※このページの全てのグラフのスケールは合わせています。また、グラフの色も共通で、灰色の波が地震入力加速度、朱色の波が耐震の2階の応答加速度、黄色の波が制震の2階の応答加速度、青色が免震の2階の応答加速度です。
| Q 建築基準法通りで建てられた耐震住宅は、震度6強の地震波で倒壊するというのは本当ですか?
|
A 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。
(財)建材試験センターが実施した実大木造住宅振動実験において、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は、阪神淡路大震災の神戸海洋気象台観測波(震度6強)で倒壊しました。
(財)建材試験センター中央試験所内に設置している「木質構造建築物の振動試験研究会」(委員長
坂本 功慶応大学教授)が、平成16年から平成18年度にかけて実大木造住宅振動実験を実施した結果、建築基準法同等の、品確法の耐震等級1で建てられた耐震住宅は、阪神淡路大震災で神戸海洋気象台で観測されました震度6強の地震波で倒壊しました。
また耐震等級2でも躯体に相当な被害が出ました。
同実験の報告論文=2005年日本建築学会大会発表論文(講演番号22003)にも
「標準的な仕様で、壁量が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。
→ 木造住宅実験、耐震基準内でも倒壊? 産学研究会(朝日新聞
2006年11月24日)
→ 2005年日本建築学会大会学術講演梗概集 講演番号22001、22002、22003〜22013
また、1回の加振実験で倒壊を免れた場合でも、2回目の加振実験で倒壊する場合が多々あります。
→ 2回目加振実験映像(評点1.5≒耐震等級3※)
/ 在来木造住宅震動台実験の概要
/ (防災科学技術研究所)
東海地震クラスの1923年9月の関東大震災M7.9では、(阪神大震災クラスの)M7以上の余震が2日間で5回連続して起こりました(翌年1月まで入れると6回)。
このように余震まで考慮に入れて、数回の加振実験をして耐震性を確認しないと、本当の意味で安全とは言えません。
それに比べて(IAUの)免震建物の加振実験では、100波以上の地震波を入れて安全であることを確認しています。
※「耐震診断による耐震等級(構造躯体の倒壊等防止)の評価指針(案)」/国土交通省
●
耐震等級2の耐震住宅でも、震度6強で倒壊
耐震等級2で建てられた木造の耐震住宅も、実大振動実験において震度6強で倒壊しました。
(独)防災科学技術研究所などが実施した実大木造住宅振動実験において、耐震等級2(品確法)で建てられた耐震住宅が、震度6強で倒壊しました。
→ 「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)
| Q 耐震構造と免震構造との違いについて説明してください。 |
A 耐震構造は、建物が地震と共に揺れます。
免震構造は、地震が起きても揺れにくい構造で、建物に及ぼす地震の力を小さくします。 また、耐震構造は、地震力を小さくできずに2階床上では逆に増幅されます( 3階床上ではもっと増幅されます)。(揺れ比較
ご参照)
この動画が動かない場合は、更新ボタンをクリックしてください。
1995年阪神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での実大実験結果から、地震入力に対して、2階床面の加速度を、I AU型免震は、約1/10に低減します。
通常、耐震は、1.5倍〜2.5倍増幅します。
この神戸海洋気象台観測波での、耐震/免震比較の実大実験では、下記グラフのように、2階床面の加速度を、耐震に対して I
AU型免震は、約1/16 に低減しています。(応答加速度比較
ご参照)
→ 建基法通りの耐震では倒壊
→ 免震・制震・耐震の比較 T U 要約版(PDF)
→ 性能とコストによる免震・制震・耐震との比較
※ gal :加速度単位で、重力加速度1Gは、981galです。 kine :速度単位で、cm/秒で、100kineは、秒速1mです。
| Q 理想の免震である「完全免震」について説明してください。
|
A
理想の免震である「完全免震」について説明しますと、
★ 応答加速度(絶対加速度)= 0gal
完全免震の絶対加速度(止まった位置=不動点位置からの計測)は、地震で地面が揺れていても、建物は全く揺れていない状態(地震入力が無い状態)ですので、絶対加速度は
0galです※1。
★ 応答変位(絶対変位)= 0mm
完全免震の絶対変位(止まった位置=不動点位置からの計測)は、地震で地面が揺れていても、建物は全く揺れていない状態(地震入力が無い状態)ですので、絶対変位は
0mmです。 → 参考Q&A
免震技術の目標は、この完全免震に近づけることですが、
IAU型免震の場合、地震入力に対して1/10程度(阪神大震災最大加速度観測波等の場合)となりますので、かなり不動点状態に近づきます。 絶対加速度 0gal、絶対変位
0mmに近づきます。
→ 免震映像1
/ 免震映像2※2=映像の建物の下の赤茶色の鉄骨部分を「地面」と考えてください。
その鉄骨部分(地面)が激しく左右に動いても、建物は、あまり左右に揺れていません。 かなり完全免震に近いものです。
→ 参考Q&A / 参考Q&A
※1 gal :加速度単位で、重力加速度1Gは、981galです。
※2 免震映像1
:地震波(加速度750gal 速度119ineの正弦波)による実験ビデオ、 免震映像2 :阪神・淡路大震災最大加速度観測波の神戸海洋気象台観測波の増幅波(NS:823gal
EW:604gal UD:365gal 3成分合成:941gal (0.96G))による実験ビデオをご覧になりたい方はクリックしてください。
RealMovie形式
160KB CPU300MHz以上、メモリ128MB以上、モデム56Kbps以上を推奨します。 詳細はこちらを参照。推奨環境以下でご覧になるとコマ飛び等を起こしスムーズな映像がご覧になれません。
| Q 「悪い免震」か「良い免震」かの免震性能の判定について教えてください。
|
A
「悪い免震」か「良い免震」かの免震性能上の判定は、まず、応答低減率・倍率(=応答加速度/地震入力加速度)でわかります。
例えば、阪神淡路大震災の最大加速度観測波=神戸海洋気象台観測波の最大加速度(818gal)に比べて、1/10※か 1/5
か 1/3 かなどでわかります。 当然、1/10 が良い免震です。 1/10 → 1/5 → 1/3 の順で悪くなってゆきます。 「完全免震」なら、1/∞=0
となります。
また、実大実験のビデオの動きで、地面に対して建物がいかに止まっているかでわかります。 1/10位になると建物がかなり止まってきます。
悪い免震ですと、建物がかなり左右に揺れます。 → 参考Q&Aの「免震映像」参照
また、実大実験をしてみないと本当の免震性能はわかりませんので、実大実験をしていないものは、実は性能は?です。 IAUの場合は12回(12棟の建物で)の実大実験をして、それも1回の実験で100波以上の地震波を入れる場合もあり、そのような多数の地震波で免震性能を確認をしてきました。
当初の頃は、理論値と実験値に相当の乖離があるもので、実験を重ねるごとに、免震装置の改良だけでなく、理論の修正も行い、実験値との乖離もなくなります。 そういう意味で実験をしていない、理論だけものは、実は正確な免震性能はわからないものです。
※ 耐震建物の2階に比べて、1/10 といっている免震もあります。 耐震建物の応答倍率が2倍とするなら、その免震は地震入力に比べて、1/5 です。
1/10 に比べて2倍程度悪い性能のものですのでご注意ください。 → 参考Q&A
| Q 一般的な2階建て戸建て住宅クラスでの、「免震」と「制震」と「耐震」との比較をして下さい。 |
A 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 |
| Q 一般的な2階建て戸建て住宅クラスでは、「耐震・制震」と「免震」とでは、前提としている地震力が全く違うと聞きましたが? |
A その通りです。
2階建て戸建て住宅クラスといいますか、通常の建物では、「耐震・制震」と「免震(IAU免震)」とでは、(構造計算の基本となっています許容応力度計算時に)前提としている地震力が格段に違います。
「免震(IAU免震)」だけが特別の位置づけになっています。
●
地震・暴風対応の比較
免震(IAU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(IAU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型免震住宅 |
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※1 500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※1 500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 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。
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)
※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型免震住宅」「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型免震建物」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型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型免震住宅の場合は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&A
