JP7473428B2

JP7473428B2 - 地震波形の補完方法と補完システム

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Publication number: JP7473428B2
Application number: JP2020149459A
Authority: JP
Inventors: 祥子安部
Original assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Current assignee: Daiwa House Industry Co Ltd
Priority date: 2020-09-04
Filing date: 2020-09-04
Publication date: 2024-04-23
Anticipated expiration: 2040-09-04
Also published as: JP2022043932A

Description

本発明は、地震波形の補完方法と補完システムに関する。

加速度センサを地震計として適用する場合、地震の検知から地震波形の記録・保存の方法により、主として二種の方式の地震計が存在する。一方の方式の地震計は、設定されているトリガを揺れの大きさが超えた段階で、それ以降の揺れを地震データとしてセンサに記録・保存し、従ってトリガを超える前段の揺れはセンサに記録・保存されない、所謂ポストトリガ方式の地震計である。一方、他方の方式の地震計は、設定されているトリガを超える前段の揺れを含めて、揺れの全体を地震データとしてセンサに記録・保存する、所謂プレトリガ方式の地震計である。

ポストトリガ方式の地震計では、上記するように揺れの大きさがトリガに達するまでのデータを記録・保存できないことから、地震の発生から所定の経過時間までの間の地震波形が切れている地震波形が、センサに保存されることになる。尚、本明細書においては、この切れている地震波形を、「欠損地震波形」と称する。従って、ポストトリガ方式の地震計により記録された地震波形は、欠損地震波形を内包する計測地震波形と言える。

ところで、建物の損傷の程度を診断する場合には、加速度センサにて計測された加速度波形を二回積分することにより変位波形を算出し、算出された変位波形を建物に付与することにより、建物の応力度や変形量、層間変形角等を算出し、応力度や変形量、層間変形角等に関する許容値と比較することにより、建物の損傷の有無や損傷の程度等の被災度診断が行われる。この際、上記するように、地震の発生から所定の経過時間までの間の地震波形が切れている地震波形に基づいて算出された変位波形を適用して、建物の応力度や変形量、層間変形角等を算出する場合には、算出された層間変形角等の精度が十分とは言えないことから、この層間変形角等に基づく被災度診断の結果も同様にその精度は十分とは言えない。

一方、プレトリガ方式の地震計では、データの収録が常時行われていることから、加速度センサには高い能力が要求されることになり、加速度センサに組み込まれるプログラムが往々にして複雑になり易く、従って、プログラムにおけるエラー発生の可能性が高くなるといった恐れがある。さらに、加速度センサにより処理されるデータ量が自ずと多くなることから、加速度センサには大容量のデータ保存容量が要求されることになる。

以上のように、ポストトリガ方式の地震計とプレトリガ方式の地震計にはそれぞれに固有の課題が内在しているが、プログラムエラーの可能性が高く、大容量のデータ保存容量の加速度センサが要求されるプレトリガ方式の地震計でなく、ポストトリガ方式の地震計を適用しながらも精度の高い被災度診断を行うことを可能にするための、地震波形の補完方法が望まれる。

ここで、特許文献１には、大地震直前の小さな前震の波形デ－タを確実に残すことを可能とした、上記プレトリガ方式の地震波形収録制御装置が提案されている。この地震波形収録制御装置は、地震発生時に地震波形デ－タを一時的に蓄積する補助記憶装置と、この補助記憶億装置に蓄積された地震波形デ－タの転送を受けてこれを収録する波形収録装置と、補助記憶装置の記憶エリア内に蓄積される地震波形デ－タに所定の手順で消去禁止フラグを立てるとともに消去禁止フラグの立った地震波形デ－タを優先順位にしたがって補助記憶装置から波形収録装置へ転送する収録制御装置とを有している。

特開平４－２９７８８９号公報

特許文献１に記載の地震波形収録制御装置はプレトリガ方式の地震波形収録制御装置であることから、上記する課題、すなわち、ポストトリガ方式の地震計を適用しながらも精度の高い被災度診断を行うことを可能にするための、地震波形の補完方法を提示するものではない。

本発明は上記課題に鑑みてなされたものであり、ポストトリガ方式の地震計を適用しながらも精度の高い被災度診断を行うことを可能にするための地震波形を作成することのできる、地震波形の補完方法と補完システムを提供することを目的としている。

