応答スペクトル — CAE用語解説

考え方はシンプルだよ。固有周期の違う1自由度系のバネ-マス-ダンパーをたくさん並べて、全部に同じ地震波を入力する。それぞれの最大応答（加速度、速度、変位）を固有周期ごとにプロットしたのが応答スペクトルだ。

そう。周期0.1秒のバネ、0.2秒のバネ、0.3秒のバネ…と並べて、「周期0.5秒の構造物なら最大加速度は500 gal」「周期1.0秒なら300 gal」みたいに読み取れるグラフになる。建物の固有周期が分かれば、応答スペクトルから地震時の最大応答をすぐに推定できるわけだ。

設計用応答スペクトルは、過去の多数の地震記録を統計的に処理して平滑化したものだ。建築基準法だと地盤種別ごとにスペクトル形状が定められてる。軟弱地盤だと長周期側が増幅されるから、高層ビルには不利になるね。

そのとおり。減衰比が大きいほどピークが下がって滑らかになる。鉄骨造だと減衰比2%、RC造だと5%くらいで応答スペクトルを見ることが多い。同じ地震でも減衰比が違えば最大応答が2倍以上変わることもあるから、適切な値を使うのが重要だよ。

加速度応答スペクトルは荷重（力）の評価に便利で、変位応答スペクトルは変形量の評価に向いている。最近は変位ベースの耐震設計が注目されていて、両方読めるようにしておくと実務で強いよ。