第4回 超高層建築の震災対策

はじめに

今回はがらりと話が変わり、新宿西口にある超高層建築や地域連携による震災対策と、2011年東日本大震災での体験の話をさせて頂きます。

長周期地震動による超高層建築のハード面での対策は本連載^{参考文献 1)}で説明されていますので、ここでは主にソフト面からの対策を紹介します。

強震動を専門とする私がこのテーマにかかわった契機は、【写真1】に示しますように私の大学が新宿駅西口にある超高層ビル（28階鉄骨造）であり、大学に加え、新宿駅周辺地域で行う防災活動の担当者になったことです。

色々と調べてみると、超高層建築や昼間人口が圧倒的に多い都市部では、現状の震災対策には課題が山積していることが分かってきました。

そこで私がかかわっている話を中心に、今回は超高層建築の主としてソフト面から自助としての震災対策を、次回は新宿駅周辺地域で行っている地域連携による様々な共助としての対策の話をさせて頂きます。

併せて今回の震災で得た様々な教訓を報告します。

【写真1】新宿駅西口地域にある工学院大学新宿校舎（写真右）とエステック情報ビル（同左）

超高層建築の震災対策
―「超高層建築は柔構造なので安全？ 防災センターがあるので安心？」―

著者は3年ほど前から新宿西口地域の防災管理者や施設担当者向けに震災対策のセミナーを行っていますが、超高層建築の管理会社やテナントの多くの方は、超高層建築は柔構造なので安全であり、防災センターがあるので安心だと考えていることを知りました。

そこでセミナーでは、はじめにシミュレーションや観測による建物が地震で揺れる様子や、E-ディフェンスの実験などによる室内の被災映像などを紹介します。

そして地震時には高層階などでは非常に大きく揺れるため館内は決して安全ではないこと、同時多発する被災に対して防災センターは機能できなくなる可能性があること、などを理解して頂きます。

超高層建築におけるソフト面の防災対策で最も大きな課題のひとつは、従来の防災システムや体制は火災を中心としており、震災対策が十分ではないことです。

【表1】に超高層建築における火災と震災による初動期の状況や対応の違いを示します。

まず火災の場合、原則として一か所で発生し、火災・煙探知器などで防災センターでは速やかに状況が把握できます。

また非常用エレベータが稼動し、通信通話も可能ですので、現場に駆けつける防災センター職員による対応も可能です。

さらに周辺は正常ですので、最終的には消防・警察が処理してくれます。

従って、館内の一般の人にとって重要なことは、通報・初期消火・避難の3点セットの対応方法を身につけ、後は消防のプロにお任せすれば十分になります。

特に高層建築では効率的な全館避難の方法が重要ですので、訓練としては避難訓練が中心となります。

言わば「逃げる対策と訓練」が行われています。

【表1】超高層建築における火災と震災の初動期における状況と対応の違い

状況	火災時	地震時
発災	一か所（火災）	同時多発（火災、建物・設備損傷、什器転倒、天井・ガラス等落下、閉じ込め、傷病者・・・）
館内	非常用エレベータ稼動、通信通話可能	エレベータ停止、通信輻輳、ライフライン遮断
状況把握	火災・煙探知器などで防災センターでも可能	現場のみ可能であり、防災センターでは困難
周辺	平常、消防・警察出動	広域な同時多発災害、傷病者、延焼火災、交通マヒ、ライフライン損傷、電話輻輳、消防・警察対応困難、大量の滞留者、治安悪化・・・
初動対応	通報、消防隊到着・消防活動、防災センターによる避難誘導	防災センターだけでは困難、現場対応が重要（初期消火、傷病者の救援救護、閉じ込め者救出、避難、不明者捜索、安否確認・・・）
意思決定	防災センター・消防隊	防災センターは高度な意思決定は不可。現場（自衛消防組織）と災害対策本部（組織の責任者）の判断が必要
避難者	基準階、帰宅、自宅待機	館内収容、帰宅困難者、数日滞在
対策	防火管理者、消防計画、消防組織、消防用設備	耐震診断・補強、転倒防止、防災管理者・防災計画・BCP策定、緊急時対応組織（自衛消防組織。現場・災害対策本部）、備蓄・資機材、非常時通信・・・
訓練	初期消火・避難	発災対応型
地域連携	不要	必要（情報共有・駅前滞留者・災害時要援護者・多数傷病者への対応・・・）

一方、震災では様相が全く異なります。

超高層建築には数千から数万の人が滞在していますので、ひとつの街が、しかも移動手段が非常階段のみという悪条件で、震災を受けた状況になります。

特に高層階では大きな揺れにより様々な被害（火災・負傷者・閉じ込めなど）が同時多発し、エレベータは停止、非常電話は輻輳して使えず、場合により空調・電気・上下水などのライフラインが遮断されます。

