地震に強い地域をつくる
２３ 北関東の歴史的建造物の耐震上の特質
２３ ～東北地方太平洋沖地震を例にした地震応答性状～
北関東の栃木市嘉右衛門町および桜川市真壁、桐生市桐生新町の３つの伝建地区に現存する歴史的建造物の形態は比較的類似しており、それらの固有周期や減衰性状については、先に示したようにデータが蓄積されつつある。一方で３つの伝建地区の近傍では、いずれも伝建地区から１km 未満の地点で強震観測が行われており、その加速度記録が公開されている。そこで、各地区近辺で観測された東北地方太平洋沖地震の記録を分析し、歴史的建造物に多大な被害をもたらした地震動の特性について考察する。なお、いずれの地区も伝建地区周辺の地盤構造(土質柱状図)が、強震観測点のそれとよく似ていることを確認している（次項参照）。
東北地方太平洋沖地震(本震)について、伝建地区近傍で観測された地震動の気象庁発表震度や最大値を表１に、NS 方向と EW 方向の加速度時刻歴を図１に示す。東日本大震災では、この３地区の中でも特に桜川市
真壁における歴史的建造物の被害が甚大であった。それは、表１の各地区の地震動の大きさを見ても、桜川市真壁に入力された地震動が大きかったことが理解できる。しかし、桐生市桐生新町においても、桜川市真壁と同レベルの地震動が入力していたことが確認できる。図２には、東北地方太平洋沖地震(本震)について、３地区のSa–Sd スペクトル(h=５％)を比較して示している。図中には、限界耐力計算 3)での工学的基盤における標準スペ
クトル Sa0（極めて稀に発生する地震および稀に発生する地震）を限界耐力計算法の略算法による第２種地盤の地盤増幅率で増幅させたスペクトル(以下、告示極稀スペクトルもしくは告示稀スペクトル)を併せて示している。
栃木市で観測された地震動は、表１および図１を見ても他２地区と比較して小さかったことがわかる。観測された加速度の最大値は、NS 方向で 197Gal（ガル=cm/sec2）、EW 方向で 129Gal、UD 方向で 77Gal となり、震度４

加速度[cm/sec2] 加速度[cm/sec2]を記録した。栃木市では EW 方向に比べ NS 方向の加速度が大きかった。図２に示すように、地震動の特性とし
表１ 気象庁発表震度および最大値

速度[Kine]
変位[mm]

観測地点
NSEW
UD
桐生市桐生新町伝建地区
280.5
353.5
156.6
栃木市嘉右衛門町伝建地区
196.8
129.0
77.3
桜川市真壁伝建地区
377.0
359.1
309.1
桐生市桐生新町伝建地区
20.7
27.9
8.3
栃木市嘉右衛門町伝建地区
10.1
8.4
6.4
桜川市真壁伝建地区
25.9
32.1
11.4
桐生市桐生新町伝建地区
66.9
60.4
57.5
栃木市嘉右衛門町伝建地区
53.0
67.8
69.3
桜川市真壁伝建地区
94.1
103.3
91.7
桐生市桐生新町伝建地区: K-NET桐生（震度6弱）
栃木市嘉右衛門町伝建地区: 旧栃木市庁舎(震度4)
桜川市真壁伝建地区: 桜川市真壁庁舎(震度6弱)

18001500

Sa[cm/sec2]

真壁

T=0.2s桐生

00-200 00-200-400-400

50
50

真壁
真壁
100
100

150150桐生
桐生
200200

真壁
真壁
100
100

150150栃木
栃木
250300250300Time[sec]
Time[sec]

桐生
桐生
200200

栃木
栃木
250
300
250300Time[sec]
Time[sec]

図１ 東北地方太平洋沖地震(本震)の加速度時刻歴1800

T=0.6s600
T=1.0s

告示稀スペクトル0

真壁

T=0.2s

1500

900

300

5050

栃木

T=0.5s

告示極稀スペクトル

1200

400
400
NS
200 NS
20000-200 00-200-400-400
400
400
EW
200 EW200

Sa[cm/sec2]

