JP2009015433A - Design support device for building - Google Patents

Design support device for building Download PDF

Info

Publication number
JP2009015433A
JP2009015433A JP2007174106A JP2007174106A JP2009015433A JP 2009015433 A JP2009015433 A JP 2009015433A JP 2007174106 A JP2007174106 A JP 2007174106A JP 2007174106 A JP2007174106 A JP 2007174106A JP 2009015433 A JP2009015433 A JP 2009015433A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
response
design
response duration
building
duration
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2007174106A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4868364B2 (en
Inventor
Toru Ishii
透 石井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Original Assignee
Shimizu Construction Co Ltd
Shimizu Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shimizu Construction Co Ltd, Shimizu Corp filed Critical Shimizu Construction Co Ltd
Priority to JP2007174106A priority Critical patent/JP4868364B2/en
Publication of JP2009015433A publication Critical patent/JP2009015433A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4868364B2 publication Critical patent/JP4868364B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a design support device for building, considering the performance that depends on the duration time of a response. <P>SOLUTION: This design support device 10 for building has: a response waveform calculation means 11 obtaining a response waveform to earthquake motion of a vibration model by inputting the earthquake motion to the vibration model of the building having a prescribed natural period; a response duration time calculation means 12 obtaining the response duration time from the response waveform of the vibration model obtained by the response waveform calculation means 11 based on a preset condition; and a decision means 13 deciding whether the response duration time obtained by the response duration time calculation means 12 is within a preset design criterion or not. <P>COPYRIGHT: (C)2009,JPO&INPIT

Description

本発明は、建築物の耐震設計を行う際に適用される設計支援装置に関するものである。   The present invention relates to a design support device applied when performing seismic design of a building.

従来、建築物の耐震設計法として、応答スペクトルを用いた設計方法が知られている(例えば、非特許文献1を参照)。応答スペクトルは、減衰定数が一定で、固有周期の異なる複数の振動モデルに地震動を入力することによって各振動モデルの応答波形を求め、各応答波形の最大応答値を、横軸が固有周期、縦軸が最大応答値のグラフ上にプロットして得られるものである。この応答スペクトルには、縦軸の最大応答値の種類により加速度応答スペクトル、速度応答スペクトル、変位応答スペクトル等があり、これらを利用することによって、建築物の地震時の応答を制御することができる。   Conventionally, a design method using a response spectrum is known as a seismic design method for buildings (for example, see Non-Patent Document 1). The response spectrum is obtained by inputting seismic motion to multiple vibration models with constant damping constant and different natural periods, and obtaining the response waveform of each vibration model.The horizontal axis shows the maximum response value of each response waveform. The axis is obtained by plotting on the graph of the maximum response value. This response spectrum includes an acceleration response spectrum, a velocity response spectrum, a displacement response spectrum, etc. depending on the type of the maximum response value on the vertical axis. By using these response spectra, the response of the building during an earthquake can be controlled. .

清水建設免制震研究会著,「耐震・免震・制震のわかる本」,第1版,彰国社,2000年2月,p.35−37Shimizu Construction Seismic Seismic Control Study Group, “Books that understand earthquake resistance, seismic isolation, and seismic control”, 1st edition, Shokokusha, February 2000, p. 35-37

ところで、近年、都市部では高層ビルや免震ビル等の長い固有周期を有する建築物が急増している。このような長周期建築物が長時間揺れ続けた場合、応答(揺れ)の繰り返しにより構造材が累積塑性変形して性能が低下したり、免震ゴムが繰り返し変形することにより発熱して性能が低下するといった問題を引き起こすことが予想される。上述した応答スペクトルは、地震動に対する建築物の応答波形の最大応答値を考慮した解析技術であり、応答の継続時間について考慮したものではない。従って、上述した長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮すると、応答スペクトルを用いて最大応答値の周期特性を評価するだけでは、設計の信頼性が十分に得られないと考えられる。   By the way, in recent years, buildings having a long natural period such as high-rise buildings and seismic isolation buildings are rapidly increasing in urban areas. When such a long-period building continues to shake for a long time, the structural material undergoes cumulative plastic deformation due to repeated response (swing), and the performance deteriorates. It is expected to cause problems such as decline. The response spectrum described above is an analysis technique that considers the maximum response value of the response waveform of the building to the earthquake motion, and does not consider the response duration. Therefore, considering the effect of long-term shaking of the above-mentioned long-period buildings on structural members, etc., sufficient design reliability can be obtained simply by evaluating the periodic characteristics of the maximum response value using the response spectrum. It is not considered.

本発明は、上記の点に鑑み、応答の継続時間に依存する性能を考慮した建築物の設計支援装置を提供することを目的とする。   In view of the above-described points, an object of the present invention is to provide a building design support apparatus that takes into consideration the performance depending on the duration of response.

本発明の建築物の設計支援装置は、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルと、この振動モデルに入力する地震動とを設定し、前記振動モデルに前記地震動を入力することにより、前記振動モデルの前記地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段と、前記応答波形算出手段によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段と、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段と、を備えたことを特徴とする。   The building design support apparatus according to the present invention sets a vibration model of a building having a predetermined natural period and a seismic motion to be input to the vibration model, and inputs the seismic motion to the vibration model. A response waveform calculating means for obtaining a response waveform of the model with respect to the ground motion, and a response duration calculating means for obtaining a response duration based on a preset condition from the response waveform of the vibration model obtained by the response waveform calculating means; And determining means for determining whether or not the response duration obtained by the response duration calculating means is within a preset design standard.

また、本発明の請求項2の建築物の設計支援装置は、上記請求項1において、前記応答継続時間算出手段は、前記振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の下限設定値から上限設定値に至る時間を前記応答継続時間として算出することを特徴とする。   According to a second aspect of the present invention, there is provided the building design support apparatus according to the first aspect, wherein the response duration calculation means obtains an amplitude square sum cumulative curve of the response waveform of the vibration model, and the amplitude square sum. The time from the lower limit set value of the cumulative curve to the upper limit set value is calculated as the response duration time.

また、本発明の請求項3の建築物の設計支援装置は、上記請求項1又は2において、前記判定手段は、所定の応答繰り返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を前記設定基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。   According to a third aspect of the present invention, there is provided the building design support apparatus according to the first or second aspect, wherein the determination means uses a design response duration determined based on a predetermined number of response repetitions as the setting criterion. And determining whether or not the response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is less than the response duration for design.

また、本発明の請求項4の建築物の設計支援装置は、上記請求項1又は2において、前記判定手段は、一定の設計用応答継続時間を前記設定基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。   According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the building design support apparatus according to the first or second aspect, wherein the determination means uses a predetermined design response duration as the setting reference, and the response duration calculation means It is determined whether or not the response duration of the obtained vibration model is less than the response duration for design.

また、本発明の請求項5の建築物の設計支援装置は、上記請求項1又は2において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の平均から求まる設計用応答継続時間を設定基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。   According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the architectural design support apparatus according to the first or second aspect, wherein the determination means is obtained from an average of a plurality of response durations obtained from a vibration model of a plurality of buildings. The design response duration is used as a setting reference, and it is determined whether or not the response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is less than the design response duration.

また、本発明の請求項6の建築物の設計支援装置は、上記請求項1又は2において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする。   According to a sixth aspect of the present invention, there is provided the building design support apparatus according to the first or second aspect, wherein the determination means is an average of a plurality of response duration distributions obtained from a vibration model of a plurality of buildings. Value and standard deviation are calculated, and the design response duration determined from the average value and the design response duration determined from (average value−standard deviation) are used as design criteria, and the response duration calculation unit obtains It is characterized by determining whether or not the response duration of the vibration model falls between a design response duration determined from an average value and a design response duration determined from (average value−standard deviation).

