資料‑3：土木学会地震工学研究発表会，2001.8.

長期地震予知情報を利用した
既存不適格住宅の耐震補強促進策について
吉村美保 1・目黒公郎 21

学生会員 工修 東京大学大学院工学系研究科 (〒113‑8656 東京都文京区本郷 7‑3‑1)2
正会員 工博 東京大学生産技術研究所 (〒153‑8505 東京都目黒区駒場 4‑6‑1)

東海地震の地震予知情報の公開体制は予知が「空振り」終わった場合に社会的影響が大きい事前対応を定め,結果的に予知の「空振り」が許容されにくい環境と不確実性の高い情報の公開を困難とする状況を生みだしている．現在，地震発生確率情報を伴う全国的地震動予測地図の作成が進められており，地震予知情報の活用方法の検討は社会的に重要な意味を持つ．本研究では，わが国の地震防災上の最重要課題が既存不適格構造物の耐震化であることを踏まえ,長期地震予知情報に着目し，地震発生確率を用いて耐震補強対策の実施効果を評価する手法を提案する．そして静岡県下の住宅への耐震補強対策が東海地震に対して発揮する効果を評価し, 本手法が既存不適格構造物の耐震化促進に効果的に活用できる可能性を示す．

Key Words : earthquake prediction, reinforcement, building damage estimation, risk

１．はじめに知・中期予知・長期予知という4 種類があるが，ここでは実現性の面から他に比べて可能性が高いと思われる,わが国の地震予知情報の公開体制は,大規模な地震数年から数十年以内の地震発生を予測する長期地震が高い確率で予知されることを前提としており，万一予予知情報を対象とした．特に，予知情報の対象期間内知が空振りに終わった場合に社会的影響の大きい対応内での地震発生確率情報に焦点を当て，この確率を用措置が定められている．その結果として予知の空振りがいて耐震補強対策の実施効果を評価する手法を提案

許容されにくい環境と不確実性の高い情報の公開を困するとともに，静岡県下の住宅への耐震補強対策が東難とする状況が生まれている．東海地域の大規模地震対策特別措置法に基づく体制はその典型である１）．一海地震に対して発揮しうる期待損失軽減効果を予測し，利用可能性の高い予知情報の活用方法を検討した．

方,地震調査研究推進本部は，ある一定の期間内にある地域が強い地震動に見舞われる可能性を，確率を用

２．対象とする地震と長期地震予知情報いて予測した情報を示す全国的地震動予測地図の作成を目指している．この一環として，東海地震が 30 年・50 年・100 年以内に発生する確率は，各々36.7％，

本研究は対象地域を静岡県（面積7779km２,人口 37755.9 ％，84.3 ％と試算された２）．現状ではこれらの地震万人 ３））とし，対象地震を東海地震とする．静岡県を含予知情報を工学的に生かす方法論はほとんど議論されていない．このような状況を考えると，今後は予知精度

む東海地方は、1969 年の地震予知連絡会による特定観測地域への指定以来，東海地震の発生の危険性がの向上を図るとともに，不確実性を伴った予知情報の活指摘されている．また 1979 年には，大規模地震対策特用方法を検討することが重要と考えられる．

別措置法に基づき，地震防災対策強化地域に指定さそこで本研究では，わが国の地震防災上の最大の課れ，日本で唯一，警戒宣言発令体制を有している．

題が既存不適格構造物の耐震化であることを踏まえ,地平成 13 年 5 月 30 日，静岡県は第 3 次地震被害想

震予知情報を既存不適格構造物の耐震化促進へ利用定を公開した．これによると，東海地震による静岡県下する方法論の開発を目指す．地震予知情報には，情報の地表最大速度（PGV）は図１のようになる．

が対象とする期間の長短に応じて，直前予知・短期予また，被害の推計に用いられている1999 年 1 月 1 日
1

1

30年以内
36．7％

0.8

確
0.6
率

100年以内
84．3％

0.4

棟数

150000

2%

50年以内
55．9％

0.2
0

ＰＧＶ別面積の割合

07%

14%

8%
12%

57%

50

100

何年以内

（年）

図-３ 東海地震の発生確率

100000
50000
0
10ｰ20
20-25
25-30
30-35
35-50
50-60
60-75

PGV(kine)(kine)
0-20 （57%）
20-25 (12%)
25-30 (8%)
30-35 (14%)
35-50 (7%)
50-77 (2%)