| Q 「耐震・制震」の通常の建物の場合、地震動の前提としている「中程度の地震動」(加速度
80〜100gal程度、震度4〜5弱)を超えた場合、地震時に生じた変形は元に戻らず、構造躯体(構造耐力上主要な部分)に損傷が始まるということですか? |
A その通りです。
「耐震・制震」の通常の建物が前提(許容応力度等計算)としている「中程度の地震動」(加速度
80〜100gal程度、震度4〜5弱)を超えた場合には、地震時に生じるの変形は元に戻らず、構造躯体(構造耐力上主要な部分)に損傷が始まるということです。
すなわち、「中程度の地震動」(加速度
80〜100gal程度、震度4〜5弱)までは、構造躯体の弾性範囲で元の位置に戻り、損傷もありませんが、 それ(損傷限界)を超えた場合は、構造躯体の弾性範囲を超えて、損傷が始まるということです※。
※ 上記注参照。
| Q 「耐震・制震」の通常の建物の場合、地震動の前提としている「中程度の地震動」(加速度
80〜100gal程度、震度4〜5弱)を超えた場合、地震時に生じた変形は元に戻らず、構造躯体(構造耐力上主要な部分)に損傷が始まるということですが、品確法の耐震等級1・2・3の場合はどうなのですか。
耐震等級3でも、震度5弱程度で損傷が始まることは変わらないと聞いたのですが? |
A
その通りです。 説明しますと、
・ 「中程度の地震動」とは、加速度 80〜100gal程度※1で、震度4〜5弱※4
であり、
また、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
・ 耐震等級2は、1.25倍※5
・
耐震等級3は、1.50倍※5
程度で
・ 耐震等級1は、 80〜100gal=震度4〜5弱※4
・
耐震等級2は、100〜125gal=震度5弱※4
・
耐震等級3は、120〜150gal=震度5弱※4
となり、やはり震度5弱程度です。
耐震等級3でも、震度5弱程度を超えた場合、地震時に生じた変形は元に戻らず、構造躯体(構造耐力上主要な部分)に損傷が始まるということです。
「免震(IAU免震)」が、前提(許容応力度計算/この段階までは損傷が生じない)としている「最大級の地震動」=加速度300〜400gal程度※1
震度6強〜7※4に比べてあまりにも小さい値です。 すなわち、「免震(IAU免震)」だけが別格の位置づけになっています。
※1※4※5 上記注参照。
| Q 「耐震・制震・免震」の通常の建物の場合の、「損傷限界」(これを超えると損傷の可能性)と「安全限界」(これを超えると倒壊・崩壊の可能性)について説明してください。 |
A 「中程度の地震動」、「最大級の地震動」ごとに説明します。
・「中程度の地震動」(加速度 80〜100gal程度※1、震度4〜5弱※4)
で、
耐震・制震住宅は、「損傷限界」=損傷が始まる段階に至り、これを超えると、損傷の可能性が出てきます※1。
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。
・「最大級の地震動」(加速度300〜400gal程度※1、震度6強〜7※4)
で、
耐震・制震住宅は、「安全限界」=倒壊・崩壊が始まる段階に至り、これを超えると、倒壊・崩壊の可能性が出て
きます※1。
免震(IAU免震)住宅は、「損傷限界」=損傷が始まる段階にまだ至りません。
損傷段階・倒壊崩壊段階について、耐震・制震住宅(耐震等級1〜3)と免震住宅とを比較しますと、下図のようになります。
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)
IAU型免震住宅の場合は、1994年ノースリッジ地震増幅波の約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(※6)。
⇒ Q&A
※1※4※5※6 上記注参照。
| Q 免震時に破壊を起こす「免震」もあるとのことですが、そのことについて教えてください。
|
A 免震時に上部構造(建物本体)の応答加速度が、200gal≒0.2Gを超え、標準せん断力係数C0=0.2以内(無損傷)に納まらない、つまり、通常の建物の「損傷限界」(損傷が始まる段階)を超えてしまう「免震」も、世の中にあります。
ある「すべり系の免震」の場合、安全限界(これを超えると建物の倒壊・崩壊が始まる)の400galを超えても免震しなかった場合もあります(「すべり系の免震」の場合、摩擦係数が大きく、環境条件による値の変化も大きいからです)。
「転がり系免震」に比べて、「すべり系免震」は免震性能が悪いので、そのことのチェックは必要です。 すなわち、上部構造(建物本体)の応答加速度が、200galを超えるかどうかです。
「転がり系免震」でも、稀にありますので、そのことのチェックは必要です。 建物本体(上部構造)を「耐震等級3」としている免震は要注意です。
IAU型免震住宅の場合は、1994年ノースリッジ地震増幅波の約2400gal
まで、すなわち、C0=0.2以内であることを実大実験で確認しています。
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4〜5弱※4 震度6弱※4
地動加速度:0gal 80〜100gal※1 300〜400gal程度※1
免震住宅 (悪い免震1) 上部構造:耐震等級1
| 無損傷 | 小〜大 至る | 破壊に 可能性 | 倒壊寸前に免震スタート |
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
免震住宅 (悪い免震2) 上部構造:耐震等級1
| 無損傷 | 小破壊 に至る | | 中・大破壊して免震スタート■■■■ |
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
免震住宅 (悪い免震3) 上部構造:耐震等級1
| 無損傷 | | | 小・中破壊して免震スタート■■■■■■■■■ |
地動加速度:0gal 加速度は免震により異なる※6
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 |
震度7※4
地動加速度:0gal 約2400gal※6
I
A U免震住宅 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)
IAU型免震住宅の場合は1994年ノースリッジ地震増幅波の約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。
※1※4※5※6 上記注参照。
⇒
解説 詳細解説
| Q 耐震・制震住宅は、震度4〜5弱程度で損傷限界としますと、その程度の地震は頻繁に起こっていますので、そのたびに建物が傷んでいくことになります。
通常の寿命の住宅でも「免震」は勿論必要だと思われますが、特に200年という超長期対応の、「200年住宅」では、遭遇回数を考えますと、震度6強〜7程度でも損傷限界以内の「免震」しか方法が無いのではないですか。 |
A その通りだと思います。
例えば、2004年1月1日〜
2008年12月31日の5年間で、東日本地方では各県別に下記回数の「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、「損傷限界」(損傷が始まる段階)に達する震度4〜5弱以上の地震に、
今後 50年間で、1県あたり平均230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920回も遭遇することにもなります。
このような耐震・制震住宅の被害及び資産価値の低下を考えますと、さらに今後益々地震活動が活発化するであろう「地震活動期の日本列島」の状況を考えますと、
通常の耐久年数の住宅でも「免震」は不可欠なものと考えられますが、
特に、200年住宅を考えた場合は、「免震」しか方法が無いように思われます。
【東日本地方 震度別地震回数表/2004年1月1日〜2008年12月31日/気象庁調べ】 | 震度ごとの5年間の回数 |
震度4以上 5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 | 28 | 1 | 4 | | | | 33 | 330 | 1320 |
青森県 | 7 | | | 1 | | | 8 | 80 | 320 |
秋田県 | 3 | | 1 | | | | 4 | 40 | 160 |
岩手県 | 14 | 1 | 1 | 1 | 1 | | 18 | 180 | 720 |
宮城県 | 16 | 1 | 1 | 1 | 1 | | 20 | 200 | 800 |
山形県 | 8 | 1 | | | | | 9 | 90 | 360 |
福島県 | 22 | 3 | 1 | | | | 26 | 260 | 1040 |
新潟県 | 68 | 9 | 9 | 3 | 3 | 1 | 93 | 930 | 3720 |
茨城県 | 22 | 6 | 1 | | | | 29 | 290 | 1160 |
栃木県 | 26 | 1 | | | | | 27 | 270 | 1080 |
群馬県 | 9 | 3 | | | | | 12 | 120 | 480 |
埼玉県 | 15 | 3 | | | | | 18 | 180 | 720 |
千葉県 | 16 | 2 | 1 | | | | 19 | 190 | 760 |
東京都 | 15 | | 1 | | | | 16 | 160 | 640 |
神奈川県 | 11 | 1 | 1 | | | | 13 | 130 | 520 |
5年間平均/県 | 19 | 2.1 | 1.4 | 0.4 | 0.3 | 0.1 | 23 | − | − |
50年間平均/県 | 187 | 21 | 14 | 4 | 3 | 1 | − | 230 | − |
