JP5113475B2

JP5113475B2 - 地震情報による建物の震度予測システム

Info

Publication number: JP5113475B2
Application number: JP2007260746A
Authority: JP
Inventors: 治金子; 脩千葉; 正喜藤堂; 美敏保井; 慎介稲井
Original assignee: Toda Corp
Current assignee: Toda Corp
Priority date: 2007-10-04
Filing date: 2007-10-04
Publication date: 2013-01-09
Anticipated expiration: 2027-10-04
Also published as: JP2009092402A

Description

本発明は、例えば、緊急地震速報に基づいて、所定の建物における各階毎にいち早く地震の来ることを連絡して、地震被害を最小にしようとする地震情報による建物の震度予測システムに関するものである。

従来、地震に対して、小地域などの限定された地域の地震被害や影響を、その地域に設置された観測手段の観測情報から短時間で地震被害を推定できる地震被害予測システムの被害推定方法が知られている（特許文献１参照）。
特開２００３−１６１７８３号公報

しかし、従来の予測システムでは、従来の緊急地震速報は、対象となる建物に、警報受信及び地震情報解析の為の端末装置，パーソナルコンピュータ等を装備し、それぞれの建物位置情報、地盤増幅度のデータを入力しておくのが一般的である。その端末装置，コンピュータ等に気象庁から配信される、日本全国の発生地震の配信を受け、各個別に、地震と対象建物との距離，地盤増幅特性から、予測到達余裕時間および予測震度をすべて計算し、影響のありそうな地震のみについて警報を発している。

しかしながら、対象となる建物の端末装置，パーソナルコンピュータ等ごとに、解析プログラムおよびメンテナンスが必要である。また、対象となる建物までの到達時間や震度について、従来は、地震が一律に同心円状に広がるとして予測し、地盤増幅特性から予測される震度は地表面の震度であって建物毎の振動特性は考慮されていない、しかも、地盤増幅度は、０．５ｋｍ−１ｋｍごとのメッシュで分割されたデータを用いるのが一般的であって、震度の予測精度は高くない。そこで、予測震度の精度を高めようとしても、解析のための時間が長くなるので、地震が発生してから解析計算をしたのでは、緊急地震速報で最も重要な「緊急性」が確保できないという課題がある。そこで、本発明に係る地震情報による建物の震度予測システムは、このような課題を解決するために提案されたものである。

本発明に係る地震情報による建物の震度予測システムの上記課題を解決して目的を達成するための要旨は、気象庁からの緊急地震速報のデータを配信する配信手段に接続されるとともに所定のネットワークに接続された現場地震速報サーバーと、前記現場地震速報サーバーに電気的に接続されると共に地震情報を伝えたい建物における所望の各階毎の地震の種類・大きさによって予測される応答解析の結果である震度データを建物毎の振動特性データベースとして入力装置で予め入力されて記憶する記憶装置と、前記所定のネットワークを介して前記現場地震速報サーバーからの送信された警報信号を受信するとともに警報を発するように前記建物毎における所望の階毎に設けられた警報用表示端末機と、前記現場地震速報サーバーの中央演算処理装置に記憶されるプログラムで、前記緊急地震速報の地震データが配信されて受信されると、前記記憶装置の振動特性データベースから前記各建物における所望階毎の前記震度データを中央演算装置に取り込み、前記配信された地震データと前記震度データとを照合して、当該地震データの地震パターンから計算される建物の基礎部の予測震度及び予測到達余裕時間と、地震パターンに対応する前記基礎部の予測震度から照合される当該建物の各階毎の予測震度とを前記現場地震速報サーバーから前記建物毎における各階毎の前記警報用表示端末機にネットワークを介して送信させる地震警報プログラムとからなることである。

また、警報用表示端末機は、嫌振機器の制御装置と電気的に接続され、予測震度が閾値の震度より高い場合には所定の制御信号が現場地震速報サーバーから前記警報用表示端末機を介して前記制御装置に発信されることを含むものである。

本発明の地震情報による建物の震度予測システムによれば、地震が発生したときに、気象庁の緊急地震速報により、地震の種類・大きさにより対象となる建物の各階における予測震度は、予め解析されている震度特性ベータベースからの震度データの照合で済むので、瞬時に高精度に震度を予測することができる。これにより、建物が、生産施設、病院等であって嫌振機器を有する場合に、高精度な予測が可能となり重要機器や設備を停止させたり、病院では手術などの医療行為を一時中断にしたり、非常電源への切替を行ったりすることができる。更に、機能に悪影響を及ぼさない程度の震度では、生産ラインを止めたり医療行為を停止したり等の過度の反応を防ぐことにもなる。

