モンテカルロ法を用いた複数部材からなる構造物の地震フラジリティ曲線の評価

確率論的地震リスク評価に用いられる地震フラジリティ曲線（SFC）は，多くの既往検討においては，地震動強度と被害率の関係を正規分布や対数正規分布と仮定した上で，過去の地震被害記録を回帰することで，これらの確率分布の変数（平均や標準偏差等）を求めている．石油製油所や石油化学工場といったプラント構造物は，その絶対数が少なく，また，一般建物と異なり固有性が高いため，統計処理によってSFCを求めることはできない．そのため，解析的な方法を用いてSFCを評価する必要が生じる．そこで3次元で部材なりに構築したモデルをSFC評価に応用することを前提とする．SFC評価では，応答と耐力の確率分布の評価が前提であるが...

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Published in日本計算工学会論文集 Vol. 2025; p. 20250005
Main Authors 奥田, 洋司, 福島, 誠一郎, 里田, 啓
Format Journal Article
LanguageJapanese
Published 一般社団法人 日本計算工学会 16.04.2025
Subjects
Correlation of damage probability
Fault tree analysis
Monte Carlo simulation
Seismic fragility curve
Seismic risk assessment
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ISSN1347-8826
DOI10.11421/jsces.2025.20250005

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Abstract 確率論的地震リスク評価に用いられる地震フラジリティ曲線（SFC）は，多くの既往検討においては，地震動強度と被害率の関係を正規分布や対数正規分布と仮定した上で，過去の地震被害記録を回帰することで，これらの確率分布の変数（平均や標準偏差等）を求めている．石油製油所や石油化学工場といったプラント構造物は，その絶対数が少なく，また，一般建物と異なり固有性が高いため，統計処理によってSFCを求めることはできない．そのため，解析的な方法を用いてSFCを評価する必要が生じる．そこで3次元で部材なりに構築したモデルをSFC評価に応用することを前提とする．SFC評価では，応答と耐力の確率分布の評価が前提であるが，前述のモデル化を採用した場合には得られる結果は部材のSFCとなる．したがって，プラント構造物としてのSFCを求めるためには，部材のSFCと構造物のSFCを関連付けることが必要となり，この関連づけをフォールト・ツリーを用いて行う．本研究では，モンテカルロシミュレーションにより部材のSFCを評価し，フォールトツリーにより関連付け，構造物のSFCを評価する方法を構築するとともに，具体的な適用を通して，手法の適用可能性を検討する．
AbstractList 確率論的地震リスク評価に用いられる地震フラジリティ曲線（SFC）は，多くの既往検討においては，地震動強度と被害率の関係を正規分布や対数正規分布と仮定した上で，過去の地震被害記録を回帰することで，これらの確率分布の変数（平均や標準偏差等）を求めている．石油製油所や石油化学工場といったプラント構造物は，その絶対数が少なく，また，一般建物と異なり固有性が高いため，統計処理によってSFCを求めることはできない．そのため，解析的な方法を用いてSFCを評価する必要が生じる．そこで3次元で部材なりに構築したモデルをSFC評価に応用することを前提とする．SFC評価では，応答と耐力の確率分布の評価が前提であるが，前述のモデル化を採用した場合には得られる結果は部材のSFCとなる．したがって，プラント構造物としてのSFCを求めるためには，部材のSFCと構造物のSFCを関連付けることが必要となり，この関連づけをフォールト・ツリーを用いて行う．本研究では，モンテカルロシミュレーションにより部材のSFCを評価し，フォールトツリーにより関連付け，構造物のSFCを評価する方法を構築するとともに，具体的な適用を通して，手法の適用可能性を検討する．
Author 福島, 誠一郎
奥田, 洋司
里田, 啓
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  fullname: 奥田, 洋司
  organization: 東京大学大学院新領域創成科学研究科
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  fullname: 福島, 誠一郎
  organization: 株式会社リスク工学研究所
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  fullname: 里田, 啓
  organization: 千代田化工建設株式会社
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Discipline Applied Sciences
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PublicationTitle 日本計算工学会論文集
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Publisher 一般社団法人 日本計算工学会
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References (10) 日本建築学会 : 建築物の減衰と振動, 丸善出版, 2020.
