JP6997431B2 - How to determine the amount of displacement of a building due to an earthquake - Google Patents

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Description

本発明は地震による建物変位量の判定方法に関する。 The present invention relates to a method for determining the amount of displacement of a building due to an earthquake.

近年、戸建て住宅の新築に際しては、耐震構造や免震構造、あるいは減震構造を採用するケースが増えつつある。 In recent years, there are an increasing number of cases where seismic structures, seismic isolation structures, or seismic isolation structures are adopted when constructing new detached houses.

一方、耐震構造や免震構造、あるいは減震構造を備えていない既存の戸建て住宅の所有者には、現在住んでいる住宅がどの程度の耐震性能を有するのか、あるいは想定される大地震発生の際にどの程度の被害を蒙るのかを知りたいという欲求が少なくない。 On the other hand, for owners of existing detached houses that do not have seismic structures, seismic isolation structures, or seismic isolation structures, how much seismic performance the houses they currently live in have, or the expected occurrence of a large earthquake. There is a lot of desire to know how much damage will be inflicted.

既存の戸建て住宅の耐震性能を診断する方法として、特許文献1による動的耐震性能診断方法が提供されている。この方法について簡単に説明すると以下の通りである。 As a method for diagnosing the seismic performance of an existing detached house, a dynamic seismic performance diagnosis method according to Patent Document 1 is provided. The following is a brief description of this method.

住宅に起振機を配置して水平方向に起振し、住宅に配置した複数の加速度検出器の加速度検出信号と起振機の起振周波数との関係から住宅の固有周波数fと、該固有周波数fでの加速度応答倍率τとを求める。次に、住宅の重量W、固有周波数f、加速度応答倍率τを用いてあらかじめ定められた第1の式に基づいて住宅の動的水平剛性Kを算出する。続いて、あらかじめ定められた第2の式に基づいて住宅に作用する地震力Qを算出する。算出された動的水平剛性Kからせん断力Kθを算出し、算出されたせん断力Kθと地震力Qとを比較してKθ<Qの場合に住宅補強の必要性ありと判定する。 A vibration exciter is placed in the house to vibrate in the horizontal direction, and from the relationship between the acceleration detection signals of a plurality of acceleration detectors arranged in the house and the vibration frequency of the exciter, the natural frequency f h of the house and the said. The acceleration response magnification τ h at the natural frequency f h is obtained. Next, the dynamic horizontal rigidity K of the house is calculated based on the first equation predetermined using the weight W h of the house, the natural frequency f h , and the acceleration response magnification τ h . Subsequently, the seismic force Q acting on the house is calculated based on the second predetermined equation. The shear force K θ is calculated from the calculated dynamic horizontal rigidity K, and the calculated shear force K θ is compared with the seismic force Q, and it is determined that housing reinforcement is necessary when K θ <Q.

ところで、住宅が地震によって蒙る被害を推定する際には、住宅に関する情報だけでなく、住宅が建っている地盤の情報も考慮することが望ましい。このような観点から、住宅直下の地盤構造を調査する地盤探査装置が特許文献2により提案されている。 By the way, when estimating the damage to a house caused by an earthquake, it is desirable to consider not only the information about the house but also the information on the ground on which the house is built. From this point of view, Patent Document 2 proposes a ground exploration device for investigating the ground structure directly under a house.

この地盤探査装置は、起振機によって地表面を上下に起振することにより、その周囲に発生する表面波を検出して地盤探査を行うものであり、表面波探査装置と呼ばれることもある。地盤探査装置は、間隔Lをおいて地盤上に配置された2つの加速度検出器と、前記2つの加速度検出器からの検出信号を受けて加速度時系列信号A(t)、B(t)を出力する地震計部を含む計測部と、前記時系列信号A(t)、B(t)を受けてあらかじめ定められた解析プログラムに基づく信号処理を行うことにより伝達関数H(f)を算出し、算出された伝達関数H(f)より前記2つの加速度検出器間の位相差Δθ(f)とその時間差Δt(f)を算出し、更に算出された時間差Δt(f)と前記間隔Lより表面波の伝播平均速度Vr(f)と深度D(f)を算出する信号処理部と、を備える。特に、前記信号処理部は、前記伝播平均速度Vr(f)と前記深度D(f)とを算出する処理を繰り返して深度D-伝播平均速度Vr曲線(D-Vr分散曲線)を生成する。 This ground exploration device detects surface waves generated around the ground surface by vibrating the ground surface up and down with a oscillator, and performs ground exploration, and is sometimes called a surface wave exploration device. The ground exploration device receives two acceleration detectors arranged on the ground at intervals L and detection signals from the two acceleration detectors, and receives acceleration time-series signals A (t) and B (t). The transmission function H (f) is calculated by receiving the time-series signals A (t) and B (t) and performing signal processing based on a predetermined analysis program with the measurement unit including the output seismograph unit. , The phase difference Δθ (f) between the two acceleration detectors and the time difference Δt (f) are calculated from the calculated transmission function H (f), and further calculated from the time difference Δt (f) and the interval L. A signal processing unit for calculating the propagation average velocity V r (f) and the depth D (f) of the surface wave is provided. In particular, the signal processing unit repeats the process of calculating the propagation average velocity V r (f) and the depth D (f) to obtain a depth D-propagation average velocity V r curve (D-V r dispersion curve). Generate.

特許第3974858号公報Japanese Patent No. 3974858 特許第3617036号公報Japanese Patent No. 3617036

ところで、特許文献1の耐震性能診断方法においては、各種の数値算出のために様々な計算式を導入する必要があるほか、住宅に作用する地震の規模を想定して設定する必要がある。そして、導入される計算式の多くは、国内のどの地域にも適用可能な一般式である。また、設定する地震の規模も、国内のどの地域であっても、これまでに国内で経験した、いわゆる大地震の震度を考慮して一律に決めている。 By the way, in the seismic performance diagnosis method of Patent Document 1, it is necessary to introduce various calculation formulas for various numerical calculation, and it is necessary to set it assuming the scale of an earthquake acting on a house. Many of the formulas introduced are general formulas that can be applied to any region of the country. In addition, the scale of the earthquake to be set is uniformly determined in consideration of the seismic intensity of so-called large earthquakes that have been experienced in Japan so far, regardless of the region of the country.

しかしながら、住宅直下の地盤構造というのは、国内の地域によって千差万別であり、厳密には、ある地域内でも地盤構造が異なる場合がある。また、設定する地震の規模についても、国内のどこでも同じ規模の地震が発生するわけではなく、過去の大地震発生履歴や、住宅直下の地盤構造、大地震を起こしそうな活断層が近くにあるかどうかなどの様々な要因を考慮して設定されるべきである。 However, the ground structure directly under a house varies widely depending on the region in Japan, and strictly speaking, the ground structure may differ even within a certain region. Also, regarding the scale of earthquakes to be set, earthquakes of the same scale do not occur anywhere in Japan, and there are past major earthquake occurrence histories, ground structures directly under houses, and active faults that are likely to cause major earthquakes. It should be set in consideration of various factors such as whether or not.

