広島工業大学紀要研究編
第 ₄₆ 巻（₂₀₁₂）221 – 230

報

告東日本大震災における鉄骨造建物の津波被害について
玉井宏章*・尾川勝彦**（平成₂₃年₁₀月₃₁日受付）

ON DAMAGED STEEL BUILDINGS DUE TO TAUNAMI
AFTER GREAT TOHOKU EARTHQUAKE
Hiroyuki TAMAI and Katsuhiko OGAWA(Received Oct. 31, 2011)

Abstract
A huge disaster due to tsunami occurred on 11th March 2011 in Japan. The tsunami's height reached14m, and the lower areas of coastal cities and towns were completely wiped out and building functions
were lost. Many drowned people have not yet been found. Other great tsunamis are expected in thenear future in coastal areas of Japan.
Refuges against tsunami must be established immediately in existing buildings to save lives in future
tsunamis. Design criteria for tsunami refuges have been published by the Japanese government. However, tsunami loads may have been overestimated in these design criteria. It is very important to correctly estimate tsunami loads for the many tsunami refuges to be constructed.
The authors surveyed damaged steel buildings from 7th July to 11th July 2011 to evaluate the tsunami's loading. From the failure mechanism and the member dimensions, the horizontal load could be
estimated using plasticity theory. Furthermore, videos of the tsunami on buildings were obtained fromInternet media, and the precise flood level of the tsunami could be estimated at the building site. Therefore, valuable observation data of tsunami load could be presented.
Two damaged steel buildings were examined, and member dimensions, residual story drift angle,
and locations of plastic hinges are discussed. The collapse loads were calculated assuming the yieldstress of mild steel and grade of steel. The buildings were located in Kesennuma and Minami-sanriku,
Miyagi prefecture, and the flood heights at the buildings were recorded as 5m and 13.5m, respectively.
The design and obser ved horizontal loads were compared. The building frame of Kesennuma wasinclined at 1/3 rad in 1st stor y drift angle and collapsed completely. That of the building frame in
Minami-sanriku was inclined at 1/100 rad and maintained its original profile. The tsunami load on thesebuilding could be estimated as a hydro pressure against surface of drift direction. The flood height of
the load evaluation formula in the design criteria was set to three times the steady state flood level
observation to take into account the effect of impact load.
It is pointed out that the tsunami load according to the design criteria for the building other than therim of the coastal area may be overestimated.
Key Words: tsunami, Tohoku Great Earthquake, damage of steel building, tsunami load
* 広島工業大学工学部建築工学科** 広島工業大学大学院工学研究科建設工学専攻
─ 221 ─

玉井宏章・尾川勝彦
表₁
観測点

名

称

防災科学研究所強震ネットの実地震記録波から求めた計測震度
住所

地動最大加速度
地動最大速度
地動最大変位
₃ 方向
計測
継続
震度階 合成最大
南北
東西
上下
南北
東西
上下
南北
東西 上下
震度
時間
加速度
方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向 方向gal

