こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 25 号 / 2017 . 3

建築物の津波波力に関する 3 次元数値実験と VR による可視化
NUMERICAL MODEL TEST AND VISUALIZATION USING VIRTUAL REALITY SYSTEM FORTSUNAMI FORCES AGAINST A BUILDING
野島 和也 * ・ 櫻庭 雅明 *Kazuya NOJIMA and Masaaki SAKURABA

This paper presents the results of study of tsunami forces against a building. Comparison ismade of several formulas to easily estimate a tsunami force that have been used in recent studies.
They use hydraulic model test and numerical simulation. In order to validate several formulas,comparison between the 3-D free-surface model (CADMAS-SURF/3D), 2-D shallow water model
was carried out. Study of the aperture ratio of building was also investigated using CADMASSURF/3D.

Keywords : Tsunami, Tsunami Force, Visualization, Virtual Reality System

1． はじめに

2． 計算方法2011 年 3 月に発生した東北地方太平洋沖地震の津波遡上

本研究に用いた数値解析方法は 2 種類採用している。 建物により多くの建築物が倒壊する被害が発生した。 これを契機にかかる津波波力を算定するために、 CADMAS-SURF/3D 3）に、 津波波力による建築物への荷重算定手法が検討 ・ 改定さによる 3 次元自由表面流計算を行った。 CADMAS-SURF/3Dれている。 一般の津波荷重算定式は各種の水理模型実験をもは VOF 法に基づく自由表面流れ計算法であり、 境界条件にとに導出されており、 静水圧に水深係数を乗じる方法もしくは水位変化や流速を入力することに よ り、 波の変形 を計算でき抗力 ・ 慣性力の形式で表現される方法で構成され、 汎用的なる。 本研究では、 図－ 1 に水路の条件に対して津波段波をものとなっている。 ただし、 各津波荷重算定手法は、 来襲す再現するために、 境界条件として 2 ～ 10cm の段波を与えた。

る津波によりそれぞれ精度が異なり、 適用限界等を踏まえた汎建物の位置は汀線から 15cm とした。 波力の算定は、 建物に用性については更にケーススタディが必要である。

かかる格子点の圧力を積分した値とし、 これを数値計算により本研究は、 3 次元の自由表面流れ解析により津波の水位、波力を算定して、 建物にかかわる波力を算定する。 その結果直接求められる波力とした。 波力算定式による方法は後述する。

より提示される津波波力算定式によまた、 平面 2 次元計算の結果から波力の評価を行うために、る結果と比較を行った。 また、 実用的によく用いられる 2 次元浅水流モデルに基づく 2 次元計算を行った。 浅水流モデルの浅水流モデルでも同様の条件の計算を行い津波波力算定式

数値解析法は Staggered-Leap Frog 法を用いている。と建築物津波荷重指針1）により得られる波力の妥当性を検証した。 これらの結果から波対 象 と す る 水路 お よ び 構 造 物 の 形 状 を 図 － 1 に 示 す。

力算定式の適用性 ・ 限界について考察した。 また、 3 次元計

CADMAS-SURF/3D で用いた格子は最小格子幅として 鉛直算は建築物の開口部の影響を考慮することができるため、 この格子幅 0.2cm、 水平格子幅 1 cm とした。 また、 2 次元浅水影響も数値計算より考察した。

流モデルで用いた格子は 1cm の正方格子とした。

本研究で構築した 3 次元計算技術を基に、 詳細な建築物モデルを作成し、 詳細な津波流況解析を実施した。 本検討で20は建築物の周囲のみではなく、 建築物内部に生ずる複雑な流15れを再現した。 数値計算の結果を VR （Virtual Reality : 仮6想現実） 装置 2） に実装することで、 津波来襲の疑似体験を通波高計

波高計
1して、 津波の脅威を詳細にイメージできる仕組みを作った。

1153140*

技術本部 中央研究所 総合技術開発部

波高計

50300（単位：cm）

図－1
数値実験水路および建物模型モデル
図－ 1 数値実験水路および建物模型モデル
9建築物の津波波力に関する 3 次元数値実験と VR による可視化られる。 特に、 有川らの方法で求めた波力はピークで数値計3． 津波波力の算定算による波力の 3 倍以上となっている。 この中で最も数値計

