東北地方太平洋沖地震における地震観測建物の観測記録
Observation Records of High-rise Buildings and a Base-isolated Buildingon the 2011 off the Pacific Coast of Tohoku Earthquake
井川望*1

藤井Nozomu Ikawa

睦*1Atsushi Fujii

伊藤真二*1

Shinji Ito

要旨
現在、当社で設計･施工した 9 建物において地震や風観測を実施している。実建物における地震・風観測記録は、観測建物の耐震、耐風性能評価に有効であるだけでなく、今後の耐震、耐風設計へ活用することもできる。2011 年 3 月の東北地方太平洋沖地震時に、関東地方の建物では観測開始以来の最大加速度が観測された。本報告では、特に大きな記録が得られた、つくば市にある免震建物の技術研究所、東京都港区と千葉県浦安市にある超高層 RC 造集合住宅での観測記録を紹介する。
キーワード：地震観測 東北地方太平洋沖地震 免震建物 高層建物

１．はじめに妥当性を実際の地震で検証するため、1997 年の開所以来地震観測を行っている。

1989 年に関西初の超高層 RC 造建物である高見フローラ
ルタウン、翌年に免震建物である市川社宅（2005 年に観測2.1 観測建物と観測方法終了）の観測開始以来、現在、高層建物や免震建物など、

写真1に示すように、観測対象の建物は杭基礎・RC造耐震

関東、中部、関西の 9 建物で地震や強風時の振動観測を実壁付きラーメン構造3階建てであり、平面24m(3スパン)×施している 1）。これら観測建物は当社が設計・施工した建48m(8スパン)の比較的扁平な形状を持つ。中央部の吹抜け物であり、高層 RC や免震･制振など施工時に何らかの新技で上部構造は二分されており、１階床レベル以外では大梁術が導入された建物である。構造特性に関する基礎データのみで連結されスラブは連続していない。短辺中央の短いの収集や建築物に導入した構造技術の評価、耐震・耐風設スパンを１積層ゴムに集約することで27(3×9)基の積層ゴ計法の検証などを目的として、観測を実施している。

ムアイソレータにより支持している。一般部の積層ゴムに2011 年 3 月 11 日の東北地方太平洋沖地震（表 1）時には、関東地方に限らず、中部や関西の建物でも記録が得られた。

は冷間接着型 2）を用いている。ダンパーには鋼棒製(4C-70
φ×12基)と鉛製(U-180×8基)の2種類を併用している。

関東地方の建物では観測開始以来の最大加速度が観測され地震観測には、フィードバック型の加速度計を用いておた。本報告では、特に大きな記録が得られた、つくば市にり、建物近傍地盤3点(地表,GL-8m,GL-36m)、基礎、1階、ある免震建物の当社技術研究所、東京都港区と千葉県浦安屋上に合計24成分設置している。また、耐震構造との比較

市にある超高層集合住宅での観測記録を紹介する。のため、隣接する実験棟(RC造地下1階･地上3階，一部鉄骨造)の屋上に観測点を設けている。

表1

東北地方太平洋沖地震

概要

震源

三陸沖、深さ 24km
（北緯 38°6.2’、東経 142°51.6’）
マグニチュード 9.0
日時2011 年 3 月 11 日 14 時 46 分

ｘ

２. 当社技術研究所

ｙ

技術研究所(茨城県つくば市)の管理研究棟では、免震デバイスの低コスト化と選択自由度の向上を目標とした免震システムを導入しており、これらの性能および免震設計の*1技術研究所

写真 1

建築技術研究部門― 45 ―

観測建物

左：管理研究棟(免震)右：実験棟(非免震)鴻池組技術研究報告201152.2 地震記録
東北地方太平洋沖地震時の加速度最大値を図 1 に、加速実験棟(耐震)Ｘ方向
実験棟(耐震)Ｙ方向
管理等(免震)Ｘ方向
管理棟(免震)Ｙ方向

4度波形を図 2 に示す。管理研究棟基礎で最大 300 cm/s2 程増幅率度の加速度が、免震効果により 1 階では 100 cm/s2 程度と約 40％に低減されている。屋上でも 100 cm/s2 をやや上回る程度である。隣接する実験棟の屋上では最大 461 cm/s2となっており、管理研究棟屋上と比べて 3～4 倍大きく、免3平均増幅率(基礎30gal以上)
実験棟：1.49

