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そうすけしんまつ
5 years ago
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1 地震動による建築物被害から見た耐震設計の現状と今後の課題構造研究グループ飯場正紀 11 年 3 月 1 1 日東北地方沖を震源とするマグニチュード 9.0 の地震が発生した断層面積 ( 断層のすべりが生じた面積 ) が南北約 500 km, 東西約 0km に及び東北地方から関東地方の広範囲に大きな地震動が観測されまた建築物等の被害も広範囲に及んだ建築研究所では地震直後から建築物等の被害調査を実施しその結果を被害調査報告書 ( 速報版 ) としてまとめ現在最終報告書をまとめている地震動による建築物の構造被害結果を示し過去の地震被害との比較を通して建築物の耐震性の現状と課題を報告する 1 目次 Ⅰ 地震地震動の概要 Ⅱ 鉄筋コンクリート造建築物の被害と特徴 Ⅲ 鉄骨造体育館建築物の被害と特徴 Ⅳ 木造建築物の被害と特徴 Ⅴ 建築物の耐震化に向けた取り組み 1) 新耐震設計基準 (1981 年の建築基準法改正 ) 2)1995 年兵庫県南部地震の被害分類との比較 3) 耐震改修促進法 Ⅵ 建築物の耐震化に関する現状と課題 1) 近年の建築物の耐震化率の動向 2) 地震被害を踏まえた建築物の耐震化

2 Ⅰ 地震の特徴日時深さマグニチュードマグニチュード9.0は日本の観測史上最大で世界では1900 年以降4番目の規模となる 11年3月11日14時46分 24 km 9.0(Mw) M6 M7 M8 M9 大木纐纈超巨大地震に迫る 11 より震源断層の大きさとすべり量 4

3 東北地方から関東地方の地震動 0 1 TIME(SEC) IWT001(洋野町) IWT005(宮古市) MYG001(気仙沼市) MYG013(仙台市) MYG011(石巻市) FKS001(相馬市) FKS011(いわき市) IBR002(高萩市) 震央 IBR007(ひたちなか市) IBR018(鹿嶋市) CHB006(成田市) CHB028(市川市) TKY027(江戸川区) KNG001(川崎市) KNG007(藤沢市) KNG013(小田原市) 0 1 TIME(SEC) Ⅱ. RC造建築物の被害分類(1) S-1) S-2) S-3) S-4) 1階の層崩壊中間階の層崩壊柱のせん断破壊柱脚部や連層耐力壁脚部の曲げ破壊 6 360

Ⅱ. RC造建築物の被害分類(2) S-5) SRC造露出柱脚のアンカーボルトの抜け出しや主筋の座屈 S-6) 境界梁のせん断破壊や

災害時に防災拠点として機能すべき建築物の被害が目立った被災建築物について被災度区分判定を行った岩手福島栃木茨城竣工 1963

被災度大破小破大破大破小破小破危険耐震性能残存率 57.8% 81.0% 26.7% 38.2% 93.9% 87.

4 Ⅱ. RC造建築物の被害分類(2) S-5) SRC造露出柱脚のアンカーボルトの抜け出しや主筋の座屈 S-6) 境界梁のせん断破壊や付着割裂破壊 S-7) 建築物の傾斜 S-8) 塔屋の損傷や破壊傾斜 S-9) 耐震補強済み建築物の損傷 7 RC造建築物の被災度判定災害時に防災拠点として機能すべき建築物の被害が目立った被災建築物について被災度区分判定を行った岩手福島栃木茨城竣工階数 3階 6階 3階 4階 2階 3階 2階耐震診断済済済済済未不明被災度大破小破大破大破小破小破危険耐震性能残存率 57.8% 81.0% 26.7% 38.2% 93.9% 87.7% 階済 (補強) 大破 59.4% 階 2階 3階 4階未未未未中破中破大破危険 68.9% 63.1% 37.6% 8

主に旧耐震基準 1981 年5月以前により設計された建築物に発生し現行耐震基準 1981年6月以降で設計された建築物で被害を受けたものは少ない 9 Ⅲ 鉄骨造体育館の被害 1)

