ソフトウェアのダウンロード

1. Windows用地震応答解析ソフトウェア

2. 表計算ソフトを使った地震応答解析

3. 構造力学・振動工学の授業用

最終更新日：2010年8月13日
　　　　　　加速度波形の積分プログラムのバグ修正

お問い合わせは、 〒525-8577 滋賀県草津市野路東1-1-1 立命館大学 理工学部 都市システム工学科 　伊津野　和行 e-mail: izuno＠se.ritsumei.ac.jp （＠は半角に）

http://www.bunka.go.jp/jiyuriyo/

　古いものは最近あんまり更新しておりません。新しいWindowsでも動くものは動きます。画面が乱れるものがありますが、計算は（たぶん）ちゃんとやっているはず。 Windows PCで、簡単な地震応答解析ができるプログラムです。適当なディレクトリにコピーして、ダブルクリックで起動してください。入力地震波は、加速度データ(gal=cm/s²)のみが１つ以上の空白やタブ、あるいは改行で区切られているファイルなら、何でも結構です。例えば、(社)日本道路協会から提供されている標準地震入力例を使う場合、データだけの行を取り出して、新しいファイルを作って利用してください。
　一部、ソースコードの公開も始めました。ご要望があれば、どれでも公開しますので、ご連絡下さい。
　開発環境：Borland C++Builder

１自由度系非線形地震応答計算　Sdof.lzh
 

ver.3.0　2007年1月1日　489KB→915KB
 

　１自由度系モデルの線形地震応答解析、あるいはバイリニア型または剛性劣化(Clough)型の非線形地震応答解析を行います。新たに、グラフ表示機能を付けました。SI単位系版。

地震応答スペクトル　rspec.lzh
 

ver.2.1　2006年1月17日　340KB→659KB
 

　応答スペクトルを計算します。応答スペクトルを計算したい周期と減衰を設定できるようにしました。サンプルデータやソースコードのメイン部分も同封しました。

２自由度系橋脚地震応答解析　pier.lzh
 

ver.1.0　2005年2月26日　340KB→657KB
 

　橋脚と支承に支えられた桁をイメージした２自由度系モデルの非線形地震応答解析を行います。これまで、免震支承を対象とした類似プログラムをいくつか作っていましたので、それを１つにまとめました。橋脚は線形・バイリニア型・剛性劣化(Clough)型を、支承は線形・バイリニア型を利用できます。

　積分方法はニューマークβ法の陰解法（反復法）を使っています。すべり摩擦型支承のように初期剛性が非常に高い構造に対しても、ほとんどの場合、安定した解が得られると思います。希に収束しない場合もあると思います。その場合には、ログファイルに収束しなかった旨表示されますので、ログファイルの内容は確認しておいて下さい。

　ソースコードはここに置いておきます。Borland C++ Builder特有の変数入力方法がありますので、その辺は無視して下さい。２自由度系に対象を限定していますので、あまり汎用性は考えていません。

すべり摩擦型支承のスペクトル計算　slidespec.lzh
 

ver.1.2　2003年2月22日　262KB→556KB
 

　すべり摩擦型支承を用いた免震橋脚では、バッファ（バネ）剛性をどのように設定するかが設計上の問題になります。バッファの剛性を変化させたときの、橋脚や支承の最大応答値の変化を計算します。ver.1.2でようやくSI単位に移行しました。主要部分のソースコードはこちら。