また、本発明の請求項7の建築物の設計支援装置は、上記請求項1又は2において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間を設計基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする。   According to a seventh aspect of the present invention, there is provided the architectural design support apparatus according to the first or second aspect, wherein the determination means is an average of a plurality of response duration distributions obtained from a vibration model of a plurality of buildings. The response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is calculated as (average value−standard deviation) by using the design response duration determined from (average value−standard deviation) as a design reference. It is characterized in that it is determined whether or not the design response duration determined from the standard deviation is below.

また、本発明の請求項8の建築物の設計支援装置は、上記請求項1又は2において、前記判定手段は、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする。   Further, the building design support apparatus according to claim 8 of the present invention is the average in the distribution of the plurality of response durations obtained from the vibration model of the plurality of buildings. The response duration for design determined from the average value and the response duration for design determined from (average value + standard deviation) are used as design criteria to calculate the value and the standard deviation. It is characterized by determining whether or not the response duration of the vibration model falls between a design response duration determined from an average value and a design response duration determined from (average value + standard deviation).

本発明の建築物の設計支援装置によれば、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルに地震動を入力することにより、振動モデルの地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段と、応答波形算出手段によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段と、応答継続時間算出手段によって得られた応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段とを備えた構成としたことで、応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。   According to the building design support apparatus of the present invention, the response waveform calculation means for obtaining the response waveform to the earthquake motion of the vibration model by inputting the earthquake motion to the vibration model of the building having a predetermined natural period, and the response waveform calculation Response duration calculation means for obtaining a response duration based on preset conditions from the response waveform of the vibration model obtained by the means, and the response duration obtained by the response duration calculation means are preset. By adopting a configuration including a determination unit that determines whether or not it is within the design standard, it is possible to perform a design in consideration of performance depending on the response duration. As a result, it is possible to perform a design that takes into account the effect of long-term shaking of a long-period building on structural members and the like.

以下に、添付図面を参照して、本発明の建築物の設計支援装置における好適な実施の形態について詳細に説明する。   Exemplary embodiments of a building design support apparatus according to the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.

(実施の形態1)
まず、図1を用いて、実施の形態1である建築物の設計支援装置において適用される応答継続時間の概念について説明する。なお、以下に説明する応答継続時間の概念及び応答継続時間の導出過程については、後述する実施の形態2及び実施の形態3すべてにおいて共通である。また、本実施の形態で実際に行われる応答解析では、設計対象となる建築物の振動モデルとして、フレームモデルや多質点系モデル(各階の質量をそれぞれ一点に集約してこの間をばねなどでつないだモデル)を適用しているが、以下の説明では、建築物全体を1つの1質点系モデルとして、図1の(a)に示すような固有周期T[s]、減衰定数hの振動モデルを設定する。
(Embodiment 1)
First, the concept of the response duration applied in the building design support apparatus according to the first embodiment will be described with reference to FIG. Note that the concept of response duration and the process of deriving response duration described below are common to all of the second and third embodiments described later. Moreover, in the response analysis actually performed in the present embodiment, as a vibration model of a building to be designed, a frame model or a multi-mass system model (the mass of each floor is aggregated into one point and the space between them is connected by a spring or the like. However, in the following description, the whole building is assumed to be a single mass system model, and a vibration model having a natural period T [s] and a damping constant h as shown in FIG. Set.

減衰定数hを一定にして、固有周期Tを変えた複数の振動モデル(固有周期T,T・・・,T)を設定し、これらの振動モデルに地震動を入力すると、振動モデルの固有周期に応じて異なる応答波形が得られる。図1の(b)に、振動モデルの応答波形の一例を示す。ここで、入力する地震動は、設計対象となる建築物の建設地において想定される地震動又はそれに基づいて設定(策定)された設計用地震動である。 When a plurality of vibration models (natural periods T 1 , T 2 ..., T n ) with different damping periods h and constant natural periods T are set and seismic motion is input to these vibration models, the vibration model Different response waveforms are obtained depending on the natural period. FIG. 1B shows an example of the response waveform of the vibration model. Here, the input ground motion is the ground motion assumed in the construction site of the building to be designed or the design ground motion set (developed) based on the ground motion.

得られた各振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて、応答継続時間をそれぞれ求める。本実施の形態では、例えば以下のようにして応答継続時間を求めることができる。図1の(b)に示すように、応答波形の振幅をAとして、その二乗の和(・・・+A +A n+1+・・・)をとり、図1の(c)に示される応答波形の振幅二乗和累加曲線を得る。この振幅二乗和累加曲線の所定の下限設定値から上限設定値に至る継続時間を「応答継続時間TS(h,T)」と定義する。本実施の形態では、図1の(c)に示すように、振幅二乗和累加曲線の5%から95%に至る継続時間を応答継続時間とする。ここで、下限・上限値をそれぞれ5%、95%とした理由は、地震動の大振幅部分の継続時間を定量評価するためであるが、必ずしもこの範囲に限定されるものではなく、他の数値範囲とすることも可能である。固有周期T,T・・・,Tの各振動モデルについてそれぞれ応答継続時間TS(h,T)を求め、横軸を固有周期T、縦軸を応答継続時間TS(h,T)としたグラフ上にプロットし、各点をつなぐことによって図1の(d)に示される応答継続時間スペクトルを得る。この応答継続時間TS(h,T)は、振動モデルの応答が継続する時間の目安となるものであり、換言すると、建築物の応答の継続時間における周期特性を定量評価する指標となるものである。なお、本実施の形態では、特定の固有周期を有する1つの建築物のみを設計対象としている。従って、以下の説明では、応答継続時間スペクトルのある1点のみを利用することになる。 Based on preset conditions, response duration times are obtained from the obtained response waveforms of the vibration models. In the present embodiment, for example, the response duration can be obtained as follows. As shown in FIG. 1B, the amplitude of the response waveform is A, and the sum of squares (... + A 2 n + A 2 n + 1 +...) Is taken and shown in FIG. Obtain the sum of squares of the amplitude of the response waveform. The duration from the predetermined lower limit set value to the upper limit set value of the amplitude sum-of-squares cumulative curve is defined as “response duration TS (h, T)”. In the present embodiment, as shown in FIG. 1 (c), the duration from 5% to 95% of the amplitude sum-of-squares cumulative curve is set as the response duration. Here, the reason why the lower limit and the upper limit are 5% and 95%, respectively, is to quantitatively evaluate the duration of the large amplitude part of the ground motion, but it is not necessarily limited to this range. It can also be a range. The response duration TS (h, T) is obtained for each vibration model of the natural periods T 1 , T 2 ..., T j , the natural period T is plotted on the horizontal axis, and the response duration TS (h, T) is plotted on the vertical axis. 1 is plotted, and the response duration spectrum shown in FIG. 1D is obtained by connecting the points. This response duration TS (h, T) is a measure of the duration of the response of the vibration model, in other words, it is an index for quantitative evaluation of the periodic characteristics of the response time of the building. is there. In the present embodiment, only one building having a specific natural period is a design target. Therefore, in the following description, only one point in the response duration spectrum is used.

