保有技術(時刻歴解析)

時刻歴解析について

時刻歴解析について

確認申請のみで済む一般的な設計では、建物に想定する地震により加わる最大の水平力を1方向からゆっくりと加える「静的解析」と呼ばれる簡便な手法で設計されます。これに対し、時間経過とともにゆれの大きさ・強さが変化する実際の地震の揺れを、時々刻々と建物に与えて、瞬間瞬間ごとに建物に加わる力や変形を追跡する「動的設計」という手法があり、「時刻歴解析」とも呼ばれます。高さ60mを超える建物の設計(大臣認定)には時刻歴解析が必須です。また、建物の地震時の状態をより詳細に知りたい場合にも用いられます。

地震応答解析のうち、最も基本的で一般的な方法が、「質点系モデル」(いわゆる「串団子モデル」)です。各階の重量をひとつにまとめ、柱・梁などの構造部材を各階ごとに集約してバネに置換します。このモデルに地震動を与え、バネにかかる力(せん断力)やバネの変形を時々刻々と計算します。

これよりも詳細なモデルとして、建物の一部を切り出す「フレームモデル」や、ねじれ振動を考慮できる「疑似立体モデル」、さらに柱・梁などの構造部材を個々にモデル化する「完全立体モデル」などがあります。

質点系モデル

質点系モデルの解析例

25階建て集合住宅の免震構造を質点系モデルで時刻歴解析した例です。入力地震動のがたがたした揺れの強さ(加速度)が25階では1/3程度に弱まり、また1階はゆっくりと最大13cmの振幅で揺れており(1階の変位)、免震の特性が確認できます。免震部材に生じる力や変形も履歴ループから、詳細にわかります。

質点系モデルの解析例