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1 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報 造 建 物 の 振 動 特 性 地 震 時 挙 動 と 振 動 特 性 のモニタリング 藤 本 利 昭 * 野 中 康 友 ** 清 水 秀 哲 *** Vibration Characteristic of CFT Buildings Earthquake response and monitoring on the vibration characteristics by Toshiaki FUJIMOTO, Yasutomo NONAKA and Hidenori SHIMIZU Abstract Earthquake observation was performed for two buildings: a high rise concrete filled steel tube structural (CFT) building with a base isolated system and a high rise CFT building with dampers. This research examined the earthquake response based on the observation record of the earthquake striking these buildings. Furthermore, the micro-tremor measurement and observation record were examined from the small vibration level to the medium-earthquake response level. 要 旨 筆 者 らは,コンクリート 充 填 鋼 管 (CFT)を 用 いた 超 高 層 免 震 建 物, 超 高 層 制 振 建 物 で 地 震 観 測 を 行 っている 本 報 告 では, 今 までに 得 られた 地 震 観 測 記 録 の 概 要 と,それらの 記 録 の 中 から 代 表 的 な 観 測 結 果 について 報 告 する 更 に 得 られた 地 震 観 測 記 録 を 基 に,これら 2 棟 の 建 物 の 地 震 時 の 応 答 性 状 を 比 較 し, 地 震 時 挙 動 の 違 いについて 述 べるとともに, 竣 工 後 の 建 物 の 振 動 特 性 の 変 化 について 報 告 する キーワード: 常 時 微 動 / 地 震 観 測 / 地 震 時 応 答 1.はじめに 現 在, 当 社 では 5 棟 の 建 物 を 対 象 に 地 震 観 測 を 継 続 的 に 行 っている それら 5 棟 のうち,1991 年 に 観 測 を 開 始 した 当 社 技 術 研 究 所 の 第 1 研 究 棟, 第 2 研 究 棟 の 2 棟 は, 建 物 規 模 がほぼ 等 しく, 上 部 構 造 の 構 造 形 式 が RC 造 の 免 震 構 造 と 非 免 震 構 造 の 建 物 であり,2 棟 の 比 較 によ る 免 震 性 能 の 検 証 を 目 的 に 地 震 観 測 を 行 っている [1] また, 当 社 名 古 屋 支 店 ビルでは,2008 年 に 耐 震 改 修 を 行 った 際 に 地 震 計 を 設 置 し, 耐 震 補 強 ( 制 震 補 強 ) 後 の 建 物 の 地 震 時 挙 動 を 検 証 する 目 的 で, 地 震 観 測 を 行 っている [2] 本 報 で 地 震 観 測 結 果 を 報 告 する 建 物 は,2008 年 に 竣 工 した CFT 造 で 免 震 構 造 とした 建 物 ( 以 下, 免 震 建 物 )と,2009 年 に 竣 工 した CFT 造 で 座 屈 拘 束 ブレ ースによる 制 振 構 造 とした 建 物 ( 以 下, 制 振 建 物 ) の 2 棟 である [2] これらの 建 物 は, 建 設 地 が 宮 城 県 仙 台 市 内 で, 比 較 的 近 接 して 建 設 されたこと, 大 地 震 の 発 生 が 予 測 されること, 更 に CFT 造 は, 近 年 事 務 所 系 の 高 層 建 物 の 多 くに 採 用 されているものの,そ の 歴 史 があまり 古 くないため, 実 構 造 物 の 振 動 特 性 が 充 分 明 らかになっていないことなどから 地 震 観 測 を 開 始 した 本 報 告 では, 竣 工 後 約 1~2 年 間 に 観 測 された 地 震 * 技 術 研 究 所 振 動 基 礎 研 究 室 *** 建 築 本 部 構 造 設 計 部 門 ** 建 築 本 部 技 術 部 門 29