なお、固有周期T,T・・・,Tの各振動モデルの応答波形からそれぞれ最大振幅値(最大応答値)を求め、横軸を固有周期T、縦軸を最大応答値(S(h,T))としたグラフ上にプロットして各点をつなぐと、図1の(e)に示される応答スペクトルが得られる。この応答スペクトルは、地震動に対する建築物の応答波形の最大応答値を考慮した解析技術であり、従来の耐震設計に広く適用されているものである。図1(d)の応答継続時間スペクトルと、図1(e)の応答スペクトルとを比較すると、応答スペクトルにおける最大応答値が同程度の振動モデルであっても、応答継続時間スペクトルを見ると、両者の応答継続時間が大きく異なる場合があることが分かる。また、応答継続時間が同程度の振動モデルであっても、応答スペクトルを見ると最大応答値が大きく異なる場合があることも分かる。従って、応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を必要とする場合には、従来の応答スペクトルを適用するだけでは不十分であると考えられる。 Note that the maximum amplitude value (maximum response value) is obtained from the response waveform of each vibration model of the natural periods T 1 , T 2 ..., T j , the natural period T is the horizontal axis, and the maximum response value (S When plotting on the graph (h, T)) and connecting the points, the response spectrum shown in FIG. 1E is obtained. This response spectrum is an analysis technique that considers the maximum response value of the response waveform of a building to earthquake motion, and is widely applied to conventional seismic design. Comparing the response duration spectrum of FIG. 1 (d) with the response spectrum of FIG. 1 (e), even if the maximum response value in the response spectrum is the same vibration model, It can be seen that there is a case where the response continuation times of both may be greatly different. It can also be seen that even if the vibration models have the same response duration time, the maximum response value may vary greatly when the response spectrum is viewed. Therefore, when a design that considers performance depending on the response duration is required, it is considered that it is not sufficient to simply apply the conventional response spectrum.

上述した建築物の振動モデルにおける応答継続時間は、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定される。以下、この設計基準(設計用応答継続時間スペクトル)について説明する。設計基準は、設計対象となる建築物が所定の性能や安全性を満足するか否かを判定する基準、設計対象となる建築物が社会的な要請を満足するか否かを判定する基準、あるいは、建築物の施主が要求する性能を満足するか否かを判定する基準等、様々な観点から設定されるものであり、設計目的に応じて異なる基準が設定される。   It is determined whether the response continuation time in the above-described building vibration model is within a preset design standard. The design criteria (design response duration spectrum) will be described below. Design criteria are criteria for judging whether the building to be designed satisfies the specified performance and safety, criteria for judging whether the building to be designed satisfies the social requirements, Or it is set from various viewpoints, such as a standard for judging whether or not the performance required by the owner of the building is satisfied, and different standards are set according to the design purpose.

本実施の形態では、所定の応答繰返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を設計基準としている。ここで、応答繰返し回数とは、地震動が建築物に入力された際に建築物が揺れる回数を意味している。この設計基準は、建築物が応答を繰返すことにより構造材が累積塑性変形して性能が低下する場合や、免震ゴムが繰り返し変形することにより発熱して性能が低下する場合等、応答の繰返しによって建築物の性能が低下する場合に、安全確保のために建築物の応答繰返し回数を所定回数以下に抑えるという観点に基づくものである。   In the present embodiment, the design response duration determined based on a predetermined number of response repetitions is used as a design criterion. Here, the number of response repetitions means the number of times the building shakes when earthquake motion is input to the building. This design standard is based on repeated response, such as when a building repeats a response and the structural material undergoes cumulative plastic deformation and the performance deteriorates, or when the seismic isolation rubber repeatedly deforms to generate heat and the performance decreases. This is based on the viewpoint of suppressing the number of response repetitions of the building to a predetermined number or less in order to ensure safety when the performance of the building deteriorates.

図2は、応答繰返し回数に基づいて決められる設計用応答継続時間スペクトルを示したグラフである。グラフの横軸は建築物の固有周期T、縦軸は応答継続時間TS(h,T)である。本実施の形態では、応答繰返し回数を建築物の固有周期によらず一定としており、設計用応答継続時間スペクトルは、設計用応答繰返し回数×固有周期(但し、設計用応答繰返し回数とは、設計上許容される応答繰返し回数の上限値のことである。)によって設定されるものである。建築物の固有周期Tが長くなるにつれて、応答繰り返し1回当たりに掛かる時間は長くなるから、設計用応答継続時間スペクトルは図2に示すように右肩上がりとなる。この設計用応答継続時間スペクトルは、設計対象となる建築物に求められる性能から決まるものである。   FIG. 2 is a graph showing a response duration spectrum for design determined based on the number of response repetitions. The horizontal axis of the graph is the natural period T of the building, and the vertical axis is the response duration TS (h, T). In this embodiment, the number of response repetitions is constant regardless of the natural period of the building, and the response duration spectrum for design is the number of response repetitions for design x the natural period (however, the number of response repetitions for design is the design It is the upper limit value of the allowable number of response repetitions). As the natural period T of the building becomes longer, the time taken for one response repetition becomes longer, so the response duration spectrum for design rises to the right as shown in FIG. This design response duration spectrum is determined from the performance required for the building to be designed.

設計対象となる建築物の振動モデルの応答解析を行って得られた応答波形から振幅二乗和累加曲線を作成し、この振幅二乗和累加曲線から求めた建築物の応答継続時間を、図2に示すグラフ上にプロットする。この建築物の応答継続時間と、建築物の固有周期に対応する設計用応答継続時間スペクトル上の一点(設計用応答継続時間)とを比較し、建築物の応答継続時間がこの設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する。建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間を下回る場合には、振動モデルの設計条件を採用する。一方、建築物の応答継続時間が図2に示すように設計用応答継続時間を上回る場合には、振動モデルの設計条件を採用しない。設計条件が不採用となった場合、建築物の設計を変更し、設計変更後の振動モデルの応答継続時間が設計用応答継続時間を下回るまで、設計変更を繰り返し上記の判定を行う。   Fig. 2 shows the response duration of a building obtained from the amplitude square sum cumulative curve from the response waveform obtained by analyzing the response of the vibration model of the building to be designed. Plot on the graph shown. The response duration of this building is compared with a point on the design response duration spectrum (design response duration) corresponding to the natural period of the building, and the response duration of the building is the response duration for this design. Determine if the time is below. When the response duration of the building is less than the response duration for design, the design condition of the vibration model is adopted. On the other hand, when the response continuation time of the building exceeds the design response continuation time as shown in FIG. 2, the design condition of the vibration model is not adopted. When the design condition is not adopted, the design of the building is changed, and the above determination is repeated until the response duration of the vibration model after the design change is less than the response duration for design.

なお、図2に示すように、建築物の設計変更に伴って建築物の構造特性が変わることで、設計変更後の建築物の固有周期は設計変更前の固有周期と若干異なるものとなる。従って、変更後の建築物の応答継続時間は、変更後の建築物の固有周期に対応する設計用応答継続時間スペクトル上の一点と比較されることになる。   In addition, as shown in FIG. 2, the structural characteristic of a building changes with the design change of a building, Therefore The natural period of the building after a design change becomes a little different from the natural period before a design change. Therefore, the response duration of the building after the change is compared with one point on the response duration spectrum for design corresponding to the natural period of the building after the change.

次に、本実施の形態で適用する建築物の設計支援装置10(以下、省略して「設計支援装置10」という。)について説明する。図3は、設計支援装置10の構成を示したブロック図である。ここで例示する設計支援装置10は、パーソナルコンピュータ等の数値演算装置にプログラムを読み込ませることによって具現化されるもので、応答波形算出手段11と、応答継続時間算出手段12と、判定手段13とを備えている。   Next, a building design support apparatus 10 (hereinafter, referred to as “design support apparatus 10”, omitted) applied in the present embodiment will be described. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the design support apparatus 10. The design support apparatus 10 exemplified here is realized by causing a numerical calculation device such as a personal computer to read a program, and includes a response waveform calculation means 11, a response duration calculation means 12, and a determination means 13. It has.

