提案する震度算定法とプログラム

 ※現在の震度の問題点とその代替案を先にお読み下さい

 提案する震度算定法は,震度の高低によって対象を変化させて対応させることを目指しています.なぜなら,対象を固定してしまうと,例えば,震度5以下では建物の大きな被害は全く生じず,一方,人は震度5を越えると揺れの強さの違いを判別できなくなるなど,カバーできる震度の範囲が限定されてしまうからです.特に,震度6以上の高震度は,地震直後の迅速な対応に使われるため人命の損失に繋がってしまう大きな建物被害と対応する必要があります.具体的には,次のように震度を高低で3つの領域に分けて,それぞれを

・低震度(震度5程度以下)では,現行の計測震度
・中震度(震度5程度  )では,建物の中小被害
・高震度(震度6程度以上)では,建物の大きな被害

というように対応させることを目指しています.

 このように震度の高低によって対象を変化させるには,対応する地震動の周期帯を震度の高低によって変える必要があります.現行の計測震度,建物の中小被害,建物の大きな被害と対応する地震動の周期帯を調べた結果,

・現行の計測震度 :0.1-1秒
・建物の中小被害 :0.5-1秒
・建物の大きな被害: 1-2秒

という結果が得られました.計測震度と対応した0.1-1秒という周期帯は,人体感覚(人が揺れを強いと思うかどうか),室内物品の動きに対応しています(岡田,2001,翠川・福岡, 1988).

 そこで,これら3つの周期帯の平均速度応答を用いて震度の定式化を行いました.以下がその結果です.式は河角式と同様,logの1次式という非常にシンプルな形になっています.

 IL=1.936*log(VL)+2.011
 IM=2.030*log(VM)+1.251
 IH=2.171*log(VH)+1.002

 ここで,VL:0.1-1秒平均速度応答(水平3方向合成,減衰定数5%),
      VM:0.5-1秒平均速度応答(水平2方向合成,減衰定数5%),
      VH: 1-2秒平均速度応答(水平2方向合成,減衰定数5%),
      IL:0.1-1秒震度,IM:0.5-1秒震度,IH: 1-2秒震度

 0.1-1秒震度は現行の計測震度とほぼ対応しており,0.5-1秒震度は建物の中小被害,即ち,木造家屋の全半壊率が震度4.5で1%,6.0で50%となるように(岡田・鏡味, 1991),1-2秒震度は,建物の大きな被害,即ち,木造家屋の全壊率が震度5.5で1%,6.0で8%,6.5で30%となるように(岡田・高井, 1999)設定されています.0.5-1秒震度,1-2秒震度と実際の被害データに基づく全半壊率,全壊率の対応関係は下図の通りで,相関係数で0.8以上とよく対応しています.

 これらは,地震動の周期成分を0.1-1秒,0.5-1秒,1-2秒という3つの周期帯で「震度」という統一の指標で見比べることができるもので,0.1-1秒震度が大きければ計測震度,即ち,人が強いと感じる地震であった,1-2秒震度が大きければ建物の大きな被害が生じる地震であった,などという見方ができます.

 最終的には,これら3つの震度を組み合わせて震度IPを計算します.


震度算定のフローチャート

 詳しくは,境有紀, 神野達夫, 纐纈一起, 震度の高低によって地震動の周期帯を変化させた震度算定法の提案, 日本建築学会構造系論文集,第585号, 71-76, 2004.11.をご覧ください.以下にプログラムを公開します.

プログラム本体:tsi.for
計算する地震動名を書いた入力ファイル:eqt.dat
サンプル入力地震動ファイル:imvelcns.eq, imvelcew.eq, imvelcud.eq
※この記録には上下成分がないのでimvelcud.eqには全部0が入っています.
 入力地震動ファイルのヘッダの意味はtsi.forに記載しています.
出力ファイル(提案する算定法による震度):tsi.dat

K-NET, KiK-netフォーマット対応:
プログラム本体:ksi.for
計算する地震動名を書いた入力ファイル:eqk.dat
出力ファイル(提案する算定法による震度):ksi.dat

疑問な点などありましたら,境までご連絡ください.連絡先はここにあります.

 プログラムは使用も改造も自由ですが,その結果を使ったものを報告書,論文などに公表される場合は,メールで結構ですからご連絡ください.引用文献は,

境有紀, 神野達夫, 纐纈一起, 震度の高低によって地震動の周期帯を変化させた震度算定法の提案, 日本建築学会構造系論文集,第585号, 71-76, 2004.11.

をお願いします.

参考文献
岡田成幸,防災学に必要な地震動入力尺度について考える〜震度のフィルタ特性の検証を通して〜, 第26回地震工学研究発表会パネルディスカッション,13-19, 2001.
岡田成幸, 高井伸雄: 地震被害調査のための建物分類と破壊パターン, 日本建築学会構造系論文集, No.524, pp.65-72, 1999.
翠川三郎, 福岡知久: 気象庁震度階と地震動強さの物理量との関係, 地震2,第41巻, 223-233, 1988.
岡田成幸, 鏡味洋史: 震度による地震被害系統評価のためのバルナラビリティ関数群の構成, 地震2,第44巻, 93-108, 1991.

謝辞
プログラム本体におけるsubroutine respは,「大崎順彦:新・地震動のスペクトル解析入門, 鹿島出版会, 1994.」掲載のものを使わせていただきました.

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