研究：橋・構造

３次元ＧＩＳデータを用いた都市地震災害軽減のための建造物のモデル化およびシミュレーション

大都市の建造物のモデルの構築は、災害の軽減に大変有用である．従来の手法では，膨大な量の建造物のデータを収集するのに人手を要し，また統計に基づいた解析を行っていた．本研究では，３次元のＧＩＳデータを利用した，都市建造物の構造モデルの構築における新しい手法を示すものである．

図１に示されるように，利用可能なＧＩＳデータは建造物の２次元の外形とその高さである．一つの建造物の外形は外周および，内周（穴部）によって多角形で表される．単純な一自由度系の構造モデルを構築するため，建造物の全質量，およびせん断剛性を得る必要がある（図２）．建造物の動特性を最もよく表す固有周期は，建造物の大きさおよび高さを用いた経験的な式で推定できる．もとのＧＩＳデータからは建造物の階数はわからない．建造物は決められた設計基準で設計されているので，高さおよび外形より階数は推測することができる．各階の単位体積当たり質量も同様に得られる．こうして建造物の全質量が計算できることになる．剛性は動的な基礎方程式によって計算できる．よく用いられる建造物の簡単な構造モデルとして多自由度系モデルがあるが，これは各階にのみ質量があるばね質量系である．多自由度系は固有振動数に基づく固有モードをもった一自由度系で書き表すことができる．

東京都文京区におけるＧＩＳデータを用いた構造モデルの構築を行っている（図３）．３次元の構造モデルは図４に表される．図５は１９９５年の兵庫県南部地震における鷹取での地震動を想定し，円の色および大きさで損害レベルを描いたものである．