広島工業大学紀要研究編
第 41 巻（2007）pp. 61-65

論文

木造在来構法住宅の耐震壁量と常時微動特性ならびに地震被害の関係
岩 井哲＊（平成18年10月30日受理）

The Relationship between Earthquake-Bearing Wall Area Index, Micro-Tremor Propertyand Earthquake Damage of Conventional Wooden-Framed Houses
Satoshi IWAI

(Received Oct. 30, 2006)

Abstract
At Kure City and Kumano-cho, Aki-gun in Hiroshima Prefecture, the seismic intensity rose to
the highest level, 6 or less, in the 2001 Geiyo earthquake. This research aims to investigate therelationship of wall area index of conventional wooden-framed houses for earthquake-proof andmicro-tremor property to the roof-tile damage. The micro-tremor property measurements arecommonly taken to survey the earthquake damage of the wooden houses and the site groundcondition. However, their close relations to earthquake damage, wall area index, the microtremor property are not so clear. The observed results shows that as the construction year of
the house is newer, the natural frequencies becomes higher and the tile-roof damage due to theGeiyo earthquake is smaller. Concerning the relatively old houses, natural frequencies decreaseas wall area index decreases, especially in the short-span direction of the house.
Key Words: micro-tremor measurement, wooden-framed structure, natural frequency, roof-tiledamage, the 2001 Geiyo earthquake, wall area index

できた設計図面から耐震壁量を求めて，被害との関連を調１．研 究 目 的べることを目的とする。木造住宅を対象とする常時微動計

2001 年３月 24 日に発生した芸予地震において最高震測は数多く実施されているが，住宅の地震被害との相関に度の震度６弱を記録したのは，広島県の呉市と安芸郡熊ついてはまだ明確に示されていない。また家屋の耐震壁量野町であった。熊野町における最大加速度は 826Gal（＝や振動特性と瓦屋根被害等の軽微な地震被害との関連につ826cm/s2）で，被災記録によると，建物被害は全壊はなく，いての研究もほとんど見当たらない。2004 年に安芸郡熊半壊 17 件，一部損壊 854 件，家屋被害率は 9.7％であった。

野町の木造住宅９件について調査を行い，家屋の常時微動

熊野町は周囲を広島市，呉市，東広島市に囲まれたほぼ中

１），２）
特性と芸予地震被害の関連を検証した。
2005 年は図１

心に位置する。標高は約 220m，周囲を 300 〜 500m の山々に示す熊野町の木造住宅５件を追加調査した。これらを合に囲まれた高原盆地で，表層地盤の多くは沖積層の砂や砂わせて報告する。

礫で構成されている。人口は 25,392 人，世帯数は 8,985 世帯（2000 年度の国勢調査データによる）である。

２．常時微動計測した家屋の概要

本研究は芸予地震による被災地域の熊野町において，木造住宅ならびにその敷地地盤の常時微動特性を調べ，入手＊＊＊

常時微動の計測は家屋被害の多い地域の周辺を対象とし広島工業大学工学部建築工学科― 61 ―

岩井哲

時に測定を行っている。家屋の水平長手の桁行方向を X軸，その直交の張間方向を Y 軸，鉛直の上下方向を UD軸と定め，家屋と地盤のそれぞれの X 軸方向と Y 軸方向で測定方向が同じになるよう水平動計測用の振動計を設置した。データの採取はサンプリング間隔 0.01 秒で，ローパスフィルターは使用していない。計測開始時に約 10 秒間の較正電圧値５V を記録した後，各々約５分間を連続して６台同時収録した。常時微動計測は 2005 年７月９日と８月６日の昼間に行った。
データ処理では，５分間の記録の中で大きなノイズがなく波形の安定している約 20 秒間（2,048 データ）を１サンプルとし，５分間の 16 サンプルについて，１サンプルごとに水平２成分，上下１成分をそれぞれバンド幅 1.0Hz で平滑化している。家屋特性に関しては，較正電圧値を含む１サンプルを除いた，15 サンプルについて，家屋２階床の同一方向の地盤に対するスペクトル比から伝達関数を求
図１

熊野町の常時微動計測家屋位置

め，３〜５サンプルについて各振動域で平均を取ったものを伝達関数の平均とした。
地盤特性に関しては，上下微動に対する水平微動のフーた。追加調査した５件は比較的建設年が新しいものばかり

リエスペクトルの比（以下，H/V スペクトルと表示する）で，いずれも芸予地震ではほとんど被害がなかった。
ISI 邸は，1990 年築造の家屋である。平地に建っており，として求めている。H/V スペクトルは１つのサンプルの交通量は比較的少ない。HAM 邸は，1993 年築造の家屋で水平２成分，上下１成分について平滑化したフーリエスペある。２世帯住宅で，２階に冷蔵庫等の電化製品があるた

クトルから，X，Y 各方向について H/V スペクトルをまめ，常時微動計測する際にノイズが含まれることに注意しず求めた後，３〜５サンプルを各振動数域で平均して求めた。近くに団地があるが，交通量は比較的少ない。TOMている。