2 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報 観 測 結 果 の 概 要 を 報 告 すると 共 に, 建 物 の 振 動 特 性 の 変 化 について 報 告 する 2. 地 震 観 測 概 要 建 物 および 観 測 概 要 造 免 震 建 物 図 に 免 震 建 物 の 断 面 図 と 基 準 階 平 面 図 を 示 す 免 震 建 物 は, 仙 台 市 内 に 建 つ 地 上 14 階, 塔 屋 1 階 の 建 物 高 さが H=60.75m( 軒 高 59.55m)の 超 高 層 建 物 であ り, 上 部 構 造 と 基 礎 との 間 に 免 震 装 置 ( 鉛 入 り 積 層 ゴム,17 基 )を 設 置 している 免 震 構 造 の 事 務 所 建 物 である 上 部 構 造 は 冷 間 成 形 角 形 鋼 管 を 用 いた CFT 柱 + 鉄 骨 梁 による 純 ラーメン 構 造 である 建 物 の 平 面 形 状 は, 約 37m19m の 長 方 形 で, 立 面 形 状 もセ ットバックのない 整 形 の 建 物 である 基 礎 は 直 接 基 礎 で,GL-5.8m の 砂 礫 層 にベタ 基 礎 として 支 持 され マット スラブ 天 端 断 面 図 断 面 図 基 準 階 平 面 図 基 準 階 平 面 図 図 造 免 震 建 物 図 造 制 振 建 物 微 動 測 定 位 置 :C 微 動 測 定 位 置 :B ( 微 動 測 定 位 置 :A) 微 動 測 定 位 置 :D 30

3 造 建 物 の 振 動 特 性 ており, 上 部 構 造 の 荷 重 は 免 震 装 置 およびマットス ラブを 介 して 支 持 地 盤 に 伝 達 させている 地 震 計 (センサー)は, 図 中 に 示 す, 基 礎 上 ( 耐 圧 板 上 ), 免 震 層 上 部 (1 階 ), 中 間 階 (7 階 ), 最 上 階 および 地 表 の 5 箇 所 に 設 置 している 造 制 振 建 物 図 に 制 振 建 物 の 断 面 図 と 基 準 階 平 面 図 を 示 す 制 振 建 物 は, 同 じく 仙 台 市 内 に 建 つ 地 上 14 階, 塔 屋 1 階, 地 下 1 階 の 建 物 高 さが H=693m( 軒 高 m)の 超 高 層 建 物 であり, 地 上 部 の Y 方 向 のみ 制 振 部 材 を 使 用 した 制 振 構 造 の 事 務 所 建 物 である 上 部 構 造 は X 方 向 が 冷 間 成 形 角 形 鋼 管 を 用 いた CFT 柱 + 鉄 骨 梁 による 純 ラーメン 構 造,Y 方 向 が 制 振 ブレース( 座 屈 拘 束 ブレース,2 階 ~13 階 の 各 階 に 2 基 の 合 計 24 基 ) 付 ラーメン 構 造 である 建 物 の 平 面 形 状 は, 約 39.6m25.23m の 長 方 形 で, 立 面 形 状 もセットバックのない 整 形 の 建 物 である 基 礎 は 直 接 基 礎 で,GL-5.7m のシルト 岩 層 にベタ 基 礎 とし て 支 持 されており, 上 部 構 造 の 荷 重 はマットスラブ を 介 して 支 持 地 盤 に 伝 達 させている 地 震 計 は, 図 に 示 す 1 階 床 上, 中 間 階 (5 階 ), 最 上 階 および 地 表 の 4 箇 所 に 設 置 している 3. 