投稿日:2016年09月20日

住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト03


住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト03

 

9/17(土)、住宅医スクール2016熊本(第3回)開催しました。

今回の第4講義(ゲスト講義)は、「熊本地震の構造的被害②-調査分析報告②」と題して、京都大学生存圏研究所教授、五十田博先生に講義して頂きました。

その概要についてご報告します。(滝口/住宅医協会理事:スクール熊本担当)

 

熊本地震の構造的被害②-調査分析報告②

五十田博氏/京都大学生存圏研究所教授

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熊本地震の被害調査報告(9月現在)

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国総研の「熊本地震における建築物被害の原因分析を行う委員会(第3回)」が9/12に開催され、委員会報告書(案)が公開された。

(委員会の第3回配布資料はこちら)

益城町の悉皆調査結果から、倒壊数は1981年以前(旧耐震)で215棟、1981年~2000年までで75棟、2000年以降で7棟となっていて、2000年以降で7棟倒壊しているのが熊本地震の特徴である。新耐震基準はそれなりに効果があり、2000年基準も概ね妥当であったことから、委員会では現行耐震基準は妥当であったという結論を出している。よりたくさんの被害が出ていたら法律が変わったかもしれないが、今回はそこまでには至っていない。ただ、2000年以降で倒壊した7棟は問題がある。7棟のうち3棟は2000年基準が守られていなかった。

建築基準が計算で担保しているのは全壊してもよいが倒壊しないというレベルだが、施主は大地震が来ても一部損壊や半壊程度で済ませたいと思っており、倒壊による死者は防げてもこの要求レベルのギャップを埋めていかないと、地震が来るたびに社会問題が起こる。壁量の充足率を上げることでこのギャップを埋めていくことができるが、益城町でも壁量の充足率が2.0倍ほどあるものは、大きな被害が見られなかった。

 

倒壊と非倒壊をわけたもの

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大破以上の被害の要因は、1981年以前(旧耐震)では壁量不足、不十分な接合部、バランスの悪い壁配置、劣化、地盤変状など。前震で倒壊した建物のほとんどが旧耐震だが、接合部が外れて倒壊しているものが多い。実大実験からも分かるが、揺れで建物が倒れるにはかなり大きな変形を生じさせないと倒れないが、接合部が外れて倒れるのは比較的容易に起こるため、倒壊させないために接合部はとても重要。

1981年以降(新耐震)では、金物があっても2000年基準を満たしていない、金物に対して所定の釘が使われていない、筋かいの配置が悪い(圧縮は2.5倍、引張は1.5倍。これらがセットではじめて2.0倍になる)、ソーラーパネルにより屋根の重量が想定重量より増えているなど。ほんのわずかな違いだが、各々が致命傷になっていると考えられる。また、軟弱地盤による局所的な増幅なども考えられるが、地盤による要因は1割程度で、さほど大きくないと考えている。

 

木造の耐震設計の要点

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木造住宅は経験と勘が重要だと言われるが、大地震に対する経験と勘はそんなにうまく蓄積はされていかない。度々訪れる「経験したことのない揺れ」。新しいことを学んでいかなければならない。また、何が耐震的であるか?壁なのか接合部なのか材料なのか。これらは要素技術に過ぎず、建物全体の性能はこれらを設計・構造計画してはじめて分かるものである。正しい施工ももちろん重要である。

同じ壁量の建物でも壁の配置によって損傷が異なる。同じ材料を使っても耐震等級が異なれば損傷レベルも異なる。重い瓦屋根(要素技術)が悪い訳ではない。瓦屋根ならそれに応じて適切に躯体を設計すればよい。

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耐震性能は壁のバランスや接合部性能によって変わってくるが、接合部のN値計算では不足してしまうケースがある。2階柱の直下に1階柱が無い場合、2階柱の引き抜き力は、本来1階柱に伝わるが、N値計算では考慮されないため1階の柱が抜けてしまうことが起こる。

「国総研の地震応答解析(wallstat)」

から、今回の地震でもこのような1階柱の抜けが原因で倒壊した建物があったと思われる。実際に、軽いベランダの下部について、2階建ての1階の柱として計算されていると思われる被害例もあり、接合部の設計はとても重要である。

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また、材料(壁の性能や接合部の性能)にはかなりの安全率が掛けられている、限界値とされている値は倒壊限界まで余裕がある、積載荷重は実際の方が軽い、非耐力壁の存在など、耐震性能には設計する部分以外にも色々考慮されているため、品確法で1.5倍の設計をしても、全体の耐震性能は1.5倍にはなっていない。設計部分の性能値を確保することが最も重要だが、非耐力壁、重量、金物についても、設計値以外の部分の性能を下げる可能性があるので要注意。

