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D-WAVE地震動作成/波形処理システム

地震動作成/波形処理システム D-WAVE】は、入力地震動設定に関する各種の手法を統合し、耐震設計に必要とされている様々な波形処理機能を基本とし、各種地震動作成機能をご提供いたします。

  • 各種波形処理
  • 地震動作成
    • 断層モデルを用いた地震動の算出(入倉釜江の方法、亀田・杉戸の方法、小林・翠川の方法)
    • 統計的手法を用いた地震動の算出(Booreの方法)
    • 模擬地震動の算出(振幅調整波、人工地震波)

機能と特長

  • 入力項目に沿ってビジュアルな画面にて条件を設定することで簡単に波形処理及び地震動作成が行えます。
  • 計算した波形についての図化機能が整備されており様々な出力が可能です。
  • 計算結果はテキストファイルにて出力が可能ですので、各種解析ソフトウェアにてご使用いただけます。

解析機能フローチャート

D-WAVE:概要
各機能の詳細
処理 種別 処理内容
波形処理 地震波の変換 変位、速度、加速度のいずれか一つの時刻歴地震動から他の二つの地震動へ変換する。
フィルター処理 時刻歴地震動を周波数領域で補正する。
0補正 地震波の全ステップの総和平均を各ステップから引き、地震動全体に含まれているノイズを取り除く。
地震波の成分変換 地震動のNS、EW成分を橋軸、橋軸直角成分に変換するといった成分変換を行う。
フーリエスペクトル FFTを使って、時刻歴地震動を複素フーリエ変換し、複素フーリエ係数からフーリエスペクトルを求める。
応答スペクトル 時刻歴地震動からNigam法を用いて、応答スペクトルを求める。
パワー、クロス フーリエスペクトルの処理と同様に、複素フーリエ係数からパワー、クロススペクトルを求める。
スペクトル
自己相関関数 時刻歴地震動のフーリエ変換から求める。
相互相関関数 2波の時刻歴地震動の各ステップ間の積のよって求める。
コヒーレンス関数 クロススペクトルから導かれる周波数応答関数の絶対値をパワースペクトルから導かれる周波数応答関数の絶対値で除して求める。
伝達関数 2波のフーリエスペクトル、パワースペクトルの比を求める。
 
地震動作成 模擬地震動の算出 ・振幅調整波 … 地震観測波の加速度応答スペクトルが設定した加速度応答スペクトルに合うように観測波の振幅を周波数領域で振幅調整を行い、地震動を作成する。
・人工地震波 … 経験則から得られた速度応答スペクトルと、経験式から求めた波の継続時間、包絡曲線に合うように収束計算を行うことにより地震波を作成する。
断層モデルを用いた
地震動の算出
・亀田・杉戸の方法 … M6クラスの地震による非定常スペクトルを、断層の破壊速度、破壊方向を考慮して時間軸上で重ね合わせることにより大規模地震を作成する。
・小林・翠川の方法 … 地震基盤上での入射波(上昇波)の応答スペクトルを算出する。
・入倉・釜江の方法 … 大規模地震を引き起こすと思われる大断層と震源位置を想定し、その震源近傍で発生した小地震の観測波を地震の相似則に従って重ね合わせることにより大規模地震を作成する。
・群遅延時間 … 断層の破壊過程を考慮したパルス列より群遅
延時間を算出し、その群遅延時間を用いて断層の特性を有する
地震動を作成する。
統計的手法を用いた
地震動の算出
・Booreの方法 … 入倉・釜江の方法を用いる場合、要素となる小地震の観測記録が必要となるが、適切な観測記録が無い場合に、経験的に設定した加速度フーリエスペクトルと時刻歴加速度の包絡関数を基に要素となる小地震動を作成する。
建築センター
応答 スペクトル
建築センターの設計用入力地震動作成手法技術指針で定められている応答スペクトルを算出する。
告示スペクトル 建築用告示スペクトルを算定する。
 