多くの被害を防災センターで把握することは不可能ですので、危機管理機能は殆どマヒ状態になると考えられます。

さらに周辺地域も同じ状況ですので、外部からの救援も全く期待できません。

従って、初期消火や傷病者の応急救護や搬送、閉じ込め者の救出など様々な対応は、その場にいる人が対応することが求められます。

一方、重要な意思決定、例えば限られた人材・物資・資金をどこに投入するか、建物内外の帰宅困難者にどう対応するか、外部からの傷病者や要援護者などの受け入れをするか、などの判断は防災センターの職員では行えませんので、組織のトップ、またはその代行者が行う必要があります。

さらに周辺の状況把握や、多数の駅前滞留者や災害時要援護者・傷病者への対応などは建物単体だけでは困難ですので、日頃からの自治体や地域での連携も非常に重要になります。

震災を想定した場合、館内に属する全ての人の参加・対応を可能とする組織体制や訓練を行う必要があります。

言わば地震という敵に対して「戦う対策や訓練」です。

ところでソフト面での震災対策として、2009年に改正消防法が施行され、高層建築などの大規模建築では火災に加えて震災を含む対策を行うことが義務化されました。

担当者である防災管理者は建物内で起きる被害を想定し、それに対応した防災計画の見直しや訓練を毎年実施することになっています。

しかしながら、多くの場合、防災管理者は震災が専門ではなく、長年実施していた火災中心の防火計画や訓練から震災へ対応することは、なかなか困難であるのが現状です。

工学院大学・新宿校舎での取り組み

長周期地震動や首都直下地震に対応するため、工学院大学では学長を中心とする地震防災タスクフォースや都市減災研究センターを立ち上げ、ここ数年で震災対応のための様々な取り組みを行ってきました。

以下、その主な取り組みを紹介します。

・被害状況を把握する手段の改善： まず長周期地震動にも対応できる緊急地震速報を開発し、エレベータの震災時管制運転に適用しました^{参考文献 2)}。

さらに学内LANを経由して防災センターや事務室など学内どこからでも使用できるようにしました。

また新宿校舎では地階から屋上階まで8階ごとに強震計が設置されていますので、【図1】に示すようにリアルタイムに建物の揺れや震度としてモニターできるシステムを開発しました^{参考文献 3)}。

やはり館内どこからでも使用できますので、特に防災センターでは速やかに状況を把握し、館内放送を行えるようにしました。

また防災センターへの通信手段として、全館で1回線しかない非常電話に加え、3階ごとにある学科系列の事務室に携帯無線とIP電話を設けて複数化しました。

【図1】2011年東日本大震災における建物の揺れと簡易震度・層間変形の画面

・初動対応体制の改善：従来の初動対応や危機管理は防災センターに任せきりだったのですが、災害対策本部と自衛消防組織を震災に対して自立的に行動できる体制に整備しました。

すなわち、自衛消防組織は各階の単位と、3階ごとの学科系列の単位で構成し、初動期では各階および学科系列単位で初動対応（初期消火や傷病者への応急救護・搬送、閉じ込め者の救出など）を行えるようにしました。

そのための救急用具（担架、バール、懐中電灯、救急箱など）も、従来は地階に置いてあったものを、学科系列単位に分散しました。

一方、理事長・学長をトップとする災害対策本部メンバーを決め、初動期には主要メンバーは防災センターに集合し、他のメンバーはより広い低層階のスペースに災害対策本部を開設する体制としました。

・避難・滞在方法の改善：火災の場合は全館避難し、その後は自宅待機となりますが、震災にも対応した避難・滞在の方法を加えました。

すなわち、震災後に火災がなく、かつ建物に危険がないと判断された場合、まずは揺れが治まるまで安全な場所で待機し、その後、しばらくは各階・各学科系列で安否確認や応急対応を行うこととしました。

さらに館内の安全が確認された後、学科系列で指定された低層階（7～4階）に移動し、そこで教職員・学生の安否確認を行い、場合によってそのまま滞在できる体制にしました。

その場合、地階や1階が空きますので、状況に応じて地域に開放し、傷病者や要援護者、帰宅困難者の受け入れを行うこととしました。

・防災訓練の改善：従来の火災対応のための避難訓練に加え、震災対応のための発災対応型訓練を全員参加で毎年実施しています^{参考文献 4)}。

発災対応型訓練とは、従来の避難訓練や避難所で行われる体験型訓練と異なり、様々な模擬的な被災状況を現場で発生させ、自衛消防組織や災害対策本部が、適切な対応を行えるかどうかをチェックする訓練です^{参考文献 5)}。