前記目的を達成すべく、本発明による地震波形の補完方法の一態様は、
ポストトリガ方式により取得された地震波形を補完する、地震波形の補完方法であって、
地震計により、前記ポストトリガ方式に起因する欠損地震波形を内包する計測地震波形を取得する、地震波形取得工程と、
対象建物建設地点における模擬地震波形を作成する、模擬地震波形作成工程と、
前記模擬地震波形と前記計測地震波形を合成することにより、前記欠損地震波形が前記模擬地震波形にて補完された合成地震波形を作成する、合成地震波形作成工程と、を有することを特徴とする。

本態様によれば、模擬地震波形作成工程において模擬地震波形を作成し、合成地震波形作成工程において欠損地震波形を内包する計測地震波形に対して模擬地震波形を合成し、欠損地震波形が模擬地震波形にて補完された合成地震波形を作成することにより、ポストトリガ方式により取得された地震波形を高精度に補完することが可能になる。ここで、対象建物建設地点における模擬地震波形の作成方法には、公知の多様な作成方法が適用できるが、大崎スペクトルによる計算法（所謂、大崎法）を適用することができる。例えば、気象庁により公表されるデータ（マグニチュード、震央距離、震源深さ）を入手し、大崎法を適用して基盤上の周波数特性が得られる。ここで、基盤とは、せん断波速度が、ほぼ１．３±０．４ｋｍ／ｓｅｃの範囲にある岩盤または固結土を意味している。

また、本発明による地震波形の補完方法の他の態様は、前記合成地震波形作成工程が、以下のいずれか一種であることを特徴とするものであり、
（１）前記模擬地震波形の最大値で計測地震波形の最大値を除すことにより第一比率を算定し、該第一比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第一補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最大値と該第一補正後模擬地震波形の最大値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された前記合成地震波形を作成すること、
（２）前記模擬地震波形の最小値で計測地震波形の最小値を除すことにより第二比率を算定し、該第二比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第二補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最小値と該第二補正後模擬地震波形の最小値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された前記合成地震波形を作成すること。

本態様によれば、合成地震波形作成工程において、二種類のいずれか一方の方法により、作成されている基盤における模擬地震波形を、表層（建物内も含む）において取得されている計測地震波形に応じて表層の模擬地震波形に補正することができ、表層の地震波形として適切に補正された模擬地震波形を計測地震波形に対して合成することができる。模擬地震波形の最大値と計測地震波形の最大値から第一比率を求め、この第一比率に基づいて模擬地震波形の全体を補正する第一式と、模擬地震波形の最小値と計測地震波形の最小値から第二比率を求め、この第二比率に基づいて模擬地震波形の全体を補正する第二式のいずれを適用するかは、計測地震波形と模擬地震波形の双方に基づき、設計担当者等により適宜設定される。

また、本発明による地震波形の補完方法の他の態様は、前記合成地震波形作成工程において、
前記模擬地震波形の最大値で計測地震波形の最大値を除すことにより第一比率を算定し、該第一比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第一補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最大値と該第一補正後模擬地震波形の最大値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された第一合成地震波形を作成し、
前記模擬地震波形の最小値で計測地震波形の最小値を除すことにより第二比率を算定し、該第二比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第二補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最小値と該第二補正後模擬地震波形の最小値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された第二合成地震波形を作成し、
前記第一合成地震波形と前記第二合成地震波形のそれぞれに基づいて計測震度を算出し、算出されたそれぞれの計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な前記合成地震波形とすることを特徴とする。

本態様によれば、合成地震波形作成工程において、模擬地震波形の最大値と計測地震波形の最大値を用いた第一式と、模擬地震波形の最小値と計測地震波形の最小値を用いた第二式の双方を用いて第一合成地震波形と第二合成地震波形を作成した後、双方の合成地震波形に基づいてそれぞれ計測震度を算出し、算出されたそれぞれの計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な合成地震波形とすることにより、より一層精度の高い合成地震波形を作成することができ、ポストトリガ方式により取得された地震波形をより一層高精度に補完することが可能になる。

また、本発明による地震波形の補完システムの一態様は、
ポストトリガ方式により取得された地震波形を補完する、地震波形の補完システムであって、
前記ポストトリガ方式により、欠損地震波形を内包する計測地震波形データを取得する、地震計と、
前記地震計から前記計測地震波形データを取得し、取得した該計測地震波形データをサーバ装置に送信する、ゲートウェイと、
前記ゲートウェイからネットワークを介して計測地震波形データを取得する、サーバ装置と、
前記サーバ装置とネットワークを介して通信可能に接続されるユーザ端末と、を有し、
前記ゲートウェイもしくは前記サーバ装置の一方が、
対象建物建設地点における模擬地震波形データを作成する、模擬地震波形作成部と、
前記模擬地震波形データと前記計測地震波形データを合成することにより、前記欠損地震波形が前記模擬地震波形データにて補完された合成地震波形データを作成する、合成地震波形作成部と、
前記合成地震波形データに基づいて建物の被災度を診断する、被災度診断部と、を備えていることを特徴とする。