項目
加速度[Gal]桐生
T=0.5s

告示極稀スペクトル

1200

栃木
T=0.6s900
T=1.0s600
300

告示稀スペクトル

0024681012140246810Sd[cm]
Sd[cm]
図２ 東北地方太平洋沖地震(本震)の Sa-Sd スペクトル（左：NS 方向 右：EW 方向）

182

1214

て建物周期がおよそ T=0.6s を境に応答特性に著しい差異が見られる。つまり建物周期が 0.60 秒以下の建物の応答が大きくなる傾向が見られ、その大きさは告示稀スペクトルと同等以上であった。特に NS,EW 方向共に建物周期が 0.10～0.20 秒および 0.45～0.50 秒の応答が大きくなる特性が確認できた。
桐生市で観測された地震動は、NS 方向で 281Gal、EW 方向で 354Gal、UD 方向で 157Gal となり、震度６弱を記録した。表１の通り EW 方向の加速度が特に大きく、桜川市真壁地区と同レベルであった。図２に示すように、
桐生新町に入力された地震動特性は、特に EW 方向では建物周期 0.47～0.61 秒で告示極稀スペクトルよりも大きい応答となる。また、桜川市真壁地区と比較した場合、被害の大きかった当該地区よりも建物周期によっては応答が大きくなる特性であったことが見てとれる。しかし、前項に示したように、歴史的建造物の固有周期は 0.20～0.40 秒程度である。そのため、それら建造物の応答がさほど大きくならなかったものと推察される。さらに、町並み形態（図３）として、南北に通る街道に沿って狭い間口が並び、東西に細長い短冊状の地割がなされていることにより、東西方向は建造物が連担していたり、壁が多く配置された建物が多いことが耐震的に有利に機能したため、桜川市真壁ほどの建造物被害に及ばなかったと推測する。
桜川市役所真壁庁舎で観測した最大加速度は、NS 方向で 377Gal、EW 方向で 359Gal であった。また、UD 方向も 309Gal となり、水平２方向と同レベルの大きさであったことが特徴的である。真壁地区の住民や市職員らの話しによると、当時は東西方向に大きな揺れを感じ、さらに 14 時 46 分の本震よりも 15 時 15 分の余震での被害が大きかったという。図２のスペクトルから周期 T=0.8 秒以下の建物で EW 方向の応答が NS 方向に比べて大きくなる様子が確認でき、伝建地区に建つ低層建物の弾性周期は一般的に T=0.8 秒以下であることを考慮すると、EW 方向が大きく揺れたという証言と一致する。しかし、図４に示すように本震と 15 時 15 分の余震のＳａ－Ｓｄスペクトル(h=5%)を比べると、15 時 15 分の余震の大きさは建築基準法で想定している稀に発生する中小地震程度の大きさであり、本震に比べると極めて小さい。ただし、T=0.4～0.5 秒および T=1.0 秒付近の建物の応答が大きくなる地震動特性であることがわかる。つまり、地震動特性と建物周期との関係から推測すると、一般的に固有周期が 0.2～0.4 秒程度の土蔵造の土壁が、本震によって崩落には至らないものの、構造に影響を及ぼすほどの損傷をもたらしていた。そして、損傷によって 0.4～0.5 秒程度あるいは 1.0 秒程度まで長周期化した建物が、15 時 15 分の余震によって大きく震動し、壁の崩落や瓦の落下等、一般住民でも明らかに認識できるほどの被害に至ったものと推察でき、やはり本震による影響が最も大きかったものと考える。また、真壁の町並み形態（図５）は、桐生と異なり方角に関係なく町割りがなされていることなども影響していることも考えられるが、それらの立証は今後の課題である。
1800

本震EW
T=0.2s

Sa[cm/sec2]

1500

余震EW

本震NS

告示極稀スペクトル

1200

余震NS

T=0.5s
T=0.6s900

600
T=1.0s
告示稀スペクトル

300
00

図３ 桐生新町地区の町割り

2468101214

Sd[cm]
図４ 本震と余震の Sa-Sd スペクトル

図５ 桜川市真壁地区の町割り

参考文献 （下線の文献は本項に関係する発表論文等を示す）
1)
2)

3)

柴直人,横内基,大橋好光：栃木市に現存する伝統的建造物の地震被害および耐震性に関する研究（その１ 伝統的建造物群保存予定地区の特徴と入力地震動特性）、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造Ⅲ、pp.139-140、2012 年 9 月
田村菜月,野村佳亮,横内基,大橋好光,川上勝弥：歴史的町並みの地震防災対策に関する研究（その 12 北関東の伝建地区における歴史的建造物の固有周期と地震応答性状の分析）、日本建築学会大会学術講演梗概集、構造Ⅳ、pp.861-862、2014 年 9 月
国土交通省住宅局建築指導課ほか監修：2015 年版建築物の構造関係技術基準解説書、日本建築センター、2015 年 6 月

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