図化処理   時刻歴波形、スペクトル、関数はすべてX-Yプロットする。ただし、スペクトルについては、対数目盛での図化も可能とする。

振幅調整波

振幅調整波は主に道路橋で用いられています。観測波の加速度応答スペクトルを、ユーザーが設定した加速度応答スペクトルにフィッティング(収束計算)させることにより地震動を作成します。

振幅調整波の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

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人工地震波

人工地震波は主に建築分野で用いられています。地震波の形状を規定する包絡関数と位相特性、目標となる応答スペクトル(ターゲットスペクトル)を与え、すべての条件を満たすように人工的に地震動を算出します。

人工波算出の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

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亀田・杉戸の方法

D-WAVE:概要 

亀田・杉戸の方法は断層モデルを用いた地震動の作成手法で、地震動の作成手法としては経験的手法と呼ばれています。この手法はまずマグネチュード6の地震動の非定常スペクトルを算出し、その非定常スペクトルを断層モデルに重ね合わせて、想定断層の非定常スペクトルを算出します。そして想定断層の非定常スペクトルから時刻歴地震動を算出します。

亀田・杉戸の方法の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

小林・翠川の方法

D-WAVE:概要 

小林・翠川の方法は、主に建築分野において用いられています。この手法は断層モデルを用いて地震基盤の入射波の応答スペクトルを算出します。十分に大きな一質点系モデルを考えた場合、入力波と応答波がほぼ相似形になるという仮定のもとに包絡形状の最大値と応答スペクトルとを関連付け算出しています。

小林・翠川の方法の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

入倉・釜江の方法

入倉・釜江の方法は近年、土木・建築の両分野から注目を集めている地震動の作成手法です。
この方法も亀田・杉戸の方法や小林・翠川の方法と同様に断層モデルを用いて地震動を作成する方法です。実際に観測された小地震を重ね合わせて大規模地震を作成します。観測された小地震には震源特性、伝播経路特性、サイト増幅特性が含まれているため、大規模地震を作成しようとしている地点の近傍で発生した小地震の観測記録を使うことにより、これらの特性を考慮した実際に近い大規模地震動を算出することができます。

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入倉・釜江の方法の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

 

群遅延時間 (理論的方法)

振幅調整波や模擬地震波は、振幅特性に着目した地震動の作成方法ですが、震源特性、伝播経路特性、サイト特性を考慮した地震動を作成するためには、位相特性のモデル化が重要となります。耐震設計では、時刻歴の非線形応答解析が常識となりつつあることを考えれば、さらに重要度は増してくると思われます。
本手法では、震源特性、伝播経路特性、サイト特性を群遅延時間という位相特性によって評価し、地震動を作成する方法です。
群遅延時間は、位相特性を評価するための一つの物理量で、フーリエ位相スペクトルを角振動数で微分することにより得られます。本手法では、断層の破壊過程と幾何減衰を考慮したインパルス列から震源特性と伝播経路特性の群遅延時間を求め、サイト特性による群遅延時間は、サイトの増幅関数から求めています。

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群遅延時間(理論的方法)の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

Booreの方法(統計的手法を用いた地震動の算出)

入倉・釜江の方法を行なう場合には、想定地震近傍で発生した小地震の観測記録が必要となりますが、実際にそのような都合の良い観測記録が存在することは難しいのが現状です。
Booreの方法は、入倉・釜江の方法で用いる小地震を経験的に求めることが可能な手法です。地震動の作成方法は模擬地震動(人工地震洞作成)とほぼ同じであるが、ターゲットとなるスペクトルを応答スペクトルではなく加速度フーリエスペクトルを使用して地震動を作成します。

Booreの方法(統計的手法を用いた地震動の算出)の操作イメージはサンプル/事例紹介のページでご覧になれます。

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開発元

ITOCHU Techno-Solutions Corporation