広島工業大学紀要研究編
第 42巻（2008）pp. 191-197

報

告耐震診断による上部構造評点を用いた
木造在来軸組構法住宅の地震時性能評価
岩 西 正 晴 ・岩 井哲(平成19年10月31日受理)

Earthquake-Resistance Evaluation of Conventional Wooden-Framed Houses
Using Superstructure Grade Points by the Earthquake Diagnosis

Masaharu IWANISHI and Satoshi IWAI
(Received Oct.31,2007)

Abstract
This research aims to investigate the relationship between the amount of bearing-wall in an
earthquake diagnosis evaluation, the fundamental natural frequency based on the micro-tremor
measurement and the actual earthquake damage to conventional wooden-framed houses in Japan. The
micro-tremor measurements are widelytaken to surveythe earthquake damage to wooden houses andthe site ground condition. However,a close relationship between the earthquake damage,the amountof bearing-wall of wooden house, and the micro-tremor property is not established. The wallfulfillment ratio shows an amount of existing bearing-wall with an effective length against the wall
required by the Building Code. The diagnosis grade-point for superstructure of wooden housecorresponds to the wall-fulfillment ratio,that is,the safetyfactor ofthe load-carrying capacityagainst
the external force such as an earthquake or a wind. It is said that, when the grade-point in theevaluation falls to 1.0‑0.7,earthquake damage may occur and, when the grade-point is less than 0.7,
the collapsing possibility is very high under a severe earthquake.
Key Words: wooden framed structure, micro-tremor measurement, natural frequency, roof-tiledamage, the 2001 Geiyo earthquake

家屋被害をもたらした。木造家屋には倒壊にいたるような

１．研 究 目 的

大きな被害は多く見られず，最大の震度６弱を記録した広2001年３月 24日の 15時 27分，安芸灘（北緯 34.1度，東島県安芸郡熊野町でさえ瓦屋根被害等の軽微な被害であっ経 132.7度）の深さ 51km を震源とする「平成 13年芸予地た。

震」が発生した。マグニチュード 6.7，広島県内では最大震

木造家屋の振動特性を知る方法として，常時微動測定が度６弱を記録し，広島県，愛媛県，山口県を中心として広ある。常時微動測定とは，地盤・構造物に固有の微小な揺域かつ多地点で震度５弱以上の揺れが記録された。広島県

れを測定するものである。常時微動により家屋の固有振動内では，全壊７棟，半壊 19棟，一部損壊 6,441棟にのぼる数や地盤の卓越振動数を測定することは多く行われてい広島工業大学大学院工学研究科建設工学専攻
広島工業大学工学部建築工学科

191

岩西正晴・岩井 哲る。岩井研究室でこれまで木造在来工法住宅ならびに敷地2.2 耐震診断方法

地盤の常時微動特性を調査した。調査結果から，建築年が木造住宅の耐震性能を知る方法として，国土交通省住宅新しいほど，家屋の固有振動数は高くなり，地震被害も生局建築指導課（監修）の「木造住宅の耐震診断と補強方法」。また，壁量充足率が低（改訂版)３)に対応して作成された，株式会社インテグラル

いと家屋の固有振動数も低くなる傾向が現れ，芸予地震にの住宅性能診断士 ホームズ君「耐震診断 Pro」を使用し，壁おける瓦屋根被害の発生もそれらに関わる可能性のある事量充足率・上部構造評点を得る。プログラムでは，まず建が分かってきた。

物概要として建物名・建築地・竣工年月・建物用途・高さ・じにくくなる傾向が認められた

１,２)

本研究では，以前に調査した家屋と，今回調査を行った寸法・屋根形状・構法・地盤といった建物情報を入力する。

家屋に対して診断プログラムソフトを使って，再度，耐震次に，建物の平面図の壁・開口部・耐力壁・柱等をＣＡＤ診断を行った。新たに上部構造評点という評価法を用いを用いて入力する。診断時には，算定条件・劣化度・接合て，築年数・壁量充足率・常時微動測定による家屋の固有部状況を入力すると，一般診断・精密診断・壁量計算を行