200年間平均 遭遇回数/県 | 747 | 85 | 56 | 16 | 13 | 3 | − | − | 920 |
※10年間平均からでも
また、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。
この結果からでも、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。
5年間平均以上の結果となっています(また、1999年1月1日〜
2003年12月31日を見ますと、東日本より西日本で、大地震、2000年鳥取県西部地震 M7.3 震度6強、2001年芸予地震 M6.7 震度6弱等が起こっています)。
【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 |
| Q 資産価値についてお尋ねしますが、耐震・制震住宅は、震度4〜5弱程度で損傷限界としますと、その程度の地震は頻繁に起こっていますので、そのたびに建物が傷んでいくことになります。
通常の寿命の住宅を考えた場合でも、建物の資産価値保全のためには、「免震」は必須のように思われますが。 |
A その通りだと思います。
上記説明のように、通常の住宅(耐震・制震住宅)が「損傷限界」(損傷が始まる段階)に達する震度4〜5弱以上の地震に、
☆今後 50年間で、
1県あたり平均230回も遭遇( 5年間平均からの推計)
1県あたり平均278回も遭遇(10年間平均からの推計)
☆今後 200年間で、
1県あたり平均 920回も遭遇( 5年間平均からの推計)
1県あたり平均1112回も遭遇(10年間平均からの推計)
することにもなります。
このような地震遭遇回数での、通常の住宅(耐震・制震住宅)の被害及び資産価値の低下を考えますと、さらに今後益々地震活動が活発化するであろう「地震活動期の日本列島」の状況を考えますと、
50年程度の通常の寿命の建物でも、「免震」は、資産価値の保全のためには不可欠なものと考えられます。
さらに、「最大級の地震動」※4でも「損傷限界」に至らないことまで考慮しますと、「免震」はより一層不可欠なものとなります。
また、200年住宅を考えた場合には、絶対必須条件と言ってもよいかもしれません。
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)
IAU型免震住宅の場合は、1994年ノースリッジ地震増幅波の約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(※6)。 ⇒
Q&A
※1※4※5※6 上記注参照。
| Q 震度6強の地震波による、一般的な2階建て戸建て住宅クラスでの、IAU型免震と制震と耐震との比較をしてください。
|
A 震度6強の地震波による、一般的な2階建て戸建て住宅クラスでの、IAU型免震と制震と耐震との比較を行います。
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(
なお、戸建て住宅クラスでは、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、制震構造は、耐震構造に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています)。
震度6強の想定東海地震波を例にとって説明しますと、
耐震・制震ともに2階では、地震入力以上の、震度7になり、
IAU型免震では2階でも、地震入力以下の、震度4になります。
このように大きな差が出てきます。 以下に表で整理しました。
|
| 耐震住宅※ |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 加速度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力加速度 | 震度6強 |
※ 建基法通りの耐震では震度6強で倒壊
→ 免震・制震・耐震の比較 T U 要約版(PDF)
以上のことから、
免震は、地震入力自体を低減するものですが、
制震は、地震入力を低減するものではなく、地震入力による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みますと、戸建てクラスでは、ほとんど増幅抑制効果を期待できませんでした。
| Q 大手ハウスメーカーの行なった制震建物と耐震建物の比較実大実験では、ほとんど加速度(地震力)の低減効果がみられなかったとか? |
A
その通りです。
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。
A 構造体だけの実大実験をして、建物全体において制震効果があるといって良いものかどうかです。
すなわち、2次部材(サイディング等の外装材・石膏ボード等の内装材)まで入れた、完成した建物での実大実験をしないと、本当の効果はわからないということです。
構造体のみでは僅かに制震効果があったとしても、この2次部材まで入れると、耐震構造との差がほとんど無くなる、そのことを上記大手ハウスメーカーの行なった実大実験は明らかにしているからです。
これは、2次部材が、緩衝材・ダンパー等の役割を果たして、(場合よっては、かなり大きな)制震効果を持っているためです (これは一般の耐震構造全てに当てはまる話です)。
そのため、この2次部材を無視した実大実験では、本当のところはわからないからで、2次部材を省いた実験値を、そのまま完成した建物にも当てはめて、効果があるように表現をしている場合は、誇大広告、それも著しい誇大広告になる場合があります。
| Q 2階建て戸建住宅クラスでの、「免震」と「制震」と「耐震」の揺れを、1階・2階の震度で比較して下さい。 |
A 2階建て戸建住宅クラスでの、 IAU型免震と制震と耐震の比較を、地震の震度ごとに数値解析結果(免震は実大実験結果)で行います。
比較条件は、下記の比較条件をご参照下さい (詳細は、免震・制震・耐震の比較を参照)。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
● 1階同士の比較 ⇒ 建物全体としての損傷・倒壊の可能性については下記「2階同士の比較」参照
IAU型免震と制震と耐震の、1階同士の震度と加速度の比較を行います。
下表のように、制震は、耐震と全く同じです。 免震は制震に比べても格段の効果を持ちます。 gal
:加速度単位で、重力加速度1Gは、981galです。
| 地震の震度 |
1階床面における震度 |
| 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 震度4 104gal
156gal | |
震度5弱 208gal
313gal |
| 震度5強 417gal
521gal 625gal
| | 震度6弱 730gal
834gal
1042gal
| | 震度6強 1251gal
1459gal
1668gal 1876gal
| | 震度7 2084gal
2293gal 2376gal
| |
| 震度4 104gal
156gal | |
震度5弱 208gal
313gal |
| 震度5強 417gal
521gal 625gal
| | 震度6弱 730gal
834gal 1042gal
| | 震度6強 1251gal
1459gal 1668gal
1876gal | |
震度7 2084gal 2293gal
2376gal
| |
| 震度4 104gal
156gal | |
震度5弱 208gal
313gal |
| 震度5強 417gal
521gal 625gal
| | 震度6弱 730gal
834gal 1042gal
| | 震度6強 1251gal
1459gal 1668gal
1876gal | |
震度7 2084gal 2293gal
2376gal
| | |
強震動時の応答値比較は以下のようになります。
「耐震」
= 「制震」 = 地震入力 >> 「IAU型免震」
●
2階同士の比較 (建物全体としての損傷・倒壊の可能性も示しています)
IAU型免震と制震と耐震の、2階同士の震度と加速度の比較を行います。
下記グラフのように、パネル構法、2×4、在来木造新築(固有周期 0.15秒)の場合ですと、制震は耐震に比べ顕著な効果があるとは言えません。 免震は制震に比べても格段の効果を持ちます。gal
:加速度単位で、重力加速度1Gは、981galです。
| 地震の震度 |
2階床面における震度 |
| 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 震度4 104gal
156gal | |
震度5弱 208gal
313gal |
| 震度5強 417gal
521gal 625gal |
| 震度6弱 730gal
834gal
1042gal
| | 震度6強 1251gal
1459gal 1668gal
1876gal | |
震度7 2084gal 2293gal
2376gal
| |
| 震度4 150gal |
| 震度5弱 耐震等級1
損傷恐れ※ 222gal耐震等級2
損傷恐れ※ 296gal耐震等級3
損傷恐れ※ | | 震度5強 441gal |
| 震度6弱 585gal
736gal 875gal
1026gal耐震等級1
倒壊恐れ※ |
1170gal 震度6強
耐震等級2
倒壊恐れ※ 1461gal耐震等級3
倒壊恐れ※ | 1758gal 震度7
2056gal 2342gal
2638gal 2791gal
2895gal 2950gal
| |
| 震度4 121gal
| 182gal 震度5弱
耐震等級1
損傷恐れ※ 242gal耐震等級2
損傷恐れ※ 耐震等級3
損傷恐れ※ | 362gal 震度5強
486gal | |
震度6弱 608gal 728gal
850gal
|
971gal 震度6強
耐震等級1
倒壊恐れ※ 1211gal 耐震等級2
倒壊恐れ※ 1457gal耐震等級3
