論文

地震応答解析結果から耐震等級ごとの建物フラジリティ曲線を構築し，震度６強，震度７に対する全壊確率，建物供用期間30年，50年の全壊確率を評価した。アンケート調査結果から，供用期間よりもある震度に対する全壊確率のほうが理解されやすい，耐震性能の比較では確率比やポイント差のみを示すよりも値をパーセントで示すほうがわかりやすいなどが明らかとなった。調査票でリスク，コスト情報を提示しバイアスを緩和した結果，高い耐震性能を好む回答者が増加したのに加え，耐震等級の選好性と許容できる建物被害レベルに相関が生じた。以上より，確率を用いた耐震性能の説明の有効性が確認できた。

住宅の品質確保の促進等に関する法律の耐震等級の説明では一般市民は耐震性能の優劣しかわからず，どの等級が好ましいのか判断しにくい。本研究では，アンケート調査から地震リスク認知やコストの認知状況などを明らかにした。その結果，地震リスクや地震被害リスクを過大視する傾向が明らかになった。また，等級2，等級3の建物の建設費を実際より高く見積もり，耐震性能を実際より低く見積もっていることが判明した。

本論文は，大都市圏の地震防災性の向上に資する従来よりも効率的で，かつ，より説得力のある提言を行うことを目的として，提言の施策への反映状況や既往の提言の文章表現や構造を分析した。具体的には，既往の提言の文章の表現や構造を詳細に分析し，提言の各文章を主語，述語，目的語に分類し検討を行った。また提言を社会に発信するまでの手続き(体制)についても，関連する学会を対象に調査した。最終的に，今後，学会が提言を行う際に参考となるポイントについてとりまとめ，地震防災性向上に資する提言のあるべき姿を示した。

本論文は，大都市圏の地震防災性の向上に資する従来よりも効率的で，かつ，より説得力のある提言のあり方を検討することを目的として，土木学会や建築学会が兵庫県南部地震の後に行った提言の分析と提言を取り巻く環境の分析を行った。具体的には，地震被害や地震防災対策の全体像に対する既往の関連学会の提言の位置づけと，対象としてきた課題の分野を明らかにし，これらの提言が社会に及ぼした影響や提言を取り巻く環境の変化を，研究発表，科学技術研究費補助金，国の防災関連予算，及び関連新聞記事等の変化から定量的に分析した。

インパクトハンマーと加速度センサを用いた鉄筋コンクリート梁の損傷検知法に関し，実験により損傷検知に適した指標の分析を行った。試験体に損傷を段階的に与え，各段階についてウレタン製支承で試験体を支持し打撃応答の計測を行った。その結果，フーリエ振幅スペクトルのみでなくフーリエ位相スペクトルからも損傷が検知できる可能性が明らかとなった。

効果的なリスクコミュニケーションの観点から住宅の地震リスクマネジメントの推進策を提案した。既往研究は，他者との情報交換が重要であることを指摘している。住宅所有者へのアンケート調査結果はこれを支持し，さらに耐震補強技術に関する平易な情報提供，業者への信頼の改善の重要性も明らかにした。よって，住宅所有者，技術者，行政の間の相互のコミュニケーションが包括的な地震リスクマネジメントを支援するために必要である。

２階建て木造建物の被害推定に適した地震動指標について検討を行った。入力地震動900波に関し非線形時刻歴応答解析を行い，ある最大層間変形角閾値で定義される構造被害と地震動の強さと相関を順位相関係数により評価した。損傷による周期伸びを考慮した減衰定数20%の弾性1質点応答が被害と比較的高い相関があることが確認された。また，特定の層剛性の組合せで損傷が各層に分散し，結果的に被害が低減されることが明らかとなった。

衛星リモートセンシングを用いた被害把握技術の概要と中解像度画像を活用した被害推定技術の解説，ならびに近年日本により打ち上げられた陸域観測技術衛星による自然災害モニタリングの事例を紹介。

耐震性能を詳細に考慮した都市・建物の地震被害推定技術，ならびに衛星リモートセンシングを用いた被害把握技術について解説。

２階建て木造建物の被害推定に適した地震動指標について検討を行った。入力地震動900波に関し非線形時刻歴応答解析を行い，ある最大層間変形角閾値で定義される構造被害と地震動の強さと相関を順位相関係数により評価した。損傷による周期伸びを考慮した減衰定数20%の弾性1質点応答が被害と比較的高い相関があることが確認された。

地震後も医療サービスや生産活動、居住といった建物の機能を保持することは重要である。これまで様々な制震装置が発明され建物に導入されている。本論では制御力の上限がある条件のもと、制御効果を最大化するため、与えられた制御目的に基づき評価関数を構築する手法を提案する。提案手法は要求性能水準を用い制御目的を無次元量で表す。提案手法の有効性は時刻歴応答解析により確認された。