振動数との関係性を見る事で，木造在来構法住宅の地震時うことが出来る。

性能評価を行うことを目的とする。

Ｘ方向を家屋の長手方向・Ｙ方向を家屋の短手方向にして入力した。

２．対象建物と耐震診断及び常時微動測定の方法

ここで言う，「壁量充足率」２)とは，建物に実在している

2.1 対象建物概要「存在壁量」を建築基準法等で最低でも必要と決められて2.1.1 安芸郡熊野町地区の家屋いる「必要壁量」で除した値である。また，「上部構造評点」３)

安芸郡熊野町地区では，８軒の木造在来軸組構法２階建は，保有耐力を必要耐力で除した値で，外力に対して保有家屋について調査を行った。これら，安芸郡熊野町地区のする耐力の安全率に相当し，家屋の各階・各方向について家屋は，参文献

１,２)に既出しているので概要は省略する。

算出した最小値で表される。なお，壁の仕様が不明の場合，

2.1.2 廿日市市阿品地区の家屋

壁倍率 0.5で評価する。

廿日市市阿品地区では，２軒の木造在来軸組構法２階建

上部構造評点の判定基準を，表１に示す。

家屋について調査した。
⑴

表１ 上部構造評点の判定基準３)

ＹＫ邸
1979年築造の２階建瓦屋根木造家屋である。芸予地震では，住人はかなり速い繰り返しの横ゆれを長い時間に亘り感じ，被害はわずかに壁にひびが入る程度であった。周辺の家屋には瓦屋根被害が多く生じていたが，YK 邸では瓦屋根の被害はなかった。なお，耐震診断において図面情報しかなく，壁仕様は設計平面図に明記されていないので，2.3 常時微動の計測および解析処理の方法壁仕様を不明として診断した。
⑵

常時微動計測に用いた機器は，動コイル型電磁変換方式

ＦＫ邸

小型長周期振動計【水平動（東京測振社製，SM −121），上1984年築造の２階建瓦屋根木造家屋である。耐力壁には下動（同 SM −122）；固有周期 2.0秒，測定周波数 0.5㎐

三つ割り筋かいを有している。芸予地震では，住人は突き〜50㎐】である。アナログ電圧の増幅には，低周波増幅器上げるようなゆれを感じたが，大きな被害も，瓦屋根の被（東京測振社製，AL−120）を用いた。データ収録は A/D 変

害もなかった。

換器（キーエンス製，NR−2000）を通して計測記録は速度

2.1.3 安芸郡海田町の家屋(ＭＹ邸)成分を採っている。ノート PC を用いて計測結果を即時分

安芸郡海田町では，１軒の木造家屋について追加調査し析した後，データ保存している。

た。1972年築造の２階建瓦屋根木造家屋である。耐力壁に常時微動は，水平動測定の振動計２台と上下動測定の振は土壁を有している。芸予地震では，大きな被害はなかっ

動計１台の３台を１組とし，それを木造２階中央付近の床３)た。この診断では，耐震診断の現地調査手法 に基づき，図上と建物敷地内の地盤の２箇所に設置し，２組６台を同時面情報以外に劣化状況も調査できたので，精密診断も行っに測定を行っている。2.2の耐震診断方法と同じく，家屋のた。平地に建ち，北側に山・南側に川があり，近くに比較水平長手の桁行方向をＸ軸，その直交の張間方向をＹ軸，的交通量の多い旧道がある。

鉛直の上下方向を UD 軸と定め，家屋と地盤のそれぞれのＸ軸方向とＹ軸方向で測定方向が同じになるよう水平動計測用の振動計を設置した。データの採取はサンプリング間
192