本研究では、 建築物荷重指針に記載されている津波波力と算による波力に近いのはファウジ （2） 式の方法である。 ファウ

計算で直接得られる波力の違いを考察するために、 以下の波（1） ファウジら 3)
力算定式により波力を算定した。 なお、 波力算定式を求める
3)（1） ファウジら
C
2
ための水位と波力は構造物前面の水位と流速を採用している。
F  D1 Bh(1)i ( t )v i ( t )（1） ファウジら
C2D1 3)
2F
Bhi ( t )vi ( t )(1)（1） ファウジら24）01 5.43)hi max , (0.012  hi max  0.17)（1）ファウジら
C D1 C
2.DF
Bh
(1)
Di ( t )vi ( t )Dジの方法 （2） 式は抗力と慣性力の両方を考慮した式となって

13)（2） Dファウジら
D5.4hC 1  2.0  3)i max ,（2） Dファウジら
DCD2hi max
 0.17)
hiDmax(0.01  0.17)Dvi (t )2(2)Bhi (t )vi (t )  C M BWhi (t )FCCBh.0, (02 .01  BWh 0(.17) iM (1FD2  2D.20, i t )vi (t )  C M i t)
Dh2
C C  1.0, (02 .01  i max  0.17)vi t(t )CMFD2  2D.20, BhBWhi (t )i (t )vi (t )  C M hiD2tmaxC 2  2.0, 4)
C M  1.0, (0.01  0.17)（3） D有川ら
DhC 2  22.0, 4)
C M  1.0, (0.01  i max  0.17)（3） D有川ら
5） aD
2（3）有川らBghmax

4)（3） 有川らa222
Bghmax
FaF 1  0.5Bgh(1 2 ) Fr 2max
2aF 1a2 0.5Bgh(1 2 ) Fr 2max
2
 1  0.55)(1   ) Fr 2
（4）a 朝倉ら

4)（3） 有川ら
a22（2） 2 次元計算から求めた波力の精度検証
次 に CADMAS-SURF/3D で 得 ら れ た 波 力 と 2 次 元 浅 水(0.01 3)（2） ファウジら
vt(t )C24）（2）ファウジら
F  D 2 Bh3)i (t )vi (t ) 2  C M BWhi (t ) ihi max（2） ファウジら
vt(t )C2F

（1）(1)

流モデルから得られる水位と流速を用いた場合の算定波力の図－2 解析結果（時刻スナップショット）
比較を図－ 4 に示す。この結果から有川らの方法では波力ピー
30.0

(2)
（2）(2)(2)(3)(1  Fr  4)

（3）(3)(3)(1  Fr  4)(3)

(1  Fr  4)

D

30.0

(3)
(3)
(3)

F  a Bgh max
2
 a2 Bgh max
4．F2
 2 Bgh max
F 計算結果および考察2a 31次元計算による波力と算定式の比較
 0.5(1   ) Fr 2 (1  Fr  4)（1）
a  1  0.5(1   ) Fr 22 (1  Fr  4)
aCADMAS-SURF/3D 1  0.5(1   ) Fr による建物周辺の段波の遡上状況を(1  Fr  4)5)
図－朝倉ら2 に示す。
この建物全体に作用する波力が算定式によっ（4）（4） 朝倉ら 5)てどのようになるかを調査した。
図－ 3 に段波条件が最大値と（4）朝倉ら
a 2 5) 2(4)F  a 2 Bgh,a3.
0
なる水位差10cmの場合におけるCADMAS-SURF/3D(4)によF  a22 Bgh 22 , a  3.0(4)F  2Fは波力，Bgh , a C3D.0は抗力係数，
り直接求めた波力および（1） ～ （4）C式に示す波力算定式か
ここに，
M は慣性力係数，ρ
2
ここに，
F は波力，CD は抗力係数，
CM は慣性力係数，ρら得られる結果の比較を示す。
この結果より、
数値計算から直B は建築物の幅，h,v
は建築物前面の水深，流は水の密度，ここに，
F は波力，
CD は抗力係数，
CM は慣性力係数，ρ
B
は建築物の幅，h,v
は建築物前面の水深，流は水の密度，接求められる波力は最大で10kN
Fr はフルード数，
D は海岸線からの距離，a は任意の 水速，
B は建築物の幅，h,v 程度であることがわかる。
は建築物前面の水深，流は水の密度，
Fr はフルード数，D は海岸線からの距離，a は任意の速，位および流速から算定式により求めた波力は大きな差異が見係数，ζは水位を表す．
Fr はフルード数，D は海岸線からの距離，a は任意の速，係数，ζは水位を表す．
係数，ζは水位を表す．
1030.0
25.0
30.0
25.0
20.0
25.0
20.0
15.0
20.0
15.0
10.0
15.0
10.0
5.0
10.0
5.0
0.0
5.0 0
0.0
0.0 0