【写真2～4】に工学院大学で行われている発災対応型訓練の様子を紹介します。

まず訓練直前に、館内全てのフロアに様々な被災状況を書いた看板や負傷者役の学生を配置します。

訓練開始で、まず各自で身の安全を確保し、その後、自衛消防組織の発災対応型訓練を実施します。

例えば、【写真2】にある火災看板がある場合、周りに声をかけ合い、消火器を集め、消火ポーズをとります。

看板に書かれている制限時間（5分）に必要個数（例えば10個）を集められれば消火成功、集められなければ消火失敗となり、看板の上にシールが貼られます。

閉じ込め看板の場合は、バールや軍手を持ち寄ります。

一方、【写真3】では傷病者役の学生が倒れており、看板には必要な救急用具（例えば骨折の場合など）が書かれています。

時間内に持ち込めれば成功、出来なければ失敗となります。

同時に動けない学生がいた場合、搬送訓練も実施します。

【写真4】にありますように、まずは学科系列では担当階を全て調べ、発災対応訓練に参加し、得られた被災情報を事務室で集約します。

火災や重症者（動けない人）などの重要情報は防災センターに通報しますが、それ以外の情報は学科系列で集約し、後ほど災害対策本部に持ち込みます。

火災がない場合は、全ての部屋の安否確認が終了後、指定された低層階の避難教室に避難し、そこで在館者の安否確認（訓練では出席確認）を行います。

最後に災害対策本部では、被害情報や安否確認情報が集約され、優先的にどのように対応するか、外部から帰宅困難者を受け入れるか、などの意志決定を行います。

・その他の様々な対策：各学科系列で全階・全室を点検し、危険と思われる場所や役立つものを記載した防災マップを作成し、配布しました。

なかでも特に危険と思われる転倒や移動する可能性のある什器類やコピー機などは、固定などの防止対策を実施しました。

その他、地域連携に関する様々な取り組みも行っていますが、次回に報告します。

【写真2】工学院大学におけるビル内発災対応型訓練の様子1 （左：初期消火訓練：看板に5分以内に消火器10本と記載されており、時間内に消火態勢まで行う 右：閉じ込め救出訓練：看板に5分以内にバール・軍手と記載されており、時間内に救出態勢まで行う）

【写真3】工学院大学におけるビル内発災対応型訓練の様子2 （左：応急救護訓練：看板に5分以内に骨折に必要な用具が記載されており、時間内に救護まで行う 右：傷病者搬送訓練：動けなくなった傷病者を救護所までの搬送する）

【写真4】工学院大学におけるビル内発災対応型訓練の様子3 （左：建築系学科事務室：担当階の24～26階の確認を行い、25階事務室で被害情報を集約する 右：災害対策本部：2階で本部立上げ後、館内の情報収集と意思決定を行う）

工学院大学・新宿校舎と2011年東日本大震災の経験

今回の2011年東日本大震災を私は25階の研究室で経験しました。

その時の新宿校舎の揺れや被害、館内の初動対応の様子を紹介します。

まず建物の揺れですが、【図2】に1階と屋上（29階）の南北成分の加速度・変位波形を示します。

1階の加速度波形に見られるように短周期地震動の主要動は震源過程の継続時間に対応した数十秒程度ですが、変位波形では長周期地震動の継続時間は数百秒以上と非常に長くなっています。

また1階の揺れに比べ、上層階の揺れは大きく増幅され、加速度で最大約3m/s²、変位では0.37mです。

ちなみに1階と屋上の記録から計算した計測震度は、それぞれ5弱（4.5）と6弱（5.9）でした。

一方、【図3】に速度応答スペクトルを示しますが、屋上は1階より10倍ほど最大値が増幅しています。

1次の固有周期は微動レベルでは約2.7秒ですが、この本震では約3秒と構造計算書に近い値まで増大していました。

これは主に間仕切り壁やカーテンウォールなどの2次部材の影響と考えています。

【図2】工学院大学新宿校舎における1階と屋上29階の加速度（上）と変位波形（下） （注意：29Ｆの波形は振幅0の基線を上側に移動して表示）

【図3】工学院大学新宿校舎における1階（左）と屋上29階（右）の速度応答スペクトル（減衰5％）

次に被害ですが、構造的には全く問題はありませんでした。

一方、【写真5、6】に示すように高層階での天井板が落下し、転倒防止策を行っていなかった重い本棚が転倒、それに押された間仕切り壁（パーティション）が大きく変形しました。

その他、コピーなどキャスター付きの什器類の移動、室内での書籍等の落下と散乱、間仕切り壁の変形によるドアの開閉の障害、低層棟と結ぶエクスパンション・ジョイント部での内装材の剥落、などの軽微な被害がありました。

