JP6560609B2 - Seismic intensity measuring apparatus and method - Google Patents
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Description
本発明は、地震被害推定値の一種であるSI値の算出に好適な、構造物モデルの固有周期の数列を設定する技術に関するものである。 The present invention relates to a technique for setting a sequence of natural periods of a structure model suitable for calculating an SI value that is a kind of estimated earthquake damage value.
地震が発生した場合に、地震の強度に応じて各種のシステムを制御して、被害の拡大や二次災害の発生を防止するための装置として制御用地震計がある。制御用地震計は、交通機関、都市ガス、電力、水道等の各種施設に組み入れられ、地震被害の推定演算の結果から必要に応じてシステムを緊急停止させるように制御している。都市ガスの施設の制御用地震計においては、地震被害推定値の一種であるSI(Spectrum Intensity)値を地震動の強度の尺度としている(特許文献1、特許文献2参照)。
There is a control seismometer as a device for controlling various systems according to the intensity of an earthquake and preventing the occurrence of damage and the occurrence of a secondary disaster when an earthquake occurs. The seismometer for control is incorporated in various facilities such as transportation, city gas, electric power, water supply, etc., and is controlled so that the system is urgently stopped as required from the result of the estimation calculation of earthquake damage. In a seismometer for controlling city gas facilities, an SI (Spectrum Intensity) value, which is a kind of estimated earthquake damage value, is used as a measure of the intensity of ground motion (see
特許文献1、特許文献2に開示された制御用地震計は、1自由度1質点減衰系の構造物モデルの運動方程式を満たす演算部に地震動の加速度を入力して速度応答を時々刻々と求め、速度応答の最大値Svから推定SI値を演算するようにしている。速度応答は構造物への破壊エネルギーと相関を持つ。
The control seismometers disclosed in
SI値演算の重要なパラメータの1つとして、構造物モデルの固有周期の数がある。これは、固有周期T=0.1secから2.5secまでの区間を幾つに区切るかという刻みの数である。固有周期Tの刻み数を多くする(刻み幅を小さくする)方がSI値の精度は良くなる。 One important parameter for the SI value calculation is the number of natural periods of the structure model. This is the number of steps for dividing the interval from the natural period T = 0.1 sec to 2.5 sec. Increasing the number of steps of the natural period T (decreasing the step size) improves the accuracy of the SI value.
しかし、固有周期Tの刻み数を多くすると、コンピュータの演算量が多くなるので、安価な製品を提供するための限られた能力のコンピュータでSI値を演算することが困難となり、またコンピュータの消費電力や発熱の増加が設計上の問題となる。したがって、固有周期Tの刻み数(あるいは刻み幅)と消費電力とのバランスを取るための固有周期Tの決定方法を改善する必要があった。 However, if the number of steps of the natural period T is increased, the amount of calculation of the computer increases, so that it becomes difficult to calculate the SI value with a computer having a limited ability to provide an inexpensive product, and the consumption of the computer Increase in power and heat generation becomes a design problem. Therefore, it has been necessary to improve the determination method of the natural period T for balancing the number of steps (or step width) of the natural period T and the power consumption.
従来は、固有周期Tを経験的な刻み(例えば等差数列)で決定し、過去の著名な地震や周波数特性に特徴のある様々な地震波の加速度をSI値の演算式に入力するシミュレーションを行ない、統計的な観点でSI値の推定精度を評価することで固有周期Tの設定が妥当かどうかを評価していた。 Conventionally, the natural period T is determined by empirical steps (for example, an arithmetic progression), and simulations are performed in which accelerations of various well-known earthquakes and various seismic waves characterized by frequency characteristics are input to SI value arithmetic expressions. The evaluation of the SI value estimation accuracy from a statistical point of view evaluates whether the setting of the natural period T is appropriate.
このため、SI値の推定精度に満足できない場合は、固有周期Tの刻みをより細かくしたり、途中で刻み幅を変えたりして、再度シミュレーションを行なうという試行錯誤のため時間を要した。また、以上のような評価手法によると、シミュレーションに使用した地震波においてはSI値の推定精度を保証できるが、それ以外の地震波に対する精度は保証できないという問題点があった。 For this reason, when the estimation accuracy of the SI value cannot be satisfied, it takes time for trial and error to perform the simulation again by making the step of the natural period T finer or changing the step size in the middle. In addition, according to the evaluation method as described above, the estimation accuracy of the SI value can be guaranteed for the seismic wave used in the simulation, but there is a problem that the accuracy for other seismic waves cannot be guaranteed.
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、SI値の算出に好適で、かつSI値の算出に要する演算量を抑えることができる固有周期の数列を、試行錯誤に依らない方法で短時間で設定することができる地震動強度測定装置および方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problem, and is a method that does not rely on trial and error to calculate a sequence of natural periods that is suitable for calculating an SI value and that can suppress the amount of calculation required to calculate the SI value. An object of the present invention is to provide a seismic intensity measuring apparatus and method that can be set in a short time.
本発明の地震動強度測定装置は、構造物モデルの運動方程式を用いて、地震動の加速度に対する最大速度応答を算出する最大速度応答演算手段と、前記構造物モデルの固有周期を決定する調整時に、規定された2つの固有周期を1つずつ順番に前記最大速度応答演算手段に対して設定する固有周期設定手段と、調整時に地震動の加速度の代わりに、正弦波加速度の値を前記最大速度応答演算手段に入力する加速度入力手段と、調整時に前記最大速度応答演算手段が算出した最大速度応答を基に、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を、前記固有周期設定手段が設定した固有周期別に求める周期幅導出手段と、前記固有周期設定手段が設定した2つの固有周期と、これらの固有周期別に前記周期幅導出手段が求めた入力正弦波加速度の周期幅とから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅と固有周期との関係を示す数式を求める周期幅算出式導出手段と、この周期幅算出式導出手段が求めた数式を用いて、固有周期が規定された下限値から上限値を超えるまでの固有周期の個数を算出する固有周期算出手段と、固有周期の数列の項数が前記固有周期の個数と一致し、数列の初項が前記下限値と一致し、かつ数列の最終項が前記上限値と一致するように、固有周期の等比数列を求め、この等比数列を前記最大速度応答演算手段に設定して前記構造物モデルの固有周期を確定させる固有周期修正手段とを備えることを特徴とするものである。 The seismic motion strength measuring device of the present invention uses a structure model equation of motion, a maximum speed response calculating means for calculating a maximum speed response to the acceleration of the ground motion, and an adjustment for determining a natural period of the structure model. A natural period setting means for setting the two natural periods one by one to the maximum speed response calculating means one by one, and a sine wave acceleration value instead of the seismic acceleration at the time of adjustment. The natural period setting means sets the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value, based on the acceleration input means that inputs to the maximum speed response calculated by the maximum speed response calculation means during adjustment. Period width deriving means obtained for each natural period, two natural periods set by the natural period setting means, and an input sine wave obtained by the period width deriving means for each natural period A period width calculation formula deriving unit that obtains a formula indicating the relationship between the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value and the natural period from the cycle width of the speed, and the period width calculation formula deriving unit Using the mathematical formula, the natural period calculating means for calculating the number of natural periods until the natural period exceeds the specified lower limit value and the upper limit value, and the number of terms in the sequence of natural periods is the same as the number of natural periods, A geometric sequence having a natural period is determined so that the first term of the sequence matches the lower limit value and the last term of the sequence matches the upper limit value, and the geometric sequence is set in the maximum speed response calculating means. And natural period correcting means for determining the natural period of the structure model.
