免震

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免震(めんしん)は、構造設計(とくに建築構造)の概念であり、地震力を抑制することによって構造物の破壊を防止することを意味する。

これと比較すべき概念としてまず挙げられるのが耐震である。耐震は、地震力を受けても破壊しないという意味であり、構造的に頑丈であること・偏心が小さいことなどを目指して安全をはかることである。簡単にいえば耐震地震力を受けても壊れない(耐える)ことを指し、免震地震力をなるべく受けない(免れる)ことを指すのである。この他にも制振という概念があり、これは構造体内部に震動を吸収する装置を組み込むことで構造物の破壊を防止することをさす。特に近年の大型建築物などでは、免震・制振・耐震すべてを考慮し、技術を組み合わせることで安全性を高めている。

免震技術の概要[編集]

狭義の免震では、地盤や床との絶縁のみを行うが、建築物の場合には基礎部分に免震工事を行い、震動を吸収するためのダンパーと組み合わせられることが多い。

地盤等との構造的絶縁[1]
鉛直方向に構造物を支持しつつ水平方向に柔軟に変位可能なアイソレータ(isolator)を設置することで、地盤(もしくは他に土台となるもの)の動きに追随しないで済むようにする。建築では、金属板とゴムを交互に重ねた積層ゴムアイソレータが広く使われるが、他にもボールスライドレールなどで滑らかな移動を可能とするタイプがある。最近では空気圧を利用し建物全体を基礎の一部とともに浮かせることで、エネルギーを建物に伝えないAIR断震という技術が出ているが、建築基準法では構造上、免震とは認められていない[2]
震動の吸収
ダンパーなどを用いて震動エネルギーを吸収する。粘性流体を用いたオイルダンパー、金属の塑性変形を利用した鉛ダンパーや鋼材ダンパーを設置することで震動を減衰する。
  • 鉛ダンパー(=履歴型制震ダンパー)
主として基礎部分に用いられる。鉛が塑性変形することで減衰力を発生し、あらゆる方向の振動に対応できる。地盤と構造的に絶縁するための積層ゴムアイソレータと組み合わせることが多い。
  • オイルダンパー(=粘性型制震ダンパー)
シリンダー型ダンパーを大型化したもの。制震機構のためにあらゆる部位に使われる。
  • 制震壁
ダンパーの機能を組み込んで層間変位を吸収する壁。このほか、ブレースなどにもダンパーの機能を組み込んだものが開発されている。

効用[編集]

免震技術の最大の目的は、大地震の際の人命や財産の被害を防ぐことである。しかし、建築物の用途によっては、小規模な地震による地盤の震動を防止することも望まれる。工場においては、小規模な地震であっても精密な製品や機械の動作に影響をもたらすことがある。そのため、たとえ大地震の危険の殆どない地域であっても、工場に免震を行うことで、製品の不良率を下げていることがある。

建築以外でも、機械や設備に免震性能が要求されることがある。たとえば、データセンターなどではサーバマシンにダンパーやアイソレータで免震措置を施し、衝撃によるデータの損失を防いでいることが多い。近年ではデータセンター等のスペック表示において「免震」が強調されている。また、個人ユーザや小規模サーバ運用者向けにも、特にハードディスクなど衝撃に弱いハードウェアの損傷を防ぐための免震台が製造されている。

既存建築物等の免震化[編集]

既存建物を免震化することを免震レトロフィットという。歴史的な価値を認められた建造物の多くは、免震技術などない時代に建てられたものである。それらの保存のために免震レトロフィット工事が行われている。ただし、躯体をジャッキアップしてダンパーやアイソレータを設置し、場合によっては周囲を掘り下げて基礎に手を加えるなど、免震装置の設置には多大なコストがかかる。

東京・上野の国立西洋美術館ル・コルビュジエ設計)は、1998年(平成10年)に大規模な免震工事を行った。もともと免震構造をもたない建築物であったが、地下部分を含めた建物全体の下に免震機構を設置し、全体を「浮かせる」ような形へと改修したのである。さらに、芸術品を地震から守る措置の一環として、前庭の「地獄の門」などのオーギュスト・ロダン作の彫刻群に免震台を設置した。

住宅の免震化は、工事が難しい・あるいは建物重量が軽いために効果が薄いとされてきたが、近年では住宅メーカーなどの企業、あるいは産学協同プロジェクト等において様々な免震装置や施行技術が開発されている。その方法も、積層ゴムと金属ダンパーの組み合わせや、メカニカルなスライダー方式など多岐にわたっている。既存住宅であっても、上部構造の耐震化に加えて、基礎部分への免震機構の追加という選択肢が登場した。

戸建住宅の免震化は、建物重量が軽いために難しいとされている。住宅メーカーで最初に免震住宅に取り組んだのは三井ホーム。しかし、高額なため普及はしなかった。住宅メーカーで、戸建の免震住宅で大きなシェアを占めているのは、一条工務店積層ゴムスライダーというシンプルな装置を安価で供給することで、普及促進を実現した。その後に、積水ハウス大和ハウス工業と続いている。戸建免震として建物の床下に鉄骨架台と免震装置(ベアリング支承とオイルダンパー)を設置する「シンドCUT」という製品も出ている。

欠点[編集]

  • 地中と杭で繋がっていないので、一般の建物よりも不安定。
  • 横揺れには効果があるが、縦揺れには効果がない場合が多い[3]
  • 強風時での地震では大きな揺れになることがあり、高層ビルなどは倒壊の恐れが指摘されている。
  • 長周期地震動の場合、共振を引き起こして揺れが増幅し、被害がひどくなる場合がある。
  • 高価である。

脚注[編集]

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  1. ^ 古くは神社仏閣等で敷石上に柱を配置することで縦揺れで跳ね上がる事により地表の揺れから絶縁される例がある。また、現在では空気浮上磁気浮上で浮上する方法が開発されている。
  2. ^ したがって、このAIR断震を採用した建築物は違反建築物となる(そもそも建築確認の段階で不適合となり、確認済証の交付が受けられないため、工事に着手することができない)[要出典]
  3. ^ 近年では縦揺れにも効果のある空気浮上式磁気浮上式免震もある。

関連項目[編集]

外部リンク[編集]