本態様によれば、ゲートウェイもしくはサーバ装置の一方が合成地震波形作成部と被災度診断部を備え、合成地震波形作成部において、模擬地震波形データと計測地震波形データが合成されることにより、欠損地震波形が模擬地震波形データにて補完された合成地震波形データが作成され、被災度診断部において、合成地震波形データに基づいて建物の被災度が診断されることから、ポストトリガ方式により取得された地震波形を適用した場合であっても、建物の被災度診断を高精度に行うことができる。ここで、合成地震波形作成部では、上記するように、第一式と第二式のいずれか一方を適用することにより合成地震波形を作成してもよいし、第一合成地震波形と第二合成地震波形を作成し、それぞれの地震波形に基づいて計測震度を算出し、算出された計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な合成地震波形としてもよい。

以上の説明から理解できるように、本発明の地震波形の補完方法と補完システムによれば、ポストトリガ方式の地震計を適用しながらも、精度の高い被災度診断を行うことを可能にするための地震波形を作成することができる。

実施形態に係る地震波形の補完システムの一例を示す全体構成図である。コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。（ａ）は、地震波形の補完システムを構成するサーバ装置の機能構成の一例を示す図であり、（ｂ）は、地震波形の補完システムを構成するユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。欠損地震波形を内包する計測地震波形の一例を示す図である。（ａ）の上図と下図はそれぞれ、模擬地震波形（Ａ波）の一例と第一補正後模擬地震波形（Ｂ１波）の一例を示すであり、（ｂ）の上図と下図はそれぞれ、Ａ波とＢ１波を合成している状態を示す図と、第一合成地震波形を示す図である。（ａ）の上図と下図はそれぞれ、模擬地震波形（Ａ波）の一例と第二補正後模擬地震波形（Ｂ２波）の一例を示すであり、（ｂ）の上図と下図はそれぞれ、Ａ波とＢ２波を合成している状態を示す図と、第二合成地震波形を示す図である。ユーザ端末の表示部に表示される、被災度診断結果の一例を示す図である。実施形態に係る地震波形の補完方法の一例を示すフローチャートである。

以下、実施形態に係る地震波形の補完方法と補完システムの一例について、添付の図面を参照しながら説明する。尚、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く場合がある。

［実施形態に係る地震波形の補完システム］
はじめに、図１乃至図７を参照して、実施形態に係る地震波形の補完システムの一例について説明する。ここで、図１は、実施形態に係る地震波形の補完システムの一例を示す全体構成図である。また、図２は、コンピュータのハードウェア構成の一例を示す図であり、図３（ａ）は、地震波形の補完システムを構成するサーバ装置の機能構成の一例を示す図であり、図３（ｂ）は、地震波形の補完システムを構成するユーザ端末の機能構成の一例を示す図である。尚、図示する地震波形の補完システムは、地震波形を補完することに加えて、補完された地震波形を用いて建物の被災度診断までを行うシステムである。

地震波形の補完システム５０は、対象となる建物Ｔの家屋内に設置されている地震計１０、ゲートウェイ１５、及びユーザ端末２０と、管理棟Ｋにあるサーバ装置３０と、ゲートウェイ１５及びユーザ端末２０とサーバ装置３０を通信可能に接続するネットワーク４０とにより形成される。ここで、サーバ装置３０と接続される建物Ｔは複数存在し、各建物Ｔの備えるゲートウェイ１５及びユーザ端末２０がサーバ装置３０に接続される。また、サーバ装置３０が収容される管理棟Ｋは、建物Ｔを建設したハウスメーカーの本支店、建物Ｔのメンテナンス等を管理する管理会社等である。尚、サーバ装置３０は、管理棟Ｋに収容されるコンピュータの他にも、クラウド上にあるクラウドサーバであってもよい。

地震計１０は、ポストトリガ方式の加速度計であり、例えば戸建ての二階建て建物においては、一階床、二階床、及び天井裏にそれぞれ設置することができ、また、建物の規模に応じて多様な数の地震計が適所に設置されることになるが、図示例は簡略的に一台の地震計１０を示している。