19
1971-81 -98
80
1961-70
19516
0-1950
建築年

図-２ 地震動・建築年代別住宅棟数

図-１ 東海地震のＰＧＶ分布

現在の建物データによると，木造戸建住宅は県下に対策による費用対効果の期待値は，式（３）に示すよう846384 棟存在し、1981 年の新耐震以前に建築されたに，対策による期待損失軽減額を対策費用で割ること

建物は 62.8％を占める．想定地表地震動・建築年代別で算出する．の木造戸建住宅棟数を図 2 に示す．これより，PGV が＜ある時点での地震発生時の損失軽減額＞

U = D0i − D1i + R0i − R1i

10〜20ｋｉｎｅの地域の面積が最も大きい（図１）ものの，木造住宅の多くは PGV が 30〜35ｋｉｎｅと予想される地（1）＜対策による期待損失軽減額＞
N域に立地している（図２）ことがわかる．

E (V ) = ∑ ( D0i − D1i + R0i − R1i ) ∗ P i

本研究では，長期地震予知情報として地震発生確率

（2）

i =1

＜費用対効果の期待値＞

情報に着目する．地震調査研究推進本部は図 3 に示

E(M ) =

２）

すような地震発生確率の試算結果を公表した ．これによると東海地震が 30 年以内に発生する確率は 36.7％

E (V )
C（3）i
年目における有対策時の被害額、
ただし、 1 ：ｉii0：年目の地震発生確率
無対策時の被害額、 ：ｉii0 ：：
有対策時の復旧費、無対策時の復旧費、1Dである．本研究では，2000 年から 2030 年までを対象とDして前述の試算結果の地震発生確率が長期地震予知情報として公開され，その後に木造戸建住宅に対して

C i ：対策費

RPR（添え字のｉはｉ年目の地震発生を示す）

耐震補強対策が実施されるというシナリオを想定する．

３．耐震補強対策の実施効果の評価方法（１）地震発生確率を用いた評価方法
耐震補強対策の実施による損失軽減効果を予測する際には，予知情報の対象期間とした2000年から2030年までの30年間における対策効果の期待値を算出する
ことにより，地震発生確率を考慮した対策効果の数量表現を行う．30年間のある時点で地震が発生した時に発揮される耐震補強対策による損失軽減額は，無対策時・有対策時の被害額の差と復旧費の差の合計額とする(式1)．この損失軽減額(式1)と各年度内に地震が発生する確率を用いて，30年間での対策効果の期待値，すなわち期待損失軽減額を式（２）のように求める．さらに，
2（２）個人ベースで見た補強対策効果の評価の流れ
前述のシナリオの下，静岡県における個人所有の木造戸建住宅１棟に対して耐震補強対策を実施した場合の効果を，（１）の評価方法に従って見積もる．以下に，これらの流れ（図 4）を具体的に記す．
木造戸建住宅の耐震補強対策効果は，住宅の建築年と予想入力地震動により異なる．まず最初に，対象期間 30 年の各年度において，地震が発生した場合の建物の被害率を予測する（図４の A）．ここでは住宅の建築年・構造種別等の建物特性や予想入力地震動に応じた建物被害関数を用いて，個々の住宅の被害率を算出する．建物被害関数の作成方法は第 4 章に記す．
次にこの建物被害率を用いて，式（１）に従い，対策実施による家財と建物の全半壊被害軽減額と復旧費用の軽減額を足し合わせた損失軽減額を予測する（図 4＜各年度について＞
住宅特性
建物被害関数
A.地震発生時の建物被害率の予測