MYG₀₀₄

築館（MYG₀₀₄）

宮城県栗原市築館高田₂-₁₅

₆.₆₉

MYG₀₀₁

気仙沼（MYG₀₀₁）

宮城県気仙沼市笹が陣₃-₁

₇₂₇₆₅.₂

s

gal

gal

gal

kine kine kine

₈₀.₈ ₂₇₀₃ ₁₂₆₈ ₁₈₈₀ ₁₀₉

₄₉

₃₄

cm

cm

cm

₁₁.₈ ₁₁.₈ ₆.₀

₅.₄₂

₅強

₄₂₈.₈

₈₉.₅

₄₁₀

₄₂₇

₂₅₈

₁₆

₂₄

₁₀

₅.₁

₃.₄ ₂.₅

MYGH₁₂ 志津川（MYGH₁₂） 宮城県本吉郡南三陸町戸倉字沖田₆₉-₂ ₅.₃₂

₅強

₅₅₉.₄

₈₂.₂

₅₂₆

₄₅₃

₂₆₃

₂₁

₂₃

₁₂

₅.₆

₆.₁ ₃.₁

陸前高田（IWTH₂₇） 岩手県陸前高田市矢作町字鍋谷₅-₂

₅強

₈₆₁.₀

₇₉.₈

₇₃₆

₆₃₀

₄₉₈

₁₉

₂₀

₈

₂.₅

₁.₈ ₂.₀

図₂

損傷に寄与する地震入力エネルギーの速度換算値スペクトル

IWTH₂₇図₁

₅.₄₀

気仙沼市笹ヶ陣の強震記録

₁ ．はじめに₂₀₁₁年 ₃ 月₁₁日₁₄時₄₆分に発生した東北地方太平洋沖地
震では，大津波が発生し，多くの人命がうばわれ津波発生る。気仙沼市では，浸水をまぬがれた ₂ Ｆ売り場を利用し後， ₄ ヶ月以上を経た時点でも行方不明者の捜索が行われて，小売業も再開し，復旧が急ピッチでなされている。

ている。
日本建築学会地震災害調査団の鋼構造運営委員会傘下の

₁.₃

本報告の目的

後述するように津波の流速は浸水深さ ₁₃ m で ₄₀ km/h

調査報告をうけ，この内，津波波力による鋼構造建物被害と速いので，沿岸の平野部には津波に対して安全な避難施の詳細調査を行ったので報告する。

設を昼間人口密度に均等に建てておく必要があると考えら
₁.₁

調査行程

れる。また，南海・東南海地震に備えて近畿・関西圏にお調査は₂₀₁₁年 ₇ 月 ₈ 日－₁₁日にかけて行った。場所は，₁ ）岩手釜石市， ₂ ）岩手県大船渡市， ₃ ）岩手県陸前高

いても耐津波診断を行って，避難可能建物を公知しておく必要もある。

田市， ₄ ）宮城県気仙沼市， ₅ ）宮城県本吉郡南陸町の港

次節以降では，東北地方太平洋沖地震の地震動の建物に及湾隣接地域の ₅ ヶ所であった。 ₁ ）， ₂ ）， ₄ ），の地域にはぼす影響を概括した後に，津波の浸水深さが中規模（₅ m）

中程度の浸水深さ， ₃ ）， ₅ ）の地域は大規模（₁₀ m 以上の気仙沼市，大規模（₁₃ m）の南三陸町における鉄骨構造

₁︶程度）の浸水深さが，観測された地域である 。

物の被災状況を報告する。その際，津波波圧を静的に取り扱えると仮定し，塑性解析の手法を用いて，崩壊荷重係数

₁.₂

被害概要と復興状況

で耐津波の安全性を示す方法を示し，被災状況との比較をすべての地域とも津波の浸水深さが ₅ m 以上の地域では行って，耐津波診断への適用について考察する。

木造住宅が流出している。特に ₃ ）， ₅ ）の地域の ₁₀ m 以

₂ ．地震動の特徴とその建物に及ぼす影響

上の浸水深さが観測された広範囲の地域では， ₃ 層程度のRC 造，鉄骨造建物自体も完全に壊滅状態になっており，

本震の強震記録は，防災科学研究所 K-NET，KiK-net（地₂︶
表波）がインターネットから取得可能である。そこで，本機能復旧が困難な状態になっている。
震災 ₄ ヶ月後（ ₇ 月₁₁日現在）の浸水地域の道路は非舗

震で最大記録を観測した宮城県栗原市築館に加えて，調査

装であるが全線開通が達成された。道路上のガレキは片付を行った ₃ 地区，宮城県気仙沼市笹が陣，同県本吉郡南三けられたものの，大きな建物の躯体の除去が行われてい陸町戸倉と岩手県陸前高田市矢作町の計 ₄ ヶ所の強震記録