観 測 結 果 および 考 察 観 測 地 震 概 要 観 測 地 震 の 一 覧 を 表 に 示 す 免 震 建 物 では, 竣 工 した 2008 年 4 月 から 2010 年 7 月 末 までの 間 に 38 の 観 測 記 録 が, 制 振 建 物 では, 竣 工 した 2009 年 6 月 から 2010 年 7 月 末 までの 間 に 12 の 観 測 記 録 が 得 ら れている 観 測 された 地 震 記 録 の 地 表 面 における 加 速 度 記 録 から 計 算 した 各 震 度 ごとの 度 数 分 布 を 図 に 示 す これまで 観 測 された 38 の 地 震 のうち, 約 半 数 (20) が 震 度 1 の 地 震 であるが, 震 度 4 の 地 震 も 3 回 記 録 されており, 制 振 建 物 でも 震 度 4 の 地 震 記 録 が 1 回 観 測 されている 免 震 建 物 ならびに 制 振 建 物 で, 最 大 加 速 度 を 記 録 した 地 震 の 概 要 を 表 に 示 す 免 震 建 物 では,2008 年 6 月 14 日 に 発 生 した 平 成 20 年 (2008 年 ) 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 で 最 大 加 速 度 を 記 録 した この 地 震 では, 岩 手 県 奥 州 市, 宮 城 県 栗 原 市 において 震 度 6 強 が 記 録 され, 仙 台 市 内 においても 震 度 4~5 強 が 観 測 されている 一 方, 制 振 建 物 で 最 も 大 きな 加 速 度 を 記 録 したのは,2010 年 6 月 13 日 に 発 生 した 福 島 県 沖 を 震 源 とする 地 震 である この 地 震 では, 福 島 県 で 震 度 5 弱 が 観 測 され, 制 振 建 物 および 免 震 建 物 が 位 置 する 仙 台 市 内 では 震 度 4 を 記 録 した これら 2 つの 地 震 における 建 物 の 地 表 面 で 観 測 さ れた 記 録 の 加 速 度 応 答 スペクトルを 建 築 基 準 法 にお 表 観 測 地 震 一 覧 No. 年 月 日 時 分 震 源 深 さ マク ニチュート 震 源 地 /4/17 4:19 166km 5.8 秋 田 県 沿 岸 南 部 /5/2 14:41 45km 5.1 福 島 県 沖 /5/8 1:02 60km 6.4 茨 城 県 沖 /5/8 1:45 51km 7.0 茨 城 県 沖 /6/2 0:58 46km 4.8 宮 城 県 沖 /6/14 8:43 8km 7.2 岩 手 県 内 陸 南 部 /6/14 9:20 7km 5.7 宮 城 県 北 部 /6/1410:40 7km 4.8 岩 手 県 内 陸 南 部 /6/1412:27 10km 5.2 岩 手 県 内 陸 南 部 /6/1423:42 6km 4.9 岩 手 県 内 陸 南 部 /6/1623:14 7km 5.3 岩 手 県 内 陸 南 部 /6/1816:55 12km 4.5 岩 手 県 内 陸 南 部 /7/5 16:49 50km 5.2 茨 城 県 沖 /7/1911:39 32km 6.9 福 島 県 沖 /7/2120:30 27km 6.1 福 島 県 沖 /7/2217:46 30km 5.5 福 島 県 沖 /7/24 0:26 108km 6.8 岩 手 県 沿 岸 北 部 /10/300:48 86km 5.1 宮 城 県 沖 /12/4 8:16 24km 6.1 三 陸 沖 /12/2019:29 0km 6.6 関 東 東 方 沖 /12/2118:16 0km 6.2 福 島 県 沖 /1/3 16:13 51km 4.8 福 島 県 沖 /2/1 6:51 47km 5.8 茨 城 県 沖 /2/17 9:12 48km 4.9 福 島 県 沖 /4/2118:57 45km 5.2 福 島 県 沖 /4/28 6:37 48km 茨 城 県 沖 /6/1 0:33 59km 4.6 福 島 県 沖 /8/1 18:45 36km 福 島 県 沖 /8/9 19:55 333km 6.8 東 海 道 南 方 沖 /10/2310:28 45km 茨 城 県 沖 /12/215:14 48km 4.9 福 島 県 沖 /12/194:30 45km 4.6 宮 城 県 沖 /3/1321:46 78km 5.5 福 島 県 沖 /3/1417:08 40km 6.7 福 島 県 沖 /6/1 13:49 45km 4.8 福 島 県 沖 /6/1312:32 40km 6.2 福 島 県 沖 /6/29 7:24 116km 4.3 岩 手 県 内 陸 南 部 /7/5 6:56 30km 6.3 岩 手 県 沖 地 震 観 測 回 数 震 度 1 震 度 2 震 度 3 震 度 4 震 度 図 震 度 別 の 度 数 分 布 免 震 建 物 制 振 建 物