建築年 1961

地震発生確率1971

C.期待損失軽減額の算出
図-４ 補強対策効果の評価の流れ

1981

項目
耐震補強費用木造新築の建物資産価値 4)
家財保有額（再調達価格）5)1001991 03000

PGV(kine）(a) タイムウィンドウ2000

表-１ 損失軽減額の算出に用いたデータ

10.8
0.6
0.4
0.201941
1951

B.対策による地震発生時の損失軽減額の予測

全壊率

想定地震動

0.8-1
0.6-0.8
0.4-0.6
0.2-0.4
0-0.2

内の棟数

1000
0

価格
1.5万円/ｍ２
15万円/ｍ２
1400万円1(b) 相関係数0.501931 1941 1951 1961 1971 1981 1991

図-５ 全壊率曲面の B）．家屋の全壊被害額の推計の際には,新築の木造棟）を構造・建築年別に整理し，これにタイムウィンドウ

構造物の資産価値(表１)が 25 年間で 50％の価値に減をかけて被害率を算出することにより，建築年，地震動４）

価償却される(年平均約 2.7％) ものとして，各建築年の強度(ここでは地表最大速度，PGV)，被害率を3 軸に持建物の資産価値を算出している．家財の全半壊被害額

つ建物被害関数の3 次元曲面を作成した(図 5)．この曲は，所有する家財が減価償却により再調達価格(表１)の面の作成により，経年による劣化や建築基準法改正の半分の価値を有するものとして算出する．全壊時の家屋の再建費用には新築の建物資産価値を用いる．半被害率への影響を調べることができる.
図 5 はタイムウィンドウの年数幅を5 年とした時の全壊壊時の家屋の補修費用は，新築費用の 1/3 とする．

率曲面である．下半分のグラフ（a）は，曲面を成す 1 本

最後に，予測期間 30 年間の各年度における地震発1 本の被害率曲線を作成する際に用いたタイムウィンド

生時の対策による損失軽減額と，各年度内の地震発生ウ内の建物棟数を表す．各々の被害率曲線の建築年と確率を用いて，式(2)にしたがって耐震補強対策によるタイムウィンドウの中心建築年は一致する．グラフ（ｂ）は期待損失軽減額を算出する（図 4 の C）．また, 式(３)に各被害率曲線の相関係数を表す．これより，新しい建物したがって対策の費用対効果の期待値を算出する．

ほど全壊率曲面が低下することから耐震性が高まっていること，1950 年の建築基準法制定および 1981 年の新耐震設計法の実施以降には曲面上に不連続面が見ら

４．劣化現象を考慮した建物被害関数

れること（図 5 中の矢印），戦時中は新規建築数が減少し（図 5 のａ），関数の相関係数が低下する（図 5 のｂ）た

ここでは，住宅の被害率の算出に用いた建物被害関め，曲面に凸凹が見られることなどがわかる．

数の作成方法と得られた関数について述べる．

2000 年から 2030 年までの各年度における，地震発耐震補強対策の効果を長期的に見るには，構造物生時の建物被害率の算出（図４の A）にあたっては，経の劣化現象を考慮に入れる必要がある．精度の高い既年劣化に由来する建物強度の低下現象を，被害率曲存の被害関数の一つとして兵庫県南部地震の被害分
析に基づく村尾・山崎の被害関数６）があるが，この関数

面を経過年数分ずらした曲面を用いることにより表現する．この際，戦時中の被害率曲線は相関係数が 0.5 をは建築年代区分ごとの関数であるため，年代区分内で下回り（図 5 のｂ），曲面に著しい凸凹が存在したため，の建物強度差が評価されていない．よって，本研究で周辺年のデータを用いてデータの補完を行った．また，は，兵庫県南部地震における神戸市灘区の 1 棟ごとの耐震補強を行った建物は現行基準による構造物と同等建物被害データ（全建物 30,544 棟，木造建物 22,710の強度を有するものと考えた．
3

５．静岡県下の住宅の耐震補強効果の評価結果ことができる．また，公開値前後の地震発生確率の場合（１）試算結果の地震発生確率を用いる場合や時間経過により地震発生の切迫性が変化した場合についても耐震補強効果を検討できるため，どの時点で第 3 章の評価方法に従い，静岡県下の住宅への耐自分が耐震化すべきかを判断する際の情報として有震補強対策の効果を評価した結果を以下に述べる．ま

