広島工業大学紀要研究編
第 43 巻（2009）pp.259-264

論文

木造伝統的軸組構法住宅の耐震診断評価と常時微動性能
岩西正晴＊・岩井哲＊＊（平成 20 年 10 月 31 日受理）

Seismic Diagnosis Evaluation and Micro-Tremor Performance of Traditional
Wooden-Framed Houses
Masaharu IWANISHI and Satoshi IWAI

（Received Oct. 31, 2008）

Abstract
This research aims to investigate the relationship between the earthquake
diagnosis evaluation and the fundamental natural frequency based on the microtremor measurement. The unbalanced arrangement of the bearing wall reduces anearthquake-proof grade point for superstructure due to the effect of the eccentricity,even if the house was newly constructed after 1981 and the amount of bearing walls
was enough against the Japanese Building Code. The earthquake diagnosis
evaluated as a traditional wooden-framed house was applied to wooden houses older
than 50 years, whose column size is smaller than 140 mm, so it is not adequate totreat as a traditional wooden-framed structure. The earthquake-proof grade-point asa conventional wooden-framed structure is compared with that as a traditional
wooden-framed structure. The micro-tremor measurements are also employed toinvestigate the fundamental natural frequency of the house. Then it can be foundthat the superstructure grade-point increases with natural frequency of the wooden
house, based on the micro-tremor measurement.

Key Words: traditional wooden framed houses, earthquake-proof diagnosis, microtremor measurement, wall-length ratio, superstructure diagnosis gradepoint, natural frequency,

交通省の住宅・建築物の地震防災推進会議の提言（平成1. 研 究 目 的

17 年 6 月）を受け，耐震改修促進法が改正（平成 18 年 1

1995 年兵庫県南部地震により，木造建築物は甚大な被月施行）された。国や地方自治体の基本方針において，住害を受け，多くの死傷者が生じた。それ以降，木造建築物宅及び多数の者が利用する建築物（学校，病院，百貨店，の耐震性能の確保・向上は重要な課題となり，既存木造住事務所など）の現状の耐震化率 75 ％を平成 27 年までに少宅の耐震診断・改修を推進することが急務となった。国土なくとも 90 ％にするという目標設定がなされた。広島県* 広島工業大学大学院工学研究科建設工学専攻** 広島工業大学工学部建築工学科―259―

岩西正晴・岩井哲

表 1 調査対象家屋一覧

表 2 上部構造評点の判定基準 1）の住宅における耐震化率は 72 ％と全国平均よりも低く，耐震性が劣るとされる古い木造住宅も多い。広島近郊の築写真 2 ST 邸外観

年数 50 年程度を経過した木造住宅は壁が少なく，柱や垂れ壁を耐震要素にした構造で伝統的構法に区分される住宅である。しかし，これらの中には，柱径が 110 〜 130mm診断を行った。① TH 邸は，1988 年築造の 2 階建家屋で程度で伝統的構法として扱うには柱太さが充分でないもの

壁仕様は不明である。建築年から耐力壁には壁量充足率が存在する。このような木造軸組構法住宅を在来軸組構法1.0 程度を満足する三つ割筋かいを想定した。② FJ 邸は，と伝統的構法として耐震診断し，性能を比較することが本1986 年築造の 2 階建家屋で壁仕様は不明である。建築年研究の目的である。それと同時に，常時微動測定を行い，から耐力壁には壁量充足率 1.0 程度を満足する三つ割筋か家屋の固有振動数と耐震診断値の関係を調べることで，こいを想定した。③ FR 邸は，1959 年築造の平屋建て家屋

れまでの木造在来軸組構法住宅の耐震性能と合わせて評価で耐力壁に土壁を有している。主要な柱径は 130mm であにつなげるものである。

る。写真 1 に外観を示す。④ ST 邸は，1957 年築造の 2階建家屋で耐力壁に土壁を有している。主要な柱径は2. 研 究 方 法
2.1110mm である。写真 2 に外観を示す。⑤ SN 邸は，1945家屋の概要

年築造の平屋建て家屋で耐力壁は不明である。各住宅の平調査した家屋は，広島県内の木造家屋，計 5 軒である。

面図を図 1 〜 5 に示す。各平面図の濃い色になっている領

表 1 に全家屋の建築年・延べ床面積・耐力壁をまとめた。

域は，四等分割法による診断における壁量不足などの危険① TH 邸・② FJ 邸・⑤ SN 邸は住宅平面図情報から耐震領域を示している。

診断を行い，③ FR 邸・④ ST 邸は現地調査によって耐震2.2

耐震診断方法木造住宅の耐震性能を評価する方法として，国土交通省住宅局建築指導課（監修）の「木造住宅の耐震診断と補強方法」（改訂版）1）に対応して作成された，株式会社インテグラルの住宅性能診断プログラム・ホームズ君「耐震診断 Pro」を使用し，壁量充足率・上部構造評点を得た。
プログラムでは，まず建物概要として建物名・建築地・竣工年月・建物用途・高さ・寸法・屋根形状・構法・地盤
写真 1 FR 邸外観といった建物情報を入力する。次に，建物の平面図を基に，―260―