4 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報 ける 第 1 種 地 盤 の 設 計 用 加 速 度 スペクトルと 比 較 し て 図 に 示 す 免 震 建 物 で 最 大 加 速 度 を 記 録 した 平 成 20 年 (2008 年 ) 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 の 記 録 は, 周 期 帯 によって は 基 準 法 の 稀 地 震 のスペクトルを 上 回 る 部 分 もある が, 若 干 下 回 る 程 度 であった 同 様 に 福 島 県 沖 を 震 源 とする 地 震 では, 全 ての 周 期 帯 で 稀 地 震 のスペク トルを 下 回 る 程 度 の 地 震 であった 免 震 建 物 の 応 答 性 状 平 成 年 ( 年 ) 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 表 に, 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 における 免 震 建 物 で の 観 測 結 果 の 一 覧 を 示 す 観 測 結 果 では, 地 表 なら びに 建 物 基 礎 部 ( 耐 圧 板 上 )の 計 測 震 度 の 換 算 値 は 4.3 であり, 震 度 階 は 4 と 判 定 された 観 測 記 録 は, 地 表 では 水 平 方 向 で 120gal を 越 える 加 速 度 が 記 録 さ れているが, 基 礎 部 における 最 大 加 速 度 は 100gal を 下 回 っており, 加 速 度 が 低 減 されていることが 確 認 できる 図 に 建 物 の 高 さ 方 向 の 最 大 加 速 度 分 布 を 示 す 鉛 直 方 向 の 加 速 度 は, 基 礎 部 に 対 し 最 上 階 で 約 3 倍 に 増 幅 しているが, 水 平 方 向 の 加 速 度 は, 基 礎 部 に 対 して 1 階,7 階 では 減 少 しており, 最 上 階 でも 基 礎 部 と 同 等 になっていることから, 免 震 装 置 による 応 答 低 減 効 果 が 見 て 取 れる 観 測 記 録 に 基 づく 免 震 建 物 の 増 幅 特 性 ここでは, 免 震 建 物 で 観 測 された 38 の 記 録 を 用 い て, 免 震 建 物 の 応 答 性 状 を 分 析 する 図 に 最 大 加 速 度 の 比 較 結 果 を 示 す なお 全 ての 図 の 横 軸 は 地 表 面 の 最 大 加 速 度 で 統 一 している 図 は, 耐 圧 板 上 の 最 大 加 速 度 と 地 表 の 最 大 加 速 度 の 比 を 比 較 したものであり, 地 震 動 の 建 物 への 表 最 大 加 速 度 を 記 録 した 地 震 の 概 要 (a) 免 震 建 物 発 生 日 時 2008 年 6 月 14 日 8 時 43 分 震 源 地 岩 手 県 内 陸 南 部 震 央 北 緯 39 度 01.7 分 東 経 140 度 52.8 分 震 源 深 さ 8km マグニチュード M:7.2 震 度 震 度 ( 宮 城 県 仙 台 市 青 葉 区 ) 最 大 震 度 震 度 6 強 (b) 制 振 建 物 発 生 日 時 2010 年 6 月 13 日 12 時 33 分 頃 震 源 地 福 島 県 沖 震 央 北 緯 37.4 度, 東 経 度 震 源 深 さ 約 40km マグニチュード M:6.2 震 度 震 度 4( 宮 城 県 仙 台 市 青 葉 区 ) 最 大 震 度 震 度 5 弱 表 免 震 建 物 の 観 測 結 果 年 月 日 最 大 加 速 度 一 覧 (Gal.) 震 度 分 布 ( 換 算 値 ) X( 長 辺 ) Y( 短 辺 ) Z( 鉛 直 ) 震 度 階 計 測 震 度 RF 弱 4.7 7F F 耐 圧 板 地 表 : 気 象 庁 の 方 法 により 換 算 した 値 RF 7F 1F 耐 圧 板 地 表 X( 長 辺 ) Y( 短 辺 ) Z( 鉛 直 ) 最 大 加 速 度 (gal) 図 最 大 加 速 度 の 分 布 ( 免 震 建 物 ) 免 震 建 物 (2008 年 6 月 14 日 ) 極 稀 地 震 ( 第 1 種 地 盤 ) 免 震 建 物 (2010 年 6 月 13 日 ) 極 稀 地 震 ( 第 1 種 地 盤 ) 制 振 建 物 (2010 年 6 月 13 日 ) 極 稀 地 震 ( 第 1 種 地 盤 ) Sa(cm/s/s) 100 稀 地 震 ( 第 1 種 地 盤 ) Sa(cm/s/s) 100 稀 地 震 ( 第 1 種 地 盤 ) Sa(cm/s/s) 100 稀 地 震 ( 第 1 種 地 盤 ) 地 表 面 (X 方 向 ) 地 表 面 (Y 方 向 ) T(sec.) 10 1 地 表 面 (X 方 向 ) 地 表 面 (Y 方 向 ) T(sec.) 10 1 地 表 面 (X 方 向 ) 地 表 面 (Y 方 向 ) T(sec.) 