算定波力（有川ら）
算定波力（ファウジ2）
算定波力（α=3.0）
算定波力（ファウジ1）
算定波力（有川ら）
数値計算波力
算定波力（ファウジ2）
算定波力（α=3.0）
算定波力（ファウジ1）
算定波力（有川ら）
数値計算波力
算定波力（ファウジ2）
4
算定波力（α=3.0）
算定波力（有川ら）
数値計算波力
4算定波力（α=3.0）

3 次元数値計算の流速水位より波力を算出
3 次元数値計算の流速水位より波力を算出

123経過時間（秒）

1

図－31

図－32

32

3

津波荷重時刻歴の比較(1)
経過時間（秒）

数値計算波力45

算定波力（ファウジ2）
津波荷重時刻歴の比較 (1)
算定波力（ファウジ1）

図－3算定波力（ファウジ2）
津波荷重時刻歴の比較 (1)
算定波力（朝倉ら）
算定波力（ファウジ1）

算定波力（有川ら）

算定波力（有川ら）
数値計算波力
算定波力（ファウジ2）
算定波力（朝倉ら）
算定波力（ファウジ1）
算定波力（有川ら）
数値計算波力
算定波力（ファウジ2）
算定波力（朝倉ら）
算定波力（有川ら）
数値計算波力
4
算定波力（朝倉ら）
数値計算波力

545波力（10cm） 45

津波荷重時刻歴の比較 (2)図－4

津波荷重時刻歴の比較 (2)123津波荷重時刻歴の比較(2)
経過時間（秒）波力（5cm)波力（10cm）
30
図－4 津波荷重時刻歴の比較(2)
波力（2cm）
40
波力（5cm)
図－2図－
2 30解析結果（時刻スナップショット）
解析結果 （時刻スナップショット）
波力（10cm）
波力（2cm）
図－240解析結果（時刻スナップショット）波力（5cm)図－220
解析結果（時刻スナップショット）
波力（10cm）
30
波力（2cm）
波力（5cm)20
3 次元数値計算の流速水位より波力を算出
算定波力（ファウジ1）30
波力（2cm）
10
3 次元数値計算の流速水位より波力を算出
算定波力（ファウジ1）
算定波力（ファウジ2）20
3 次元数値計算の流速水位より波力を算出
1020
010 0.00
010 0.00
1

算定波力（ファウジ1）
算定波力（ファウジ2）
算定波力（有川ら）
算定波力（ファウジ2）
算定波力（有川ら）
算定波力（α=3.0）
算定波力（有川ら）

0.120.24

算定波力（α=3.0）
数値計算波力 0.48
0.360.122

開口率 （％）
0.24
30.360.48
数値計算波力
4算定波力（α=3.0）
数値計算波力0 図－5
開口率3 （％）
開口率と津波波力の関係
2 経過時間（秒）40.00
0.120.24
0.36 4
1
2 経過時間（秒） 3
図－30 図－5
津波荷重時刻歴の比較(1)
開口率 （％）
開口率と津波波力の関係
経過時間（秒）0.12
0.240.36
図－3 0.00津波荷重時刻歴の比較
(1)
10.48

5
550.48
図－ 3 津波荷重時刻歴の比較 (1)
開口率 （％）
図－3 図－5
津波荷重時刻歴の比較(1)
算定波力（ファウジ1）
開口率と津波波力の関係

30.0

30.0
25.030.0
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
25.020.0
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
25.020.0
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
15.020.0
15.0
10.0
15.0
10.0
5.0
10.0
5.00.0
5.0 01230.0
1
2 経過時間（秒） 30.0 001
2 経過時間（秒） 3

