長周期地震動と建築物 長周期建築物の分布vel.(kine) 0 15 30 45 60 75 90 建物数...
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名古屋大学福和研究室
長周期地震動と建築物
2012/11/6内閣府・南海トラフ巨大地震モデル検討会
名古屋大学減災連携研究センター 福和伸夫
名古屋大学福和研究室
長周期建築物の分布
名古屋大学福和研究室
0%
5%
10%
15%
20%
25%
30%
35%
40%
45%
北海
道
青森
県
岩手
県
宮城
県
秋田
県
山形
県
福島
県
茨城
県
栃木
県
群馬
県
埼玉
県
千葉
県
東京
都
神奈
川県
新潟
県
富山
県
石川
県
福井
県
山梨
県
長野
県
岐阜
県
静岡
県
愛知
県
三重
県
滋賀
県
京都
府
大阪
府
兵庫
県
奈良
県
和歌
山県
鳥取
県
島根
県
岡山
県
広島
県
山口
県
徳島
県
香川
県
愛媛
県
高知
県
福岡
県
佐賀
県
長崎
県
熊本
県
大分
県
宮崎
県
鹿児
島県
沖縄
県
構造設計一級建築士 建築構造士
高層建物 免震建物
人口 GPP
各都道府県の全国割合
平成20年住宅土地統計調査
名古屋大学福和研究室
高層建物の設計用入力地震動70 75 80 85 90 95 00 05 10
観測地震波の加速度評価
観測地震波の速度評価
応答スペクトルに一致する模擬波
サイト波（断層モデルなど）
告示波
長周期地震動
5
免震建物の登場
高層建物の登場
新宿副都心
制震建物の普及
汐留・六本木
高層免震住宅の普及
制震建物の登場
免震建物の普及
代表的な観測地震波El Centro地震動Taft地震動Hachinoke地震動
名古屋大学福和研究室
兵庫県南部地震以前
兵庫県南部地震以後
0153045607590
建物
数
0 1 2 3 4 5 6 04080
120160200240
El Centro-NSTaft-EWHachinohe-NS
Vel
.(kin
e)
0153045607590
建物数
固有周期(sec)0 1 2 3 4 5 6
04080
120160200240
Vel
.(kin
e)
高層建物の設計固有周期
0
100
200
300
400
500
600
0 0.5 1 1.5 2 2.5 3 3.5 4 4.5 5 5.5
構造別減衰定数頻度分布
S造RC造SRC造
減衰定数(%)
名古屋大学福和研究室
長周期地震動
震源
– 大きな地震：短周期に比べ長周期はたっぷり
– アスペリティサイズとディレクティビティ効果
伝播と距離減衰
– 波長が長いと減衰しにくい
– 表面波の幾何減衰は小さい
堆積盆地内の増幅・伸長
– 平野固有の周期での増幅
– トラップされ波動による伸長
名古屋大学福和研究室
固有周期 / s
擬似
速度
応答
スペ
クト
ル/ c
m s‐
1( h
= 5%
)
NS
KiK‐net 此花
K‐NET 名古屋）
K‐NET 新宿
K‐NET 仙台
東北地方太平洋沖地震
名古屋大学福和研究室
IB電子情報館 黒：1階 赤：屋上
遠くの大きな地震で良く揺れる
Acc
. (ga
l)
東海道沖地震（Mj 5.1 D=40km）
愛知県西部地震（Mj 4.1 D=40km）
-5
0
5
-10
-5
0
5
10
0 20 40 60 80 100 120 140
Time (sec)
名古屋大学福和研究室
建築物の応答特性
建物高さに周期は比例、減衰は逆比例
軟弱な地盤では、周期と減衰が増大（動的相互作用効果、逸散減衰）
低減衰・長周期は共振に時間がかかる（地震動継続時間の重要性）
パルス的地震動に対しては、建物周期よりやや長周期の入力で2～3倍に増幅（パルス周期の重要性、減衰の効果小）
高層建物の設計想定変位応答は建物高さの１％、速度応答は2～ 3m/s程度
h
n
21ln
00
0
max 24
sin2
22
TTT
TTy
0
1
2
3
4
5
6
7
0 50 100 150 200 250 300
Ｔ1(sec)
Ｔ1＝0.020Ｈ ｒ＝0.94
Ｈ(m)
0
0.2
0.4
0.6
0.8
1
0
1 e h t
2 4 6 8
h = 0.05
t / 10
h = 0.2
h=0.02
h=1.0
0
1
2
3
4
5
0 50 100 150 200 250 300
ｈ1(％
)
Ｈ(m)
Softer soil
名古屋大学福和研究室
建物が高くなると周期が長くなる
0123456
0 50 100 15 0 20 0 25 0
固有
周期
（se
c）
高 さ (m)
1次(微動)
2次(微動)
EW NS
1次(地震)
2次(地震)
1次(微動)
2次(微動)
EW NS
1次(地震)
2次(地震)
-10-505
10
0 50 100 150 200 250
gal
sec
名古屋大学福和研究室
-20
-10
0
10
20
0 50 100 150time(sec)
Acc
(gal
)
0.1
1
10
100
0 2 4 6 8 10Hz
gal x
sec
5階建て(2000.10.06 鳥取県西部地震)
-20
-10
0
10
20
0 50 100 150time(sec)
Acc
(gal
)
0.1
1
10
100
0 2 4 6 8 10Hz
gal x
sec
7階建て(2000.10.31 三重県中部地震)
0.1
1
10
100
0 2 4 6 8 10Hz
gal x
sec
-10
-5
0
5
10
0 50 100 150time(sec)
Acc
(gal
)
10階建て(2001.01.12 兵庫県北部地震)
建物が高くなると揺れやすくなる（地下逸散減衰低下）
名古屋大学福和研究室
速度 / cm s-152F(1)
1F
此花地表
此花基盤
52F(1) / 1F
52F(1) / 基盤
周期 (s)
地表 / 基盤
固有周期 / s
最大
速度
応答
/ cm
s-1
―― 52F(1)
―― 1F
―― KiK-net此花地表
―― KiK-net此花基盤
X 成分（短辺方向）
h = 5 %
咲洲庁舎 の揺れ
名古屋大学福和研究室
どうやって直す？減衰増と周期隔離
ダンパー ダンパー＋TMD
減築 免震
16
名古屋大学福和研究室
免震と制震• 免震は建物周期を地盤の揺れの周期から隔離。
建物下に積層ゴムとダンパー、低層建物に適す。
• 免震層の変形が想定を超えると擁壁に衝突
• 地盤の周期と近接すると却って危険
• 長周期地震動には効果は小
• 制震：揺れを押さえる。ダンパーを設置、高層建物に適す。
• コスト重視で免・制震前提に躯体を削ることもある。
名古屋大学福和研究室
戸建住宅（累計約４７００棟）
ビル・マンション（累計約２８００棟）
免震件数推移（日本免震構造協会統計）
名古屋大学福和研究室
高居家のものがたり
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