また、本発明の地震動強度測定装置の1構成例は、さらに、前記最大速度応答演算手段が算出した最大速度応答を基にSI値を算出するSI値演算手段を備え、前記最大速度応答演算手段は、地震動強度測定時に、地震動の加速度に応じた最大速度応答を、前記固有周期修正手段が設定した固有周期別に算出することを特徴とするものである。
また、本発明の地震動強度測定装置の1構成例において、前記加速度入力手段は、前記固有周期設定手段が設定した固有周期に対応する周期範囲の中で正弦波加速度の周期を変えながら前記最大速度応答演算手段に正弦波加速度の値を入力することを特徴とするものである。
また、本発明の地震動強度測定装置の1構成例において、前記SI値の目標精度は、入力正弦波加速度の周期が、前記固有周期設定手段が設定した固有周期と等しいときに得られた最大速度応答を100%としたときの最大速度応答の正規化値で規定され、前記周期幅導出手段は、最大速度応答の正規化値が目標精度以上となる入力正弦波加速度の周期の範囲を、SI値の目標精度を満たす周期幅とすることを特徴とするものである。
また、本発明の地震動強度測定装置の1構成例において、前記固有周期算出手段は、前記下限値を固有周期の数列の初項とし、固有周期の数列の最終項が前記上限値を超えるまで、固有周期の数列の現在の最終項から、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を算出して、この周期幅と固有周期の数列の現在の最終項とに基づいて固有周期の数列の新たな最終項を算出することを繰り返すことにより、固有周期の数列を求めて前記固有周期の個数を算出することを特徴とするものである。
また、本発明の地震動強度測定装置の1構成例において、前記固有周期設定手段が設定する2つの固有周期のうち一方は前記下限値であり、他方は前記上限値である。
In addition, one configuration example of the seismic intensity measurement apparatus of the present invention further includes SI value calculation means for calculating an SI value based on the maximum speed response calculated by the maximum speed response calculation means, and the maximum speed response calculation means. Is characterized in that, at the time of measuring the seismic intensity, a maximum speed response corresponding to the acceleration of the seismic motion is calculated for each natural period set by the natural period correcting means.
Further, in one configuration example of the seismic intensity measuring device of the present invention, the acceleration input means changes the maximum speed while changing the period of the sinusoidal acceleration within a period range corresponding to the natural period set by the natural period setting means. The value of the sine wave acceleration is input to the response calculation means.
Further, in one configuration example of the seismic intensity measuring device of the present invention, the target accuracy of the SI value is the maximum speed obtained when the period of the input sine wave acceleration is equal to the natural period set by the natural period setting means. The period width deriving means defines the range of the period of the input sine wave acceleration in which the normalized value of the maximum speed response is equal to or higher than the target accuracy as SI It is characterized by having a period width that satisfies the target accuracy of the value.
Further, in one configuration example of the seismic intensity measurement device of the present invention, the natural period calculation means, the lower limit value as the first term of the natural period number sequence, until the last term of the natural period number sequence exceeds the upper limit value, The period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value is calculated from the current last term of the natural period sequence, and the natural period of the natural period is calculated based on this period width and the current final term of the natural period sequence. By repeating the calculation of a new last term in the sequence, the sequence of natural cycles is obtained, and the number of natural cycles is calculated.
Moreover, in one configuration example of the seismic intensity measurement device of the present invention, one of the two natural periods set by the natural period setting means is the lower limit value, and the other is the upper limit value.
また、本発明の地震動強度測定方法は、構造物モデルの固有周期を決定する調整時に、規定された2つの固有周期を1つずつ順番に最大速度応答演算手段に対して設定する固有周期設定ステップと、調整時に正弦波加速度の値を前記最大速度応答演算手段に入力する加速度入力ステップと、調整時に前記最大速度応答演算手段が構造物モデルの運動方程式を用いて最大速度応答を算出する第1の最大速度応答演算ステップと、この第1の最大速度応答演算ステップで算出した最大速度応答を基に、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を、前記固有周期設定ステップで設定した固有周期別に求める周期幅導出ステップと、前記固有周期設定ステップで設定した2つの固有周期と、これらの固有周期別に前記周期幅導出ステップで求めた入力正弦波加速度の周期幅とから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅と固有周期との関係を示す数式を求める周期幅算出式導出ステップと、この周期幅算出式導出ステップで求めた数式を用いて、固有周期が規定された下限値から上限値を超えるまでの固有周期の個数を算出する固有周期算出ステップと、固有周期の数列の項数が前記固有周期の個数と一致し、数列の初項が前記下限値と一致し、かつ数列の最終項が前記上限値と一致するように、固有周期の等比数列を求め、この等比数列を前記最大速度応答演算手段に設定して前記構造物モデルの固有周期を確定させる固有周期修正ステップとを含むことを特徴とするものである。 The seismic intensity measurement method of the present invention also includes a natural period setting step for setting two specified natural periods one by one to the maximum speed response calculating means one by one at the time of adjustment for determining the natural period of the structure model. And an acceleration input step for inputting a value of a sinusoidal acceleration to the maximum speed response calculating means during adjustment, and a first speed response in which the maximum speed response calculating means calculates a maximum speed response using an equation of motion of a structure model during adjustment. Based on the maximum speed response calculation step and the maximum speed response calculated in the first maximum speed response calculation step, the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value is set in the natural period setting step. A period width deriving step determined for each natural period, two natural periods set in the natural period setting step, and the period width deriving step for each natural period A period width calculation formula deriving step for obtaining a mathematical expression indicating the relationship between the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value and the natural period from the obtained cycle width of the input sine wave acceleration, and this period width calculation formula Using the mathematical formula obtained in the derivation step, the natural period calculation step for calculating the number of natural periods from the lower limit value to which the natural period exceeds the upper limit value, and the number of terms in the sequence of natural periods is the natural period The geometric sequence of the natural period is determined so that the first term of the sequence matches the lower limit value, and the last term of the sequence matches the upper limit value, and the geometric sequence is determined as the maximum speed response. And a natural period correcting step for setting the natural period of the structure model by setting in the calculation means.
