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.

在这项研究中，我们基于层次分析理论开发了高精度，高分辨率的城市强运动模拟器。该模拟器在城市的各个点上输出强大运动的上和下限，并提供有关城市地面和地壳结构（输入GIS假设）的信息，其空间分辨率为10m，时间分辨率为10Hz。基于模拟器的原型，该程序调谐以承受实际用途。以下是特定结果的概述。在层次分析的第一层中，宏分析是分层分析的第一层，它以大小约10公里的范围对整个城市进行了建模，考虑到使用多极扩展方法使用边界元素方法执行了地表土壤，基础和地质结构，并且数值计算是进行了数值计算。在分层分析的第二层中，微分析是分层分析的第二层，其目的是面积大约100m。通过使用包含并行计算的有限元方法，也可以考虑地面的补充，也可以考虑微观读写和非线性。横滨城的数据用于开发模拟器。这是由横滨城市强烈地震网络衡量的强大运动，横滨城的强烈地震本身可以使用有关地面结构的信息，使其适合开发。对于大约10次地震，我们实际进行了计算，并验证了模拟器的上限和下限溶液符合测得的最大速度。特别是，由于微观图和地面结构的才华，我们证明了速度和加速分布的差异很大，即使在强大运动测量点附近，也以10 m的速度发现。我们还将位移和速度的波形与实际测量的波形进行了比较，尽管高频分量的再现有改善的余地，但我们证明至少几个Hz的顺序足够准确，并且可以通过数值计算来重现。