平 成 年 年 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 福 島 県 沖 を 震 源 とする 地 震 ( 年 月 日 ) 図 地 表 面 の 記 録 の 加 速 度 応 答 スペクトル

5 造 建 物 の 振 動 特 性 入 力 損 失 を 表 している 図 より, 最 大 加 速 度 の 大 き さ, 水 平 鉛 直 方 向 に 関 わらず, 殆 どの 地 震 で 耐 圧 板 の 最 大 加 速 度 が 低 減 されており,これは 基 礎 の 根 入 れ 効 果 等 によるものと 考 えられる 図 は, 免 震 建 物 最 上 階 (R 階 )と 耐 圧 板 上 の 最 大 加 速 度 の 比 を 比 較 したものであり, 免 震 層 を 含 む 建 物 全 体 の 増 幅 率 を 表 している 免 震 建 物 最 上 階 における 水 平 最 大 加 速 度 は, 地 表 面 における 最 大 加 速 度 が 10cm/s 2 程 度 以 下 の 地 震 では 1~3.5 倍 程 度 の 増 幅 が 認 められるが, 最 大 加 速 度 が 大 きくなるに 従 い 増 幅 は 僅 かとなる 100cm/s 2 程 度 以 下 の 地 震 では 0.7 ~2.7 倍 程 度 であり, 最 大 加 速 度 が 低 減 される 場 合 も 認 められる 更 に 100cm/s 2 を 超 える 地 震 ( 平 成 20 年 岩 手 宮 城 内 陸 地 震 の 記 録 )ではほぼ であり, 最 大 加 速 度 が 殆 ど 増 幅 していないことがわかる 同 様 に 図 は, 建 物 1 階 と 耐 圧 板 上 の 最 大 加 速 度 の 比 を 比 較 したものであり, 免 震 層 の 増 幅 率 を 表 している 1 階 における 水 平 最 大 加 速 度 は, 地 表 面 に おける 最 大 加 速 度 が 20cm/s 2 程 度 以 下 の 地 震 では 1~2 倍 程 度 となっているが,それを 上 回 る 地 震 ではほぼ を 中 心 に 分 布 しており, 最 大 加 速 度 が 低 減 されて いるケースが 多 くなっている 一 方 で 図 は, 建 物 最 上 階 と 1 階 の 最 大 加 速 度 の 比 を 比 較 したものであり, 免 震 建 物 上 部 構 造 (CFT 造 )の 増 幅 率 を 表 しているが,1 階 に 対 して 最 上 階 の 水 平 最 大 加 速 度 は,1~2.5 倍 程 度 の 増 幅 となってお り, 地 表 面 の 最 大 加 速 度 の 大 小 による 影 響 は 顕 著 で はない 以 上 のことから, 免 震 建 物 の 最 大 応 答 加 速 度 の 増 幅 特 性 は 免 震 層 の 影 響 が 大 きく, 地 表 面 の 最 大 加 速 度 が 大 きくなるほど 減 少 する つまり 入 力 加 速 度 が 大 きくなるほど, 免 震 装 置 による 応 答 低 減 効 果 が 顕 著 になるといえる 一 方, 図 ~には, 上 下 方 向 の 増 幅 特 性 も 示 しているが, 上 下 方 向 の 増 幅 率 は 加 速 度 の 大 小 によ る 影 響 はあまり 顕 著 ではなく, 耐 圧 板 の 最 大 加 速 度 に 対 し, 最 上 階 で 平 均 3 倍 の 増 幅 が 認 められた 制 振 建 物 の 応 答 性 状 福 島 県 沖 を 震 源 とする 地 震 ( 年 月 日 ) 表 に 制 振 建 物 の 観 測 結 果 の 一 覧 を 免 震 建 物 と 比 較 して 示 す これら 2 棟 の 観 測 結 果 では, 地 表 の 計 測 震 度 の 換 算 値 は 3.6 および 3.7 であり, 震 度 階 は 4 と 判 定 された 図 に 建 物 の 高 さ 方 向 の 最 大 加 速 度 分 布 を 示 す 耐 圧 板 / 地 表 地 表 面 と 耐 圧 板 の 最 大 加 速 度 の 関 係 R 階 / 耐 圧 板 耐 圧 板 と 階 の 最 大 加 速 度 の 関 係 1 階 / 耐 圧 板 耐 圧 板 と 階 の 最 大 加 速 度 の 関 係 R 階 /1 階 階 と 階 の 最 大 加 速 度 の 関 係 図 免 震 建 物 の 最 大 加 速 度 比 33