本発明によれば、規定された2つの固有周期を1つずつ順番に最大速度応答演算手段に対して設定し、正弦波加速度の値を最大速度応答演算手段に入力し、最大速度応答演算手段が構造物モデルの運動方程式を用いて算出した最大速度応答を基に、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を、固有周期設定手段が設定した固有周期別に求め、固有周期設定手段が設定した2つの固有周期と、これらの固有周期別に周期幅導出手段が求めた入力正弦波加速度の周期幅とから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅と固有周期との関係を示す数式を求め、この数式を用いて、固有周期が規定された下限値から上限値を超えるまでの固有周期の個数を算出し、固有周期の数列の項数が固有周期の個数と一致し、数列の初項が下限値と一致し、かつ数列の最終項が上限値と一致するように、固有周期の等比数列を求め、この等比数列を最大速度応答演算手段に設定して構造物モデルの固有周期を確定させることにより、SI値の算出に好適で、かつSI値の算出に要する演算量を抑えることができる固有周期の数列を、試行錯誤に依らない方法で短時間で設定することができる。 According to the present invention, the two specified natural periods are sequentially set to the maximum speed response calculation means one by one, the value of the sine wave acceleration is input to the maximum speed response calculation means, and the maximum speed response calculation means Based on the maximum speed response calculated using the equation of motion of the structure model, the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value is obtained for each natural period set by the natural period setting means, and the natural period is set. From the two natural periods set by the means and the period width of the input sine wave acceleration determined by the period width deriving means for each natural period, the period width and natural period of the input sine wave acceleration satisfying the target accuracy of the SI value, Using this mathematical expression, the number of natural periods from the lower limit value to which the natural period exceeds the upper limit value is calculated, and the number of terms in the natural period sequence is the number of natural periods. Match, first in the sequence The natural period geometric sequence is calculated so that the final term of the sequence matches the upper limit value, and this geometric sequence is set as the maximum speed response calculation means so that the natural period of the structure model By determining the above, it is possible to set a sequence of natural periods that is suitable for the calculation of the SI value and that can suppress the amount of calculation required for the calculation of the SI value in a short time by a method that does not depend on trial and error.
[発明の原理]
本発明では、試行錯誤不要で、最悪でも目標精度を満たすSI値が求められる固有周期Tの数列を、以下のような手法で定めることができる。
上記のとおり、SI値を演算する際には、構造物を1自由度1質点減衰系で数式モデル化し、計測した地震動を入力加速度として構造物の速度応答を求め、この速度応答からSI値を求める。通常の木造家屋やコンクリート建築物の固有周期は0.1〜2.5secである。したがって、構造物モデルについても、0.1〜2.5secの固有周期を設定する。
[Principle of the Invention]
In the present invention, a sequence of natural periods T for which an SI value that satisfies the target accuracy at the worst is obtained without trial and error can be determined by the following method.
As described above, when calculating the SI value, the structure is mathematically modeled with a one-degree-of-freedom one-mass point damping system, and the velocity response of the structure is obtained using the measured seismic motion as the input acceleration, and the SI value is calculated from this velocity response. Ask. The natural period of ordinary wooden houses and concrete buildings is 0.1 to 2.5 sec. Therefore, a natural period of 0.1 to 2.5 sec is set for the structure model.
本発明では、このような速度応答の演算手段を利用して、ある固有周期Tを持つ1自由度1質点減衰系の構造物モデルに、様々な周期の正弦波加速度を入力してSv値(最大速度応答)を求める。Sv値の大小とSI値の精度は相関がある。図1は入力正弦波加速度の周期TsとSv値との関係の1例を示す図である。図1の例では、固有周期T=2.5secとし、入力正弦波加速度の周期Tsを横軸にとり、Sv値の正規化値を縦軸にとっている。Sv値の正規化値は、Ts=T=2.5secのときのSv値を100%としている。 In the present invention, by using such speed response calculation means, sinusoidal accelerations of various periods are inputted to a structure model of a one-degree-of-freedom one-mass point attenuation system having a certain natural period T, and Sv values ( Find the maximum speed response. There is a correlation between the magnitude of the Sv value and the accuracy of the SI value. FIG. 1 is a diagram showing an example of the relationship between the input sine wave acceleration cycle Ts and the Sv value. In the example of FIG. 1, the natural period T = 2.5 sec, the period Ts of the input sine wave acceleration is taken on the horizontal axis, and the normalized value of the Sv value is taken on the vertical axis. The normalized value of the Sv value is 100% of the Sv value when Ts = T = 2.5 sec.
図1に示すように、Sv値は、入力正弦波加速度の周期Tsと固有周期Tとが等しい場合が最大となり、入力正弦波加速度の周期Tsが固有周期Tから離れると小さくなる。Sv値が小さくなるということは、SI値の精度が悪くなることを示す。よって、目標精度以上のSI値の精度が確保できる入力正弦波加速度の周期幅wは、図1に示すように一意に決まる。 As shown in FIG. 1, the Sv value is maximized when the input sine wave acceleration period Ts is equal to the natural period T, and decreases when the input sine wave acceleration period Ts departs from the natural period T. The smaller Sv value indicates that the accuracy of the SI value is worsened. Therefore, the period width w of the input sine wave acceleration that can ensure the accuracy of the SI value equal to or higher than the target accuracy is uniquely determined as shown in FIG.
図2は入力正弦波加速度の周期TsとSv値との関係を示す曲線を1自由度1質点減衰系の固有周期T毎に記載した図である。この図2では、T1=0.1secからTn=2.5secまでの各固有周期Tについて、入力正弦波加速度の周期TsとSv値との関係を示す曲線C1,C2,C3,・・・・,Cn-2,Cn-1,Cnを記載している。w1,w2,w3,・・・・,wn-2,wn-1,wnは、それぞれ固有周期T1,T2,T3,・・・・,Tn-2,Tn-1,Tnに関して、SI値の目標精度が確保できる入力正弦波加速度の周期幅を示している。 FIG. 2 is a diagram in which a curve showing the relationship between the period Ts of the input sine wave acceleration and the Sv value is described for each natural period T of the one-degree-of-freedom one-mass point damping system. In FIG. 2, for each natural period T from T 1 = 0.1 sec to T n = 2.5 sec, curves C 1 , C 2 , C 3 showing the relationship between the period Ts of the input sine wave acceleration and the Sv value. ,..., C n-2 , C n-1 , C n are described. w 1, w 2, w 3 , ····, w n-2, w n-1, w n are each natural period T 1, T 2, T 3 , ····, T n-2, Regarding T n-1 and T n , the period width of the input sine wave acceleration that can ensure the target accuracy of the SI value is shown.
