耐震構造と免震構造と制震構造
 
 
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地震に耐えるための構造には、耐震構造と免震構造と制震構造の3種類があります。

耐震構造
地震によって建物にかかる力を、建物の強度のみで支える構造のことです。
最も一般的な構造で、住宅の筋かい等もこの考え方の上で成り立っています。
また、免震構造や制震構造でも地震力をゼロには出来ないので、耐震構造を併用することになります。

耐震構造は、大きな地震が来ても倒壊しないことを前提に考えられています。
あくまで倒壊しないことしか考えていないので、建物の変形によって窓が破損したり、ドアが開かなくなったりすることもあります。
また、建物の部材が壊れることで過剰な地震のエネルギーを吸収する場合も多く、壁にヒビが入ったり、梁が損傷したりすることも多いのです。

地震の揺れで建物内部も揺れるので、家具や食器類の倒壊や破損による被害も多くなり、設備関係の損傷も生じます。
また、大きな地震の後では見えない構造部分が損傷していることも考えられるので、構造体のチェックも必要となります。

耐震構造とする場合、大地震の際の構造部分の被害想定によって何段階かのグレードに分けられます。
原子力発電所のような構造部分に少しの傷が入っても問題になる場合には、大地震でも構造が少しも損傷もしないように造る必要があります。

学校や集会場など人が多く集まる建物や重要な建物は、構造部分が多少損傷しても、窓やドアが破損しない程度の変形に抑える必要があります。

住宅のような一般の建物では、構造部分が損壊しても、中の人が押しつぶされて死なない程度に、完全に壊れることを防ぐことを第一として考えます。

住宅で原子力発電並みに損傷しない建物を造ると、構造部分にコストが掛かりすぎたり、開口部分を十分に採れないことにもなるので、普段の快適性と住宅建設コストと耐震性のバランスから現状の構造規定が出来ているのです。
また、どんなに建物の強度を上げても、地震による室内の揺れは小さくならないので、家具による怪我の危険性は残ってしまいます。

そこで、地震の際の建物自体の揺れを抑える構造として、免震構造と制震構造が生まれました。

免震構造
地震の際に、建物の揺れ自体を小さくするような、地面と建物の間に緩衝体を持った構造のことを免震構造と言います。

地盤(基礎部分)と建物の間に、建物の揺れを少なく出来る緩衝体を挟み、その緩衝体で地震による横揺れを10分の1程度(緩衝体によって この割合は異なります)まで減少させます。
緩衝体には、ゴムや鉛を組み合わせた物やばね状の物や半球体と受け皿を組み合わせた物などが使用されます。

免震1

ゴムと鉛の組み合わせでは、ゴムが揺れを減少させて、鉛部分がゴムによる不要な揺れを抑えます。
バネ状の免震は、バネの部分で地震の揺れを吸収するので、揺れのコントロールが少し難しくなります。

滑りを利用する免震は、地震の揺れが大きくなると受け皿状部分だけが動き、上部の半球部分が残される形になるので地震による揺れを抑えることが出来ます。
この考え方は、伝統的な木造住宅の 玉石の上に、玉石に合わせて下部を削った柱を置いていた状態と同じ考え方です。

また、給排水やガス管など設備の配管も動きに対応出来る様に造ります。
地震の揺れ自体を少なくすることが出来るので、建物内部の家具や食器などの倒壊や破損も防ぐことが出来るという効果があります。
大地震が起きても、給水やガスなどが通じている限り、普通の状態で生活できると言う大きな利点があります。

欠点は、建設コストが掛かること(一般的な住宅の大きさでも数百万円の追加)と、免震部分の定期的なチェックが必要な点です。
また、強風時には建物の揺れが大きくなる傾向があり、地震の縦揺れには効果がない免震構造がほとんどです。

制震構造
地震による力を抑制する仕組みを備えた構造のことです。
電気などのエネルギーを用いたダンパーなどで揺れを制御するアクティブ型の免新装置と、エネルギーのかからない物理的な力を制震に利用するパッシブ型に大別できます。

建物が変形して初めて効果を発揮するので、免震構造より揺れを抑える効果は少ないのですが、風による揺れも抑えることが出来るという利点があります。

パッシブ型の制震構造には、建物の上部に重いものを設置して、その反力で揺れを抑える構造や粘性や弾力性の有る材を設置して揺れのエネルギーを吸収する構造など、さまざまな方法があります。
アクティブ型の制震構造には、ダンパー制御や逆振動発生装置など、こちらにもさまざまな方式があり、停電に備えた電源を装備しています。

パッシブ型はメンテナンスがほとんど掛かりませんが、アクティブ型は制震装置と制御するコンピューター両方のメンテナンスが必要になります。
アクティブ型は風に弱い高層ビル向きの構造なので、通常、住宅ではパッシブ型しか使用されません。
住宅では免震構造より安価に設置できますが、地震の揺れを減少させる効果も弱いので、家具の固定など内部の地震対策は必要となります。


コストで考えれば耐震構造がベストですが、大地震時の被害をなくしたい場合は免震構造が一番です。
制震構造は、住宅に使われる構造では揺れを抑える効果が少ないので、大地震での建物の損傷を抑える構造と割り切って使用することが大切です。


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