効利用できる．

ず，2000 年から2030 年までの30 年間に地震が発生す

16
1960年建築1410040kine
12 80 PGV：PGV:50kine
10 60
40820604 100
280 PGV:30kine
060る確率を文献２）の試算結果の通りに 36.7％とした.この場合，1960 年，1975 年，1985 年に建築された木造住宅
を 2000 年に耐震補強した場合の対策による費用対効
果の期待値は，住宅の所在地のＰＧＶに応じて表 2 のようになった．費用対効果の期待値が 1．0 を下回るケースでは，この地震発生確率の場合には耐震補強を実施地震発生確率︵％︶する効果が高くないと考えられる．この表から，建築年が古いほど，大きな PGV が予想される地域に建つ住宅
ほど耐震補強を実施した際の費用対効果の期待値が大きく，対策実施のメリットが大きいことがわかる．新耐震設計法の施行前に建築された 1960 年建築の住宅は特に効果が高いといえる．

196019751985100.23
0.09
0.04

PGV（kine）
203040
1.18
2.56
4.34
0.72
1.85
3.26
0.300.72
1.23

1985年建築

PGV：40kine
PGV:50kine

PGV:50kine

PGV:30kine

PGV:30kine

PGV:20kine
PGV:20kine

PGV:20kine

102030 0102030

地震予知の対象期間(年）

表-２ 耐震補強実施の費用対効果の期待値

建築年

4020010080 PGV:20kine
60402000
10 20 30 0

1975年建築図-６ 費用対効果の期待値の変化

506.28
4.75
1.80

６．おわりに
本研究では，地震発生確率を用いて耐震補強効果を評価する手法を提案し，静岡県下の住宅への耐震補しかし，文献２）の試算結果は不確実性を有する．耐強対策の効果を評価した．本評価方法を用いて，一般住宅の各所有者が自分の所有する建物を耐震補強す

震補強実施の意思決定を助けるための情報としては，る効果を理解することにより，耐震補強の実施時期を検試算結果の誤差も考慮した対策効果の予測が必要で討する際の大きな手助けを得ると考える．今後は，県下ある．そこで次に、地震予知の対象期間と予知情報の精度に応じて，耐震補強の費用対効果の期待値がどのの住宅所有者に対し評価結果に関する意識調査を行（２）予知情報の不確実性を考慮する場合

い，より実践的な情報の活用方法を検討したい．

ように変化するかを検討した．図 6 は， 2000 年に耐震補強を行った場合に，地震予知の対象期間と地震発生謝辞：本研究で用いた静岡県下の地震動データ，建物確率に応じて耐震補強の費用対効果の期待値がどのデータは，静岡県第 3 次被害想定のデータを使わせていただいた．記して深謝の意を表する．

ように変化するかを，等高線グラフを用いて表現している．この図上で，地震予知の対象期間を示す横軸が 30，参考文献

地震発生確率を示す縦軸が 36.7％のポイント（図 6 上1)

日本総研：Japan Research Review,Vol.5,No.3,pp.68-87,1995.
2) 地震調査研究推進本部 地震調査委員会：（改訂試案）
長期的な地震発生確率の評価手法について,1998
3) 静岡県企画部：平成 13 年度記者提供資料．静岡県の推計人口（平成 13 年 5 月 1 日現在）.2001．5．21
4) 建築行政研究会：建築物の耐震改修の促進に関する法律の解説,大成出版社,1996.5.
5) 安田火災海上保険株式会社 HP. http://www.yasuda.
co.jp/insurance/katei/hokentyo.htmｌ (世帯主年齢・家族人数別家財再調達価格の平均を用いた)
6） 村尾修：
兵庫県南部地震の実被害データに基づく建物被害評価に関する研 究,東京大学博士論文,1999.の＋印）の費用対効果の期待値は，表２の値に一致す
る. 文献２）の試算結果の不確実性を考慮するには，公表値（図 6 上の＋印）周辺の費用対効果の期待値を参考にして，耐震補強のメリットを考えることが可能となる．
住宅ごとの建築年と想定入力地震動に応じてこのような図を作成し,住宅所有者に情報として提供することにより,ある地震予知対象期間と地震発生確率を有した情報が公開された場合に，耐震補強実施により期待される費用対効果を住宅所有者自身が視覚的に把握する
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