応答波形算出手段11は、キーボード等の入力装置20から入力された設計データに基づいて、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルと入力地震動のモデルを作成し、振動モデルに地震動を入力して応答解析を行うことにより、振動モデルの地震動に対する応答波形を求めるものである。   The response waveform calculation means 11 creates a building vibration model and an input ground motion model having a predetermined natural period based on design data input from the input device 20 such as a keyboard, and inputs the ground motion to the vibration model. The response waveform to the ground motion of the vibration model is obtained by performing response analysis.

応答継続時間算出手段12は、応答波形算出手段11によって得られた応答波形における振幅の二乗の和をとり、図1の(c)に例示されるような振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の5%から95%に至る時間を建築物の応答継続時間として算出するものである。   The response duration calculation means 12 calculates the sum of the squares of the amplitudes in the response waveform obtained by the response waveform calculation means 11 and obtains an amplitude square sum cumulative curve as illustrated in FIG. The time from 5% to 95% of the square sum cumulative curve is calculated as the response duration of the building.

判定手段13は、入力装置20から入力された設計基準データに基づいて設計用応答継続時間スペクトルを設定する設計基準設定手段14を備えている。判定手段13は、応答継続時間算出手段12によって得られた建築物の応答継続時間と、設計基準設定手段14において予め設定された設計用応答継続時間スペクトルとを比較し、建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定するものである。   The determination unit 13 includes a design criterion setting unit 14 that sets a response duration spectrum for design based on the design criterion data input from the input device 20. The determination unit 13 compares the building response duration obtained by the response duration calculation unit 12 with the design response duration spectrum set in advance by the design standard setting unit 14 to determine the response duration of the building. Is below the design response duration spectrum.

なお、応答波形算出手段12で算出された振動モデルの応答波形、応答継続時間算出手段12で算出された応答継続時間、判定手段13における判定結果等は、ディスプレイやプリンタ等の出力手段30を通じて出力を行うことが可能である。   The response waveform of the vibration model calculated by the response waveform calculation means 12, the response duration calculated by the response duration calculation means 12, the determination result by the determination means 13, and the like are output through the output means 30 such as a display or a printer. Can be done.

図4は、上述した設計支援装置10が実施する処理の手順を示したフローチャートである。以下、この図4を参照しながら、本実施の形態における設計支援装置10の判定処理について説明する。まず、設計支援装置10は、設計基準設定手段14を通じて、設計基準となる設計用応答継続時間スペクトルの設定を行う(ステップS01)。次いで、設計支援装置10は、応答波形算出手段11を通じて、設計対象となる建築物の振動モデル及び地震動のモデルを設定し(ステップS02)、振動モデルに地震動を入力することによって振動モデルの応答波形を算出する(ステップS03)。   FIG. 4 is a flowchart showing a procedure of processing performed by the design support apparatus 10 described above. Hereinafter, the determination process of the design support apparatus 10 in the present embodiment will be described with reference to FIG. First, the design support apparatus 10 sets a design response duration spectrum as a design reference through the design reference setting means 14 (step S01). Next, the design support apparatus 10 sets the vibration model of the building to be designed and the model of the ground motion through the response waveform calculation means 11 (step S02), and inputs the ground motion to the vibration model to thereby generate the response waveform of the vibration model. Is calculated (step S03).

次いで、設計支援装置10は、応答継続時間算出手段12を通じて、応答波形算出手段11によって算出された応答波形の振幅二乗和累加曲線を算出し(ステップS04)、振幅二乗和累加曲線の収束値の5%から95%に至る時間を応答継続時間として算出する(ステップS05)。次いで、設計支援装置10は、判定手段13を通じて、応答継続時間算出手段12によって算出された応答継続時間と、設計基準設定手段14で設定された設計用応答継続時間スペクトル上の建築物の固有周期に対応する点(設計用応答継続時間)との比較を行う(ステップS06)。すなわち、応答継続時間算出手段12によって算出された応答継続時間が、設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する。次いで、設計支援装置10は、出力装置30を通じて比較結果を出力し(ステップS07)、処理を終了する。   Next, the design support apparatus 10 calculates the amplitude square sum cumulative curve of the response waveform calculated by the response waveform calculation means 11 through the response duration calculation means 12 (step S04), and calculates the convergence value of the amplitude square sum cumulative curve. The time from 5% to 95% is calculated as the response duration time (step S05). Next, the design support apparatus 10 passes the determination means 13 through the response duration calculated by the response duration calculation means 12 and the natural period of the building on the design response duration spectrum set by the design reference setting means 14. Is compared with the point corresponding to (design response duration) (step S06). That is, it is determined whether or not the response duration calculated by the response duration calculation means 12 is less than the design response duration. Next, the design support device 10 outputs the comparison result through the output device 30 (step S07), and ends the process.

設計支援装置10によって応答継続時間が設計用応答継続時間を下回る判定がなされた場合、設計者は振動モデルの設計条件を採用する。一方、設計支援装置10によって応答継続時間が設計用応答継続時間を上回る判定がなされた場合には、設計者は振動モデルの設計条件を採用せず、建築物の設計条件を変更する。   When the design support apparatus 10 determines that the response duration is less than the design response duration, the designer adopts the design conditions of the vibration model. On the other hand, if the design support apparatus 10 determines that the response duration exceeds the design response duration, the designer changes the design condition of the building without adopting the design condition of the vibration model.

変更後の建築物の振動モデルのデータが設計者によって設計支援装置10に入力されると、設計支援装置10は、ステップS02〜S07の処理を行う。最終的に設計条件が採用できるようになるまで上記の処理を繰り返す。   When the data of the vibration model of the building after the change is input to the design support apparatus 10 by the designer, the design support apparatus 10 performs the processes of steps S02 to S07. The above process is repeated until design conditions can be finally adopted.

以上説明したように、実施の形態1の設計支援装置10によれば、所定の固有周期を有する建築物の振動モデルに地震動を入力することにより、振動モデルの地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段11と、応答波形算出手段11によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段12と、応答継続時間算出手段12によって得られた応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段13とを備えた構成としたことで、応答の継続時間に依存する性能を考慮した建築物の設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。   As described above, according to the design support apparatus 10 of the first embodiment, the response waveform calculation for obtaining the response waveform of the vibration model with respect to the ground motion by inputting the ground motion into the vibration model of the building having a predetermined natural period. Obtained by means 11, response duration calculation means 12 for obtaining a response duration based on preset conditions from the response waveform of the vibration model obtained by response waveform calculation means 11, and response duration calculation means 12. The structure including the determination means 13 for determining whether or not the response duration is within a preset design standard allows the design of the building in consideration of the performance depending on the response duration. Can be done. As a result, it is possible to perform a design that takes into account the effect of long-term shaking of a long-period building on structural members and the like.

また、実施の形態1の設計支援装置10によれば、振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の5%から95%に至る時間を応答継続時間として算出したことで、入力地震動に対する建築物の応答継続時間の周期特性を定量的に評価することが可能となる。   Further, according to the design support apparatus 10 of the first embodiment, the amplitude square sum cumulative curve of the response waveform of the vibration model is obtained, and the time from 5% to 95% of this amplitude square sum cumulative curve is calculated as the response duration time. As a result, it is possible to quantitatively evaluate the periodic characteristics of the response duration of the building against the input ground motion.

