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長崎県の地震情報(被害想定)と I A U免震  300万アクセス突破 (2001年1月〜 I
AU HP全体)
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■ 長崎県で予想される地震に関する情報
・ 長崎県に被害を及ぼす地震及び地震活動の特徴(地震調査研究推進本部)
○活断層地震に関する情報 ・ 雲仙断層群の長期評価の一部改訂について
(平成18年5月15日)(地震調査研究推進本部) ・ 雲仙断層群の長期評価について (平成17年3月9日)(地震調査研究推進本部)
・2005年3月10日:30年以内の地震確率4% 雲仙断層群南西部(長崎新聞)
○長崎県の防災対策 ・ 総合防災情報ポータル
(長崎県) ・ 地震・津波
(長崎県) ・ 危機管理防災課と消防保安室のページ
(長崎県) ・ 長崎県地域防災計画
(長崎県)
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耐震等級1・等級2の建物は震度6弱以上から全壊可能性
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耐震等級1(建築基準法通り)・耐震等級2 の建物は震度6弱以上から全壊可能性
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説明 (建築基準法・品確法上での扱い) ※下記の「耐震等級4・5」は現行規定ではありません。
※ブラウザの Safari では、帯グラフの文字(震度、galの表示)ずれを起します。
震度4〜5弱 震度6弱
地動加速度:0gal 80〜100gal
300〜400gal程度
耐震・制震住宅 (耐震等級1)
| 無損傷 | 小〜大 至る | 破壊に 可能性 | | | 倒壊・崩壊の可能性■■■■■■■■ |
震度5弱
震度6弱〜6強
地動加速度:0gal 100〜125gal
375〜500gal程度
耐震・制震住宅 (耐震等級2)
| 無損傷 | 小〜大破 可 | 壊に至る 能性 | | | 倒壊・崩壊の可能性■■■■■■ |
震度5弱
震度6強
地動加速度:0gal 120〜150gal
450〜600gal程度
耐震・制震住宅 (耐震等級3)
| 無損傷 | 小〜大破 可 | 壊に至る 能性 | | | 倒壊・崩壊の可能性■■■■■ |
震度5弱〜5強
震度6強
地動加速度:0gal 140〜175gal 525〜700gal程度
耐震・制震住宅 (※耐震等級4)
| 無損傷 | 小〜大破 可 | 壊に至る 能性 | | | 倒壊・崩壊の可能性■■■■■ |
震度5弱〜5強
震度6強
地動加速度:0gal 160〜200gal
600〜800gal程度
耐震・制震住宅 (※耐震等級5)
| 無損傷 | 小〜大破 可 | 壊に至る 能性 | | | 倒壊・崩壊の可能性■■■ |
震度7
地動加速度:0gal 約2400gal※
免震住宅 (良い免震) 上部構造:耐震等級1
| 無損傷 | 損傷の 可能性 |
上記加速度(地表面から建物入力加速度)に関して、被害地震の加速度(地表面加速度)は下記の通り。 ・
1995年阪神淡路大震災(全壊約10万棟)の最大加速度: 818gal
(神戸海洋気象台観測の南北方向) ・ 2004年新潟県中越地震(全壊3175棟)の最大加速度: 2036gal
(川口町観測の東西方向)
→ 詳細説明
上記グラフの、耐震・制震と免震との大きな差は、建築基準法上での扱いが全く違うからです。
すなわち、建築基準法通りでは、 耐震・制震:稀に発生する地震動=震度5弱(80〜100gal程度)に対して無損傷、 極めて稀に発生する地震動=震度6弱(300〜400gal程度)以上では倒壊・崩壊の可能性
免震 :極めて稀に発生する地震動=震度6弱(300〜400gal程度)に対しても無損傷 だからです。
品確法の耐震等級1・2・3の場合でも、上記加速度に対して
・ 耐震等級1は、1.00倍 (建築基準法同等) ・ 耐震等級2は、1.25倍
・ 耐震等級3は、1.50倍 となるだけです。
「無損傷」について、
・ 耐震等級1、 80〜100gal=震度4〜5弱 (建築基準法同等) ・ 耐震等級2、100〜125gal=震度5弱
・ 耐震等級3、120〜150gal=震度5弱 まで「無損傷」となり、これを超えると「破壊」が始まります。
「倒壊・崩壊の可能性」について、
・ 耐震等級1、300〜400gal=震度6弱
(建築基準法同等) ・ 耐震等級2、375〜500gal=震度6弱〜6強 ・
耐震等級3、450〜600gal=震度6強 これを超えると「倒壊・崩壊の可能性」がでてきます。 ⇒
日本各地の震度6弱以上地震発生確率
建築基準法の耐震基準の「極めて稀に発生する地震動/最大級の地震動/大地震動」=300〜400galは、現行の気象庁震度階では震度6弱です。 気象庁の震度階では、約0.6秒周期が数秒間継続した場合※、震度4:25〜80gal程度、震度5弱:80〜140gal程度、震度5強:140〜250gal程度、震度6弱:250〜450gal程度、震度6強:450〜800gal程度、震度7:800gal程度以上
となっています (気象庁「震度と加速度」)。
※現行建築基準法のベースとなっています新耐震(1981年)では、80galで
8kine(一次設計)、400galで 40kine(ニ次設計)が基準となっていました。 すなわち、ω=10 ⇒ T=2π/ω≒0.6秒 で合致します。 またその当時の気象庁震度階は、震度4:25〜80gal、震度5:80〜250gal、震度6:250〜400gal、震度7:400gal以上
でした(当時、この加速度は気象庁震度階級の説明に記載されていました)。 当時の震度6:250〜400galは、数列(震度階算出は「河角の式:震度=2log(加速度)+0.7」に基づく。現在でもその改良式)としておかしく、250〜800galが正しいため、現行の震度階級の大改定時にその点も改定したことから、震度6強と震度7との境界値に、大きなずれが生じました。
現行の建築基準法通りの在来木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造の建物が、震度6強の地震波で実大実験をしますと、下記のように倒壊するのはそのためです。