倒壊恐れ※ | 1700gall
震度7 1943gal 2187gal
2309gal 2504gal
2591gal
| | |
※ 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、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、及び「住宅の品質確保の促進等に関する法律」に基づく。
★耐震等級1では、建物の応答加速度が、
200gal≒0.2G(標準せん断力係数C0=0.2以内)を超えると、損傷の可能性。
1000gal≒1.0G(標準せん断力係数C0=1.0以内)を超えると、倒壊の可能性。
★耐震等級2では、建物の応答加速度が、
250gal≒0.25G(標準せん断力係数C0=0.25以内)を超えると、損傷の可能性。
1250gal≒1.25G(標準せん断力係数C0=1.25以内)を超えると、倒壊の可能性。
★耐震等級3では、建物の応答加速度が、
300gal≒0.3G(標準せん断力係数C0=0.3以内)を超えると、損傷の可能性。
1500gal≒1.5G(標準せん断力係数C0=1.5以内)を超えると、倒壊の可能性。
強震動時の応答値比較は以下のようになります。
「耐震」
≒ 「制震」 > 地震入力 >> 「IAU型免震」
【比較条件】
制震は、戸建て住宅クラスで一般的に使われるダンパー型パッシブ制震を想定しています。
免震の加速度は、実大実験での値で、震度はその加速度値(水平2方向)から気象庁計測震度計算を行い、気象庁の震度(水平2方向)を算出しました。
耐震・制震は、数値解析結果で、解析モデルとして、建物の固有周期を耐震・制震ともに
0.15秒とし、減衰定数を耐震の場合は 5% 制震の場合は 15%とし、1質点モデルで時刻歴応答解析での加速度(2階建て建物での2階相当)を水平2方向でまず算出し、気象庁計測震度計算を行い、気象庁の震度(水平2方向)を算出しました。
地震波は、以下の通りです(地震波は、IAU型免震との比較条件を同一にするためにIAU型免震の実大実験で使用したものです)。
・1994年ノースリッジ地震M6.7での、タルザナ観測波の増幅波(EW:114kine NS:1324gal EW:2376gal UD:1435gal NSEW合成:2377gal 3成分合成:2450gal(2.5G)、水平2方向で震度7)から、EW方向を基準にし、EW:5kine・7.5kine・10kine・15kine・20kine・25kine・30kine・35kine・40kine・(以降10kineごとに作成、75kineのみ追加)・・100kine・110kine・114kineまでの波を、EW方向・NS方向共に作成し、応答加速度および震度を求めて比較を行いました(
IAU型免震のみ、EW:114kineの実大実験値を使用)。
| Q 想定東海地震で、2階建て戸建て住宅クラスの2階での、IAU型免震と制震と耐震との比較をしてください。 |
A 東海地震想定波M8.0(3成分合成:1.07G)での、
IAU型免震と制震と耐震の2階建て住宅クラスの2階同士の比較を行います。 → 地震波ごとの性能の比較
比較条件の詳細は比較条件をご参照下さい。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
(このページの全てのグラフのスケールは合わせています。また、グラフの色も共通で、灰色の波が地震入力加速度、朱色の波が耐震の2階の応答加速度、黄色の波が制震の2階の応答加速度、青色が免震の2階の応答加速度です。)
●耐震の場合※
震度6強の揺れを、耐震建物の2階において、震度7に増幅し、
地震力を、 2.53倍に増幅します。
※
建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。
●制震の場合
震度6強の揺れを、制震建物の2階において、震度7に増幅し、
地震力を、1.66倍に増幅します。
● IAU免震の場合
震度6強の揺れを、免震建物の2階において、震度4に低減、
地震力を、 1/10に低減します。
● IAU免震・耐震の比較
IAU型免震は、耐震に対して1/25に地震力を低減します。
● IAU免震・制震の比較
IAU型免震は、制震に対して1/16に地震力を低減します。
● IAU免震・制震・耐震の比較
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震と耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.66倍、耐震は2.53倍に増幅します。
この結果、 IAU型免震は、制震に対して1/16、耐震に対して1/25に応答加速度を低減します。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 ※1 | | 気象庁 震度 |
構造 | | 地震力増幅率 | | 気象庁 震度 |
東海地震想定波(静岡)
NS:824gal EW:925gal UD:465gal 3成分合成:1052gal |
925gal | 6.2 |
6強 |
耐震※2 |
2341gal | 2.53 |
6.9 | 7 |
| 制震 |
1535gal | 1.66 |
6.6 | 7 |
| |
94gal | 0.10 |
4.4 | 4 |
※1 gal :加速度単位で、重力加速度1Gは、981galです。
※2 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。
● 性能とコストによる IAU免震・制震・耐震の比較 → コスト等の比較
以上の検討から、想定東海地震の震度6強の揺れに対して2階で
耐震・制震ともに、地震入力以上の、震度7になっています。
IAU型免震では、地震入力以下の、震度4になっています。
さらに、性能とコストによる比較も行います。
下記の地震入力低減効果とコストの関係のグラフにおいて、
・ グラフの縦軸の「地震入力低減効果」とは、地震入力加速度に対する建物(2階床面応答加速度の増幅率の逆数によって表しています。 応答加速度が地震入力加速度の1/10であれば、効果は“10”となります。
1を超える場合に地震入力に対する低減効果があるということになります。
・ グラフの横軸のコストは、「耐震」を 0基準とし、「制震」を
50万円〜150万円、「免震」を 260万円〜350万円として、目盛られています(建坪20坪、総2階では40坪での比較)。
・ グラフ中の〔 〕内の値は、上記の検討結果による建物の応答加速度(EW方向)を示します。
★2階同士での比較
下記比較グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して16倍、耐震に対して25倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、
価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 →
詳細は性能とコストによる免震・制震・耐震比較参照
★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。
★1階同士の比較+2階同士の比較
よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較まで加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較以上にさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。
2階同士での比較
→
「性能差を機構上の違いによって説明」
【比較条件】
制震は、戸建て住宅クラスでよく使われるダンパー型パッシブ制震を想定しています。
免震の加速度は、実大実験での値で、震度はその加速度値(水平2方向)から気象庁計測震度計算を行い、気象庁の震度(水平2方向)を算出しました。
耐震・制震は、数値解析結果で、解析モデルとして、建物の固有周期を耐震・制震ともに
0.15秒とし、減衰定数を耐震の場合は 5% 制震の場合は 15%とし、1質点モデルで時刻歴応答解析での加速度(2階建て建物での2階相当)を水平2方向でまず算出し、気象庁計測震度計算を行い、気象庁の震度(水平2方向)を算出しました。
地震波は(地震波は、比較条件を同一にするためにIAU型免震の実大実験で使用したものです)、
・東海地震想定波M8.0での、静岡市想定波(NS:;71kine NS:824gal EW:925gal UD:465gal NSEW合成:1042gal 3成分合成:1052gal(1.07G))です。
| Q 戸建て住宅クラスの「制震」と一般的な「免震」の性能の差を、機構上の違いによって説明してください。
|
A
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」と一般的な「免震」の性能の差を、機構上の相違と応答スペクトルによって説明します。
・ 「免震」は、固有周期を伸ばす装置により、固有周期を伸ばして免震させ=地震入力よりも低減させ(下グラフ「加速度応答スペクトル※1」参照)、共振域での共振による増幅を抑えるためにダンパー(下グラフ「加速度応答スペクトル※1」の減衰定数10〜20%参照)を使用しています。
地震入力よりも低減させるという免震効果は、固有周期を伸ばす事によって得られます※2。
免震※2 = 固有周期を伸ばす装置 + ダンパー → 地震入力以下にする効果有り
制震※3 = ダンパー → 地震入力以下にする効果無し
・ 戸建て住宅クラスに一般的な「ダンパー型パッシブ制震」は、固有周期を伸ばす装置をもたず、ダンパーのみの使用で(下グラフ「加速度応答スペクトル※1」の「制震住宅の領域」の減衰定数10〜20%参照)※4、1階の柱壁等の構造によって2階(以上)へ伝わる加速度が増幅する現象=共振現象を抑え込むもので、そのために、1階には効果がなく、2階(以上)における効果で、またその2階(以上)においても、免震のような、地震入力(地面)よりも低減させるという効果は持ちえません。