耐震診断による上部構造評点を用いた木造在来軸組構法住宅の地震時性能評価

隔 0.01秒で，ローパスフィルターは使用していない。計測

準から「一応倒壊しない」評価になる。家屋に劣化は無く，開始時に約 10秒間の較正電圧値５Ｖを記録した後，各々約壁量充足率の値も 1.0以上で評価が良い。

５分間を連続して６台同時収録した。

⑹

ＴＡＫ邸

データ処理では，５分間の記録の中で大きなノイズがな

診断結果は，上部構造評点の最小値が 1.18になり判定基

く波形の安定している約 20秒間（2,048データ）を１サン

準から「一応倒壊しない」評価になる。家屋の劣化は無く，プルとし，５分間の 15サンプルについて，1サンプルごと壁量充足率も最小値で 0.92と，1.0に近い。に水平２成分，上下１成分をそれぞれバンド幅 1.0㎐で平⑺ＳＹ邸滑化している。家屋特性に関しては，較正電圧値を含む第診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.71になり判定基１サンプルを除いた，15サンプルについて，家屋２階床の準から「倒壊する可能性がある」評価になる。築年数が 14

同一方向の地盤に対するスペクトル比から伝達関数を求年と比較的新しい建物であるが劣化もあり，Ｙ方向１階部

め，３〜５サンプルについて各振動域で平分の偏心率が 0.32と大きい値である。これは，芸予地震被を取ったものを家屋の伝達関数とした。

害を生じた事に対応する。

地盤特性に関しては，上下微動に対する水平微動のフー⑻ＳＵＧ邸

リエスペクトルの比（以下，H/V スペクトルと表示する）と診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.94になり判定基して求めている。H/V スペクトルは１つのサンプルの水平準から「倒壊する可能性がある」評価になる。築年数３年

２成分，上下１成分についてそれぞれ平滑化したフーリエと新しい家屋であるが，Ｘ方向１階部分は開口部が多いた

スペクトルから，X，Y 各方向についてまず H/V スペクトめ，評価が低い。

ルを求めた後，３〜５サンプルを各振動数毎に平して求めている。

3.2 廿日市市阿品地区の家屋⑴

３．耐震診断結果

ＹＫ邸
診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.60になり判定基

3.1 安芸郡熊野町地区の家屋準から「倒壊する可能性が高い」評価になる。設計平面図⑴

から筋かいと土塗り壁の位置が分からないので壁量充足率

ＫＴ邸
診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.47になり判定基が０となっている。上部構造評点では，壁の仕様が不明で準から「倒壊する可能性が高い」評価になる。築年数は 37あり，雑壁等の耐力から，0.6になる。

年で家屋の劣化があり，壁量充足率も 0.10であると共に，⑵

建物形状が細長い建物なので短手方向のＹ方向１階部分のＦＫ邸
診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.68になり判定基評価が低い。

準から「倒壊する可能性が高い」評価になる。築年数は 22⑵

年だが，壁量充足率は 0.54で家屋の保有耐力が低い。

ＫＫ邸
診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.64になり判定基

準から「倒壊する可能性が高い」評価になる。築年数は 34

3.3 安芸郡海田町の家屋(ＭＹ邸)

年で家屋の劣化があると共に，壁量充足率も 0.17である。

⑴

これは，芸予地震で被害を生じた事に対応する。
⑶

一般診断法
診断結果は，上部構造評点は 0.45になり判定基準から

ＹＳ邸「倒壊する可能性が高い」評価になる。

診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.63になり判定基⑵

準から「倒壊する可能性が高い」評価になる。築年数が 28

精密診断法
診断結果は，上部構造評点は 0.26になり判定基準から年で家屋の劣化があると共に，Ｘ方向１階部分の偏心率が「倒壊する可能性がある」評価になる。

0.33と大きい値である。これは，芸予地震で被害を生じた一般診断・精密診断ともに言えることは，現地調査を行事に対応する。

い外壁にひび割れが多く存在し，壁仕様であるラスモルタ⑷

ルが剝がれかかっている事から，外壁材の耐力が０となりＴＹ邸
診断結果は，上部構造評点の最小値が 0.39になり判定基上部構造評点を下げた。さらにＹ方向１階部分の偏心率が準から「倒壊する可能性が高い」評価になる。築年数が 24