図2から分かる特徴を整理すると、以下のようになる。
(I)固有周期Tが短いと固有周期Tに比例してSv値が小さくなり、固有周期Tが長いとSv値が大きくなる。
(II)固有周期Tが短いと、固有周期Tから入力正弦波加速度の周期Tsが外れたときのSv値の落ち込みが大きくなり(周期Tsに対するSv値の変化が急になる)、固有周期Tが長いと、固有周期Tから入力正弦波加速度の周期Tsが外れたときのSv値の落ち込みが小さくなる。
The features understood from FIG. 2 are summarized as follows.
(I) When the natural period T is short, the Sv value decreases in proportion to the natural period T, and when the natural period T is long, the Sv value increases.
(II) When the natural period T is short, the drop in the Sv value when the input sine wave acceleration period Ts deviates from the natural period T (the Sv value changes rapidly with respect to the period Ts), and the natural period T Is longer, the drop in the Sv value when the input sine wave acceleration period Ts deviates from the natural period T becomes smaller.
[実施の形態]
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。図3は本発明の実施の形態に係る地震動強度測定装置の構成を示すブロック図である。地震動強度測定装置は、地震動の加速度を検出する加速度計1と、構造物モデルの運動方程式を用いて、地震動の加速度に対するSv値を算出するSv値演算部2(最大速度応答演算手段)と、固有周期Tの調整時に、規定された2つの固有周期を1つずつ順番にSv値演算部2に対して設定する固有周期設定部3と、固有周期Tの調整時に地震動の加速度の代わりに、正弦波加速度の値をSv値演算部2に入力する加速度入力部4と、Sv値演算部2が算出したSv値を基に、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を、固有周期設定部3が設定した固有周期別に求める周期幅導出部5と、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅と固有周期Tとの関係を示す数式を求める周期幅算出式導出部6と、周期幅算出式導出部6が求めた数式を用いて、下限値から上限値を超えるまでの固有周期Tの個数を算出する固有周期算出部7と、固有周期Tの数列を修正して構造物モデルの固有周期Tを確定させる固有周期修正部8と、Sv値演算部2が算出したSv値を基にSI値を算出するSI値演算部9と、SI値演算部9の算出結果を表示する表示部10とを備えている。
[Embodiment]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 3 is a block diagram showing the configuration of the seismic intensity measuring apparatus according to the embodiment of the present invention. The seismic intensity measuring apparatus includes an accelerometer 1 that detects acceleration of seismic motion, an Sv value calculation unit 2 (maximum speed response calculation means) that calculates an Sv value for the acceleration of seismic motion using the motion equation of the structure model, When adjusting the natural period T, the natural period setting unit 3 that sets the two specified natural periods one by one to the Sv value calculation unit 2 in order, and instead of the acceleration of the seismic motion when adjusting the natural period T, Based on the acceleration input unit 4 that inputs the value of the sine wave acceleration to the Sv value calculation unit 2 and the Sv value calculated by the Sv value calculation unit 2, the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value is A period width deriving unit 5 for each natural period set by the natural period setting unit 3, and a period width calculating expression for obtaining a formula indicating the relationship between the period width of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value and the natural period T Part 6 and period width calculation formula The natural period calculation unit 7 for calculating the number of natural periods T from the lower limit value to the upper limit value using the formula obtained by the output unit 6, and the natural period of the structure model by correcting the sequence of the natural periods T The natural period correction unit 8 for determining T, the SI value calculation unit 9 for calculating the SI value based on the Sv value calculated by the Sv value calculation unit 2, and the display unit 10 for displaying the calculation result of the SI value calculation unit 9 And.
次に、本実施の形態の地震動強度測定装置の固有周期調整時の動作を図4を用いて説明する。図4は固有周期調整時の動作を説明するフローチャートである。
最初に、固有周期設定部3は、構造物モデルの規定された2つの固有周期Ta,Tb(Ta<Tb)のうち一方の固有周期TaをSv値演算部2に対して設定する(図4ステップS1)。本実施の形態では、SI値を求める際の固有周期Tの既知の下限値0.1secをTaとする。
Next, the operation | movement at the time of natural period adjustment of the seismic intensity measurement apparatus of this Embodiment is demonstrated using FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining the operation during natural period adjustment.
First, the natural
加速度入力部4は、周期的に変化する正弦波加速度の値をSv値演算部2に入力する(図4ステップS2)。
Sv値演算部2は、加速度入力部4から入力された正弦波加速度に応じたSv値を算出する(図4ステップS3)。
The
The Sv
構造物を単純化すると,運動方向が1方向で固有周期Tが1つだけの、1つの重りとバネとダンパーとから構成された、1自由度1質点減衰系で表される。この構造物モデルの運動方程式は式(1)、式(2)で表現できる。
a(t)+2hωv(t)+ω2d(t)=−y(t) ・・・(1)
ω=2π/T ・・・(2)
When the structure is simplified, the structure is represented by a one-degree-of-freedom one-mass point damping system composed of one weight, a spring, and a damper having a single direction of motion and a single natural period T. The equation of motion of this structure model can be expressed by Equation (1) and Equation (2).
a (t) + 2hωv (t) + ω 2 d (t) = − y (t) (1)
ω = 2π / T (2)
y(t)は入力加速度[cm/sec2]、a(t)は加速度応答[Gal]、v(t)は速度応答[cm/sec]、d(t)は変位応答[cm]、hは減衰定数である。式(1)を解くと、地盤の加速度y(t)の入力に対して速度応答v(t)を求める式(3)が得られる。 y (t) is the input acceleration [cm / sec 2 ], a (t) is the acceleration response [Gal], v (t) is the velocity response [cm / sec], d (t) is the displacement response [cm], h Is an attenuation constant. When equation (1) is solved, equation (3) for obtaining the velocity response v (t) with respect to the input of ground acceleration y (t) is obtained.