そこで、本発明の課題は、調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定したうえで、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることのできる建物変位量の判定方法を提供することにある。 Therefore, an object of the present invention is to appropriately assume the scale of a large earthquake occurring at a survey point and to obtain the displacement amount of the building when the assumed large earthquake occurs as a value more realistic. The purpose is to provide a method for determining the amount of displacement of a building that can be performed.

本発明による建物変位量の判定方法は、
(a)表面波探査により、調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
(b)前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
(c)算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
(d)作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数fを算出するステップと、
(e)前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数fを算出するステップと、
(f)下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β=f/f
α=β/{(2hβ)+(1-β1/2
但し、βは振動数比、hは減衰定数、
を含む。
The method for determining the amount of displacement of a building according to the present invention is
(A) Steps to create a ground model of the survey site by surface wave exploration,
(B) At the above-mentioned survey point, it is assumed that the shaking will be the largest at the time of occurrence among the earthquakes assumed by the publicly announced major active faults and active faults existing in the vicinity, and the earthquakes including the submarine type earthquakes that have occurred in the past. A step of selecting an earthquake as an assumed earthquake and calculating the response spectrum of the ground at the survey point when the assumed earthquake occurs.
(C) Using the calculated response spectrum, a step of creating an earthquake waveform in the engineering base of the survey point at the time of the assumed earthquake, and
(D) A step of calculating at least the surface ground predominant frequency fg of the survey point using the created ground model and the created seismic waveform, and
(E) A step of calculating the resonance frequency f h of the building on the ground at the survey point, and
(F) The step of calculating the relative displacement response magnification α of the building from the following formula, and
β = f g / f h
α = β 2 / {(2hβ) 2 + (1-β 2 ) 2 } 1/2
However, β is the frequency ratio, h is the damping constant,
including.

本発明によれば、調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定することができると共に、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることができる。 According to the present invention, the scale of a large earthquake occurring at a survey point can be appropriately estimated, and the displacement amount of a building when the assumed large earthquake occurs can be obtained as a value more realistic. can.

本発明を実施するために適用される地盤探査装置の一例の概略構成を示した図である。It is a figure which showed the schematic structure of an example of the ground exploration apparatus applied for carrying out this invention. 本発明の実施に際して得られる、調査地点の地盤のD-Vr 分散曲線の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the DV r dispersion curve of the ground of the investigation point obtained at the time of carrying out this invention. 本発明の実施に際して得られる、調査地点の地盤モデルの一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the ground model of the investigation point obtained at the time of carrying out this invention. 本発明の実施に際して調査地点の設定のために表示されるモニタ画面の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the monitor screen which is displayed for setting the investigation point at the time of carrying out this invention. 本発明の実施に際して調査地点に想定される大地震を選択するために表示されるモニタ画面の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the monitor screen which is displayed for selecting the big earthquake which is assumed at the investigation point at the time of carrying out this invention. 本発明の実施に際して得られる、想定地震発生時の調査地点地盤の応答スペクトルの三軸図の一例を示す。An example of a three-axis diagram of the response spectrum of the ground at the survey point at the time of the assumed earthquake, which is obtained when the present invention is carried out, is shown. 本発明の実施に際して得られる、調査地点の工学的基盤における地震波形の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the seismic waveform in the engineering base of the investigation point obtained at the time of carrying out this invention. 本発明の実施に際し、図3の地盤モデルに関する情報を入力するために表示されるモニタ画面の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the monitor screen which is displayed for inputting the information about the ground model of FIG. 3 at the time of carrying out this invention. 本発明の実施に際して得られる、加速度伝達関数-振動数特性の一例を示した図である。It is a figure which showed an example of the acceleration transfer function-frequency characteristic obtained at the time of carrying out this invention.

以下に、図面を参照しながら、本発明による建物変位量の判定方法の実施形態について説明する。なお、本発明の対象は、平屋、2階あるいは3階建て程度の、いわゆる戸建て住宅であり、以下では、便宜上、この種の戸建て住宅を建物と総称する。 Hereinafter, embodiments of the method for determining the amount of displacement of a building according to the present invention will be described with reference to the drawings. The object of the present invention is a so-called single-family house of about two or three floors, and in the following, for convenience, this type of detached house is collectively referred to as a building.

本発明による建物変位量の判定方法は、地盤調査と建物調査とによって実現される。これらの調査について、以下に順を追って説明する。 The method for determining the amount of displacement of a building according to the present invention is realized by a ground survey and a building survey. These investigations will be described step by step below.

(地盤調査)
地盤調査は、
(a)表面波探査により、あらかじめ定めた地点、すなわち調査対象の建物が建っている調査地点の地盤モデルを作成するステップと、
(b)前記調査地点において、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震、の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
(c)算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
(d)作成された前記地盤モデル及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点における少なくとも表層地盤卓越振動数fを算出するステップと、を含む。
(Ground survey)
The ground survey is
(A) Steps to create a ground model of a predetermined point, that is, the survey point where the building to be surveyed is built by surface wave exploration.
(B) Large earthquakes assumed by major domestic active faults announced at the survey points, large earthquakes assumed by active faults existing in the vicinity, and large earthquakes including submarine-type earthquakes that occurred in the past. A step of selecting an earthquake that is expected to have the largest tremor at the time of occurrence as an assumed earthquake and calculating the response spectrum of the ground at the survey point at the time of the assumed earthquake.
(C) Using the calculated response spectrum, a step of creating an earthquake waveform in the engineering base of the survey point at the time of the assumed earthquake, and
(D) The step of calculating at least the surface ground predominant frequency fg at the survey point by using the created ground model and the created seismic waveform is included.

まず、ステップ(a)について説明する。本実施形態では、表面波探査については、特許文献2に開示された地盤探査装置と同様の装置で実施するものとして説明するが、これは、本発明に係る方法が特許文献2に開示された地盤探査装置と同じ構成の装置のみに限定されることを意味するものではない。 First, step (a) will be described. In the present embodiment, the surface wave exploration will be described as being carried out by the same apparatus as the ground exploration apparatus disclosed in Patent Document 2, but the method according to the present invention is disclosed in Patent Document 2. It does not mean that it is limited to the equipment having the same configuration as the ground exploration equipment.