付帯設備の地震応答　second.LZH
 

ver.1.4　1998年6月23日　209KB→429KB
 

　高架橋に設置された付帯設備のような、２次構造物の地震応答解析を行うプログラムです。

加速度波形の周波数領域での積分　integral.lzh
 

ver.4.1　2010年8月13日　448KB→1.22MB
 

　加速度波形から、速度と変位波形を求める場合、普通に積分すると、計測機器の信頼性がない長周期成分が邪魔をして、変な波形になる場合があります。 ここでは、フーリエ変換によって加速度波形を周波数領域に変換し、台形のバンドパスフィルタで適当な周波数領域だけを取り出します。 ver.3.0から、台形をコサイン型の漸近曲線で緩和しました。ver.3.1で、不評だったフィルター説明図を修正しました。ver.4.0でフィルターのバグ修正を行いました。ver.4.1でハイパスフィルターのバグ修正をしました。 ローパスフィルタやハイパスフィルタを選ぶこともできます。積分は周波数領域で行います。 結果としては、加速度、速度、変位の時刻歴波形と、それぞれのフーリエスペクトルが出力されます。 フーリエ変換と周波数領域での積分は、大崎順彦：新・地震動のスペクトル解析入門（鹿島出版会）を参考にしました。 全体的な流れは、山田善一編著：耐震構造設計論（京都大学学術出版会）第１章第２節を参照して下さい。 主要な部分のソースコードは、こちら に置いておきます。あまりきれいなコードではありませんが、ご参考まで。
　精度のチェックをされる方は、National Information Service for Earthquake Engineering, University of California, Berkeleyの地震記録データベース を利用されてはどうでしょうか。加速度、速度、変位の最大値の計算結果があり、時刻歴波形もダウンロードできます。 HPとあるのがハイパスフィルター、LPがローパスフィルターで、フィルター値も書かれていますので、参考になるかと思います。 有名な1940 El Centro波形あたりで試してみられてはどうでしょうか。

スペクトル解析　Fourier.LZH
 

ver.1.3　1999年9月14日　174KB→323KB
 

　加速度などの波形のスペクトル解析を行います。フーリエスペクトルと、パワースペクトルを求め、平滑化をすることもできます。 FFTのアルゴリズムを一部変更し、高速化をはかりました。 主要な部分のソースコードは、こちらに置いておきます。

コヒーレンスの計算　cross.lzh
 

ver.1.2　2004年10月28日　340KB→655KB
 

　２つの波形のクロススペクトルとコヒーレンスの計算を行います。 主要部分のコードはこちら。フェイズも求めるように修正（ver.1.2）。 参考文献：日野幹雄：スペクトル解析（朝倉書店）

波形のスペクトル修正　modify.lzh
 

ver.1.2　2010年7月6日　561KB→1.1MB
 

　道路橋示方書の設計スペクトルに適合する波形を、入力波形を元に作成します。特別なことはしていませんので、あまり精度はよくありませんが．．．メインのソースコードはこちら。

隣接橋脚の相対地震応答　two.lzh
 

ver.1.5　2005年10月9日　454KB→本体839KB
 

　高架橋などを対象とし、２本の隣り合った橋脚の地震時相対応答を計算します。橋脚間にある連結部の特性を考えることによって、可動沓やすべり摩擦装置の影響を求めることができます。 SI単位系にするとともに、相対速度も出力するようにしました。
　バグ修正（ver.1.5）

円柱橋脚の軸力−曲げモーメント相関曲線　NM.lzh
 

ver.1.2　1998年6月14日　178KB→359KB
 

　鉄筋コンクリート橋脚の軸力と曲げモーメントの相関曲線を計算します。なぜか円柱橋脚しか対応していません。ちょっと必要に迫られて急いで作ったので、と言い訳をしておいて、メインのソースコードをこちらにおいておきますので、角柱の場合はプログラムを考えてみて下さい。

矩形断面ＲＣ橋脚の曲げモーメント−曲率関係　Mfai4.lzh
 

ver.1.4　2003年5月27日　251KB→528KB
 

　矩形断面鉄筋コンクリート橋脚の曲げモーメントと曲率の関係を計算します。主要部分のプログラムソースは、ヘルプファイルに記述しておきました。

円形断面ＲＣ橋脚の曲げモーメント−曲率関係　MfaiRND.lzh
 

ver.1.3　2003年5月19日　241KB→本体490KB
 

　円形断面鉄筋コンクリート橋脚の曲げモーメントと曲率の関係を計算します。ほとんどの部分は、矩形断面のプログラムと同じです。

塑性率応答スペクトル　NonRespec.lzh
 

ver.1.1　1999年7月9日　186KB→336KB
 

　非線形応答スペクトルの計算プログラムです。最大応答変位を降伏変位で割った最大応答塑性率だけを求めています。非線形履歴応答特性としては、完全弾塑性型の骨格曲線を持った、剛性劣化(Clough)型履歴復元力特性を仮定しています。降伏点は、降伏震度を0.5〜1.0まで６種類設定しています。

