技術研究開発 特集

災害拠点建築物の機能継続技術の開発―平成２５年度新規総合技術開発
プロジェクトの取り組み―
国土交通省国土技術政策総合研究所建築研究部

研究官

なお み

本多直巳

かべ や さわとしかず

壁谷澤寿一

建築新技術研究官

基準認証システム研究室

ほん だ

能が維持され１． はじめにることが求められる。
そこで，国

２０１
１年３月１
１日に発生した東日本大震災は地震

土交通省ではや津波により東日本の広範囲の建築物に未曾有の本年度から４大きな被害をもたらした。また，被害の内容を見カ年の予定でても，これまでの地震災害では顕在化していなか

総合技術開発った，!建築物の津波による構造被害（写真―１），

プロジェクト"非構造壁，天井材に代表される非構造部材の損「災 害 拠 点 建

傷による建築物の機能喪失（写真―２），#防災築物の機能継拠点となるべき庁舎建築物の被害が確認された。

続技術の開

また，２０１
２年５月につくば市，２０１３年９月に越発」（以下「災谷市等で発生した竜巻では，建築物にも大きな被害拠点総プ害が発生したところである。

ロ」と い う）

写真―１

津波による鉄筋コンクリート造外壁被害

写真―２

鉄筋コンクリート造建築物の非構造壁被害

こうした近年頻発する災害に対し，市役所や避を実施し，津難所などは災害直後から復旧活動等を行う場とし波，地震，竜て，構造的に安全であることはもとより，その機巻などの災害後も直後から機能が維持できる災害拠点建築物の設計に資する技術開発を行い，建築物が防災拠点として機能を維持するために配慮すべき設計ガイドラインを策定することとしている（図―１）。

２． 津波対策に関する技術開発
図―１

災害拠点総プロのスケジュール

東日本大震災以前においては，建築物と津波建設マネジメント技術

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特集 技術研究開発

荷重に関する研究は多くはなく，いまだに未解明の部分も多い。また，津波に対する建築物の基準類としても，２００５年の内閣府による「津波避難ビル等に係るガイドライン」において参照されている一般財団法人日本建築センターの自主研究に示された津波避難ビルの構造設計法があるのみであった。
内閣府の「津波避難ビル等に係るガイドライン」

図―３

津波避難ビル等の設計用外力（水深係数a）では，設計用浸水深の３倍に相当する静水圧を津

しかしながらこの新しい設計手法においても，波波圧とする算定式が示されていた。震災後に制建築計画や外壁材を工夫し，いわゆる波力を「受定された「東日本大震災における津波による建築けながす」手法については技術的知見も少なく取物被害を踏まえた津波避難ビル等の構造上の要件り入れられていない。現地被害調査結果においてに係る暫定指針」（平成２３年１１月１７日付国住指第は，写真―３に示すようにALCパネルや鋼板等

２５７０号，以下「津波避難ビル新ガイドライン」といの外壁材が流失しているものの，柱梁骨組は残存う）
においては，東日本大震災の被害調査結果に基している事例が特に鉄骨造建築物で顕著に見られづき，この算定式の見直しを行っている（図―２）。

た。これらの建築物では津波来襲時に早期に外壁その結果，設計用浸水深の３倍に相当する静水材が流失することで作用する外力が小さくなった圧を基本としながらも，津波の勢いが軽減されることが骨組残存の要因として考えられる。一方ことが見込まれる場合には，この倍率（水深係数で，写真―４に示すように外壁材がほぼ残ったまa）を低減できることとしている。具体的には，

ま津波により転倒した被害が見受けられた。外壁

津波避難ビル等から津波が来襲する方向に施設まについては，外壁材そのものの耐力や下地材とのたは他の建築物等の遮蔽物がある場合について水取付け部の耐力等を考慮して開口部とみなせるか深係数を３．
０から２．
０に，さらにそのうち，津波避否かについて慎重に検討する必要がある。

