizu Corp System and method for supporting building structure selection
JP4614165B2 (en) * 2005-05-16 2011-01-19 清水建設株式会社 Structure selection support system and structure selection support method for building
JP2007133697A (en) * 2005-11-10 2007-05-31 Sekisui House Ltd Dwelling house construction method selection support system and program
JP2008015897A (en) * 2006-07-07 2008-01-24 Misawa Homes Co Ltd Virtual display device and virtual display method for shake of dwelling house
CN105319578A (en) * 2015-10-27 2016-02-10 武汉大学 Multidirectional earthquake ground motion comprehensive duration prediction method
WO2018107292A1 (en) * 2016-12-14 2018-06-21 Kinetica Dynamics Inc. System and method for earthquake risk mitigation in building structures
US11579322B2 (en) 2016-12-14 2023-02-14 Kinetica Dynamics Inc. System and method for earthquake risk mitigation in building structures

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