1.51と大きい値であることから分かるように家屋の壁バ年で家屋の劣化があると共に，Ｘ方向１階部分の偏心率がランスが悪い。

0.18と比較的大きい値である。
⑸

ＩＳＩ邸

3.4 耐震診断まとめ

診断結果は，上部構造評点の最小値が 1.26になり判定基

表２に熊野町・阿品・海田町の計 11件の「建築年」・「芸193岩西正晴・岩井 哲

予地震による瓦屋根被害等の軽微な地震被害の有無」・各４．常時微動特性結果

階各方向の「偏心率」・「壁量充足率」・「上部構造評点」を示す。また，壁量充足率と上部構造評点・築年数と壁量充常時微動測定から得られた家屋の伝達関数・地盤の H/V足率・築年数と上部構造評点の関係を図１〜３に示す。

スペクトルにおける卓越振動数を表３に示す。築年数と家図１から壁量充足率と上部構造評点は比例関係になって屋の固有振動数についてＸ軸方向は図４，Ｙ軸方向は図５いる事が確認できる。また，図２・図３から，築年数が大に示す。地盤の卓越振動数について図６に，家屋の固有振きいほど，壁量充足率・上部構造評点ともに低くなる傾向

動数について図７に示す。

が見られる。相関係数は壁量充足率よりも，上部構造評点

図４，５からＸ軸方向・Ｙ軸方向ともに築年数が大きいの方が低くなった。また，芸予地震によって瓦屋根被害等ほど，固有振動数が低い値が出る傾向にある。の軽微な被害があった家屋を○で示した。軽微な被害が地震被害ありの家屋の固有振動数は，Ｘ軸方向では２あった 家 屋 は，上 部 構 造 評 点 が KK 邸（0.64）・SY 邸〜５㎐，Ｙ軸方向では３〜５㎐になっている。一方，被害（0.71）・YS 邸（0.63）のようにいずれの家屋もおよそ 0.7なしの家屋の固有振動数は，Ｘ軸方向では，５〜６㎐，Ｙかそれを下回る数値となった。なお，上部構造評点には，偏軸方向では，４〜７㎐になっている。被害があった家屋は，心率等の壁配置のバランスも固有振動数が低く，被害のなかった家屋は，固有振動数が慮されているので，比較的新しい SY 邸のように，壁量充足率は高いが上部構造評点高い傾向にある。

が低くなるものがある。

図６から，Ｘ軸方向とＹ軸方向の地盤の卓越振動数は比例関係にあり，地盤には方向によって変化が無い事が確認

家屋 築年数(年)

壁量充足率できる。

上部構造評価点

築年数(年)

図１ 壁量充足率と上部構造評点

家屋 Ｘ軸方向 固有振動数(㎐)

図４ 築年数と家屋の固有振動数（Ｘ軸方向）

壁量充足率

築年数(年)

家屋 築年数(年)

図２ 築年数と壁量充足率

家屋 Ｙ軸方向 固有振動数(㎐)

上部構造評価点

図３ 築年数と上部構造評点

図５ 築年数と家屋の固有振動数（Ｙ軸方向）

194耐震診断による上部構造評点を用いた木造在来軸組構法住宅の地震時性能評価
表２ 耐震診断結果まとめ

偏心率

表３ 常時微動特性結果

195

岩西正晴・岩井 哲

くなると，家屋の固有振動数が大きくなる傾向がある。また，相関係数 R はいずれも高くないが，上部構造評点と固地盤 Ｙ軸方向 卓越振動数(㎐)

有振動数の関係に比べ，壁量充足率と固有振動数にやや相壁量充足率 Ｘ軸方向

関がある。

地盤 Ｘ軸方向 卓越振動数(㎐)

図６ 地盤の卓越振動数

家屋 Ｙ軸方向 固有振動数(㎐)

家屋 Ｘ軸方向 固有振動数(㎐)

壁量充足率 Ｙ軸方向

図８ 壁量充足率と固有振動数（Ｘ軸方向）

家屋 Ｘ軸方向 固有振動数(㎐)

