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時代で見る耐震工学の今と昔 第1回 有史~江戸期までの大地震と耐震構造
第2回 明治期の耐震構造
第3回 大正・戦前の昭和期の耐震構造
第4回 戦後の昭和期の耐震構造(1)
第5回 戦後の昭和期の耐震構造(2)
第6回 平成に入ってからの耐震構造
柴田 明徳

(しばた あけのり
/ Akenori Shibata)
東北大学名誉教授

 

< 略 歴 >

1965  東京大学大学院数物系研究科建築学専攻 修了
1966  東北大学工学部 助教授
1981  東北大学工学部建築学科 教授
1994  東北大学工学部災害制御研究センター 教授
1999  東北文化学園大学 教授
1999  東北大学 名誉教授
2014  日本建築学会大賞「構造動力学の研究・教育と耐震工学の発展への貢献」

 

< 主 な 著 書 >

『最新 耐震構造解析 第2版』

 

『DYNAMIC ANALYSIS OF EARTHQUAKE RESISTANT STRUCTURES』

 

『確率的手法による構造安全性の解析 - 確率の基礎から地震災害予測まで』

 

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第5回 戦後の昭和期の耐震構造(2)

十勝沖地震

1968年に十勝沖地震(M=7.9、死者52人)が起こり、東北地方に大きな被害を与えました。

特に、鉄筋コンクリート短柱の顕著なせん断被害が多数生じました。

せん断破壊した短柱では、帯筋は20cm間隔でした(【図1】)。

1971年にはRC構造計算規準が改定され、また基準法施行令も改正されて、帯筋間隔は10cmとなりました。

強震記録も各所で得られました。

港湾技術研究所の強震計は、八戸港湾でNS225ガルを記録しました(【図1】)。

大地震時には、設計震度0.2よりはるかに大きい地震力が加わることが、しだいに一般に認識されるようになります。

【図1】左:十勝沖地震による三沢高校1階柱のせん断破壊
右上:八戸港湾事務所強震記録  右下:八戸記録の加速度応答スペクトル

この地震の後、わが国の建築構造界は総力を挙げて、被害の解明と新たな耐震設計法の確立に向けて努力を重ねました。

東京大学の梅村魁(1918-1995年)が1969年1月の建築雑誌に発表し、RC基準の付録にもなった「鉄筋コンクリート構造物の耐震対策」には、強度とじん性の確保という耐震の基本理念が易しく明確に述べられています(【図2】)。

【図2】左:梅村 魁(1918-1995年)
右:建物の強度とじん性(初出 建築雑誌、1969年1月)

1971年のサンフェルナンド地震(M=6.6、死者59人)は、ロスアンジェルスの病院や道路橋などに大きな被害を与え、カリフォリニア州の耐震基準や地震対策の検討が進みます。

建設省は、1972年から5か年をかけて「新耐震設計法(案)」を取りまとめ、1977年に公表しました。土木及び建築構造物の耐震設計の新しい方向が示されます。

宮城県沖地震

1978年に宮城県沖地震(M=7.4、死者28人)が起こり、建築物や都市機能に大きな被害を与えました。

十勝沖地震と同様の建物被害が繰り返されます。

宮城県泉高校の鉄筋コンクリート柱は、大きなせん断被害を生じましたが、十勝沖地震後に改正された基準で作られており、10cmの帯筋で軸耐力は保持されました(【図3】)。

この建物は耐震壁を増設して改修されました。

【図3】左:宮城県沖地震による泉高校の1階柱被害
右上:東北大学建設系建物(SRC造、9階建て、1969年)
右下:建設系建物の加速度応答記録波形(9階)<上:南北方向、中:上下方向、下:東西方向>

青葉山工学部に建てられた9階建ての東北大学建設系建物(1969年建築)は、1,040ガルの応答加速度を記録しましたが、妻耐震壁のきれつ程度の被害で、よく耐えてくれました(【図3】)。

建物の応答で1Gにも及ぶ記録が得られたのは初めてです。

東北大学の志賀敏男(1923-2009年)は、十勝沖地震の後で低層鉄筋コンクリート建物の被害を詳しく分析し、壁・柱量と被害の密接な関係を表す志賀マップを作りました(【図4】)。

