その他の特徴的な強震観測 †
（現在以下のような項目で作成中です。 担当：境、神原）
地盤−杭（連壁）−建物系 †
ウォータフロントの軟弱地盤に高層建物が建設されるようになり、長尺の杭や連壁を有する構造物が増えている。一方、強震時の地盤変位が杭基礎や連壁に及ぼす影響や、軟弱地盤の非線形性の影響など、地盤−杭−建物系の動的相互作用の解明すべき課題は多くあるが、地震観測事例は少なく、その実挙動は十分に把握されていない。
地盤−杭−建物系の地震観測では、加速度計だけでなく、杭や連壁にひずみ計を設置して、変動軸力や曲げモーメントの分布を評価したり、液状化対象層に間隙水圧計を設置して水圧の経時変化を捉え、あるいは基礎底面や側面に土圧計を設置して土圧分布を測定するなど、様々な試みが行なわれている。
ここでは、特徴的な地震観測の例を以下に２つ紹介する。
軟弱地盤上の杭支持構造物の観測例 †
- 強震時に地盤変位の増幅が杭基礎に及ぼす影響の解明
- 地盤−杭−建物の連成振動特性の把握
- 横浜市に位置する高さ46.6mのS造の事務所ビル（一部SRC造）で1989年から観測を実施している。
- 地震計は図1に示すように地盤および建物に加速度計、2本の基礎杭に鉄筋計、地盤に間隙水圧計を配置している。基礎杭は場所打ちコンクリート杭（φ=1700mm、L=34.9m）である。
- 地盤は図２に示すようにGL-40mまで軟弱な地盤N値が小さく、杭の深さ方向の6箇所に鉄筋計が設置されている。
- 常時微動測定結果を表２におよび建物の振動モードを図３に示す。
- 1990年2月20日伊豆大島近海地震の加速度、間隙水圧、杭ひずみ記録により分析を行い、建物のB1Fの加速度と杭のひずみのフーリエスペクトル特性および杭ひずみ分布の経時変化を分析している。（図４）
- 杭の軸ひずみは建物コーナー部の杭で大きくなること、曲げひずみは杭頭部および杭先端部で大きく、杭中間部で小さくなることを示した。（図７）
- 杭基礎の地震時ひずみは地盤振動と建物の慣性力によって発生し、地盤と建物の固有周期が近接する場合には、地盤−基礎系と建物の連成振動について十分な検討が必要であるとしている。
[参考文献]
- 清水勝美、田蔵隆、横田治彦、片岡俊一、佐武直紀：軟弱地盤に建設された高層の杭支持建物に対する地震観測、第25回土質工学研究発表会、pp.881-884、1990.
埋込み構造物の地震時土圧の観測例 †
- 原子力発電所の建屋地下外壁に作用する地震時土圧を評価する。
- 埋め込みを有する建屋の相対変位挙動と地震時増分土圧の関係を実測的に把握する。
- 図−１に示すように、建屋は埋込まれて第三紀層の泥岩に支持され、表層には層厚12mの埋め戻し土が存在する。
- 加速度計は建屋から水平方向に約180m、深さ方向に100mに渡り格子状に配置されており、地盤の動的挙動を2次元的に把握しようとしている。
- 土圧計は、24mまで埋込まれた建屋の地下外壁の深さ方向に5箇所設置されている。
- 土圧の分析は、1990年新潟県中部で発生した地震（M5.4、自由地盤地表面30.2gal）で分析を行なっている。地表近傍の相対変位（地盤および建屋の加速度記録の積分変位波形の差）と土圧波形の例を図−４に示す。土圧波形と相対変位波形はよく対応し、特に長周期成分の卓越している波形部分が良く対応する。
- また、相対変位および土圧のフーリエスペクトルを図−５に、最大相対変位および土圧分布を図−６に示す。相対変位と土圧のフーリエスペクトルは良く対応し、また、土圧分布は通常の常時土圧に見られる静水圧的な分布とは異なり、反対の分布形状となっている。これらの特徴は、地盤と構造物の相対変位挙動にともなって発生する地震時土圧性状の特徴をよく現している。
[参考文献]