図－5

算定波力（ファウジ1）
算定波力（ファウジ2）

開口率と津波波力の関係
算定波力（ファウジ1）
算定波力（ファウジ2）
算定波力（有川ら）
算定波力（ファウジ2）
算定波力（有川ら）
算定波力（朝倉ら）
算定波力（有川ら）
算定波力（朝倉ら）
数値計算波力
算定波力（朝倉ら）
数値計算波力数値計算波力454545図－4 津波荷重時刻歴の比較(2)
経過時間（秒）図－4 津波荷重時刻歴の比較 (2)
図－4(2)
図－ 4 津波荷重時刻歴の比較
津波荷重時刻歴の比較 (2)4040403030302054図－4図－455図－34054

津波荷重時刻歴の比較(1)
経過時間（秒）
算定波力（ファウジ1）

123
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
経過時間（秒）20.0
25.030.0
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
15.0
20.0
25.0
30.0
10.0
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
15.0
20.0
25.0
5.010.0
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出
15.0
20.00.0
5.01
2310.0 015.0経過時間（秒）
0.0
5.0
1
2
3
10.0 0
経過時間（秒）0.0
5.00123
経過時間（秒）
0.00

波力（N）
波力（N）
波力（N）

22

算定波力（ファウジ2）
図－2 解析結果（時刻スナップショット）
算定波力（ファウジ1）

3 次元数値計算の流速水位より波力を算出

40

波力（N）
波力（N）
波力（N）

（3） 有川らζ 4)：水位（3） 有川ら 4)（3） 有川ら
a 2 4) 2

図－2 解析結果（時刻スナップショット）
算定波力（ファウジ1）

3 次元数値計算の流速水位より波力を算出

0係数，ζは水位を表す．
3) B は建築物の幅，
Fr ：建築物の幅はフルード数，
D は海岸線からの距離，a は任意の速，h,v は建築物前面の水深，流は水の密度，（2） ファウジらB
3)（2） ファウジら
係数，ζは水位を表す．
はフルード数，D は海岸線からの距離，a は任意の速，
3)：建築物前面の水深（2） ファウジら
vi (t )C DhFr
22(2)

F
Bh(t)
v(t)
CBWh(t)v (t )Cii
Mi
係数，ζは水位を表す．
(2)
F  C2DDv22 ：建築物前面の流速
Bhi (t )vi (t ) 22  C M BWhi (t ) vii t(t )(2)
F  2Fr：フルード数
Bhi (t )vi (t )  C M BWhi (t ) thi max
2t
C D 2  2.0, C M  1.0, (0.01  h 0.17)
max
C D 2  2D.0, C：海岸線からの距離(0.01  hiD 0.17)
M  1.0,max
C D 2  2.0, C M  1.0, (0.01  iD 0.17)
a ：任意の係数
D20.0
25.0
30.0
15.0
20.0
25.0
30.0
10.0
15.0
20.0
25.0
5.0
10.0
15.0
20.0
0.0
5.0
10.0 015.0
0.0
5.0
10.0 0

0.0
5.00
30.0
0.0
25.0
0
30.0

（4）朝倉ら 6） 1 2 03).55)(1   ) Fr 2 (1  Fr  4)（4）a 朝倉ら（1） ファウジら
aF  3)5)Bgh 2 , a  3.0（4）(4)（1） ファウジら
（4）
朝倉ら
22 3)
a
（1） ファウジら
2C 1(4)2 3 .05)BghF ここに，
 CFD
2Bh( t )vi ,( at )C(1)
2F iは波力，（4）朝倉ら
2 D は抗力係数，CM は慣性力係数，ρ
D
1 a：
ここに、
F波力
2F  CFD1 Bhi Bgh( t )v2i ,( at )2 3.0(1) (4)h,v は建築物前面の水深，流F は水の密度， 2C D：抗力係数
Bh(Bt )vは建築物の幅，(1)
ここに，は抗力係数，
CM は慣性力係数，ρ
2F iは波力，i ( t )CD h2h5.
4ai max
i max(4)C D1速，
 2F.20Fr
 5はフルード数，, 2 (, 0a.01 0.17)
Bgh