また、実施の形態1の設計支援装置10によれば、所定の応答繰り返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を設定基準とし、応答継続時間算出手段12によって得られた振動モデルの応答継続時間が、この設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する構成としたことで、建築物の応答繰り返し回数を所望の回数以下に抑える設計を行うことが可能となる。その結果、応答を繰り返すことによって生じる構造材の性能の低下、例えば、構造材の累積塑性変形や免震ゴムの疲労等を考慮した設計を行うことが可能となる。   Further, according to the design support apparatus 10 of the first embodiment, the response of the vibration model obtained by the response duration calculation means 12 using the design response duration determined based on the predetermined number of response repetitions as a setting reference. With the configuration in which it is determined whether or not the duration is less than the design response duration, it is possible to perform a design that suppresses the number of response repetitions of the building to a desired number or less. As a result, it is possible to perform a design that takes into account the deterioration of the performance of the structural material caused by repeating the response, for example, the cumulative plastic deformation of the structural material and the fatigue of the seismic isolation rubber.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2である建築物の設計支援装置について説明する。実施の形態2の設計支援装置10は、設計基準設定手段14において設定される設計基準が上述した実施の形態1と相違する以外は、実施の形態1と同一の構成を有している。すなわち、実施の形態1が、応答繰り返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を設計基準としているのに対し、実施の形態2では、建築物の固有周期によらず一定の設計用応答継続時間を設定基準としている。具体的に説明すると、実施の形態2で適用される設計基準は、地震が発生してから所定時間以内に建築物の機能を復旧させたい、あるいは、地震が発生してから所定時間以内に建築物内部の設備等を元の稼動状況に復旧させたいといった観点から設定されるものであり、建築物の固有周期の長短によらずある一定の時間内に応答を抑えることを目的としている。つまり、実施の形態1における設計基準が、構造安全性をはじめとした建築物に与えるべき性能から決まる基準であるのに対し、実施の形態2における設計基準は、建築物の利用のあり方を含めた社会的な要請から決まる基準である。
(Embodiment 2)
Next, a building design support apparatus according to the second embodiment will be described. The design support apparatus 10 of the second embodiment has the same configuration as that of the first embodiment, except that the design standard set by the design standard setting unit 14 is different from that of the first embodiment. That is, while the first embodiment uses the design response duration determined based on the number of response repetitions as a design criterion, the second embodiment has a constant design response regardless of the natural period of the building. The duration is used as a setting standard. Specifically, the design standard applied in the second embodiment is that the function of the building is to be restored within a predetermined time after the occurrence of the earthquake, or the building is constructed within the predetermined time after the occurrence of the earthquake. It is set from the viewpoint of restoring the equipment inside the building to its original operating state, and aims to suppress the response within a certain time regardless of the natural period of the building. In other words, the design standard in the first embodiment is a standard determined from the performance to be given to the building including structural safety, while the design standard in the second embodiment includes the way the building is used. This is a standard determined by social demands.

図5は、実施の形態2で適用される設計用応答継続時間スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は建築物の固有周期T、縦軸は応答継続時間TS(h,T)である。この設計用応答継続時間スペクトルの値は、例えば地震発生後の建築物の機能復旧時間に応じて設定されるものである。   FIG. 5 is a graph showing a design response duration spectrum applied in the second embodiment. The horizontal axis of the graph is the natural period T of the building, and the vertical axis is the response duration TS (h, T). The value of the response time spectrum for design is set according to the function recovery time of the building after the earthquake, for example.

設計対象となる建築物の振動モデルの応答解析を行って得られた応答波形から振幅二乗和累加曲線を作成し、この振幅二乗和累加曲線から求めた建築物の応答継続時間を、図5に示すグラフ上にプロットする。この建築物の応答継続時間と設計用応答継続時間スペクトルとを比較し、建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定する。建築物の応答継続時間が設計用応答継続時間スペクトルを下回る場合には、振動モデルの設計条件を採用する。建築物の応答継続時間が図5に示すように設計用応答継続時間スペクトルを上回る場合には、振動モデルの設計条件を採用しない。設計条件が不採用となった場合、建築物の設計を変更し、設計変更後の振動モデルの応答継続時間が設計用応答継続時間を下回るまで、設計変更を繰り返し上記の判定を行う。   Fig. 5 shows the response duration of the building obtained from the amplitude square sum cumulative curve from the response waveform obtained by analyzing the response of the vibration model of the building to be designed. Plot on the graph shown. The response duration of the building is compared with the response duration spectrum for design, and it is determined whether or not the response duration of the building is lower than the response duration spectrum for design. When the response duration of the building is lower than the response duration spectrum for design, the design condition of the vibration model is adopted. When the response duration of the building exceeds the response duration spectrum for design as shown in FIG. 5, the design condition of the vibration model is not adopted. When the design condition is not adopted, the design of the building is changed, and the above determination is repeated until the response duration of the vibration model after the design change is less than the response duration for design.

なお、実施の形態2で適用する設計支援装置10、及び、設計支援装置10の処理手順は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。   Since the design support apparatus 10 applied in the second embodiment and the processing procedure of the design support apparatus 10 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

以上説明したように、実施の形態2の設計支援装置10によれば、実施の形態1と同様に、応答波形算出手段11、応答継続時間算出手段12及び判定手段13とを備えた構成としたことで、建築物の応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。   As described above, according to the design support apparatus 10 of the second embodiment, as with the first embodiment, the response waveform calculation unit 11, the response duration calculation unit 12, and the determination unit 13 are provided. Thus, it is possible to perform a design in consideration of the performance depending on the duration of the response of the building. As a result, it is possible to perform a design that takes into account the effect of long-term shaking of a long-period building on structural members and the like.

また、実施の形態2の設計支援装置10によれば、実施の形態1と同様に、振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の収束値の5%から95%に至る時間を応答継続時間として算出したことで、入力地震動に対する建築物の応答継続時間の周期特性を定量的に評価することが可能となる。   Further, according to the design support apparatus 10 of the second embodiment, as in the first embodiment, the amplitude square sum cumulative curve of the response waveform of the vibration model is obtained, and from 5% of the convergence value of this amplitude square sum cumulative curve. By calculating the time to reach 95% as the response duration, it is possible to quantitatively evaluate the periodic characteristics of the response duration of the building with respect to the input earthquake motion.

さらに、実施の形態2の設計支援装置10によれば、固有周期によらず一定の設計用応答継続時間を設定基準とし、応答継続時間算出手段12によって得られた振動モデルの応答継続時間が、この設計用応答継続時間を下回るか否かを判定する構成としたことで、応答を繰り返すことによって生じる構造材の性能の低下を考慮した設計を行うことが可能になることに加えて、地震が発生してから何分間以内あるいは何時間以内に建築物の機能を復旧させるかといった、建物の機能復旧時期を設定することが可能となる。   Furthermore, according to the design support apparatus 10 of the second embodiment, the response duration time of the vibration model obtained by the response duration calculation means 12 with the constant design response duration as a setting reference regardless of the natural period, In addition to being able to design considering the performance degradation of the structural material caused by repeating the response, it is possible to perform the design considering whether or not the design response duration is below, in addition to the earthquake It is possible to set the building function recovery time, such as how many minutes or hours after the occurrence, the function of the building is restored.

(実施の形態3) (Embodiment 3)

次に、本発明の実施の形態3である建築物の設計支援装置について説明する。実施の形態3の設計支援装置10は、設計基準設定手段14において設定された設計基準が上述した実施の形態1及び2と異なる以外は、実施の形態1及び2と同一の構成を有している。すなわち、実施の形態3では、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間スペクトルと、(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間スペクトルとを設計基準としている。換言すると、この設計基準は、建設地で起こり得る地震に対する建築物の平均的な耐震性能(応答継続時間)を基準としており、設計対象となる建築物が、要求された耐震性能を満足するか否かという観点から設定されるものである。   Next, a building design support apparatus according to Embodiment 3 of the present invention will be described. The design support apparatus 10 of the third embodiment has the same configuration as that of the first and second embodiments, except that the design standard set by the design standard setting unit 14 is different from the first and second embodiments described above. Yes. That is, in the third embodiment, an average value and a standard deviation in a plurality of response duration distributions obtained from a plurality of building vibration models are calculated, and a design response duration spectrum determined from the average value is calculated as The design reference is a response duration spectrum for design determined from (value + standard deviation). In other words, this design standard is based on the average seismic performance (response duration) of buildings against earthquakes that may occur in the construction site, and whether the building to be designed satisfies the required seismic performance. It is set from the viewpoint of whether or not.