─ 222 ─

東日本大震災における鉄骨造建物の津波被害についてから，計測震度，震度階， ₃ 方向合成最大加速度，継続時

₃.₁

気仙沼市 A 工場

間，各方向の地動最大加速度，地動最大速度，地動最大変

場所：宮城県気仙沼市川口町

位を表 ₁ に，気仙沼（MYG₀₀₁）における南北方向記録波

構造：鉄骨純フレーム構造の加速度・速度・変位波形を図 ₁ に，各地震記録波南北成

用途：海産物工場

分について減衰定数 h を₀.₀₅とした損傷に寄与するエネル○被害概要と浸水深さ

₂ 階建

₂ 層× ₁ × ₇ スパン

ギーの速度換算値スペクトルを，設計の基準となる日本建

写真 ₁ ， ₂ に調査場所と建物の配置を示す。場所は大島築センター BCJ L₂ 波のそれとともに図 ₂ に示す。時刻歴

汽船フェリー乗り場の近傍，半径 ₂₀₀ m には，気仙沼土木

波形から大きなイベントが ₂ つあり，継続期間が₈₀秒と非事務所がある。東側から津波が押し寄せた。朝日町「A 冷

常に長く栗原市築館では，震度 ₇ と非常に大きな強震で蔵工場」と「B 冷蔵庫」の間には中型船舶が乗り上げていあったことがわかる。一方，調査対象地域の気仙沼，南三る。中型船舶が建物に衝突した可能性は否定できない。

陸町，陸前高田市では，観測サイトが丘部にあるものの，東側から津波が押し寄せ，調査建物（青い屋根）は倒壊

震度階は ₅ 強で，地動速度も ₂₅ kine 以下であり，かつ，

後，背後の C 会館（赤い屋根）の建物に寄り添って原型を損傷に寄与するエネルギースペクトルも短周期（₀.₂ – ₀.₃s）

保ったのがわかる。

では大きいもののそれ以外の周期帯では，BCJ L₂ 波の₁/₅

写真 ₃ に対象建物近傍の浸水深さのわかる写真を示す。

以下となっていることから，調査対象地区の建物が，地震

気仙沼土木事務所から撮影された津波第 ₁ 波の映像と写真
₃ の気仙沼合同庁舎の ₂ 階窓ガラスの破損状況から，浸水によって甚大な被害は受けてないと推定できる。

深さは ₂ 階窓上端部まで達しており，₅ m と推定できる。

₃ ．被害調査

映像から漂流物の最大流速は毎秒 ₇ m，時速 ₂₅ km/h くら

報告する鉄骨造建物の被害調査は，気仙沼市と南三陸町

いであることからもそれが妥当であるといえる。
図 ₃ には調査建物と浸水深さの関係を示す。

の各 ₁ 件，計 ₂ 件である。

図 ₄ に建物形状と断面形状を，写真 ₄ には倒壊状況（崩写真 ₁

調査場所と配置図（気仙沼）

写真 ₃

近傍の浸水深さ（気仙沼）

写真 ₂

図₃
─ 223 ─調査建物（気仙沼）

浸水深さと建物高さの関係（気仙沼）玉井宏章・尾川勝彦

図₄

建物形状（気仙沼）（a）₁-₁-A

梁端接合部（b）₁-₁-B 梁端接合部（c）₂-₁-A 梁端接合部（d）₂-₁-B 梁端接合部

（a）東面

写真 ₅

梁端部の塑性化状況と屋根・床の水平ブレースの座屈状況（気仙沼）

これらの結果より以下のことがわかる。
（b）南面 ₁
写真 ₄（c）南面 ₂

₁ ）東南隅柱の傾斜角は，₁/₃.₃ rad であり，短辺方向に全調査建物の倒壊状況（崩壊機構）

層崩壊機構が形成されている。 ₂ 階中ほどまでの壁に水圧痕が残っている。

壊機構）を，写真 ₅ には梁端部の塑性化状況と屋根・床ブ

₂ ）写真 ₅ は東南側各階 ₂ 箇所の梁の状況を示している。

レースの座屈状況を，写真 ₆ には根巻き柱脚の破壊状況を

いずれも大きく塑性化しているのは梁であり，柱にヒ示す。写真 ₆ の「₀-₁-A」は「階数－構面－通り」の各番

ンジは発生していない。 ₁ 階梁では上フランジに局部号を示している。図 ₄ を参照されたい。

座屈が生じ， ₂ 階梁では補剛区間内で横座屈が生じて
─ 224 ─

東日本大震災における鉄骨造建物の津波被害について（b）₀-₁-A 柱脚（アンカーボルト破断痕）（a）₀-₁-A

柱脚（全体）

図₅（c）₀-₁-B

柱脚（全体）
写真 ₆（d）₀-₁-B

基礎配筋の詳細（気仙沼）

柱脚（詳細）

根巻き柱脚の破壊状況（気仙沼）いる。そのため構面間隔が近接して水平ブレース，波 = ( 3500 + 700 )/ 2 = 2100 mm , r  = 600 mm