■
実大実験において耐震等級1(建築基準法通り)・2の建物が震度6強で倒壊
現行建築基準法の耐震基準では、「震度6強から震度7程度に対しても、倒壊等の被害を生じないことを目標」としていますが、耐震等級1(建築基準法通り)・耐震等級2の建物が、「震度6強」地震動を使った実物大実験で、倒壊しました。それも、2009年10月27日に(独)防災科学技術研究所などが行った実物大実験では、耐震等級3に近い、建築基準法の1.46倍の耐力をもつ木造住宅が、震度6強で倒壊しました。
【木造】
★耐震等級1(基準法通り)の木造が実験で倒壊 2004年に、(財)建材試験センターが行った実大実験において、現行の建築基準法通りの木造住宅が、震度6強の地震動(JMA神戸波
NS818gal、3方向100%加振)で倒壊しました。 同実験の論文(2005年日本建築学会大会発表論文
講演番号22003)にも、「建築基準法や品確法の等級1を満たした建物であっても、(中略)兵庫県南部地震のような大地震時に倒壊する危険性を有していることがわかった。
」と記載されています。 → 朝日新聞記事
2006年11月24日
★基準法の1.46倍の耐力(≒耐震等級3)の木造も実験で倒壊
2009年10月27日に(独)防災科学技術研究所などが行った実大振動実験において、建築基準法の1.46倍の耐力(≒耐震等級3)をもつ木造住宅が、震度6強の地震動で倒壊しました。
→ 実験説明 倒壊ビデオ 3階建て木造軸組構法の設計法検証事業の報告
→ 「長期優良」の3階建て木造住宅、震度6強で倒壊 防災研が実験(日本経済新聞
2009年10月28日) → 建築基準法に基づいて建てられた建物は、震度階ではどこまで安全と言えるのか(日刊建設工業新聞
2010年1月7日) → 震度6弱以上の地震発生確率の驚異的上昇とその建物被害(「建築技術」2010年1月号特別記事)
【鉄骨造】
★基準法通りの鉄骨が実験で倒壊 2007年9月に(独)防災科学技術研究所が、実大4階建鉄骨造建物の震動台実験を実施しました。
試験体は、現行の建築基準法で定められる最低限の安全性を満足するよう設計され、鉄骨の構造骨組だけでなく、コンクリートの床・軽量コンクリートの外壁・アルミサッシ・ガラス窓・石膏ボードの間仕切壁・天井など、非構造体と呼ばれる部材も含めて、建物としての主要な要素を全て再現した((独)防災科学技術研究所の説明)。
震度6強の地震動で倒壊しました(倒壊ビデオ、倒壊保護措置付)。
【鉄筋コンクリート造】
★基準法通りの鉄筋コンクリート造が実験で倒壊
2006年1月に(独)防災科学技術研究所が、実大6層鉄筋コンクリート建物の震動台実験を実施しました。
試験体は、縦12m、横17m、高さ16mの6層構造で、70年代のやや古い設計であるが、ただし、建築基準法の現行規定を概ね満足するレベルのものです。震度6強(JMA
Kobe波)の地震動で倒壊しました(実験説明 倒壊ビデオ、倒壊保護措置付)。
以上のように、建築基準法通り、もしくはそれ以上の設計での、木造、鉄骨造、鉄筋コンクリート造が、震度6強の地震動で倒壊しました。
■
実際の地震でも「震度6弱から全壊」=新耐震で全壊被害があった地震から
2003年7月26日宮城県北部の地震以降に、1982年以降の木造(「新耐震」)の全壊被害があった地域の観測点での地震動を下表に掲載します。震度6弱から全壊が始まっています。
 【新耐震で全壊被害があった最近の地震動】 加速度以外の速度、変位のデータが無いものは、時刻歴データを公表していないためです。 全壊棟数の出典は、気象庁「震度に関する検討会
報告書」(平成21年3月)の第1章
さらに、上記の2003年7月26日宮城県北部の地震以降の地震被害と、1995年兵庫県南部地震の西宮市での地震被害とを足し合わせて、「新耐震木造全壊率と計測震度との関係」を下図に掲載します。 震度6弱から全壊が始まっていることが、より明瞭になります。
震度階級と計測震度との関係は以下の通りです。 震度6弱:計測震度5.5〜6.0 震度6強:計測震度6.0〜6.5 震度7:計測震度6.5〜
 【1982年以降建物全壊率-計測震度/出典:気象庁】 青▲は1995
年兵庫県南部地震の西宮市のプロット、 黒●▲は、平成15年の宮城県北部の地震、平成16年(2004 年)新潟県中越地震、平成17年の福岡県西方沖の地震、平成19年(2007
年)能登半島地震、平成19年(2007 年)新潟県中越沖地震、平成20年(2008 年)岩手・宮城内陸地震、平成20年の岩手県沿岸北部の地震
出典は、気象庁「震度に関する検討会
報告書」(平成21年3月) 第1章の
1 - 22頁 震度階級と計測震度との関係:波形記録有無含む全データは第3回検討会資料2-2
20頁より
■ 詳細解説 以下、国交省系雑誌「建築技術」の記事内容等です。
【詳細解説】
・ 詳細解説=「大きな節目の年、耐震基準(安全限界・損傷限界)引上げへ」
【「耐震基準の重大問題」の発生】 ・ 「建築技術」2010年1月号特別記事「震度6弱以上の地震発生確率の驚異的上昇とその建物被害」
・ 「建築技術」2010年4月号特別記事「大きな節目の年、耐震基準の引き上げへ」 国交省系雑誌「建築技術」の、この特別記事では、2009年段階で、「東日本の地震発生頻度が異常である」ことを説明し、「地震非常事態というべき状況」としていました。
【「建築基準法の抜本的見直しのために」/「耐震基準」の歴史から】 ・「建築技術」2011年1月号連載1
「『耐震基準』を歴史的視点から見直す」 ・「建築技術」2011年2月号連載2
「『耐震基準』改定は喫緊の課題」 ・「建築技術」2011年3月号連載3
「『豊かな時代』にふさわしい『耐震基準』のために」 ・「建築技術」2011年4月号連載4
「足元固定構法から足元フリー構法への歴史的転換」 ・「建築技術」2011年5月号連載5
「地震国日本の有史以来の「悲願」実現と「日本復活」への処方箋」
★2011年は大節目の年 ・1920年市街地建築物法施行、 ・1950年建築基準法公布、 ・1981年建築基準法改正(新耐震基準)施行、 建築の法律は、約30年ごとに大改正をしています。 2011年は1981年から数えて30年になります。
★連載第1回
以下のように、連載第2〜4回で、「耐震基準」の、現状の大きな問題を説明しています。それを要約的に説明したのが、連載第1回です。
★連載第2回