図1を参照して、地盤探査装置の構成について説明する。図1において、本地盤探査装置は、少なくとも2つの加速度検出器11A、11Bと、これらの加速度検出器11A、11Bからの加速度検出信号を受ける計測部12と、を含む。計測部12は、地震計部12-1、A/D変換部12-2、通信部12-3、発振部12-4とから成る。地震計部12-1は、ローパスフィルタ回路を内蔵し、アナログの加速度検出信号から加速度時系列信号を生成する。A/D変換部12-2は、地震計部12-1からのアナログの加速度時系列信号をディジタルの加速度時系列信号に変換するためのもので、入力感度の自動調整機能を有する。通信部12-3は、ディジタルの加速度時系列信号を計測部12に接続される機器、例えばモニタ付きのパーソナルコンピュータ(以下、PCと略称する)13に送信する。PC13は、あらかじめインストールされた第1の解析プログラムに基づいて信号処理を行い、地盤解析を行う。 The configuration of the ground exploration device will be described with reference to FIG. In FIG. 1, the ground exploration apparatus includes at least two acceleration detectors 11A and 11B, and a measuring unit 12 that receives acceleration detection signals from these acceleration detectors 11A and 11B. The measurement unit 12 includes a seismograph unit 12-1, an A / D conversion unit 12-2, a communication unit 12-3, and an oscillation unit 12-4. The seismograph unit 12-1 has a built-in low-pass filter circuit and generates an acceleration time-series signal from an analog acceleration detection signal. The A / D conversion unit 12-2 is for converting an analog acceleration time-series signal from the seismograph unit 12-1 into a digital acceleration time-series signal, and has an automatic input sensitivity adjustment function. The communication unit 12-3 transmits a digital acceleration time-series signal to a device connected to the measurement unit 12, for example, a personal computer with a monitor (hereinafter, abbreviated as PC) 13. The PC 13 performs signal processing based on the first analysis program installed in advance, and performs ground analysis.

次に、地盤探査装置の動作について説明する。まず、調査地点に起振機15、加速度検出器11A、11Bを一直線上に設置する。加速度検出器11A、11B間の距離をL(m)とする。起振機15を使って地表面を上下方向に起振することにより、起振機15の周りに表面波を発生させる。地表面付近を伝播する表面波(レイリー波)の上下振動を、加速度検出器11A、11Bで検出する。加速度検出器11A、11Bからの加速度検出信号は、地震計部12-1のローパスフィルタ回路を通すことで、アナログの時系列信号A(t)、B(t)となり、A/D変換部12-2に入力される。A/D変換部12-2でA/D変換されたディジタルの時系列信号A(t)、B(t)は通信部12-3からPC13へ転送される。 Next, the operation of the ground exploration device will be described. First, the oscillator 15 and the acceleration detectors 11A and 11B are installed in a straight line at the survey point. Let L (m) be the distance between the acceleration detectors 11A and 11B. By vibrating the ground surface in the vertical direction using the exciter 15, a surface wave is generated around the exciter 15. The acceleration detectors 11A and 11B detect the vertical vibration of the surface wave (Rayleigh wave) propagating near the ground surface. The acceleration detection signals from the acceleration detectors 11A and 11B become analog time-series signals A A (t) and B A (t) by passing through the low-pass filter circuit of the seismograph unit 12-1, and A / D conversion. It is input to the part 12-2. The digital time-series signals AD (t) and BD (t) A / D-converted by the A / D conversion unit 12-2 are transferred from the communication unit 12-3 to the PC 13.

PC13では、第1の解析プログラムに基づいて時系列信号A(t)、B(t)のパワースペクトルGAA(f)、GBB(f)、クロススペクトルGBA(f)、伝達関数H(f)、コヒーレンス関数γ2 (f)等を計算する。PC13ではまた、得られた伝達関数H(f)より加速度検出器11A、11Bの加速度検出信号間の位相差Δθ(f)を求め、続いてその時間差Δt(f)を求める。PC13では更に、時間差Δt(f)と加速度検出器11A、11B間の間隔Lより、表面波の伝播平均速度Vr(f)と深度D(f)とを求める。そして、求められた伝播平均速度Vr(f)と深度D(f)とによりPC13のモニタ上にD-Vr分散曲線を表示させる。 In the PC 13, the power spectra GAA (f), GBB (f), cross spectrum GBA (f), and transfer function of the time series signals AD (t) and BD (t) are based on the first analysis program. H (f), coherence function γ 2 (f), etc. are calculated. In the PC 13, the phase difference Δθ (f) between the acceleration detection signals of the acceleration detectors 11A and 11B is obtained from the obtained transfer function H (f), and then the time difference Δt (f) is obtained. Further, in the PC 13, the propagation average velocity V r (f) and the depth D (f) of the surface wave are obtained from the time difference Δt (f) and the interval L between the acceleration detectors 11A and 11B. Then, the DV r dispersion curve is displayed on the monitor of the PC 13 by the obtained average propagation velocity V r (f) and the depth D (f).

上記の算出は所望のD-Vr分散曲線が得られるまで繰り返し行われる。すなわち、計測を1回行う毎に起振機15に与える励振信号の周波数を変化させる。つまり、表面波の伝播速度と逆数関係にある伝達関数H(f)の位相差が、周波数別に計測される。次に、この位相差と周波数の関係から表面波の伝播平均速度Vrを算出すると共に、深度Dを抽出し、繰り返し計測を行った結果としてモニタ上に、図2のようなD-Vr分散曲線が表示される。 The above calculation is repeated until the desired DVr variance curve is obtained. That is, the frequency of the excitation signal given to the oscillator 15 is changed each time the measurement is performed. That is, the phase difference of the transfer function H (f), which has a reciprocal relationship with the propagation speed of the surface wave, is measured for each frequency. Next, the average propagation velocity V r of the surface wave is calculated from the relationship between the phase difference and the frequency, the depth D is extracted, and as a result of repeated measurement, the DV r as shown in FIG. 2 is displayed on the monitor. The variance curve is displayed.

図2によれば、調査地点の地盤が、深度D(m)によって区別され性質の異なる複数層(ここでは、1層~6層及び基盤)から成る層構造を持つことがわかる。そして、複数の各層には伝播平均速度Vr(m/s)が算出されている。なお、第1の解析プログラムに基づくPC13の詳しい動作説明は特許文献2に記載されているので、ここでは省略する。また、上記の地盤探査装置におけるPC13は、上記ステップ(a)を実行するための第1の解析プログラムに加えて、本発明を構成する上記ステップ(b)~(d)の各ステップを実行するための第2~第4の解析プログラムを搭載することで、本発明を実施する装置として使用することができる。 According to FIG. 2, it can be seen that the ground at the survey point has a layered structure composed of a plurality of layers (here, 1 to 6 layers and a basement) which are distinguished by the depth D (m) and have different properties. Then, the average propagation velocity V r (m / s) is calculated for each of the plurality of layers. A detailed operation description of the PC 13 based on the first analysis program is described in Patent Document 2, and is omitted here. Further, the PC 13 in the above-mentioned ground exploration apparatus executes each of the above-mentioned steps (b) to (d) constituting the present invention in addition to the first analysis program for executing the above-mentioned step (a). By mounting the second to fourth analysis programs for this purpose, it can be used as an apparatus for carrying out the present invention.