気象庁震度階の計算　shindokai3.lzh
 

ver.1.0　2010年7月18日　455KB→884KB
 

　加速度波形から気象庁震度階を求めます。
　解凍すると、shindokai3.exe（プログラム本体）と、wave.txt（サンプル入力データ）とReadme.txt（説明）ができます。入力データは各行に、同時刻の水平2成分＋鉛直成分の加速度（cm/s/s）を1つ以上の空白やタブなどで区切って入れて下さい。wave.txtを参考にして作って下さい。プログラムのメインパートはここに置いておきます。
　ver.0.1では、ナイキスト周波数以上の範囲にまでフィルターをかけてしまっていました。結果を検証していただいた岩井久美子氏に感謝いたします。まだ少し実測震度と0.1ほど誤差がある場合もあるようですが．．．
　参考文献：気象庁ホームページ「震度の算出方法」

気象庁震度階の計算（１方向バージョン）　shindokai.lzh
 

ver.0.4　2005年6月28日　340KB→642KB
 

　加速度波形から気象庁震度階を求めるプログラムの1方向バージョンです。解凍すると、プログラムとサンプル入力データができます。
　計測震度は3成分から計算されますが、一方向の振動台実験などで、相当する震度を参考までに計算したいという時に使います。
　1カ所バグがあり、ver.0.4になりました。ご希望があり、サンプルデータも含めておきました。

フィルター　filter.lzh
 

ver.3.1　2010年5月13日　415KB→878KB
 

　時刻歴波形に周波数領域でフィルターをかけるソフトです。台形フィルターとコサインロールオフ型フィルターを選べます。バンドパス・ローパス・ハイパスフィルターが使えます。
　かなり大きなバグがあってver.3.0になり、さらにバグ修正でver.3.1になりました。ご指摘いただいた池田様、植田様どうもありがとうございました。C++Builderの文字コードがAnsiStringからUnicodeStringに変わって、昔のプログラムを修正するのが面倒になってきました。

最終更新日：2011年12月12日

　表計算ソフトを使って、地震応答のシミュレーションをしてみよう！という地震応答解析の普及を（勝手に）目指しているものです。マイクロソフト社の表計算ソフトであるエクセルのシートになっていますが、たいていの表計算ソフトウェアなら応用できると思います。コピーして、ご自由にお使い下さい。教育用ですが、実用的にも問題ないものだと思います。いずれも、１枚目のシートに使用方法が書かれています。

免震橋２自由度系バイリニア型非線形地震応答計算　menshin.xls
 

ver.1.1　2001年5月31日　57KB
 

　免震橋を２自由度系としてモデル化し、橋脚を線形、免震支承をバイリニア型の履歴復元力特性を仮定して、地震応答を計算します。地震波は、縦１列に並んだものを貼り付ける必要がありますので、複数列に並んだ一般的な地震波データを使う場合には、前もって地震波整形のシートで整形して下さい。
　計算には、constitutive operator splitting (OS)法という混合積分法を使っています。特別な関数は使っていませんので、たいていの表計算ソフトウェアで、実行可能だと思います。
　揺れている様子を表示するアニメーション機能を追加したものを、ここ（menshin-anime.xls）に置いておきます。VBAを使っていますので、開けると「マクロを有効にしますか？」と聞かれます。有効を選ぶと、アニメーション機能が使えるようになります。（2009年2月25日掲載，2010年7月3日修正）

