工学院大学研究報告第 111 号

保智

平成 23 年 10 月

氏 名（本 籍）久弘（東京都）学 位 の 種 類

博士（工学）

学 位 記 番 号

博乙第 111 号

学位授与の要件

学位規則第 4 条第 2 項

学位授与年月日

平成 23 年 2 月 14 日

学位論文題目緊急地震速報と強震観測データを用いた超高層建築の初動対応支援システムの開発と利活用に関する研究

論文審査委員

主査

久田嘉章

副査

宮澤健

二

大橋一

正

福和伸夫（名古屋大学教授）

翠川三郎（東京工業大学教授）

論文要旨
地震調査推進本部では首都圏において今後 30 年間に約 70％の確率で M7 クラスの地震が発生すると評価して員は，超高層建築の在館者数に対して，非常に少なく，加えて防災センターの多くのシステムは火災対応のみのシステムとなっているため，効率よく，迅速に初動対応を支援する地震防災システムが必要である．

おり，さらに今後 30 年間に約 80％以上の確率で東海地さらに，災害時にこのような地震防災システムを利用震や東南海地震の発生が予測されており，このため，首するためには，利用者が地震防災システムから提供され都圏に建つ超高層建築では直下地震対策に加え，長周期る情報について理解して利用する必要がある．特に超高地震動対策を行う必要がある．

層建築では各フロアーで様々な被害が発生する可能性が一方，阪神・淡路大震災では，早期初動対応の遅れがあり，防災センターの職員だけでは対応できないため，被害を拡大させた一つの要因とされている．このため，在館者の協力も必要となる．このため，防災センターよ地震発生後，迅速に建物構造や室内のみならず，周辺地りアナウンスされる地震防災システムの情報について，域の被災状況を把握することが重要である．さらに超高在館者も理解し，状況に応じた対応を行う必要がある．

層建築は，在館者が多いことから，超高層建築におけるしかし，多くの地震防災システムでは，システムの導入迅速な初動対応として，地震に関する情報や建物や周辺と直接の利用者への説明のみであるため，災害時に超高の被害情報を把握し，その情報を在館者に配信し，不安層建築の在館者は提供された情報を十分に利用できないやパニックを防ぐ必要がある．しかし，超高層建築の安可能性がある．

全を管理する防災センターには職員が 10 名以下の場合以上の観点から本研究では，地震発生時に超高層建築が多く，その職員だけで状況を把握し，在館者の対応をにおいて迅速な初動対応が行えるように，緊急地震速報行うことは非常に困難である．と強震地震データを用いた超高層建築の初動対応支援シ

気象庁では 2007 年 10 月 1 日から，地震被害を軽減すステムを構築した．さらにそのシステムについて実際のることを目的として，緊急地震速報の一般配信を行った．

超高層建築に適用して，超高層建築全体を対象とした防この緊急地震速報は，エレベータや工場といった自動的災訓練により，システムの利活用について検証する．論に制御する仕組みや，百貨店や小学校では緊急地震速報

文の構成は以下の通りである．

を受信するとその情報をアナウンスして，在館者の危機

第 1 章「序論」では，既往の超高層建築における地震回避や誘導などに利用されている．さらに，2009 年 6 月

対策の問題提起と本研究と既往の研究との関連性，及び1 日から改正消防法により，大規模建築物において防火その成果の位置づけについて述べ，本研究の意義につい計画に加え，大規模地震などを考慮した防災計画を策定て述べた．

することになった．このため，これまで防火のみであっ第 2 章「緊急地震速報と強震観測データ用いた超高層た対策から，防災対策も必要とされることとなったが，建築の初動対応支援システムの開発」では，緊急地震速

上述の通り，初動対応を主導的に行う防災センターの職報と強震観測データ用いた超高層建築の初動対応支援シ

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工学院大学研究報告

ステムについて構築した．この初動対応支援システムは3 つのシステムからなり，緊急地震速報と建物被害推定，早期震度推定によって構成される．

する条件を整備した．
次に建物被害推定では，強震観測データを用いて超高層建築の揺れを把握し，地震計の設置されているフロ

初動対応支援システムでは，地震発生後，緊急地震速アーの震度，層間変形角を把握することができ，それら報を基に主要動や長周期地震動の到達について，館内ア情報を基に室内被害や構造的な被害の危険性について簡ナウンスを行い，同時にエレベータの自動制御とメール便に表示して，地震工学の知識がないユーザーにも迅速配信により緊急対応メンバーへ地震情報を伝え，緊急参に情報を把握できるシステムを構築した．さらにこのシ集を行う．さらに，長周期地震動が発生する恐れがある

