重要構造物のための耐震設計用入力地震動の位相特性に関する研究

点击翻译按钮获取中文摘要

耐震設計のための入力地震動は,周波数領域で設定されることが多い.周波数領域における地震動のプーリエ振幅スペクトルは,震源・伝播・地盤特性の掛け合わせで表されるのが分かっている.しかし,時刻歴波形を求める場合は,フーリエ位相スペクトル(以下位相スペクトル)が必要となる.位相スペクトルは,πと-πで主値を持つ不連続量であり,その物理的情報が不明確である.そのため,設計指針等では,位相スペクトルは,地震動の包絡形状に合うようランダムに与えるか,過去の大地震のものを利用してきた.しかし,それらの手法では,地震動らしくない,負の時刻で振幅を持つ,すなわち,因果律を満たさない時刻歴波形が生成されたり,レベル2地震動を考慮した入力地震動の設定では,強震動が持つ非定常性を精度よく表現できず,それらの原因は,位相スペクトルが的確に評価できていないためであった.本年度の本研究では,信号解析の理論を応用し,まず,地震動記録を最小位相推移関数と全域通過関数に因数分解し,全域通過関数の位相スペクトルを合成することで,算出される時刻歴波形は,因果律,すなわち負の時刻で振幅を持たない時刻歴波形が出来ることを示した.更に,全域通過関数の位相スペクトルを震源特性・伝播特性に分離するため,位相スペクトルのインバージョンを行い,各特性に分離し,その回帰式を算出した.そして,回帰式によって近似された全域通過関数の位相スペクトルを持って,その時刻歴波形を合成したところ,観測された時刻歴波形にある程度類似した時刻歴波形の合成ができた.