(12) 藤原広行, 他 : 「全国地震動予測地図」作成手法の検討, 防災科学技術研究所研究資料, 第 336 号, 2009.
(4) FEMA P58, Development of Next Generation Performance-Based Seismic Design Procedures for New and Existing Buildings, FEMA, https://femap58.atcouncil.org/ (2025/02-21 参照)
(5) FEMA P58-1, Seismic Performance Assessment of Buildings, Volume 1 – Methodology, Second Edition, FEMA, 2018.
(9) 日本建築学会 : 鋼構造限界状態設計指針・同解説, 丸善出版, 2010.
(1) 福島誠一郎, 矢代晴実 : 地震ポートフォリオ解析による多地点に配置された建物群のリスク評価, 日本建築学会計画系論文集, No.552, pp.169-176, 2002.2
(8) 廣石恒二, 他 : 断層モデルに基づく入力波群を用いた鋼構造ブレース架構の部材フラジリティ評価, 第 16 回日本地震工学シンポジウム論文集, Paper ID Day1-G416-07, 2023.
(3) 吉川弘道, 大滝健, 前田欣昌, 中村孝明 : 地震リスク解析におけるフラジリティ曲線と地震損失関数, コンクリート工学会誌, Vol.45, No.10, pp26-34, 2007.
(7) 谷翼, 他 : S 造建物の大振幅地震動に対する損傷および修復コスト評価事例, 日本建築学会 PD 「大振幅地震動に対する耐震性能評価」, 2021
(14) 田中浩平, 王敏, 高田毅士 : 「加速度応答スペクトルの周期間の共分散構造の解明とその応用」, 日本建築学会構造系論文集, Vol.73 No.652, pp1727-1733, 2008.
(2) 佐藤一郎, 矢代晴実, 太田孝平, 福島誠一郎 : 既往の被害率曲線のまとめ, 日本建築学会大会学術講演梗概集 B-2 分冊, pp.359-360, 2006.9
(6) 伊山潤, 他 : 鋼構造の部材フラジリティを考慮した損傷およびコスト評価手法, 日本建築学会 PD 「大振幅地震動に対する耐震性能評価」, 2021
(13) Kanno, T., Narita, A., Morikawa, N., Fujiwara, H. and Fukushima, Y.: “A new attenuation relation for strong ground motion in Japan based on recorded data,” Bulletin of the Seismological Society of America, Vol. 96, No. 3, pp. 879-897, 2006.
(11) J-SHIS Map, 地震ハザードステーション, 防災科学技術研究所, https://www.j-shis.bosai.go.jp/map/, (2025/01-06 参照)
References_xml – reference: (6) 伊山潤, 他 : 鋼構造の部材フラジリティを考慮した損傷およびコスト評価手法, 日本建築学会 PD 「大振幅地震動に対する耐震性能評価」, 2021
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– reference: (9) 日本建築学会 : 鋼構造限界状態設計指針・同解説, 丸善出版, 2010.
– reference: (12) 藤原広行, 他 : 「全国地震動予測地図」作成手法の検討, 防災科学技術研究所研究資料, 第 336 号, 2009.
– reference: (8) 廣石恒二, 他 : 断層モデルに基づく入力波群を用いた鋼構造ブレース架構の部材フラジリティ評価, 第 16 回日本地震工学シンポジウム論文集, Paper ID Day1-G416-07, 2023.
– reference: (4) FEMA P58, Development of Next Generation Performance-Based Seismic Design Procedures for New and Existing Buildings, FEMA, https://femap58.atcouncil.org/ (2025/02-21 参照)
– reference: (2) 佐藤一郎, 矢代晴実, 太田孝平, 福島誠一郎 : 既往の被害率曲線のまとめ, 日本建築学会大会学術講演梗概集 B-2 分冊, pp.359-360, 2006.9
– reference: (7) 谷翼, 他 : S 造建物の大振幅地震動に対する損傷および修復コスト評価事例, 日本建築学会 PD 「大振幅地震動に対する耐震性能評価」, 2021
– reference: (1) 福島誠一郎, 矢代晴実 : 地震ポートフォリオ解析による多地点に配置された建物群のリスク評価, 日本建築学会計画系論文集, No.552, pp.169-176, 2002.2
– reference: (14) 田中浩平, 王敏, 高田毅士 : 「加速度応答スペクトルの周期間の共分散構造の解明とその応用」, 日本建築学会構造系論文集, Vol.73 No.652, pp1727-1733, 2008.
– reference: (10) 日本建築学会 : 建築物の減衰と振動, 丸善出版, 2020.
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