ステムでは，地震応答解析結果をインポートすることに場合は，本章で提案した緊急地震速報を長周期地震動のより，地震防災訓練でも利用することができる．

予測まで拡張させた方法により，長周期地震動の到達予

さらに早期震度推定では，市販の地形分類図から 500m測と超高層建築の重要な動線であるエレベータの地震管メッシュで地形分類と標高のデジタルデータを整備し，制運転を行う．次に主要動や長周期地震動が到達した後，既往の経験式から最大速度の増幅率を求めて表層地盤

強震観測データを用いた建物被害推定により確認し，建データベースを作成した．表層地盤データの精度を比較

物の被害情報を館内にアナウンスする．これにより，在するため，PS 検層から得られる増幅率を用いて，過去館者が建物の状況を把握できるため心理的不安が軽減の地震について震度推定を行い精度の確認を行った．

し，パニックを軽減することができる．さらに，本章でその結果，両者の増幅率で広域の震度分布を精度よく作成した表層地盤データベースを使い，周辺の震度分布推定できることを確認した．さらに，2009 年に防災科を推定することで，超高層建築の在館者に広域に強震動学技術研究所から公開された 250m メッシュの地盤デーが及ぶ地震であるか局所的な地震であるか，鉄道が運休

タベースと比較を行い，250m メッシュの地盤データは，している可能性が高くとどまる必要があるのかといった500m メッシュの地盤データよりも入り組んだ沖積層を情報を提供することができる．このように初動対応支援表現していることを確認した．

システムによる情報を利用することで，地震発生直後，以上の結果から，2 章では緊急地震速報と強震観測

超高層建築内において迅速に初動対応を行うことができデータを用いた超高層建築の初動対応支援システムを開る．

発した．さらに緊急地震速報を長周期地震動の予測まで本研究で提案する緊急地震速報を長周期地震動まで拡拡張させたことにより，長周期地震動を対象としたエレ張させる方法として，到達時間の予測方法と長周期地震ベータ制御や館内アナウンスへ利用することができる．

動の大きさの予測方法，表層地盤のデータベースの評価

しかし，本研究では関東平野を対象として，理論的グリーについて以下に示す．

ン関数法を用いて行ったため，堆積層表面波を十分に評

到達時間の予測方法について，事前に対象地点の周辺地盤をモデル化し，表面波の分散曲線により，ミディアムレスポンスと群速度を求めた．その結果と対象建物の周期から，長周期地震動の伝わる速度を求めた．
長周期地震動の大きさについて，本研究では簡便に評価することができないため，適用範囲が周期 2 秒から 4秒であることを確認した．
早期震度推定について，本研究で作成した地盤データベースにより，全国において広域な震度推定が行えることを確認した．

価するため，平行成層を仮定した理論的方法を用いて地

第 3 章「緊急地震速報と強震観測データを用いた超高表面における地震動を予測し，1 質点系による地震応答

層建築の初動対応支援システムの利活用」では，実際の解析によって求めた．この方法により，事前に様々なマ超高層建築を対象に，本研究で開発した初動対応支援シ

グニチュードと震源深さの条件について地震動波形を計

ステムを初動対応計画とエレベータ制御に適用し，超高算し，その波形を基に超高層建築の建物応答を求めてお層建築全体での地震防災訓練により，システムの利活用

き，緊急地震速報による震源情報から，事前に計算したについて検証を行った．

条件と照らし合わせ，長周期地震動が到達する前にその大きさを予測することができる．

初動対応支援システムを実際の超高層建築の初動対応に適用し，超高層建築の地震防災訓練で利用した結果，さらにこの方法をエレベータ制御へ適用する方法を検緊急地震速報によりエレベータ制御やメール配信といっ討した．長周期地震動を対象としたエレベータ制御につたシステムによる自動制御を迅速に行えることに加え，いては，既往の式を使い閾値を求め，上記方法による建初動対応支援システムから提供される情報に基づき，防物応答変位と設定した閾値から事前にエレベータを制御

災センターから館内に地震情報と建物状況のアナウンス本学において授与された博士論文の要旨を行うことができた．これにより，建物が倒壊の恐れがないことを在館者に伝えることができ，各フロアーで落ち着いて対応を行うことができた．

