ASI-Gauss 法を用いた熊本県益城町の都市規模木造家屋倒壊シミュレーション

City-Scale Collapse Simulation of Wooden Houses in Mashiki Town Using the ASI-Gauss Method

Abstract

本研究では，CityGML形式の3D都市モデルデータを活用した木造家屋のフレームモデル自動構築手法を提案する．CityGMLでは，平面形・階数・建築年・床面積等の属性情報が一元的に格納されているため，建物ごとにそれらを抽出することでフレームモデルを生成する．さらに，実務の設計フローで用いられる要求壁量と壁量充足率から各層の剛性および層降伏耐力を算出し，それが発現するように各要素の断面パラメータを逆算するアルゴリズムを構築する．本稿では，提案手法を用いて2016 年熊本地震における益城町中心部を対象とした都市規模の木造家屋倒壊シミュレーションを実施する．得られた解析結果と，日本建築学会等による悉皆調査の被害統計データとを比較することで，提案するモデリング手法の妥当性および広域倒壊解析の有用性について検証する．

Conventional macro-simulations using multi-degree-of-freedom models struggle to represent member-level failures and collapse behaviors, while detailed micro-simulations face high computational and human costs for large-scale applications. To overcome these issues, we developed a methodology that automatically generates finite element frame models from CityGML data and analyzes them using the Adaptively Shifted Integration (ASI)-Gauss method. Furthermore, to accurately reflect realistic structural characteristics, storey stiffness and storey shear strength are calculated based on the required wall length stipulated by the Building Standard Law and the statistical wall sufficiency ratio for each construction period. The cross-sectional parameters of structural members, such as columns and braces, are then reverse-calculated to satisfy these storey properties. Finally, the proposed method is applied to a city-scale collapse simulation of Mashiki Town during the 2016 Kumamoto Earthquake.