木造伝統的軸組構法住宅の耐震診断評価と常時微動性能

2階1階

図 3 FR 邸平面図

1階2階1階

図 1 TH 邸平面図

2階

図 4 ST 邸平面図

1階1階

図 2 FJ 邸平面図

図 5 SN 邸平面図

―261―

岩西正晴・岩井哲

壁・開口部・耐力壁・柱等を CAD を用いて入力する。診1.0Hz で平滑化している。家屋特性に関しては，較正電圧

断には，算定条件・劣化度・接合部状況を入力すると，一値を含む第 1 サンプルを除いた 15 サンプルについて，家般診断・精密診断・壁量計算を行うことが出来る。ここで屋 2 階床の地盤に対する同一方向のスペクトル比を求め，は X 方向を家屋の長手方向・ Y 方向を家屋の短手方向と3 〜 5 サンプルについて各振動域で平均を取ったものを家して入力した。

屋の伝達関数とした。
2）「壁量充足率」 とは，建物に実在している「存在壁量」

地盤に関しては，上下微動に対する水平微動のフーリエを，建築基準法で最低でも必要と決められている「必要壁スペクトルの比（以下，H/V スペクトルと表示する）と1）量」で除した値である。また，「上部構造評点」 は，保して求めている。平均 H/V スペクトルは，1 つのサンプ有耐力を必要耐力で除した値で，外力に対して保有する耐ルの水平 2 成分，上下 1 成分についてそれぞれを平滑化し力の安全率に相当し，家屋の各階・各方向について算出したフーリエスペクトルから，X，Y 各方向についてまずた最小値で表される。ここでは，壁の仕様が不明の場合，H/V スペクトルを求めた後，3 〜 5 サンプルを各振動数

壁倍率 0.5 で評価した。

毎に平均して求めたものである。

「上部構造評点」の算出方法には，壁を主な耐震要素と家屋の伝達関数，地盤の H/V スペクトルで最も卓越しする在来軸組構法で建てられた住宅を主な対象とする「方ている振動数をそれぞれ，家屋の固有振動数ならびに地盤法 1」と，太い柱や垂れ壁を主な耐震要素とする伝統的構の卓越振動数として表 3 に示した。

1）

法で建てられた住宅を対象とする「方法 2」がある 。そ3. 研 究 結 果の際，「方法 2」の診断では主要な柱の径が 140mm 以上3.1（耐力要素として評価される柱は径が 150mm 以上）ある

壁量充足率と上部構造評点の関係診断を行った 5 軒の壁量計算・耐震診断結果を表 1 に示ことを確認する必要がある。

す。壁量充足率を図 6 に，在来軸組構法住宅を主な対象と上部構造評点の判定基準を，表 2 に示す。

する方法 1 の算定による一般診断の上部構造評点を図 7 に
2.3

常時微動の測定および解析処理の方法示す。

常時微動測定に用いた機器は，動コイル型電磁変換方式

1981 年の新耐震設計基準以降に建てられた TH 邸・ FJ

小型長周期振動計【水平動（東京測振社製，SM -121），

邸は，表 1 と図 6 の壁量充足率を見ると，耐力壁に三つ割上下動（同 SM - 122）；固有周期 2.0 秒，測定周波数筋かいを想定して，TH 邸１階Ｘ軸方向を除いておおよそ0.5Hz 〜 50Hz】である。アナログ電圧の増幅には，低周1.0 以上になり基準を満たしていることになる。しかし，波増幅器（東京測振社製，AL-120）を用いた。データ収耐力壁の配置は当時の建築基準法に明確な基準がないこと

録は A/D 変換器（キーエンス製，NR-2000）を通して計もあり，偏心率が 0.3 を超え，耐力壁のバランスが悪い。

測記録は速度成分を採った。ノート PC を用いて計測結果

従って図 7 の上部構造評点もかなり低くなり，新耐震設計を即時分析した後，データ保存した。

基準以降の建物でも耐震性能を満足していない家屋が存在

常時微動は，水平動測定用の振動計 2 台と上下動測定用することが確認できる。の振動計 1 台の 3 台を 1 組とし，それを木造 2 階中央付近
3.2の床上と建物敷地内の地盤の 2 箇所に設置し，2 組 6 台を伝統的構法住宅の耐震診断同時に測定を行った。2.2 節の耐震診断方法と合わせるた

3.1 節で行った耐震診断は，前述したように壁を主な耐め，家屋の水平長手の桁行方向を X 軸，その直交の張間震要素とした在来軸組構法で建てられた住宅を主な対象と方向を Y 軸，鉛直の上下方向を UD 軸と定め，家屋と地する方法 1 による評価である。写真 1 ・ 2 を見ると，これ盤のそれぞれの X 軸方向と Y 軸方向で測定方向が同じにらの家屋は本来，太い柱や垂れ壁を主な耐震要素とする伝なるよう水平動計測用の振動計を設置した。データの採取統的構法で建てられた住宅を対象とする方法 2 で診断すべはサンプリング間隔 0.01 秒で，ローパスフィルターは使きと考えられる。方法 2 の診断は主要な柱の径が 140mm