形屋根材がともに座屈している。軒高さは ₇ m あるの

c M Pc = 472 × 10で波形屋根材の変形は水圧によるものではない。
₃ ）東南側 ₂ 本の根巻柱脚の状況は，根巻きコンクリート部の破壊とアンカーボルト破断ないしは大きな塑性化

3⋅ 235 = 111 kN ⋅ m

付着割裂が生じているが，付着耐力は鉄筋降伏耐力を上回る₈︶ のでが生じて終局に至っている。コンクリート部最上部のFrY = 295 N/mm 2

帯筋は強化されておらず，₄-D₂₅ の主筋にはフックはなく抜け出している。主筋の耐力は付着割裂強度で決M P 3 は，露出柱脚部のみの曲げ耐力であり，次のように算定されている。

定できる。

○部材の全塑性モーメントN u = B ⋅ D ⋅ Fb = 300 × 300 × ( 0.85 × 24 ) = 1836 kN

図 ₅ に基礎部の配筋状況を示す。この図 ₅ を参考に根巻

TY = nt ⋅ PbY = 1 × 198.6 × 295 = 58.5 kN

き柱脚の全塑性モーメントを求める。
文献 ₇ にしたがって根巻き柱脚の全塑性モーメントを計

作用軸力は ₀ と仮定して差し支えないので，算する。
M P = min( M P 1 , M P 2 )N u − TY = 1836 − 58.5 > N = 0 > −TY = −58.5 であるので
M P 3 = TY ⋅ dt +M
M P 1 = c Pc , M P 2 = 0.9 ⋅ at ⋅ FrY ⋅ r d + M P 3
1− r
r d = 25 + 12.5 + 325 = 362.5 mm

N + TY ( N + TY )⋅ D ⋅ 1 −
2
N u 
= 58.5 × 100 +(0 + 58.5)  = 14.3 kN ⋅ m( 0 + 58.5 ) × 300 ⋅ 1 −
21836 


これらの基礎データから，

at = 2 × 506.7 = 1013.4 mm 2
─ 225 ─

玉井宏章・尾川勝彦

MP1 =

111
− 155 kN ⋅ m
600
1−
2100

 b
t 
 f

2

 220  Fy M P 2 = 0.9 × 1013.4 × 295 × 362.5 + 14, 300, 000 = 112 kN ⋅ m
よって，

2

+

d
 t 

2w

 1430  Fy 2

= 0.55 ≤ 1.00

で P－ ₁ － ₁ 区分の梁である₉︶

M P = min( M P 1 , M P 2 ) = 112 kN ⋅ m

局部座屈後にも上記の曲げ耐力は保持されていると仮定

梁材の全塑性モーメントは，する。

₂ 階梁 H-₂₀₀×₁₀₀×₅.₅×₈，
₃.₂

Z P = 205, 000 mm 3, M P = 235 × 205, 000 = 48.2 kN ⋅ m
 b
t 
 f

2

 220  Fy +2d
 t 

場所：宮城県本吉郡南三陸町2w

 1430  Fy 南三陸町 B 庁舎

構造：鉄骨純フレーム構造= 0.31 ≤ 1.00
2

₃ 階建

₃ 層× ₁ × ₃ スパン

用途：防災対策庁舎○被害概要と浸水深さ
写真 ₇ ， ₈ に調査場所と配置を示す。調査対象建物の南

₉︶面が海側，北面が山側である。南 ₁₀₀ m には S 病院が，西で P－ ₁ － ₁ 区分の梁である 。
局部座屈は問題なさそうである。

₆₀₀ m には避難所である S 高校がある。調査対象建物の周

横補剛区間は ₁.₈₁ m と短いが非弾性横座屈と弾性横座

辺の木造庁舎，木造家屋は流出したものと考えられる。写屈の境界にあり，耐力は横座屈で決定される。

S 病院の窓の破損状況は， ₄ 階が一部破損している。道λ − λ M c =  1.0 − 0.4 ⋅ b p b  ⋅ M Pe λb − p λb 

路面からの浸水深さは，約 ₁₃ m 程度と推定される。図 ₆

1.26 − 0.45 
× 48.2 = 29.6 kN ⋅ m=  1.0 − 0.4 ×
1.29 − 0.45 

に建物形状と断面形状を，写真₁₀には対象建物の被災状況
を，写真₁₁に西面の架構接合部の状況を写真₁₂には ₁ 層上部₁-₂-A 接合部における，梁柱接合部の詳細を示す。写真