Sv値演算部2は、加速度入力部4から入力された正弦波加速度をy(t)として、式(3)に代入することにより、速度応答v(t)を算出する。Sv値は、次式に示すように速度応答v(t)の絶対値の最大値である。
Sv[cm/sec]=|v(t)|max ・・・(4)
The Sv
Sv [cm / sec] = | v (t) | max (4)
こうして、Sv値演算部2は、入力正弦波加速度に応じたSv値を算出することができる。なお、以上のような構造物モデルと、式(1)〜式(4)については、文献「古川 洋之,田久保 光,簗田 貴,市田 俊司,清水 善久,小金丸 健一,中山 渉,“インテリジェント地震センサの開発,アズビル株式会社,制御技術研究報告Savemation Review,1999年8月発行号」に開示されている。
Thus, the Sv
Sv値の算出完了後、加速度入力部4は、固有周期設定部3が設定した固有周期T=Ta=0.1secに対して所定の周期範囲Eaの正弦波加速度を入力し終えたかどうかを判定し(図4ステップS4)、正弦波加速度を入力し終えていない場合には、例えば現在の正弦波加速度の周期に所定幅を加えることでEaの範囲内で正弦波加速度の周期を変更し(図4ステップS5)、変更後の正弦波加速度の値をSv値演算部2に入力する(ステップS2)。こうして、正弦波加速度の周期を例えば所定幅ずつ増やしながら周期範囲Eaの各正弦波加速度についてSv値を算出し終えるまで、ステップS2〜S5の処理が正弦波加速度の周期毎に実行される。
After completing the calculation of the Sv value, whether the
周期範囲Eaの各正弦波加速度についてSv値を算出し終えた後(図6ステップS4においてYES)、周期幅導出部5は、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅waを求める(図4ステップS6)。本実施の形態では、SI値の目標精度は、入力正弦波加速度の周期が固有周期Tと等しいときに得られたSv値を100%としたときのSv値の正規化値で規定されている。本実施の形態の例では、目標精度を例えば95%と設定している。
After completing the calculation of the Sv value for each sine wave acceleration in the cycle range E a (YES in step S4 in FIG. 6), the cycle
したがって、目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅waは、図5(A)に示すようにSv値の正規化値が目標精度以上となる入力正弦波加速度の周期の範囲である。また、入力正弦波加速度の上記の周期範囲Eaは、周期0.1sec(=Ta)を中心として設定され、予め想定される周期幅waを含み、かつ周期幅waよりも十分に広くなるように設定されている。 Accordingly, the cycle width w a of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy is a range of the cycle of the input sine wave acceleration in which the normalized value of the Sv value is equal to or greater than the target accuracy, as shown in FIG. Further, the above-mentioned period range E a of the input sine wave acceleration is set with a period of 0.1 sec (= T a ) as the center, includes a period width w a assumed in advance, and is sufficiently larger than the period width w a. It is set to be wide.
周期幅waの導出完了後、固有周期設定部3は、構造物モデルの規定された2つの固有周期Ta,Tbについて入力正弦波加速度の周期幅を導出し終えたかどうかを判定し(図4ステップS7)、入力正弦波加速度の周期幅を導出し終えていない場合には、2つの固有周期Ta,Tbのうち他方の固有周期TbをSv値演算部2に対して設定し(図4ステップS8)、ステップS2に戻る。本実施の形態では、SI値を求める際の固有周期Tの既知の上限値2.5secをTbとする。こうして、固有周期T=Tb=2.5secの場合について、ステップS2〜S6の処理が実行される。
After completing the derivation of the period width w a , the natural
ただし、固有周期T=Tb=2.5secの場合、加速度入力部4は、固有周期T=Tb=2.5secに対して所定の周期範囲Ebの正弦波加速度の値をSv値演算部2に入力する(ステップS2)。このとき、加速度入力部4は、上記と同様に、正弦波加速度の周期を例えば所定幅ずつ増やしながら周期範囲Ebの正弦波加速度の値をSv値演算部2に入力する。また、周期幅導出部5は、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅wbを求める(ステップS6)。
However, when the natural period T = T b = 2.5 sec, the
SI値の目標精度の定義は上記のとおりであるが、ここでは固有周期T=Tb=2.5secなので、目標精度は、入力正弦波加速度の周期が固有周期T=Tb=2.5secと等しいときに得られたSv値を100%としたときのSv値の正規化値で規定される(図5(B))。目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅wbは、図5(B)に示すようにSv値の正規化値が目標精度(95%)以上となる入力正弦波加速度の周期の範囲である。入力正弦波加速度の周期範囲Ebは、周期2.5sec(=Tb)を中心として設定され、予め想定される周期幅wbを含み、かつ周期幅wbよりも十分に広くなるように設定されている。 The definition of the target accuracy of the SI value is as described above. Here, since the natural period T = T b = 2.5 sec, the target accuracy is that the period of the input sine wave acceleration is the natural period T = T b = 2.5 sec. Is defined by the normalized value of the Sv value when the Sv value obtained when it is equal to 100% (FIG. 5B). The input sinusoidal acceleration cycle width w b that satisfies the target accuracy is the range of the input sinusoidal acceleration cycle in which the normalized value of the Sv value is equal to or greater than the target accuracy (95%), as shown in FIG. . The period range E b of the input sine wave acceleration is set around a period of 2.5 sec (= T b ), includes a period width w b assumed in advance, and is sufficiently wider than the period width w b. Is set.
構造物モデルの規定された2つの固有周期Ta,Tbについて入力正弦波加速度の周期幅wa,wbを導出し終えた後(ステップS7においてYES)、周期幅算出式導出部6は、固有周期Ta,Tbと入力正弦波加速度の周期幅wa,wbとから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅wと固有周期Tとの関係を示す数式を求める(図4ステップS9)。固有周期Tに対して、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅wは以下のような一次式で表すことができる。
w=αT+β ・・・(5)
After deriving the period widths w a and w b of the input sine wave acceleration for the two natural periods Ta and T b defined in the structure model (YES in step S7), the period width calculation
w = αT + β (5)
式(5)の数式における係数α,βは、固有周期Ta,Tbと入力正弦波加速度の周期幅wa,wbとをパラメータとして連立方程式を解くことで、次式のように求めることができる。 The coefficients α and β in the equation (5) are obtained as follows by solving simultaneous equations using the natural periods T a and T b and the input sinusoidal acceleration period widths w a and w b as parameters. be able to.
次に、固有周期算出部7は、周期幅算出式導出部6が求めた数式を用いて、固有周期T=0.1secから2.5secを超えるまでの固有周期Tの個数を算出する(図4ステップS10)。ステップS6の処理により、固有周期T=T1=Ta=0.1secのときにSI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅w1=waは既知である。SI値の目標精度を確保できる次の固有周期T2は、周期幅w1と、固有周期T1と、固有周期T2の目標精度の最小値になる入力正弦波加速度の周期Tm1とから、式(8)、式(9)のように得ることができる。
Next, the natural
式(8)、式(9)に式(1)を代入して解くと、以下のような式(10)が得られる。 Substituting equation (1) into equations (8) and (9) and solving, the following equation (10) is obtained.
したがって、固有周期算出部7は、算出する固有周期Tが2.5secを超えるまで、固有周期T=T2,T3,T4,・・・・を順番に1つずつ式(10)により算出すればよい。つまり、固有周期算出部7は、下限値0.1secを固有周期Tの数列の初項T1とし、固有周期Tの数列の最終項が上限値2.5secを超えるまで、固有周期Tの数列の現在の最終項Tiから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅wiを算出して、この周期幅wiと固有周期Tの数列の現在の最終項Tiとに基づいて固有周期Tの数列の新たな最終項Ti+1を算出することを繰り返すことにより、固有周期Tの数列を求めて固有周期Tの個数を決定する。
Therefore, the natural
ただし、固有周期T2を算出しようとする段階では、初項T1が同時に最終項であり、周期幅w1=waが既知なので、周期幅w1を改めて算出する必要はなく、周期幅w1と最終項T1とを用いて新たな最終項T2を算出すればよい。 However, at the stage to be calculated natural period T 2, a last term initial term T 1 is at the same time, since the period width w 1 = w a is known, there is no need to re-calculate the period width w 1, cycle width A new final term T 2 may be calculated using w 1 and the final term T 1 .