上記ステップ(a)を実行するための第1の解析プログラムによれば、図2に示すようなD-Vr分散曲線から図3に示すような地盤モデルが作成される。但し、図3に示すような地盤モデルの作成の前に、図2に示されるようなD-Vr分散曲線において複数の地層を区別するためにD-Vr分散曲線に対して変曲点の指定が行われる。これは、通常、地層の境目に対応してD-Vr分散曲線の変曲点が現れるからである。変曲点の指定は、オペレータがタッチパネルディスプレイによるモニタ上に表示されたD-Vr分散曲線に対してタッチペンで行うことができるが、変曲点を自動識別する専用プログラムを搭載することで自動化することもできる。ここでは、地盤モデルの項目として、複数層(ここでは1層~6層及び基盤)の地層別に以下の6項目が算出又は抽出される。 According to the first analysis program for executing the step (a), the ground model as shown in FIG. 3 is created from the DVr dispersion curve as shown in FIG. However, before creating the ground model as shown in FIG. 3, inflection points with respect to the DV r dispersion curve in order to distinguish a plurality of strata in the DV r dispersion curve as shown in FIG. Is specified. This is because the inflection point of the DVr dispersion curve usually appears corresponding to the boundary of the stratum. The operator can specify the inflection point with the touch pen for the DVr distribution curve displayed on the monitor by the touch panel display, but it is automated by installing a dedicated program that automatically identifies the inflection point. You can also do it. Here, as the items of the ground model, the following 6 items are calculated or extracted for each of a plurality of layers (here, 1 to 6 layers and a basement).

層厚(m):図2の深度Dで区別される層構造の各層厚であり、変曲点の指定によりD-Vr分散曲線から抽出する。
表面波速度(m/s):伝播平均速度Vr(m/s)として地層別に算出される。
せん断波速度(m/s):表面波探査で求めた表面波速度からせん断波速度を換算する。
単位体積重量(t/m):地層別の土の単位体積重量をせん断波速度から換算する。
減衰定数:ここでは、全ての地層に対して一定数値(ここでは0.05)が与えられるが、地層毎に計算して設定されても良い。
土質:上記の地盤探査とは別に、既存の調査資料に基づいて地層別に決めることができるが、実測、つまりボーリングにより地層別に土質を調査しても良い。
Layer thickness (m): Each layer thickness of the layer structure distinguished by the depth D in FIG. 2, and is extracted from the DVr dispersion curve by designating an inflection point.
Surface wave velocity (m / s): Calculated for each stratum as the average propagation velocity V r (m / s).
Shear wave velocity (m / s): The shear wave velocity is converted from the surface wave velocity obtained by surface wave exploration.
Unit volume weight (t / m 3 ): The unit volume weight of soil for each stratum is converted from the shear wave velocity.
Attenuation constant: Here, a constant value (0.05 in this case) is given to all strata, but it may be calculated and set for each stratum.
Soil quality: Apart from the above-mentioned ground exploration, it can be determined for each stratum based on existing survey materials, but the soil quality may be surveyed for each stratum by actual measurement, that is, boring.

次に、ステップ(b)について説明する。ステップ(b)は、既にPC13にインストール済の第2の解析プログラムにより実行される。ステップ(b)では、調査地点に最大でどの程度の規模の地震が到来するのかを想定地震として想定する作業が行われる。これまで、想定地震は過去の地震履歴を参考にして決定されていた。これに対し、本実施形態では、調査地点の周囲状況も考慮に入れて想定地震を決定するようにしている。調査地点の周囲状況として、本実施形態では、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震をリストアップし、これらの大地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択する。このために、第2の解析プログラムは、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震をすべて網羅したデータベースを付随している。 Next, step (b) will be described. Step (b) is executed by the second analysis program already installed in the PC 13. In step (b), work is performed to assume the maximum magnitude of an earthquake that will arrive at the survey point as an assumed earthquake. Until now, assumed earthquakes have been determined with reference to past earthquake histories. On the other hand, in this embodiment, the assumed earthquake is determined in consideration of the surrounding conditions of the survey point. In this embodiment, the surrounding conditions of the survey site include large earthquakes assumed by publicly announced major active faults in Japan, large earthquakes assumed by active faults existing in the vicinity, and submarine-type earthquakes that have occurred in the past. List the large earthquakes and select the earthquake that is expected to have the largest tremor when it occurs from among these large earthquakes. To this end, the second analysis program includes large earthquakes assumed by major active faults in Japan that have been published, large earthquakes assumed by active faults existing in the vicinity, and large subduction-zone earthquakes that have occurred in the past. It comes with a database that covers all earthquakes.

ステップ(b)の作業の流れは以下の通りである。なお、オペレータによる情報入力、設定、指定等の作業以外の作業はすべてPC13のCPUで実行される。 The work flow of step (b) is as follows. All the work other than the work such as information input, setting, and designation by the operator is executed by the CPU of the PC 13.

オペレータがPC13に対して第2の解析プログラムの読み出しを行うと、モニタ上に調査地点の設定を促す画面が表示される。調査地点の設定は、緯度と経度の入力で行われる。希望する調査地点が入力されると、図4に示すような調査地点(ここでは、愛知県一宮市)を中心とする地図が表示される。 When the operator reads out the second analysis program to the PC 13, a screen prompting the setting of the survey point is displayed on the monitor. The survey point is set by inputting the latitude and longitude. When the desired survey point is input, a map centered on the survey point (here, Ichinomiya City, Aichi Prefecture) as shown in FIG. 4 is displayed.

続いて、オペレータが想定地震の選択を指定すると、CPUは、データベースに検索を行って、調査地点から所定範囲内について、公表されている国内の主要活断層により想定される大地震、近隣に存在する活断層により想定される大地震、過去に発生した海溝型地震を含む大地震をリストアップする。CPUは続いて、リストアップした大地震を受けた場合に、それぞれ調査地点において予想される揺れの最大値を計算してリストアップし、リストアップした最大値の中から最も揺れの大きな大地震を選択するという処理を実行する。 Then, when the operator specifies the selection of the assumed earthquake, the CPU searches the database and exists in the vicinity of the large earthquake assumed by the publicly announced major active faults in Japan within a predetermined range from the survey point. A list of large earthquakes that are expected due to active faults and large earthquakes that have occurred in the past, including subduction-zone earthquakes. The CPU subsequently calculates and lists the maximum value of the expected shaking at each survey point when it receives the listed large earthquakes, and selects the largest earthquake with the largest shaking from the listed maximum values. The process of selecting is executed.