₁ 階梁 H-₃₀₀×₁₅₀×₆.₅×₉，
3

Z P = 542, 000 mm , M P = 235 × 542, 000 = 127.4 kN ⋅ m

写真 ₇

調査建物の位置（南三陸町）

（a）東棟

（b）西棟

写真 ₉

真 ₉ に対象建物近傍の浸水深さのわかる写真を示す。

₁₀より，外壁は ₄ 面すべて流出している。付着していた漂写真 ₈

調査建物の周辺状況（南三陸町）（a）東面

浸水深さの確認（S 病院，南三陸町）

写真₁₀
─ 226 ─（b）北西面調査建物の被災状況（南三陸町）

東日本大震災における鉄骨造建物の津波被害について

流物の瓦礫は撤去されている。図 ₆ の平面図には，平面図

 b
t 
 f

の柱の位置に柱の残留変形角を示している。長辺方向に₁.₂/₁₀₀ rad と大きな残留変形を生じており，柱脚部と梁が 220  Fy 塑性化していると推定できる。写真₁₁の○印内には塗料はく離に伴う発錆が確認できる。₁-₂-A 接合部とは， ₁ 層の₂ 構面の A 通りの接合部を意味している。図 ₆ を参照され

2

2

+

d
 t 

2w

 1430  Fy 2

= 0.55 ≤ 1.00

で P－ ₁ － ₁ 区分の梁である₉︶たい。写真₁₂から，西面の梁仕口部では，下部フランジ下局部座屈は問題ない。

面端部，ウェブ部下スカラップに発錆が見られる。また，

₂ 階梁 H-₆₅₀×₂₀₀×₁₂×₁₉

ブラケット部のウェブで縦に塗料が剥がれている。

ZP = ₃,₅₇₀,₀₀₀ mm₃, MP = ₂₃₅×₃,₅₇₀,₀₀₀ = ₈₃₉ kN・m

これらの調査結果から以下のことがわかる。

₁ 階梁 H-₇₀₀×₂₀₀×₁₂×₂₂₁ ）大流速，大浸水深さ（₁₃ m）の津波では外壁のほとん

ZP = ₄,₃₆₀,₀₀₀ mm₃, MP = ₂₃₅×₄,₃₆₀,₀₀₀ = ₁₀₂₄ kN・m

どが脱落流失している。

₁ ， ₂ 階梁の局部座屈の検討は ₃ 階梁と同様で問題ない。

₂ ）海側から山側の架構長辺方向に ₁.₂/₁₀₀ rad の大きな柱ロ -₄₀₀×₄₀₀×₂₂，BCR ₂₉₅
ZP = ₄,₃₉₀,₀₀₀ mm₃, MP = ₂₉₅×₄,₃₉₀,₀₀₀ = ₁₂₉₅ kN・m

残留塑性変形角が ₁ 階部分に生じている。
₃ ）短辺方向架構には ₁ 階柱脚部を除いて塗料の剥離は見

₄ ．津波波力に対する保有崩壊荷重係数の推定られない。一方，長辺方向架構の ₁ 階梁，柱脚部の端部に塗料がはげ発錆している箇所が観察された。これは津波荷重による塑性化が原因と考えられる。

仮想仕事法をもちいて崩壊荷重を求め，建物が保有する崩壊荷重の津波波圧に対する荷重係数を求める。まず津波

₄ ）基礎部， ₁ 階床部には大きなクラックは生じていな外力のモデル化を示す。

かった。埋め込み柱脚では角形鋼管端部が塑性化していると考えられる。

₄.₁○部材の全塑性モーメント₃ 階梁 H-₆₀₀×₂₀₀×₁₂×₁₉
ZP = ₃,₂₀₀,₀₀₀ mm₃, MP = ₂₃₅×₃,₂₀₀,₀₀₀ = ₇₅₂ kN・m