邸は，1988 年築造の家屋である。周囲は，家が建ち並び，交通量の多い旧道の側に建っている。TAK 邸は，1990 年

４．家屋の壁量計算と耐震診断方法築造の家屋である。芸予地震では，屋根瓦が２〜３枚落測定した家屋５件のうち，ISI 邸，TAK 邸，SUG 邸の下したが，大きな被害はない。山地の上部に建ち，比較的３件は家屋の設計図面を入手できた。その図面をもとに，安定した地盤にある。交通量は比較的少ない。SUG 邸は，建築基準法施行令 46 条による壁量の「充足率」と壁の配芸予地震の後の 2003 年に築造された家屋である。なだら置のバランス比（「充足率の比」）を算出した。さらに耐震

かな平地に建ち，周囲にも比較的新しい家が建ち並ぶ。交診断を行った。壁量の「充足率」とは，建物に実在してい通量は比較的少ない。

る「存在壁量」を建築基準法等で最低でも必要と決められている「必要壁量」で除したものである。存在壁量は，耐３．常時微動の計測および解析処理の方法

力壁の長さに建築基準法施行令による壁倍率をかけたもの

微動計測に用いた機器は，動コイル型電磁変換方式小型の合計であり，充足率が 1.0 以上であることを満足する必

長周期振動計【水平動（東京測振社製，SM − 121），上下要がある。一方，「充足率の比」は，建物外周部の側面に動（同 SM − 122）；固有周期 2.0 秒，測定周波数 0.5Hz 〜ついて，平面上の端から１/ ４の範囲の壁量充足率を求め，50Hz】である。アナログ電圧の増幅には，低周波増幅器（東両側面の壁量の小さい方の充足率をもう一方の大きい方の京測振社製，AL − 120）を用いた。データ収録には A/D充足率で除したものである。両端から１/ ４の範囲の充足変換器（キーエンス製，NR − 2000）を通して計測記録は率がそれぞれ 1.0 以上であるか，または，充足率の比が 0.5

速度成分を採っている。ノート PC を用いて計測結果を即以上であることを満足する必要がある。
木造住宅の耐震診断は，国土交通省住宅局建築指導課（監時分析し，保存している。
常時微動の測定は，水平動測定の振動計２台と上下動測修）の「木造住宅の耐震診断と補強方法」３）（改訂版）に定の振動計１台の３台を１組とし，それを木造２階中央の基づいて実施している。住宅に必要とされる耐力と，住宅床上と建物敷地内の地盤の２箇所に設置し，２組６台を同が実際に保有している耐力との比較で行われる。耐震診断― 62 ―

木造在来構法住宅の耐震壁量と常時微動特性ならびに地震被害の関係は，大地震動での倒壊の可能性等について評価される。「必要耐力」は，想定する地震動と住宅の仕様と形状により算定し，「保有耐力」は床の仕様や接合部などを考慮した耐力壁，耐力が期待できる無開口準耐力壁，腰壁・垂れ壁，等の耐震要素の耐力の和で評価される。
筋かい等の壁仕様に関する記載がなかった SUG 邸の場合においては，筋かいを建設年代当時に一般的に使用されている 45mm × 90mm の木材と仮定した。また内壁・外壁に関して記載がなかった場合は，外壁は，倍率＝ 1.6 の

図２ISI 邸伝達関数と地盤の H/V スペクトル

図３

HAM 邸

伝達関数と地盤の H/V スペクトル

図４

TOM 邸

伝達関数と地盤の H/V スペクトル

図５

TAK 邸

伝達関数と地盤の H/V スペクトル

図６

SUG 邸

伝達関数と地盤の H/V スペクトル

モルタル塗り壁として算出し，内壁は，倍率＝ 1.9 の「不明」壁とした。ISI 邸と TAK 邸は，内壁に関する記載がなかったので，倍率＝ 1.0 の化粧合板，倍率＝ 1.6 の「不明」壁として算出した。