図１に示すように、ある震源で発生した地震動は、地盤ＧをＸ１方向に伝播して対象建物建設地点に到達する。図１において、地盤Ｇの下方には、基盤Ｇ１があり、基盤Ｇ１内において地震が発生したことを示している。ここで、基盤Ｇ１とは、せん断波速度が、ほぼ１．３±０．４ｋｍ／ｓｅｃの範囲にある岩盤または固結土のことである。図１において、基盤Ｇ１のうち、対象建物建設地点の直下の地点を、対象建物建設地点直下ポイントＰ１として示している。

ポストトリガ方式の地震計１０にて取得された計測地震波形データは、ゲートウェイ１５を介し、ネットワーク４０を介してサーバ装置３０に送信される。図示を省略するが、ゲートウェイ１５は、制御部と無線通信モジュールとを有し、地震計１０より無線もしくは有線にて送信されてきた計測地震波形データを受信する通信アンテナと、ネットワーク４０を介して計測地震波形データをサーバ装置３０に送信する通信アンテナとを有している。

尚、図示例では、サーバ装置３０が、計測地震波形データに基づいて合成地震波形を作成し、作成された合成地震波形データに基づいて建物の被災度診断を実行するものとして以下説明するが、例えば、ゲートウェイが被災度診断までを実行し、診断結果を建物Ｔ内のユーザ端末２０とサーバ装置３０に送信する形態であってもよい。

ユーザ端末２０としては、パーソナルコンピュータ（ＰＣ：Personal Computer）やタブレット、スマートフォン等が挙げられるが、図７にはスマートフォンを例示している。

ネットワーク４０には、インターネット等の公衆ネットワーク、携帯電話網等の無線ネットワーク、ＶＰＮ（Virtual Private Network）等の専用ネットワーク、ＬＡＮ（Local Area Network）等が含まれる。

サーバ装置３０へのアクセスにはアクセス権限を要し、アクセス権限が付与されているユーザ端末２０のみがサーバ装置３０にアクセスでき、サーバ装置３０にて診断された被災度診断結果が、アクセス権限のあるユーザ端末２０に送信されるようになっている。

図２に示すように、サーバ装置３０は、パーソナルコンピュータやワークステーション（ＷＳ：Work Station）等の情報処理装置からなり、ユーザ端末２０も情報処理装置であり、いずれも図２に示すコンピュータにより構成される。

サーバ装置３０等のコンピュータは、接続バス３６により相互に接続されているＣＰＵ３１、主記憶装置３２、補助記憶装置３３、通信ＩＦ（interface）３４、及び入出力ＩＦ３５を備えている。主記憶装置３２と補助記憶装置３３は、コンピュータが読み取り可能な記録媒体である。尚、上記の構成要素はそれぞれ個別に設けられてもよいし、一部の構成要素を設けないようにしてもよい。

ＣＰＵ３１は、コンピュータからなるサーバ装置３０等の全体の制御を行う中央演算処理装置である。ＣＰＵ３１は、例えば、補助記憶装置３３に記憶されたプログラムを主記憶装置３２の作業領域にて実行可能に展開し、プログラムの実行を通じて周辺機器の制御を行うことにより、所定の目的に合致した機能を提供する。

主記憶装置３２は、ＣＰＵ３１が実行するコンピュータプログラムや、ＣＰＵ３１が処理するデータ等を記憶する。主記憶装置３２は、例えば、フラッシュメモリ、ＲＡＭやＲＯＭを含む。補助記憶装置３３は、各種のプログラム及び各種のデータを読み書き自在に記録媒体に格納し、外部記憶装置とも呼ばれる。補助記憶装置３３には、例えば、ＯＳ（Operating System）、各種プログラム、各種テーブル等が格納される。ＯＳは、例えば、通信ＩＦ３４を介して接続される外部装置等とのデータの受け渡しを行う通信インターフェースプログラムを含む。外部装置等には、例えば、ネットワークに接続するパーソナルコンピュータ（ＰＣ）、ワークステーション（ＷＳ）、ゲートウェイ１５等が含まれる。

補助記憶装置３３は、例えば、主記憶装置３２を補助する記憶領域として使用され、ＣＰＵ３１が実行するコンピュータプログラムや、ＣＰＵ３１が処理するデータ等を記憶する。補助記憶装置３３は、不揮発性半導体メモリ（フラッシュメモリ、ＥＰＲＯＭ（Erasable Programmable ROM））を含むシリコンディスク、ハードディスクドライブ（ＨＤＤ：Hard Disk Drive）装置、ソリッドステートドライブ装置等である。また、補助記憶装置３３として、ＣＤドライブ装置、ＤＶＤドライブ装置、ＢＤドライブ装置といった着脱可能な記録媒体の駆動装置が例示され、着脱可能な記録媒体として、ＣＤ、ＤＶＤ、ＢＤ、ＵＳＢ（Universal Serial Bus）メモリ、ＳＤ（Secure Digital）メモリカード等が例示される。