2

東北地方太平洋沖地震(本震)1

同管理棟：0.49

震構造との違いが顕著に見られる。観測開始からの基礎の0最大加速度と屋上加速度の増幅率の関係を図 3 に示す。実12

験棟では平均 1.65 倍、基礎加速度が 30 cm/s 以上では平均 1.49 倍であるのに対し、免震の管理研究棟ではそれぞれ10100
地震動の大きさ (基礎最大加速度［gal］)

図31000加速度増幅率

平均 0.79 倍、0.49 倍と、入力が大きいほど免震効果は明瞭となっている。
図 4 に加速度の積分変位波形から求めた免震層の相対変位軌跡を示す。免震装置は X,Y 方向とも最大 5～6cm 変形している。なお、建物屋上の 1 階に対する相対変位は最大0.5cm 程度であり、変形角では 1/3000 程度である。
なお、地震時の建物内の状況は、3 階資料室の図書が長い揺れによる移動で一部落下したが、2 階研究室では不安定な形状の物でも落下･転倒など被害は見られなかった。
図4
屋 X
上 Y
屋 X
上 Y

114
121

X
1Y階Z

98
117
209

X
基Y礎
Z

263
296
158

加速度(cm/s2)

図1

加速度(cm/s2)

３.超高層集合住宅
実験棟(耐震構造)

管理研究棟(免震構造)地 X
表 Y
Z

超高層集合住宅の観測記録として、東京都港区と千葉県浦安市にある2つの建物記録を紹介する。

598
819
460

最大加速度（単位：cm/s2）400
実験棟 屋上X方向

2000-200-400
400

屋上X方向

2000-200(a)観測建物1
写真2-4004002

加速度(cm/s )

361
461

免震層相対変位軌跡

基礎X方向

200(b) 観測建物2
建物外観

03.1-200-400

3.1.1
0100

図2200

加速度波形（ｘ方向）

時間（秒）

300

観測建物1
観測建物と観測方法

観測建物 1 は東京都港区台場に 2000 年に竣工した地下 1階、地上 32 階建ての超高層住宅である。図 5 に軸組図と基― 46 ―

東北地方太平洋沖地震における地震観測建物の観測記録

表 1 最大加速度 (単位:cm/s2)

準階伏図を示す。基準階階高は 3.0m、軒高は 103.8m であ

南北
東西
上下
326.8
294.0
103.9
162.8
164.6
197.5
197.3
106.5
99.5
35.0
278.6
287.6
108.2
253.6
287.7
132.9
136.4
66.2
46.9
32.7
杭先端南北方向は機器不調により記録なし

る。RC 造のラーメン構造である住居棟に高さ 80m の鉄骨造

屋上
住24階
居14階
棟1階
立体24階
駐車場 14階
地表
杭先端の立体駐車場が隣接している。建築面積は 2,381m2、延床面積は 36,977m2 である。住居棟と立体駐車場を単独で設計した場合、駐車場の変形が大きくなりすぎ、駐車場と住居棟を一体とした場合、駐車場作動時の固体伝搬音が問題となる。そのため、粘弾性ダンパーを連結材として使用している。粘弾性ダンパーはジエン系ゴムで、厚さ 15mm の 4層構造とし、4～5 層ごとに 6 体、合計 30 体設置されてい表 2 住居棟と駐車場の最大相対変位（単位:mm）南北る。26 階(立体駐車場の屋根)は、住居棟の集会室及び庭園つ防音防振対策を目的として積層ゴムが採用されている。

300

基礎は直径 2m の場所打ち拡底鋼管コンクリート杭で、全部

200

8.44
4.00

東西2.83
1.69

6.78
3.05

3.33
2.08
屋上EW

2加速度(cm/s )となっている。上下接続部は、過大な応力集中を避け、か24階
14階

で 45 本使われている。

0-100-200-300200

2

加速度(cm/s )

積層ゴム

100

立体駐車場

加速度(cm/s2 )粘弾性粘弾性ダンパー
ﾀﾞﾝﾊﾟｰ

住居棟

0-100-200200
1階EW

100
0-100-200
300
200

立駐24階EW2

加速度(cm/s )

N

24階EW

100

印は粘弾性ダンパーを示す

100
0-100

軸組図と基準階伏図（観測建物1）-200

加速度(cm/s2 )

図5

地震観測は加速度計が 9 ヶ所(住居棟の屋上 2 ヶ所、24階、14 階、1 階、立体駐車場の 24 階、14 階、杭先端(GL-53m)と地表)に 1～3 成分設置され、全部で 22 成分である。また、加速度(cm/s2)