津波外力のモデル化

文献 ₄ － ₆ を参考にして津波波圧を以下のように算定する。文献 ₅ では，設計用浸水深さの ₃ 倍が津波高さとしているが，津波の映像から衝撃効果等を考慮しないこととし，津波波圧 q は次式で与える。
q = ρ ⋅ g ⋅( h − z )（₁）

ここに，q：進行方向の津波波圧 ρ ：海水の単位体積質量g：重力加速度h：浸水深z：当該位置と地盤面からの高さ
水の進行を抗う面に静水圧を作用させた場合に相当している。
文献 ₆ によれば，
₁ ）津波波圧は抗力，慣性力，衝撃力，動水勾配の和とし

図₆

図₇

対象建物の寸法と残留変形角（南三陸町）
─ 227 ─津波波圧分布と仮定受圧面積（南三陸町）

玉井宏章・尾川勝彦

₃-₂-C

₃-₂-B

₃-₂-A

₂-₂-C

₂-₂-B

₂-₂-A

₁-₂-C

₁-₂-B

₁-₂-A

写真₁₂ ₁-₂-A 梁柱接合部の詳細○印内に発錆が確認できる

₀-₂-C

₀-₂-B

₀-₂-A

写真₁₁ 西面架構の接合部の状況（南三陸町）○印内には塗料はく離に伴う発錆が確認できる。

て表される。

α ⋅W = U₂ ）流速は浸水深の平方根に比例し，抗力は流速 v の ₂ 乗と浸水深をかけたものに比例する。

ここに，α は荷重係数であり，₃ ）したがって，抗力は浸水深の ₂ 乗の関数となる。

外力の成す仕事 W：

幅 B の受圧面が受ける津波波力 Q は上式の波圧のみを考慮

W = ∫∫ q ⋅ δ ⋅ dA = ρ ⋅ g ⋅ ∫∫ ( h − z )⋅ θ ⋅ z ⋅ dydz

し慣性力，衝撃力，動水勾配を無視すると以下のように求
まる。
Z =h
z =0

1
ρ ⋅ g ⋅ B ⋅ h2
2

Ae

g⋅h

（₃）

（₅.c）

（₅.a）式から θ を消去して α を求めると，津波波圧に対する建物が保有する崩壊荷重比（荷重係数）が求まる。
また，外力の最下部の水平力：Q は，次式で求まる。
Q = ∫∫ q ⋅ dA = ρ ⋅ g ⋅ ∫∫ ( h − z )⋅ dydz

（₄）

Ae

受圧面積 (B . h) と流速の ₂ 乗の積に津波波力が比例していし，（₁）式と受圧面によって定義する。

（₆）

Ae

○気仙沼 A 工場

る事がわかる。以降の解析では，津波波力は分布荷重と₁ ）図 ₃ のように残存壁面のみが津波波圧を受けたと仮定すれば，外力の成す仕事 W：

₄.₂

（₅.b）

MP は全塑性モーメント，θ は，仮想塑性回転角である。

津波波力 Q を流速で表示すると，
1
ρ ⋅ v 2 ⋅( B ⋅ h )2

U = ΣM P ⋅ θ（₂）

一方，流速 v は次式で表わされる。

Q=

Ae

内力の成す仕事 U:

Q = ∫∫ qdA = B ⋅ ∫ ρ ⋅ g ⋅( h − z )dz =

v=

（₅.a）

保有崩壊荷重係数の推定

z3
 z1

W = ρ ⋅ g ⋅ θ ⋅  B1 ∫ ( h − z )⋅ z ⋅ dz + B2 ∫ ( h − z )⋅ z ⋅ dz 
 z2

z4

仮想仕事法と上述の津波外力とから，次式が成立する
─ 228 ─

東日本大震災における鉄骨造建物の津波被害について

z1
z3
 
 h 2 z3  
h 2 z3 = ρ ⋅ g ⋅ θ ⋅ B1  z −  + + B2  z −  33   22z2z4 

B₁ = ₁₂ m, B₂ = ₈.₅ m, h = ₅ m, z₁ = ₅ m, z₂ = ₄.₂ m, z₃ =₃.₀ m, z₄ = ₁.₉ m, ρ = ₁₀₀₀ kg/m₃, g = ₉.₈ m/s₂,
5.0
3.0 
 