こうして、SI値の目標精度を確保できる固有周期Tの個数nを求めることができる。本実施の形態の固有周期算出部7が算出した固有周期Tと周期幅wの1例を表1に示す。この表1の例では、固有周期Tの個数n=24である。なお、表1に示した固有周期Tの数列は等比数列となっている。
In this way, the number n of natural periods T that can ensure the target accuracy of the SI value can be obtained. Table 1 shows an example of the natural period T and the period width w calculated by the natural
表1から明らかなように、固有周期算出部7が求めた固有周期Tの数列では、初項の固有周期T1=0.1secは固有周期Tの既知の下限値0.1secと一致するものの、最終項の固有周期T24=2.69327secが固有周期Tの既知の上限値2.5secと一致しない。
As is clear from Table 1, in the sequence of the natural period T obtained by the natural
そこで、固有周期修正部8は、固有周期Tの数列の項数が前記固有周期Tの個数nと一致し、固有周期Tの数列の初項が固有周期Tの規定された範囲の下限値0.1secと一致し、かつ固有周期Tの数列の最終項が固有周期Tの規定された範囲の上限値2.5secと一致するように、固有周期Tの修正された等比数列を求める(図4ステップS11)。
Therefore, the natural
固有周期Tの等比数列の項数をn=24とし、初項T1を0.1sec、最終項Tnを2.5secとした場合の、等比数列の公比rは以下の式(11)のように得ることができる。 When the number of terms in the geometric sequence of the natural period T is n = 24, the initial term T 1 is 0.1 sec, and the final term T n is 2.5 sec, the common ratio r of the geometric sequence is expressed by the following formula ( 11).
この公比rを用いて固有周期Tの等比数列の各項Ti(ここではi=2,3,4,・・・・)は式(12)のように求めることができる。
Ti=T1ri-1 ・・・(12)
Using this common ratio r, each term Ti (here, i = 2, 3, 4,...) Of the geometric sequence of the natural period T can be obtained as shown in Expression (12).
T i = T 1 r i-1 (12)
固有周期修正部8は、式(11)、式(12)を用いて固有周期T=T2,T3,T4,・・・・,Tn-1を算出すればよい。このときの固有周期Tの等比数列の刻み幅は、ステップS10で求めた固有周期Tの数列の刻み幅よりも狭くなる。したがって、固有周期修正部8が算出した固有周期Tの等比数列で確保できるSI値の精度は、ステップS10で求めた固有周期Tの数列で確保できるSI値の精度と同等か、あるいはそれ以上の良い結果が得られる。本実施の形態の固有周期修正部8が算出した固有周期Tの等比数列の1例を表2に示す。
The natural
固有周期修正部8は、算出した固有周期Tの等比数列T1,T2,T3,・・・・,Tnを、構造物モデルの固有周期TとしてSv値演算部2に設定する(図4ステップS12)。以上で、固有周期Tの調整動作が終了する。
The natural
図6は本実施の形態の地震動強度測定装置の地震動強度測定時の動作を説明するフローチャートである。実際の地震動強度測定では、加速度計1が地震動の加速度を検出する(図6ステップS20)。
FIG. 6 is a flowchart for explaining the operation of the seismic intensity measuring device of the present embodiment when measuring seismic intensity. In actual seismic intensity measurement, the
Sv値演算部2は、加速度計1が検出した地震動の加速度に応じたSv値を固有周期T毎に算出する(図6ステップS21)。
SI値演算部9は、以下の式(13)によりSI値を算出する(図6ステップS22)。
The Sv
The SI
すなわち、SI値演算部9は、Sv値演算部2が固有周期T別に算出した値Sv(T)を積分して2.4で除算すればよい。
表示部10は、SI値演算部9が算出したSI値を表示する(図6ステップS23)。なお、ここでは、SI値の処理の1例としてSI値を表示する例で説明しているが、SI値演算部9が算出したSI値の情報を装置の外部に送信するようにしてもよいことは言うまでもない。
That is, the SI
The
以上のように、本実施の形態では、SI値の算出に好適で、かつSI値の算出に要する演算量を抑えることができる固有周期Tの数列を、試行錯誤に依らない方法で短時間で設定することができる。コンパクトかつ耐ノイズ性を達成するために、演算部と加速計を一体型とし、屋外に設置するような地震動強度測定装置の場合、製品の消費電力は少なければ少ないほうが良い。しかし、演算部で行なう被害推定値のSI演算は、精度を上げるほど時間当りの演算回数が多くなるため、消費電力の低減と精度向上はトレードオフの関係にあった。 As described above, according to the present embodiment, a sequence of natural periods T that is suitable for SI value calculation and that can suppress the amount of calculation required for SI value calculation can be obtained in a short time by a method that does not depend on trial and error. Can be set. In order to achieve compactness and noise resistance, in the case of a seismic intensity measuring device that integrates a calculation unit and an accelerometer and is installed outdoors, the power consumption of the product should be as small as possible. However, in the SI calculation of the damage estimation value performed by the calculation unit, the number of calculations per time increases as the accuracy increases, so there is a trade-off relationship between reduction in power consumption and improvement in accuracy.
従来は、上記のとおり、過去に記録された地震波や人工的に作成したいくつかの波形でシミュレーション演算による、統計的な精度確認を行なっていた。したがって、シミュレーションに使用した地震波においてはSI値の推定精度を保証できるが、それ以外の地震波に対する精度は保証できないという問題点があった。 Conventionally, as described above, statistical accuracy has been confirmed by simulation calculations using previously recorded seismic waves and some artificially created waveforms. Therefore, although the estimation accuracy of the SI value can be guaranteed in the seismic wave used for the simulation, there is a problem that the accuracy with respect to other seismic waves cannot be guaranteed.
これに対して、本実施の形態では、SI値の算出に要する演算量を抑えることができ、かつ様々な地震波についてSI値の目標精度を確保することができる固有周期Tの数列の設定が容易に実現可能になる。 On the other hand, in this embodiment, it is easy to set a sequence of natural periods T that can suppress the amount of calculation required to calculate the SI value and can secure the target accuracy of the SI value for various seismic waves. Becomes feasible.
本実施の形態の効果を確認するために、AとB、2つの地震波に対してシミュレーションを行った結果を表3に示す。 In order to confirm the effect of the present embodiment, Table 3 shows the results of simulation for A, B, and two seismic waves.