→ 参照Q&A
※1 グラフの横軸が建物または免震システムの固有周期、グラフの縦軸が応答加速度(≒2階建ての場合の2階床面の加速
度)で、建物の減衰定数(5%〜20%)ごとの固有周期と応答加速度との関係を表しています。 一般の建物、固有周期を
もつ免震建物の応答加速度を調べるのによく使われるグラフです。
※2 IAU型免震は、非線形の装置のためこの理論では解析できません。
※3 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」
※4 厳密に言えばダンパー等の減衰材によって固有周期は僅かに伸びますが、免震効果を生じさせるほどのものでは全くあ
りません。
また、以下の比較のように、
・ 阪神淡路大震災の最大加速度地震波で、免震・制震・耐震の比較
・ 東海地震想定波で、免震・制震・耐震の比較
・ 震度7の地震波で、免震・制震・耐震の比較
・ 世界で観測史上最大水平加速度地震波で、免震・制震・耐震の比較
地震に対する性能において、
IAU型免震と比較しますと、「制震」は、一桁性能の劣ったもので、またそのコストパフォーマンス(下記グラフ参照)においても全く水準の違うものです。
免震のような、地震入力(地面)よりも地震力を低減させるという効果を持たないものですから、
決して「免震」の先をゆくものではありません。 真の地震対策を望むなら「免震」となります。
● 東海地震想定波(約1.1G)での IAU型免震・制震・耐震比較
2階同士での比較
【上記グラフ説明】
・ グラフの縦軸の「地震入力低減効果」とは、地震入力加速度に対する建物(2階床面応答加速度の増幅率の逆数によって表しています。 応答加速度が地震入力加速度の1/10であれば、効果は“10”となります。
1を超える場合に地震入力に対する低減効果があるということになります。 ・ グラフの横軸のコストは、「耐震」を 0基準とし、「制震」を
50万円〜150万円、「免震」を 260万円〜350万円として、目盛られています(建坪20坪、総2階では40坪での比較)。 ・ グラフ中の〔 〕内の値は、上記の検討結果による建物の応答加速度を示します。
★2階同士での比較 上記比較グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して16倍、耐震に対して25倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 → 詳細は性能とコストによる免震・制震・耐震との比較参照
★1階同士での比較 以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、上記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
| Q 戸建て住宅クラスの「制震」では
1階では全く効果がない、ということですが、その説明をしてください。 |
A
戸建て住宅クラスによく使われる「制震」は、前述のように、1階の壁等にダンパー等の制震装置を設置する「ダンパー型パッシブ制震」のため、1階では全く効果がありません。
2階以上の階での効果となります。 なお、2階以上の階でも、耐震に比べて応答加速度の低減効果の無い「制震」も多く、その場合の「制震」は、応答加速度に関して、1階・2階(以上の階)ともに「耐震」と同等です。 →
参考Q&A
| Q 戸建て住宅クラスの「制震」では 2階以上の階でも地震入力以下にする効果はない、ということですが、その説明をしてください。 |
A
戸建て住宅クラスでは、大仕掛けのアクティブ制震の採用は考えにくいので、一般的にはパッシブ制震なります。
そのパッシブ制震で考えますと、前述のように、建物本体の固有周期を伸ばす方式※1ではありませんので、免震効果はありません※2。
つまり、地震入力(地面)以下にする効果はありません。 1階の壁等に設けられたダンパーによる共振抑制効果によって、耐震建物の場合に2階以上の階で生ずる応答加速度の増幅(共振現象)を抑制する効果です(「ダンパー型パッシブ制震」)。 →
免震・制震・耐震の比較 T U 要約版(PDF)
参考として、以下に、過去に強震動を記録した地震波による、2階建て住宅クラスでの、「IAU型免震」と「制震」と「耐震」の2階同士の震度比較を掲げておきます。
全ての地震波において、「制震」の2階の計測震度は、地震入力(地面)よりも上回っており、 「制震」は、地震入力以下にする効果はありません。 詳細は、免震と制震と耐震の震度比較
を参照してください。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
| 地震入力(地面) | 建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 | 計測震度 |
気象庁震度 | 構造 |
計測震度 | 気象庁震度 |
1940年インペリアル・バレー地震 M7.1 エルセントロ観測波(NS:50kine基準化
NS;511gal EW:352gal NSEW合成:525gal) | 5.7 |
6弱 |
耐震 |
6.1 | 6強 |
| 制震 |
5.9 | 6弱 |
| IAU免震 |
4.4 | 4 |
1952年カーンカウンティ地震 M7.8 タフト観測波(NS:50kine基準化
NS;435gal EW:476gal NSEW合成:645gal) | 5.8 |
6弱 |
耐震 |
6.3 | 6強 |
| 制震 |
6.0 | 6強 |
| IAU免震 |
4.4 | 4 |
1968年十勝沖地震 M7.9 八戸港湾観測波(NS:50kine基準化 NS:348gal EW:287gal NSEW合成:451gal) |
5.5 | 6弱 |
耐震 |
5.8 | 6弱 |
| 制震 |
5.7 | 6弱 |
| IAU免震 |
4.3 | 4 |
1995年阪神淡路大震災 M7.3 神戸海洋気象台観測波増幅波(NS;100kine NS;823gal EW:604gal NSEW合成:902gal) |
6.3 | 6強 |
耐震 |
6.5 | 7 |
| 制震 |
6.4 | 6強 |
| IAU免震 |
4.0 | 4 |
東海地震想定波 M8.0 静岡市想定波(NS:;71kine NS:824gal EW:925gal NSEW合成:1042gal) |
6.2 | 6強 |
耐震 |
6.9 | 7 |
| 制震 |
6.6 | 7 |
| |
4.4 | 4 |
1994年ノースリッジ地震 M6.7 タルザナ観測波増幅波(EW:114kine NS:1324gal EW:2376gal NSEW合成:2377gal) |
6.5 | 7 |
耐震 |
7.1 | 7 |
| 制震 |
6.8 | 7 |
| |
4.4 | 4 |
2004年新潟県中越地震 最大余震 M6.5 川口観測波増幅波(EW:76kine
EW;2205gal NS:1755gal NSEW合成:2804gal) | 6.3 |
6強 |
耐震 |
7.3 | 7 |
| 制震 |
6.9 | 7 |
| |
4.3 | 4 |
※1 厳密に言えばダンパー等の減衰材によって固有周期は僅かに伸びますが、免震効果を生じさせるほどのものでは全くあ
りません。
※2 戸建て住宅等の固有周期は最大伸ばしても1秒以下であり、そのため地震入力加速度に対する免震効果は期待できませ
ん。
地震入力加速度よりはどうしても上回ります。
| Q 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」で
「地震による揺れを半減」というような広告する会社がありますが、本当ですか? |
A
「地震による揺れを半減」といった場合、「地震入力を半減」または「地動加速度を半減」する意味であれば、きわめて誇大な広告です。 →
参考Q&A / 参考Q&A
/ 参考Q&A
戸建て住宅クラスでの「ダンパー型パッシブ制震」で考えますと、前述のように、建物本体の固有周期を伸ばす方式※1ではありませんので、免震効果はありません※2。
つまり、地震入力以下にする効果はありません。 1階の壁等に設けられた減衰材による共振抑制効果によって、耐震建物の場合に2階以上の階で生ずる応答加速度の増幅(共振現象)を抑制する効果です。
そのため、「ダンパー型パッシブ制震」の広告で、「地震による揺れを半減」といった場合、制震を施さない耐震に比べて「建物の変形量を半減」と書かなければ、表現として紛らわし広告、または誇大広告に当たります。
戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」は、地震入力(地面)以下にする効果はありません。 そのため、「地震入力を半減」または「地動加速度を半減」する能力はありません。
免震同等の「地震入力以下にする」効果を有するものではありません。 → 免震・制震・耐震の比較 T U 要約版(PDF)
例えば、東海地震想定波での制震・耐震の比較のように、制震建物の2階において、震度6強の揺れを
震度7に増幅し、地震力を 1.66倍に増幅しています。
地震入力(地面)以下にする効果はありません。
※1 厳密に言えばダンパー等の減衰材によって固有周期は僅かに伸びますが、免震効果を生じさせるほどのものでは全くあ
りません。
※2 戸建て住宅等の固有周期は最大伸ばしても1秒以下であり、そのため地震入力加速度に対する免震効果は期待できませ
ん。
地震入力加速度よりはどうしても上回ります。
| Q 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」で
「震度7クラスの揺れを、震度5〜4に減震させる」というような広告する会社がありますが、本当ですか? |
A
きわめて誇大な広告です。