この志賀マップは10年後の宮城県沖地震の被害に対しても非常によく適合しました。

また、仙台市の水道、ガス、電気、交通などの都市機能は甚大な被害を受け、ライフラインの復旧と耐震対策が大きな課題となりました。

【図4】左:志賀敏男の壁率マップ
(十勝沖地震、RC低層建物、○は無被害・軽微、◉はC型校舎(3スパン)、⊗は小破、×は大破)
右上:新耐震設計法の振動特性係数Rt(地震力に建物の固有周期を考慮)
右下:新耐震設計法の構造特性係数Ds(エネルギー一定則、建物のじん性を考慮した必要耐力)

新耐震設計法

宮城県沖地震の2年後、1980年に基準法が改正され、十勝沖地震以後に蓄積された研究成果を踏まえた新耐震設計法が定められました。

中地震で0.2(1次設計)、大地震(2次設計)で1.0のせん断力係数、固有周期の考慮(振動特性係数)、弾塑性応答の考慮(構造特性係数)など、実際の大地震時における建物の動的性状が考慮され、わが国の耐震設計は飛躍的な進歩を遂げました(【図4】)。

志賀敏男が精魂を込めた志賀マップも、この新耐震に取り入れられました。

また、60m以上の高層建物に対して、地震波を用いた時刻歴応答解析による耐震計算が基準法の中に規定されました。

耐震診断・改修

十勝沖地震の被害を踏まえて、RC建物の耐震診断法の開発が進められ、1977年には岡田恒男らにより既存鉄筋コンクリート造建物の耐震診断基準・耐震改修指針が作られました。

また、1978年には既存鉄骨造建物の耐震診断基準・改修指針が作られました。

また、東海大地震の予想が1976年頃から社会的な注目を集め、静岡県などで地震への事前対策が熱心に論議されます。

しかし、耐震診断・改修が世に広く行われるようになるには、1995年の阪神淡路大震災を待たなければなりません。

新しい技術

超高層ビルの林立が、わが国の大都市の景観を変えてゆきます。

新宿副都心には、丹下健三による東京都庁(243m、43階)が、成長期最後の1990年に完成します。

また、超高層鉄筋コンクリート造建物が、高強度コンクリートや高強度太径鉄筋の利用により可能となり、青山博之らの研究や建設各社の技術開発などにより、30~40階の高層住宅が1980~90年代以降に作られてゆきます。

免震建築も古くからの課題ですが、わが国では1981年に初めての免震建物「八千代台住宅」(2階建て、天然積層ゴム、建設大臣特認)が多田英之らにより作られました。

1987年には東北大学青葉山に免震と非免震のRC3階建て実験建物が、和泉正哲と清水建設により作られました。

免震建物が急激に増えるのは、阪神淡路大震災以降です。

世界の地震被害

1976年の唐山地震(M=7.8)は、北京から東に140kmの唐山市(炭鉱と鉄鋼の重工業都市、当時100万)を壊滅させました。

家屋や施設は殆ど崩壊し、死者は公式には24万4千人ですが、その3倍位とも言われ、20世紀最大の地震災害となりました(【図5】)。

この年に毛沢東が死んで、10年にわたる文化大革命が終わり、中国の地震工学と耐震対策は新たな進展を始めます。

その後復興事業が進み、唐山市は現在300万の近代工業都市として発展しています。

【図5】左:1976年唐山地震(市内中心部の建物倒壊)
右:1985年メキシコ地震(政府合同庁舎、21階建て鉄骨造の倒壊、後ろは同じ21階建物で傾斜)

1985年のメキシコ地震(M=8.1)は、メキシコの太平洋沿岸で発生した大地震ですが、震源から遠く350km離れた内陸のメキシコ市で、甚大な被害が生じました。

死者は9,500人、あるいはそれ以上とされています。

メキシコ市は、テスココ湖を干拓した軟弱な地盤の上に作られているため、地震時には2秒程度の周期の揺れが数十秒も続き、これに共振した中層建物が多数倒壊しました(【図5】)。

前に出てきたラテノアメリカーナタワーは、固有周期が約5秒(微動時)と長く、被害を受けませんでした。

 

>> 第6回「平成に入ってからの耐震構造」