まとめ 免震構造は、建物と地盤・基礎の間に積層ゴムなどの免震装置を設置して、地面と建物を絶縁することで建物に地震の揺れを直接伝えない構造のことをいいます。地震が起きた際には、建築物の揺れは地面の揺れよりも3分の1から5分の1にまで著しく減少することができます。建築物自体の揺れが少ないため、内部に設置されている家具の転倒も少なく室内の被害を大きく減少させることができます。このように免震構造を採用することによって安全性を大きく向上させることができます。 また、免震構造は大地震時でも建物の機能を維持することができるため、特に企業の事業継続性(BCP)を考えた場合は現在のところ最良の方法となります。特に新潟県中越沖地震(2007年7月)では、大手自動車工場の生産ラインの継続性の欠如が大きな経済的損失となったため、部品工場の免震化の事例も増えています。 設計者は地震に対しての安全性ばかりでなく、資産価値や事業継続性の観点からも耐震性能がどうあるべきかを考え、建築主と対話しながら設計を進めていくことが必要になります。 さくら構造の制震(制振)構造について、より詳しく知りたい方は、 「免震・制震・地震応答解析」 をご覧ください。
25倍)や耐震等級3(耐震等級1の1.
免震構造の普及に伴い、今や大手設計事務所やゼネコンだけが手掛けるものではなくなりました。地方や中小の企業でも免震構造の設計を行うようになっています。 免震構造の設計で最も重要なのは 「免震層」 の設計です。免震層は建物の基礎や建物下部に設置され、地震の力を上部の建物に伝えにくくするための層です。 免震層には 「免震装置」 と呼ばれる巨大なゴムや鋼製のレールなど、様々なものが使われています。それぞれの装置の組み合わせにより、免震層より上にある建物の揺れ方は大きく変化します。 ただ、誰が設計するかによって、大幅に免震層の仕様が変わるわけではありません。地震時の性能やコストを考慮すると、 自ずと適正な範囲が決まってくる からです。 免震層の基本的な性能と、免震装置の特徴について見ていきましょう。 免震層の設計の基本となる数値 世の中にはすでにたくさんの免震建物が建てられています。先人達が積み重ねてきた知見があるため、通常の建物同様、免震構造の設計においても「大体これくらい」というオーダーが存在します。 固有周期 一番よく言われるのが 「固有周期4秒」 という数値です。 固有周期とは揺れが一往復するのにかかる時間で、免震構造において最も重要視される値です。建物の揺れ方を端的に表す指標だからです。 免震建物以外の建物では一般的に建物高さ(m)に0. 02~0. 03を掛けた値が固有周期(秒)になります。高さ30mなら0. 建築構造形式を知ろう！耐震構造、制震構造、免震構造の違いとは？. 6~0.
地震の揺れが軽減されることで、建物や人命を守れるのが最大のメリットですが、実際の揺れより建物の揺れが小さくなれば、家具などの転倒を防ぐこともできます。これにより、地震後にすぐに普段の生活に戻ることができます。 この免震装置は、どちらかというと、これまでは高層ビルや美術館などをはじめとする公共施設など、大きな建物に設置されることの多い装置で、一戸建て住宅への設置はまだそれほど多くありません。 以前の記事、 阪神・淡路大震災を乗り越えた!ーNさんの家編ー でも触れましたが、阪神・淡路大震災のときに、建物が倒壊しなくても、タンスや本棚が倒れてきて、ケガをしたり、亡くなった方がとても多かったという調査結果が発表されています。 ケガをして避難することができず、その後発生した火事によって、亡くなった方もかなりの数だったようです。また、ケガをしなくても、割れた食器やガラスが床に散乱して、後片づけがとても大変だっという話も聞きました。こういった被害を少なくしたいという考えから、免震装置は住宅にも取り付けられるように、いろいろと改良されたわけです。 制震装置とは、どんなもの? 制震装置は地震のエネルギーを吸収し、建物や人命の安全性を高めようとする装置のことです。 これが制震装置の一例。各階の壁の中に設置されます 写真/旭化成ホームズ(ヘーベルハウス) 免震装置が基礎と建物の間に取り付けるのに対し、制震装置は壁の中に設置します。壁の表面は壁紙などによって仕上げられますから、家の完成後には見えなくなります。壁の中に隠れた制震装置が揺れを軽減し、建物の変形などをコントロールし、損傷を小さくしてくれるのです。 装置の仕組みや住宅の規模、プランにもよりますが、制震装置は1軒の住宅に、数カ所取り付けるものが多いようです。 制震装置についても、いろいろな製品が研究・開発されており、形状や素材にもいくつかの種類があります。例えば、主に特殊な鋼を使ったもの、高減衰ゴムを使ったもの、アクリル樹脂を主原料としたものなどがあります。 制振装置のメリットや特徴は?