1998年法の問題は、阪神・淡路大震災の被災状況から、気象庁が震度階の震度6-7の境界加速度を2倍程度大きく変更したにもかかわらず、「耐震基準」を変えなかったために、震度6強-7程度まで倒壊・崩壊しないという「耐震基準」が、震度6弱程度まで下がった問題です。
★連載第3回
1981年法の問題は、地面の加速度(設計用地震動)を、1924年、1950年法の半分以下にした問題です。これは建物の応答値を1924年・1950年法と同じにしたための問題です。それまでは建物の窓が小さく地面と建物とがほぼ同じにように揺れるに対して、建物の窓が大きくなり地面に対して建物の揺れが大きくなったにもかかわらず、建物の応答値を同じにしたために、地面からの建物への入力加速度を下げてしまったという問題です。
★連載第4回 1920年、1950年法の問題を取り上げます。この2つの法の問題は、588年から1300年以上続いた「足元フリー構法(礎石建て構法,石場建て構法)」の歴史を断ち切ってしまったことです(現在では、ほとんど建てることが困難になっています)。「足元フリー構法」は、地震力を足元で遮断する「免震」といっても良いものです。そのため地震入力が頭打ちせずに、いくらでも地震力が建物に入ってしまうという問題です。この問題は、1998年法、1981年法に比しても、大きい問題です。 連載第4回でのもうひとつの話は、「免震」にもかかわりますが、「長周期地震の共振問題」から「線形理論」「非線形理論」の話をとりあげます。
★連載第5回
3月11日に「平成23年東北地方太平洋沖地震」が発生し、未曽有の大災害となりました。この稿は、地震発生以前にまとめたものです(最低限の書き直しをしました)。「地震国日本の有史以来の「悲願」実現と「日本復活」への処方箋」と題し、今後の日本のための処方箋をまとめました。
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「地震静穏期」の時代では、「倒壊を防ぐ」すなわち「『生命』だけが助かれば」で、良かったかもしれません。
現行「耐震基準」の「損傷限界」
: 損傷しない限界 = 震度5弱程度
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「巨大地震活動期」の時代では、頻発する地震、巨大地震、そして連続する余震に対して、建物はどんどん損傷して破壊されてゆきます。 「巨大地震活動期」の時代では、「『生命』は勿論、建物の『損傷』も守り、家財等の『財産』も保全する」が不可欠になってきます。
「良い免震」の「損傷限界」
: 損傷しない限界 = 震度6弱・強程度
※1
免震の「安全限界」は、上部構造が建築基準法ギリギリの設計の場合は応答値でC0=1.0のところ。 ※2 免震 2400galは、IAU免震建物の実大振動実験の結果に基づく。 ⇒
補足説明
■
現代は、「地震国日本の『悲願』実現」可能な時代です。 そのような技術=「免震」が誕生して、それが可能な時代になりました。まさに、日本列島全体が巨大地震活動期に突入したこの時期に、間にあったのです。東日本大震災についで、首都圏、東海・近畿地方を襲う、第二、第三の大震災までに、どれだけ普及させられるかです。
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戸建の「制震」(制震ダンパー)の効果? ★「損傷限界」アップの効果? 戸建てクラスの実大実験から、「制震」は仕上げ材等の二次部材のエネルギー吸収効果が無くなり、仕上げ材が相当に損傷してから効き始めることもわかってきました。「制震」は仕上げ材等の「無損傷」の効果はありません。
★「安全限界」アップの効果? では、「制震」は損傷を防げないのでしたら、倒壊等を防ぐ効果はあるのでしょうか。 2階建てクラスの戸建住宅の「倒壊」の理由は「共振」なのかどうかです。 現在の戸建住宅の固有周期0.1〜0.3秒に対して、最も全壊率の高い、阪神・淡路大震災でのJR鷹取波の地震卓越周期は、1〜2秒です。「倒壊」の理由は「共振」ではありません。地震の加速度で破壊された後、地震の変位(揺れ幅)で押し倒されているのです。
しかし、「制震」は、共振抑制のダンパーです。共振現象でなければ「共振抑制のダンパー」は役に立ちません。
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建築基準法においても 「免震」は建築基準法による法整備(平成12年建設省告示第2009号)がされていますが、「制震」は未だに法整備がされていませんので、「耐震」と同じで、「耐震」=「制震」です。下記のグラフの通りです。
■結論=「免震」・「制震」・「耐震」の選択 固有周期の短い「戸建住宅」での結論を言うと、同じ金をかけるなら、 仕上げ材の損傷を防げない、倒壊を防ぐ効果も実はよくわからない、「制震ダンパー」よりは、 まずは、「損傷限界」アップ、「安全限界」アップに、より確実な、(「耐震構造」での)「壁量(耐震壁)」を増やす方が得策でしょう。 そして、最良なのは、当然、「損傷限界」格段にアップ、「安全限界」アップの、「免震」です。
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1.免震性能が良い。 悪い免震性能の装置の場合、家具が倒れたり、内外装材が損傷したり、クロスが切れる等の問題が生じます。 今回の震災で、広域で震度5弱以上でした。それで免震しない場合は、クレームの元になります。 「すべり系免震」の場合、震度5弱程度では免震しない可能性があり、クレームの原因にもなりますが、建築基準法通り(ギリギリ)の耐震性の建物では「損傷」が始まります。それは大きなクレームになります。
※1
免震の「安全限界」は、上部構造が建築基準法ギリギリの設計の場合は応答値でC0=1.0のところ。 ※2 免震 2400galは、IAU免震建物の実大振動実験の結果に基づく。 ⇒
補足説明
2.強風時に揺れない。 風揺れ問題を解決しないと、売れるものでありません。風揺れのクレームの方が深刻です。 「風揺れ問題」を放置すると、「免震」が普及しても強風に弱い日本となります。
3.長周期地震に共振しない。 大地震後には、必ず長周期地震が襲ってくると考えられています。 長周期地震に共振しない装置が必要です。 今回の東日本大震災では積層ゴムの免震では共振して被害が出ています。 「関東地方にある大規模施設で天井落下相次ぐ 免震構造の建物でも」(FNN