戸建て住宅クラスでの「ダンパー型パッシブ制震」で考えますと、前述のように、建物本体の固有周期を伸ばす方式※1ではありませんので、免震効果はありません※2。
つまり、地震入力以下にする効果はありません。 1階の壁等に設けられた減衰材による共振抑制効果によって、耐震建物の場合に2階以上の階で生ずる応答加速度の増幅(共振現象)を抑制する効果です。
よって、戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」で「震度7クラスの揺れを、震度5〜4に減震させる」というようなことはありえません。
地震入力(地面)以下、震度7より下げる効果もありません。
そう言う会社があれば、誇大広告の可能性がありますので、その根拠を、特に実大実験結果の提示を求めるべきでしょう。
→ 震度7の場合(免震・制震・耐震の比較) /
免震・制震・耐震の比較 T U 要約版(PDF)
※1 厳密に言えばダンパー等の減衰材によって固有周期は僅かに伸びますが、免震効果を生じさせるほどのものでは全くあ
りません。
※2 戸建て住宅等の固有周期は最大伸ばしても1秒以下であり、そのため地震入力加速度に対する免震効果は期待できませ
ん。
地震入力加速度よりはどうしても上回ります。
| Q 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」で
「震度7の地震を3分の2に軽減する制震住宅」というような広告する会社がありますが、本当ですか? |
A
この広告は、「震度7の震度または地震力を3分の2に軽減する」というような誤解を与え、上述の「震度7クラスの揺れを、震度5〜4に減震させる」と同類の、極めて誇大広告となります。
「震度7の地震による建物の変形量を3分の2に軽減」という意味なら「建物の変形量」と明瞭に書くべきでしょう。
→ 参考Q&A
再度書きますが、戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」では、2階での加速度・地震力・震度を、地震入力(地面)よりも増幅させることはあっても、地震入力(地面)以下に下げる効果はありません(1階でも、地震入力以下に下げる効果はありません)。
当然、震度7より下げる効果はありません。
| Q 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」は、固有周期が短い建物、木造のパネル構法・2×4構法の建物、在来木造の新築建物にはほとんど効果が無いというのは、本当ですか? |
A
本当です。 戸建て住宅クラスでよく使われる「ダンパー型パッシブ制震」で考えますと、木造のパネル構法・2×4構法の建物、在来木造の新築建物等の、固有周期0.1秒〜0.2秒の建物では、耐震の応答加速度に対して0.9倍〜0.8倍程度であり、制震による応答加速度低減効果はあまり期待できません※。
下記のグラフは、下記のような、過去の代表的な地震波での応答スペクトルの計算による、耐震に対する制震の応答加速度低減率を表したものです。
これらの地震波から、固有周期が0.1秒〜0.2秒の建物では、耐震の応答加速度に対して0.9倍〜0.8倍程度のため、制震による応答加速度低減効果はあまり期待できないということがわかります。
なお、「耐震」は減衰定数 5%、「制震」は減衰定数15%で、詳細は、免震・制震・耐震の理論的説明
を参照してください。
※ 最初の強い地震(本震)で建物が破壊して、固有周期が伸びれば、次の余震から効く場合があるでしょう。
しかし、もっと強い本震では効かないということになります。
【上記グラフの検討地震波】
・1968年十勝沖地震での、八戸港湾観測波(NS:75kine基準化 494gal)、
・1995年阪神淡路大震災(1995年兵庫県南部地震M7.3)での、神戸海洋気象台観測波(NS:91kine
818gal)、葺合(NS:123kine 802gal)、東神戸大橋(NS:89kine 281gal)、
・2003年十勝沖地震 本震での、浦河町(EW:42kine
349gal)、最大余震での浦河町(EW:43kine 493gal)、
・2004年新潟県中越地震での、小千谷(EW:125kine 1308gal)、
・1940年インペリアル・バレー地震での、エルセントロ(NS:75kine基準化 766gal)、
・1994年ノースリッジ地震での、タルザナ(EW:増幅波114kine
2376gal)
さらに、同上の地震波による、建物の固有周期を0.15秒での2階建て住宅での「制震」と「耐震」の2階同士の震度比較を行います。
建物の減衰定数を耐震:5% 制震:15%として、1質点モデルで時刻歴応答解析での加速度(2階建て建物での2階相当)を算出して気象庁計測震度計算を行い、 2階建て建物の2階での水平2方向の計測震度を計算し気象庁の震度階を算出しました。
結果は以下の通りです。 計測震度に差があるものもありますが、これらの地震波では、気象庁震度では「制震」と「耐震」での震度差が出ない結果となっています。
|
地震入力(地面) | 建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 | 計測震度 | 気象庁震度階 |
耐震/ 制震 | 計測震度 |
気象庁震度階 |
1968年十勝沖地震
八戸港湾観測波(NS:75kine基準化 494gal) | 5.8 |
6弱 |
耐震 |
6.2 | 6強 |
| 制震 |
6.0 | 6強 |
1995年阪神淡路大震災 神戸海洋気象台観測波(NS:91kine 818gal) |
6.3 | 6強 |
耐震 |
6.5 | 7 |
| 制震 |
6.5 | 7 |
1995年阪神淡路大震災 葺合(NS:123kine 802gal) |
6.1 | 6強 |
耐震 |
6.4 | 6強 |
| 制震 |
6.2 | 6強 |
1995年阪神淡路大震災 東神戸大橋(NS:89kine 281gal) |
5.6 | 6弱 |
耐震 |
5.6 | 6弱 |
| 制震 |
5.6 | 6弱 |
2003年十勝沖地震 本震 浦河町(EW:42kine 349gal) |
5.5 | 6弱 |
耐震 |
5.8 | 6弱 |
| 制震 |
5.7 | 6弱 |
2003年十勝沖地震 最大余震 浦河町(EW:43kine 493gal) |
5.8 | 6弱 |
耐震 |
6.0 | 6強 |
| 制震 |
6.0 | 6強 |
2004年新潟県中越地震 小千谷(EW:125kine 1308gal)、 |
6.7 | 7 |
耐震 |
6.9 | 7 |
| 制震 |
6.9 | 7 |
1940年インペリアル・バレー地震 エルセントロ(NS:75kine基準化 766gal) |
6.0 | 6強 |
耐震 |
6.4 | 6強 |
| 制震 |
6.2 | 6強 |
1994年ノースリッジ地震 タルザナ(EW:増幅波114kine 2376gal) |
6.5 | 7 |
耐震 |
7.2 | 7 |
| 制震 |
6.9 | 7 |
| Q 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」では、パネル構法建物、2×4建物は応答加速度の低減効果がほとんど無いというのは、本当ですか?
|
A
本当です。 パネル構法建物、2×4建物等の0.1秒程度と固有周期が短い建物の場合は、建物の変形量がないため、ダンパーが効かないということもありますが、完全剛体(固有周期=0秒)に近いため、1階から2階以上の階への応答加速度の増幅現象もそれほどありません。
下記の加速度応答スペクトル※1(阪神淡路大震災最大加速度観測波での加速度応答スペクトル※2)のように、固有周期が0秒(完全剛体)に近づけば近づくほど、応答加速度が増幅していないことがわかります。
0.1秒程度の固有周期の建物であれば、減衰定数5%(非制震)であろうが10〜20%(制震)であろうが差がありません。 そのため、パネル構法建物、2×4建物では、ダンパー型パッシブ制震は、ほとんど効果がありませんし、また、建物自体に応答加速度増幅現象がほぼありませんので、そのために制震を設ける必要性もないのです。
つまり、応答加速度の低減のためには、固有周期を短くし、完全剛体に近づければ、制震を設ける必要性は無いと言うことです。
※1 グラフの横軸が建物または免震システムの固有周期、グラフの縦軸が応答加速度(≒2階建ての場合の2階床面の加速
度)で、建物の減衰定数(5%〜20%)ごとの固有周期と応答加速度との関係を表しています。 一般の建物、固有周期を
もつ免震建物の応答加速度を調べるのによく使われるグラフです。
※2 阪神淡路大震災最大加速度観測波である神戸海洋気象台観測波は、断層型地震で且つ第1種地盤での比較的短周期
の地震波であり、海溝型地震で且つ第2種地盤等の地盤が悪い敷地等では、固有周期が短い建物での「制震」構造の効
果はもっとなくなります。
上記加速度応答スペクトルの通り、本来のダンパー型パッシブ制震構造は固有周期が比較的長い建物用で、固有周期が短い建物にダンパー等を設けて制震構造にするという考え方には、理論的に無理があります。
| Q 免震での「揺れを1/2」と、制震での「揺れを1/2」とは、同じ性能なのですか? |
A
制震の「揺れを1/2」とは、建物の変形のことです。 それも通常の耐震建物の変形に対して1/2ということです。
免震の「揺れを1/2」とは、建物に働く地震力を1/2にするということです。
・
制震の1/2とは
耐震建物の変形に対して、制震建物の変形が1/2ということです。
例えば、強震動時に耐震建物の変形が10mmに対して、制震建物の変形が5mmということです。
地面がそのとき300mm左右に揺れたとして、制震が建物の変形量が10mmから5mmになるという意味で、その(地面の揺れと建物の変形)合計値として300mm+10mmが300mm+5mmに低減するということです。