難ビル等の位置が津波が来襲する方向で海岸および河川から５００m以上離れている場合について当該２．
０を１．
５まで低減できることとした（図―３）。
qz＝ ρ g（ah−z）
qz：構造設計用の進行方向の津波波圧（kN／m２）， ρ ：水の単位体積質量（t／m３），g：重力加速度（m／s２），h：設計用浸水深（m），z：当該部分の地盤面からの高さ（０＜z＜ah），a：水深係数。基本は３．
０とする。

外壁材が全面的に流失した建築物

建築物

h

設計用浸水深zahqz ＝ ρg（ ah − z ）写真―３aρgh

図―２

津波波圧算定式
写真―４２
０ 建設マネジメント技術

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外壁材が残存したまま転倒した建築物

技術研究開発 特集

そこで災害拠点総プロでは，津波避難ビルの技術基準の見直し等に資する検討として，外壁材の脱落による津波波力低減効果に関する技術的知見を，水理実験等を通じて整理することとしている。
また，この他に津波避難ビル新ガイドラインでは明らかになっていない，!流体中の建築物に作用する力（抗力）を考慮した設計法，"周辺建築物等による津波荷重の遮蔽効果を考慮した設計法について，技術開発を行うこととしている。

写真―６

新耐震建築物の天井被害事例

ットにより切り離されている変断面部材（そで壁付き柱）を活用し，架構の剛性および耐力を増加

３． 地震対策に関する技術開発させることで大規模地震に対して非構造壁の損傷を抑制する設計法を提案し，実物大の試験体によりその性能を確認することとしている。

東日本大震災では，「現行耐震基準に基づき設

また，東日本大震災では，学校，ホール，空港

計された建築物，耐震改修された建築物では，構などで天井落下の被害が，かつてない範囲で生じ造安全性という観点から十分な性能を発揮した。

た（写真―６）。こうした被害を受け，２０１３年７しかし，鉄筋コンクリート造における非構造壁の月から８月にかけて，建築基準法施行令，建築基破損，鉄骨造体育館の水平ブレースの破断，天井準法施行規則等の改正，関連告示の制定・改正が落下などの非構造部材の被害などにより，そのなされた２）。これら一連の政省令，告示では，特後，建 築 物 を 利 用 で き な い 事 例 が 多 く 見 ら れ定天井（脱落によって重大な危害が生ずるおそれた。
」とされている１）。のある天井。６m超の高さにある水平投影面積２００

このうち，非構造壁の破損に関しては，旧耐震

m２超等の要件）について，斜め部材等により地基準，新耐震基準いずれの建築物にも見られ，制震等による天井の揺れを抑制すること，天井面と振ダンパーで補強された建物でも確認されている

壁等との間に一定の隙間（クリアランス）を設け（写真―５）。こうした被害の原因としては，建築ること等により天井の損傷，脱落を防止すること

物設計において構造部材設計と非構造部材設計がを基本とする規定が設けられた。

完全に分業化されていること，非構造壁の地震時

災害拠点総プロでは吊り天井について，壁面等の挙動や損傷防止方策の研究が十分に進んでいなとの間に隙間を設けない方法について振動台実験

１）いことなどが指摘されている 。
このような鉄筋コンクリート造の非構造壁の課で性能を検証した上で評価法を開発することとしている。

題に対し，災害拠点総プロでは，通常は構造スリ

４． 竜巻対策に関する技術開発

２０１２年５月６日に発生した竜巻ではつくば市北条地区を中心に建築物等に構造被害が確認されている。竜巻による被災地域の長さは１７kmにも及び，７５棟もの建築物が全壊と判定されている。国
写真―５