4月23日)
4.地震後に、建物が元に位置に戻る。 地震後に建物が元の位置から10cm、20cm(またそれ以上)ずれている免震が多い。そのため余震に対応できない危険性があります。地震後に建物が元の位置に戻ることです。 また、このような免震が普及してしまうと、日本中の建物が、地震後に建物位置がずれて、大変です。
5.不同沈下に強い。 今回の東日本大震災では地盤の不同沈下が多く見られました。地盤の不同沈下で基礎が傾くと、免震建物がずれて、免震が効かなくなる免震が多い。基礎がある程度傾いても大丈夫な免震でないといけません。
6.メンテナンスフリー、「電気使用禁止」 戸建て免震の場合、あまりメンテナンスがされません。複雑な装置ではいけません。また、耐久性のあるものでないといけません。 風揺れ固定装置の大臣認定時の基準の地震・強風時等での「電気使用禁止」は、そのひとつです。大地震・台風時には停電になることが多いからです。また、今回の東日本大震災のような長期間の停電、余震の頻発から見て、電源式で対応できるものではありません。 地震はいつ来るかわかりません、場合によっては、数十年後かもしれません。その時に効かないものは意味がありません。
7.価格が安い。
8.実績が多い。強風・地震によって証明されている。
9.「大臣認定」取得等の法律遵守。 免震装置は、「大臣認定」が必要です。未だに「大臣認定」を取得せずに、販売し、建てている免震があります。建築基準法違反として摘発される可能性があります。
【
I A U免震の場合】 ・上記1・2・3・4・5・6・7・8・9
を実現しています。 7 に関しては、需要増加による大量生産によって、より一層の低廉化が図られる見込みです ・実大実験を12回(12棟)を行い、免震性能等の証明をしています。 ・2000年の1号棟から現在までのところ、
I A U免震装置の製品欠陥・故障による、強風、地震(東日本大震災を含む)時の建物被害は、報告されていません。
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■
「発電用原子炉施設」は、以下の通りです。
★ Sクラスの施設(放射性物質内蔵又は内蔵施設に直接関係し、その影響の大きいもの)では、
「損傷限界」:損傷しない限界
= 震度6弱程度※
★
Bクラスの施設(上記において、影響が比較的小さいもの)では、
「損傷限界」:損傷しない限界
= 震度5弱・5強程度※
★
Cクラスの施設(Sクラス、Bクラス以外)では
「損傷限界」:損傷しない限界
= 震度5弱程度※
となっています。
※建物入力値で、1996年改定の気象庁震度、「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針
平成18年9月19日 原子力安全委員会」から、建築基準法の解説書「建築物の構造関係技術基準解説書」の「応答倍率」に基づく(「応答倍率」が小さい場合でも下記グラフの「良い免震」(=IAU免震)の「損傷限界」には遠く及ばない。「免震の効果」です)。
「発電用原子炉施設に関する耐震設計審査指針」から、
水平地震力は、地震層せん断力係数Ciに、次に示す施設の重要度分類に応じた係数を乗じ、さらに当該層以上の重量を乗じて算定するものとする。 Sクラス 3.0 Bクラス
1.5 Cクラス 1.0 ここで、地震層せん断力係数Ciは、標準せん断力係数Coを0.2とし、建物・構築物の振動特性、地盤の種類等を考慮して求められる値とする。
なお、必要保有水平耐力の算定においては、地震層せん断力係数に乗じる施
設の重要度分類に応じた係数は、Sクラス、Bクラス、Cクラスともに1.0 と し、その際に用いる標準せん断力係数Co は1.0 とする。
■
「耐震」・「原子炉施設(Sクラス)」・「免震」・「良い免震」比較
以下のグラフのように、Sクラスの「発電用原子炉施設」であっても、「良い免震」(=IAU免震)の「損傷限界」には遠く及びません。
※1
免震の「安全限界」は、上部構造が建築基準法ギリギリの設計の場合は応答値でC0=1.0のところ。 ※2 免震 2400galは、IAU免震建物の実大振動実験の結果に基づく。 ⇒
補足説明
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「20世紀」の時代は、「倒壊を防ぐ」すなわち「『生命』だけが助かれば」でした。
「損傷限界」:損傷しない限界
= 震度5弱程度
■
「21世紀」の時代は、「『生命』は勿論、『財産』も保全する」です。
「損傷限界」:損傷しない限界
= 震度6弱・強程度
※1
免震の「安全限界」は、上部構造が建築基準法ギリギリの設計の場合は応答値でC0=1.0のところ。 ※2 免震 2400galは、IAU免震建物の実大振動実験の結果に基づく。 ⇒
補足説明
■
「21世紀」の時代は、「地震国日本の『悲願』実現」可能な時代です。 そのような技術=「免震」が誕生して、それが可能な時代になりました。それも大普及直前の段階にまできています。日本列島全体が地震大活動期に突入したこの時期に、地震被害0に向けて「免震普及」のための政策が、即実行される必要があります。東日本大震災についで、首都圏、東海・近畿地方を襲う、第二、第三の大震災までに、それが実行できるかどうかです。残された時間はありません。即実行あるのみです。
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■ I
A U免震導入会社ご紹介
大手ハウスメーカー様、パナソニック電工テクノストラクチャーFC導入会社様、また公表辞退の 導入会社様は除かれています。
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会員 |
会社名 / ホームページ |
所在地 |
TEL |
FAX |
| S
| (株)アプロ | 長崎県長崎市三原3-568 | 095-860-0880 | 095-860-0889 | S
| (有)祐野工務店 * | 長崎県諫早市久山町1777 | 0957-26-0278 | 0957-26-4887 |
| S
| (株)吉田建設工業 | 長崎県南高束郡有明町大三東戊982-3 | 0957-68-0222 | 0957-68-3891 |
2階建て戸建て住宅クラスでの、免震と制震と耐震の比較を行います。
以下のグラフのように耐震・制震と、免震とは、全く水準が違うものです。