揺れの最大値計算は以下の式(1)、(2)を用いて行われる。
<加速度>
logAmax=0.50M+0.0043H+d+0.61-log(R+0.0055×100.5M)-0.003R (1)
但し、Amax:最大加速度、M:マグニチュード、H:震源深さ(km)、R:調査地点から該当する活断層までの最短距離(km)、あるいは調査地点から該当する上記過去の大地震の震源までの最短距離(km)、d:活断層のタイプ別係数であり、以下の値を与える。地殻内地震:d=0.0、プレート間地震:d=0.01、プレート内地震:d=0.22
<速度>
logVmax=0.58M+0.0038H+d-1.29-log(R+0.0028×100.5M)-0.002R (2)
但し、Vmaxは最大速度であり、ここでは活断層のタイプ別係数dとして以下の値を与える。地殻内地震:d=0.0、プレート間地震:d=‐0.02、プレート内地震:d=0.12
The calculation of the maximum value of shaking is performed using the following equations (1) and (2).
<Acceleration>
logA max = 0.50M + 0.0043H + d + 0.61-log (R + 0.0055 × 10 0.5M ) -0.003R (1)
However, A max : maximum acceleration, M: magnitude, H: epicenter depth (km), R: shortest distance from the survey point to the relevant active fault (km), or the above-mentioned past major earthquakes from the survey point. The shortest distance to the epicenter (km), d: coefficient for each type of active fault, and the following values are given. Crustal earthquake: d = 0.0, interplate earthquake: d = 0.01, intraplate earthquake: d = 0.22
<Speed>
logV max = 0.58M + 0.0038H + d-1.29-log (R + 0.0028 × 10 0.5M ) -0.002R (2)
However, V max is the maximum velocity, and here, the following values are given as the coefficient d for each type of active fault. Crustal earthquake: d = 0.0, interplate earthquake: d = -0.02, intraplate earthquake: d = 0.12

上記式(1)、(2)を用いて最大値のリストアップを行い、最大値となる地震を想定地震として選択する。なお、上記式(1)、(2)は、司・翠川らによる「断層タイプ及び地盤条件を考慮した最大加速度・最大速度の距離減衰式」日本建築学会構造系論文集(1999)に開示されている。 List the maximum values using the above equations (1) and (2), and select the earthquake with the maximum value as the assumed earthquake. The above equations (1) and (2) are disclosed in "The distance attenuation equation of maximum acceleration and maximum velocity considering fault type and ground conditions" by Tsukasa Midorikawa et al., Architectural Institute of Japan Structural Papers (1999). ing.

図5は、上記のような処理により作成された最大値計算結果の一例を示す。最大値計算では最大加速度Amax、最大速度Vmaxが算出されるが、図5では、便宜上、最大値として最大加速度(cm/s)のみを表示し、濃尾地震が最大値であることを示している。従って、以降では、この濃尾地震が想定地震として選択され、濃尾地震に関する情報が後述する応答スペクトルの作成に用いられる。なお、最大値計算において最大加速度を示す地震と最大速度を示す地震が異なる場合、最大加速度を示す地震の情報を採用する。 FIG. 5 shows an example of the maximum value calculation result created by the above processing. In the maximum value calculation, the maximum acceleration A max and the maximum velocity V max are calculated, but in Fig. 5, for convenience, only the maximum acceleration (cm / s 2 ) is displayed as the maximum value, and the Norio earthquake is the maximum value. Is shown. Therefore, from now on, this Norio earthquake will be selected as a hypothetical earthquake, and information about the Norio earthquake will be used to create the response spectrum described later. If the earthquake showing the maximum acceleration and the earthquake showing the maximum velocity are different in the maximum value calculation, the information of the earthquake showing the maximum acceleration is adopted.

ステップ(b)では次に、選択した想定地震発生時の調査地点地盤の応答スペクトルを計算する。 In step (b), the response spectrum of the selected ground at the survey point at the time of the assumed earthquake is calculated next.

具体的には、第2の解析プログラムにより以下の式(3)、(4)、(5)、(6)による計算が行われ、応答スペクトルが三軸図の形で得られる。
<加速度A>
A=111×100.534M÷(Δ+30)1.857 (3)
<速度V>
V=2.21×100.545M÷(Δ+30)1.636 (4)
<加速度応答スペクトルSa>
logSa(T)=(1.015-2.29logT-0.644(logT)2)+
0.547M-(1.469-0.492(logT))×(log(Δ+30)) (5)
<速度応答スペクトルSv>
Sv=Sa(2π/T) (6)
但し、M:マグニチュード、T:周期、Δ:震央距離(震央から地球表面に沿って測った調査地点までの最短距離)である。また、減衰定数h=0.05として計算する。なお、上記式(3)~(6)は、後藤・亀田・杉戸・斎藤・大滝らによる「工学的基盤における地震動予測モデル」(1984)京大防災研究所年報に開示されている。
Specifically, the second analysis program performs calculations according to the following equations (3), (4), (5), and (6), and a response spectrum is obtained in the form of a triaxial diagram.
<Acceleration A>
A = 111 × 10 0.534M ÷ (Δ + 30) 1.857 (3)
<Speed V>
V = 2.21 × 10 0.545M ÷ (Δ + 30) 1.636 (4)
<Acceleration response spectrum Sa>
logSa (T) = (1.015-2.29logT-0.644 (logT) 2 ) +
0.547M- (1.469-0.492 (logT)) × (log (Δ + 30)) (5)
<Velocity response spectrum Sv>
Sv = Sa (2π / T) (6)
However, M: magnitude, T: period, Δ: epicenter distance (the shortest distance from the epicenter to the survey point measured along the earth's surface). Also, calculate with the attenuation constant h = 0.05. The above equations (3) to (6) are disclosed in the annual report of the Kyoto University Disaster Prevention Research Institute (1984) "Earthquake motion prediction model on an engineering basis" by Goto, Kameda, Sugito, Saito, Otaki and others.

図6は、第2の解析プログラムによる上記の計算により得られた応答スペクトルの一例を示し、三軸の数値として速度(cm/s)、周期(s)、振動数(Hz)を表示している。ここでの計算でも加速度、速度が算出されるが、図6では、便宜上、加速度、速度のうちの速度を表示している。 FIG. 6 shows an example of the response spectrum obtained by the above calculation by the second analysis program, and displays the velocity (cm / s), the period (s), and the frequency (Hz) as the numerical values of the three axes. There is. Acceleration and velocity are calculated in this calculation as well, but in FIG. 6, the velocity out of acceleration and velocity is displayed for convenience.

以上のような想定地震の選択及び応答スペクトルの計算を実行する第2の解析プログラムとして、(株)構造計画研究所より「地震荷重設定システム:SeleS」と呼ばれるプログラムが市販されている。 As a second analysis program for selecting the assumed earthquake and calculating the response spectrum as described above, a program called "seismic load setting system: SaleS" is commercially available from Kozo Keikaku Kenkyusho Co., Ltd.

次に、ステップ(c)について説明する。ステップ(c)では、ステップ(b)で算出された応答スペクトルを用いて、想定地震発生時の調査地点の工学的基盤における地震波形を作成する。ステップ(c)は、PC13にインストール済の第3の解析プログラムにより実行される。工学的基盤における地震波形の作成は以下のようにして実現される。 Next, step (c) will be described. In step (c), the response spectrum calculated in step (b) is used to create an earthquake waveform on the engineering basis of the survey point at the time of the assumed earthquake. Step (c) is executed by the third analysis program installed on the PC 13. The creation of seismic waveforms on an engineering basis is realized as follows.