5 鉄筋コンクリート造建築物の被害まとめ観測された地震動の周期特性は建築物に大きな被害をもたらす周期帯域であまり大きくなかったともいわれているが全般的には各地で観測された震度に比べると建築物の被害はさほど顕著ではなかった地盤の悪い場所に建てられた建築物に局所的に被害が多い傾向は見られたが地域による被害状況の明確な違いは確認されていない構造躯体と構造部材の被害は主に旧耐震基準 1981 年5月以前により設計された建築物に発生し現行耐震基準 1981年6月以降で設計された建築物で被害を受けたものは少ない 9 Ⅲ 鉄骨造体育館の被害 1) 鉛直ブレース材の座屈破断と接合部の破断 2) ラチス柱の斜材の座屈 3) RC造柱と屋根の接続部のコンクリートのひび割れ 4) 屋根面水平ブレースのたわみ座屈破断 5) 柱脚コンクリートのひび割れ旧耐震基準 10

S造体育館の被害新耐震耐震改修 1)妻壁とS造屋根の接続部のボルト抜け出し変形 2) RC柱とS造屋根の接続部のコンクリートの剥落 3) 屋根面水平ブレースのたわみ

耐震基準と被災度の関係 Ⅱｓ全体 Ⅲｓ Ⅳｓ 42 旧基準旧基準 Ⅴｓ 24 1 6 4 4 現行基準現基準改修耐震改修 4 5 構造骨組 0 10 30 Ｏw 全体旧基準

大きな被害ランク Ⅴs ４棟現行耐震基準の体育館被災度ランクは Ⅱs以下 Ⅰ以上の被害の割合旧耐震基準 55 程度現行耐震基準 30 程度非構造部材旧耐震基準現行耐震基準

6 S造体育館の被害新耐震耐震改修 1)妻壁とS造屋根の接続部のボルト抜け出し変形 2) RC柱とS造屋根の接続部のコンクリートの剥落 3) 屋根面水平ブレースのたわみ 4)天井材の脱落破損 5棟の耐震改修建物のうち 4棟がV型のブレース補強 1棟がX型のブレース補強であり 5 棟とも無被害軽微含むであった 11 被災度区分判定Ｏｓ耐震基準と被災度の関係 Ⅱｓ全体 Ⅲｓ Ⅳｓ 42 旧基準旧基準 Ⅴｓ現行基準現基準改修耐震改修 4 5 構造骨組Ｏw 全体旧基準旧基準棟数 Ⅱw Ⅰw 5 60 Ⅲw Ⅳw 12 9 現震度6弱以上の体育館を対象構造骨組旧耐震基準の体育館大きな被害ランク Ⅴs ４棟現行耐震基準の体育館被災度ランクは Ⅱs以下 Ⅰ以上の被害の割合旧耐震基準 55 程度現行耐震基準 30 程度非構造部材旧耐震基準現行耐震基準ともに全ての被災度区分の被害旧耐震基準と現行耐震基準の被災度の状況はそれほど変わらない Ⅰｓ行基準現基準 9 耐震改修改修非構造部材棟数

7 旧基準 RC柱及び妻壁と S造屋根の接続部無被害Ｏｓ Is 5 構造の被災度区分Ⅰs またはⅡsランク旧耐震基準接続部のコンクリートの剥離程度現行耐震基準妻壁との接続部でボルトの抜けだし変形等の被害 0s 旧耐震基準 12棟妻壁コンクリートひび割れ Ⅰｓ 6 支承部コンクリートひび割れ剥落 Ⅰｓ 1 Is Ⅱs 2 無被害 1 0s 3 Is 1 支承部コンクリートの破損剥落 Ⅰｓ現行耐震基準 26棟 19 現基準妻壁接続部ガセット変形 Ⅰｓ妻壁接続部ボルト抜け出し Ⅱｓ支承部コンクリートの剥落アンカーボルト変形 Ⅱｓ 13 鉄骨造体育館の被害まとめ旧耐震基準の学校体育館大破に分類される棟数は4棟大破の被害率は１割弱 04年新潟県中越地震大破の割合は3割程度現行耐震基準の体育館 RC柱妻壁とS造屋根接続部でコンクリートの剥落やボルトの抜け出し等の構造被害が多く観察されたこのような被害を軽減するための対策が必要である非構造部材の被害旧耐震基準の体育館および現行耐震基準の体育館とも広範囲に脱落した天井の被害が観察された天井被害に関しては旧耐震基準と現行耐震基準による大きな被害の差は小さい 14