- 広田昌憲、石村紀久雄、野嶋治、大宮幸男、鬼丸貞友：軟岩中に埋込まれた構造物に作用する土圧に関する研究 （その２）地震時土圧の観測概要と結果、日本建築学会大会学術講演梗概集、pp.1361-1362、1991
- 広田昌憲、石村紀久雄、杉本三千雄、阿部康彦、鬼丸貞友：軟岩中に埋込まれた構造物に作用する土圧に関する研究 （その３）地盤・建屋の相対変位挙動と地震時土圧、日本建築学会大会学術講演梗概集、pp.1363-1364、1991
地盤−杭−建物系の観測にあたっての留意点 †
上記で紹介した事例のように、地盤−杭−建物系の地震観測では、通常の加速度の他に、ひずみ計や間隙水圧計、土圧計などの設置が行なわれる場合がある。これらの計測計は、加速度計に比べて、i) 施工管理が要求される、ii) 耐久性に問題がある、iii) メンテナンスが困難、iv) 分析の手間、などの課題が挙げられる。
特に、杭の鉄筋計では防湿処理などの養生を確実にすることや、間隙水圧計では設置孔のスライム処理、脱気処理、目詰まり対策などの埋設時の施工管理が重要であり、熟練した設置業者を選択することが肝心である。また、これらの計測計は設置後の交換は困難であることから、可能であればひずみゲージをあらかじめ余分に貼っておくことや、一部欠測した場合のデータ処理方法などを検討しておくことが望ましい。
また、建物の施工段階による静的変化（施工段階による荷重変化や温度による日変化・季節変化など）も計測可能なので、静的な初期値からの変化量を記録するとともに、かつ地震時の動的挙動を測定する場合、レンジ設定やオートバランスを如何にするか、などに留意する必要がある。
鉄塔や煙突構造物 †
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大空間・膜構造 †
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木造建物（京都大学による観測事例） †
（観測の目的）
（観測内容）
- 対象建物： 京都市内の京町家4棟（図1参照）
- 加速度計： 地表（3成分）、建物2階床および小屋梁（水平2成分）（ねじれ振動や構面毎の振動性状が把握できるように配置）
（管理体制）
- 観測データは京都市地震観測ネットワークと同じシステムで回収・処理され，地表面の観測データは京都市域の強震動特性の面的分布を把握する上で貴重なデータとなっている。
- 計測条件などの変更はリモートでコントロールできるようになっている。
- 地震観測だけでなく，毎週10分間の定時常時微動計測を行っている。
（観測記録の分析事例）
- 観測記録の分析から，京町家では剛床仮定が必ずしも成立していないこと，耐震改修における仕上げ材施工の振動特性に及ぼす影響が大きいこと，振動特性の振幅依存性が強いことなどが報告されている（林・他，2005）。
- 長期間の常時微動計測から，京町家の固有振動数は夏に高く，冬に低くなる傾向があり，年間変動幅は±5〜10%であることが示されている（図2(a), 新居・他，2007）。
- 別の調査から推定したベースシア係数と常時微動計測による固有振動数との関係式（図2(b)）との整合性が検討され，耐震改修が実施された建物を除いて適合していることが報告されている（新居・他，2007）。
[参考文献]
- 林 康裕，新居藍子，森井雄史，須田 達，鈴木祥之：既存木造住宅の耐震性向上に関する総合的研究 その44 関西での強震観測まとめ，日本建築学会大会学術講演梗概集（近畿），C-1 構造�掘�pp.161-162，2005.9.
- 新居藍子，林 康裕，森井雄史，井田祥子，鈴木祥之：常時微動計測から推定される京町家の振動性状，日本建築学会構造系論文集，No.613，pp.43-50，2007.3.