5
5 2 z3 z3 
W = 9.8 ⋅ θ ⋅  12  z −  + 8.5  z 2 −  3
3  1.9   2
2

4.2= 731 ⋅ θ kN ⋅ m
内力の成す仕事 U：
U = 2 ⋅ ( M Pc ⋅ θ + M Pb1 ⋅ θ + M Pb2 ⋅ θ ) × 7
図₈

ここで，

浸水深さと崩壊荷重係数との関係

M Pc = 112 kN ⋅ m, M Pb1 = 127.4 kN ⋅ m, M Pb2 = 29.6 kN ⋅ m
U = 28, 690 ⋅ θ kN ⋅ m

U = 2 ⋅ (112 ⋅ θ + 127.4 ⋅ θ + 29.6 ⋅ θ ) × 7 = 3766 ⋅ θ kN ⋅ m

よって，荷重係数 α は，従って，荷重係数 α はα=

U 3766== 5.14, Q = 271 kN
W
731

α=

₂ ）一方，全壁面で津波波圧を受けたと考える場合は，

₂ ）一方，全壁面で津波波圧を受けたと考える場合は，
5.0 
 
5 2 z3 
W = 9.8 ⋅ θ ⋅  19  z −   = 3672 ⋅ θ kN ⋅ m3   20.7 

α=U 28, 690=
= 1.18, Q = 4612 kN
W 24, 300

11.2 
 
13 2 z 3  = 29, 841 ⋅ θ kN ⋅ m
W = 9.8 ⋅ θ ⋅  8.8  z − 3  20.4 

U 3766== 1.02, Q = 1721 kN
W 3672

α=U 28, 690=
= 0.96, Q = 6706 kN
W 29, 841

これらの結果から，中程度の流速，浸水深さ（₅ m 程度）

₃ ）浸水深さを ₆ m から ₁₅ m まで変化させたときの崩の津波波圧に対して壁面全面に津波波圧を受けた際や中型

壊荷重係数の変化を，受圧面をフレームのみとした場合と船舶，車両衝突などにより倒壊に至り，壁面破損後は保有

壁面前面とした場合について同様の計算を行って図 ₈ に示耐力に余裕があったことがわかる。

す。

○南三陸町 B 庁舎

これらの結果から，大流速，大浸水深さ（₁₃ m 程度）の

₁ ） ₃ 構面の梁と柱ウェブ断面積のみが津波波圧を受け津波波圧に対して壁面全面に津波波圧を受けた際や車両衝突などにより倒壊に到る可能性があり，壁面が完全に破損たと仮定すれば，z3
 z1
W = 3 ⋅ ρ ⋅ g ⋅ θ  B1 ∫ ( h − z )⋅ z ⋅ dz + B1 ∫ ( h − z )⋅ z ⋅ dz
 z2
z4


+ B1 ∫ ( h − z )⋅ z ⋅ dz + 2 B2 ∫ ( h − z )⋅ z ⋅ dz 

z6
z7
z5

z1

脱落後も保有耐力にさほど余裕はないことがわかる。また，文献 ₅ での津波荷重の算定において，設計用浸水深さの ₃ 倍が津波高さとするとこの建物は完全に倒壊し大きな変形をせねばならないが残留変形 ₁/₁₀₀ rad 程度でとどまっていることから，沿岸部に隣接していない地域では，「設計

B1 = 8.4 m , B2 = 0.4 m , h = 13 m

用浸水深さの ₃ 倍が津波高さとする」という荷重算定方法

z1 = 11.2 m, z 2 = 10.06 m, z 3 = 7.725 m , z 4 = 7.075 m ,は過大すぎることがわかる。

z 5 = 4.25 m , z 6 = 3.55 m , z 7 = 0.4 m

₅ ．まとめW = 24, 300 ⋅ θ kN ⋅ m
内力の成す仕事 U：
U = ( 3 ⋅ M Pc ⋅ θ + 4 ⋅ M Pb1 ⋅ θ + 4 ⋅ M Pb2 ⋅ θ + 4 ⋅ M Pb3 ⋅ θ ) × 2
ここで， M Pb3 = 752 kN ⋅ m

