強震動予測手法に用いる ベンチマークテスト その1：概要

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1 強震動予測手法に用いる ベンチマークテスト その1：概要
強震動予測手法に用いる ベンチマークテスト その1：概要 ○久田嘉章（工学院大学） 青井 真（防災科学技術研究所） 加藤研一（鹿島建設）、早川 崇（清水建設） 川辺秀憲・釜江克宏・上林宏敏（京都大学） 永野正行（東京理科大学）、吉村智昭（大成建設） 境 有紀（筑波大学）

2 背景：強震動予測結果のばらつき 想定南海地震による長周期地震動評価例
永野・吉村「長周期地震動と建築物の耐震性」日本建築学会（2007） 大阪：KiK-Net 此花 釜江波2 鶴来波 関口波1 関口波8 関口波18 速度波形（NS成分） 最大速度(cm/s) 60.8 37.9 28.4 22.5 27.6 疑似速度応答スペクトル（NS成分） → レシピに準拠しているが、異なる震源・伝播・サイト地盤モデル・手法

3 はじめに 強震動予測手法が発展・実用化 様々は計算コードはあるが、実例やマニュアル の不備など、実務者には容易に使いこなせない
同じ対象の地震・観測点でも結果のバラつきが 大きい場合があり、実務者に信頼されていない ベンチマークテストの必要性あり： 　既往の研究、SCEC/PEER（数値解析手法：Day他、 2000, 2003）、The SPICE Code Validation、‥ 計算コード・実例・マニュアルなどの公開

4 研究の目的 代表的な強震動計算手法（理論・数値・統計的 手法）によるベンチマークテスト実施：
　　単純モデル(2009)→複雑なモデル(2010) 　　結果公開(2009, 2010)→予測手法チェック のための標準的なモデルへ ブラインド・プレディクション（2011） 　地殻内地震（小中地震）、海溝型巨大地震 強震動のばらつき等が建物に及ぼす影響 使用コード・実例・マニュアルの公開（2011）

5 2009・2010年度ベンチマークテスト （代表的な３手法、２段階ステップ）
○３つの代表的な強震動計算手法： 　・理論的手法（波数積分法、離散化波数法、薄層法など） 　・数値解析手法（差分法、有限要素法など） 　・統計的グリーン関数法に代表される統計的手法 ○単純なモデルによる２段階ステップ： 　・点震源と単純地盤：ステップ１（締切：2009/9/30-10/14） 　・面震源と単純地盤：ステップ２（締切：2009/12/11-12/25） 　・点震源と複雑地盤：ステップ３（締切：2010/9/1） 　・面震源と複雑地盤：ステップ４（締切：2010/11/1） ○HPによる公開・結果の募集： 　 ○結果比較の例を紹介 今回の発表 （講演論文は ステップ２まで）

6 理論的手法：ステップ１（２００９年度） 担当：永野（東京理科大）、久田（工学院大） Vs=2000 m/s Q=40f
モーメントレイト関数 （指数関数、T=0.1秒） 座標系と２層地盤・点震源モデル（Day他、2000）

7 理論的手法：ステップ２（２００９年度） Vs=2000 m/s ６ｘ６ ｋｍ２ Vs=3464 m/s ４ｘ８ ｋｍ２
６ｘ６　ｋｍ２ Vs=3464 m/s ４ｘ８　ｋｍ２ 横ずれ断層モデル（Ｔ２１：左）と逆断層モデル（Ｔ２２：右）（Day他、2000）

8 理論的手法：ステップ３・４（２０10年度） 工学的基盤までの４層地盤を考慮（Vs=3464, 2000, 1000, 400 m/s震源時間関数をガウス型関数（その３）、中村・宮武関数（その４） 破壊伝播のランダムな揺らぎを考慮（その４） 地表震源（その３）、地表断層（その４）を考慮 ） →参加５チーム：波数積分法２、離散化波数法２、薄層法１→（その２）で発表

9 数値解析手法：課題（ステップ１・２：2009年度） ・担当：吉村（大成建設）、永野（理科大）、青井（防災科学技研）、川辺・上林（京大）、早川（清水建設） ・震源モデル・地盤モデルは理論的手法と同じ。但し観測点は±１０ｋｍ ・5 Hzまで精度確保(標準グリッドサイズを指定) ・X・Y方向は±15 km、Z方向は17 kmに吸収境界を設ける（標準モデル）。スポンジゾーン（高減衰領域）を併用する場合は外側に設ける。 出力点は10km以内 （＋－側有り）

10 →参加７チーム：３D-FDM５、３D-FEM１、Aki-Larner法１→（その３）
数値解析手法：課題（ステップ３・４：2010年度） ・震源モデル・地盤モデルは理論的手法と同じ。 Ｎ３３：対称盆地モデル 震源：盆地角点直下 基盤：Vs=3426 m/s 堆積層：Vs=1000 m/s Ｎ３１ 震源Ａ Ｎ３２ 震源Ｂ →参加７チーム：３D-FDM５、３D-FEM１、Aki-Larner法１→（その３）

11 統計的グリーン関数法:ステップ１・２（2009年度）
・担当：加藤(鹿島), 川辺・釜江(京大), 吉村(大成), 久田(工学院大) ・震源・地盤モデルは理論的手法とほぼ同じ。但し、小地震の震源モデル はBoore(1983)を用い、波動は遠方近似ＳＨ波のみ使用する。震源・波形 パラメータ（fc、Δσ、fmax・・）は全て指定。放射係数は0.63で一定。 ・波形合成は横井・入倉（1991）による。S23では破壊伝播のランダム性を 考慮する。 ・２層地盤モデルでは、基盤入射波を求め、１次元重複反射理論による地 盤増幅率を乗じる。 ・S10では乱数を指定、その他は最適と思われる３波形（１成分）を提出。

12 統計的グリーン関数法:ステップ３・４(2010年度)
・震源・地盤モデルは理論的手法・およびステップ１・２とほぼ同じ。但 し、波動はSH波に加え、SV波も考慮し、乱数は２成分で変える。震源モ デルの放射係数はPitarka et al. (2000)による振動数・射出角依存とする。 ・２層地盤モデルでは基盤入射波を求め、斜め入射も考慮して１次元重複 反射理論による地盤増幅率を乗じる（S32以降）。 ・最適と思われる３波形（３成分）を提出。 :参加６チーム→(その４)で発表

13 おわりに 代表的な強震動予測手法である理論的手法、統計的グリー ン関数法、数値解析手法によるベンチマークテストを実施 中。
2009年度は単純な震源・地盤モデルで、2010年度はより現 実的な地盤モデルで実施。参加者による結果は、ほぼ同等 な値を得ているが、様々な注意点が明らかとなった。 より詳細な検討が必要→（その２～４） 2011度はブラインドプレディクションを実施し、かつ結果 のばらつきが建物に及ぼす影響などを調査する。 より詳細は下記ホームページで公開している。