ここでは、固有周期Tの個数nを2401個、つまり0.001秒刻みで求めたSI値を真値として、n=7の固有周期Tの等比数列を用いて算出したSI値の真値に対する相対誤差と、n=7の固有周期Tの等差数列を用いて算出したSI値の真値に対する相対誤差をそれぞれ求めた。表3から分かるように、A,Bいずれの地震波についても、従来のように固有周期Tの等差数列を用いるよりも、本実施の形態のように等比数列を用いた方が良い精度となった。 Here, the true value of the SI value calculated using the geometric sequence of the natural period T of n = 7, where the number n of natural periods T is 2401, that is, the SI value obtained in increments of 0.001 seconds is a true value. The relative error with respect to the true value of the SI value calculated using the differential sequence of the natural period T with n = 7 was obtained. As can be seen from Table 3, for both A and B seismic waves, it is better to use the geometric sequence as in the present embodiment than to use the arithmetic sequence of the natural period T as in the prior art. became.
本実施の形態で説明した地震動強度測定装置は、CPU(Central Processing Unit)、記憶装置及びインタフェースを備えたコンピュータと、これらのハードウェア資源を制御するプログラムによって実現することができる。CPUは、記憶装置に格納されたプログラムに従って本実施の形態で説明した処理を実行する。 The seismic intensity measurement apparatus described in the present embodiment can be realized by a computer having a CPU (Central Processing Unit), a storage device, and an interface, and a program for controlling these hardware resources. The CPU executes the processing described in the present embodiment in accordance with a program stored in the storage device.
本発明は、地震被害推定値の一種であるSI値を算出する技術に適用することができる。 The present invention can be applied to a technique for calculating an SI value, which is a kind of estimated earthquake damage value.
1…加速度計、2…Sv値演算部、3…固有周期設定部、4…加速度入力部、5…周期幅導出部、6…周期幅算出式導出部、7…固有周期算出部、8…固有周期修正部、9…SI値演算部、10…表示部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記構造物モデルの固有周期を決定する調整時に、規定された2つの固有周期を1つずつ順番に前記最大速度応答演算手段に対して設定する固有周期設定手段と、
調整時に地震動の加速度の代わりに、正弦波加速度の値を前記最大速度応答演算手段に入力する加速度入力手段と、
調整時に前記最大速度応答演算手段が算出した最大速度応答を基に、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を、前記固有周期設定手段が設定した固有周期別に求める周期幅導出手段と、
前記固有周期設定手段が設定した2つの固有周期と、これらの固有周期別に前記周期幅導出手段が求めた入力正弦波加速度の周期幅とから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅と固有周期との関係を示す数式を求める周期幅算出式導出手段と、
この周期幅算出式導出手段が求めた数式を用いて、固有周期が規定された下限値から上限値を超えるまでの固有周期の個数を算出する固有周期算出手段と、
固有周期の数列の項数が前記固有周期の個数と一致し、数列の初項が前記下限値と一致し、かつ数列の最終項が前記上限値と一致するように、固有周期の等比数列を求め、この等比数列を前記最大速度応答演算手段に設定して前記構造物モデルの固有周期を確定させる固有周期修正手段とを備えることを特徴とする地震動強度測定装置。 Maximum velocity response calculation means for calculating the maximum velocity response to the acceleration of the ground motion using the equation of motion of the structure model,
A natural period setting means for setting two specified natural periods one by one to the maximum speed response calculating means one by one at the time of adjustment for determining the natural period of the structure model;
Acceleration input means for inputting a value of sinusoidal acceleration to the maximum speed response calculation means instead of the acceleration of seismic motion during adjustment,
Period width deriving means for obtaining the period width of the input sine wave acceleration satisfying the target accuracy of the SI value for each natural period set by the natural period setting means based on the maximum speed response calculated by the maximum speed response calculating means at the time of adjustment When,
The period of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value from the two natural periods set by the natural period setting means and the period width of the input sine wave acceleration determined by the period width deriving means for each natural period. A period width calculation formula deriving means for obtaining a mathematical formula indicating the relationship between the width and the natural period;
Using the mathematical formula obtained by this period width calculation formula deriving means, the natural period calculating means for calculating the number of natural periods until the natural period exceeds the upper limit value from the prescribed lower limit value;
The natural period geometric sequence so that the number of terms in the natural period sequence matches the number of natural periods, the first term in the sequence matches the lower limit value, and the last term in the sequence matches the upper limit value And a natural period correcting means for determining the natural period of the structure model by setting the geometric sequence in the maximum speed response calculating means.
さらに、前記最大速度応答演算手段が算出した最大速度応答を基にSI値を算出するSI値演算手段を備え、
前記最大速度応答演算手段は、地震動強度測定時に、地震動の加速度に応じた最大速度応答を、前記固有周期修正手段が設定した固有周期別に算出することを特徴とする地震動強度測定装置。 In the seismic intensity measuring apparatus according to claim 1,
Furthermore, it comprises SI value calculation means for calculating an SI value based on the maximum speed response calculated by the maximum speed response calculation means,
The maximum velocity response calculation means calculates a maximum velocity response according to the acceleration of the earthquake motion for each natural period set by the natural period correction means when measuring the earthquake intensity.
前記加速度入力手段は、前記固有周期設定手段が設定した固有周期に対応する周期範囲の中で正弦波加速度の周期を変えながら前記最大速度応答演算手段に正弦波加速度の値を入力することを特徴とする地震動強度測定装置。 In the seismic intensity measurement apparatus according to claim 1 or 2,
The acceleration input means inputs a sine wave acceleration value to the maximum speed response calculation means while changing a sine wave acceleration period within a period range corresponding to the natural period set by the natural period setting means. Seismic intensity measuring device.
前記SI値の目標精度は、入力正弦波加速度の周期が、前記固有周期設定手段が設定した固有周期と等しいときに得られた最大速度応答を100%としたときの最大速度応答の正規化値で規定され、
前記周期幅導出手段は、最大速度応答の正規化値が目標精度以上となる入力正弦波加速度の周期の範囲を、SI値の目標精度を満たす周期幅とすることを特徴とする地震動強度測定装置。 In the seismic intensity measurement apparatus according to any one of claims 1 to 3,
The target accuracy of the SI value is the normalized value of the maximum speed response when the maximum speed response obtained when the period of the input sine wave acceleration is equal to the natural period set by the natural period setting means is 100%. Stipulated in
The period width deriving means sets the range of the period of the input sine wave acceleration in which the normalized value of the maximum speed response is equal to or higher than the target accuracy as a cycle width that satisfies the target accuracy of the SI value. .
前記固有周期算出手段は、前記下限値を固有周期の数列の初項とし、固有周期の数列の最終項が前記上限値を超えるまで、固有周期の数列の現在の最終項から、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を算出して、この周期幅と固有周期の数列の現在の最終項とに基づいて固有周期の数列の新たな最終項を算出することを繰り返すことにより、固有周期の数列を求めて前記固有周期の個数を算出することを特徴とする地震動強度測定装置。 In the seismic intensity measurement apparatus according to any one of claims 1 to 4,
The natural period calculation means uses the lower limit value as the first term of the natural period sequence, and from the current final term of the natural period sequence until the final term of the natural period sequence exceeds the upper limit value, the SI value target By calculating the period width of the input sine wave acceleration satisfying the accuracy, and repeating calculating the new final term of the natural period sequence based on this period width and the current final term of the natural period sequence, A seismic intensity measuring apparatus characterized by obtaining a sequence of natural periods and calculating the number of natural periods.