これまでの実態を見てみると、これらの余力部分は想定よりもう少しありそうで、今回の地震については、設計値部分が1.5~2.0倍あれば、激震地でも十分倒壊しないと考えられる。

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木造住宅は単純な構造だからといってなめてはいけない。作用する力も抵抗する力も単純ということは、即倒壊するということ。壁配置や接合部などの設計は面倒と思われるかもしれないが、建防協の「誰でもできる我が家の耐震診断」にも専門家に最低限考えて欲しいことが書いてある。

地震に対しては是非余裕を持った設計をしてほしい。

 

以上

(※資料は五十田先生の講義資料より抜粋)

投稿日:2016年09月02日

住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト02


住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト02

8/27(土)、住宅医スクール2016熊本(第2回)開催しました。第2回は構造デーで、前半2講義を河本和義先生に、後半2講義を山辺豊彦先生にご講義頂きました。カリキュラム上は、第3講義「木造住宅の耐震診断と補強設計」、第4講義(ゲスト講義)「事例から学ぶ耐震補強」と別れていましたが、連続で、熊本地震や過去の地震の事例を随所に交えながら、たくさんの配布資料と共に木造の耐震診断・補強・設計のポイントについて、全般的に講義して頂きましたので、その概要についてご報告します。

講義資料の詳細については、以下の山辺先生の著書に詳しく記載されています。

・ヤマベの木構造/エクスナレッジ

・建築知識2015.08号

(滝口/住宅医協会理事:スクール熊本担当)

 

木造住宅の耐震診断と補強設計

山辺豊彦氏/山辺構造設計事務所代表

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過去の地震被害から

(熊本地震)

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今回の熊本地震は、震源が非常に浅かった、地表での地震動の振幅が非常に大きかったことなどが特徴。震源から7~15㎞離れた熊本市や宇城市、約30㎞離れた八代市でも震度6強~6弱が観測され、平野部の堆積層(沖積層)が影響しているのではとも言われているが、理由はまだはっきり分かっていない。地震動の特徴としては、前震では大きな振幅は見られないが、本震では周期1~2秒という木造のキラーパルスに大きな振幅が入っているのが分かる。

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防災科学技術研究所の表層地盤増幅率のマップをみると、熊本にも大きく揺れる部分があることが分かる。この地盤の良し悪しによって地震動の入力の形が大きく変わってくると言われているが、これを踏まえて評価や設計ができるのは、今のところ時刻歴応答解析か限界耐力計算しかない。

また、震度6強までは気象庁の震度階の中で具体的な数値が定められているが、震度7以上の具体的な数値は決められておらず青空天井をイメージしているため、技術者としては震度7以上の対応策をまだ持っていない。なので震度7まで大丈夫と言ってはいけない。

地震に対する安全性を確保するには、耐震(強度指向、靱性指向)、免震、制振という方法があるが、住宅についても今後は4号特例に頼るのでなく、施主の要求する耐震性能やコストに応じて性能設計を行う時代に入ってきた。

(地盤の被害)

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過去の地震でも、地盤の影響による影響が大きい。本家筋の古民家などは地盤が良いところに建っているので被害が少なかった例や、液状化による地盤や建物の不同沈下、盛土や擁壁に起因する不同沈下など。

地盤についてはしっかりと調査して、その情報や対応策を確実に施主と協議しておかないと裁判沙汰が増えてしまう。液状化まで設計者の責任にして欲しくないが施主はそうは思わない。

擁壁についても、都内にも明治頃の擁壁が多く残っているが、強度を証明するのは困難なので、いかに擁壁の影響線から建物を離すかが肝心。

(木造の倒壊被害)

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木造の倒壊は、2階はそのままで1階が壊れるものがほとんど。壁量不足や壁配置の偏心、接合部の脆弱性が主な理由。腐朽蟻害などの部材劣化ももちろんある。今回の熊本でも瓦が多く落下したが、瓦屋さんが悪いのではなく、大きく揺れて変形する建物を設計した設計者が悪いと考えるべきである。

(耐震設計のポイント)

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耐震設計の基本理念は、中地震に対して損傷しない(1次設計)、大地震に対して倒壊しない(2次設計)こと。地盤や目指す損傷レベルによって必要な耐震性能が変わってくる。例えば長期優良住宅は、等級2=「中破」までなら建て直しではなく修理をして長持ちさせようという国の考え。このような性能設計のメニューが出てきたので、施主にちゃんと説明する必要がある。

軟弱地盤では壁量を1.5倍割り増すことになっているが、都道府県知事が指定しなければ法的規制にはならないが、指定している所は無い。指定すると経済価値が下がり個人資産に影響する問題になるため。ただ、我々は政治家ではなく技術者なので、正確な地盤の情報を伝えなくてはならない。