これは、建築基準法上での扱いが全く違うからです。 すなわち、
耐震・制震:稀に発生する地震動=震度5弱(80〜100gal程度)に対して無損傷、 極めて稀に発生する地震動=震度6弱(300〜400gal程度)以上では倒壊・崩壊の可能性
免震 :極めて稀に発生する地震動=震度6弱(300〜400gal程度)に対しても無損傷
だからです。 ⇒
日本各地の震度6弱以上地震発生確率
震度4〜5弱※4 震度6弱※4 地動加速度:0gal
80〜100gal※1 300〜400gal程度※1
耐震・制震住宅 (耐震等級1)
| 無損傷 | 小〜大 至る | 破壊に 可能性 | 倒壊・崩壊の可能性 |
震度5弱※4
震度6弱・6強※4 地動加速度:0gal
100〜125gal※1※5 375〜500gal程度※1※5
耐震・制震住宅 (耐震等級2)
| 無損傷 | 小〜大破 可 | 壊に至る 能性 | 倒壊・崩壊の可能性 |
震度5弱※4 震度6強※4 地動加速度:0gal 120〜150gal※1※5
450〜600gal程度※1※5
耐震・制震住宅 (耐震等級3)
| 無損傷 | 小〜大破 可 | 壊に至る 能性 | 倒壊・崩壊の可能性 |
震度7※4 地動加速度:0gal 約2400gal※6
上記加速度(地表面から建物入力加速度)に関して、被害地震の加速度(地表面加速度)は下記の通り。 ・
1995年阪神淡路大震災(全壊約10万棟)の最大加速度: 818gal
(神戸海洋気象台観測の南北方向) ・ 2004年新潟県中越地震(全壊3175棟)の最大加速度: 2036gal
(川口町観測の東西方向)
■ 地震力の伝達
以下の比較での「制震」は、戸建て住宅クラスによく使われる「ダンパー型パッシブ制震」です。
耐震:
地震力が1階にそのまま入り、2階は1階の柱・壁で地震力が増幅します。 制震: 地震力が1階にそのまま入り、2階は1階の柱・壁で地震力が増幅しますが、1階の柱・壁に組み込まれた
ダンパーでその増幅を抑制することを想定していますが、大手ハウスメーカーの行なった下記実大実験結果
から、戸建てクラスの「制震」では、ほとんど地震力の低減効果は期待できないということがわかりました。
つまり、地震力の低減効果では、耐震≒制震ということです。 免震:
地震力を1階下などに設けられた免震装置でカットします。 耐震≒制震に比べて圧倒的な地震力低減効果
が得られます。 耐震 | 制震 | 免震 | 筋かい等により地震に耐える
| ダンパーにより地震力増幅を低減 但し、戸建住宅ではほとんど効果無し 大手ハウスメーカーの実大実験では 効果見られず | 建物と地面を絶縁 耐震≒制震に比べて 圧倒的な地震力低減効果 |
■ 地震・暴風対応比較 免震・制震・耐震の、通常の建物の場合、下表のように、建築基準法の構造設計荷重(許容応力度等計算※1)としての地震力・風圧力も違います(在来木造などの仕様規定もそれに準じています)。
「免震」だけが別格の位置づけになっています。
| 耐震住宅 | 制震住宅 | I
A U免震住宅 |
上部構造 (建物本体)
| 中程度の地震動※1 中程度の暴風※1 対応 | 中程度の地震動※1 中程度の暴風※1 対応 | 最大級の地震動※1 最大級の暴風※1 対応※2 |
基 礎
| 中程度の地震動※1 中程度の暴風※1 対応 | 中程度の地震動※1 中程度の暴風※1 対応 | 最大級の地震動※1 最大級の暴風※1 対応 |
地 盤
| 液状化対応無し | 液状化対応無し | 最大級の地震動※1 に対する液状化 対応※3 |
ここで
・ 「中程度の地震動」とは、 80〜100gal程度※1で、震度4〜5弱※4 ・ 「最大級の地震動」とは、300〜400gal程度※1で、震度6強〜7(国交省
気象庁旧震度/震度6弱気象庁新震度※4)
・ 「中程度の暴風」とは、 50年に一度の暴風※1
・ 「最大級の暴風」とは、500年に一度の暴風※1 であり、下表のようになります。
また、「耐震住宅・制震住宅」で、品確法の耐震等級1・2・3の場合でも、上記加速度に対して
・ 耐震等級1は、1.00倍※5
( 80〜100gal=震度4〜5弱※4)
・ 耐震等級2は、1.25倍※5
(100〜125gal=震度5弱※4)
・ 耐震等級3は、1.50倍※5
(120〜150gal=震度5弱※4) であり、下表との差は生じません。
| 耐震住宅 | 制震住宅 | I
A U型免震住宅 |
上部構造 (建物本体)
| 震度4〜5弱※1 50年に一度の暴風※1 対応 | 震度4〜5弱※1 50年に一度の暴風※1 対応 | 震度6強〜7※1(6弱)※4 500年に一度の暴風※1 対応※2 |
基 礎
| 震度4〜5弱※1 50年に一度の暴風※1 対応 | 震度4〜5弱※1 50年に一度の暴風※1 対応 | 震度6強〜7※1(6弱)※4 500年に一度の暴風※1 対応 |
地 盤
| 液状化対応無し | 液状化対応無し | 震度6強〜7※1(6弱)※4 に対する液状化 対応※3 |
「免震」だけが別格の水準となっています。
すなわち 耐震・制震住宅は、震度4〜5弱(耐震等級3でも震度5弱)で
「損傷限界」=損傷が始まる段階に至るのに対し、 免震(IAU免震)住宅は、「最大級の地震動」=震度6強〜7※4でも
「損傷限界」に至りません。 また、「最大級の地震動」(加速度300〜400gal程度)では、
免震(IAU免震)住宅は、「損傷限界」=損傷が始まる段階にまだ至らないのに対し、
耐震・制震住宅は、これを超えた場合、倒壊・崩壊の可能性が出てきます※1。 ⇒
Q&A1 2 3 4
※1 2007年度版 建築物の構造関係技術基準解説書/国土交通省住宅局建築指導課他監修、及び1997年度版建築物の構造規定/建
設省住宅局建築指導課他監修に基づく。 最大級の地震動/大地震動=300〜400gal、中程度の地震動/中地震動=80〜100gal となっています。
「最大級/中程度の暴風」とは、再現期間にして概ね500年/50年に相当する暴風。 地震対応に対しては、「IAU免震住宅」「制震住宅」「耐震住宅」共に短期許容応力度内。
暴風対応に対しては、「IAU免震建物」は材料強度内、「制震住宅」「耐震住宅」は短期許容応力度内。 「500年に一度の暴風(=最大級の暴風)」に対しても、IAU免震建物は風で移動しないことを前提としています。 ※2 上部構造に関しては、4号建築で構造計算省略の場合を除く。 ※3 200gal