しかし、±310mmの揺れが±305mmの揺れに低減したとしても、それはほんの僅かだということはわかると思います。 実際、大手ハウスメーカーの行った実大振動実験でも、「耐震」と「制震」の応答加速度にほとんど差が出ていません。
すなわち、応答加速度、すなわち、建物に働く地震力において
耐震≒制震
となります。
・
免震の1/2とは
地震の応答加速度を1/2にするということ、すなわち、建物に働く地震力を1/2にするということです。
・
免震と制震の性能比較
以上から、応答加速度の比較、すなわち、建物に働く地震力の比較をしますと、
耐震≒制震>>免震
となります。
なお、免震で1/2という性能のものは、非常に悪い性能のもので、IAU免震の場合は1/10ですから、制震に比べてさらに格段の差が出ます。
また、免震の「揺れを1/2」に対して、制震の「揺れを1/2」の表現は、誤解を与える表現です。 もし同じ表現を使って混同させるようにしていれば、一般の方を誤認させる不当な表示にあたります。
| Q 大手ハウスメーカーの2階建て戸建て住宅実大振動実験結果で、「制震」の応答変位(揺れ幅)が「耐震」に比べて半分になったというのはどういう意味でしょうか? それにもかかわらず、応答加速度は「耐震」に比べてほとんど低減されなかったようですが、どういうことなのでしょうか? |
A
「制震」の応答変位(相対変位=建物の変形)が「耐震」に比べて半分という意味です。
例えば地震時に、地面に対して2階部分が、「耐震」では±20mm左右に揺れた(建物が変形した)のが、「制震」では±10mmで済んだという意味です。
例えば地震時に、地面が±300mm(絶対変位※)左右に揺れて、
「耐震」の2階で±300mm(地面の揺れ)±20mm(建物の揺れ=建物の変形)=±320mm(絶対変位※)左右に揺れたとして、それが「制震」の2階で10mm減ったという話です。
つまり±310mm(絶対変位)の左右の揺れで済んだという話です。
揺れ幅が±320mm→±310mmになったとしても絶対量が大きいので、部屋の中にいる場合体感としては実はあまり変わりません。
その結果、応答加速度は「耐震」に比べて「制震」はほとんど低減されていないという結果になります。 →
参考Q&A
※ 止まった位置(不動点位置)からの計測。
「変位」は地面に対して2階床面でのずれで、相対値です。「加速度」は静止状態からの絶対値です。 そのため、変位は相対変位(相対値)、加速度は絶対加速度(絶対値)を一般的にとります。
| Q 「制震」では変位(揺れ幅)で何分の1、「免震」では加速度で何分の1とか言いますが、なぜ表現がちがうのですか? なぜ「制震」では、地震入力加速度に対して何分の1とか言う表現を使わないのですか? |
A
一般的に「変位(揺れ幅)」は相対変位(相対値)、「加速度」は絶対加速度(絶対値)を使います。
例えば2階の「(相対)変位」は1階(≒地面)に対して2階の水平方向での揺れ幅(=建物の変形)で、つまり、地面に対しての相対変位で相対値です。
「加速度」は静止状態からの絶対値です。 よって、全く水準の違うものです。
例えば、(相対)変位で 1/2 というものと、(絶対)加速度で
1/2 というものと、全く水準の違うものです。
・ 「制震」: 変位 1/2 ということは、
地面が±300mm動く中で、地面に対して2階床面で「耐震」では±20mm(絶対変位※では±320mm)左右に揺れるのが、「制震」では±10mm(絶対変位※では±310mm)に低減したということです。
絶対変位で、310mm/320mm=31/32 に低減したということは、絶対加速度で、31/32 に低減したということとほぼ同じです。
また、絶対変位で言えば、310mm/320mm=31/32
に低減したということでは、微小な感じですが、それを相対変位で書けば、10/20=1/2 で、効果を大きく感じさせます。 意図しているかどうかわかりませんが、効果を強調できます。
・ 「免震」: 加速度 1/2 ということは、
地面が 1000galの加速度(地震入力加速度)で動く中で、2階床面で 500galの加速度に低減したということです。
これは、絶対加速度で、500gal/1000gal=1/2 に低減、地震入力加速度に対して1/2 に低減した、ということです。 しかし、免震の世界で言えばかなり悪い免震です(
IAU免震では 1/10 です)が、しかし、「制震」の 31/32 に比べれば、画期的に良いものです。
このように、同じ1/2
の表現でも、絶対値換算をしますと、「制震」 31/32 に対して、「免震」 1/2 ですから、全く水準の違うものです。
そのため、(穿った見方をすれば)「制震」は、加速度表現を避け、地震入力加速度に対して何分の1と言う表現を避けている、と思われても仕方ないかもしれません。
また、「揺れを半減」「揺れを1/2」というような表現を使って混同させ、誤解を与えるものであれれば、一般の方を誤認させる不当な表示にあたります。
| Q 免震の場合の、応答変位(絶対変位・相対変位)について説明してください。
また、「耐震」・「制震」との比較もしてください。 |
A
「完全免震」の場合で、まず説明しますと、応答変位(揺れ幅)は、絶対変位・相対変位共に
0mmです。
・ 応答変位(絶対変位)
完全免震の絶対変位(止まった位置=不動点位置からの計測)は、地震で地面が揺れていても、建物は全く揺れていない状態(地震入力が無い状態)ですので、絶対変位は
0mmです。
・ 応答変位(相対変位)
建物に地震入力が無い状態のため、1階と2階との変位差が生じていません。 相対変位も
0mmです。
免震技術の目標は、この完全免震に近づけることですが、
IAU型免震の場合、地震入力に対して 1/10となりますので、かなり不動点状態に近づきます。
その結果、絶対変位・相対変位共に 0mmに近づきます。
→ 免震映像1
/ 免震映像2※2=映像の建物の下の赤茶色の鉄骨部分を「地面」と考えてください。
その鉄骨部分(地面)が激しく左右に動いても、建物は、あまり左右に揺れていません。
対して、「耐震」「制震」の場合、上記Q&Aでの例にしたがって説明しますと、
・ 「耐震」では、地面が ±300mm動く中で、地面に対して2階床面で、(相対変位)±20mm左右に揺れます。 絶対変位では ±320mm左右に揺れます。
・ 「制震」では、地面が±300mm動く中で、地面に対して2階床面で、(相対変位)±10mm左右に揺れます。 絶対変位では
±310mm左右に揺れます。
結局、絶対変位がそのまま建物への入力の大きさにつながります。
・
免震 ≒ ±0mm※1
・ 制震 = ±310mm
・
耐震 = ±320mm
絶対変位が大きいということは、その変位で建物が振りまわされるということです。
※1 上述の「完全免震」に近い場合。
※2 免震映像1 :地震波(加速度750gal 速度119ineの正弦波)による実験ビデオ、 免震映像2
:阪神・淡路大震災最大加速度観測波の神戸海洋気象台観測波の増幅波(NS:823gal EW:604gal UD:365gal 3成分合成:941gal (0.96G))による実験ビデオをご覧になりたい方はクリックしてください。
RealMovie形式 160KB CPU300MHz以上、メモリ128MB以上、モデム56Kbps以上を推奨します。 詳細はこちらを参照。推奨環境以下でご覧になるとコマ飛び等を起こしスムーズな映像がご覧になれません。
| Q 上記大手ハウスメーカーの2階建て戸建て住宅の実大振動実験結果において、
「制震※」の2階での応答加速度が「耐震」に比べてあまり変わらず、応答変位(揺れ幅)を数ミリ程度減らすことにどのような効果があるのですか? 2階に働く地震力が変わっているのですか? |
A
建物に働く地震力は、加速度に質量を掛けたものです。
この2階建て戸建て「制震※」住宅の実大振動実験結果において、
2階での応答加速度が「耐震」とほとんど変わらないということなので、地震力もほとんど低減されていません。
この「制震※」は、1階だけでなく、2階においても「耐震」とほぼ同じ地震力が働いているということになります。 →
参考Q&A
※ 1階の壁等にダンパー(制震材)を入れる「ダンパー型パッシブ制震」
| Q 「制震」は、やわらかい建物でないと効かない、固い建物では効かない、ということですか?
|
A
その通りです。
もともと「制震」は、高層建物の風揺れ対策に使われていたものです。
「制震」を取り入れて効果があるのは、やわらかい建物です。
やわらかい建物とは、剛性が低く、固有周期が長いという意味です。 → 参照Q&A
/ 参照Q&A
逆に、戸建て住宅クラスで、「制震」が、よく効く建物は、固有周期が長く、剛性が低いということで、まず耐力上の問題を心配したほうが良いでしょう。
| Q 「『制震』は、やわらかい建物でないと効かない」ということですと、
戸建てクラスの住宅で、「制震」が良く効くと宣伝することは、建物の「剛性」の低さを証明することにならないですか? |
A
その通りです。
戸建てクラスの住宅で、「『制震』が良く効く」とは、他社に比べて、建物の「剛性」が低いことを意味します。
昭和56年以前の建物(新耐震以前の建物)では、「制震」は比較的効くと思いますが、現行の新築木造・鉄骨造の住宅で、「制震」が良く効くと宣伝することは、「剛性」の低さを示しているようで、逆に不安感を与えることになりかねません。
| Q 剛性不足で倒壊の危険性があると判断されましたが、ダンパー(制震装置)をつければ大丈夫でしょうか?
|
A
剛性不足と判断された場合、剛性の得られないダンパー(制震装置)※をつけても無駄です。 まず、剛性を上げることです。 よくある勘違いです。
※ ダンパーとは、減衰力を持ちますが、剛性(復元力)を持たないものです。 ただし、剛性(復元力)を付加したダンパーもあるようですが、国土交通省の大臣認定の無いものは、確認申請の必要な建物においては剛性の計算には入れられません。
| Q もともと固有周期の短い木造等の戸建て住宅は、制震がそれほど効かないため、1階だけをやわらかくして、制震が効くようにすれぱ良いという考え方になりますが、どうなんでしょうか?