近年報告されているエレベータロープの地震被害を低減するため、アクティブマスダンパー(AMD)や連結制振などの建物用の制振装置を用いた制御手法を提案した。提案手法は建物とロープの両方の安全確保を目標とした線形二次ガウシアン制御に基づいている。提案手法の有効性を実証するため、超高層建物の縮小モデルであるアルミ製の4層試験体を用いた実験を行った。エレベータロープは銅の薄板でモデル化し、AMDを試験体の最上層に設置した。震動台実験を行った結果、提案手法はエレベータロープの応答を低減することを確認した。

屋内ガス配管用機械式継手の数値解析モデルを曲げ実験・震動台実験の結果に基づき2種類構築した。まず，硬化型特性を持つバイリニアばね・線形弾性ばね複合モデルを構築した。次に，Ozdemirモデル・線形ばね・ギャップクロージングばねに基づき非線形のヒステリシス特性を持つばねを構築した。震動台実験を再現する時刻歴応答解析を行い，モデルの妥当性の評価を行ったところ，後者のモデルは応答レベルが小さい場合に良好に実験を再現することを確認した。

PD制御アクティブブレースを有する多層建物に対する構造・制御系の同時最適化手法を提案する。提案手法は地動の考慮に設計用応答スペクトルを用い，構造系の最大応答と制御装置の最大出力の評価に複素完全二次結合法を拡張した方法を使用する。ここで，設計用応答スペクトルは等価非制御系の減衰定数の範囲を考慮し近似曲面で定義する。目的関数は，初期投資の建設費として構造部材の総量（構造系のコスト）およびアクチュエータの最大出力の総和（制御系のコスト）で記述する。また，目標性能は層間変形角および絶対加速度応答で記述し，これらの物理量の最大値に関する不等式制約条件を与える。設計変数は各層の剛性とPD制御ゲイン係数とし，多目的最適化問題に対するPareto最適解を遺伝的アルゴリズムにより数値的に算出する。提案手法を3層建物モデルに適用し，Pareto最適解の特徴を詳細に分析した。

屋内ガス配管の数値解析モデルを構築するため、配管試験体による震動台実験を実施した。また、震動台実験と同様の支持条件により静的曲げ実験を行い、配管固定治具、自重支持材、機械式継手の力学的特性を明らかにした。機械式継手を持つ試験体と持たない試験体について、単純化した有限要素モデルを構築し解析を行った。建物応答波が入力したときの管の応答に関し、解析結果と震動台実験の結果はおおむね一致することを確認した。したがって、本研究で提案する解析モデルの構築・評価の枠組みは、屋内ガス配管の耐震性評価に妥当であると示唆される。

2011年東北地方太平洋沖地震では日本国内の広い範囲で地盤の液状化が発生した。特に、関東地方の埋立地では、住宅の被害が顕著であった。液状化により傾いた家の住民には健康被害を訴えるものもあった。本論文では千葉市美浜区で行った住民へのアンケート調査の結果を報告した。調査項目は、建物の特性、地震被害、健康障害等である。調査結果より、液状化に起因する建物の傾斜角に関する健康障害発生の確率モデルを構築した。傾斜角が0.013radを超えると、健康障害を訴える確率が顕著に高くなることが明らかとなった。

建物と建物内の設備の両方が制振装置を備えるとき、設備の制御装置は建物の挙動を、建物の制御装置は設備の挙動を考慮すべきである。まず、制御装置間で通信する状態変数の量と制御目的の種別にしたがって制御方式の分類を行った。次に、LQR制御による制振装置の場合について、エレベータを有する超高層建物の地震応答を分析し、分類を行った制御方式間で制御性能の比較を行った。その結果、層間変形角とエレベータロ０ぷの応答波全状態量を通信したときに最もよく応答を低減したが、一部の状態量を通信した場合でも十分に応答を低減できることが分かった。

上限のある制御力を有効活用できるよう、建物・エレベータ連成系に対し、可変フィードバック制御則に基づく制御方法を提案した。提案手法は適切に制御目的を選択し、地動の強さと建物応答のレベルを考慮して制御力の飽和を防ぐ。制御力の飽和防止に際しては、最大必要制御力を地動加速度を用いSRSS法により推定する。提案手法の有効性は時刻歴応答解析により検証を行った。解析では東北地方太平洋沖地震の長周期地震動の記録と最大速度25cm/sの模擬地震動100波とそのスケーリング波300波を用いた。

高精度有限要素解析により合成梁の効果を考慮した鋼構造骨組の全体・局所応答の両方をシミュレーションした。まず，地震動を受ける4層骨組に対して詳細解析を行った。鋼材は，降伏棚を再現できる区分線形複合硬化則でモデル化した。次に柱で支えられた合成梁の静的繰り返し載荷実験をシミュレーションし，床スラブと柱の接触に伴う非対称な挙動が良好に再現できることを確認した。