で液状化しない地盤であること。400gal 程度で液状化の可能性がある場合は、必ず地盤改良等を行います。 ※4 「300〜400gal
程度で、震度6強〜7」は、上記※1の「1997年度版建築物の構造規定」参照。 気象庁震度階に加速度表示がされ ていた時期があり、「建築物の構造規定」の1997年度版まではそれによるものと考えられる。
現震度階でも、水平加速度で
約0.6 秒周期 数秒間継続の場合は、震度7を除けば合致し、震度4:25〜80gal程度、震度5弱:80〜140gal程度、震度5強:140〜
250gal程度、震度6弱:250〜450gal程度、震度6強:450〜800gal程度、震度7:800gal程度以上。 ※5 必携
住宅の品質確保の促進等に関する法律/国土交通省住宅局住宅生産課監修 参照。 ※6 IAU免震住宅の場合は1994年ノースリッジ地震増幅波では約2400gal
まで損傷限界以内、すなわち、C0=0.2以内である ことを実大実験で確認。
上部構造が C0=0.2以内(無損傷)に納まらない「免震」も世の中にありますのでご注意ください。
⇒ Q&A5
■ 耐震等級1・2・3の耐震・制震住宅が「損傷限界」に達する地震の遭遇回数
例えば、1999年1月1日〜 2008年12月31日の10年間で、東日本地方では各県別に下記回数の、耐震等級1・2・3の耐震・制震住宅が「損傷限界」(損傷が始まる段階)に達する地震(震度4〜5弱以上)がありました。 この結果から推計しますと、震度4〜5弱以上の地震に、 今後 50年間で、1県あたり平均 278回も遭遇することにもなります。 今後200年間で、1県あたり平均1112回も遭遇することにもなります。 ⇒
Q&A6 さらに今後、より地震活動が活発化するであろう「地震活動期の日本列島」を考えますと、 200年住宅は勿論、通常の住宅でも「免震」は不可欠なものになっていくものと考えられます。 ⇒
Q&A7
【東日本地方 震度別地震回数表/1999年1月1日〜2008年12月31日/気象庁調べ】 | 震度ごとの10年間の回数 |
震度4以上 10年間 合計 | 震度4以上 50年間 遭遇回数 | 震度4以上 200年間 遭遇回数
| 4 | 5弱 | 5強 | 6弱 | 6強 |
7 | 北海道 | 88 | 4 | 4 | 2 | | | 98 | 490 | 1960 | 青森県 | 12 | 2 | 1 | 1 | | | 16 | 80 | 320 | 秋田県 | 5 | 1 | 2 | | | | 8 | 40 | 160 | 岩手県 | 29 | 1 | 1 | 2 | 1 | | 34 | 170 | 680 | 宮城県 | 41 | 5 | 1 | 4 | 2 | | 53 | 265 | 1060 | 山形県 | 12 | 2 | 1 | | | | 15 | 75 | 300 | 福島県 | 30 | 4 | 1 | | | | 35 | 175 | 700 | 新潟県 | 73 | 11 | 9 | 3 | 3 | 1 | 100 | 500 | 2000 | 茨城県 | 37 | 8 | 1 | | | | 46 | 230 | 920 | 栃木県 | 42 | 2 | | | | | 44 | 220 | 880 | 群馬県 | 11 | 3 | | | | | 14 | 70 | 280 | 埼玉県 | 25 | 3 | | | | | 28 | 140 | 560 | 千葉県 | 27 | 3 | 1 | | | | 31 | 155 | 620 | 東京都 | 260 | 19 | 8 | 6 | | | 293 | 1465 | 5860 | 神奈川県 | 17 | 1 | 1 | | | | 19 | 95 | 380 | 10年間平均/県 | 47 | 4.6 | 2.1 | 1.2 | 0.4 | 0.1 | 55 | − | − | 50年間平均/県 | 236 | 23 | 10 | 6 | 2 | 0.3 | − | 278 | − | 200年間平均 遭遇回数/県 | 945 | 92 | 41 | 24 | 8 | 1.3 | − | − | 1112 |
■ 制震住宅は加速度(地震力)低減効果無し/実大実験
制震構造発売の大手ハウスメーカー2社(M社、D社)が実際の建物を使用した振動実験(実大実験)を行っています。 その実大実験結果から、制震構造は、耐震構造に比べてほとんど加速度(地震力)の低減効果がみられないという結果が得られました。
そのことは下記の日本建築学会論文に発表されています。
・M社の実大実験 M社は、2棟の木質パネル構法建物(A棟:2階建て延床99.4u/B棟:2階建て延床106u)に阪神淡路大震災で最大加速度観測波の神戸海洋気象台観測地震波等を加震して、実大実験を行なっています。 この実験結果から、「加速度については、ほとんど変化が見られなかった」(A棟:下記学会論文講演番号22035)、「全体としては、加速度に与える影響は少ない」(B棟:下記学会論文講演番号22037)ということがわかり、耐震に対して制震はほとんど加速度(地震力)の低減効果が無いということが示されました。
・D社の実大実験 D社は、軽量鉄骨住宅の完全同仕様の耐震棟と制震棟(両棟共に2階建て延床92.7u)とを、世界最大の震動台をもつE-ディフェンス(防災科学技術研究所
兵庫耐震工学研究センター)の震動台上に建てて、阪神淡路大震災で最大加速度観測波の神戸海洋気象台観測地震波等を加震して、「耐震」と「制震」の厳密な比較実験を行っています。 その結果、「X方向の応答加速度は76回目(の加振)※までは耐震棟と制震棟で目立った差はない」、「Y方向についてはそれほど目立った特徴は無い」(下記学会論文講演番号21285)となっています。
相当な回数の加振(76回以上※の地震波による振動実験)をしない限り、耐震と制震とでは応答加速度に目立った差が出ないという結果になっています。 ※この76回という回数は、1回の地震間隔を100年と考えると7600年間、10年と考えたとしても760年となり、一般的な(30〜50年の寿命の)住宅は勿論のこと、200年住宅でも、地震力低減において制震は全く効果が無いということになります。
詳細は、 M社の論文は日本建築学会大会学術講演梗概集2005年9月講演番号22035,22036〜22037 D社の論文は日本建築学会大会学術講演梗概集2007年8月講演番号21284〜21285