図6は、実施の形態3における設計用応答継続時間スペクトルを示すグラフである。グラフの横軸は建築物の固有周期T、縦軸は応答継続時間TS(h,T)である。この設計用応答継続時間スペクトルは、例えば以下のようにして設定することができる。一般的な性能をもつ複数の建築物の振動モデルに対して、設計対象となる建築物の建設地において想定される地震動を入力することによって、応答解析を行う。この応答解析においては、すべての振動モデルに対して同一の地震動が入力されるが、地震は自然現象であるから、地震動に対する各振動モデルの応答値にはばらつきが生じる。各振動モデルの応答値からそれぞれ応答継続時間を求め、固有周期Tごとに応答継続時間の平均値及び標準偏差を算出する。各固有周期Tにおける平均値の点を線で結ぶと、例えば図6に示すような平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルが得られる。この平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルは、建設地で起こり得る地震に対する一般的な建築物の平均的な(標準的な)応答継続時間を示している。   FIG. 6 is a graph showing a design response duration spectrum in the third embodiment. The horizontal axis of the graph is the natural period T of the building, and the vertical axis is the response duration TS (h, T). This design response duration spectrum can be set as follows, for example. Response analysis is performed by inputting the seismic motion assumed in the construction site of the building to be designed to the vibration model of a plurality of buildings having general performance. In this response analysis, the same ground motion is input to all vibration models, but since the earthquake is a natural phenomenon, the response value of each vibration model to the ground motion varies. A response duration is obtained from the response value of each vibration model, and an average value and a standard deviation of the response duration are calculated for each natural period T. When the points of the average values in each natural period T are connected by a line, an average level design response duration spectrum as shown in FIG. 6 is obtained, for example. This average level of the design response duration spectrum shows the average (standard) response duration of a typical building to an earthquake that may occur at the construction site.

また、各固有周期Tにおける(平均値+標準偏差)の点を線で結ぶと、例えば図6に示すような(平均+標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルが得られる。なお、図6における標準偏差とは、+1標準偏差を意味している。   Further, when (average value + standard deviation) points in each natural period T are connected by a line, a design response duration spectrum of (average + standard deviation) level as shown in FIG. 6 is obtained, for example. Note that the standard deviation in FIG. 6 means +1 standard deviation.

判定の一例として、建築物の施主が要求する建築物の性能(応答継続時間)が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと(平均値+1標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間にある場合について説明する。設計対象となる建築物の振動モデルの応答解析を行って得られた応答波形から振幅二乗和累加曲線を作成し、この振幅二乗和累加曲線から求めた建築物の応答継続時間を、図6に示すグラフ上にプロットする。この建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと(平均値+標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定する。建築物の応答継続時間が、2つの設計用応答継続時間スペクトルの間にある場合(スペクトル上にある場合も含む)には、振動モデルの設計条件を採用する。一方、図6に示すように、建築物の応答継続時間が、(平均値+標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルを上回る場合には、振動モデルの設計条件を採用しない。設計条件が不採用となった場合、建築物の設計を変更し、設計変更後の振動モデルの応答継続時間が2つの設計用応答継続時間スペクトルの間に入るまで、設計変更を繰り返し上記の判定を行う。   As an example of the determination, the building performance (response duration) required by the owner of the building is calculated by comparing the average level design response duration spectrum and the (average value + 1 standard deviation) level design response duration spectrum. A case in between will be described. Fig. 6 shows the response duration time of the building obtained from the amplitude square sum cumulative curve from the response waveform obtained by analyzing the response of the vibration model of the building to be designed. Plot on the graph shown. It is determined whether or not the response duration time of the building falls between the average level design response duration spectrum and the (average value + standard deviation) level design response duration spectrum. When the response time of the building is between two design response time spectra (including those on the spectrum), the design conditions of the vibration model are adopted. On the other hand, as shown in FIG. 6, when the response duration time of the building exceeds the design response duration spectrum of the (average value + standard deviation) level, the design condition of the vibration model is not adopted. If design conditions are not adopted, the design of the building is changed, and the above changes are repeated until the response duration of the vibration model after the design change falls between the two response duration spectra for design. I do.

なお、上述した例では、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベル及び(平均値+1標準偏差)レベルの2つの設計用応答継続時間スペクトルの間に入るか否かを判定したが、これに限定されるものではないことはもちろんである。判定基準は、設計対象となる建築物に要求される性能の高低によって異なるものである。例えば、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと(平均値−1標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定するようにしてもよい。また、設計対象となる建築物の応答継続時間が、(平均値−1標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定するようにしてもよい。   In the above-described example, it is determined whether or not the response duration of the building to be designed falls between the two design response duration spectra of the average level and the (average value + 1 standard deviation) level. Of course, the present invention is not limited to this. Judgment criteria differ depending on the level of performance required for the building to be designed. For example, it is determined whether or not the response duration time of the building to be designed falls between the average level design response duration spectrum and the (average value-1 standard deviation) level design response duration spectrum. You may make it do. Moreover, you may make it determine whether the response continuation time of the building used as design object is less than the response duration spectrum for design of (average value-1 standard deviation) level.

また、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと(平均値+2標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定するようにしてもよい。また、設計対象となる建築物の応答継続時間が、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと(平均値−2標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定するようにしてもよい。   Further, it is determined whether or not the response duration time of the building to be designed falls between the average level design response duration spectrum and the (average value + 2 standard deviation) level design response duration spectrum. You may do it. Further, it is determined whether or not the response duration time of the building to be designed falls between the average level response duration spectrum for design and the (average value-2 standard deviation) level response duration spectrum for design. You may make it do.

また、必要に応じて平均レベル、(平均値+1標準偏差)レベル、(平均値−1標準偏差)レベル、(平均値+2標準偏差)レベル、(平均値−2標準偏差)レベル等、3つ以上の設計用応答継続時間スペクトルを設定し、設計対象となる建築物の応答継続時間が、これらの設計用応答継続時間スペクトルの間に入るか否か、又は、各設計用応答継続時間スペクトルを下回るか否かを判定するようにしてもよい。   In addition, there are three levels such as an average level, (average value + 1 standard deviation) level, (average value-1 standard deviation) level, (average value + 2 standard deviation) level, (average value-2 standard deviation) level as required. The above design response duration spectrum is set, and whether or not the response duration of the building to be designed falls between these design response duration spectra, or whether each design response duration spectrum is You may make it determine whether it is less.

さらに、上述した例では、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルと(平均値+標準偏差)レベルの設計用応答継続時間スペクトルの2つの設計基準を設定したが、平均レベルの設計用応答継続時間スペクトルのみを設定して、これを下回るか否かを判定する構成とすることもできる。   Furthermore, in the above-described example, two design criteria, ie, an average level design response duration spectrum and an (average value + standard deviation) level design response duration spectrum are set, but the average level design response duration spectrum is set. It can also be set as the structure which sets only a spectrum and determines whether it is less than this.

なお、実施の形態3で適用する設計支援装置10、及び、設計支援装置10の処理手順は実施の形態1と同様であるので説明を省略する。   Since the design support apparatus 10 applied in the third embodiment and the processing procedure of the design support apparatus 10 are the same as those in the first embodiment, the description thereof is omitted.

