免震設計部会 入力地震動小委員会

1. JSSI 第8回技術報告会 免震設計部会入力地震動小委員会 2019年8月27日（火） 工学院大学３階アーバンテックホール　 委員長：久田嘉章（工学院大学）

2. 入力地震動小委員会における活動概要 ・入力地震動小委員会：技術委員会設計小委員会のＷＧとして1998年に発足、最新の強震動研究の成果や社会の動向を踏まえつつ、免震建築に関する合理的・実践的な入力地震動のあり方・策定法などについて合意形成を目的として活動 ・主な成果物 　「免震建築物のための設計用入力地震動作成ガイドライン2005年11月、2013年9月に刊行、2020年度刊行予定」 　「時刻歴応答解析による免震建築物の設計基準・同マニュアル及び設計例(分担：5.1 入力地震動)2018年8月刊行」（「超高層建築物等における南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動対策について（技術的助言「基整促波」、2016年6月24日、国住指第1111号、国土交通省」の解説など）

3. 入力地震動小委員会における活動概要 ・主な調査研究活動（ガイドラインの改定を念頭） １．長周期・長時間地震動 →国交省・長周期地震動対策案へのパブコメ（2016）、適用例など ２．活断層・直下型地震など断層近傍の地震動・断層変位 →2016年熊本地震等の断層近傍の地震動・断層変位調査・対策 ３．免震建物の地震観測の情報収集と普及活動 →耐震性能の確認、ヘルスモニタリング・初動対応、資産価値確保 ４．その他（軟弱地盤、レベル３地震動対応、勉強会など） ・委員会メンバー（2019年度） 委員長：久田嘉章（工学院大学）、幹事：荻野伸行（熊谷組）、境茂樹（安藤・間） 委員：鱒沢曜（明星大学）、落合衛（東急建設）、飛田喜則（淺沼組）、 　加地孝敏（免震エンジニアリング）、　中澤俊幸（東京建築研究所）、 仲林健（ピーエス三菱）、松元康広（構造計画研究所）、森清宣貴（鴻池組）、 山崎久雄（ユニオンシステム）、吉井靖典（フジタ）、渡邉義隆（前田建設工業）、 人見泰義（日本設計：2019年7月まで）、久礼実希（日本設計：2019年7月より）、 小穴温子（清水建設：2019年7月より）

4. 特徴的な長周期地震動の分類例と主な特徴 速度 変位 速度 変位 指向性パルス フリングパルス/ステップ

5. 国土交通省：超高層建築等における南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動への対策（基整促波、2016）国土交通省：超高層建築等における南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動への対策（基整促波、2016） （建設省通知） ・対象地震：南海トラフ沿いで約100～150年間隔で発生しているＭ８～９クラスの地震 　（実際には、千年地震の1854年安政東海(M8.4)と1707年宝永地震(M8.6)を使用） ・対象地域：静岡・中京・大阪・関東の１０地域 ・対象建物：平成29年4月1日以降、大臣認定による新築の超高層建築・免震建築など ・主な対策：耐震設計、家具の転倒・移動防止、長時間繰返し累積変形の影響（500秒以上） OS1,CH1,SZ1では告示の２倍（告示波で変位抑制・加速度増大） 現在、相模トラフ 巨大地震を検討中 告示L2 3大都市圏と静岡地域のゾーン別の設計用疑似速度応答スペクトル（黒線は告示レベル２）

6. 過去の巨大地震による東京の長周期地震動南海トラフ巨大地震：1944年東南海地震(M7.9）過去の巨大地震による東京の長周期地震動南海トラフ巨大地震：1944年東南海地震(M7.9） 1944年東南海地震による東京市大手町における復元変位記録（古村・中村） ⇒　余震を含めると10分以上の継続時間 ⇒ KA1（公開波：1707年宝永地震・M8.6）では長時間地震動を考慮 6

7. 国土交通省：超高層建築等における南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動への対策（基整促波、2016）国土交通省：超高層建築等における南海トラフ沿いの巨大地震による長周期地震動への対策（基整促波、2016） ・基整促波とは、次のいずれかの方法により策定した波形。 ① 10 区域ごとに示した加速度波形及び速度波形（公開波） ② 10 区域ごとに示した擬似速度応答スペクトルをもとに、基整促波の方法により、適切に位相を設定して算定した加速度波形及び速度波形 ③ 各地点の観測データをもとに、基整促波の方法により、二乗和平方根法（SRSS法）により算出した擬似速度応答スペクトルを1.1 で除して平均的な擬似速度応答スペクトルを求めたうえで、適切に位相を設定して算定した加速度波形及び速度波形 ※基整促波の方法：改良経験式による手法（大川ら 、2013）による模擬地震波