制振補強したにもかかわらず被災した建築物

土交通省国土技術政策総合研究所および独立行政法人建築研究所は発災翌日の５月７日からつくば

建設マネジメント技術

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特集 技術研究開発

市北条地区を中心に悉皆調査を実施し，建築物のは外装材の飛来物耐衝撃性能試験について被害を５段階の強風被災度ランクを用いて評価しASTM E１９９６に試験の仕様等が示されており，３）た 。この竜巻では，強風被災度ランクで４以上飛来物の耐衝撃性能試験装置を用いて，加撃体をの割合は２０％を超え，甚大な被害を受けた建築物外装材に一定速度で衝突させて外装材の損傷度をの割合が多い竜巻であったことが分かる。

評価する方法が示されている４）。

写真―７に北条地区の鉄筋コンクリート造建築

災害拠点総プロでは飛来物による外装材性能を物での開口部等の被害状況を示す。本建築物は鉄評価するために，ASTMの仕様に準拠した試験を筋コンクリート造５階建てであり，南面の開口部実施し，日本国内における外装材について衝撃性等が全ての階にわたって著しく損壊していた。低能試験による性能評価法の確立を目指している。

層階の被害状況を見ると，２階のベランダには多くの飛来物が堆積していること，１階の桁行中央５． 設計ガイドラインにある鉄筋コンクリート造の手すりにひび割れが認められたことから，多数の飛来物の衝突を被ったことが想定されている。一方，４〜５階のベラ

これまで述べてきた津波，地震，竜巻に対するンダには低層階よりも比較的堆積物は少ないが，新たな技術開発に加え，既存の研究や知見なども４階の桁行中央付近にある手すりが屋外方向に引整理し，災害拠点建築物の設計ガイドラインをとき抜けていた。

りまとめることとしている。

このように，つくば市で発生した竜巻では，堅災害拠点建築物の機能継続ということを考える

牢な鉄筋コンクリート造等の建築物においては構際には，東日本大震災で長期にわたった電気・ガ造躯体に竜巻により生じた被害は確認されていな

ス・上下水道等のインフラ途絶への対応等が重要いものの，開口や扉などの非構造部材についてはとなる。このため，災害に対する設備システムの他の構造種別と同様に被害が生じており，このよ機能維持対策についても検討を行うこととしていうな被害が生じた場合には復旧拠点としての継続る。

使用は困難であるといわざるを得ない。竜巻の風圧力に対する設計については竜巻の設計風速や風力係数など未解明な課題が残されており，国土技【参考文献】
１） 国土交通省国土技術政策総合研究所・独立行政法人
建築研究所：平成２３年（２０１１年）東北地方太平洋沖地術政策総合研究所と独立行政法人建築研究所で竜震被害調査報告，２０１２．
３，国土技術政策総合研究所資巻状気流発生装置等を用いて調査研究を行ってい料No．
６７４／建築研究資料No．
１３６るところである。一方，飛来物衝突による非構造部材の損傷については加撃体や速度，外装材の種類も含めてほとんど技術的知見がなく，個別設計技術の性能評価は現状困難となっている。米国で２） 建築基準法施行令の一部を改正する政令（平成２５年政令第２１７号），建築基準法施行規則及び建築基準法に基づく指定資格検定機関等に関する省令の一部を改正する省令（平成２５年国土交通省令第６１号），特定天井及び特定天井の構造耐力上安全な構造方法を定める件（平成２５年国土交通省告示第７７１号），他
３） 国土交通省国土技術政策総合研究所・独立行政法人
建築研究所：平成２４年（２０１２年）５月６日に茨城県つくば市で発生した建築物等の竜巻被害調査報告，２０１３．
１，国土技術政策総合研究所資料No．
７０３／建築研究
資料No．
１４１４） ASTM E 1996―04（２００４）：Standard Specification
for Performance of Exterior Windows, Curtain Walls,Doors, and Impact Protective Systems Impacted by

写真―７

被災した鉄筋コンクリート造建築物

２２ 建設マネジメント技術

2013 年 10 月号

Windborne Debris in Hurricanes, ASTM Standard.