に掲載されています。
★結論を言えば ・「構造躯体」だけでも、現状の戸建住宅の固有周期が短いため、「制震」はあまり効果がありません。それを証明しているのが「M社の実大実験」です。 ・さらに、本来の建物の状態、「仕上材料」を入れた本来の建物状態では、内部外部の「仕上材料」が、エネルギー吸収材(ダンパー)となりますので、それらがかなり破壊(強震動の地震回数77回目)してからでないと、つまり建物が損傷してからでないと、制震材料(ダンパー)は効きません。それを証明しているのが「D社の実大実験」です。
・結論を言えば、「構造躯体」だけでもあまり効果がなく、「仕上材料」を入れた本来の建物状態では、もっと効果が無いということです。
■
制震住宅(制震ダンパー)の効果? ★「損傷限界」アップの効果? 以上の戸建てクラスの実大実験から、「制震」は仕上げ材等の二次部材のエネルギー吸収効果が無くなり、仕上げ材が相当に損傷してから効き始めることもわかってきました。「制震」は仕上げ材等の「無損傷」の効果はありません。
★「安全限界」アップの効果? では、「制震」は損傷を防げないのでしたら、倒壊等を防ぐ効果はあるのでしょうか。 2階建てクラスの戸建住宅の「倒壊」の理由は「共振」なのかどうかです。 現在の戸建住宅の固有周期0.1〜0.3秒に対して、最も全壊率の高い、阪神・淡路大震災でのJR鷹取波の地震卓越周期は、1〜2秒です。「倒壊」の理由は「共振」ではありません。地震の加速度で破壊された後、地震の変位(揺れ幅)で押し倒されているのです。
しかし、「制震」は、共振抑制のダンパーです。共振現象でなければ「共振抑制のダンパー」は役に立ちません。
★
建築基準法においても 「免震」は建築基準法による法整備(平成12年建設省告示第2009号)がされていますが、「制震」は未だに法整備がされていませんので、「耐震」と同じで、「耐震」=「制震」です。下記のグラフの通りです。
■ 結論=「免震」・「制震」・「耐震」の選択 固有周期の短い「戸建住宅」での結論を言うと、同じ金をかけるなら、 仕上げ材の損傷を防げない、倒壊を防ぐ効果も実はよくわからない、「制震ダンパー」よりは、 まずは、「損傷限界」アップ、「安全限界」アップに、より確実な、(「耐震構造」での)「壁量(耐震壁)」を増やす方が得策でしょう。 そして、最良なのは、当然、「損傷限界」格段にアップ、「安全限界」アップの、「免震」です。
実大実験の結果から、建築基準法同等(品確法の耐震等級1)で建てられた木造の「耐震」住宅では、震度6強で倒壊の危険性があります。
耐震等級2〜3でも、連続して襲ってくる余震に対して、安全とは言い切れません。 また、上記比較から、地震力低減において、「制震」はほとんど効果が期待できないことがわかります。
結局、本当の地震対策を考えると、「免震」となります。
ところで、木造住宅・鉄骨住宅等の軽量建物に、この「免震」を装備しますと、風でよく揺れることになります。 台風シーズン以外でも風揺れを起こす可能性はあり、台風時には風揺れで被害が出る可能性もあります。
そのため、木造住宅の免震化のためには、風揺れ問題をまず最初に解決しなければなりませんでした。
台風は毎年何回も上陸し被害をもたらします。
地震に比べて、台風の方が遭遇回数は一桁以上も多いわけですから、風の被害をまず考える必要があります。 また昨今は、地球温暖化の影響のためか、台風だけではなく、台風シーズンで無い時期においても強風被害が多く出ています。
また地球全体の温暖化は、今後さらに、異常気象により(台風シーズン以外でも)強風被害をもたらし、台風の勢力も益々強まるとも言われています。
そのため、木造住宅の免震化のためには、風揺れ問題をまず解決しなければなりませんでした。 風揺れ問題を解決していない免震が普及すればするほど、日本の住宅は風に対して弱い住宅になっていきます。
それでは、日本の住宅にとっての真の解決にはなりません。 風と地震の両方を解決をすることによって、はじめて台風と地震に強い日本の住宅が可能になるわけです。
それを I A
U が解決したのです。
■
I A U免震=地震と台風に対して「夢の技術」の実現
|
■ 地震と台風に対して「夢の技術」の実現 大地震の地震の揺れを1/16
に低減し、500年に1度の台風による風揺れさえも抑え込む「夢の技術の実現」を、画期的な低価格で、実現いたしました。 それが
IAU免震システムです。 ■ 地震の揺れを1/16に、震度7また史上最大加速度地震波さえも震度4に
政府中央防災会議の被害想定では広域に予測され、現行の建築基準法通りで建てられた耐震住宅では倒壊の危険性があります、震度6強以上の揺れに対し、加速度を1/10
(耐震2階の揺れに対して 1/16) に、震度4に低減可能な免震装置が可能になりました※1。 →
阪神大震災最大加速度波による耐震・免震比較
震度7の地震でも震度4に低減できる場合もあります※2。 →
震度7を震度4に 世界で観測史上最大加速度地震波の増幅波さえも震度4に低減します。 →
史上最大加速度を震度4に 新潟県中越地震ではM5以上の地震が26回連続して起こりましたが、そのような連続地震・余震に対応できるものです。 →
Q&A
※1:阪神淡路大震災の最大加速度が観測された神戸海洋気象台観測波の場合。 ※2:震度7には上限がなく、計測震度8以上でも震度7のため、全ての震度7に対して震度4にできるわけではありません。
★地面の揺れに対して 1/10 (阪神大震災での最大加速度波)
★耐震2階の揺れに対して
1/16 (上記の阪神大震災での最大加速度波) ★震度7を震度4に
★世界で観測史上最大水平加速度地震波のさらに増幅波さえも震度4に※
※:2004年当時のものです。実大実験波はさらにその増幅波で3成分合成で 2807galです。東日本大震災では築館[K-NET]で3成分合成で 2933galが観測されましたがほぼ同等です。平成20年岩手・宮城内陸地震において、三成分合成で 4022gal(NS:1143gal、EW:1433gal、UD:3866gal、三成分合成:4022gal)が観測されましたが、水平動においては、この地震波が勝っています。 → 岩手・宮城内陸地震での強震動 岩手・宮城内陸地震では倒壊棟数が異常に少なかったように、上下動が史上最大でも建物倒壊につながっていません。 建物を倒壊させるのは水平動で、水平加速度の大きさです。
■ 風揺れ対策
免震、特に木造等の戸建て免震は、風でよく揺れます。