以上説明したように、実施の形態3の設計支援装置10によれば、実施の形態1及び2と同様にして、応答波形算出手段11、応答継続時間算出手段12及び判定手段13とを備えた構成としたことで、建築物の応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を行うことが可能となる。その結果、長周期建築物の長時間の揺れが構造部材等に及ぼす影響を考慮した設計を行うことが可能となる。   As described above, according to the design support apparatus 10 of the third embodiment, the response waveform calculation means 11, the response duration calculation means 12, and the determination means 13 are provided as in the first and second embodiments. By adopting the configuration, it is possible to perform a design in consideration of performance depending on the duration of response of the building. As a result, it is possible to perform a design that takes into account the effect of long-term shaking of a long-period building on structural members and the like.

また、実施の形態3の設計支援装置10によれば、実施の形態1及び2と同様にして、振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の5%から95%に至る時間を応答継続時間として算出したことで、入力地震動に対する建築物の応答継続時間の周期特性を定量的に評価することが可能となる。   Further, according to the design support apparatus 10 of the third embodiment, similarly to the first and second embodiments, the amplitude square sum cumulative curve of the response waveform of the vibration model is obtained, and from 5% of this amplitude square sum cumulative curve. By calculating the time to reach 95% as the response duration, it is possible to quantitatively evaluate the periodic characteristics of the response duration of the building with respect to the input earthquake motion.

さらに、実施の形態3の建築物の設計支援装置10によれば、複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、応答継続時間算出手段12によって得られた振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間スペクトルと(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間スペクトルとの間に入るか否かを判定する構成としたことで、建設地で起こり得る地震に対する一般的な建築物の平均的な耐震性能(応答継続時間)を基準として、施主が予め建築物の耐震性能を明確に決めることができるようになるとともに、設計しようとする建築物が、施主の要求する耐震性能を満足しているか否かを判定することが可能となる。   Furthermore, according to the building design support apparatus 10 of the third embodiment, the average value and the standard deviation in the distribution of the plurality of response durations obtained from the vibration models of the plurality of buildings are calculated and determined from the average value. A design in which the response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means 12 is determined from the average value using the response duration for design and the response duration for design determined from (average value + standard deviation) as a design reference. A general building against earthquakes that can occur at construction sites by determining whether it falls between a response duration spectrum for design and a response duration spectrum for design determined from (average value + standard deviation) Based on the average seismic performance (response duration), the owner can clearly determine the seismic performance of the building in advance, and the building to be designed It is possible to determine whether or not to satisfy the seismic performance of the request.

図7−1は速度応答スペクトルの一例、図7−2は速度応答継続時間スペクトルの一例を示したものである。以下、図7−1及び図7−2を比較することによって、上記実施の形態1〜3で適用した応答継続時間の妥当性について説明する。高層建築物の設計等に用いられてきた設計用標準波(最大速度50cm/sに基準化されたEL Centro NS)、東京においてハイブリッド法により計算された1923年の関東地震の予測地震動(佐藤他、1998)、及び、東京において復元された1923年の関東地震の観測記録の振幅を1.5倍したNS成分相当波形(横田他、1989)を対象に、減衰定数5%の速度応答スペクトルSv[cm/s]と減衰定数5%の速度応答継続時間スペクトルTSv[cm/s]を用いて、長周期を含む広帯域地震動の振幅と継続時間の周期特性を定量評価した。図7−1の速度応答スペクトルを見ると、細かい違いはあるものの、全体としてのスペクトルレベルは3つの地震動とも概ね同等で対応している。   FIG. 7-1 shows an example of a speed response spectrum, and FIG. 7-2 shows an example of a speed response duration spectrum. Hereinafter, the validity of the response duration applied in the first to third embodiments will be described by comparing FIGS. 7-1 and 7-2. Standard wave for design (EL Centro NS standardized to a maximum speed of 50 cm / s) used for the design of high-rise buildings, etc. Predicted ground motion of the 1923 Kanto earthquake calculated by the hybrid method in Tokyo (Sato et al. 1998) and NS component equivalent waveform (Yokota et al., 1989) obtained by multiplying the amplitude of the observation record of the 1923 Kanto earthquake restored in Tokyo by velocity response spectrum Sv with a damping constant of 5%. Using the velocity response duration spectrum TSv [cm / s] with [cm / s] and a damping constant of 5%, the amplitude of broadband earthquake motion including a long period and the periodic characteristics of duration were quantitatively evaluated. Looking at the velocity response spectrum of FIG. 7-1, although there are small differences, the overall spectrum level corresponds to the three ground motions in almost the same manner.

一方、図7−2の速度応答継続時間スペクトルを見ると、設計用標準波の結果(破線)は、ほとんど周期によらず一定で50秒に満たないが、関東地震の予測地震動の結果(実細線)は特に1秒以上の長周期で増大して設計用標準波の2倍以上の継続時間となっており、関東地震の復元地震動の結果(実太線)は更にそれよりもはるかに長く300〜500秒にも達している。   On the other hand, looking at the velocity response duration spectrum in Fig. 7-2, the design standard wave result (broken line) is almost constant regardless of the period and is less than 50 seconds. The thin line) increases with a long period of 1 second or more, and has a duration that is more than twice the standard wave for design. The result of the restored ground motion of the Kanto earthquake (solid line) is much longer than that 300 It has reached ~ 500 seconds.

例えば弾性設計により安全性を確認する通常の建築物では速度応答スペクトルが概ね同等であれば設計も概ね同等になり得るが、応答の継続時間に依存する性能を考慮した設計を必要とする建築物では、速度応答継続時間スペクトルの違いを踏まえた設計が必要となることが分かる。   For example, in a normal building whose safety is confirmed by elastic design, if the speed response spectrum is almost the same, the design can be almost the same, but a building that requires a design that considers the performance depending on the duration of the response Thus, it is understood that a design based on the difference in the speed response duration spectrum is required.

本発明の建築物の設計支援装置で適用される応答継続時間の概念を説明する図である。It is a figure explaining the concept of the response continuation time applied with the design support apparatus of the building of this invention. 実施の形態1における設計用応答継続時間スペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a design response duration spectrum in the first embodiment. 実施の形態1〜3における建築物の設計支援装置のブロック図である。It is a block diagram of the design support apparatus of the building in Embodiment 1-3. 実施の形態1〜3における建築物の設計支援装置の処理を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the process of the building design assistance apparatus in Embodiment 1-3. 実施の形態2における設計用応答継続時間スペクトルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a design response duration spectrum in the second embodiment. 実施の形態3における設計用応答継続時間スペクトルを示す図である。FIG. 10 is a diagram showing a design response duration spectrum in the third embodiment. 速度応答スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a speed response spectrum. 速度応答継続時間スペクトルの一例を示す図である。It is a figure which shows an example of a speed response continuation time spectrum.

