Key Words : 長周期地震動，東 地方太 洋沖地震，超高層建物，伝達関数 千葉県千葉市中央区弥生町1-33，043-290-3557
長周期地震動記録を用いた超高層建物の振動特性の把握
千葉大学大学院 工学研究科 学生会員 ○竹 匠吾 千葉大学大学院 工学研究科 会員 山崎文雄
1.研究目的
現在，長周期地震動 超高層建物 被害や機 能損傷 懸念さ い ．2011 東 地方太 洋沖 地震 い ，震源 遠く離 た新宿 超高層ビ
群や大阪湾岸 超高層ビ エ タ停 や内装材，防火扉 破損 被害 多く発生した．
超高層建物 数 ， 々増加し続け ，そ 大部 分 3大都市圏 東京， 古屋，大阪 集中し い
．大都市圏 位置 関東 野，濃尾 野，大阪 野 ，い 地盤固有周期 長く，長周期 構造 物 共振を起こしや いこ 問題 あ ．そこ 本研究 ，実際 地震観測記録1)を用い ，大阪湾 岸 超高層建物 対 振動特性 把握を行う．
2.対象建物と地震動
大阪湾岸 位置 地 55階建 S造建物を検 討対象 ．地階 鉄骨鉄筋コン 造 あ ，
1 階以 鉄骨造 い 2)．地震計 1F, 18F,
38F, 52F 各階 設置さ ，3成分 加速度を
記録 ．対象地震動を表1 一覧を示 ．本震前後 振動特性を把握 た ，異 7種類 地震動 を用いた．
図1 ，本震 け 各階 加速度記録 あ ． 階 応答 増幅し い こ 確認
． た，図2 52F け 1F 対 加速 度フ エス 比を示 ．こ ，1次 3 次 固有振動数(固有周期) 0.15, 0.48, 0.91Hz
(6.6, 2.1, 1.1s) あ こ 確認 ．
3.同定手法
固有周期，刺激関数，減衰定数 タを 伝達関数 適合法3 定 ．伝達関数 観測 記録 し ， 定 建物 k階 け 1階 対
フ エス 比を用い . 各フ エス を求 際 ， ウイン ウ( ン 幅
0.01Hz)を用い 滑 を施した．
最初 各次固有周期を観測記録 伝達関数 頂点 定 ．次 ，伝達関数 観測記録 理論解 振 幅 |�� � | (式(1)) い 最小二乗法を用い 適
合さ ． 定 建物 k階 け j次 刺激関 数� �, ，減衰定数ℎを定 いく．一般的 応答を 評価 うえ 充分 考え 3 次 を
定し いく．
た本研究 ，伝達関数 適合法を行う際 ，1
〜3次 定を 時 行わ ，１ 行う い う，式(1) 処理 関し 異 手順 行 た．具体
的 ，伝達関数 観測記録 卓越し い 山 順 計算を行 いく．
図2 本震 け 1階 対 52階 加速度 フ エス 比
0.48Hz
52F/1F 0.15Hz
0.91Hz 表1 対象地震動
表示 地震名 発生日時 発生時刻 規模 震央距離km
前震 三陸沖 2011/3/9 11:45 M7.3 813
本震 東北地方太平洋沖 2011/3/11 14:46 M9.0 769
最大余震 茨城県沖 2011/3/11 15:15 M7.6 555
長野 長野県北部 2011/3/12 3:59 M6.7 387 静岡 静岡県東部 2011/3/15 22:31 M6.4 309
宮城 宮城県沖 2011/4/7 23:32 M7.2 704
淡路島 淡路島付近 2013/4/13 5:33 M6.3 59
図1 本震 け 各階 観測加速度記録 52F(X:229) MAX=122.2cm/s2
38F(X:229) MAX=85.9cm/s2
18F(X:229) MAX=31.3cm/s2 1F(X:229) MAX=15.8cm/s2
|�� � | = ��� � + ��� �
��� � = + ℎ � − �
− � + ℎ � ∗
�
=
� �,
� = �
�
��� � = − ℎ �
− � + ℎ � ∗
�
=
� �,
(1) 土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)
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例 し ，卓越し い 順 1, 2, 3次 場合 ，最初 1次 定を施 ．こ 時算出した各 タを
確定値 し ，次 2次 定を施 ．最後 1, 2次 確定値を用い 3次 定を施 ．
4.振動特性の分析
図3 本震 け 52階 伝達関数 適合状況 を示 ，3次 適合 施さ い こ 見 取 ．図4 定した1次固有周期 変 を示 ． 前震 本震 け 周期 伸び い こ 各 水 成分 確認 ．短辺方向(X:229) 1.05倍，
長辺方向 1.06 倍 い ． た，各水 成分 い 本震以後 周期 い 前震 得 た 長い いう結果 い ．2, 3次 関 し 様 結果 得 た．
図 5 定した短辺方向(X:229) 刺激関数を示
．地震動 変動 少 く，応答形状を把握 こ た．図6 定した各 タを用 い 合成法 算出した本震 け 52階 速度応答を示 ，観測記録 く一致した結果 得 た．図7 各次 周期，減衰定数 速度振幅 関係を示 ．速度振幅 し ，1F け 速度 観測値 最大(2 成分合成)を用いた．
周期 速度振幅 関し ，1, 2, 3次
相関 ，速度振幅 増加 周期 伸び 確 認 ． 減衰定数 速度振幅 関し ，
短辺方向(X:229) 相関 ，短辺方向(Y:319) 負
相関 た．水 成分 異 減衰特性 把握 た．
5.まとめ
東 地方太 洋沖地震前後 複数 観測記録を 用い ，大阪湾岸 超高層建物 い 振動特性 変 い 検討した．そ 際 伝達関数 適合法を 既往 研究 異 手順 施し，各 タを 定した．結果 し ，本震以前 固有周期 伸び，
建物 応答形状，固有周期，減衰定数 振幅依存特性 を示 こ た．
謝辞：本研究 ，建築研究所 び工学院大学 観測記 録を使用さ 頂 した．記し 謝意を表し ．
参考文献
1) 建築研究所 観測記録 : http://smo.kenken.go.jp/ja/smn 2) M. Celebi et al. : Response of a tall building far from the
epicenter of the 11 March 2011 M9.0 Great East Japan earthquake and aftershocks, Struct. Design Tall Spec. Build.
23, 427-441, 2014
3) 山 哲郎，久田嘉章，坂本有奈利，久保智弘：新宿超高
層街区 建 鉄骨超高層建築 東 地方太 洋沖地震 前後 振動特性，日本地震工学会論文集，第12巻，第 4号(特集号), 14-26, 2012.
図4 定した固有周期
図3 本震 け 伝達関数 適合状況
1次 2次 3次
図5 定した刺激関数 短辺方向X:229
図6 合成法 定値 観測値 比較 52F(X:229) 本震
図7 最大速度 固有周期 変
0.0 1.0 2.0 3.0 4.0 5.0 6.0 7.0 8.0
0.1 1 10 100
Period(s)
Vmax(cm/s)
x:229-1次 Y:319-1次 X:229-2次 Y:319-2次 X:229-3次 Y:319-2次
土木学会第71回年次学術講演会(平成28年9月)
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