8 Ⅳ 木造建築物の被害１木造建築物の被害形態としては地震動の揺れに起因する被害と地盤の変状に起因する被害に大別される地震動の揺れに起因する被害として以下のものがある棟瓦や瓦の脱落等内装材外装材の割れや脱落倒壊 15 残留変形木造建築物の被害２築100年の民家型の木造住宅耐震要素として土塗り垂れ壁と4段貫による板壁が確認されたのみ柱の折損最大で約1/3.5傾斜昭和60年代建設の湾曲集成材を用いた木造体育館鋼製ブレースの伸び座屈ブレース端部の基礎コンクリートの破損柱の折損ベースプレート部基礎今回の木造建築物の被害は過去の地震被害形態と同様のものであったまた地震動の揺れに起因する被害は旧耐震基準で設計された木造建築物と考えられ耐震補強の 16 重要性が改めて確認された

9 木造建築物の被害３地盤の変状に起因する被害敷地等の崩壊に伴う基礎の被害敷地等の崩壊に伴う建物の被害液状化による建物傾斜 17 Ⅴ 建築物の耐震化に向けた取り組み建築物基準関連の法律１新耐震設計基準(1981年の建築基準法改正) 新築 1995年兵庫県南部地震２耐震改修促進法 1995年 06年改正既存新耐震設計基準 ①耐用年限中に数度は遭遇する程度の中地震に対してはほとんど損傷しない建築物の機能を保持 ②耐用年限中に一度遭遇するかもしれない程度の大地震に対しては倒壊崩壊しない建築物の架構に部分的なひび割れ等の損傷が生じても崩壊からの人命を保護する 18

10 今回と1995年兵庫県南部地震の被害比較被害の有無地震地震 1) ピロティ階の崩壊または大破建築物 2) 壁の偏在に起因する捩れ応答による隅柱等の破壊の層レベル 3) 低層建築物の中間の特定階の崩壊大破 4) 中高層建築物の中間特定階の崩壊大破 5) ｾｯﾄﾊﾞｯｸの影響による層崩壊 6) 建築物全体の転倒 7) パンケーキ状の崩壊 8) 隣接建物との衝突 9) 異種構造間での破壊 10)ﾍﾟﾝﾄﾊｳｽの傾斜転倒落下兵庫県南部地震で見られた RC造建築物の被害の分類現行耐震基準で設計された建築物に被害 19 兵庫県南部地震で見られたRC造建築被害の有無物の被害の分類 1995地震 11地震 1) 柱のせん断破壊 2) 柱の曲げ圧壊建築物 3) 柱頭柱脚の曲げ破壊含引張の部材圧縮の軸力による破壊レベル 4) 柱段落とし部の軸降伏 5) 柱帯筋端部90 ﾌｯｸの定着破壊 6) 柱や梁の付着割裂破壊 7) 梁のせん断破壊含有開口 8) 壁のせん断破壊含有開口 9) 壁の曲げ破壊 10)柱はり接合部のせん断破壊 11)鉄筋のガス圧接部の破壊 12)集合住宅の非構造壁の損傷現行耐震基準で設計された建築物にも被害破壊までは至らないがある程度の損傷