５．家屋の常時微動特性
常時微動によって得られた各家屋の伝達関数，ならびに同家屋の敷地地盤の H/V スペクトルを図２〜６に示す。
計測した家屋と地盤の卓越振動数の値を，平均したサンプル数ごとに表１に示す。また 2004 年の分と合わせて木造家屋の壁量充足率と充足率の比を表２に示す。2004 年調
査の家屋は建物固有振動数が 2.7 〜 5.9Hz に，地盤の卓越振動数が 2.2 〜 5.5Hz に分布していた。2005 年調査の５件は家屋・地盤とも比較的高い値を示した。
（1）ISI 邸
伝達関数は X 軸方向では 5.2Hz 付近で卓越し，Y 軸方向では 6.0Hz 付近で卓越している。地盤の H/V スペクト
ルは X 軸方向，Y 軸方向とも 17.9Hz 付近で卓越しておりかなり高く，硬い評価となった。壁量充足率は１，２階とも筋かいのみとして算定した場合でも 1.0 以上を確保している。充足率の比については１階の X 軸方向は 0.5 以下となった。耐震診断結果については，上部構造評点は１・２
階の X 方向，Y 方向とも 1.5 以上の高い値になった。
（2）HAM 邸
伝達関数は X 軸方向では 5.9Hz 付近，
Y 軸方向では 5.0Hz付近でそれぞれ卓越している。地盤の H/V スペクトルは
X 軸方向，Y 軸方向とも 3.7Hz 付近で卓越しており，今回調査した５件の中では比較的低い方である。
（3）TOM 邸
伝達関数は X 軸方向では 5.2Hz 付近，Y 軸方向では 4.3Hzでそれぞれ卓越している。地盤の H/V スペクトルは X 軸方向では 4.3Hz 付近で，Y 軸方向は 2.1Hz 付近で卓越しており今回調査した中では最も低い。
（4）TAK 邸
伝達関数は X 軸方向では 6.3Hz 付近，
Y 軸方向では 5.4Hzでそれぞれ卓越している。地盤の H/V スペクトルは X 軸方向は 7.6Hz で，Y 軸方向は 6.9 〜 7.4Hz の間で卓越して― 63 ―

岩井哲いる。壁量充足率は１，２階とも筋かいのみとして算定しという結果になった。

た場合でも１を越える値をとっている。充足率の比は，１（5）SUG 邸

階の筋かいのみの場合で 0.5 以下の値になった。耐震診断

伝達関数は X 軸方向では 6.4Hz 付近で，Y 軸方向では結果の上部構造評点は１階の X 方向，Y 方向とも１〜 1.57.9Hz 付近で卓越している。地盤の H/V スペクトルは X

表１

計測した家屋の伝達関数と地盤の H/V スペクトルにおける卓越振動数

表２

木造家屋の壁量充足率と充足率の比― 64 ―

木造在来構法住宅の耐震壁量と常時微動特性ならびに地震被害の関係

軸方向では 15Hz 付近で，Y 軸方向でも 11 〜 15Hz で卓越である。建築年が新しいほど，卓越振動数は高くなり，地しており比較的高いが，スペクトル分布は他に比べて広い

震被害も生じにくくなる傾向が認められる。

振動数の帯域でフラットな傾向にある。壁量充足率は１，２（2）家屋の壁量充足率と卓越振動数

階とも筋かいのみとして算入した場合でも１以上の値を

図 10 に家屋の壁量充足率と卓越振動数の関係を示す。

とっている。充足率の比は 1 階 Y 軸方向で 0.5 を下回った。

2005 年に計測した家屋の壁量充足率は３件とも 1.0 を越え

耐震診断結果の上部構造評点は１階の X 方向は 1.0 未満とていた。2004 年に計測した家屋は建築年が比較的古いせなった。

いか，壁量充足率が 1.0 を満足しない場合が多かった。特に建家の短手の Y 軸張間方向に関して壁量充足率の低い

６. 卓越振動数と建築年数，壁量充足率の関係方が卓越振動数も低くなる傾向が現れている。芸予地震における瓦屋根被害の発生もそれらに関わる可能性がある。

（1）家屋の建築年数と卓越振動数調査した全 14 家屋の X 軸・Y 軸方向の卓越振動数を図謝７に，地盤の卓越振動数を図８に示す。建築年数と家屋の辞

卓越振動数の関係を各方向ごとに図９に示す。2005 年の本研究は平成 17 年度卒業研究課題（高田瑶子，高野優子）

調査家屋は５件とも建築年数 20 年未満であり，卓越振動として取り組んだ。また研究の実施には平成 17 年度科学数は 4.3 〜 7.9Hz と比較的，高い方になっており，地震被研究費［基盤研究（C）（2）課題番号 16560518，研究課題

害はなかった。一方，地震被害のあったものを含む 2004

名：人工造成宅地における木造家屋と瓦屋根の地震被害に年に計測した家屋の建築年数は 14 年〜 37 年で，卓越振動関する研究（研究代表者：岩井

数は３〜５Hz と，新しく調査した家屋に比べやや低い方用させていただきました。ここに記して深く感謝します。

文哲）］の補助金を一部利献１）神鳥和志：2001 年芸予地震により被害を受けた地域の木造住宅と地盤の常時微動特性に関する研究，広島工業大学大学院工学研究科修士論文，2005 年２月
２） 神 鳥 和 志， 岩 井

哲： 木 造 住 宅 の 常 時 微 動 特 性 と2001 年芸予地震による被害との対応，日本建築学会
中国支部研究報告集，第 28 巻，2005 年３月，pp.1049-1052．
図７

家屋の卓越振動数

図８

地盤の卓越振動数３）国土交通省住宅局建築指導課（監修）：「木造住宅の耐震診断と補強方法」（改訂版），日本建築防災協会，
2004 年７月．

図９

建築年数と家屋の卓越振動数

図 10 家屋の壁量充足率と卓越振動数― 65 ―