そのために風揺れ対策が不可欠です。→ 風対策
2004年には上陸後最大瞬間風速 50m/s を超える台風が、7回、日本本土を襲いました。→ 2004年台風
地球の温暖化・異常気象化により、台風は、今後ますます大型で強くなっていくと考えられます。
このような台風に対しても揺れない、500年に1度の台風の揺れさえも抑制※3、しかも、(台風・地震の時には停電がつきものですが、停電でも心配のない)電源不要の完全自動装置を実現しました。
※3:500年再現期待値相当:「2001年版建築物の構造関係技術基準解説書(国土交通省編集)」の307〜308頁参照。
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上記の戸建て住宅用の4つの免震装置のうち、風揺れ固定装置は、500年に一度の台風の風揺れを抑制し、その強風時の固定及び地震時の解除を全自動で行い、且つ電源等を全く必要としない画期的な装置です。
戸建て住宅用免震=軽量建物用免震は、風揺れ問題の解決に尽きるといっても良いほど、軽量建物用免震にとって難しい問題でした。
その風揺れ問題を、全自動で且つ電源を使用しない形で解決したのです。 またこの風揺れ固定装置は、風揺れ固定装置として日本で最初の大臣認定製品です。 |
■ 風揺れ固定装置 → 風揺れ固定装置
★ 500年に1度の暴風に対して風揺れ抑制 IAU免震建物では風揺れ固定装置によって、500年に1度の暴風※に対しても風で揺れることはありません。
※500年再現期待値相当の暴風 ★ 電源不要・完全自動 500年に1度の暴風に対しても、風揺れ固定装置によって建物と基礎とは固定され風揺れを防止し、地震時には固定が解除され免震が開始します。
この一連の動作を、電源不要で完全自動で行います。 ・ 自動解除、自動復帰 地震時に自動解除した風揺れ固定装置は、地震終了後自動で元の固定状態に戻ります。
そのため、地震直後の強風にも対応でき、手動式の製品のような人為的トラブル(不在時に機能しない、地震後固定し忘れる等)もありません。 ・ 停電等への対応
この風揺れ固定装置は電源等を使用せず、地震時の固定解除と地震後の復帰を完全自動で行うため、電気を使用する製品のような停電等(大地震時、台風時は広域で停電になります)によるトラブルもありません。
■ 従来の免震問題の解決 現状の「免震」の問題
1.長周期地震に共振 2.縦揺れ時に建物が浮き上がる
3.地震後も揺れ続ける 4.地震後、元の位置に戻らない
5.地震後、元の位置に戻らないために余震・連続地震に対応できない
6.風で揺れる 7.風揺れ固定装置が電気式または手動式
8.強風時、建物が浮き上がる 9.強風後も揺れ続ける
10.強風後、建物が元の位置からずれる 11.敷地が不同沈下した場合、免震建物が動き出してずれる
12.定期的な潤滑油の注油を必要とする 13.確認申請だけでは建てられない
14.間取りに制約がある 15.敷地一杯に建てられない
16.設計に時間がかかる 17.工事期間が長い
を、IAU免震では、解決しています。 ■
地震被害根絶のための「夢の技術」の誕生 以下の地震が全て、50年以内に90%以上の確率で襲ってくるといわれています。 ・首都圏直下地震M7前後 ・東海地震M8.0 ・東南海地震M8.1 ・南海地震M8.4〜8.6 また政府中央防災会議等での被害想定も以下のように甚大なものであります。 ・東海地震:全壊46万棟、死者約1万人、経済的被害37兆円 ・東海・東南海・南海地震同時発生:全壊96万棟、死者2万8000人以上、経済的被害81兆円 ・首都直下地震:全壊85万棟、死者1万2000人以上、経済的被害112兆円 首都直下地震と東海・東南海・南海地震同時発生の場合の経済的被害は合計で約200兆円にもなります。 国家予算2年分を軽く上回ります (以上の想定地震内容は現在政府機関で改定中です。⇒ 上記「最新の地震情報」 参考資料 参照)。 今世紀前半に確実に襲ってくるであろう以上の大地震によって、未曾有の大災害に見舞われる可能性を持っています。
また、1995年の阪神淡路大震災では、死者6,434人の8割以上が、全壊棟数約10万棟の建物倒壊それも木造住宅の倒壊による圧死者でした。 ところが日本の住宅のほとんどが木造住宅です。
その木造住宅に免震を装備すれば台風時に風に揺れ大変な状況になります。 それを解決しなければ、台風は毎年何回も上陸するわけですから、台風の方が遭遇回数は何倍も大きく、台風の被害を多く受けます(昨今は、地球温暖化の影響のためか、台風だけではなく、台風シーズン以外でも強風被害が相次いでいます。
また地球全体の温暖化は、今後さらに、異常気象をもたらし、台風の勢力も益々強めるとも言われています)。 風揺れ問題を解決していない免震が普及すればするほど日本の住宅が風に弱い住宅となってしまいます。
それでは、(台風と地震の双方の甚大な被害を受ける)日本の住宅にとっては真の解決になりません。 風と地震の両方の解決をすることによって、真に台風と地震に強い日本の住宅が可能になるわけで、それを見事に解決したわけです。
そして、この技術は、震度7の地震の揺れさえも震度4にしてくれるわけですから、地震被害は0にできます。 また、500年に1度の暴風に対しても風で揺れません。
この技術が普及すればするほど、風にも強く地震にも強い住宅が日本に建ってゆき、日本の住宅から地震被害、強風による被害がなくなるわけです。 そして、この技術は、鉄骨建物、工場、体育館等の軽量建物全てに使用できます。 →
中軽量建物用免震システム これらの建物も(風揺れ問題、高い免震性能が得られない等で)従来免震が困難な領域でした。
木造住宅とこのような軽量建物をあわせますと、日本の全建設面積の約7割となります。 それら建物の免震化が可能になったわけです(このことは、従来の免震では、過半以上の建物が対応できないということを意味しています)。
今世紀前半にほぼ確実に襲ってくる地震までに残された時間はさほどありませんが、今後建設量を増やしていけば、まだ十分に間に合う可能性があります。 そしてこの免震が普及していけば、将来、(震度7の揺れさえも震度4にしてくれるわけですから)、日本の建物から地震被害がなくなることも夢でなくなるわけです。
「地震列島日本から地震被害0列島へ」転換できる「夢の技術」が誕生したのです。
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