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ので，全 4 章から構成される．
第 1 章では，既存の地震防災システムの状況を説明し，超高層建築における地震防災上の問題点や，緊急地震速次に問題点の把握として，アンケートと利用者へのヒ報とヘルスモニタリングを利用した防災システムの現状アリングにより検証を行った．まず，システム面として，の整理など，本研究の背景，目的，意義について述べて情報の表示方法にわかりにくい部分があるため，表示方いる．

法のアルゴリズムを変更した．次に利用面として，在館

第 2 章では，緊急地震速報と建物被害推定，早期震度者が緊急地震速報を受け取った場合の対応行動につい推定からなる超高層建築の初動対応支援システムを提て，十分に周知されていないことを確認した．さら上層案・構築している．本システムは以下の 3 つのシステム

階でも緊急地震速報や建物被害情報が把握できるようにで構成されている．まずは緊急地震速報を利用して長周システムを導入したが，その情報が各フロアーで十分に期地震動の予測を行い，長周期地震動が到達する前にエ利用されていなかった．このため，初動対応支援システ

レベータの制御や館内アナウンスができるシステムであムの利活用方法，特に緊急地震速報を見聞きした場合のる．さらに超高層建物では上層階で揺れが増幅する場合対応について周知活動を行った．ここで，周知活動としがあることから，強震観測データを用いて実際の館内のて，事前にマニュアルの配布や口頭での説明，パンフレッ被災状況を把握するシステムである．最後に帰宅困難者

ト，ポスターによる周知を実施した．これら改善策によなどへの情報提供を行うために，全国における表層地盤る効果について，翌年に同様の超高層建築を対象としたデータベースを 500m メッシュで整備し，緊急地震速報地震防災訓練を行い，アンケートとヒアリングから再度から周辺の震度推定を行うシステムを提案している．

検証を行った．その結果，導入当初と比べて，周知状況において向上がみられた．

第 3 章では，工学院大学・新宿校舎を対象として，提案した初動対応支援システムの実際の超高層建築に適用以上の結果から，2 章で構築した初動対応支援システし，システムを導入後の問題について，超高層建築全体ムについて，導入するだけではなく，在館者を対象としを使った防災訓練とアンケート調査などによる検証といてシステムから提供される情報の利活用についても周知う，一連の PDCA サイクルを実施している．この中で緊することが，災害時に実際に利用できるシステムとする

急地震速報を導入しても，防災訓練における館内放送でためには必要であることを確認した．また，周知活動には実際には危険回避行動があまり効果的に行われないこ

ついて，システムの利活用の検証・トレーニングも兼ねとを示している．このため利用方法の周知活動として，て超高層建築での防災訓練の実施や在館者へ直接伝える

学生や教職員へ呼びかけやポスター，簡便なマニュアルといった対応を行うことが必要であることが分かった．

作成・説明などを行って，問題点の改善を行い，この結さらにこのような周知活動を継続的に実施する必要があ

果，次の防災訓練では退避行動に改善が見られた．よっる．てシステムを導入に加え，在館者への徹底的な周知・教第 4 章「総括」では，各章の小括における結論を整理し，今後の課題を述べた．

論文審査要旨育が必要であることを提示している．
第 4 章では，各章における結論を整理し，本研究を総括している．

地震防災システムが震災時に有効に機能し，実際の防以上のように，本論文は緊急地震速報と強震観測デー

災・減災に役立つためには，システムを開発・導入（Plan

タを用いた超高層建築の初動対応支援システムという工& Do）するのみならず，システムの利用法や提供され学的・実用的に有用な防災・減災のためのシステムを提る情報について利用者が理解し，さらに防災訓練とシス案している．加えて，当システムを実際の超高層建築にテムの評価・改善（Check & Act）という一連の作業（PDCA適用・運用し，さらには防災訓練やアンケート調査を通サイクル）を継続的に行うことが重要である．

して，システムの検証を行っている．その結果，システ

本研究では，初動対応支援システムを開発し，超高層ムの有効性の確認に加え，実際に機能するためには，周建築に適用するのみならず，導入後にシステムの利活用知・教育活動も併せて行う必要であることを提示していとして，PDCA サイクルにより超高層建築全体を対象とる．このような詳細な検証は前例がなく，その成果は地した地震防災訓練により問題の検証・改善することで，震防災の分野に大きく寄与すると考えられる．よって，システムの周知・教育活動の必要性について考察したも本論文は博士（工学）の学位請求論文として合格と認める．