8. 基整促波（2016）の適用上の注意点（小阪ほか、日本地震工学論文集、2019(投稿中)）基整促波（2016）の適用上の注意点（小阪ほか、日本地震工学論文集、2019(投稿中)） 複数断層セグメントの地震波合成 東北地方太平洋沖地震 此花 此花（OSKH02）の観測波とセグメント合成手法の計算波によるpSv（h=5%）の比較 （時刻歴足し合わせは過小評価、　 SRSS/1.1は観測波EWと整合） 佐藤(2011)による東北地方太平洋沖地震本震の断層モデル（３つのセグメントで構成） 此花（OSKH02）における各セグメントで計算された時刻歴波形 ⇒セグメント２と３の長周期地震動が逆位相、重ねると振幅を過小評価

9. 基整促波（2016）の適用上の注意点（小阪ほか、日本地震工学論文集、2019(投稿中)）基整促波（2016）の適用上の注意点（小阪ほか、日本地震工学論文集、2019(投稿中)） 異なる震源断層モデル・地盤モデルによる長周期地震動 内閣府断層モデル(2012) 国交省断層モデル(2013) pSv（T=3s) pSv（T=3s) pSv（T=3s) 内閣府断層+推本地盤モデル　 国交省断層+推本地盤モデル 国交省断層+内閣府地盤モデル

10. 基整促波（2016）の適用上の注意点（小阪ほか、日本地震工学論文集、2019(投稿中)）基整促波（2016）の適用上の注意点（小阪ほか、日本地震工学論文集、2019(投稿中)） 任意地点と特定観測地点におけるサイト特性の違い KGIN(工学院大学新宿校舎) KGINサイト係数 殆どは旧K-KET強震計のサイト係数 変位(cm) KGIN(GL-100m) TKY007(旧K-NET) K-NET新宿(落合) 2004年紀伊半島南東沖地震(M7.4) ⇒旧式K-NETでは長周期地震動の継続時間は短く観測される！　新型K-NET強震計の運用は2003年度、関東地方では2005年度から開始（藤原ほか、2007）

11. フリングパルス/ステップ（長周期パルス） ・Fling（他動・名詞）：投げる、放り出す、急に動かす、勢いよく動かす ・地震：断層面を挟んだ弾性体における急激な応力解放 　⇒「Elastic Rebound Theory（弾性反発説）のイメージ） 地盤が弾ける ように移動 「地震が分かるQ&A（文部科学省、H20）」 ・Fling Step：断層すべりを生じる断層面のごく近傍において、断層すべり量に近い永久変位を伴うステップ関数状の変位波形 ・Fling Pulse：Fling Stepの速度波形(片振幅の長周期パルス波) ⇒明瞭に観測されるのは地表地震断層のごく近傍であり、断層を横切るライフラインや建物・土木施設に甚大な影響がため、近年、特に工学分野で注目（例えば、Stewartほか, PEER Report 2001）

12. フリングパルス/ステップの強震観測と被害例フリングパルス/ステップの強震観測と被害例 1999年集集地震（逆断層の上盤側・地表断層ごく近傍） Fling Step （変位波形） Displacement (cm) Fling Pulse （速度波形） 長周期パルス Velocity (cm/sec) 約8m 断層面のすべり量に相当 石岡ダムの断層ズレによる被害 2003年Denalij地震 （地表断層から約3km） 加速度 Fling Pulse 速度 約2.5m 変位 time (s) 断層ズレとTrans-Alaska Oil Pipeline https://pubs.usgs.gov/fs/2003/fs014-03/pipeline.html ⇒ その他、1992Landers地震、1999年Izumit地震など 日本でも熊本地震・西原波などで確認

13. 強震動予測レシピ（特性化震源モデル）：単純化した震源モデルと指向性パルス強震動予測レシピ（特性化震源モデル）：単純化した震源モデルと指向性パルス 地表 数km厚 地表地震断層 震源断層 地震 発生層 ＋ 強震動予測レシピによるアスペリティ （アスペリティ設定に各種経験則） 中村・宮武のすべり関数 単純な破壊過程：一様なすべり関数・破壊伝播速度 単純なグリーン関数：直達実体波～平行層地盤 課題１：震源近傍では非常に単純な指向性パルス波 　　（過大な振幅と明瞭な卓越周期） 課題２：地表地震断層は考慮されない

14. レシピの修正：2014年長野県北部の地震(MJ 6.7)のすべり速度関数 Fault Slip Velocities of the 2014 Northern Nagano Earthquake (引間, 2015) （地表地震断層） 引間氏（2015） より提供 地震発生層以浅 約2 km 地震発生層以深 NGN005 NGNH36 震源断層の位置 すべり速度関数 ⇒　引間モデル（グリーン関数を観測点ごとにチューニング） ⇒ 地震発生層と、浅い地表地震断層部とのすべり速度関数の形状は大きく異なる