3.
0D
は海岸線からの距離，
aは任意の
hh.
4
B, は建築物の幅，
h,v は建築物前面の水深，流は水の密度，
i max
iDmaxは波力，CD は抗力係数，
CM は慣性力係数，ρ
2.4FD
C D1ここに，
 2.C
0 M5：慣性力係数(0.01 0.17)
hhmax
Di max , (0.01  DiD
C D1は水の密度，
 2.0Fr はフルード数，
 0.h,v17) は建築物前面の水深，流係数，ζは水位を表す．
は海岸線からの距離，a は任意の速，
B は建築物の幅，
ここに，
F は波力，
CD は抗力係数，
CM は慣性力係数，ρρ ：水の密度D

図－2 解析結果（時刻スナップショット）

25.030.0

波力（N）
波力（N）
波力（N）
波力（N）

2 5.4hi max , 2.0 hi max

波力（N）
波力（N）波力（N）
波力（N）

C

5.4hi max, (0.012 
 0.17)Bh
Di ( t )vi ( t )Dの方法は ピークの出現する時刻が異なる結果と なっている。

波力（N）
波力（N）
波力（N）
波力（N）

F

わかる。 なお、 これまで津波荷重の算定に用いられてきた朝倉）（N）
力（N）

C D1 C
2.2D
0 1

いるが、 慣性力の影響を考慮した場合に精度が高くなることが波力（10cm）
波力（10cm）
波力（5cm)波力（10cm）
波力（5cm)波力（2cm）
波力（5cm)波力（2cm）
波力（2cm）

3)

東日本大震災では避難行動を取らなかったことにより、 津波の位差 10cm と比較的厳しい初期水位の条件を用いていること犠牲になったケースも震災後の調査で明らかになっており、 住から、 遡上先端の流速が不安定になることが考えられる。 その民に避難行動を取らせることが、 人命確保に必要なことのひと影響を除けば有川らの手法による結果が数値計算から求めらつである。 VR 映像による防災学習を通して得た津波来襲のれる波力に近い値になる。 有川らの手法による結果の不安定知識が、 避難行動の誘導につながるものと考える。

性は、 浅水流モデルで算出される流速が断面平均であるため津波による浸水範囲や浸水深さなどが示されるハザードマッに、 フルード数が 3 次元計算で得られるものと異なるためであプは、 津波来襲時にどこまで避難すればよいかを検討する上ると考えられる。 なお、 3 次元計算で近い値となるファウジ （2）で有効なツールである。 しかしながら、 ハザードマップのような式の方法はピーク時に過小評価となった。 その他の算定式は平面情報では、 津波の速さ、 来襲する方向、 流れの時刻変いずれも過大評価となった。

化などの詳細な状況を頭に思い描くことは難しい。 津波が来襲するときのイメージを具体的に持つことが、 津波に対する危機（3） 開口部の影響意識の向上につながり、 避難行動促進へと繋がると考える。

CADMAS-SURF/3D により建築物の開口部のある場合に本研究では、 3 次元シミュレーションによる詳細な津波の挙ついて計算を行い、 影響を考察した。 図－ 5 に各段波条件と動を計算するとともに、 VR （Virtual Reality） 装置 2） に実装

開口率における作用波力の関係を示す。 図中には近似曲線することにより、 津波来襲の疑似体験を通して、 来襲する津波も示す。 これらの結果より、 水位差 5cm および 10cm の場合を詳細にイメージできる仕組みを作った。

においては、 ①開口率に比例して作用波力が低減する、 ②作用波力は直線的に低減する、 ③段波条件が大きな津波ほど低（1） VR 装置減率は大きくなることが分かった。 ①②については受圧面積がVR 装置は、 PC およびディスプレイそれぞれ 1 台で構成さ変化することで作用波力が低下しているものと考えられる。 まれる簡易なものから、 PC クラスタシステムおよび多数の大型た、30.0既往の報告 7） でも開口率と波力は直線的に低減することの映像装置から構成される高度なものまでいくつかの種類が図－2 解析結果（時刻スナップショット）が確認されており、本検討の結果は整合が取れたものとなって25.0いる。
20.0 本結果より、 3 次元津波数値計算技術が開口部を持つ
3 次元数値計算の流速水位より波力を算出

算定波力（ファウジ1）

波力（N）

2)

ク時周辺で不安定な振動が見られている。 これは、 段波の水算定波力（ファウジ2）ある。 VR 映像から得る臨場感は、 VR 装置の能力に大きく左右される。 本研究では、 数値計算および VR 可視化に関して15.0ような現実的な構造を持つ建築物の波力が容易に定量的に評算定波力（有川ら）