通信ＩＦ３４は、サーバ装置３０等が接続するネットワーク４０とのインターフェイスである。通信ＩＦ３４は、ネットワーク４０を介して、建物Ｔ内のゲートウェイ１５から計測地震波形データを受信し、対象建物のユーザ端末２０に対して、サーバ装置３０において判定された対象建物の被災度診断に関する診断結果データを送信する。

入出力ＩＦ３５は、サーバ装置３０等に接続する機器との間でデータの入出力を行うインターフェイスである。入出力ＩＦ３５には、例えば、キーボード、タッチパネルやマウス等のポインティングデバイス、マイクロフォン等の入力デバイス等が接続する。サーバ装置３０等は、入出力ＩＦ３５を介し、入力デバイスを操作する操作者からの操作指示等を受け付ける。

また、入出力ＩＦ３５には、例えば、液晶パネル（ＬＣＤ：Liquid Crystal Display）や有機ＥＬパネル（ＥＬ：Electroluminescence）等の表示デバイス、プリンタ、スピーカ等の出力デバイスが接続される。例えば、ユーザ端末２０においては、サーバ装置３０のＣＰＵ３１により処理される対象建物の被災度診断に関する診断結果データが通信ＩＦ３４を介して受信され、入出力ＩＦ３５を構成する表示デバイスに表示される。

図３（ａ）に示すように、サーバ装置３０は、ＣＰＵ３１によるプログラムの実行により、少なくとも、第一通信部３０２、模擬地震波形作成部３０４、合成地震波形作成部３０６，被災度診断部３０８，及び格納部３１０の各種機能を提供する。尚、上記処理機能の少なくとも一部が、ＤＳＰ（Digital Signal Processor）、ＧＰＵ（Graphics Processing Unit）等によって提供されてもよく、同様に、上記処理機能の少なくとも一部が、ＦＰＧＡ（Field-Programmable Gate Array）、数値演算プロセッサ、画像処理プロセッサ等の専用ＬＳＩ（large scale integration）やその他のデジタル回路等であってもよい。

第一通信部３０２は、対象建物Ｔ内に設置されているゲートウェイ１５から送信される計測地震波形データを、ネットワーク４０を介して受信し、格納部３１０に格納する。

ここで、図４を参照して、計測地震波形データの一例を説明する。ポストトリガ方式の地震計１０にて取得された計測地震波形データは、予め設定されているトリガレベルとなる時刻ｔ１までの地震波形を記録せず、従って、記録されない点線により示す地震波形である、欠損地震波形以降の実線により示す地震波形が、計測地震波形（ここでは、Ａ波とする）として記録される。この計測地震波形において、時刻ｔ２において振動加速度の最大値ａ１を示し、時刻ｔ３において振動加速度の最小値ａ２を示している。

図３（ａ）に戻り、模擬地震波形作成部３０４は、公知の作成方法を用いて模擬地震波形を作成する。ここで、公知の作成方法としては、大崎スペクトルによる計算法（所謂、大崎法）、Ｊｅｎｉｎｇｓｅｔａｌの手法、Ｎｏｄａｅｔａｌの手法などが挙げられる。

大崎法は、マグニチュードと震央距離に応じて基盤上の周波数特性を与えるものであり、例えば、基盤面（解放基盤面）上の地震動で減衰定数５％の速度応答スペクトルを計算した際の平均的なスペクトル：大崎スペクトルを求め、マグニチュードと震央距離を大崎スペクトルへ適用することにより、対象地点の周期と応答速度を求めるものである。一方、Ｊｅｎｉｎｇｓｅｔａｌの手法は、原則的には大崎法と同様であるが、大崎法と包絡曲線が相違し、Ｎｏｄａｅｔａｌの手法は、原則的には大崎法と同様であるが、継続時間をさらに設定する点において大崎法と相違する。

模擬地震波形作成部３０４において作成された模擬地震波形は、格納部３１０に格納される。ここで、作成された模擬地震波形は、対象建物建設地点直下ポイントＰにおける模擬地震波形である。基盤Ｇ１の上方にある地盤Ｇの性状は地域ごとに相違しており、また、この地盤性状により基盤Ｇ１から地表までに至る過程で地震動が増幅等されることから、この対象建物建設地点直下ポイントＰにおける模擬地震波形を、直上の地表における地震波形に補正した上で、計測地震波形との合成を図るのが望ましい。以下で説明する合成地震波形作成部３０６では、計測地震波形を用いて、この模擬地震波形の補正を簡易かつ合理的に行った上で、補正後の模擬地震波形と計測地震波形の合成を行うものである。