15. 強震動予測レシピの改良：地震発生層以浅のモデル化強震動予測レシピの改良：地震発生層以浅のモデル化 地表 • 得られた規格化Yoffe関数のτSとτRの時間と， • 　 対象とした地震発生層以浅における • 観測点近傍の領域のすべり量の関係を比較。 • τS・τRは，すべり量が大きいほど長くなる傾向。 ターゲット アスペリティー （SMGA） 地震 発生層 背景領域 （田中・引間・久田、日本地震工学論文集、2017） 集集地震の南部の下盤側の観測点は 　感度が低いと考え､回帰には含めていない。 　　→回帰式に基づくすべり速度時間関数でも 　　　観測記録を再現できることを確認。 2τs+τR ≒1.3τs • τs(s) • τR(s) τR=0.174D+2.548 τS=0.083D+1.124 すべり量（m） すべり量（m） 規格化Yoffe関数 すべり速度時間関数をモデル化した領域の平均的なすべり量（m）

16. 熊本地震の地表地震断層と断層近傍の強震観測点熊本地震の地表地震断層と断層近傍の強震観測点 南阿蘇 布田川断層帯 上盤(沈下) 西原村 出ノ口断層帯 木山断層帯 堂園 益城町 下盤(隆起) 日奈久断層帯 活断層と地表地震断層（地質調査総合センター）

17. 修正レシピモデル（地表地震断層によるフリング効果考慮）による西原波の再現（田中ほか、AIJ構造系論文集、2018）修正レシピモデル（地表地震断層によるフリング効果考慮）による西原波の再現（田中ほか、AIJ構造系論文集、2018） • KiK-net益城（地表断層から2.1km） 速度 変位 黒：観測記録 赤：計算波形 • 西原村（地表断層から0.7km） 3km SMGA すべり量 （修正レシピ）

18. 断層変位対策（避けるしかない?） 1971 San Fernando地震の断層変位 による建物被害（写真：USGS） 〇米国の活断層法（Alquist-Priolo Earthquake Faulting Zones Act, 1972） ・幅が300m（1000 feet）程度の活断層帯（Fault Zone）を公開 ・zone内は地質専門家による現地調査義務化 ・断層が確認された場合、断層線から約15m（50 feet）建物をセットバック ・既存建物の持ち主は耐震推進の義務 ・日本では一部地方条例で開発・建築制限 ・建築基礎構造設計指針（日本建築学会、2001）：断層を跨いで立てないことを推奨 2018年に公開されたロサンゼルス市北部の活断層帯（LA Times, 2018）

19. 活断層近傍での厳格な建築禁止に様々な疑問点活断層近傍での厳格な建築禁止に様々な疑問点 （例えば、Bray, 2001, 2009, 2012; 常田, 2004; 久田, 2008, 山崎, 2015など） 撓曲地形 ・一般建築の耐用年数に比べて、活断層帯地震の再現期間は非常に長い（数千～数万年）⇒極稀地震（数百年に1度）とは異なる ・堆積層がある場合には撓曲地形を形成し、変位は分散、地表地震断層が出現しない ・沖積層（若い地層）や人工的な地盤改変などがある場合、一般に断層の出現位置を明確に特定することは不可能に近い ・より可能性の高い液状化や地すべりでも同様な地盤変状被害を生じるが、なぜ活断層だけは主断層だけでなく、副断層を含めて1cmでも断層変位の可能性があれば厳しく規制するのか？ ・断層直上で、大規模な断層変位を受けても被害を免れている建物の実例が多数ある 液状化 1964年新潟地震（時事通信社） 地すべり ⇒1999年集集/コジャエリ地震、2016熊本地震等 2011年東北地方太平洋沖地震（釜江）

20. 活断層の事前評価の困難さ 熊本地震前（左：2011年熊本）と地震後（右：2017年熊本 改訂版）におけるの活断層図 2011 2017 2万5千分1活断層図 （国土地理院） （久田ほか、JAEE論文集投稿中、2019）

21. 主断層・分岐断層・副断層と広範囲な誘発副断層（お付き合い断層）の地震後の発見主断層・分岐断層・副断層と広範囲な誘発副断層（お付き合い断層）の地震後の発見 人工衛星の合成開口レーダー（SAR）による2016年熊本地震による広域な誘発副断層（お付き合い断層）の発見（藤原、2016） 主断層・分岐断層・副断層 （原子力安全推進協会、2013） ⇒ これらは全て活断層（過去数十万年に起こり、今後も起こる可能性のある断層） 　　全て建築禁止は非現実的（明瞭な主断層とは区別すべき）