11 1995年兵庫県南部地震の被害を踏まえた補足規定現行耐震基準に基づき設計された建築物ついては一部の形式の建築物を除いて適切に倒壊等を防ぎ人命を守ったことから水準面ではほぼ妥当であることが検証された鉄筋コンクリート構造の現行規定への補足としてはピロティ構造の崩壊等に影響を及ぼした 1)壁等の剛性評価 2)耐力壁の適切な配置に関するもののほか 3)柱の主筋量低減の禁止 4)せん断補強筋の端部定着仕様 5)柱はり接合部の設計 6)コンクリート強度の確保等の項目が取り上げられたまた余裕のある設計等としては 1)塑性化後の層の挙動を踏まえた設計の推奨 2)FD柱使用の制限 3)柱中子筋配筋の推奨 4)主筋段落とし部への横補強筋配筋の推奨 5)はりヒンジ部分のせん断補強筋の推奨配筋 6)PCaコンクリート屋根板の設計への留意事項等が示された 21 耐震改修促進法の成立 1995年12月 1995年兵庫県南部地震では6,400人を超える方が犠牲となり約21 万棟の家屋が全半壊した死者の大半は住宅建築物の倒壊等によるものであり建築物の耐震性の確保が強く認識された現行耐震基準施行以後に設計された建築物の被害程度は比較的軽く現行耐震基準は概ね妥当なものと考えられたこの教訓をもとに建築物の耐震改修の促進に関する法律耐震改修促進法が施行され現行耐震基準を満たさない建築物について積極的に耐震診断や耐震改修を促進することとなった倒壊崩壊大破 1982年以降中破 9% 5% 11% 29% 1981年以前 0% % 小破軽微無被害 75% % 40% 18% 60% 被害の割合 34% 80% 100% 22

地震被害軽減を目指した政府戦略 04年7月に示された中央防災会議の平成１７年度の防災対策の項目に以下の内容等が示された i) 地域の防災拠点となる公共施設及び住宅等の耐震化 ii) 地域や企業の防災力の向上 05年3月の中央防災会議では地震防災戦略の策定を行い巨大地震東海地震東南海南海地震対策において 05年からの10年間で

12 地震被害軽減を目指した政府戦略 04年7月に示された中央防災会議の平成１７年度の防災対策の項目に以下の内容等が示された i) 地域の防災拠点となる公共施設及び住宅等の耐震化 ii) 地域や企業の防災力の向上 05年3月の中央防災会議では地震防災戦略の策定を行い巨大地震東海地震東南海南海地震対策において 05年からの10年間で死者数及び経済被害額を半減することを目標に建築物の耐震改修を推進し住宅の耐震化率を90 とすることが定められた 05年2月住宅建築物の耐震化の目標の設定及び目標の達成のための施策について検討を行うために国土交通省に住宅建築物の地震防災推進会議が設置され同年6月に提言がまとめられたこの提言を踏まえ同年11月耐震改修促進法が改正 06年1月施行された 23 耐震改修促進法の改正 24

13 Ⅵ 近年の建築物の耐震化率の動向防災拠点となる公共施設等の耐震化率については消防庁で調査されており H22年度末で 75.7%となっている耐震化率全建物(A)に対する耐震性のある建築物の割合建築物の耐震化率 B C D / A 耐震性のある建築物現行耐震基準昭和57年以降による建築物 B 旧耐震基準昭和56年以前による建築であるが耐震診断により耐震性が確認されている建築物 C 既に耐震改修が行われている建築物 D 耐震性のないまたは不明の建築物耐震性がないと判定され耐震改修が行われていない建築物 25 耐震診断を行っていない建築物防災拠点となる公共施設等の耐震化防災拠点となる公共施設等の耐震化率の推移 H22年度末耐震化率75.7% 100 防災拠点となる公共建築物等 (H22には岩手県宮城県および福島県内のデータは除く) 耐震性有の割合 H13 H14 H15 H16 H17 H18 H19 H H21 H22 26 年度

14 防災拠点となる公共施設等の耐震化 H22年度末耐震化率75.7% 47.1% 現行耐震基準を満足 17.8% 耐震改修済み 24.3% 建築物には耐震性がないあるいは未定となっておりこれらの建築物への早急な対応が必要となる設計時期耐震改修等の実施の有無 S57年以降の建築物 (新耐震基準) 耐震性満足 S56年以前の建築物改修済み (旧耐震基準) 改修未定耐震診断未実施棟数比率耐震性の有無 (%) 84, ,378 31,862 25,195 18, 耐震性有 (75.7%) 耐震性無または不明 (24.3%) 27 ただし岩手県宮城県および福島県内のデータは除く施設別耐震化率文教施設診療施設消防署高い庁舎体育館低い耐震性有の割合(%) 100 防災拠点となる公共施設等の耐震化率施設別

