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

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長周期建築物の分布

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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

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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

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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(%)

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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

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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

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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)

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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

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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）

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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

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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

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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。

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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）

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高居家のものがたり