6 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報 鉛 直 方 向 の 最 大 加 速 度 は,2 つの 建 物 でほぼ 同 程 度 の 値 であり, 鉛 直 方 向 の 地 震 時 応 答 は, 免 震, 制 振 に 関 わらず,ほぼ 同 様 の 傾 向 を 示 している 一 方 水 平 方 向 の 最 大 加 速 度 に 関 しては, 地 表 面 の 最 大 加 速 度 が, 制 振 建 物 に 比 べ 免 震 建 物 で 大 きいにもかかわら ず 最 上 階 の 最 大 加 速 度 は, 免 震 建 物 の 値 が 小 さくな っていることから, 免 震 装 置 による 応 答 低 減 効 果 が 認 められる このことは, 図 に 示 したように, 2010 年 6 月 13 日 の 地 震 は, 建 築 基 準 法 の 稀 に 発 生 す る 地 震 動 のスペクトルを 下 回 っており, 制 振 建 物 の 短 辺 方 向 (Y 方 向 )に 設 置 した 制 振 ブレースがエネ ルギーを 吸 収 するほどのレベルに 達 していなかった ためと 考 えられる 観 測 記 録 に 基 づく 制 振 建 物 の 増 幅 特 性 ここでは, 制 振 建 物 で 観 測 された 12 の 記 録 を 用 い て, 制 振 建 物 の 応 答 性 状 を 分 析 する 図 に 最 大 加 速 度 の 比 較 結 果 を 示 す なお 全 ての 図 の 横 軸 は 地 表 面 の 最 大 加 速 度 で 統 一 している 図 は, 建 物 1 階 の 最 大 加 速 度 と 地 表 の 最 大 加 速 度 の 比 を 比 較 したものである 図 より, 地 表 面 に おける 最 大 加 速 度 の 大 きさによる 差 異 は 認 められな い 水 平 方 向 に 関 しては,1 階 の 最 大 加 速 度 は 地 表 面 の 最 大 加 速 度 と 同 等 であり, 鉛 直 方 向 に 関 しては,1 階 の 最 大 加 速 度 が 地 表 面 の 最 大 加 速 度 に 比 べ 若 干 低 減 される 傾 向 がある 図 は,1 階 の 最 大 加 速 度 と 建 物 最 上 階 (R 階 )の 最 大 加 速 度 の 比 を 比 較 したものであり, 建 物 全 体 の 増 幅 率 を 表 している 制 振 建 物 最 上 階 におけ る 水 平 最 大 加 速 度 は,X 方 向 ( 制 振 ブレース 無 し), Y 方 向 ( 制 振 ブレース 有 り) 共 に 1~3 倍 程 度, 鉛 直 方 向 が 2~3 倍 程 度 の 増 幅 が 認 められ,バラツキが 大 きいものの 地 表 の 最 大 加 速 度 の 大 きさによる 差 異 は 認 められなかった このことは, 既 に 述 べたように 現 時 点 での 観 測 記 録 では, 制 振 ブレースはエネルギ ー 吸 収 をしていないことを 裏 付 けるものと 推 測 され る 計 測 震 度 に 関 する 考 察 建 物 の 所 有 者 や 居 住 者 といった 一 般 のユーザーに 地 震 の 大 きさや 被 害 を 説 明 する 場 合, 震 度 による 説 明 が 必 要 になる 場 合 がある そこで 建 物 各 部 で 観 測 された 加 速 度 波 形 から 気 象 庁 の 方 法 により 算 定 し た 計 測 震 度 の 換 算 値 を 地 表 面 の 計 測 震 度 と 比 較 して 図 に 示 す 図 の 免 震 建 物 では, 地 表 面 の 計 測 震 度 に 対 し, 免 震 建 物 表 免 震 制 振 建 物 の 観 測 結 果 最 大 加 速 度 一 覧 (Gal.) 