住宅特定建築物の耐震化住宅および多数の者が利用する建築物特定建築物学校病院百貨店等の多数が利用する一定規模以上の建築物の５年毎の建築物の耐震化率の推移目標を示す住宅等の耐震化の状況については国土交通省で５年毎にまとめられており 08年時点の耐震化率は住宅が約79% 特定建築物が約80%となっている耐震改修促進法に基づく国の基本方針において 03年の75%から

15 住宅特定建築物の耐震化住宅および多数の者が利用する建築物特定建築物学校病院百貨店等の多数が利用する一定規模以上の建築物の５年毎の建築物の耐震化率の推移目標を示す住宅等の耐震化の状況については国土交通省で５年毎にまとめられており 08年時点の耐震化率は住宅が約79% 特定建築物が約80%となっている耐震改修促進法に基づく国の基本方針において 03年の75%から 15年までに少なくとも９割とする目標が定められておりさらに政府の新成長戦略( の閣議決定) 及び住生活基本計画 ( の閣議決定) においては住宅の耐震化率を年までに95%とする新たな目標も定められた年度住宅特定建築物 03 75% 75% 08 79% 80% 訂正 15(目標) (目標) 90%以上 95% 90%以上 29 建築物の総合性能構造と非構造の対応小破や中破と判定された建築物でも非構造壁コンクリートブロック造壁の破壊外装材ガラスの落下方立て壁のせん断破壊などの非構造部材の被害により使用を見合わせているケースも見られた構造躯体のみならず非構造部材の耐震性の確保も必要となる ④屋上広告塔の被害 ②天井の破損落下 ⑦ドア周辺の非構造壁の被害ドアの開閉不能 ③外装材の剥落落下 ①軽量間仕切壁の破損 ⑤窓ガラスの破損落下 30

16 今回の地震被害を踏まえた建築物の耐震性 1995兵庫県南部地震も含め現行耐震基準に基づき設計された建築物ついては一部の形式の建築物を除いて適切に倒壊等を防ぎ人命を守ったことから調査の範囲では水準面ではほぼ妥当であることが検証された今回の地震動の多くは短い周期域の応答加速度が卓越する特性を有しており 1995年兵庫県南部地震の地震動のように建築物が破壊に至るような周期帯１秒前後のパワーが大きくはなかったことが考えられる次の巨大地震東海地震東南海南海地震の発生や首都直下地震の発生が危惧されており建築物の破壊に影響を及ぼすような周期域を多く含んだ地震動が発生する可能性もあり安心する訳にはいかない 31 建築物の耐震改修の促進被害軽減１995年兵庫県南部地震や11年東北地方太平洋沖地震では旧耐震基準の建築物に大きい被害が見られたことにより建築物の耐震改修が必要であることが認識させられる今回の被害が見られたRC層建築物は防災拠点となる公共施設に対する耐震改修が住宅等に比べてやや遅れていることもあり災害時にこそ機能を維持すべき建築物への早急な対策が望まれる現行耐震基準の体育館のRC柱妻壁とS造屋根接続部でコンクリートの剥落やボルトの抜け出し等の構造被害が多く観察された体育館も地震時の避難施設として重要な役割を担う事からこのような被害を軽減するための対策も必要である 32

国土技術政策総合研究所　研究資料

国土技術政策総合研究所　研究資料 . 鉄骨造建築物.. はじめに東北地方太平洋沖地震に対する鉄骨造建築物の地震被害調査は地震直後の 2 週間程度で茨城県から宮城県にわたる広範囲な地域における事務所ビル等の一般的な鉄骨造建築物について主に外観により被害調査を行ったその調査からは自走式駐車場等のように構造躯体が露出している一部の鉄骨造建築物では柱脚の損傷やブレースの座屈などを確認することができたしかし一般的に鉄骨造建築物では構造躯体が内外装材等の仕上げ材に覆われているため