建物間（ダンパー）の変形を計るために 24 階と 14 階にあわせて 4 つの変位計が設置されている。
3.1.2 地震記録
東北地方太平洋沖地震での最大加速度、住居棟と立体駐-300200

地表EW

1000-100-200200

杭先端EW

1000-100-2000100

図6

車場の最大相対変位を表 1,2 に、東西方向の加速度波形を図200

時間(秒) 300

加速度波形（東西方向）

6 に示す。最大の加速度記録は住居棟屋上(南北方向)の326.8 cm/s2 であり、1 階の 106.5cm/s2 に対して 3 倍程度4.1 観測建物2増幅している。屋上では、長時間にわたり大きな揺れが続4.1.1 観測建物と観測方法いていることが分かる。立体駐車場 24 階の最大加速度は観測建物2は千葉県浦安市に1996年に竣工した28階建て280 cm/s2 程度であり、住居棟 24 階の 160 cm/s2 程度と比の超高層住宅である。図7に軸組図と基準階伏図を示す。RCべ、1.8 倍程度大きい。なお、住居棟と立体駐車場の相対造のラーメン構造である。基準階階高は2.85m、軒高は81.5m

変位は最大で 8mm 程度である。

である。X,Y方向ともスパン5.2mの5スパンの平面形状で、― 47 ―

加速度(cm/s )

400
300
200
1000-100-200-300-400

加速度(cm/s )

2011

300
200
1000-100-200-300

加速度(cm/s2 ) 加速度(cm/s2 )鴻池組技術研究報告

200
1000-100-200300
200
1000-100-300-200-400

建築面積は826m2、延床面積は18,828m2である。基礎は場所
2打ちコンクリート拡底杭と地中連続壁杭を併用している。
この建物には加速度計が 28 階、10 階、1 階（2 ヶ所）と地盤（杭先端レベル GL-50ｍ）のあわせて 5 ヶ所に 1～3 成2分設置され、全部で 12 成分である。

6000

PHFL▽

時間(秒)

10階NS

1階NS

杭先端NS5200〃8150026000〃〃 520028FL▽

28階NS0100

図85200

〃〃〃

5200

200

時間(秒) 300

加速度波形（南北方向）

1.0
南北(2011年3月10日以前)
東西(2011年3月10日以前)
南北(2011年3月11日以後)
東西(2011年3月11日以後)

26000
0.90.81次振動数(Hz)

GL▽

26000

図7

設計値
南北：0.63Hz
東西：0.62Hz

0.7
0.6
0.5

軸組図と基準階伏図（観測建物2）

0.4

4.1.2 地震記録0.3
1

東北地方太平洋沖地震での最大加速度を表 3 に、南北方向の加速度波形を図 8 に示す。28 階の最大加速度は 366.5

図910100
2
28階加速度(cm/s )1000

28 階最大加速度と 1 次固有振動数の関係(南北方向)、264.6(東西方向)cm/s2 であり、約 90cm/s2 である 1 階の 3～4 倍に増幅している。この建物でも、長時間５．まとめにわたり大きな揺れが続いていることが分かる。
図 9 に観測開始からの屋上最大加速度と 1 次固有振動数との関係を示す。1 次固有振動数は 1 階に対する 28 階応答加速度の伝達関数から求めた。今回の地震までは南北、東西方向とも 0.6～0.8Hz 程度で、加速度が大きくなると振動数は小さくなる傾向を示し、数十 cm/s2 程度以上で設計値免震建物である技術研究所、東京と千葉の２つの超高層RC 造集合住宅における東北地方太平洋沖地震での観測記録を紹介した。現在、今回紹介した記録について数値シミュレーションによる検証を行っており、別の機会に報告を行いたい。

（南北方向 0.63Hz,東西方向 0.62Hz）と同程度であった。
今回の地震およびそれ以後の記録では 0.4～0.5Hz 程度となっている。

都市再生機構との共同研究として行っている。ご協力いた
だいた関係各位に厚くお礼申し上げます。

表 3 最大加速度 (単位:cm/s2)
28階
10階
1階
杭先端

最後に、超高層の２つの建物の地震観測は独立行政法人

南北
366.5
181.8
90.063.3

東西264.6
143.1
93.6
85.1

上下94.846.2, 48.5
33.6

参考文献
1)井川望ほか：高層建物と免震建物の地震観測とその評価、鴻池組技術研究報告、Vol.16、pp.79-84、2006.6
2)岡城寛ほか：冷間接着型アイソレータの実用化 第 1,2 報、日本
建築学会大会講演梗概集、B-2、pp.541-544、1997.9― 48 ―