宮城県気仙沼市港湾部にある津波被害を受け倒壊した ₂
層鉄骨建物について調査を行い，局部座屈，横座屈，根巻き柱脚コンクリート部破壊の状況の観察を行い，既往の設計基準，学術論文の成果を用いてその発生状態を分析した。また，宮城県本吉郡南三陸町にある津波被害を受け一─ 229 ─

玉井宏章・尾川勝彦

部架構が塑性化した ₃ 層建物について調査を行い，柱脚謝部，梁端の塑性化状況と残留変形角の観察を行いその発生

辞状態を分析した。次いで建物各部の全塑性モーメントを算

本調査を遂行するにあたり，北海道大学 緑川光正先生か

定して津波に対する建物の崩壊荷重係数を求め津波荷重にら貴重なご助言をいただいた。津波荷重に関して日本大学

ついて考察した。

増田光一，居駒知樹両先生にはご示唆をいただいた。ま得られた知見は以下のように要約される。

た，地震記録波は，防災科学研究所からダウンロードしま

₁ ）横補剛間隔に十分留意しておかなければ横座屈変形が顕在化し，それに伴って材軸変形が生じて屋根材などした。衛星写真地図は Google から転載しました。ここに記して謝辞を表します。

に大きな座屈が生じることがある。

文₂ ）梁の幅厚比制限が十分満足され P-I-₁ 区分でも床スラブとの一体化がなければ，大きな塑性変形後には上部フ
ランジは顕著に局部座屈する。

献₁ ）日本建築学会．₂₀₁₁年東北地方太平洋沖地震被害調査
速報，₂₀₁₁.₇．

₃ ）根巻き部上端の帯筋を補強せず，かつ，立ち上がり鉄筋端部にフックを用いなければ，たとえ付着割裂強度を確保できたとしても立ち上がり鉄筋が抜け出しベー
スプレート端で回転する変形状態となり，変形が増大
してアンカーボルトが破断する。

₂ ）防災科学技術研究所

http://www.kyoshinbosai.go.jp/kyosin/
₃ ）気 仙 沼 市 津 波 Youtube，http://www.youtube.com/
watch?v=₅CXLUMWJN₇₈₄ ）国土交通省₄ ） ₁ ケースの検討ではあるが，中流速，中浸水深さ（₅ m

強震観測網（K-NET，KiK-NET）

国土技術政策総合研究所，独立行政法人

建築研究所：国土技術製政策総合研究所資料

第₆₃₆前後）における小規模鉄骨建物においては，受圧壁面号，建築研究資料

が早期脱落，破損すれば，津波荷重に耐えうる保有水北地方太平洋沖地震調査研究（速報）（東日本大震

平耐力が確保できる。

災），建築研究所国土技術政策総合研究所資料第₆₃₆₅ ）塑性化が生じると塗料がはく離して発錆する。大きな塑性化はその錆の状況から推測可能である。

第₁₃₂号 : 平成₂₃年（₂₀₁₁年）．東号，建築研究資料第₁₃₂号．
₅ ）内閣府：津波避難ビル等に係るガイドライン，巻末資₆ ）大流速域では，鉄骨の外部壁面は完全に脱落する，

料②₇ ） ₁ ケースの検討ではあるが，大流速，大浸水深さ（₁₃ m
前後）における鉄骨建物においては，受圧壁面が早期脱落，破損しても津波荷重に耐えうる保有水平耐力に

構造的要件の基本的な考え方，₂₀₀₅.₆．

₆ ）土木学会：原子力土木委員会

津波評価部会 : 原子力発電所の津波評価技術，₂₀₀₂.₂．
₇ ）日本建築学会 : 鋼構造塑性設計指針・同解説

第 ₂ 版，

₂₀₁₀.₃．

はさほど余裕がない。
₈ ）沿岸部に隣接していない地域では，「設計用浸水深さの₃ 倍が津波高さとする」荷重算定方法は過大すぎる。
今後，大流速，大浸水深さ（₁₅ m）から小流速，小浸水
深さ（₂ m）の鉄骨建物のデータについて検討を行い，津波避難所建設のための設計資料を充足させる予定である。

─ 230 ─₈ ）林静雄，清水昭之：鉄筋コンクリート構造，森北出

版，₂₀₀₄.₉．
₉ ）日本建築学会：鋼構造限界状態設計指針・同解説
₂ 版，₂₀₀₂.₉．

第