博 士 （ 工 学 ） 田 畑 直 樹
学 位 論 文 題 名
地 震 時 の 木 造 低 層 建 物 破 壊 に 伴 う 人 的 被 害 の 定 法 に 関 す る 研 究
学 位 論 文 内 容 の 要 旨
兵 庫 県 南 部 地 震 で は6，400名 以 上 の 甚 大 な 死 者 が 発 生 し た が 、 大 半 が 木 造 建 物 の 倒 壊 が 原 因 で あ る 。 日 本 で は 地 震 時 の 人 的 被 害 の 大 半 は 建 物 と り わ け 木 造 低 層 建 物 の 倒 壊 に 伴 う も の で あ り 、 人 的 被 害 の 軽 減 に 必 要 な 防 災 対 策 を 立 案 す る た め に は 、 木 造 建 物 破 壊 を 原 因 と し た 死 者 に 関 す る 精 確 な 被 害 推 定 が 必 須 と な る 。 地 震 時 の 人 的 被 害 の 推 定 は 半 世 紀 以 上 前 の 河 角 の 研 究 に 遡 る 。 こ の50 年 余 、 人 的 被 害 の 推 定 手 法 は 自 治 体 の 地 震 対 策 の 必 要 性 も あ り 数 多 く 提 案 さ れ て い る が 、 大 半 は 木 造 建 物 群 の 被 害 数 （ 率 ） と 地 域 死 亡 数 （ 率 ） を い わ ぱ 広 域 的 に 評 価 す る も の で あ り 、 そ の 精 度 が 高 い と は 言 い 難 い 。 ま た 、 建 物 被 害 数 を 別 途 推 定 す る 必 要 が あ る こ と や 、 マ ク ロ 的 な 評 価 式 で あ る た め に 、 減 災 の 向 け た 個 別 の 建 物 に 必 要 な 対 策 （ 耐 震 補 強 や 建 替 え ） を 施 す 指 針 を 得 る ま で に は 至 っ て い な い 。 こ う し た 問 題 点 を 憂 慮 し 、 本 研 究 で は 、 地 震 時 に お け る 個 別 の 木 造 建 物 被 害 の 評 価 お よ ぴ 木 造 損 傷 下 に お け る 人 的 被 害 と の 関 係 を 一 貫 し て 扱 い 、 地 震 動 入 カ が 既 知 の 状 況 で 個 別 の 建 物 被 害 と そ の 建 物 被 害 下 で 予 想 さ れ る 人 的 被 害 を 評 価 す る 手 法 を 提 案 す る こ と を 主 た る 目 的 と す る 。1995 年 兵 庫 県 南 部 地 震 で 発 生 し た 膨 大 な 木 造 低 層 建 物 の 個 々 の 被 害 と そ の 建 物 で 被 災 し た 死 亡 者 の 関 係 を 定 量 化 し 、 木 造 建 物 個 別 の 破 壊 レ ベ ル と 人 命 損 失 の 関 係 を 明 ら か に し 、 精 緻 な 人 的 被 害 手 法 を 提 案 す る と と も に 、 人 的 被 害 軽 減 の た め に 必 要 な 建 物 個 々 の 耐 震 補 強 レ ベ ル を 明 ら か に す る た め に 、 個 別 の 木 造 建 物 の 地 震 時 損 傷 を 評 価 す る 関 数 を 構 築 し て い る 。 構 築 し た 個 別 建 物 の 死 亡 リ ス ク を 評 価 す る 関 数 と 個 別 建 物 の 地 震 時 損 傷 レ ベ ル を 評 価 す る 関 数 を 併 用 す る こ と で 、 想 定 さ れ る 地 震 動 強 さ に お け る 個 別 建 物 の 損 傷 リ ス ク と 死 亡 リ ス ク を 評 価 で き 、 建 物 ユ ー ザ ー や 地 方 自 治 体 の 防 災 担 当 者 が 個 別 建 物 に 対 し て 必 要 な 耐 震 補 強 レ ベ ル を 把 握 す る に 供 す る こ と が 可 能 に な り 耐 震 補 強 の 実 施 や 助 成 を 行 う た め の 意 思 決 定 に 供 す る こ と が 可 能 と な る 。 ま た 勿 論 広 域 た と え ぱ 、 市 町 村 単 位 で の 建 物 ・ 人 的 被 害 評 価 を 可 能 に す る 他 、 地 震 調 査 研 究 推 進 本 部 （ 推 本 ） がweb上 で 公 開 し て い る 地 震 ハ ザ ー ド を 利 用 し て 建 設 サ イ ト に お け る 確 率 的 地 震 動 入 カ を 求 め 、 予 想 さ れ る 損 傷 度 ・ 損 傷 確 率 を 評 価 す る こ と が で き 不 動 産 価 値 評 価 に 供 す る こ と も 容 易 と な る な ど 、 防 災 工 学 的 利 用 法 は 幅 広 い 。 本 論 文 は 、7章 か ら 構 成 さ れ て お り 、 各 章 の 概 要 は 以 下 の 通 り で あ る 。
1章 で は 、 既 往 の 研 究 お よ び 市 町 村 の 被 害 想 定 手 法 を 概 観 し 、 地 震 時 の 建 物 被 害 お も に 木 造 低 層 建 物 に 伴 う 人 的 被 害 推 定 手 法 を レ ビ ュ ー す る 。 ま た 地 震 時 の 建 物 群 の 被 害 評 価 を 行 う 被 害 率 関 数 、 個 別 の 建 物 の 損 傷 度 評 価 に 関 し て 既 往 研 究 を 概 観 し 、 本 研 究 の 位 置 付 け を 示 す と と も に 、 本 研 究 の 構 成 を 示 し て い る 。
2章 で は 、 木 造 建 物 破 壊 に よ る 住 民 の 死 亡 リ ス ク を 定 量 化 す る た め に 、1995年 兵 庫 県 南 部 地 震 で 被 災 し た 木 造 建 物 の 内 、 主 と し て 人 的 被 害 が 比 較 的 多 く 発 生 し た 地 域 か ら1万3，000棟 余 り を サ
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ン プ リ ン グ し て 詳 細 な 被 害 調 査 お よ び 人 的 被 害 の 傾 向 を 把 握 し 、 建 物 被 害 と 人 的 被 害 の 関 係 を 解 析 し て い る 。 現 地 調 査 を 伴 わ な い 建 物 被 害 調 査 手 法 や そ の 問 題 点 、 被 害 調 査 自 体 の 精 度 、 調 査 に よ っ て 得 ら れ た 建 物 被 害 レ ベ ル と 詳 細 な 人 的 被 害 記 録 と の 関 係 を 考 察 し て い る 。 航 空 写 真 に よ る 建 物 被 害 調 査 は 建 物 傾 斜 が 伴 わ な い 軽 微 な 被 害 は 判 読 が 困 難 で あ っ た り 、 傾 斜 地 お よ ぴ 建 物 が 密 集 す る 地 域 で は 判 読 の 難 度 が 上 が る も の の 、 建 物 が 傾 斜 し た り 層 破 壊 す る な ど 人 的 被 害 の 発 生 が 懸 念 さ れ る 被 害 レ ベ ル で は 非 常 に 判 読 の 精 度 が 高 い こ と を 既 往 研 究 の 報 告 を 補 助 に 示 し た 。 得 ら れ た 建 物 被 害 と 人 的 被 害 の 関 係 に は 密 接 な 関 係 が あ り 、 建 物 被 害 レ ベ ル の 上 昇 に 伴 い 死 亡 率 が 急 激 に 高 ま る こ と が 認 め ら れ た 。 ま た 、 対 象 と す る 建 物 周 囲 の 全 壊 率 が 高 い 程 、 同 じ 損 傷 レ ベ ル 下 で も 対 象 建 物 に お け る 死 亡 率 が 高 く な る 傾 向 も 認 め ら れ た 。 建 物 が 倒 壊 し た 際 に は 周 囲 の 住 民 に よ っ て 救 助 さ れ る こ と が 専 ら で あ る た め 、 そ の 周 囲 の 住 民 が 被 災 す る こ と に よ っ て 死 亡 率 が 高 く な る も の と 推 察 し て い る 。 こ の よ う な 傾 向 と 住 宅 形 式 の 違 い を 踏 ま え 、 個 別 建 物 に お け る 建 物 被 害 に 伴 う 死 亡 リ ス ク を 評 価 す る た め の 評 価 式 と し て 、 一 戸 建 住 宅 と 集 合 住 宅 別 に 建 物 損 傷 度 ・ 周 辺 全 壊 率 を 説 明 変 数 と し た 棟 死 亡 率 関 数 を 構 築 し て い る 。 汎 用 性 の 確 認 の た め2004年 新 潟 県 中 越 の 人 的 被 害 を 再 現 し 既 存 式 よ り も 精 度 が 高 い こ と を 示 し て い る 。
3章 で は 、4章 ．5章 の 下 準 備 と し て 、 既 往 研 究 で 求 め ら れ た 兵 庫 県 南 部 地 震 の 推 定 地 震 動 分 布
（ 最 大 地 動 速 度 ） 及 び 、2章 で 得 た 詳 細 た 木 造 建 物 被 害 の 調 査 結 果 を 用 い て 、 神 戸 市 内 の 木 造 建 物 群 が も つ 脆 弱 性 を 考 慮 し た 、 木 造 低 眉 建 物 の 地 震 動 強 さ に 対 す る 集 団 的 被 害 を 評 価 す る た め の 、 被 害 率 関 数 （ 最 大 地 動 速 度 − 被 害 率 ま た は 震 度 ‐ 被 害 率 ） を 推 定 し た 。 既 往 の 研 究 で は 構 築 さ れ て い な か っ た 、 死 亡 危 険 性 の 非 常 に 高 い 完 全 崩 壊 レ ベ ル ま で の 建 物 被 害 に 対 応 す る 被 害 率 関 数 を 作 成 し た 。 こ の 高 分 解 能 を 持 つ 被 害 率 関 数 を 本 研 究 で 初 め て 構 築 で き た こ と は 、 今 後 の 木 造 建 物 破 壊 を 原 因 と す る 人 的 被 害 の 評 価 に 貢 献 す る も の と 考 え ら れ る 。
4章 で は 、2章 で 作 成 し た 建 物 個 別 の 死 亡 評 価 関 数 を 防 災 工 学 的 利 用 に 供 す た め に 、 地 震 時 に お け る 木 造 低 眉 建 物 個 別 の 損 傷 評 価 を 目 的 と し て 、 既 往 研 究 で 得 ら れ て い る 地 震 動 強 さ ・ 建 物 強 度 ・ 損 傷 度 の3次 の 関 係 を 表 す 建 物 損 傷 度 関 数 を 、3章 で 作 成 し た 被 害 率 関 数 を 用 い て 、 既 往 の 方 法 に 準 拠 し つ つ 、 人 的 被 害 が 発 生 す る 危 険 性 が 高 い 損 傷 レ ベ ル が 精 確 に な る よ う に 、 修 正 を 加 え て 作 成 し て い る 。
5章 で は 、4章 で 作 成 し た 簡 易 な 損 傷 度 関 数 に 、 よ り 現 実 的 を 持 た せ る た め に 、 損 傷 不 確 定 性 を 考 慮 に 入 れ た 地 震 時 の 個 別 建 物 損 傷 評 価 関 数 の 必 要 性 を 説 明 し 提 案 し て い る 。 地 震 動 入 カ に 対 し て 特 定 の 耐 カ を 持 つ 建 物 の 損 傷 が ぱ ら っ く 原 因 に つ い て 述 ベ 、 建 築 年 代 に 関 す る 統 計 資 料 や 全 国 木 造 住 宅 の 耐 震 精 密 診 断 値 に 関 す る デ ー タ 、 既 往 研 究 で 得 ら れ た 兵 庫 県 南 部 地 震 の 神 戸 市 内 丁 目 別 の 推 定 最 大 地 動 速 度 分 布 お よ び4章 で 構 成 し た 損 傷 度 関 数 を 用 い て 、 地 震 動 強 さ ・ 建 物 強 度 ・ 損 傷 度 ・ 損 傷 確 率 の4次 の 関 係 を 表 す 確 率 論 的 損 傷 度 関 数 の 導 出 を 遂 行 し た 。 こ れ に よ り 、 地 震 動 強 さ が 既 知 の 状 況 に お け る 建 物 の 損 傷 リ ス ク （ 損 傷 度 ・ 損 傷 確 率 ） を 容 易 に 評 価 す る こ と が 可 能 と な っ た 。 6章 で は 、2章 で 提 案 し た 木 造 低 層 建 物 の 破 壊 に 伴 う 人 的 被 害 評 価 関 数 と 、3‑4‑5章 で 提 案 し た 木 造 低 層 建 物 の 損 傷 評 価 関 数 を 用 い た 、 各 種 の 震 害 推 定 事 例 を 示 し 、 木 造 低 眉 建 物 に お け る 地 震 リ ス ク の 軽 減 に 関 す る 、 住 民 及 び 、 行 政 へ の 利 用 の 便 に つ い て 議 論 し て い る 。 7章 は 、 総 括 で あ り 各 章 の ま と め と 今 後 の 課 題 ・ 展 望 に つ い て 述 べ て い る 。
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学 位 論 文 審 査 の 要 旨 主査 教授 鏡味洋史 副査 教授 緑川光正 副査 教授 後藤康明 副査 助教授 高井伸雄
副査 教授 岡田成幸（名古屋工業大学大学院 工学研究科）
学 位 論 文 題 名
地 震 時 の 木 造 低 層 建 物 破 壊 に 伴 う 人 的 被 害 の 推 定 手 法 に 関 す る 研 究
日 本にお いては 1923 年関東地震、1948 年福井地震などこれまで多くの地震で木造建物の倒壊に よ り多数 の死者 が発生し ている。福井地震以降しぱらくは死者千人を超えるような被害地震はな か ったが 1995 年兵庫 県南部地震では6 ，400 人を越える死者が発生しその大半が木造建物の倒壊に よるものであり、日本においては木造建物の倒壊による死者発生の危険性が依然高いことが再認識 された。地震による人的被害の軽減は地震防災の基本であり自治体の防災計画の基本となる将来の 地震に対する被害想定の中で人的被害の推定は重要な課題である。