長期観測の取組み †
神奈川大学による観測事例 †
（観測の目的・背景）
- 神奈川大学建築学科では，2000年4月より2005年3月まで 「文部科学省学術フロンティア推進拠点」 としてのプロジェクト「地震・台風災害の制御・低減を目的とした制振・免振デバイスの開発ならびに損傷制御設計方に関する研究」と，「横浜市産学共同研究センター」を研究拠点とした産官学共同研究プロジェクト「建築物における地震・台風防 災に関する研究−制振・免振装置の評価・開発−」の2本の柱とした地震や台風の災害を制御・低減するプロジェクト(TEDCOMプロジェクト)を結成して進めている研究開発の一環として，実建築物の挙動観測が神奈川大学横浜キャンパス内で行われている。
（観測内容）
神奈川大学1号館（CFT造, 地下1階，地上8階，塔屋1階）
神奈川大学23号館（RC造・基礎免震，地下2階，地上8階，塔屋2階）
1号館： B1, 1, 3, 6, 8F（加速度計）
23号館： B2, B1, 3, 6, 8F（加速度計），免震層（変位計）
地盤： GL-21.8, -1.5m（加速度計）
（公開されている情報）
- 名古屋大学・福和研究室で開設されている名古屋大学強震観測Webを参考にして構築されている神奈川大学強震観測Webにおいて，地震観測データと共に建物や地盤の情報が公開されている（図2）。
（管理体制）
- トリガ観測が行われており，設定したレベルを超えた揺れを感知すると全点のデータが1号館B1階に設置された収録装置に転送され記録される。また，学内LANを通して他棟の研究室においてモニターおよび収録が可能となっている。
- 23号館B2階の水平最大加速度値が5gal以上を記録したデータのうち，観測後およそ1年を経過したものがWebで公開されている。
- 神奈川大学強震観測Webでは，観測された地震の一覧が示されており，2001年4月10日10時3分に発生した千葉県南部の地震（Mj=4.6）から2011年4月21日22時37分に発生した千葉県東方沖の地震（Mj=6.0）まで，59地震の地震記録の波形図とデータが公開されている（2012年8月現在）。
- 地震記録を用いて表層地盤の卓越周期，地盤と基礎の相互作用による入力損失効果，23号館の免震効果，建物固有周期について分析され，結果が報告されている（荏本・2002）。23号館については，シミュレーションにより設計モデルと観測記録との対応などについて検討した結果が報告されている（栗山・荏本，2002）。
- 2011年東北地方太平洋沖地震については，免震層下の加速度と相対変位の波形図が公開されている（図3）（それ以外については，システムの点検中のため，記録がとれていない（島崎・2011））。
［参考文献］
- 神奈川大学：TEDCOMプロジェクト（2000-2005），http://f0303176.yb12.kanagawa-u.ac.jp/TEDCOM/index.htm（2012年8月現在）．
- 島崎和司(2011): 免震構造物の2011/3/11東北地方太平洋沖地震の実測結果とシミュレーション，日本建築学会大会講演梗概集，B-2分冊，pp.631-632.
- 荏本孝久（2002）: 1号館･23号館の地震時実挙動観測，神奈川大学TEDCOMプロジェクト主催地震・台風災害の制御・低減に関するシンポジウム,-制震・免震構造と実挙動観測-, pp.53-62.
- 栗山利男・荏本孝久（2002）: 23号館の地震時実挙動観測に基づくシミュレーション，神奈川大学TEDCOMプロジェクト主催地震・台風災害の制御・低減に関するシンポジウム,-制震・免震構造と実挙動観測-, pp.63-68.
芝浦工大による観測事例 †
（観測の目的）
（観測内容）
- 対象建物 芝浦工業大学豊洲校舎（研究棟・教室棟・交流棟）
[加速度計]
- 免震装置の上下（12台），地盤（校舎脇GL-1, 40m）（2006年4月1日観測開始）
- 教室棟および研究棟（4階以上）（2010年3月観測開始）
[変位計]
（公開されている情報）
- ホームページには，建物や観測システムに関する情報と，守衛小屋で震度2以上を観測した地震の一覧表などが公開されている（図2）。
- 震度マップ速報として，各階を色分けした建物断面図によって震度の違いが分かるようになっている（図3）。
- 波形のデジタル値は公開されていないが，震度や最大加速度などの地震動強さをまとめたファイルや校舎の震動アニメーションを地震の一覧表からダウンロードできるようになっている。
（管理体制）
- 免震装置の上下と地盤に設置した加速度計は収録装置と接続され，収録装置にデータが保存される。その他の計測装置は学内LANに接続したネットワークセンターであり，内蔵メモリーに保存されたデータが定期的にサーバーにコピーされるようになっている。
- 基礎に設置した地震計の1台は感度を10倍に上げて計測を行っている。
- 観測記録の例
- 2011年東北地方太平洋沖地震については，専用のページが設けられ，観測波形や震度分布の図（図3）や免震装置が動いた映像が確認できる。
[参考文献]
- 芝浦工業大学地震防災研究室：芝浦工業大学豊洲校舎（免震構造）における地震観測（暫定版），http://www.eq.db.shibaura-it.ac.jp/Mensin/index.shtml（2012年8月現在）．
- 紺野克昭・西川貴文・藤野陽三・阿部雅人（2011）:東北地方太平洋沖地震における芝浦工業大学豊洲キャンパスの地震観測記録，日本建築学会大会講演梗概集，B-2分冊，pp.325-326.
東北大学免震実証建屋 †
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