共同研究を行っている、 中央大学計算力学研究室 （樫山教

10.0
価可能である。

授） の Holostage （CHRISTIE 社） を用いて津波シミュレー算定波力（α=3.0）

5.00.0シ ョ ン の 結 果 を 映 像 化 し た。 Holostage は、 CAVE （Cave

数値計算波力0125． VR による可視化345

経過時間（秒）図－3 津波荷重時刻歴の比較 (1)
本検討で構築した建物周囲の 3 次元津波数値計算技術

30.0をもとに、 津波来襲時の建物周辺および内部の状況を、 VR算定波力（ファウジ1）

25.0

算定波力（ファウジ2）（VirtualReality: 仮想現実） 装置を用いて可視化し、リアリ
20.0
算定波力（有川ら）
2 次元浅水流モデルの流速と水位より波力を算出

波力（N）

1)

こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 25 号 / 2017 . 3

ティのある映像を見る仕組みを作った。
15.0

算定波力（朝倉ら）

Automatic Virtual Environment） と 呼 ば れ る 没 入 型 のVR 装置であり、 3 面の大型スクリーンおよび 7.1ch のスピーカから構成される （図－ 6 参照）。 各スクリーンには、 右目用の映像と、 左目用の映像が交互に移し出され、 液晶シャッターメガネを用いることで立体的に視認することができる。 また、 液晶シャッターメガネには、 マーカーと呼ばれる部品が取り付け

実際 の 映 像 や、 VR 映 像 の よ う に リ ア リ テ ィ の あ る 映 像は、られていて、 磁気センサーによりマーカーを追跡することで、

5.0

防災教育および災害発生時の人命確保に有用である。 実際

VR 装置は利用者の目の位置を把握し、 歪みのない視覚を作ρの映像や、VR 映像のようにリアリティのある映像を見ることで、012345成することができる。

流経過時間（秒）沿岸住民は津波来襲時の状況を容易に想像することができる。

4)

数値計算波力10.00.0

図－4の

津波荷重時刻歴の比較 (2)40high-performanceprojector

波力（10cm）
波力（5cm)波力（N）

30波力（2cm）

20Controller

1000.00

0.12

0.24

0.36

開口率 （％）

図－5
図－ 5 開口率と津波波力の関係
開口率と津波波力の関係

0.48

Semi-hard screen

liquid crystal shutter
glasses

図－6Holostage（VR図－
6 Holostage（VR 装置）概要
装置） 概要11

建築物の津波波力に関する 3 次元数値実験と VR による可視化
全ての時刻のシミュレーション結果を VR 装置型式のデータ（2） 詳細建築物モデルの作成に変換し、 VR 装置に実装してアニメーション動画として可視

本研究では、 人間の視点で津波を疑似体験できることを目化を行った。 図－ 9 は VR 装置のスクリーンに津波シミュレー的とし、 建物は内部に至るまで詳細にモデル化した。 疑似体ションの結果を投影した様子を示す。 図－ 9 の a） 図は、 建験は、 東北地方太平洋沖地震で津波が来襲した、 陸前高田

物背後の視点であり、 窓枠から津波が吹き出ている様子が確市を対象とした。 10m を超える津波の来襲により全ての階が認できる。 図－ 9 の b） 図は、 建物の内部に移動し、 部屋の浸水した陸前高田市の 5 階建ての宿舎について、 3D CAD中から海側を眺めた図である。 この時 VR 装置内では、 水面を用いて詳細にモデル作成を行った （図－ 7 参照）。 建物の寸が人の腰のあたりにあり、 自分が水没しているように感じた。 ま法は、 現地にてレーザー式の計測機器により計測した。 計測

た、 海側の窓から濁流が波打って室内に流れ込む様子を体感が不可能な箇所については、 間取り図や写真から判断して寸できた。 図－ 9 の c） は階段踊り場に移し、 階段の方向を眺法を決定した。 建物の位置については、 GIS と航空写真によめた図である。 津波は上の階から流れ落ちてくるだけでなく、り位置と方向を取得した。

下の階からも階段を駆け上がり、 立っている場所に押し寄せていることが確認できた。 VR 装置での疑似体験を通し、 以下に（3） VR 装置用データの作成と実装
VR 装置に実装するにあたり、 CADMAS-SURF/3D の出ついて感じた。
●