22. 1999年Kocaeli地震(Mw7.4): 断層直上の建物 Anastasopouloほか (Bull. Earthquake Eng., Vol.5, pp.253–275, 2007) Mosque（RCラーメンの「ねばり」で倒壊は逃れた） RC造（揺れによる被害は軽微だが、杭基礎の破壊と、断層変位による建物被害） 断層直上のRC造（基礎の「強さ」で断層変位が避けた

23. 1999年集集地震(Mw7.6): 断層直上の建物 日本建築学会(調査報告書、2000) 地震直後 豊原市豊勢路 10年後 ⇒被害は断層直上の近傍のみ ⇒断層直上の大傾斜建物以外は現存 Faccioli E.他(Bull. Earthq. Eng., Vol. 6, pp 557–583, 2008)→大傾斜でも倒壊は逃れた

24. 1999年台湾・集集地震： 断層直上で大傾斜後も修復・現存しているRC造建物 地震直後 上段：左右 下段：左 （撮影：久田） 1999 （ ） 10年後 下段：右 Google Street View 2009 （ ） https://goo.gl/maps/XRXmrL3AVHjNZqd39 https://goo.gl/maps/E9Qn7N9W82h7FJsJ8

25. 2016年熊本地震：直上建物 （久田ほか、JAEE大会、2017） 建物①（築80年の伝統木造家屋、D4）⇒撤去 高木地域 建物②（古い在来木造建物、D4）⇒撤去予定 非常に古い木造 建物③（新しい在来木造？　D1）⇒現存 →横ずれ断層の直上ではべた基礎・耐震壁等の変形抑止が有効。縦ずれ断層の直上では建物全体の傾斜に注意が必要

26. 建物の断層変位/地すべり変位への対策・事例建物の断層変位/地すべり変位への対策・事例 Nesbett Courthouse (米国Alaska, Anchorage, 1996) も地すべり変位対策 www.courts.Alaska.gov レベル１(約10cm変位) （500年に1度の地震） 目標：修復可能 ⇒剛基礎の「強さ」で 　変形を抑制 レベル2(約1 m変位) （5000年に1度の地震） 目標：倒壊防止 ⇒柔構造の「ねばり」 　で倒壊を防止 Gazetasほか(Bull. Earthquake Eng., Vol.6, pp.677–687, 2008） Bray (Building Near Faults, William B. Joyner Memorial Lecture, 2012)

27. 建物の断層変位対策事例 California Memorial Stadium (UC Berkley)の耐震補強（2012） Hayward断層とCalifornia Memorial Stadium 構造ブロックと断層変位を分散するための様々な工夫（砂層埋設＋HDPEシート） 断層と５つの構造ブロックによる分離 Bray (Building Near Faults, William B. Joyner Memorial Lecture, 2012)

28. 免震建物の断層変位対策＆地震レベルと対策（概念）免震建物の断層変位対策＆地震レベルと対策（概念） あいち産業科学技術総合センター（愛知県, 2012） 最大で水平1m 上下で0.1m変位 余裕度なし 想定断層線と建物配置図 余裕度あり 小変位レベル（レベル１：数十年に１度） →「吸収（免震）」、「強さ（躯体）」 中変位レベル（レベル２：数百年に１度） →「追随（免震）」、「ねばり（躯体）」 大変位レベル（レベル３：数千年に１度） →「余裕度」、「フェールセーフ」、「回避」 分離した免震構造と両者を結ぶ可動式ブリッジと床と屋根（蔭山、2013）

29. 入力地震動小委員会における活動概要 ・主な調査研究活動（ガイドラインの改定を念頭） １．長周期・長時間地震動 →国交省・長周期地震動対策案へのパブコメ（2016）、適用例など ２．活断層・直下型地震など断層近傍の地震動・断層変位 →2016年熊本地震等の断層近傍の地震動・断層変位調査・対策 ３．免震建物の地震観測の情報収集と普及活動 →耐震性能の確認、ヘルスモニタリング・初動対応、資産価値確保 ４．その他（軟弱地盤、レベル３地震動対応、勉強会など） ・委員会メンバー（2019年度） 委員長：久田嘉章（工学院大学）、幹事：荻野伸行（熊谷組）、境茂樹（安藤・間） 委員：鱒沢曜（明星大学）、落合衛（東急建設）、飛田喜則（淺沼組）、 　加地孝敏（免震エンジニアリング）、　中澤俊幸（東京建築研究所）、 仲林健（ピーエス三菱）、松元康広（構造計画研究所）、森清宣貴（鴻池組）、 山崎久雄（ユニオンシステム）、吉井靖典（フジタ）、渡邉義隆（前田建設工業）、 人見泰義（日本設計：2019年7月まで）、久礼実希（日本設計：2019年7月より）、 小穴温子（清水建設：2019年7月より）