前記固有周期設定手段が設定する2つの固有周期のうち一方は前記下限値であり、他方は前記上限値であることを特徴とする地震動強度測定装置。 In the seismic intensity measurement apparatus according to any one of claims 1 to 5,
One of the two natural periods set by the natural period setting means is the lower limit value, and the other is the upper limit value.
調整時に正弦波加速度の値を前記最大速度応答演算手段に入力する加速度入力ステップと、
調整時に前記最大速度応答演算手段が構造物モデルの運動方程式を用いて最大速度応答を算出する第1の最大速度応答演算ステップと、
この第1の最大速度応答演算ステップで算出した最大速度応答を基に、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を、前記固有周期設定ステップで設定した固有周期別に求める周期幅導出ステップと、
前記固有周期設定ステップで設定した2つの固有周期と、これらの固有周期別に前記周期幅導出ステップで求めた入力正弦波加速度の周期幅とから、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅と固有周期との関係を示す数式を求める周期幅算出式導出ステップと、
この周期幅算出式導出ステップで求めた数式を用いて、固有周期が規定された下限値から上限値を超えるまでの固有周期の個数を算出する固有周期算出ステップと、
固有周期の数列の項数が前記固有周期の個数と一致し、数列の初項が前記下限値と一致し、かつ数列の最終項が前記上限値と一致するように、固有周期の等比数列を求め、この等比数列を前記最大速度応答演算手段に設定して前記構造物モデルの固有周期を確定させる固有周期修正ステップとを含むことを特徴とする地震動強度測定方法。 A natural period setting step for setting two specified natural periods one by one to the maximum speed response calculating means one by one at the time of adjustment for determining the natural period of the structure model;
An acceleration input step of inputting a value of a sinusoidal acceleration to the maximum speed response calculating means during adjustment;
A first maximum speed response calculating step in which the maximum speed response calculating means calculates a maximum speed response using an equation of motion of a structure model during adjustment;
Based on the maximum speed response calculated in the first maximum speed response calculation step, the period width of the input sine wave acceleration satisfying the target accuracy of the SI value is obtained for each natural period set in the natural period setting step. Steps,
The period of the input sine wave acceleration that satisfies the target accuracy of the SI value from the two natural periods set in the natural period setting step and the period width of the input sine wave acceleration obtained in the period width deriving step for each natural period. A period width calculation formula deriving step for obtaining a mathematical formula indicating the relationship between the width and the natural period;
Using the mathematical formula obtained in this period width calculation formula derivation step, the natural period calculation step for calculating the number of natural periods until the natural period exceeds the upper limit value from the specified lower limit value,
The natural period geometric sequence so that the number of terms in the natural period sequence matches the number of natural periods, the first term in the sequence matches the lower limit value, and the last term in the sequence matches the upper limit value And a natural period correcting step for determining the natural period of the structure model by setting the geometric sequence in the maximum speed response calculating means.
さらに、地震動強度測定時に、前記最大速度応答演算手段が地震動の加速度に応じた最大速度応答を、前記固有周期修正ステップで設定した固有周期別に算出する第2の最大速度応答演算ステップと、
この第2の最大速度応答演算ステップで算出した最大速度応答を基にSI値を算出するSI値演算ステップとを含むことを特徴とする地震動強度測定方法。 The method for measuring ground motion intensity according to claim 7,
Furthermore, a second maximum speed response calculation step in which the maximum speed response calculation means calculates a maximum speed response according to the acceleration of the earthquake motion for each natural period set in the natural period correction step when measuring the seismic intensity.
A method for measuring seismic intensity, comprising: an SI value calculating step for calculating an SI value based on the maximum speed response calculated in the second maximum speed response calculating step.
前記加速度入力ステップは、前記固有周期設定ステップで設定した固有周期に対応する周期範囲の中で正弦波加速度の周期を変えながら前記最大速度応答演算手段に正弦波加速度の値を入力することを特徴とする地震動強度測定方法。 In the seismic intensity measurement method according to claim 7 or 8,
In the acceleration input step, the value of the sine wave acceleration is input to the maximum speed response calculation means while changing the cycle of the sine wave acceleration within a period range corresponding to the natural period set in the natural period setting step. Seismic intensity measurement method.
前記SI値の目標精度は、入力正弦波加速度の周期が、前記固有周期設定ステップで設定した固有周期と等しいときに得られた最大速度応答を100%としたときの最大速度応答の正規化値で規定され、
前記周期幅導出ステップは、最大速度応答の正規化値が目標精度以上となる入力正弦波加速度の周期の範囲を、SI値の目標精度を満たす周期幅とすることを特徴とする地震動強度測定方法。 In the seismic intensity measurement method according to any one of claims 7 to 9,
The target accuracy of the SI value is the normalized value of the maximum speed response when the maximum speed response obtained when the period of the input sine wave acceleration is equal to the natural period set in the natural period setting step is 100%. Stipulated in
The period width deriving step includes setting the period range of the input sine wave acceleration in which the normalized value of the maximum speed response is equal to or higher than the target accuracy as a period width that satisfies the target accuracy of the SI value. .
前記固有周期算出ステップは、前記下限値を固有周期の数列の初項とし、固有周期の数列の最終項が前記上限値を超えるまで、固有周期の数列の現在の最終項から、SI値の目標精度を満たす入力正弦波加速度の周期幅を算出して、この周期幅と固有周期の数列の現在の最終項とに基づいて固有周期の数列の新たな最終項を算出することを繰り返すことにより、固有周期の数列を求めて前記固有周期の個数を算出することを特徴とする地震動強度測定方法。 In the seismic intensity measurement method according to any one of claims 7 to 10,
The natural period calculation step uses the lower limit value as the first term of the natural period sequence, and from the current final term of the natural period sequence until the final term of the natural period sequence exceeds the upper limit value, the SI value target By calculating the period width of the input sine wave acceleration satisfying the accuracy, and repeating calculating the new final term of the natural period sequence based on this period width and the current final term of the natural period sequence, A seismic intensity measurement method characterized by calculating a number sequence of natural periods by obtaining a sequence of natural periods.
前記固有周期設定ステップで設定する2つの固有周期のうち一方は前記下限値であり、他方は前記上限値であることを特徴とする地震動強度測定方法。 In the seismic intensity measurement method according to any one of claims 7 to 11,
One of the two natural periods set in the natural period setting step is the lower limit value, and the other is the upper limit value.
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