力結果を可視化ソフトウェアである AVS/Express に取り込み、データの処理を行った。 AVS/Express では以下の処理を行	V R 装置では 1/1 スケールでの立体映像により、 来襲する津波の威圧感、 恐怖感を感じることができた。

●

い、 図－ 8 に示すような 3 次元可視化イメージを、 時刻ステッ	
建 物内部からの視点では、 居住空間へ津波が侵入した際の視界の変化を体験することができ、 視界不良により避難が困難になる様子を確認することができた。

プごとに作成する。
●

計算結果の VOF 関数値からの水面形状の抽出●

建物形状データ （3D CAD） の取り込みと合成

階層の違いによる津波の印象の変化を体感することが●水面へのテクスチャの適用できる。

●
●

●	
視 点を切り替えることで、 建物の内側 ・ 外側の違いや地表面への航空写真の貼付け	
光 源設定や材料質感などの見栄えに関する各種設定および調整●VR 装置型式のデータ出力

図－ 7 3D モデルによる集合住宅建物形状の再現
12

図－ 8 3 次元可視化イメージの作成

こ う えいフ ォ ー ラ ム 第 25 号 / 2017 . 3

直接算定した波力と同等の傾向が見られる式があった。
●	開 口部の影響により段波の大きい場合が波力の減衰が大きいことが数値計算より説明することができた。

本検討では、 比較的単純なモデルで検討を行っているため、現実的な建築物の波力算定にあたっては、 より複雑なモデルにより検証を行う必要がある。 今後は、 建築物の配置、 大きさ等の様々なケーススタディを行い、 数値計算および津波波力算定式の適用性および妥当性の検証を更に進める予定である。
また、 本研究では、 人間の視点から津波の様子を体感することを目的とし、 詳細な建物モデルを導入した津波の数値シミュレーションを実施した。 数値シミュレーションの結果を VRa） 建物背面装置に実装し、 津波の来襲を視覚的に擬似体験できる仕組みを作った。 VR 装置は、 1/1 スケールの映像により高い臨場感を体感することでき、 防災意識の向上、 防災教育への高い効果が期待できる。 今後は、 視覚的な体験だけではなく、 聴覚に関しても体験できる仕組みを取り入れ、 臨場感を高めて防災教育に貢献できるようにする予定である。
参考文献
1） 日本建築学会 ： 建築物荷重指針 ・ 同解説 （2015）、 日本建築b） 建物内部学会 （2015）、 643p
2） K.Kashiyama：Application of VR Technology to Computational
Mechanics, IACM Expressions, 35(2014), pp.14-173） 財団法人沿岸技術研究センタ－ ： CADMAS － SURF/3D
4） ファウジ、 鴫原、 藤間、 水谷 ： 陸上構造物に作用する津波波力の推定手法に関する考察、 土木学会論文集 B2、 Vol.65、 No.1
（2009）、 pp.321-325
5） 有川、 大家 ： 防潮堤背後の建物に作用する津波力に関する実験的検討、 土木学会論文集 B2、 Vol.70、 No.2 （2014）、 pp.I_806-I_810
6） 朝倉、 岩瀬、 池谷、 高雄、 金戸、 藤井、 大森 ： 護岸を越流した
津波による波力に関する実験的研究、 海岸工学論文集、 Vol.47c） 通路 （階段踊り場）
図－ 9 VR 装置による可視化（2000）、 pp.911-915
7） 松冨、 決得、 嶋津、 長沼、 桜井 ： 開口部を有する RC 造建物における津波の水平力と鉛直力の低減、 土木学会論文集 B2、Vol.70、 No.2 （2014）、 pp.I_371-I_375

6． おわりに本研究において、 津波段波による建築物へ作用する波力の影響を 3 次元の数値計算に求め、 津波波力算定式と比較を行った。 また、 建築物の開口部の影響についても考察した結論は以下に示す通りである。
●	
3 次元の自由表面流の計算から直接波力を算定した結果と既往の算定式を比較した結果、 同等の傾向を示す式および過大評価となる式があった。 流速、 水位の変化の影響度合いからこのような差異が生じたと考えられる。

●	
2 次元の浅水流モデルによる算定式と比較した結果、数値不安定が生じる傾向が見られるが、 3 次元計算から13