耐震等級2=基準法×1.25倍ではないことに要注意。基準法と品確法の壁量の食い違いも、どこかで一本化する必要がある。

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構造計画においては、基礎、鉛直荷重、水平構面の計画がとても重要。紛争処理センターでも基礎に関するトラブルが特に多く、接合部の脆弱性に起因する床の沈みや鉛直荷重の力の流れが悪い架構もクレームになりやすい。吹き抜けやL形の時は水平構面と耐力壁の連続性を考えるゾーニングも有効。

(耐震診断のポイント)

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調査の際は、築年代別の構造的特徴を事前に理解しておくとよい。1階と2階の柱がずれていることも多いため要注意。

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耐震診断報告書については「評点の結果だけ言われても分からない」という施主からのクレームも出ている。また、「倒壊する可能性が高い」と脅して帰ってしまうように見られてしまう。考察や所見の欄に、施主の気持ちになって分かりやすく書くことが大切。

耐震補強計画は、ある一つの項目だけではうまくいかないので、地震力の低減、補強、損傷回避、という合わせ技で計画することが肝心。

(※講義では、その他詳細な設計のポイントや耐震補強事例についても、レクチャーして頂きました。)

 

Q&A

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今後、木造住宅が目指すべき耐震性能のレベルは?

答えは一つではない。品確法を用いて性能設計をしなければならない。専門家の中では、1.25倍、1.5倍ではちょっと少ないかという意見もでているが、可能な範囲で少しでも高い耐震性能を目指すことが大切なのでは。

軟弱地盤の場合は、どのように考えるべきか?

地盤面から30m以上掘らないとよい地盤が出てこない三種地盤はざらにあるが、政治的に軟弱地盤に指定できない事情がある。我々技術者は施主と1対1の関係であるから、ちゃんと伝えて対処すべきである。

耐震性能の経年変化のデータはあるか(シロアリや腐朽以外で)?

知りたいがデータはない。ただ、震災後に残留変形が残っていると、それが理由で耐力が落ちていると推測されるため、やはりギリギリの耐震設計は考え直してほしい。

5/1000以内の床の傾斜は構造上問題ないか?

問題ない。5/1000は居住性の問題のレベル。たわみ制限を超えた床傾斜の方がはるかに大きい。

伝統工法を在来工法で増築している場合の注意点は?

変形性状が違うので接合部でおかしなことが起こる。実際に耐震診断すると伝統工法の方に壁が欲しくなる。増改築の場合には、作った大工が違うため軸がずれていることが多い。火打ちなども使って軸を合わせ、一緒に揺れるようにしてほしい。

耐力壁の釘やビスのピッチを細かくすると構造上問題があるか?

壁だけを強くしても、周囲のフレーム(接合部など)がちゃんとしていないと意味がない。

筋かいは効かない?

節があっても1/30ギリギリまではいけているが、設計者としてはもう少し余力が欲しい。中央部に節のないものを選ぶことが賢明。スギではなくヒノキにすると結構よい。

スキップフロアの評価方法は?

立ち上がり壁を固めるのが鉄則。又は各々ゾーニングして分ける。柱も四方差しでなければ折れない。確認申請対応が必要な時はパソコン上で立体解析を行っている。

重ね梁は梁せい通りの耐力が出るか?

でない。現場で接着しても圧力がないため一体にはならない。

ヤマベの木構造のスパン表の使い方は?

別途、資料参照。表を使わなくても計算式で各々導き出せる。

 

以上

 

投稿日:2016年08月02日

住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト01


住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト01

 

7/9(土)から、住宅医スクール2016熊本が開講しました。各講義日の第4講義(特別講義)では、主に構造の先生方による熊本地震に関連した講義を毎回行っていく予定です。

講義の内容については、皆様にも共有して頂きたい貴重な情報満載ですので、「住宅医スクール2016熊本 震災関連特別講義ダイジェスト」として、各講義の概要についてご報告していきます。

第1回目は、大橋好光先生の講義の概要をお伝えします。(滝口/住宅医協会理事:スクール熊本担当)

 

熊本地震と木造住宅の耐震性

大橋好光氏/東京都市大学工学部建築学科教授

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熊本地震の特徴

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今回の熊本地震の被害は、RC造では柱の座屈という構造上もっとも致命的な損傷が見られたことや、伝統木造でも在来軸組工法でも倒壊していること、鉄骨系プレハブメーカー住宅でも倒壊が2棟あったことなど、やはり震度7を2回受けるということは、とても厳しいものであった。