図７ 家屋の固有振動数

図７から，Ｘ軸方向とＹ軸方向の家屋の固有振動数は図６の地盤の卓越振動数ほどでは無いがほぼ比例関係にあり，家屋の長手方向と短手方向で剛さに変化はあまり無い

家屋 Ｙ軸方向 固有振動数(㎐)事が確認できる。

図９ 壁量充足率と固有振動数（Ｙ軸方向）

５．壁量充足率・上部構造評点と家屋の固有振動数の関連性

上部構造評点 Ｘ軸方向

「３．耐震診断結果」と「４．常時微動特性結果」を合わせて慮し，木造在来工法住宅の地震時性能評価を行う。

ここでの主な検討事項は，耐震診断から得られた壁量充足率・上部構造評点と，常時微動測定から得られた家屋の卓越振動数とする。
耐震診断結果（表２）と常時微動特性結果（表３）を参照し，Ｘ軸方向とＹ軸方向のそれぞれにおける，壁量充足率と家屋の固有振動数の関係（図８・図９）同様にＸ軸方向とＹ軸方向における上部構造評点と家屋の固有振動数の関係（図 10・図 11）を示す。

家屋 Ｘ軸方向 固有振動数(㎐)

図８〜図 11において，壁量充足率・上部構造評点が大き

図 10 上部構造評点と固有振動数（Ｘ軸方向）

196耐震診断による上部構造評点を用いた木造在来軸組構法住宅の地震時性能評価

5.9㎐，築年数 3年〜18年で家屋の固有振動数が 4.2〜7.8㎐になる。
⑶

軽微な地震被害と上部構造評点，固有振動数との関係

上部構造評点 Ｙ軸方向

瓦屋根被害などの軽微の地震被害にあった家屋は，家屋の固有振動数が低くＸ軸方向で 2.6〜5.2㎐，Ｙ方向で3.2〜5.1㎐になっている。また，上部構造評点は 0.63
（YS 邸)
・0.64（KK 邸)・0.71（SY 邸）のようにいずれの家屋もおよそ 0.7かそれを下回る数値となった。
⑷

まとめ
瓦屋根被害などの軽微な地震被害と家屋の固有振動数，ならびに壁量充足率・上部構造評点において，関連性があると

家屋 Ｙ軸方向 固有振動数(㎐)えられる。また，耐震診断に基づく壁量充足率・上部構造評点が大きくなると，常時微動計測に基づく家屋の図 11 上部構造評点と固有振動数（Ｙ軸方向）固有振動数も大きくなる傾向が見えてきたが，相関係数は６．結⑴あまり高くない。しかし，木造在来軸組構法住宅の地震時

論

性能は，壁量充足率より偏心率を築年数と壁量充足率および上部構造評点

慮した上部構造評点の方が，正確に評価できる。

建築年が新しいほど，壁量充足率の診断結果が高くなる

文

傾 向 が あ り，築 年 数 28年〜37年 で 壁 量 充 足 率 が 0.10〜

献

0.17，築年数３年〜16年で壁量充足率が 0.79〜0.92にな

１）神鳥和志：2001年芸予地震により被害を受けた地域る。また，建築年が新しいほど，上部構造評点の診断結果の木造住宅と地盤の常時微動特性に関する研究，広島が高くなる傾向があり，築年数 24年〜37年で上部構造評

工業大学大学院工学研究科修士論文，(2005)．

点 が 0.39〜0.64，築 年 数 ３ 年〜16年 で 上 部 構 造 評 点 が２）岩井哲：木造在来構法住宅の耐震壁量と常時微動特0.94〜1.26になる。築年数と壁量充足率の相関係数は0.69，

性ならびに地震被害の関係，広島工業大学紀要研究

築年数と上部構造評点の相関係数は 0.45になり，築年数と編，第 41巻， pp.61‑65，(2007)．

壁量充足率の方が相関がやや高い。
⑵

３）日本建築防災協会：木造住宅の耐震診断と補強方法−

築年数と家屋の固有振動数

木 造 住 宅 の 耐 震 精 密 診 断 と 補 強 方 法（改 訂 版）−，建築年が新しいほど，家屋の固有振動数は高くなる傾向(2004)．

があり，築年数 34年〜42年で家屋の固有振動数が2.1〜197