震 度 分 布 ( 換 算 値 ) X( 長 辺 )Y( 短 辺 ) Z( 鉛 直 ) 震 度 階 計 測 震 度 RF F F 耐 圧 板 地 表 RF F F 制 振 建 物 地 表 : 気 象 庁 の 方 法 により 換 算 した 値 RF 7F 1F 耐 圧 板 地 表 X( 長 辺 ) Y( 短 辺 ) Z( 鉛 直 ) 最 大 加 速 度 (gal) RF 5F 1F 地 表 X( 長 辺 ) Y( 短 辺 ) Z( 鉛 直 ) 最 大 加 速 度 (gal) 免 震 建 物 制 振 建 物 図 最 大 加 速 度 の 分 布 1 階 / 地 表 地 表 面 と 建 物 階 の 最 大 加 速 度 の 関 係 R 階 /1 階 階 と 階 の 最 大 加 速 度 の 関 係 図 制 振 建 物 の 最 大 加 速 度 比 34

7 造 建 物 の 振 動 特 性 耐 圧 板 の 計 測 震 度 は 0.1 程 度 小 さくなっている また 建 物 の 1 階 では 計 測 震 度 が 平 均 で 0.1 程 度 大 きくなる が, 地 表 面 の 計 測 震 度 が 3.5~4.5 の 場 合,1 階 の 計 測 震 度 は 地 表 面 とほぼ 等 しい 同 様 に 建 物 の 最 上 階 で は 計 測 震 度 が 平 均 で 0.5 程 度 大 きくなるが, 地 表 面 の 計 測 震 度 が 3.5~4.5 の 場 合,1 階 の 計 測 震 度 は 地 表 面 の 1.1 倍 程 度 である このことから, 免 震 建 物 では 気 象 庁 震 度 階 で 4 程 度 の 地 震 になると, 地 表 面 とほぼ 同 じ 震 度 階 になることになる 一 方, 図 の 制 振 建 物 では, 地 表 面 の 計 測 震 度 に 対 し,1 階 の 計 測 震 度 は 地 表 面 の 計 測 震 度 の 大 小 に 関 わらず 地 表 面 とほぼ 等 しい しかしながら, 建 物 の 最 上 階 では 計 測 震 度 が 平 均 で 0.7 程 度 大 きくなって いる このことは, 地 表 面 において 気 象 庁 震 度 階 が 4 程 度 以 下 の 地 震 においては, 建 物 の 最 上 階 では, 地 表 面 の 震 度 階 より 1 大 きい 震 度 階 になる 場 合 が 多 い ことを 表 している 固 有 周 期 T(sec.) 固 有 周 期 T(sec.) X 方 向 Y 方 向 地 表 面 の 最 大 加 速 度 (Gal.) 免 震 建 物 X 方 向 Y 方 向 建 物 各 部 の 計 測 震 度 R 階 1 階 耐 圧 板 建 物 各 部 の 計 測 震 度 R 階 1 階 地 表 面 の 最 大 加 速 度 (Gal.) 制 振 建 物 図 地 表 面 最 大 加 速 度 と 固 有 周 期 との 関 係 地 表 面 の 計 測 震 度 地 表 面 の 計 測 震 度 免 震 建 物 制 振 建 物 図 建 物 各 部 と 地 表 面 の 計 測 震 度 の 比 較 固 有 周 期 に 関 する 考 察 地 震 時 の 固 有 周 期 の 変 化 観 測 された 建 物 最 上 階 の 加 速 度 記 録 を 基 に 地 震 時 の 固 有 周 期 を 検 討 した 建 物 の 固 有 周 期 は 最 上 階 の 加 速 度 波 形 のフーリエスペクトルから 推 定 した 図 に 各 地 震 時 の 1 次 固 有 周 期 と 地 表 面 の 最 大 加 速 度 との 関 係 を 示 す 図 の 免 震 建 物,の 制 振 建 物 ともに 地 表 面 の 最 大 加 速 度 が 大 きくなるにつ れて 固 有 周 期 が 長 くなる 傾 向 が 認 められる 免 震 建 物 では, 入 力 加 速 度 の 増 大 による 免 震 装 置 の 剛 性 低 下 が, 固 有 周 期 が 伸 びた 一 因 であると 推 察 される 一 方 の 制 振 建 物 では, 制 振 ブレースが 弾 性 範 囲 に 留 まっていると 推 測 されることから, 外 壁 の カーテンウォールや 間 仕 切 り 壁 等 の 二 次 部 材 の 影 響 が 振 幅 レベルにより 異 なり, 微 小 振 幅 レベルの 建 物 剛 性 に 大 きく 影 響 するものと 推 測 される よって, 免 震 建 物 においても 制 振 建 物 と 同 様 の 二 次 部 材 の 影 固 有 周 期 T(sec.) 固 有 周 期 T(sec.) 震 度 4X 震 度 4Y 震 度 3X 震 度 3Y 震 度 2X 震 度 2Y 震 度 1X 震 度 1Y 微 動 X 微 動 Y 竣 工 後 日 数 免 震 建 物 震 度 4X 震 度 4Y 震 度 3X 震 度 3Y 震 度 2X 震 度 2Y 震 度 1X 震 度 1Y 微 動 X 微 動 Y 竣 工 後 日 数 制 振 建 物 図 固 有 周 期 の 経 過 時 間 による 変 化 35