ステップ(b)で作成した応答スペクトルを目標として、フーリエ振幅スペクトルを作成し、これを基に繰り返し計算を行って目標スペクトルに適合するようにする。ステップ(b)で作成した応答スペクトルと、ステップ(c)で作成した応答スペクトルが十分に適合したら、加速度波形(地震波形)を作成する。そして、フーリエ振幅スペクトルを逆フーリエ変換することで時間と加速度(時刻歴応答)を求めることができ、加速度波形(地震波形)を作成することができる。 A Fourier amplitude spectrum is created with the response spectrum created in step (b) as a target, and an iterative calculation is performed based on the Fourier amplitude spectrum to match the target spectrum. When the response spectrum created in step (b) and the response spectrum created in step (c) are sufficiently matched, an acceleration waveform (seismic waveform) is created. Then, the time and acceleration (time history response) can be obtained by performing the inverse Fourier transform of the Fourier amplitude spectrum, and the acceleration waveform (earthquake waveform) can be created.

図7は、ステップ(c)で作成された地震波形(愛知県一宮市)の一例を示す。 FIG. 7 shows an example of the seismic waveform (Ichinomiya City, Aichi Prefecture) created in step (c).

以上のような地震波形の作成を実行する第3の解析プログラムとして、(株)構造計画研究所より「模擬地震波作成プログラム:ARTEQ」と呼ばれるプログラムが市販されている。 As a third analysis program for creating the above seismic waveform, a program called "simulated seismic wave creation program: ARTEQ" is commercially available from Kozo Keikaku Kenkyusho Co., Ltd.

次に、ステップ(d)について説明する。ステップ(d)では、ステップ(a)で作成された地盤モデルのデータ及びステップ(c)で作成された地震波形を用いて、ここでは、調査地点における表層地盤卓越振動数fを算出する。この算出のために、作成された地盤モデルより得られた複数の項目のデータがPC13に入力されると共に、ステップ(c)で作成された地震波形の読み込みがPC13で行われ、以下のようにして算出が行われる。 Next, step (d) will be described. In step (d), the surface ground predominant frequency fg at the survey point is calculated here using the data of the ground model created in step (a) and the seismic waveform created in step (c). For this calculation, the data of a plurality of items obtained from the created ground model are input to the PC13, and the seismic waveform created in step (c) is read by the PC13 as follows. Is calculated.

ステップ(d)は、PC13にインストール済の第4の解析プログラムにより実行される。第4の解析プログラムによる処理の流れは以下の通りである。 Step (d) is executed by the fourth analysis program installed on the PC 13. The flow of processing by the fourth analysis program is as follows.

はじめに、オペレータがPC13に対して第4の解析プログラムの読み出しを行うと、モニタ上に、図8に示すような地盤モデル(図3)のデータを入力するための表が表示される。モニタ上の表に対する地盤モデルのデータ入力が終了すると、表層地盤卓越振動数fを算出するための処理が始まる。 First, when the operator reads out the fourth analysis program to the PC 13, a table for inputting the data of the ground model (FIG. 3) as shown in FIG. 8 is displayed on the monitor. When the data input of the ground model to the table on the monitor is completed, the process for calculating the surface ground predominant frequency fg starts.

ここでの処理は、地盤モデルにより表される表層地盤内を地震による振動がどのように伝わるのかの計算である。簡単に言えば、地盤の特性による影響を工学的基盤における地震波に反映し、表層地盤を通過する際に地盤の特性によって受ける影響を考慮して、調査地点の地表面における振動数と加速度伝達関数の関係を計算する。なお、振動数は各層共通とし、0~200(Hz)程度の広い範囲を示す。 The processing here is a calculation of how the vibration caused by an earthquake is transmitted in the surface layer ground represented by the ground model. Simply put, the effects of ground characteristics are reflected in the seismic waves on the engineering foundation, and the effects of ground characteristics when passing through the surface ground are taken into consideration, and the frequency and acceleration transfer function on the ground surface at the survey site. Calculate the relationship. The frequency is common to all layers and indicates a wide range of about 0 to 200 (Hz).

ここでいう加速度伝達関数は表層地盤での加速度の増幅率と表層地盤卓越振動数を求めるものであり、重複反射法と呼ばれる考え方に基づいている。重複反射法においては、複数の成層からなる地盤を振動が伝わる際には地層境界ごとに反射・散乱を起こしてその地層が隣接する地層でさらに反射・散乱を生じ、最終的に地表面に到達するまでに、工学的基盤を伝わった地震動とは、卓越振動数や最大加速度が変化する状況を示すことを利用する。 The acceleration transfer function referred to here is to obtain the amplification factor of acceleration in the surface layer ground and the predominant frequency of the surface layer ground, and is based on the idea called the double reflection method. In the double reflection method, when vibration is transmitted through the ground consisting of multiple strata, reflection / scattering occurs at each stratum boundary, further reflection / scattering occurs in the adjacent strata, and finally reaches the ground surface. By the way, the seismic motion transmitted through the engineering base is used to indicate the situation where the dominant frequency and the maximum acceleration change.

ステップ(d)では、地震が表層地盤を伝わる際に、図3に示したような層毎にどのような伝わり方をするのかを計算する。その際、振動数毎に伝わり方の変化を計算して加速度伝達関数を求め、図9に示すような振動数-加速度伝達関数の関係を加速度伝達関数-振動数特性として求める。そして、ピーク値を示す加速度伝達関数が表層地盤増幅率として求められ、その時の振動数が表層地盤卓越振動数fとして求められる。 In step (d), when an earthquake propagates through the surface layer ground, it is calculated how the earthquake propagates for each layer as shown in FIG. At that time, the change in the transmission method is calculated for each frequency to obtain the acceleration transfer function, and the relationship between the frequency and the acceleration transfer function as shown in FIG. 9 is obtained as the acceleration transfer function-frequency characteristic. Then, the acceleration transfer function indicating the peak value is obtained as the surface layer ground amplification factor, and the frequency at that time is obtained as the surface layer ground predominant frequency fg .

別の観点から言えば、複数の層を持つ成層構造(普通の地盤はほぼこの成層構造をなす)の場合、物性値の異なる各層内を伝播する際に、地震波の性質が変化する。そして層毎に伝わりやすい振動数は異なるので、振動数毎の加速度の大きさについても変化する。前出の計算というのは、反射や散乱などの変化を含めた層毎の計算を行って、それを取りまとめることであり、工学的基盤から地表面へと伝わる地震波の特性変化としてまとめるものである。ここで、工学的基盤から地表面までの成層構造が表層地盤という言葉で表され、表層地盤卓越振動数と伝達関数(表層地盤増幅率)が求まる。 From another point of view, in the case of a stratified structure having a plurality of layers (ordinary ground forms almost this stratified structure), the properties of seismic waves change when propagating in each layer having different physical property values. And since the frequency that is easily transmitted differs from layer to layer, the magnitude of acceleration for each frequency also changes. The above-mentioned calculation is to perform the calculation for each layer including the change such as reflection and scattering, and to summarize it, and to summarize it as the characteristic change of the seismic wave transmitted from the engineering base to the ground surface. .. Here, the stratified structure from the engineering foundation to the ground surface is expressed by the term surface ground, and the surface ground predominant frequency and transfer function (surface ground amplification factor) can be obtained.

以上のような表層地盤卓越振動数fを算出するプログラムとして、(株)構造計画研究所より「地震応答解析プログラム:k-Shake」と呼ばれるプログラムが市販されている。 As a program for calculating the surface ground predominant frequency fg as described above, a program called "seismic response analysis program: k-Shake" is commercially available from Kozo Keikaku Kenkyusho Co., Ltd.

