JP6850615B2 - 耐震補強設計支援装置、耐震補強設計手法、及びプログラム - Google Patents
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Description
また、構造物の耐震補強設計を実施する際、対象の構造物の新築設計時に作成された解析モデルを利用することがある。しかし、その解析モデルは構造物が実際に施工され使用されている現況の振動特性を正確に表現できるとは限らない。その結果、耐震補強設計の結果が過大な補強を要求することがある。
(2)また、上記の耐震補強設計支援装置における前記取得部は、前記構造物の立地点又は前記立地点近傍の地点を含む第1地点の地震動の第1検出データと、前記第1検出データとの類似度が高い地震動が観測される第2地点の地震動の履歴データとを取得し、上記の耐震補強設計支援装置は、前記第1地点の地震動の第1検出データ又は前記第2地点の地震動の履歴データを、前記構造物が将来到来し得る地震動に対する耐震性能評価の解析に用いられる地震動のデータに加えるか否かを検証する検証部をさらに備える。
(3)また、上記の耐震補強設計支援装置における前記評価部は、前記構造物の揺れの検出結果に基づいて前記構造物に将来到来し得る地震動を推定し、前記推定された地震動に基づいて前記構造物の耐震性能を評価する。
(4)また、上記の耐震補強設計支援装置における前記構造物は、建物である。
(5)また、本発明の一態様の耐震補強設計手法は、地震等により生じる構造物の揺れの検出結果を取得するステップと、前記構造物の揺れの検出結果に基づいて、前記構造物の耐震性能を評価するステップと、地震による構造物の揺れの検出結果に基づいて、当該構造物の第1固有周期を導出するステップと、前記導出された第1固有周期を前記構造物の現況の振動特性として用いて、前記構造物の現況の振動特性に基づいて、前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップと、前記構造物に過去に到来した複数の地震における計測震度と前記構造物の第1固有周期の関係に基づいて、到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の地震動到来中の前記構造物の第2固有周期を導出するステップと、前記第2固有周期に基づいて、前記到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップとを含む。
(6)また、本発明の一態様のプログラムは、地震等により生じる構造物の揺れの検出結果を取得するステップと、前記構造物の揺れの検出結果に基づいて、前記構造物の耐震性能を評価するステップと、地震による構造物の揺れの検出結果に基づいて、当該構造物の第1固有周期を導出するステップと、前記導出された第1固有周期を前記構造物の現況の振動特性として用いて、前記構造物の現況の振動特性に基づいて、前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップと、前記構造物に過去に到来した複数の地震における計測震度と前記構造物の第1固有周期の関係に基づいて、到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の地震動到来中の前記構造物の第2固有周期を導出するステップと、前記第2固有周期に基づいて、前記到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップとをコンピュータに実行させるためのプログラムである。
以下、図を用いて本発明の第1の実施形態の耐震補強設計支援装置の説明を行う。図1は、本実施形態の耐震補強設計支援装置1を適用する建物の一例を示す図であり、建物2とする。耐震補強設計支援装置1は、本実施形態の評価対象例とした建物2(構造物)の耐震補強設計を支援する。
耐震補強設計支援装置1は、要求耐震性能設定部10と、建物地震観測部20と、現況分析部30(取得部)と、設計用入力地震動選定部40(検証部)と、解析モデル調整部50(調整部)と、設計部60(評価部)と、記憶部70とを備える。
まず、建物2に要求される耐震性能(以下、要求耐震性能という。)が決定される。耐震補強設計支援装置1は、決定された要求耐震性能を設計条件として取得する(S10、要求耐震性能設定部10)。
耐震補強設計支援装置1は、要求耐震性能を、耐震補強設計の条件として前述のS10において取得する。要求耐震性能には、所定の設計用入力地震動における建物2の許容限界変形量、固有周期等が含まれる。例えば、許容限界変形量は、最大層間変形角、最大層間変位等により規定される。例えば、設計用入力地震動に対する最大層間変形角を1/150以内とすることを耐震補強設計の条件にする。
図6は、本実施形態の現況分析部30による現況分析処理の一例を示すフローチャートである。現況分析部30は、地震動による建物2の揺れを下記の2種類のデータに基づいて分析する。第1のデータは、建物2の立地点又はその立地点近傍の地点を含む第1地点の地震動の第1検出データである。第2のデータは、上記の第1検出データとの類似度(相関性)が高い地震動が観測される第2地点の地震動の履歴データである。以下、類似度が高いデータの組を、相関性が高いという。
次に、設計用入力地震動の絞り込み処理について説明する。前述の図5に示すように、設計用入力地震動の絞り込み処理は、次の2つの処理を順に実現してもよい。
なお、S323において強震観測網の地震動特性データと建物敷地の地震動特性データに類似性があると判断した場合には、設計用入力地震動選定部40は、強震観測網の地震動の履歴データから過去の大地震の履歴データを参照し、そのデータを設計用入力地震動に追加してもよい。これにより、建物2敷地に到来したであろう過去の大地震の地震動を観測していなかった場合でも、上記の類似性の比較の結果から、強震観測網に到来した地震動と同程度の地震動が建物2敷地にも到来していたと推定することができ、強震観測網の過去の大地震の履歴データを設計用入力地震動に追加できる理由となる。
なお、設計用入力地震動選定部40は、上記の選定の基準として、例えば、第1の例として各サイト波の加速度応答スペクトルの最大値より大きな値に閾値を決定する。設計用入力地震動選定部40は、地震動の加速度応答スペクトルが、設定された閾値を超えるものを設計用入力地震動から除外する。或いは、第2の例として、設計用入力地震動選定部40は、地震動の加速度応答スペクトルの固有周期(X軸)の全範囲に含まれる一部の範囲において、第1の例と同様に各サイト波の加速度応答スペクトルの最大値より大きな値に閾値を決定する。選定の基準はこれに限らない。