また、前記警報用表示端末機は、嫌振機器の制御装置と電気的に接続され、予測震度が閾値の震度より高い場合には所定の制御信号が現場地震速報サーバーから前記警報用表示端末機を介して前記制御装置に発信されることを含むので、重要な嫌振機器等の運転を停止したり、安全運転にしたりすることが自動的にできる。

本発明に係る地震情報による建物の震度予測システム１は、図１に示すように、気象庁２からの緊急地震速報のデータを配信する配信手段である配信業者（例えば、（財）気象業務支援センター）３のサーバーに専用線４で接続されるとともに所定のネットワーク５に接続された現場地震速報サーバー６がある。

前記緊急地震速報とは、気象庁２が提供する、地震の発生時間、発生位置、深さ、マグニチュード等の地震データである。この地震データが、具体的には、配信業者３である気象事業支援センターのサーバーから専用線４にて配信される。

前記現場地震速報サーバー６に電気的に接続されると共に地震情報を伝えたい建物８の位置データと、当該建物８における地盤増幅のデータと、各階毎の予測震度の震度データと、振動特性データベースとしてを入力装置で予め入力されて記憶する記憶装置７がある。この記憶装置７は、前記現場地震速報サーバー６の一部に組み込まれている。

前記建物８は、例えば、中高層の建物、病院等であって、前記位置データは、当該建物８のＩＰアドレスと経度、緯度に関するデータであり、地盤増幅のデータとは、建物８が存在する場所の、地層の特性により定めた地震増幅係数のデータである。

前記建物８の各階毎の予測震度については、予め地震による建物毎の特性を解析しておく必要がある。即ち、前記地震のパターンを、例えば、直下型とプレート型の２種類に分類し（図２参照、地震Ａがプレート型、地震Ｂが直下型）、震度６弱相当にして作成したサイト波（模擬波）が地震Ａ、地震Ｂであり、これを例えば東京で震度５弱で観測された地震の観測波が地震Ｃ（観測地点の計測震度は３．４、震源距離約３０ｋｍ）である。

そして、モデル建物として、同じ地盤に規模の異なる建物１，２，３があり、ここで、建物１は、生産施設で鉄骨造５階、地下無し、免震構造であり、建物２は、事務所建物で鉄骨造３７階、地下４階、制震構造であり、建物３は、集合住宅、ＲＣ造３０階、地下１階である、を想定して、弾塑性振動解析プログラムＲＥＳＰ−Ｍ／ＩＩを用い、前記建物を等価剪断バネを用いた質点モデルにモデル化している。

応答解析結果のうち、一例として、前記建物１の５階床における応答加速度の時刻歴を図３に示す。この建物１は、免震建物であり、長周期成分が卓越し、最大加速度は入力に比べて非常に小さくなり、地震Ａ，Ｂに対する応答加速度の最大値は同程度であり、入力波における地震Ｃと地震Ａ，Ｂとの差と、応答加速度における地震Ｃと地震Ａ，Ｂとの差と、では応答加速度における差が小さくなっている。これより、地震の種類よりも建物の振動特性の方が建物に与える影響が大きいことが判る。

図４に、各建物１，２，３における最大応答加速度の高さ方向の分布を、図５に各建物１，２，３における最大応答速度の高さ方向の分布を示す。これを見ると、建物の種類により異なる傾向があり、前記建物１に比べると建物２，３が地震の種類により応答値に差があらわれている。

更に、各建物１，２，３における代表的な階について、応答結果を用いて計測震度を算定した結果と、建物の基礎部の計測震度と各階の計測震度との比（倍率）が、下記の表１に示すものである。

このように、各建物について、その建物の特性、地震の種類、大きさによって計測震度を予め予備解析（パラメータスタディ）しておいて、各建物毎の振動特性をデータベース化して記憶装置７に記憶させ構築する。これにより、気象庁２からの緊急地震速報により、建物８の部位毎の予測震度を高精度で瞬時に予測することができるようになる。

前記ネットワーク５、例えば、社内ネットワーク若しくはインターネットＶＰＮ（Virtual Private Network)とハブ１０とを介して前記地震情報を伝えたい建物８にて、前記現場地震速報サーバー６からの送信された警報信号を受信するとともに警報を発する警報用表示端末機９がある。

この端末機９には、特にプログラムなどはインストールされているわけではなく、前記現場地震速報サーバー６と社内ネットワークやインターネットで双方向で繋がっていて、常に電源が入っていて、警報信号を受信することで、警報を発するものである。前記警報用表示端末機９による警報には、公知の手段であって、例えば、光によるライトの点滅、音声による警告、ＬＥＤなどによる文字情報の表示などがある。また、この警報用表示端末機９には、図１に示すように、重要設備，精密機器等の嫌振機器１１若しくは手術室１１ａ、危険物１１ｂなどにおける制御装置あるいは放送設備等と電気的に接続する制御信号用配線１２が接続されている。