包絡解析法とは 包絡解析法とは、建物への入力エネルギーと免震層の吸収エネルギーのバランスを考慮することで、免震層の応答変位や応答せん断力係数を予測する解析法です。免震構造は、免震層に地震動のエネルギーを集中させる明快な構造なので、地震動による建物への入力エネルギーが免震層で全て吸収されると仮定できます。そのため、…… 2. 地震時の入力エネルギー 免震建物への入力エネルギーを計算してみましょう。建物基礎部には、免震層としてアイソレータとダンパーを使用し、地震エネルギーの吸収は免震層のみで起こるものとします。この時、入力エネルギーと吸収エネルギーは以下の式で表されます。 W e (t)+W p (t)=E(t) ここで、W e (t)はアイソレータの弾性ゆがみエネルギー、W p (t)はダンパーの消費エネルギー、E(t)は地震動による建物への入力エネルギーです。いずれも、時間(t)の関数です。計算を簡略化するために、免震建物は1自由度系振動モデル(一方向のみに振動する)と仮定します(図1)。 図1:1自由度系振動モデル 地震動による免震建物への入力エネルギーは以下の式で表されます。 ここで、…… 3. 地震時の応答モデル 包絡解析法では、アイソレータの復元力特性は弾性型、ダンパーの復元力特性は完全弾塑性型を有していると仮定します(図2)。弾性型では荷重に比例して変形量が増大します。完全弾塑性型は、ある荷重までは比例して変形量が増え、ある変形量以上では荷重が増えないモデルです。 図2:弾性型と完全弾塑性型に荷重を加えた際の変形量 このようなモデルでは、最大変形量δ max が生じたときのアイソレータとダンパーの吸収エネルギー量は以下のように表されます。 4. 免震構造とは. ベースシア係数とは ベースシア係数とは、地震時の建築物の最下層に生じるせん断力を建築物の重量で割った値(層せん断力係数)です。図4に、多質点系振動モデルを示しました。一般的に、…… 5.
建物はすべて「構造」で支えられています。柱や梁などの構造がしっかりしていてはじめて、建物は機能や安全を維持できます。構造は、人間の体で言えば骨格に当たる重要な要素で、台風や地震など自然の脅威から建築を守る役割を担っています。特に地震国・日本ではその重要度が高いことは言うまでもありません。 建物を支える構造形式には耐震構造・制震構造・免震構造があります。ここでは免震構造はどのような構造なのかを理解して頂き、その設計方法について説明します。 1. 免震構造とは 免震構造は、建物と基礎の間に積層ゴム等の免震装置を設け、地震による揺れが直接建物に伝わらないようにした構造です。つまり地震によって地盤が激しく揺れても、建物は地盤の揺れに追随せずゆっくり動くために、大地震時に構造体が損壊することはほぼ無く、建物が傾くといった地震の被害はほぼなくなります。 例えば、倒れてはいけない収蔵物を入れる美術館や博物館の収蔵庫の揺れの抑制や、ユサユサと揺れることで生じる建物の変形によって、天井などの仕上げ材が落下したり、ひびが入ったりすることへの被害及び損害への対策ができます。 ※1999年以降2017年までの免震建物及び制振建物の棟数のデータ集積結果/一般社団法人日本免震構造協会より 以上の特徴により、防災拠点施設や文化財建築物など、高度な耐震性能を要求される建物によく使用されています。 ただし、免震装置そのものは、地震のエネルギーを一手に引き受けることになり、大きな変形を伴うため、免震装置自体の強度や維持管理の方法、動きに追従するためのとりあい部分の隙間の大きさ(クリアランス)や設備配管の材質、動きを吸収する機構の設置など、さまざまな設計上の工夫が必要です。 この免震構造には大きく分けて、「基礎免震」と「中間層免震」にがあり、メリット及びデメリットは以下になります。 2. 