これに対し、本実施形態に示す耐震補強設計手法によれば、適切な設計用入力地震動を選定し、建物2の現況を考慮することにより、合理的な耐震補強設計を行うことができる。
前述の図5に戻り、解析モデルの調整処理について説明する。
解析モデル調整部50は、建物2の新築設計時のデータ等に基づいて、建物2の解析モデルを作成し(S41)、解析モデルDB78に追加する。
例えば、前述のS20において、地震による建物2の揺れの検出結果に基づいて、地震時の建物2の固有周期が導出される。
次に、耐震補強設計処理(耐震補強設計支援処理)について説明する。前述の図5に示すように、耐震補強設計処理は、下記の手順により実現してもよい。
図17と図18に示すように、補強案の一例として、前述の図16に示したダンパーAとダンパーBの設置基数を変えた4つの補強案を対象にする。ここで用いる解析モデルは、上述した通り固有周期を調整した周期調整モデルである。上記のように定めた設計用入力地震動と周期調整モデルとに基づいて、4つの補強案のそれぞれについて解析する。以下に示す解析結果は、最大応答の大きいY方向成分のものである。
比較例の解析モデルは、新築設計時に作成されたものである。このような解析モデルは、建物2の現況を正確に表現できるとは限らず、建物2の新築設計用としては有効であっても、実際の建物2の揺れを表現できるほど精度が高くないことが多い。そのため、地震観測記録から得られる建物2の固有周期は、新築設計時の解析モデルから得られる固有周期とは異なる値をとることがある。固有周期の値が異なることにより、実際の建物2の応答(地震観測記録を分析した結果)が、解析モデルに基づいて導出された応答(解析結果)に対して乖離することがある。
本実施形態では、解析モデルを調整することにより、解析結果の精度を高め、実際の建物の応答を精度よく推定できるようになると期待できる。
第2の実施形態について説明する。第1の実施形態では、耐震補強設計支援装置1が建物2に設けられた加速度センサSを専用に利用することについて説明した。本実施形態では、建物2に設けられた加速度センサSを、建物2の健全性を評価する用途に兼用する構成について説明する。
図19に示す耐震補強設計支援装置1は、要求耐震性能設定部10と、建物地震観測部20と、現況分析部30と、設計用入力地震動選定部40と、解析モデル調整部50と、設計部60と、記憶部70と、建物健全性評価部80とを備える。前述の耐震補強設計支援装置1との相違点を中心に説明する。
Claims (6)
- 地震等により生じる構造物の揺れの検出結果を取得する取得部と、
前記構造物の揺れの検出結果に基づいて、前記構造物の耐震性能を評価する評価部と、
地震による構造物の揺れの検出結果に基づいて、当該構造物の第1固有周期を導出する固有周期導出部と、
前記導出された第1固有周期を前記構造物の現況の振動特性として用いて、前記構造物の現況の振動特性に基づいて、前記構造物の解析モデルのパラメータを調整する調整部と、
前記構造物に過去に到来した複数の地震における計測震度と前記構造物の第1固有周期の関係に基づいて、到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の地震動到来中の前記構造物の第2固有周期を導出する推定部と、
を備え、
前記調整部は、
前記第2固有周期に基づいて、前記到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の前記構造物の解析モデルのパラメータを調整する、
耐震補強設計支援装置。 - 前記取得部は、
前記構造物の立地点又は前記立地点近傍の地点を含む第1地点の地震動の第1検出データと、前記第1検出データとの類似度が高い地震動が観測される第2地点の地震動の履歴データとを取得し、
前記第1地点の地震動の第1検出データ又は前記第2地点の地震動の履歴データを、前記構造物が将来到来し得る地震動に対する耐震性能評価の解析に用いられる地震動のデータに加えるか否かを検証する検証部
をさらに備える請求項1に記載の耐震補強設計支援装置。 - 前記評価部は、
前記構造物の揺れの検出結果に基づいて前記構造物に将来到来し得る地震動を推定し、
前記推定された地震動に基づいて前記構造物の耐震性能を評価する、
請求項1又は請求項2の何れか1項に記載の耐震補強設計支援装置。 - 前記構造物は、建物である
請求項1から請求項3の何れか1項に記載の耐震補強設計支援装置。 - 地震等により生じる構造物の揺れの検出結果を取得するステップと、
前記構造物の揺れの検出結果に基づいて、前記構造物の耐震性能を評価するステップと、
地震による構造物の揺れの検出結果に基づいて、当該構造物の第1固有周期を導出するステップと、
前記導出された第1固有周期を前記構造物の現況の振動特性として用いて、前記構造物の現況の振動特性に基づいて、前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップと、
前記構造物に過去に到来した複数の地震における計測震度と前記構造物の第1固有周期の関係に基づいて、到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の地震動到来中の前記構造物の第2固有周期を導出するステップと、
前記第2固有周期に基づいて、前記到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップと
を含む耐震補強設計手法。 - 地震等により生じる構造物の揺れの検出結果を取得するステップと、
前記構造物の揺れの検出結果に基づいて、前記構造物の耐震性能を評価するステップと、
地震による構造物の揺れの検出結果に基づいて、当該構造物の第1固有周期を導出するステップと、
前記導出された第1固有周期を前記構造物の現況の振動特性として用いて、前記構造物の現況の振動特性に基づいて、前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップと、
前記構造物に過去に到来した複数の地震における計測震度と前記構造物の第1固有周期の関係に基づいて、到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の地震動到来中の前記構造物の第2固有周期を導出するステップと、
前記第2固有周期に基づいて、前記到来回数が比較的少ない所定の計測震度領域の前記構造物の解析モデルのパラメータを調整するステップと
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