(建物調査)
次に、建物調査について説明する。以下では、2階建ての建物として説明する。
(Building survey)
Next, the building survey will be described. In the following, it will be described as a two-story building.

建物調査は、上述したステップ(d)の後に続き、
(e)前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数fを算出するステップと、
(f)下記の式(7)、(8)より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β=f/f (7)
α=β/{(2hβ)+(1-β1/2 (8)
但し、βは振動数比、hは減衰定数、
を含む。勿論、建物調査は、前述した地盤調査の前に実施されても良いし、地盤調査と並行して実施されても良い。
The building survey follows step (d) above and continues.
(E) A step of calculating the resonance frequency f h of the building on the ground at the survey point, and
(F) The step of calculating the relative displacement response magnification α of the building from the following equations (7) and (8), and
β = f g / f h (7)
α = β 2 / {(2hβ) 2 + (1-β 2 ) 2 } 1/2 (8)
However, β is the frequency ratio, h is the damping constant,
including. Of course, the building survey may be carried out before the above-mentioned ground survey, or may be carried out in parallel with the ground survey.

まず、ステップ(e)について説明する。本実施形態では、ステップ(e)は、特許文献1に開示された動的耐震性能診断方法を利用して実現することができる。しかし、本発明に係る方法が特許文献1に開示された動的耐震性能診断方法に限定されることを意味するものではない。 First, step (e) will be described. In this embodiment, step (e) can be realized by utilizing the dynamic seismic performance diagnostic method disclosed in Patent Document 1. However, it does not mean that the method according to the present invention is limited to the dynamic seismic performance diagnostic method disclosed in Patent Document 1.

特許文献1に開示された動的耐震性能診断方法においては、図1に示された地盤探査装置と同様の構成を持つ計測システムが用いられる。但し、動的耐震性能診断において用いられる計測システムは、起振機の設置形態と加速度検出器の設置形態が、図1の場合とは異なる。すなわち、地盤調査においては、起振機は地盤に対して上下方向に起振するように設置され、2つの加速度検出器は起振機と一直線に並ぶように設置される。一方、建物調査においては、起振機本体に加速度検出器を備える起振機が使用されるほか、少なくとも2個の加速度検出器が使用され、床面のX軸方向(南面している建物の場合、通常は東西方向)とY軸方向(通常は南北方向)について調査が行われる。このため、2階建て建物の場合、起振機は床面に対して水平方向に起振するように2階床面に設置され、例えばX軸方向に起振動作する場合、2個の加速度検出器は起振機本体の加速度検出器とY軸方向の一直線上に並ぶように設置される。また、起振機がY軸方向に起振動作する場合、2個の加速度検出器は起振機本体の加速度検出器とX軸方向の一直線上に並ぶように設置される。 In the dynamic seismic performance diagnostic method disclosed in Patent Document 1, a measurement system having the same configuration as the ground exploration apparatus shown in FIG. 1 is used. However, in the measurement system used in the dynamic seismic performance diagnosis, the installation form of the oscillator and the installation form of the acceleration detector are different from the case of FIG. That is, in the ground survey, the exciter is installed so as to vibrate in the vertical direction with respect to the ground, and the two acceleration detectors are installed so as to be aligned with the exciter. On the other hand, in the building survey, a oscillating machine equipped with an acceleration detector in the main body of the oscillating machine is used, and at least two acceleration detectors are used in the X-axis direction of the floor surface (of the building facing south). In this case, the survey is usually conducted in the east-west direction (usually in the east-west direction) and in the Y-axis direction (usually in the north-south direction). For this reason, in the case of a two-story building, the exciter is installed on the floor surface of the second floor so as to vibrate horizontally with respect to the floor surface. The detector is installed so as to be aligned with the acceleration detector of the oscillator main body in the Y-axis direction. Further, when the exciter operates in the Y-axis direction, the two acceleration detectors are installed so as to be aligned with the acceleration detector of the exciter main body in the X-axis direction.

(建物の共振振動数fの算出)
以下では、起振機の重量をW(kN)、地面から所定の高さより上の建物重量をW(kN)とし、起振機本体の加速度検出器で検出された加速度をU、2個の加速度検出器の一方で検出された加速度をUとする。特に、Y軸方向に起振してX軸方向について検出した加速度をUeX、UhXとした場合、建物のX軸方向についての加速度応答倍率τhXは以下の式(9)で表される。
τhX=W×UhX/W×UeX (9)
(Calculation of resonance frequency fh of the building)
In the following, the weight of the exciter is We (kN), the weight of the building above a predetermined height from the ground is W h (kN), and the acceleration detected by the acceleration detector of the exciter body is U e . Let U h be the acceleration detected by one of the two acceleration detectors. In particular, when the acceleration detected in the X-axis direction by vibrating in the Y-axis direction is U eX or U hX , the acceleration response magnification τ hX in the X-axis direction of the building is expressed by the following equation (9). ..
τ hX = W h x U hX / We x U eX ( 9)

上記の算出動作が起振機の起振周波数fを変えながら行われ、横軸を起振周波数f、縦軸をX軸方向の加速度応答倍率τhXとするグラフが作成されて、加速度応答倍率τhXがピーク値を示す時の周波数fが建物の固有周波数(卓越周波数)fhXとして得られる。卓越周波数は卓越振動数あるいは共振振動数とも呼ばれる。つまり、ここでの起振周波数、加速度応答倍率は、それぞれ図9の振動数、増幅率に対応する。 The above calculation operation is performed while changing the excitation frequency f of the oscillator, and a graph is created in which the horizontal axis is the oscillation frequency f and the vertical axis is the acceleration response magnification τ hX in the X-axis direction. The frequency f when τ hX shows a peak value is obtained as the natural frequency (dominant frequency) f hX of the building. The dominant frequency is also called the dominant frequency or the resonant frequency. That is, the vibration frequency and the acceleration response magnification here correspond to the frequency and the amplification factor of FIG. 9, respectively.

建物のY軸方向についての加速度応答倍率τhY、共振振動数fhYも同様にして得られる。 The acceleration response magnification τ hY and the resonance frequency f hY in the Y-axis direction of the building are also obtained in the same manner.

以上のようなステップ(e)の算出動作も、PC13にあらかじめインストールされた解析プログラム(第5の解析プログラム)により実現することができる。 The calculation operation of step (e) as described above can also be realized by the analysis program (fifth analysis program) pre-installed in the PC 13.

次に、ステップ(f)では、建物の相対変位応答倍率αを算出する。ここで、建物の相対変位応答倍率αというのは、上記ステップ(b)で選択した想定地震発生時に、建物がどれだけ変位するかを示す数値であり、X軸方向、Y軸方向のそれぞれについて算出される。 Next, in step (f), the relative displacement response magnification α of the building is calculated. Here, the relative displacement response magnification α of the building is a numerical value indicating how much the building is displaced when the assumed earthquake selected in step (b) above occurs, and is a numerical value indicating how much the building is displaced in each of the X-axis direction and the Y-axis direction. It is calculated.