合成地震波形作成部３０６は、二段階の方法で第一合成地震波形と第二合成地震波形を作成した後、第一合成地震波形と第二合成地震波形のそれぞれに基づいて計測震度を算出し、算出されたそれぞれの計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な合成地震波形とする。

ここで、図５及び図６を参照して、上記二段階の方法により、第一合成地震波形と第二合成地震波形を作成する方法を説明する。ここで、図５（ａ）の上図と下図はそれぞれ、模擬地震波形（Ａ波）の一例と第一補正後模擬地震波形（Ｂ１波）の一例を示すであり、図５（ｂ）の上図と下図はそれぞれ、Ａ波とＢ１波を合成している状態を示す図と、第一合成地震波形を示す図である。また、図６（ａ）の上図と下図はそれぞれ、模擬地震波形（Ａ波）の一例と第二補正後模擬地震波形（Ｂ２波）の一例を示すであり、図６（ｂ）の上図と下図はそれぞれ、Ａ波とＢ２波を合成している状態を示す図と、第二合成地震波形を示す図である。

例えば大崎法により、図５（ａ）の上図に示すような模擬地震波形（ここでは、Ｂ波とする）が作成されており、Ｂ波における最大値ｂ１を使用する。図４に示すＡ波と図５（ａ）の上図に示すＢ波を使用し、Ｂ波の最大値ｂ１でＡ波の最大値ａ１を除すことにより第一比率を算定し、この第一比率に基づいてＢ波の全体を補正することにより、図５（ａ）の下図に示す第一補正後模擬地震波形（ここでは、Ｂ１波とする）を作成する。作成されたＢ１波の最大値ｂ２は、Ａ波の最大値ａ１と同じ値となっている。

次に、図５（ｂ）の上図に示すように、Ａ波の最大値ａ１とＢ１波の最大値ｂ２を一致させることにより、双方の波を合成する。この合成において、トリガポイントを示す時刻ｔ１以前の欠損地震波形をＢ１波により補完し、トリガポイント近傍における双方の合成箇所において段差等が生じる場合は適宜直線補完等を行うことにより、図５（ｂ）の下図に示す第一合成地震波形を作成する。

一方、第二合成地震波形の作成においては、図６（ａ）の上図に示すＢ波における最小値ｂ３を使用する。図４に示すＡ波と図６（ａ）の上図に示すＢ波を使用し、Ｂ波の最小値ｂ３でＡ波の最小値ａ２を除すことにより第二比率を算定し、この第二比率に基づいてＢ波の全体を補正することにより、図６（ａ）の下図に示す第二補正後模擬地震波形（ここでは、Ｂ２波とする）を作成する。作成されたＢ２波の最小値ｂ４は、Ａ波の最小値ａ２と同じ値となっている。

次に、図６（ｂ）の上図に示すように、Ａ波の最小値ａ２とＢ２波の最小値ｂ４を一致させることにより、双方の波を合成する。この合成において、トリガポイントを示す時刻ｔ１以前の欠損地震波形をＢ２波により補完し、トリガポイント近傍における双方の合成箇所において段差等が生じる場合は適宜直線補完等を行うことにより、図６（ｂ）の下図に示す第二合成地震波形を作成する。

合成地震波形作成部３０６においてはさらに、作成した第一合成地震波形と第二合成地震波形のそれぞれに基づいて計測震度を算出し、算出されたそれぞれの計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な合成地震波形に特定する。特定された合成地震波形は、格納部３１０に格納される。

ここで、計測震度の算出方法は公知の算出方法を適用できる。例えば、各合成地震波形（加速度時刻歴波形）をフーリエ変換し、合成地震波形の周期による影響を補正するフィルターを掛け、次に逆フーリエ変換を行って加速度時刻歴波形に戻す。得られたフィルター処理済みの加速度波形の絶対値が所定値以上となる時間を合計し、これが例えば０．３秒となるような加速度：ａを求め、求められた加速度：ａを、例えば計測震度：Ｉを算定する式：Ｉ＝２ｌｏｇ（ａ）＋０．９４等に代入することにより、計測震度：Ｉが計算される。

以上の方法により、ポストトリガ方式にて取得された欠損地震波形を内包する計測地震波形を使用する場合においても、計測地震波形と模擬地震波形を合成し、欠損地震波形が模擬地震波形にて補完された合成地震波形を作成することにより、ポストトリガ方式により取得された地震波形を高精度に補完することが可能になる。