用していない。計測開始時に約 10 秒間の較正電圧値 5V以上（耐力要素として評価される柱は径が 150mm 以上）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。

あることを確認する必要がある。FR 邸の主な柱径はデータ処理では，5 分 20 秒間の記録の中で大きなノイ130mm，ST 邸は 110mm であったが，方法２を適用した。

ズがなく波形の安定している約 20 秒間（2,048 データ）を

FR 邸の耐震診断値を図 8 に示し，ST 邸の耐震診断値を1 サンプルとし，5 分間の 15 サンプルについて，1 サンプ

図 9 に示す。図 8，図 9 から 2 軒とも，一般診断の上部構ルごとに水平 2 成分，上下 1 成分をそれぞれバンド幅

造評点は，方法 1 の在来軸組構法と見なした評点が，方法―262―

木造伝統的軸組構法住宅の耐震診断評価と常時微動性能

図 6 壁量充足率

図 9 ST 邸耐震診断値まとめ

図 7 一般診断による上部構造評点

図 8 FR 邸耐震診断値まとめ

図 10

FR 邸 伝達関数と地盤の H/V スペクトル

図 11

ST 邸 伝達関数と地盤の H/V スペクトル表 3 FR 邸・ ST 邸の耐震診断値と常時微動測定結果

2 の伝統的構法と見なした評点より大きな値を示してい精密診断になると方法 2 で径 150mm 以下の柱も個別に耐る。一般診断の場合，方法 1 では壁の耐力と，その他の耐力要素として評価されるからである。

震要素の耐力として必要耐力の 25 ％を加えたものを保有耐力にするが，方法 2 は壁の耐力と径 150mm 以上の垂れ壁付き独立柱の耐力を加えたものを保有耐力にするため実質，壁耐力しか算入されないからである。

3.3

常時微動性能FR 邸・ ST 邸の伝達関数と地盤の H/V スペクトルを図10 ・ 11 に示す。耐震診断から得られた上部構造評点と常しかし，精密診断の上部構造評点では方法 2 の伝統的構法と見なした評点の方が大きな値を示している。これは，―263―

時微動測定から得られた家屋の固有振動数と地盤の卓越振動数を表 3 に示す。

岩西正晴・岩井哲

FR 邸の家屋の伝達関数のスペクトルは，X 軸方向で150mm 以下の柱の耐力は考慮されないが，精密診断で3.9Hz 付近，Y 軸方向は 5.3Hz 付近でそれぞれ卓越し，比は全ての柱径が個別に耐力評価される。木造伝統的構

較的固い家屋である事が分かる。地盤の H/V スペクトル法住宅の場合は，主要な柱の径が 140mm 以下でも，方は X 軸方向で 3.9Hz 付近，Y 軸方向は 5.2Hz 付近で卓越法 2（伝統的構法）を合わせて診断を行う必要がある。

している。

3）壁量が多いと，耐震診断から得られる上部構造評点がST 邸の家屋の伝達関数のスペクトルは，X 軸方向で高くなり，常時微動測定から得られる家屋の固有振動

2.6Hz 付近，Y 軸方向は 2.9Hz 付近でそれぞれ卓越し，軟数も高い傾向があり，関連が認められる。

らかい家屋である事が分かる。地盤の H/V スペクトルは謝

X 軸方向・ Y 軸方向ともに 4.0Hz 付近で卓越している。

辞

2 軒共に，耐震診断の一般診断・精密診断と在来軸組構本研究の実施には，住宅図面ならびに調査家屋の提供と法・伝統的構法の上部構造評点すべてにおいて，X 方向共に，お住まいの方々にご協力を頂きました。また広島工に比べて壁量の多い Y 方向の診断値が大きくなり，家屋業大学工学部建築工学科・足立繕隆君，菊地利博君，森藤の固有振動数に対応している。

嘉一君に平成 19 年度卒業研究として取り組んで頂きまし4. 結論た。ここに，記して深く感謝します。

文1）1981 年の新耐震設計基準以降に建てられた木造住宅で献は，壁量充足率 1.0 以上の基準を満たしている場合に

1）日本建築防災協会：木造住宅の耐震診断と補強方法―

おいても，偏心率が 0.30 を超え，耐力壁の配置バラン

木造住宅の耐震精密診断と補強方法（改訂版）―，スが悪い住宅が存在し，最新の耐震診断評価値の上部

2004

構造評点で見ると，１階部分ではどれも 1.0 を下回り

2）岩井

哲：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，広島工業大学紀要研究編，耐震性能が低い評価になった。

第 41 巻， pp.61-65，2007

2）木造伝統的構法住宅の耐震診断法では，耐力要素と評価される柱は径 150mm 以上とある。一般診断では―264―