また非常用エレベータの主ケーブルが17階の着床検出板に引っ掛かってしまい、着床検出板や取り付けアングルなどが損傷しました。 そのうえ、大規模な震災により交換品がなかなか入手できず、3週間以上使用不可になってしまいました。

【写真5】天井板の落下

【写真6】間仕切り壁の変形（転倒防止の仮支え中）

次に初動対応ですが、災害対策本部の主要メンバーである学長や防災管理者（総務部長）は速やかに防災センターに参集し、状況に応じた様々な情報を館内放送しました。

また約3時間後とやや遅かったですが、災害対策本部を立ちあげ、館内の被害状況の確認や学生の安否確認の指示を行いました（【写真7】）。

さらに建物に大きな被害が無く、空調などのライフラインも無事でしたので、高層階からの避難は行わず、原則としてその場で待機し、多くの学生はそのまま一晩を過ごしました。

春休みで学生数が少なかったため、1階や地階のスペースが利用できましたので、写真8のように最終的には外部から約700名の帰宅困難者を受け入れました。

さらに食糧・水・毛布などの備蓄品や、鉄道運行情報の提供なども行いました（【写真9、10】）。

幸い夜には多くの鉄道が動きましたので、翌朝には受け入れを終了できました。

一方、今回の地震により多くのことを学びました。

まず天井の落下防止や什器類の転倒・移動防止や、エレベータの耐震対策は改めて強化しなければならないことがはっきりとしました。

一方、試験的に導入している緊急地震速報やリアルタイム観測システムや携帯用の無線器などの各種情報・通信システムは、防災センターや災害対策本部、さらには現場（学科系列事務室）との速やかな連携という面では、残念ながらあまり有効に活用できたとは言えませんでした。

また訓練では行えた教員の協力体制にも改善点が多々ありました。

火災や建物構造に被害がない場合は、慌てて地上階に避難する必要はなく、さらに空調などライフラインも無事であれば、そのまま高層階を含めて滞在可能であることも分かりました。

今回は幸いなことに大きな被害や負傷者もありませんでしたが、来るべき首都直下地震などに備え、体制や訓練、備蓄品など様々な改善が必要になりました。

【写真7】災害対策本部の様子（2階）	【写真8】帰宅困難者の受け入れ（1階アトリウム）
【写真9】帰宅困難者への備蓄品の配布（4階）	【写真10】公共交通情報の提供（1階）

おわりに

今回は超高層建築の震災対策の現状や課題と、2011年東日本大震災での新宿での経験などを紹介しました。

特に従来の火災中心の対策から震災への対応が重要であることを指摘しました。

超高層建築では、火災に対しては煙・火災探知機や消火・排煙施設などに多大な投資をしていますが、震災に対しても緊急地震速報の導入や、揺れのモニタリングや被害推定のシステム、非常時通信網の複層化など、今後はもっと投資が必要だと思います。

一方、阪神淡路大震災では住民による地域防災に関して、消防・警察などの公助だけでなく、自助と共助による対策の重要性が指摘されましたが、超高層建築でも防災センター（公助）だけに頼らず、在館者による自助と共助による体制づくりが重要であることも再認識しました。

次回は引き続き、新宿駅周辺地域で取り組んでいる自治体や地域連携による震災対策の話をします。

参考文献

1)

北村春幸、長周期地震動と建築物の耐震性、SEINWEB

2)

久保智弘、久田嘉章、堀内茂木、山本俊六：緊急地震速報を活用した長周期地震動予測と超高層ビルのエレベータ制御への適用、日本地震工学会、日本地震工学会論文集 第9巻、第2号（特集号）、P31-50、2009

3)

Tomohiro KUBO, Yoshiaki HISADA, Masahiro MURAKAMI, Fusako KOSUGE and Kohei HAMANO: Application of an Earthquake Early Warning System and a Real-time Strong Motion Monitoring System in Emergency Response in a High-rise Building, Soil Dynamics and Earthquake Engineering, Volume 31, Issue 2, p231-239 2011

4)

工学院大学・都市減災研究センター、平成２１年度 工学院大学地震防災訓練報告書
http://www.ns.kogakuin.ac.jp/~wwgt024/houkokusyo

5)

久田嘉章、村上正浩、座間信作、遠藤真、柴山明寛、市居嗣之、関沢愛、末松孝司、山田武志、野田五木樹、松井宏樹、久保智弘、大貝彰：地域住民と自治体の協働による発災対応力の向上と効率的な被害情報収集・共有のための防災訓練、日本地震工学会、日本地震工学会論文集 第9巻、第2号（特集号）、P130-147、2009