尚、以上で説明した方法により合成地震波形を作成することの他にも、図５を参照して説明した第一合成地震波形を正式な合成地震波形として特定してもよいし、図６を参照して説明した第二合成地震波形を正式な合成地震波形として特定してもよい。

図３（ａ）に戻り、被災度診断部３０８は、合成地震波形を用いて対象建物の被災度診断を行う。この被災度診断の方法には様々な方法があるが、一例を挙げると、合成地震波形を二回積分することにより変位波形を作成し、例えば、変位波形のうちの最大変位を対象建物の構造モデルに載荷することにより、構造モデルを構成する構造躯体（柱、梁等）の応力度を算定し、各階の層間変形角等を算定する。例えば、二階建ての建物の場合は、一階と二階の双方の構造躯体の損傷度を算定する。損傷診断レベルとしては、Ａ乃至Ｃのレベルを例示でき、Ａ：構造躯体に損傷がない、Ｂ：構造躯体に軽微な損傷の可能性がある、Ｃ：構造躯体の損傷が激しい、等のレベル設定を行うことができる。

被災度診断部３０８にて診断された診断結果は、第一通信部３０２を介し、ネットワーク４０を介して、対象建物のユーザ端末２０に送信される。ここで、図３（ｂ）に示すように、ユーザ端末２０は第二通信部２０２と表示部２０４を備えており、その他、格納部をさらに備えていてもよい。ネットワーク４０を介して送信されてきた被災度診断結果データは、対象建物のユーザ端末２０の第二通信部２０２に受信され、受信された被災度診断結果データは表示部２０４に表示される。

ここで、図７は、ユーザ端末の表示部２０４に表示される、被災度診断結果の一例を示す図である。図７に示すように、例えばスマートフォンであるユーザ端末２０の表示部２０４には、地震情報、対象建物建設地点の震度、被災度診断結果が同一画面に表示される。尚、各内容が別画面に表示されてもよい。

以上で説明した補完システム５０によれば、ポストトリガ方式により取得された地震波形を適用した場合であっても、欠損地震波形が模擬地震波形にて高精度に補完された合成地震波形を使用することにより、建物の被災度診断を高精度に行うことが可能になる。

［実施形態に係る地震波形の補完方法］
次に、図８を参照して、実施形態に係る地震波形の補完方法の一例について説明する。ここで、図８は、実施形態に係る地震波形の補完方法の一例を示すフローチャートである。尚、図示するフローチャートは、補完された地震波形を作成することに加えて、補完された地震波形を用いて建物の被災度診断までを行う方法を説明するものであり、以下、必要に応じて図１等も参照しながら説明する。

実施形態に係る地震波形の補完方法では、まず、ある震源において発生した地震に対して、ポストトリガ方式による地震計１０により、ポストトリガ方式に起因する欠損地震波形を内包する計測地震波形を取得する（地震波形取得工程（ステップＳ１０２））。

次に、対象建物建設地点における模擬地震波形を作成する。この模擬地震波形の作成においては、大崎法をはじめとする公知の作成方法が適用される（模擬地震波形作成工程（ステップＳ１０４））。

次に、模擬地震波形と計測地震波形を合成することにより、欠損地震波形が模擬地震波形にて補完された合成地震波形を作成する。この合成地震波形の作成方法は既述するように、模擬地震波形（Ｂ波）における最大値ｂ１で計測地震波形（Ａ波）の最大値ａ１を除すことにより第一比率を算定し、この第一比率に基づいてＢ波の全体を補正することにより第一補正後模擬地震波形（Ｂ１波）を作成し、Ａ波の最大値ａ１とＢ１波の最大値ｂ２を一致させることにより、双方の波を合成して第一合成地震波形を作成する。さらに、Ｂ波における最小値ｂ３でＡ波の最小値ａ２を除すことにより第二比率を算定し、この第二比率に基づいてＢ波の全体を補正することにより第二補正後模擬地震波形（Ｂ２波）を作成し、Ａ波の最小値ａ２とＢ２波の最小値ｂ４を一致させることにより、双方の波を合成して第二合成地震波形を作成する。

そして、作成した第一合成地震波形と第二合成地震波形のそれぞれに基づいて計測震度を算出し、算出されたそれぞれの計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な合成地震波形に特定する（以上、合成地震波形作成工程（ステップＳ１０６））。

