階層型解析を利用した都市強震動シミュレータの開発

基于层次分析的城市强地震动模拟器开发

基本信息

批准号：
11115207
负责人：
堀宗朗
金额：
$ 0.96万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
财政年份：
1999
资助国家：
日本
起止时间：
1999 至无数据
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では,階層型解析理論をもとに,高精度・高分解能の都市強震動シミュレータの開発を図った.このシミュレータは,都市の地盤・地殻構造に関する情報(GISを想定をインプットすると,10mの空間分解能と10Hzの時間分解能で,都市内各地点の強震動の上・下限をアウトプットするものである.シミュレータのプロトタイプをもとに,実用に耐えるよう,プログラムのチューンァップを行った.以下,具体的な成果の概要を示す.階層型解析の第1階層であるマクロ解析では10km程度の大きさの都市全域を対象とした,表層地盤・基盤・地質構造を考慮してモデル化し,多重極展開法を用いた境界要素法で数値計算をする.階層型解析の第2階層であるミクロ解析では100m程度の大きさの領域を対象とする.並列化計算を組み込んだ有限要素法を用いることで,地盤構造の他,微小地形や非線形性も考慮することが可能である.シミュレータの開発には横浜市のデータを用いている.これは横浜市強震ネットワークによって計測された強震動であり,横浜市自体,多数のボーリング計測によって地盤構造に関する情報も利用できるため,開発には適している.10程度の中規模地震に対して,実際に計算を行い,シミュレータの上下限解が計測された最大速度をはさむことを検証した.特に,微地形や地盤構造の才によって,強震動計測地点の近辺でも,10mのオーダーで速度分布や加速度分布に非常に大きなばらつきがみられることを実証した.変位・速度の波形に関しても,実測波形との比較を行い,高周波数成分の再現には改良の余地があるものの,少なくとも数Hzのオーダーでは十分精度良く,数値計算による再現が可能であることを実証した.

在本研究中，我们旨在开发一种基于层次分析理论的高精度、高分辨率的城市强地震动模拟器。该模拟器能够在10 m、空间分辨率为10 Hz、时间分辨率为10 Hz的情况下，输出城市各点强地震动的上限和下限。基于模拟器原型，对程序进行了调整，以适合实际使用。具体结果总结如下。宏观分析是层次分析的第一层，考虑了整个城市区域的地表、地基和地质结构，面积约为10公里。并对其进行建模，数值计算采用多极展开法的边界元法进行。作为层次分析的第二层的微观分析，以约100m大小的区域为对象。采用并行计算的有限元法。通过使用地面除了结构之外，还可以考虑横滨市的微地形和非线性数据来开发模拟器，这是由横滨市强运动网络和横滨市本身测量的强地面运动，它适合开发，因为地面结构的信息也可以从大量的钻孔测量中获得。对大约10次中型地震进行了实际计算，确定了模拟器的上限和下限解为最大测量速度。特别是，我们证明，根据微地形和地面结构，即使在强地震动测量点附近，速度和加速度分布也存在很大的变化（10 m 量级）。位移/速度波形也与实测波形相比，虽然在高频成分的再现方面存在改善的余地，但至少在数Hz左右，精度足够高，能够通过数值计算进行再现。