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地震応答スペクトル計算ツール

2019年10月02日
  • 地震波データを入力すると、応答スペクトル、最大速度、最大変位を計算できるツールを作成しました。応答スペクトルとは、ある周期、ある減衰(エネルギー吸収性能)を持った建物が、地震を受けた際にどのくらい大きく揺れるのか(変形量や速度、加速度)を表したものです。


    名前は小難しく感じるかもしれませんが、誰でも簡単に調べられます。応答スペクトルを見る際に必要な情報は、上記の通り、建物の周期と減衰のみです。


    ざっくりですが、周期Tは以下の式で計算できます。


    ・鉄骨造の場合: T = 0.03×H(秒)

    ・それ以外の場合: T = 0.02×H(秒)

    ※Hは建物の高さ[m]

    ※免震構造の場合は約4秒


    また、減衰も建物の状況で異なり、あくまで参考値ですが、大まかには以下のようになります。


    (参考)

    ・木造・S造:2%

    ・RC造:3%

    ・制振構造:5%

    ・免震構造:20%


    これだけです!早速計算してみましょう!

    サンプルとなる地震波のCSVデータを以下に置いておきますので、ぜひまずは使ってみてください。サンプル波は、エルセントロ波と呼ばれる地震波で1940年アメリカのインペリアルバレーというところで観測された地震波で、日本でも建物を設計する際の一波として多く用いられている波です。計算後に解析結果ページが作られるので、もし良かったらシェアなどしていただけると嬉しいです。


    サンプル地震動はこちらからダウンロード

    ・サンプル振動数:50Hz

    ・読み飛ばすヘッダーの行数:1

    ・減衰は上記を参考に自由に設定してください。

    ・その他の設定はデフォルトのままでOK。

    (※サンプルなので、正式なデータとして使用しないでください。)


    解析の方法ですが、直接積分のNewmark β法でβ=1/4(平均加速度法)としています。Pythonで書いており、周波数応答解析や行列での計算など、解析のスピードアップを試みましたが、うまくいきませんでした...うまい方法をご存知の方いらっしゃいましたらぜひ教えてください。

    また、地震波の最大速度、最大変位の計算には、積分の上、5秒以上で3次のバタワースフィルタを使っています。変位も便宜上同じフィルタです。

    近いうちにソースコード公開したいと思っていますが、一手間かかるのでまた気が向いた時に...もしくは、万が一知りたいという奇特な方いらっしゃったら、ぜひツイッターなどにご連絡ください。また、「もっとこうしたら便利なのに」、「ここ間違ってるよ!」といった意見もあればぜひぜひご連絡をお待ちしております。


    対応しているデータは、以下の拡張子のテキストデータのみですが、1列に書かれているもの。横に順番に読んでいくものなど、幅広いデータの読み取りに対応しています。


    ・対応拡張子: .NS .EW .UD .CSV .TXT

    ・データ数は指定不可

    ・データの途中に数字以外の文字があると読み込めません。

    • 【注意事項】
    • ・当方は、ツールの品質、機能、性能、結果、有用性について一切保証しません。当方は、ユーザーがツールを利用した結果が誤っていたこと、不具合が発生したこと等による責任を負いません。
    • ・当方は、ユーザーがツールの利用にあたって当方に提供したデータ・情報を第三者に公開・提供することはしませんが、ツールの開発・改良、調査・分析等に利用させていただく場合があります。
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