E07
常時微動計測に基づく中国における建物の振動特性に関する研究
Dynamic Properties of Buildings in China based on Microtremor Measurements
〇那仁満都拉・宝音図・松島信一・川瀬 博
〇Narenmandula、Baoyintu、MATUSHIMA Youyichi 、KAWASE Hiroshi This paper analyzed the vibration property of reinforced concrete buildings in Hohhot city from microtremor measurement data. The following conclusions were drawn: (1) The first resonance frequency is positively correlated with the number of floors or building height, but negatively related with age of the buildings when number of floors are the same.(2) Most buildings have some interactions with their foundation and the surrounding soil. (3) From the comparison of resonance period of buildings in different cities show that buildings in the City of Fukuoka has the maximum and Ulaanbaatar’s has the minimum. The order of resonance period for buildings in Hohhot and Taizhong differ according to the direction of the building.
１．はじめに 中国において地震による甚大な被害が連続して 発生しており、早急な建物耐震性能の把握とそれ に基づく耐震対策の整備が急務である。しかし、 地震防災や減災技術が先進国より遅れており、特 に現存する大量の建物の耐震性能を把握する評価 技 術 が 実 用 化 さ れ て い な い の が 現 状 で あ る （SONG Jie.2010）。本研究では、中国の建物を対 象に常時微動に基づく建物耐震性能の評価手法を 確立する目的として、内モンゴル自治区フフホト 市における建物において微動観測を実施し、その 建物の振動特性を分析した。 ２．観測概要及び解析方法 観測建物は 2 階建から 15 階建の 36 棟の鉄筋コ ンクリート（RC）造建物であり、可盤型の 3 成分 加速度計（SMAR-6A3P）を用いて、サンプリング周 波数を 100Hz とし、15 分間のデータを 2 セット計 測した。時刻校正は GPS 時刻信号から各セット開 始前に行い、各地点の同時性を確保した。解析方 法としては、微動計測から得られたデータを 50％ オーバーラップさせて 40.96 秒の小区間に切り出 した。そして建物の基礎に対する最上階および地 盤に対する最上階のフーリエスペクトル比を求め、 建物の共振周期を得た。 ３．微動計測による RC 造建物の振動特性 Fig. 1 には計測した建物の梁間方向と桁行方向 の一次共振周期を階数別に示す。全体として高さ 依存性をはっきりと見ることができる。Fig. 2 に は建物の梁間方向と桁行方向の共振周期の比較を 示しており、梁間方向の共振周期が桁行方向とほ ぼ同じか、多少長くなっている傾向がある。Fig. 3 には共振周期の階数依存性を用いて、全棟を 7 階 建てに補間して得られた周期を建築年代毎に示し ており、建築年代が新しくなるほど共振周期が短 くなる傾向がある。同じく Fig. 4 では補間した共 振周期を建物用途別に示しており、平均周期が病 院＜住宅＜事務＜学校＜商店の順に長くなってい る。しかし、病院の棟数が少なく、今後再検討が 必要である。Fig. 5 には建物と地盤の相互作用効 果を示しており、建物のどちらの方向でも建物階 数が増加すると地盤との相互作用効果が小さくな る傾向も見られる。また、既に把握している福岡 市、ウランバートル市、台中市の建物の共振周期 と比較するため、地域毎の建物の共振周期及びそ の近似直線を Fig. 6 に示す。福岡市の建物周期の 近似直線が一番短い側に位置しており、ウランバ ートル市のほうが一番長く、フフホト市と台中市 のほうが建物方向毎に順番が変わっていることが 分かった。 ４．まとめ 本論では、常時微動計測を用いてフフホト市 RC 造建物の振動解析を行い、建物の一次共振周期に 関して以下の知見が得られた。 1) 建物が高くなるほど長くなる 2) 建物の建設年代が新しくなるほど短くなる 3) 地盤との相互作用効果が高い建物ほど小さい 4) 建物の用途毎に明瞭に変化する また、ほかの地域における建物と比較したとこ ろ、建物の梁間方向では福岡、台中、フフホト、 ウランバートル市の順、桁行方向で福岡、フフホ
ト、台中、ウランバートル市の順に固有周期が短 くなっていることが分かった。
参考文献：
SONG Jie. Present Situation and Look Forward to The Check & Authentication and Reinforcement of Building[J]. Architectural and Structural Design, 2010, 61(5): 61-65. Ｆｉｇ．１ Ｃｏｒｒｅｌａｔｉｏｎ ｂｅｔｗｅｅｎ ｎｕｍｂｅｒ ｏｆ ｆｌｏｏｒｓ ｗｉｔｈ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｅｒｉｏｄ Ｆｉｇ．２ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｔｈｅ ｓｈｏｒｔ ａｘｉｓ ａｎｄ ｔｈｅ ｌｏｎｇ ａｘｉｓ ｏｆ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ Ｆｉｇ．３ Ｃｈａｎｇｅ ｏｆ ｔｈｅ ａｖｅｒａｇｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｅｒｉｏｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｙｅａｒ ｏｆ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ Ｆｉｇ．４ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｕｓｅ Ｆｉｇ．５ Ｔｈｅ ｒｅｌａｔｉｏｎｓｈｉｐ ｏｆ ｔｈｅ ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ ｓｏｉｌ－ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｗｉｔｈ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｈｅｉｇｈｔ Ｆｉｇ．６ Ｃｏｍｐａｒｉｓｏｎ ｏｆ ｔｈｅ ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｅｒｉｏｄ ｏｆ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ｃｏｎｓｔｒｕｃｔｅｄ ｉｎ ｄｉｆｆｅｒｅｎｔ ｒｅｇｉｏｎｓ 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 固有周期 (s ec) 階数 (N) ウランバートル市_桁行 福岡市_桁行 台中市_桁行 フフホト市_桁行 ｙ ＝ ０．０５ ｘ ＋ ０．０５ R² = 0.79 ｙ ＝ ０．０５ ｘ ＋ ０．０５ R² = 0.83 ０．０ ０．４ ０．８ １．２ ０ ２ ４ ６ ８ １０ １２ １４ １６ １８ ２０ 固 有 周 期（ ｓ ｅ ｃ） 階数（Ｎ） 最上／基＿梁間 最上／基＿桁行 ０．０ ０．４ ０．８ １．２ ０ １ ２ ３ ４ ５ ６ ７ ８ ９ １０ １１ 固有周期 ＿７ 階に補完 （ ｓｅｃ ） 梁間方向 桁行方向 商店 学校 病院 事務 住宅 平均固有周期 住 宅 事 務 病 院 学 校 商 店 住 宅 事 務 病 院 学 校 商 店 ０．０ １．０ ２．０ ０ ２ ４ ６ ８ １０ １２ １４ １６ １８ ２０ Ｔ（ 最上 ／基 ）／Ｔ（ 最上 ／地 ） 階数（Ｎ） 短轴方向 长轴方向 ０．０ ０．４ ０．８ １９７０ １９８０ １９９０ ２０００ ２０１０ ２０２０ 固有周期 ＿７ 階に補完（ ｓｅｃ ） 建築年代（Ｎ） 最上／基＿梁間 最上／基＿桁行 ウランバートル 福岡 台中 フフホト 0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 固有周期 (s ec) 階数 (N) ウランバートル市_梁間 福岡市_梁間 台中市_梁間 フフホト市_梁間 ０．０ ０．４ ０．８ １．２ ０．０ ０．４ ０．８ １．２ 固有周期 ＿梁間 （ｓｅｃ） 固有周期＿桁行（ｓｅｃ） 最上／基