断層型地震で、時間と共に震源が移動し、主に断層の西側で被害が大きかったという特徴があげられるが、観測された地震波について。

まずは、地震波(加速度応答スペクトル)と建物被害の関係性について、阪神大震災で観測された2つの波を用いて解説する。

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JR鷹取駅観測データ(JR鷹取NS)は、木造が倒壊するキラーパルスと言われている1~2秒の周期(グラフの横軸)の波が大きく、実験でもこの波を入れると、やわらかい建物は倒壊するが固い建物はいくらやっても倒壊しない。一方、気象庁の公式データ(JMA神戸NS)では、1秒未満の周期の波が大きく、やわらかい建物は倒壊せず固い建物が倒壊するという具合に、地震波の周期の違いによって建物の被害が全く異なることが、阪神大震災後の多くの震動実験から分かっており、これを理解することが重要である。

今回の震源地(益城町)で観測された2つのデータを紹介する。

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1つ目は益城役場で観測されたデータ(宮園)。阪神大震災より地震動(グラフの縦軸)がかなり大きい。前震では1秒未満が、本震では1~2秒の周期(キラーパルス)が大きいことが分かる。前震で建物の周期を弱め、本震で倒壊したのではないかと推測される。

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2つ目は辻の城という公園の中の観測データ(辻の城)。益城町で被害が大きかったのは県道28号より南側だが、辻の城は、被害が比較的小さかった県道28号の北側に位置している。前震、本震の地震波の傾向は宮園に近いが、周期は1秒未満で宮園とはかなり異なっている。

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各々の本震を比較すると、同じ益城町でも、場所によって地震波が異なることがよく分かる。宮園データは色々な所で引用されているが、益城役場内で観測されたデータであるため、RC庁舎の構造性能が入ってしまっている。被害が最も大きかった激震地で本当に受けた地震動は、実際には分かっていないのが現状。

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また、地盤の影響により被害に差が出ていることは間違いないが、震源地付近のボーリングデータを見ても地盤が悪い。地割れが生じているのは地震が増幅しきれなかった証拠であり、地盤の表面では地震動の増幅が大きくなりすぎていると推測される。地盤業界で、実際にどのようなことが起こったのかを突き止め、情報発信してほしい。

 

木造住宅の倒壊の要因

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木造住宅では筋かいの損傷、特に座屈が多くみられた。接合金物についても外れており、2000年以降の住宅でも10棟弱倒壊しているようである。建築基準法の想定以上の地震であったため壊れた、ということだと思われる。筋かいは圧縮(座屈)で壊れると全く粘りがない。ホールダウンが切れているものもあるが、通常、柱の方が先に破壊するので、これはまだ理由が分からない。

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2000年以降は壁倍率の算出方法が変わり、粘り強さが加わったため、筋かいが正確に評価されていない現状や、建築基準法ぎりぎりでは壁量が足りないという問題も、倒壊の要因になったと考えられる。

構造計算を前提にしている性能表示(等級1)と比較すると、建築基準法の壁量より1.3倍の壁量が必要になる。また、建築基準法ぎりぎりでも、サイディングなどに余力があれば良いが、最近は釘やビスでなく引掛けるだけで余力が出ないため、これも倒壊する要因になったと思われる。

その他、性能表示で考慮されている地域係数、多雪区域の割り増し、部分2階建ての考慮、床面積の取り方など、建築基準法との不整合を早急に解消していく必要がある。

 

また、地域係数についても、根拠とされているデータ(地震の発生頻度)が古すぎる点や、地域の経済力も考慮されて決められたようなので、現在分かっている活断層のデータや地盤の種類などを考慮して、改良する必要がある。

 

木造住宅をより強く

大地震時に倒壊しない、中地震時に損傷しない、という建築基準法の要求は時代遅れである。大地震の後でも住み続けられるということが、今の要求ではないだろうか。

・耐力壁を構造用合板とし、所定の釘を7.5~10㎝間隔で打つ~2.0倍×1.8=3.6倍くらいの耐力になる。

・内装下地の石膏ボードは、GN40(又は認定ビス)を7.5~10㎝間隔で打つ~実質的に壁倍率2倍近い耐力壁になる。

これらの構法は壁の絶対量は増えず費用も安い。

また、現代的な木造住宅の重量はRC造よりもはるかに軽く、地震力の絶対値が小さい。木造業界から、「耐震等級4」、「耐震等級5」を提案してはどうか。

 

質疑応答(抜粋)

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・壁を強くしても引き抜きはさほど大きくならない(今回、ホールダウンが切れた例が出ているが)。まずは壁の耐力強化を優先するのが良い。

・筋かいの評価や建築基準法の壁量など、本当は全て正しい評価でやるべきだが、急に既存不適格を増やすのは得策でないという行政上の問題がある。告示などを変えるためには業界から声をあげることが必要。

・制振も余力としては良いと思うが、それよりも、地盤の悪いところでどのようなことが起こるのか、地盤業界にもっと情報発信してほしい。地震動の違いによって被害がすべて異なるため。

 

以上