１自由度系バイリニア型非線形地震応答計算　bilinear-j.xls
 

ver.1.2　2001年5月30日　44KB
 

　最も簡単な非線形地震応答解析の例として、バイリニア型の履歴復元力特性を仮定した１自由度系モデルの応答を計算します。地震波は、縦１列に並んだものを貼り付ける必要がありますので、複数列に並んだ一般的な地震波データを使う場合には、前もって地震波整形のシートで整形して下さい。
　計算には、constitutive operator splitting (OS)法という混合積分法を使っています。特別な関数は使っていませんので、たいていの表計算ソフトウェアで、実行可能だと思います。
　揺れている様子を表示するアニメーション機能を追加したものを、ここ（bilinear-anime.xls）に置いておきます。VBAを使っていますので、開けると「マクロを有効にしますか？」と聞かれます。有効を選ぶと、アニメーション機能が使えるようになります。（2009年2月25日掲載，2010年6月29日修正）
　英語版もあります。

１自由度系剛性劣化型非線形地震応答計算　clough-j.xls
 

ver.2.0　2011年12月12日　98KB
 

　ＲＣ構造物でよく用いられる剛性劣化型の非線形地震応答解析を行います。骨格曲線は、初期剛性と二次剛性で定義される弾塑性タイプです。剛性劣化型の履歴復元力特性はいろいろ複雑なものが提案されていますが、ここでは簡単なClough型を用いています。除荷時は初期剛性で戻り、最大点あるいは最小点を目指します。使用方法や計算手法はバイリニア型のシートと同じです。

地震波データの整形　transfrm.LZH
 

ver.1.1　1997年3月11日　359KB→1,352KB
 

　一般的な地震波データは、１行に複数のデータが並んでいます。これを表計算ソフトで読み込んで、縦１列のデータに整形するシートです。地震応答計算や応答スペクトルのシートに貼り付ける前に、このシートで整形して下さい。また、縦１列のデータを、１行に８列のデータに整形することもできます。
　表計算の関数としては、行番号を計算するrow、間接的にセルを指定するindirect、セルの行番号と列番号からのセルのアドレス（参照）を表す文字列を作成するaddress、整数演算のintとmodを使っています。エクセル以外のソフトウェアで使う場合には、気をつけて下さい。

応答スペクトルの計算　respspec.LZH
 

ver.1.0　1997年3月3日　331KB→801KB
 

　１自由度系の線形地震応答計算を行い、応答スペクトルを計算します。１度に１つの減衰定数に対する、複数の固有周期に対する応答スペクトルを計算します。そのため、再計算に時間がかかる場合があります。「ツール」メニューから「オプション」を選び、「計算方法」のページで「テーブル以外自動」をチェックしておくと、ちょっとした操作で計算が始まって時間がかかることは避けられます。しかし、Ｆ９を押さないと計算されませんので、十分注意が必要です。計算にはWilsonのθ法を使っています。
　複数の固有周期に対する応答を一度に計算するのに、エクセルの「テーブル」という機能を使っています。

最終更新日：2011年10月18日

振動モードを見せるための模型．

レゴと，薄いアルミ板を使った模型．

以下の図は，MicroAVSで表示したものをmpgファイルに保存しました．

単純梁の中央に集中荷重を載荷した場合の応力分布　simplebeam.mpg
 

　赤が圧縮応力，青が引張応力．
 

片持梁の先端に集中荷重を載荷した場合の応力分布　cantilever.mpg
 

　赤が圧縮応力，青が引張応力．
 

免震橋と非免震橋との地震応答の比較説明図　piers.mpg
 

　橋脚が赤くなると大きな曲げモーメントが作用していることを表す．桁は剛体．
　参考までに，変位応答のファイルからMicroAVS用ファイルを作るFORTRANプログラムを ここに置いておきます．

落橋防止ケーブル作動の説明図　fall.mpg
 

　何らかの原因で桁が橋脚からはずれた場合，桁が落下するのを，　落橋防止ケーブルが作動して止める様子．
　参考までに，MicroAVS用入力ファイルを作るFORTRANプログラムを ここに置いておきます．
 

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