符号の説明Explanation of symbols

10 設計支援装置
11 応答波形算出手段
12 応答継続時間算出手段
13 判定手段
14 設計基準設定手段
20 入力装置
30 出力装置
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Design support apparatus 11 Response waveform calculation means 12 Response duration calculation means 13 Determination means 14 Design standard setting means 20 Input device 30 Output device

Claims (8)

所定の固有周期を有する建築物の振動モデルと、この振動モデルに入力する地震動とを設定し、前記振動モデルに前記地震動を入力することにより、前記振動モデルの前記地震動に対する応答波形を求める応答波形算出手段と、
前記応答波形算出手段によって得られた振動モデルの応答波形から、予め設定された条件に基づいて応答継続時間を求める応答継続時間算出手段と、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記応答継続時間が、予め設定された設計基準内にあるか否かを判定する判定手段と、
を備えたことを特徴とする建築物の設計支援装置。
A response waveform for determining a response waveform of the vibration model to the ground motion by setting the vibration model of the building having a predetermined natural period and the ground motion input to the vibration model and inputting the ground motion to the vibration model A calculation means;
From the response waveform of the vibration model obtained by the response waveform calculating means, a response duration calculating means for obtaining a response duration based on a preset condition;
Determination means for determining whether or not the response duration obtained by the response duration calculation means is within a preset design standard;
A design support device for a building characterized by comprising:
前記応答継続時間算出手段は、
前記振動モデルの応答波形の振幅二乗和累加曲線を求め、この振幅二乗和累加曲線の下限設定値から上限設定値に至る時間を前記応答継続時間として算出することを特徴とする請求項1に記載の建築物の設計支援装置。
The response duration calculation means
The amplitude square sum cumulative curve of the response waveform of the vibration model is obtained, and the time from the lower limit set value to the upper limit set value of the amplitude square sum cumulative curve is calculated as the response duration time. Building design support equipment.
前記判定手段は、
所定の応答繰返し回数に基づいて決められた設計用応答継続時間を前記設定基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の建築物の設計支援装置。
The determination means includes
The design response duration determined based on a predetermined number of response repetitions as the setting criterion,
The building design according to claim 1 or 2, wherein it is determined whether or not a response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is less than the response duration for design. Support device.
前記判定手段は、
一定の設計用応答継続時間を前記設定基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の建築物の設計支援装置。
The determination means includes
A fixed design response duration is used as the setting standard,
The building design according to claim 1 or 2, wherein it is determined whether or not a response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is less than the response duration for design. Support device.
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の平均から求まる設計用応答継続時間を設定基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、前記設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の建築物の設計支援装置。
The determination means includes
The response time for design obtained from the average of the multiple response durations obtained from the vibration model of multiple buildings is used as the setting standard.
The building design according to claim 1 or 2, wherein it is determined whether or not a response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is less than the response duration for design. Support device.
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の建築物の設計支援装置。
The determination means includes
Calculate the average value and standard deviation in the distribution of multiple response durations obtained from the vibration model of multiple buildings, and use the design response duration determined from the average value and the design determined from (average value-standard deviation) Using response duration as design criteria,
Whether the response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means falls between a design response duration determined from an average value and a design response duration determined from (average value−standard deviation) The building design support apparatus according to claim 1 or 2, characterized by determining whether or not
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間を設計基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、(平均値−標準偏差)から決まる設計用応答継続時間を下回るか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の建築物の設計支援装置。
The determination means includes
Calculate the average value and standard deviation in the distribution of multiple response durations obtained from the vibration model of multiple buildings, and use the design response duration determined from (average value-standard deviation) as the design criterion.
The determination as to whether or not the response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means is less than a design response duration determined from (average value-standard deviation). 2. The building design support apparatus according to 2.
前記判定手段は、
複数の建築物の振動モデルから得られた複数の応答継続時間の分布における平均値及び標準偏差を算出し、平均値から決まる設計用応答継続時間と、(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間とを設計基準とし、
前記応答継続時間算出手段によって得られた前記振動モデルの応答継続時間が、平均値から決まる設計用応答継続時間と(平均値+標準偏差)から決まる設計用応答継続時間との間に入るか否かを判定することを特徴とする請求項1又は2に記載の建築物の設計支援装置。
The determination means includes
Calculate the average value and standard deviation in the distribution of multiple response durations obtained from the vibration model of multiple buildings, and use the design response duration determined from the average value and the design determined from (average value + standard deviation) Using response duration as design criteria,
Whether the response duration of the vibration model obtained by the response duration calculation means falls between a design response duration determined from an average value and a design response duration determined from (average value + standard deviation) The building design support apparatus according to claim 1 or 2, characterized by determining whether or not
JP2007174106A 2007-07-02 2007-07-02 Building design support equipment Expired - Fee Related JP4868364B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174106A JP4868364B2 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Building design support equipment

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2007174106A JP4868364B2 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Building design support equipment

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2009015433A true JP2009015433A (en) 2009-01-22
JP4868364B2 JP4868364B2 (en) 2012-02-01

Family

ID=40356292

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2007174106A Expired - Fee Related JP4868364B2 (en) 2007-07-02 2007-07-02 Building design support equipment

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4868364B2 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015090287A (en) * 2013-11-05 2015-05-11 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Earthquake motion estimation method in consideration of earthquake response of railroad structure

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0546713A (en) * 1991-08-08 1993-02-26 Fujita Corp External force response simulation image display system for structure
JP2002021174A (en) * 2000-07-05 2002-01-23 Asahi Kasei Corp Anti-seismic design method for system dwelling house
JP2004036164A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Japan Science & Technology Corp Method and device for controlling vibration of structure

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0546713A (en) * 1991-08-08 1993-02-26 Fujita Corp External force response simulation image display system for structure
JP2002021174A (en) * 2000-07-05 2002-01-23 Asahi Kasei Corp Anti-seismic design method for system dwelling house
JP2004036164A (en) * 2002-07-02 2004-02-05 Japan Science & Technology Corp Method and device for controlling vibration of structure

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015090287A (en) * 2013-11-05 2015-05-11 公益財団法人鉄道総合技術研究所 Earthquake motion estimation method in consideration of earthquake response of railroad structure

Also Published As

Publication number Publication date
JP4868364B2 (en) 2012-02-01

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Castaldo et al. Seismic fragility and reliability of structures isolated by friction pendulum devices: seismic reliability‐based design (SRBD)
Adam et al. Seismic collapse capacity of basic inelastic structures vulnerable to the P‐delta effect
Kitayama et al. Probabilistic collapse resistance and residual drift assessment of buildings with fluidic self‐centering systems
JP5809174B2 (en) Building safety verification system, building safety verification method and program
US10962664B2 (en) Method for assessing a performance-based seismic design by setting a seismic risk
Katsanos et al. Inelastic spectra to predict period elongation of structures under earthquake loading
Nigdeli et al. Optimization of seismic isolation systems via harmony search
Mortezaei et al. Plastic hinge length of reinforced concrete columns subjected to both far‐fault and near‐fault ground motions having forward directivity
JP6001740B1 (en) High precision evaluation of structure transfer functions, earthquake response prediction, deterioration diagnosis system and method
Akkar et al. Assessment of improved nonlinear static procedures in FEMA-440
CN105528520B (en) A kind of damage index appraisal procedure based on main aftershock sequence
Mortezaei et al. Effectiveness of modified pushover analysis procedure for the estimation of seismic demands of buildings subjected to near‐fault earthquakes having forward directivity
Kaats𝚤z et al. Generalized force vectors for multi‐mode pushover analysis of torsionally coupled systems
Kramar et al. Seismic collapse risk of precast industrial buildings with strong connections
JP2011257237A (en) Earthquake damage prediction method
Mosallam et al. Performance assessment of steel moment-resisting frame structures using fragility methodology
JP6963275B2 (en) Building damage estimation system and method
Shirai et al. A seismic response estimation method for RC structures using random vibration theory
JP4868364B2 (en) Building design support equipment
Yakhchalian et al. Reliable seismic collapse assessment of short-period structures using new proxies for ground motion record selection
Avcı et al. Probabilistic estimation of inelastic displacement demands in soil–structure interaction systems on cohesive soils
Lu et al. Simplified procedures for seismic design verification and evaluation of lead rubber bearing base‐isolated buildings based on free‐vibration response
Xu et al. Estimation of maximum drift of multi‐degree‐of‐freedom shear structures with unknown parameters using only one accelerometer
JP6642232B2 (en) Earthquake damage estimation system, structure with earthquake damage estimation system, and earthquake damage estimation program
Jones et al. Relative safety of high‐rise and low‐rise steel moment‐resisting frames in Los Angeles

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20091225

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20111012

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20111025

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20111108

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20141125

Year of fee payment: 3

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees