調査結果と解析結果をまとめた解説動画はこちら（2021/01/14一般公開）

１．はじめに

以下では，本研究室で実施した，（旧）宇土市役所本庁舎の解析を行った結果を記します。

なお，本ページの内容は，このページの著者が発表した下記の論文をもとに抜粋して作成しています。詳細に興味のある方は，下のリンクよりご確認ください。

Fujii, K. Pushover-Based Seismic Capacity Evaluation of Uto City Hall Damaged by the 2016 Kumamoto Earthquake. Buildings 2019, 9, 140. (Open Access)

注）全ての図は，上記論文より引用・転載しています。

Fig. 1：（旧）宇土市役所本庁舎の平面図。

Fig. 2とFig. 3に被害状況の写真を示します。Fig ２(a)は事務棟南面の構面A3，Fig 2(b)は西面の構面B1です。西面の構面B1の方が，構面A3と比べて大きな損傷が生じる結果となりました。

Fig. 3に構面B1の被害の詳細を示します。３階中柱（柱A2B1）の頭部で大きな損傷が生じた結果，４層が部分的に崩壊する被害が生じていました。

３．解析諸元

3.1. 解析モデル

本研究では，立体フレームモデルを作成して解析を実施しました。Fig. 4に各構面のモデル化を示します。なお，本庁舎の事務棟と階段室棟とは梁ではつながっていませんが，ここではスラブで一体になっているものとして解析を行いました。

梁部材と柱部材は，Fig. 5のような非線形特性を曲げ変形にのみ考慮することとしました。なお，事務棟の外周部の構面では，柱梁接合部で接合部降伏の生じる可能性がありますが，これに関しては梁部材の曲げ降伏強度を接合部降伏の生じるときの梁端応力まで低減することで間接的に扱うこととしました。

一方，耐震壁はFig. 6(a)に示すようにブレースを用いてモデル化することとしました。ここで，ブレース材はFig 6(b)，(c)に示すような非線形特性を与えることとしました。一方，耐震壁の両側の柱部材はピン部材でモデル化し，軸方向変形は弾性挙動することとしました。なお，壁内梁は壁の存在で剛性が非常に高くなっていることを考慮して，その剛性は計算値の100倍の値を入れています。

ここでは，上記論文で提案している，静的非線形解析による耐震性能評価について示します。検討パラメータとして，(a)耐震壁のせん断破壊後の挙動，(b)基礎ばねの剛性，の２つを考えることとしました。全体で６つのモデルで解析を行いました。

Fig.9は，終局点での１次モードの変形の例として，Model-RuW1-100の結果（水平１方向入力のみ考慮）を示します。同図より，旧本庁舎の応答が終局点に至るときの１次モード形は，建築物全体が大きくねじれて構面B1が大きく振られる形になることがわかります。なお，他のモデルでも同様の結果となりました。

Fig.10に，基準法施行令における設計地震動に対する限界地震動倍率と等価変位の関係を示します。この図より，旧本庁舎が本研究で仮定した終局点にいたるときの限界地震動倍率が0.32～0.38程度であることがわかります。このことは，旧本庁舎は現行の建築基準法施行令で定める設計用地震動に対し，およそ1/3程度の倍率までしか耐えられない程度の耐震性能しか有していなかった可能性のあることを示しています。

Fig.11に，各モデルの終局点での損傷分布を示します。この図で，黄色の●印が曲げ降伏の生じた部分，赤色の▲が柱梁接合部降伏を考慮した梁での曲げ降伏が生じた部分を表します（どちらも，損傷の発生個所と考えていただいて結構です）。この図より，いずれのモデルでも構面B1の方が構面A3よりも解析上の損傷が大きくなっていることがわかります。このことは，Fig. 2，3で示したように，実被害において構面B1の方が構面A3よりも損傷の大きいことと対応します。一方，Fig. 3で示したように，構面B1の３層中柱の頭部で曲げ降伏が生じ，かつそこの柱梁接合部での降伏が生じているケースを見ると，Fig. 11の(c)，(e)，(f)がそれに該当します。このことから，本研究では，モデル(c)，(e)，(f)が旧本庁舎の被害をより説明しうるものと判断しました。

4.2. K-NET宇土での観測記録に対する耐震性能

次いで，K-NET宇土での観測記録に対する耐震性能を検討します。Fig 12は，04/14に発生した前震での地震動の強さを表すものを黒線で表し，これに各モデルの代表的な復元力と変形の関係を表したもの（Fig. 8の等価加速度―等価変位関係）を重ねたものです。この図より，各モデルの等価加速度―等価変位関係と前震での地震動の強さを表す黒の曲線の交点がないことがわかります。このことは，この地震動により生じる応答は，各モデルの終局点を超えてしまうことを意味します。

このことから，旧本庁舎は04/14に発生した前震の時点で，Fig. 10に示す程度のダメージを受けていた可能性があると考えられます。

Fig. 13は，04/16に発生した本震での地震動の強さを表すものを黒線で表し，これに各モデルの等価加速度―等価変位関係を重ねたものです。この図より，各モデルの等価加速度―等価変位関係は，本震での地震動の強さを表す黒の曲線の内側に入ってしまい，交点が得られないことがわかります。このことより，本震により生じる応答は，各モデルの終局点を大きく超えてしまうことがわかります。

5. おわりに

以上より，本研究での解析結果から判断する限り，

1. 旧本庁舎は現行の建築基準法施行令での設計用地震動に対して1/3倍程度までしか耐えられなかった可能性のあること，ならびに

2. 旧本庁舎で西面の構面B1の方が南面の構面A3より損傷が大きくなったことは，解析結果からある程度説明可能であること，すなわち旧本庁舎の１次モードは，建築物全体がねじれて構面B1が大きく振られる形となり，構面B1の方が構面A3より大きな損傷が生じたと考えられること

3. 旧本庁舎は04/14の前震の時点で，層間変形角にして1/75を超える応答が生じてある程度の損傷が生じていた可能性のあること

がわかりました。本研究では，旧本庁舎で４層に部分崩壊を伴う大きな被害が生じたことを，完全に説明できているわけではありません。ただ，旧本庁舎は大きくねじれて応答したために事務棟西面の構面B1の方が南面の構面A3より大きな損傷が生じたと考えられること，04/14の前震の時点で，事務棟西面の構面B1の３層中柱の頭部で曲げ降伏と柱梁接合部での降伏（解析モデル上は梁端と柱頭の降伏による３ヒンジ状態）が生じていた可能性があること，まではわかったと考えています。ではなぜ西面の４層で崩壊が？の問いに関して，本研究から「推測」できることとしては，前震で３層中柱の頭部と柱梁接合部で損傷が生じたことで，04/16の本震の早期にこの接合部で劣化が生じて４層以上が「ぶらぶらに振られる」形になって大きな損傷に至った，ということであろうということです。ただし，これはあくまで「推測」の１つに過ぎません。

なお，宇土市役所は旧本庁舎の耐震診断を被災前に行っており，これを踏まえて建て替えのための準備を開始したその矢先に，この地震で被災したとのことです。2016/04/16の本震が深夜であったため，旧庁舎の損傷で人的被害が生じなかったのが，不幸中の幸いというべきことでした。

謝辞

本研究は，千葉工業大学未来ロボット研究センターとフジテレビ系列「Mr. サンデー」との共同で行った調査に基づき，筆者個人の責任でとりまとめたものです。設計図書等を提供していただいた宇土市役所をはじめ，関係の皆様にここに謝意を示します。加えて，被災地の１日も早い復興を祈念します。