更に、前記現場地震速報サーバー６の中央演算処理装置に記憶されるプログラムで、前記緊急地震速報のデータが配信されて受信されると、前記記憶装置７から前記所定の建物８の位置データと当該所定の建物８における地盤増幅のデータ、及び振動特性データベース化した当該建物８の部位毎の震度データを中央演算装置に取り込み、前記配信された緊急地震速報のデータを基にして照合し、地震パターンによる建物の基礎部の予測震度と予測到達余裕時間とを所定の計算式で計算するとともに、同じく、地震のパターンによる前記建物の基礎部の予測震度に基づいて前記建物８の部位毎の予測震度を震度データから照合して得ると共に、前記建物８の部位の予測震度が閾値（例えば震度４）を越えた場合に、当該建物８の各部位に対して警報信号及び嫌振機器における制御装置に対する停止信号などを、前記現場地震速報サーバー６から前記所定のネットワーク５に送信させる地震警報プログラム（図示せず）がある。

以上のような構成から成る地震情報による建物の震度予測システム１によって、実際に地震が発生すると、図５に示すように、前記気象庁２から配信された緊急地震速報のデータにより、記憶装置７のデータベースと照合して、前記各建物８の基礎部に地震が届く迄の時間と予測震度とを、前記現場地震速報サーバー６の前記地震警報プログラムで計測する。

その後、前記地震警報プログラムによって、地震パターンに対応した前記建物８の基礎部における予測震度、及び震度データを照合して前記基礎部の予測震度に対応する当該建物８の各部位毎の予測震度を求める。そして、その予測震度が、閾値、例えば、予測震度が４若しくは５、の震度を超える当該建物８の各部位に対して、前記所定のネットワーク５を介して前記建物８の各部位に備えられた警報用表示端末機９に警報信号が送信される。該警報用表示端末機９から警報機によって警報を発するとともに、制御信号用配線１２を介し嫌振機器１１の制御装置に対して運転停止，緊急点検などの制御信号が送信される。

このような伝達システム１により、例えば、発生した地震のＳ波の地震が届くまでに、例えば、１０秒程度の余裕があれば、建物８において、人の安全を図るのは勿論のほか、重要機器の機能維持、更に、手術室の医療機器の機能維持、危険物の安全確保など、物理的な被害を最小に食い止めることができるものである。

本発明に係る地震情報による建物の震度予測システム１の概略構成図である。地震のパターン別の入力地震動の例を示す説明図（Ａ）と、想定した地震の緒元を示す図（Ｂ）である。図２に示す入力地震動に対する建物１の応答加速度の時刻歴を示す説明図である。同建物１，２，３における建物の高さ方向の応答加速度分布を示す説明図である。同建物１，２，３における建物の高さ方向の応答速度分布を示す説明図である。本発明に係る地震情報による建物の震度予測システム１のフロー図である。

符号の説明

１地震情報による建物の震度予測システム、
２気象庁、
３配信業者、
４専用線、
５ネットワーク、
６現場地震速報サーバー、
７記憶装置、
８建物、
９警報用表示端末機、１０ハブ、
１１建機機器、１１ａ手術室、
１１ｂ危険物、
１２制御信号用配線。

Claims

気象庁からの緊急地震速報のデータを配信する配信手段に接続されるとともに所定のネットワークに接続された現場地震速報サーバーと、
前記現場地震速報サーバーに電気的に接続されると共に地震情報を伝えたい建物における所望の各階毎の地震の種類・大きさによって予測される応答解析の結果である震度データを建物毎の振動特性データベースとして入力装置で予め入力されて記憶する記憶装置と、
前記所定のネットワークを介して前記現場地震速報サーバーからの送信された警報信号を受信するとともに警報を発するように前記建物毎における所望の階毎に設けられた警報用表示端末機と、
前記現場地震速報サーバーの中央演算処理装置に記憶されるプログラムで、前記緊急地震速報の地震データが配信されて受信されると、前記記憶装置の振動特性データベースから前記各建物における所望階毎の前記震度データを中央演算装置に取り込み、前記配信された地震データと前記震度データとを照合して、当該地震データの地震パターンから計算される建物の基礎部の予測震度及び予測到達余裕時間と、地震パターンに対応する前記基礎部の予測震度から照合される当該建物の各階毎の予測震度とを前記現場地震速報サーバーから前記建物毎における各階毎の前記警報用表示端末機にネットワークを介して送信させる地震警報プログラムとからなること、
を特徴とする地震情報による建物の震度予測システム。
警報用表示端末機は、嫌振機器の制御装置と電気的に接続され、予測震度が閾値の震度より高い場合には所定の制御信号が現場地震速報サーバーから前記警報用表示端末機を介して前記制御装置に発信されること、
を特徴とする請求項１に記載の地震情報による建物の震度予測システム。