免震構造の設計方法 免震構造は地震応答解析(時刻歴応答解析)という複雑で高度な設計(難易度が高い)が求められ、構造設計の様々な局面では、経験を積んだ構造設計者の判断が必要となります。この地震応答解析とは、地盤や建物の各部がどのような力を受けるかなどを調べるために、地盤および建物・構築物を適切な解析(計算)モデルに置き換え、設計用の地震動を計算し、各位置が受ける力と揺れの大きさを算出することです。 また、免震構造の構造安全性の確認を行う場合は、「告示」「性能評価(大臣認定)」「評定」「レビュー」のいずれかの方法があります。 「告示」は、平成12年建設省告示第2009号の第6に書かれた方法(「告示第6の方法」といいます)で免震建築物を設計した場合には、一般的な検証方法として確認申請のみで済みます。ただし、告示第6の方法を適用するためには条件は次の三つになります。 「告示」以外で免震構造物の確認申請を行う場合は、構造安全性を地震応答解析(時刻歴応答解析)によって確認する必要があるため、国土交通大臣の認定(性能評価)を受ける必要があります。また「評定」「レビュー」については任意となります。 3.
住宅購入を検討している人にとって耐震性は要チェック項目です。 耐震構造や免震構造はどこが異なります。 日本で起きた地震と、それに国がどのような耐震対策をとってきたかを振り返り、本当に地震に強い家はどんな家なのかをまとめました。 日本の地震事情と地震対策の必要性 世界有数の地震国といわれる日本ですが、最近でも次々と地震が発生しています。 これまでどのような大地震が起きたか、その被害を取り上げます。 また、何かと話題になることが多い南海トラフ地震についても紹介します。 地震大国だからこそ、地震対策を講じた住宅が必要不可欠なのです。 まさに備えあれば憂いなしです。 昭和・平成で起きた大地震 いままで起きた主な大地震の震度(マグニチュード)及び被害をまとめました。 1964年 新潟地震 震度7. 5 死者26名 家屋全壊1, 960軒 家屋半壊6, 640軒 家屋浸水15, 297軒 1978年 宮城県沖地震 震度7. 4 死者28名 負傷者1, 325名 家屋全壊1, 183軒 家屋半壊5, 574軒 道路損壊888か所所 山崖崩れ529か所 1995年 阪神淡路大震災 震度7. 3 死者6, 434名 負傷者43, 792名 家屋全壊104, 906軒 家屋半壊144, 274軒 全半焼7, 132軒 2011年 東日本大震災 震度9. 0 死者15, 884名 行方不明者2, 633名 負傷者6, 179名 家屋全壊129, 198軒 家屋半壊254, 238軒 死者の90%以上が最大40mに達した津波による水死 2016年 熊本地震 4月14日震度6. 何が違う？耐震・免震・制震の違いとメリットデメリット. 5 4月16日震度7. 3 死者49名 負傷者1, 676名 家屋全壊4. 620軒 家屋半壊12, 290軒 土砂災害136件 火災16件 南海トラフ地震の脅威 南海トラフとは 南海トラフとは、静岡県の駿河湾から紀伊半島の南側。土佐湾から九州東方沖まで連なる深さ4000メートル級の海底の溝(トラフ)をいいます。 フィリピン海プレートと日本列島がのっているユーラシアプレートとの境界にあります。 南海トラフ地震は過去にもあった 南海トラフ地震が起これば東日本大震災以上の甚大な被害を受ける? 南海トラフ地震が発生すれば、震度9. 0クラスの巨大地震が太平洋沿岸の広いエリアでたて続けに起き、東日本大震災以上の甚大な被害を受けるといわれています。 10mを超える大津波も予想されます。 1944年の東南海地震、1946年の南海地震も南海トラフ地震?
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