建物のX軸方向の相対変位応答倍率αについて言えば、下記の式(10)、(11)により算出される。
β=f/fhX (10)
α=β /{(2hβ+(1-β 1/2 (11)
Y軸方向の建物の相対変位応答倍率αも、同様にして算出される。
Speaking of the relative displacement response magnification α X in the X-axis direction of the building, it is calculated by the following equations (10) and (11).
β X = f g / f hX (10)
α X = β X 2 / {(2hβ X ) 2 + (1-β X 2 ) 2 } 1/2 (11)
The relative displacement response magnification α Y of the building in the Y-axis direction is also calculated in the same manner.

以上のようなステップ(f)の算出動作も、PC13にあらかじめインストールされた解析プログラム(第6の解析プログラム)により実現することができる。 The calculation operation of step (f) as described above can also be realized by the analysis program (sixth analysis program) pre-installed in the PC 13.

ところで、地震発生時の建物の損傷程度は、建物の変位量Dに応じて、無損傷(D<2.5cm)、小損傷(小破)(2.5cm≦D<5.0cm)、中損傷(中破)(5.0cm≦D<7.5cm)、大損傷(大破)(7.5cm≦D<10cm)、全壊(倒壊含む)(10cm≦D)に分類されている。 By the way, the degree of damage to the building at the time of an earthquake is undamaged (D <2.5 cm), minor damage (small damage) (2.5 cm ≤ D <5.0 cm), medium, depending on the displacement D of the building. It is classified into damage (medium damage) (5.0 cm ≤ D <7.5 cm), major damage (major damage) (7.5 cm ≤ D <10 cm), and total damage (including collapse) (10 cm ≤ D).

上述したように、建物の相対変位応答倍率αというのは、上記ステップ(b)で選択した想定地震発生時に、建物がどれだけ変位するかを示す数値、すなわち上記建物の変位量Dである。そこで、上記のようにして得られた建物の相対変位応答倍率α、αに基づいて、想定地震発生時の建物の損傷程度を判定することができる。言い換えれば、建物の変位量、すなわち相対変位応答倍率α、αが小損傷以上になると判定された場合に、建物の所有者に対して、建物に対して補強をした方がよいという提案をすることができることになる。 As described above, the relative displacement response magnification α of the building is a numerical value indicating how much the building is displaced when the assumed earthquake selected in the above step (b) occurs, that is, the displacement amount D of the building. Therefore, the degree of damage to the building at the time of the assumed earthquake can be determined based on the relative displacement response magnifications α X and α Y of the building obtained as described above. In other words, if it is determined that the displacement of the building, that is, the relative displacement response factors α X and α Y , is greater than or equal to minor damage, the proposal to the building owner should reinforce the building. Will be able to.

そこで、必要に応じて、追加ステップ(g)として、
(g)算出された前記相対変位応答倍率αに基づいて、前記建物について前記想定地震発生時でも変位量が所定値以下であるようにするための補強の必要性の有無を判定するステップ、を含めても良い。
Therefore, as an additional step (g), if necessary,
(G) Based on the calculated relative displacement response magnification α, a step of determining whether or not reinforcement is necessary for the building so that the displacement amount is equal to or less than a predetermined value even when the assumed earthquake occurs. May be included.

以上説明した本発明の実施形態によれば、調査地点に発生する大地震の規模を適切に想定することができると共に、想定した大地震が発生した時の建物の変位量を、より実態に即した値として得ることができる。 According to the embodiment of the present invention described above, the scale of a large earthquake occurring at a survey point can be appropriately estimated, and the displacement amount of the building when the assumed large earthquake occurs can be more realistically determined. It can be obtained as a value.

11A,11B 加速度検出器
12 計測部
13 PC(パーソナルコンピュータ)
11A, 11B Acceleration detector 12 Measuring unit 13 PC (personal computer)

Claims (2)

(a)表面波探査による探査結果に基づいて、調査地点の地盤上の建物である戸建て住宅直下の表層地盤の地盤構造として、複数の層別に、層厚、表面波速度、せん断波速度、単位体積重量、減衰定数、層毎の土質の複数の項目のデータを含む地盤モデルを作成するステップと、
(b)前記調査地点において、公表されている主要活断層や近隣に存在する活断層により想定される地震、過去に発生した海溝型地震を含む地震の中から発生時に最も揺れが大きくなると想定される地震を想定地震として選択し、前記想定地震発生時の前記調査地点の地盤の応答スペクトルを算出するステップと、
(c)算出された応答スペクトルを用いて、前記想定地震発生時の前記調査地点の工学的基盤における地震波形を作成するステップと、
(d)作成された前記地盤モデルにおける前記複数の項目のデータ及び作成された前記地震波形を用いて、前記調査地点の少なくとも表層地盤卓越振動数fを算出するステップと、
(e)前記調査地点の地盤上の建物の共振振動数fを算出するステップと、
(f)下記の式より前記建物の相対変位応答倍率αを算出するステップと、
β=f/f
α=β/{(2hβ)+(1-β1/2
但し、βは振動数比、hは減衰定数、
を含む、建物変位量の判定方法。
(A) Based on the results of surface wave exploration, the ground structure of the surface layer directly under the detached house, which is a building on the ground at the survey site, is divided into multiple layers, layer thickness, surface wave velocity, shear wave velocity, and unit. Steps to create a ground model containing data for multiple items of volume weight, decay constant, and soil quality for each layer,
(B) At the above-mentioned survey point, it is assumed that the shaking will be the largest at the time of occurrence among the earthquakes assumed by the publicly announced major active faults and active faults existing in the vicinity, and the earthquakes including the submarine type earthquakes that have occurred in the past. A step of selecting an earthquake as an assumed earthquake and calculating the response spectrum of the ground at the survey point when the assumed earthquake occurs.
(C) Using the calculated response spectrum, a step of creating an earthquake waveform in the engineering base of the survey point at the time of the assumed earthquake, and
(D) A step of calculating at least the surface ground predominant frequency fg of the survey point using the data of the plurality of items in the created ground model and the created seismic waveform.
(E) A step of calculating the resonance frequency f h of the building on the ground at the survey point, and
(F) The step of calculating the relative displacement response magnification α of the building from the following formula, and
β = f g / f h
α = β 2 / {(2hβ) 2 + (1-β 2 ) 2 } 1/2
However, β is the frequency ratio, h is the damping constant,
A method for determining the amount of displacement of a building, including.
(g)算出された前記相対変位応答倍率αに基づいて、前記建物について前記想定地震発生時でも変位量が所定値以下であるようにするための補強の必要性の有無を判定するステップを更に含む、請求項1に記載の建物変位量の判定方法。 (G) Based on the calculated relative displacement response magnification α, a step of further determining whether or not reinforcement is necessary for the building so that the displacement amount is equal to or less than a predetermined value even when the assumed earthquake occurs is further performed. The method for determining the amount of displacement of a building according to claim 1, which includes.
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