ステップＳ１０２乃至ステップＳ１０６により、計測地震波形が補完されてなる合成地震波形が作成される。次に、合成地震波形を用いて対象建物の被災度診断を行う。例えば、合成地震波形から変位波形を作成し、変位波形を対象建物の構造モデルに載荷して層間変形角を算定し、算定された層間変形角の程度に応じて、複数段に設定されている損傷レベルのいずれのレベルにあるかに関して被災度診断を行う。建物が複数階に及ぶ場合は、各階ごとの被災度診断を行うのが好ましい（被災度診断工程（ステップＳ１０８））。

以上で説明した補完方法によれば、ポストトリガ方式により取得された地震波形を適用した場合であっても、欠損地震波形が模擬地震波形にて高精度に補完された合成地震波形を使用することにより、建物の被災度診断を高精度に行うことが可能になる。

尚、上記実施形態に挙げた構成等に対し、その他の構成要素が組み合わされるなどした他の実施形態であってもよく、ここで示した構成に本発明が何等限定されるものではない。この点に関しては、本発明の趣旨を逸脱しない範囲で変更することが可能であり、その応用形態に応じて適切に定めることができる。

１０：地震計
１５：ゲートウェイ
２０：ユーザ端末
３０：サーバ装置
４０：ネットワーク
５０：地震波形の補完システム（補完システム）
２０２：第二通信部
２０４：表示部
３０２：第一通信部
３０４：模擬地震波形作成部
３０６：合成地震波形作成部
３０８：被災度診断部
３１０：格納部
Ｇ：地盤
Ｇ１：基盤
Ｐ：対象建物建設地点直下ポイント

Claims

ポストトリガ方式により取得された地震波形を補完する、地震波形の補完方法であって、
地震計により、前記ポストトリガ方式に起因する欠損地震波形を内包する計測地震波形を取得する、地震波形取得工程と、
対象建物建設地点における模擬地震波形を作成する、模擬地震波形作成工程と、
前記模擬地震波形と前記計測地震波形を合成することにより、前記欠損地震波形が前記模擬地震波形にて補完された合成地震波形を作成する、合成地震波形作成工程と、を有することを特徴とする、地震波形の補完方法。
前記合成地震波形作成工程が、以下のいずれか一種であることを特徴とする、請求項１に記載の地震波形の補完方法。
（１）前記模擬地震波形の最大値で計測地震波形の最大値を除すことにより第一比率を算定し、該第一比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第一補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最大値と該第一補正後模擬地震波形の最大値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された前記合成地震波形を作成すること、
（２）前記模擬地震波形の最小値で計測地震波形の最小値を除すことにより第二比率を算定し、該第二比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第二補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最小値と該第二補正後模擬地震波形の最小値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された前記合成地震波形を作成すること。
前記合成地震波形作成工程において、
前記模擬地震波形の最大値で計測地震波形の最大値を除すことにより第一比率を算定し、該第一比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第一補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最大値と該第一補正後模擬地震波形の最大値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された第一合成地震波形を作成し、
前記模擬地震波形の最小値で計測地震波形の最小値を除すことにより第二比率を算定し、該第二比率に基づいて該模擬地震波形の全体を補正することにより第二補正後模擬地震波形を作成し、該計測地震波形の最小値と該第二補正後模擬地震波形の最小値を一致させることにより、前記欠損地震波形が補完された第二合成地震波形を作成し、
前記第一合成地震波形と前記第二合成地震波形のそれぞれに基づいて計測震度を算出し、算出されたそれぞれの計測震度の大きい方の合成地震波形を正式な前記合成地震波形とすることを特徴とする、請求項１に記載の地震波形の補完方法。
ポストトリガ方式により取得された地震波形を補完する、地震波形の補完システムであって、
前記ポストトリガ方式により、欠損地震波形を内包する計測地震波形データを取得する、地震計と、
前記地震計から前記計測地震波形データを取得し、取得した該計測地震波形データをサーバ装置に送信する、ゲートウェイと、
前記ゲートウェイからネットワークを介して計測地震波形データを取得する、サーバ装置と、
前記サーバ装置とネットワークを介して通信可能に接続されるユーザ端末と、を有し、
前記ゲートウェイもしくは前記サーバ装置の一方が、
対象建物建設地点における模擬地震波形データを作成する、模擬地震波形作成部と、
前記模擬地震波形データと前記計測地震波形データを合成することにより、前記欠損地震波形が前記模擬地震波形データにて補完された合成地震波形データを作成する、合成地震波形作成部と、
前記合成地震波形データに基づいて建物の被災度を診断する、被災度診断部と、を備えていることを特徴とする、地震波形の補完システム。