8 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報 響 が 含 まれているものと 考 えられる 固 有 周 期 の 経 時 変 化 図 に 建 物 の 竣 工 後 日 数 と 固 有 周 期 の 関 係 を 示 す なお, 地 表 面 の 震 度 により, 表 示 を 分 類 している 同 図 からも 地 表 面 の 震 度 が 大 きくなると 固 有 周 期 が 長 くなる 傾 向 が 認 められるが, 各 震 度 階 毎 に 見 た 場 合 でも, 時 間 の 経 過 と 共 に 固 有 周 期 が 伸 びているこ とがわかる 図 中 には, 表 に 示 す 建 物 竣 工 時 [2] と 直 近 (2010 年 8 月 )に 実 施 した 常 時 微 動 測 定 による 固 有 周 期 も 示 している なお 2010 年 8 月 の 固 有 周 期 は, 地 震 計 の 手 動 トリガー 機 能 を 用 いて 強 制 的 に 観 測 した 加 速 度 波 形 を 基 にフーリエスペクトルから 求 めた 値 であ る 常 時 微 動 測 定 による 固 有 周 期 からもわかるように, 時 間 の 経 過 に 伴 い, 固 有 周 期 が 伸 びていることが 確 認 できる これらの 要 因 としては, 積 載 荷 重 の 増 加 が 考 えら れるが, 数 度 の 地 震 を 経 験 したことによる 二 次 部 材 接 合 部 の 緩 み 等 も 原 因 の 一 つとして 考 えられそうで ある 表 常 時 微 動 測 定 による 建 物 の 次 固 有 周 期 一 覧 免 震 建 物 の 1 次 固 有 周 期 T( 秒 ) 方 向 計 算 値 測 定 値 ( 基 礎 固 定 ) 竣 工 時 2010 年 8 月 X 方 向 ( 長 辺 ) Y 方 向 ( 短 辺 ) 制 振 建 物 の 1 次 固 有 周 期 T( 秒 ) 方 向 測 定 値 計 算 値 竣 工 時 2010 年 8 月 X 方 向 ( 長 辺 ) Y 方 向 ( 短 辺 ) まとめ 以 上,ほぼ 同 規 模 の 免 震 建 物 と 制 振 建 物 について 継 続 的 に 行 っている 地 震 観 測 結 果 の 概 要 と, 応 答 特 性 について 報 告 した 得 られた 知 見 は 以 下 の 通 りで ある 1) 観 測 地 震 は, 最 大 で 震 度 4, 地 表 面 の 最 大 加 速 度 で 100cm/s 2 程 度 の 地 震 であるが, 免 震 建 物 では 水 平 動 に 対 しては, 加 速 度 が 大 きくなるほど 応 答 の 低 減 効 果 が 顕 著 となる 傾 向 が 認 められた 2) 制 振 建 物 では, 制 振 ブレースが 塑 性 化 するほどの 地 震 を 経 験 していないことから, 今 後 の 観 測 結 果 が 期 待 される 3) 建 物 の 固 有 周 期 は, 最 大 加 速 度 の 大 小 により 変 化 し,また 時 間 の 経 過 と 共 に 伸 びる 傾 向 が 認 められ た 今 後 も, 更 に 地 震 観 測 を 継 続 して 実 施 すると 共 に, 地 震 観 測 データを 活 用 し, 分 析 を 進 める 予 定 である 参 考 文 献 [1] 藤 本 利 昭, 根 本 恒, 八 ッ 繁 公 一 : 免 震 構 造 物 の 地 震 観 測 報 告 その 1 観 測 システムおよび 観 測 結 果 の 概 要, 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報,Vol.10,pp.9-18,2004 [2] 藤 本 利 昭, 清 水 秀 哲, 野 中 康 友, 小 林 和 義 : 地 震 観 測 建 物 の 微 動 特 性 と 観 測 概 要, 安 藤 建 設 技 術 研 究 所 報,Vol.15,pp.11-21,

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