人的被害の推定式は過去の被害 事 例の統 計解析 から求め た1950 年代の河角の推定式が先駆的であり、その後、多くの修正式が提 案され各自治体での被害想定に用いられている。しかし、これらの実験式は地域の木造建物の倒壊 率をもとに死者の発生率を求めるものであり、被害統計資料に基づくマクロな評価であり推定精度 は必ずしも高いものではなかった。すなわち、説明変数に地震動そのものでナょく結果である建物被 害を間接的に用いていることから精度の向上が望めないこと、さらに建物の破壊の物理的モデルに 立 脚 し て い な い た め 減 災 の た め の 具 体 的 な方 策 に 結 び付 け 難 い など の 問 題 点が あ っ た 。 本研究では、地震時の個別の木造建物の被害の評価および被災建物のなかでの人的被害の発生状 況の関係を一貫して扱い、地震動入カを与えた場合の木造建物の被害の評価とそれに基づく人的被 r
害を評価する手法の提案を行っている。
本 論 文 は 、 7 章 か ら 構 成 さ れ て お り 、 各 章 の 概 要 は 以 下 の 通 り で あ る 。 1 章では、既往の研究およぴ市町村の被害想定手法を概観し、地震時の木造低層建物に伴う人的 被害推定手法をレビューしている。また地震時の建物群の被害評価を行う被害率関数、個別の建物 の損傷度評価に関して既往研究を概観し、本研究の位置付けを示すとともに、本研究の構成を示し ている。
2 章 では、 木造建 物破壊 による 住民の 死亡リス クを定量化するために、1995 年兵庫県南部地震 で 被災した木造建物のうち、主として人的被害が比較的多く発生した地域から13 ．000 棟余りにつ
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いて航 空写真の立体視による被害判定を行い、詳細な人的被害記録と対応させ、建物被害と人的被 害の関 係を解析している。建物被害レベルの上昇に伴い死亡率が急激に高まるとともに、対象とす る建物 周辺の全壊率が高い程、同じ損傷レベル下でも対象建物における死亡率が高くなることを新 たに指 摘している。このような傾向と住宅形式の違いを踏まえ、個別建物における建物被害に伴う 死亡リ スクの評価式として、一戸建住宅と集合住宅別に建物損傷度・周辺全壊率を説明変数とした 棟死亡 率関数を構築している。2004 年新潟県中越地震に適用し 既存式よりも精度が高いことを示 してい る。
3 章で は、既往研究で求められた 兵庫県南部地震の推定最大地 動速度及び、2 章で得た詳細な木 造建物 被害の調査結果を用いて、建物群の被害率を求める被害関数を推定しているら既往の研究で は構築 されていなかった、死亡危険性の非常に高い完全崩壊レベルまでの建物被害に対応する被害 率関数 を新たに提案している。
4 章で は、既往研究で得られてい る地震動強さ・建物強度・損 傷度の関係を3 次元で表現する建 物損傷 度関数を、3 章で作成した被 害率関数を用いて提案している。既往の方法に準拠しつつ、人 的被害 が発生する危険性が高い損傷レベルでの精度の向上が図かられたものとなっており、地震時 に おけ る 木造 低層 建物 個別 の 損傷評価として、地震防災 への応用性が高いものとなっ ている。
5 章で は、地域の地震危険度確率 との融合を睨み、4 章で作成 した損傷度関数に損傷不確定性を 考慮し ている。地震動入カに対して建物の損傷がぱらっく原因にっいて述ベ、建築年代に関する統 計資料 や全国木造住宅の耐震精密診断値に関するデータを加えニ地震動強さ・建物強度・損傷度・
損傷確 率の4 次の関係を表す確率論 的損傷度関数の導出を行っている。これにより、地震動強さが 既 知 の 状 況 に お け る 建 物 の 損 傷 度 ・ 損 傷 確 率 を 容 易 に 評 価 す る こ と を 可 能 に し て い る 。 6 章で は、本論で提案した木造低 層建物の破壊に伴う人的被害評価関数、木造低層建物の損傷評 価 関 数 を 用 い た 、 各 種 の 震 害 推 定 事 例 を 示 し 地 震 防 災 へ の 展 開 を 行 っ て い る 。 7 章 は 、 総 括 で あ り 各 章 の ま と め と 今 後 の 課 題 ・ 展 望 に つ い て 述 べ て い る 。 これを 要するに、著者は地震時の木 造低層建物破壊に伴う人的 被害発生のメカニズムを明らかに し、よ り適用性の高い評価手法を提案したものであり、地震工学、建築構造学、地震防災学の分野 に貢献 するところ大なるものがある。よって著者は、北海道大学博士（工学）の学位を授与される 資格あ るものと認める。
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