5. 大阪の事例（長周期長時間地震動）

長周期長時間地震動に関しては、今後30年以内に発生する可能性が極めて高い南海トラフ沿いの巨大地震によって、長周期長時間地震動が励起され、日本の太平洋側の主要都市を襲うことが懸念されています。特に、大都市の超高層建物や免震建物にとっては、十分な注意が必要と考えられます。国土交通省は、超高層建築物等における南海トラフ地震による長周期長時間地震動対策として、2016年に建築基準整備促進事業の成果である「基整促波」を公開しました^5.1)。3大都市圏（大阪圏、中京圏、関東）と静岡県で、南海トラフ沿いの巨大地震による設計用地震動を設定しています。注目点の1つは、地域ごとに、解放工学的基盤上の擬似速度応答スペクトルの卓越周期が異なっている点です。例えば、中京圏3秒、大阪圏6秒です。地域によって卓越周期が異なると、応答が大きくなる建物規模や構法が異なってきます。別の言い方をすると、地域によって基整促波に適した（有利になる）建物の規模や構法が変化します。

一方、変位応答スペクトルを示した【図5.1】を見てください。同図中の告示スペクトルを見ると気づくことがあります。告示波の変位応答スペクトルは、固有周期に比例して増大していくという不自然な形状をしており、地域やゾーンによっては、6秒以上で基整促波を包絡しています。このため、超高層免震建物だと、告示波で最大応答が決まってしまうこともあります。告示スペクトルに対するフィッテイングの程度は、許容誤差の範囲内でも、少なからず応答解析結果に影響すると思われます。その一方で、変位応答スペクトルが徐々に増大する場合、剛性（耐力）を増大して固有周期を短くする設計に誘導する可能性があります。もちろん、それ自体は問題ありません。しかし、剛性（耐力）を増大して変形性能を低下させているようであれば、より大きな地震動が襲った場合に本末転倒となりかねません。

【図5.1】基整促波の変位応答スペクトル（黒破線は告示スペクトル）

大阪圏では、OS1、OS2、OS3と、三つのゾーンに分けられています。OS1が最も揺れが大きくなっていますが、咲洲庁舎ほか数棟を除いて、超高層建物の殆どはOS2とOS3に立地しています。$\small _pS_v$の卓越周期である6秒の値を見ると、OS3、OS2、OS1は、告示スペクトルの1倍、1.5倍、2倍となるように決められています。

ここで、K-NET、KiK-net、関西地震観測研究協議会（関震協）で得られた地震観測記録を基に、H/Vスペクトルの平均値を計算したものを【図5.2】に示しています。大阪圏で、OS1にある観測点は、OSKH02しかありません。OSKH02とOS2の観測点で、H/Vスペクトルを比較します【図5.2（a）】と、大きな差が確認できないことが分かります。超高層建物が周辺に少なからず立地しているFKS（福島）と比較しても、顕著な差が見られないことが分かります。つまり、地震観測記録を見る限り、OS1とOS2をゾーン区分する動機付けは見いだせませんでした。

一方、OS3とOS1を比較しているのが【図5.2（b）】です。よく検討対象として用いられるOSK005という観測点もOS3にあります。OSK005は、上町台地北部で、淀川北岸に位置しており、OS3ゾーンの中でも、最も地盤増幅が目立たない地点であることが分かります。そして、OS3といえども、中には5秒付近に明瞭なピークを持つ観測点が少なくないことが分かります。少なくとも、OS1、OS2、OS3のゾーン区分については、再考の余地を残していると考えます。

次に、具・壇らによるFKS（福島）の予測地震動^5.2)と、OSKH02の予測地震動を速度波形で比較して【図5.3】に示します。それぞれ、OS2ゾーンとOS1ゾーンの地震動ですが、最大速度に大きな差はありません。超高層建物の耐震設計で用いられる標準3波（50cm/s）と比較して、最大速度が格段に大きいことが分かります。大震研のレベル3C波に匹敵する大きさであることが分かります。具・壇らによる予測地震動の妥当性については十分に議論すべきでしょうが、下記の2点を設計で考えていただきたいと思っています。

a）OS1とOS2のゾーン分けについて再考が必要なこと

b）OS1ゾーンの基整促波を大きく超える地震動^5.2)が襲う可能性があること

（a）OS1とOS2の比較

（b）OS1とOS3の比較

【図5.2】地震観測記録のH/Vスペクトル（左）とピーク振動数の分布（右）

【図5.3】予測地震動の速度波形

【図5.4】は、2011年3月11日東北地方太平洋沖地震で、FKSとOSKH02で得られた観測記録の擬似速度応答スペクトルを示したものです。見ていただきたい点は、2～3秒にも卓越周期があるということです。この卓越周期は、100mクラスの建物に結構インパクトがあります。しかし、基整促波には2、3秒の卓越がなく、注意が必要と考えています。理由は、周期約6秒の卓越を避けて低層化すれば、南海トラフ対策になるという誤解を生みかねないからです。

【図5.4】2011年3月11日東北地方太平洋沖地震の擬似速度応答スペクトル（$\small h=0.05$）

もう一つの問題は、設計クライテリアです。設計用地震動のレベルが告示スペクトルを大幅に上回れば、最大応答は告示波の結果よりも大きくなるのは当然です。既存建物については、許容する最大応答変形（損傷度）を大きくするのか、ダンパーを増設するなどの耐震性向上対策が必要となります。

新築の建物でも、設計用地震動のレベルに応じて、許容する損傷度や必要な耐震性を十分に議論して、設計用地震動と設計クライテリアをセットで決める必要があると思います。地震学や地震工学の最新の知見に基づけば、地震動予測結果から設計用地震動を決めれば良いという単純な問題ではないと思います。また、告示波よりも地震動レベルを大きくした基整促波に対して、レベル2地震動と同じ設計クライテリアを用いるということにも無理があると思います。

最後に、大阪府における超高層建物の立地地点^5.3)と、大震研のゾーン区分を【図5.5】に示します。各ゾーンで上町断層帯地震を想定した設計用地震動が設定されています。しかし、大半の超高層建物は、D6ゾーンとA3ゾーンに立地しています。D6ゾーンは南北に走る断層線を挟んで上盤側の上町台地上、A3ゾーンは下盤側の沖積地盤上で、JR大阪駅周辺と考えていただいたら分かりやすいと思います。ただし、A3とD6の両ゾーンの大震研の設計用地震動は、ほぼ同じレベルで、どちらも極めて高いレベルでした。

一方、南海トラフによる巨大地震による長周期地震動のOS2ゾーンは、A3ゾーンに対応しています。しかし、前述の議論にもあるように、OS2のゾーンの建物についても、OS1と同じくらいの設計用地震動を用いて検討すべきです。つまり、大阪に建つ多くの超高層建物は、長周期長時間地震動とパルス性地震動の2タイプの厳しい大振幅地震動に対して備えなければならないことが分かります。

（a）超高層建物立地点と大震研ゾーン　　　　（b）基整促ゾーンと大震研ゾーン

【図5.5】設計用地震動のゾーニングと超高層建物の立地地点