|
A
もともと固有周期の短い木造等の戸建て住宅は、制震構造に向きませんが、制震を効かせるために、1階だけをやわらかくして、つまり1階の固有周期を長くして、制震を効かせるという発想になりますが、それは耐力=剛性(復元力)不足をもたらす非常に危険な誤った考え方です。
このことは、阪神大震災で耐力の無いピロティ建物の多数が倒壊したことからもわかります。
これは Soft First Story 手法といって、アメリカのある研究所が開発し、学会の受賞もしましたが、1971年2月に起こったサンフェルナンド地震で、この考え方で建てられた建物の1階が見事にせん断破壊して、この理論は誤りであることが証明されました。
大地震時に1階部分の破壊による倒壊が非常に多いことからも、1階には、十分な耐力を必要とします。 「制震」がよく効くようにと、やわらかくして固有周期を長くしたいという発想は、非常に危険な考え方です。
1階部分には逆に十分な耐力を考えるべきであり、その結果、剛性が高くなり、固有周期は短くなり、「制震」がほとんど効かなくなることはやむをえないのです。 「制震」のために1階部分をやわらかくすることは本末転倒もいいところです。
十分に耐力を上げねばならない1階部分に、やわらかくないと効かない「制震」を設置するという考え方は、この点からも無理があります。
→ 参照Q&A / 参照Q&A
| Q 戸建て住宅クラスでの「剛性をもたないダンパー」と「剛性をもったダンパー」の応答加速度の低減効果について教えてください。
|
A
「剛性をもたないダンパー」と「剛性をもったダンパー」の応答加速度の低減効果について説明します。 固有周期0.2秒程度の木造の戸建て住宅で考えます。
@ 剛性をもたないダンパー(制震装置)
剛性(復元力)をもたないダンパー(制震装置)の場合は、現状の建物の固有周期内で、応答加速度を低減します。
しかし、建物の固有周期0.2秒程度では、ダンパーによる応答加速度の低減効果はほとんど得られません(下記の加速度応答スペクトル※1=阪神淡路大震災最大加速度観測波での加速度応答スペクトル※2の@参照)。
ここで、ダンパー(制震装置)に固有周期を変化させられる剛性(復元力)をもったとしたらどうか、という話になります。
これが「剛性をもったダンパー(制震装置)」です。
以下の2通りが考えられます。
A 現状の建物よりも剛性を付加する場合のダンパー(制震装置)
B 現状の建物よりも剛性を減ずる場合のダンパー(制震装置)
A 剛性を付加する場合のダンパー(制震装置)
現状の建物よりも剛性を付加しますと、現状の建物の固有周期0.2秒より固有周期が短くなり、その結果、応答加速度が小さくなります。
ダンパーは効きにくくなりますが、全体として応答加速度が減ります。 これは、ダンパーの効果というよりも、剛性(固有周期が短くなること)の効果です(下記の加速度応答スペクトルの
A← 参照)。
これでは、ダンパー(制震装置)は必要ありません。一般の筋交いまた耐力壁等の剛性を高める材料で十分です。
剛性をもったダンパー(制震装置)では、そういうケースがあるような気がします。
B 剛性を減ずる場合のダンパー(制震装置)
現状の建物よりも剛性を減じますと、現状の建物の固有周期0.2秒より固有周期が長くなり、その結果、応答加速度が大きくなります。
ダンパーは効きやすくなり制震効果(応答加速度低減効果)は出ますが、全体として応答加速度が大きくなるためダンパーによる低減効果があったとしても応答加速度は逆に大きくなります(下記の加速度応答スペクトルの
→B 参照)。
これでは、剛性材は必要ありません。ダンパー(制震装置)だけで十分です。 ただし、建物の固有周期0.2秒程度では、@の通り、ダンパーの効果はほとんど得られません。
剛性をもったダンパー(制震装置)では、そういうケースもあるような気がします。
結果として、固有周期0.2秒程度の建物では、@ダンパー(制震装置)だけでも、A剛性を付加しても、B剛性を減らしても、それほど顕著な応答加速度低減効果は得られません。
※1 グラフの横軸が建物または免震システムの固有周期、グラフの縦軸が応答加速度(≒2階建ての場合の2階床面の加速
度)で、建物の減衰定数(5%〜20%)ごとの固有周期と応答加速度との関係を表しています。 一般の建物、固有周期を
もつ免震建物の応答加速度を調べるのによく使われるグラフです。
※2 阪神淡路大震災最大加速度観測波である神戸海洋気象台観測波は、断層型地震で且つ第1種地盤での比較的短周期
の地震波であり、海溝型地震で且つ第2種地盤等の地盤が悪い敷地等では、固有周期が短い建物での「制震」構造の効
果はもっとなくなります。
| Q Soft
First Story 手法と「免震」との関係、さらに「制震」との関係について教えてください。 |
A
Soft First Story 手法は、以上のように問題がありましたが、しかし、この考え方が発展して、「免震」になったとも言われています。
1階だけを極端にやわらかくして(固有周期を伸ばし)且つ制震装置(ダンパー)もつけるという、建物自体では実現できないことを、装置(免震装置)によって実現したわけです。
ここで、「免震」と「制震」の比較をしますと、 → 制震・免震の機構説明Q&A参照
「免震」の一番の特長は、応答加速度を地震入力以下にする「固有周期を伸ばす装置」を持つことにあります※1。
ダンパーはそれに比べて二次的(共振抑制)な役割です。
その二次的な役割の装置だけを使用しているのが、「制震※2」です。 だから「制震」には、免震の主要な効果である地震入力低減効果はありません。
「制震」にあるのは、共振した場合だけに効く共振抑制効果だけです。
免震※1
= 固有周期を伸ばす装置 + ダンパー → 地震入力以下にする効果有り
制震※2
= ダンパー → 地震入力以下にする効果無し
木造のパネル構法・2×4構法の建物、在来木造の新築建物等の、固有周期の短い建物への採用を考えた場合には、建物自体にそれほど共振も起こらず、またダンパーによる共振抑制効果もほとんどありません。
そのため「制震」ではほんとど応答加速度低減効果がありません。 → 参照Q&A
/ 参照Q&A
そのため、固有周期の短い建物で、地震に対する性能(応答加速度低減効果)を真に上げたいと考えた場合には、ダンパー(制震)だけでなく「固有周期を伸ばす装置」をもった「免震」しかないことになります。
※1 IAU型免震は、非線形の装置のためこの理論では解析できません。
※2 戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」
| Q 戸建て住宅クラスでの「制震」では、応答加速度の低減効果の無い「制震」があるようですが、そのような「制震」を制震として認めてよいのかわかりませんが、そのような「制震」を含めて、地震に対する性能で「制震」の分類をしてください。
|
A
「制震」には以下のものがあるようです。 比較は「耐震に比べて」です。
・応答加速度の低減効果有り+応答変位の低減効果有り「制震」
→ 制震A※
・応答加速度の低減効果無し+応答変位の低減効果有り「制震」 → 制震B
・応答加速度の低減効果無し+応答変位の低減効果無し「制震」
→ 制震C
制震Cは、地震に対する効果がわからないので、「制震」から除外すべきかもしれません。
制震Bも、応答加速度の低減効果ある本来の「制震」=制震Aと混乱を起こさないために、別名称にすべきかもしれません。
また、装置メーカー・ハウスメーカーはその区分を明確に表記すべきであり、2階建ての建物等での振動実験(実大実験)のデーターにより、その性能も表記すべきです。
※ この数年の大手ハウスメーカーの広告から見ても、応答変位低減効果を謳っているだけで応答加速度低減効果を謳っていないものが多く、応答加速度低減効果を謳っている「制震A」は、実は少ない。
このことは大手ハウスメーカーの実施した2階建て戸建て住宅実大実験の結果からも裏付けられます(日本建築学会大会学術講演梗概集2005年9月講演番号22035/日本建築学会大会学術講演梗概集2007年8月講演番号21285参照)。
以下に、東海地震想定波での制震Aと制震Bの比較をします。
→ 詳細は性能とコストによる免震・制震・耐震との比較参照
● 東海地震想定波(約1.1G)での
IAU型免震・制震A・耐震との比較
2階同士での比較
● 東海地震想定波(約1.1G)での
IAU型免震・制震B・耐震との比較
2階同士での比較
【上記の地震入力低減効果とコストの関係のグラフに関して】
・ グラフの縦軸の「地震入力低減効果」とは、地震入力加速度に対する建物(2階床面応答加速度の増幅率の逆数によって表しています。
応答加速度が地震入力加速度の1/10であれば、効果は“10”となります。 1を超える場合に地震入力に対する低減効果があるということになります。
・
グラフの横軸のコストは、「耐震」を 0基準とし、「制震」を 50万円〜150万円、「免震」を 260万円〜350万円として、目盛られています(建坪20坪、総2階では40坪での比較)。
・ グラフ中の〔 〕内の値は、免震・制震・耐震の比較
Tでの検討による建物の応答加速度(東海地震想定波EW方向)を示します。 なお、「制震B」に関しては「耐震」と応答値を合わせました。
| Q 戸建てハウスメーカーで「ダンパー型パッシブ制震」を採用して、応答加速度の低減効果を全く謳わないで(おそらく前記Q&Aの「制震B」の性能に近いものだと思われますが)、「免震の先へ」とか「免震の先をゆく」などと広告する会社がありますが、どう思いますか?
|
A
地震に対する性能またそのコストパフォーマンスにおいて、「免震の先をゆく」という意味なら、またそういう誤解を与えるものなら、きわめて甚だしく誇大な広告に当たります。
以下の説明の通り、その制震が、前記Q&Aの「制震A」「制震B」のいずれにしても、「免震の先をゆく」ものとして販売しているなら、きわめて甚だしく誇大な広告に当たります。
・ 「制震A」(応答加速度の低減効果有り「制震」)の場合
地震に対する性能(応答加速度の低減効果)において、IAU型免震と比較しますと、戸建て住宅クラスの「ダンパー型パッシブ制震」は、一桁性能の劣ったものです。
「耐震」 < 「制震A」 << 「免震」
またそのコストパフォーマンスにおいても全く水準の違うものです。 免震のように、地震入力(地面)よりも地震力を低減させるという効果を持たないものですから、 決して「免震の先をゆく」ものではありません。
このようなものを「免震の先をゆく」ものとして販売しているなら、きわめて甚だしく誇大な広告に当たります。
・ 「制震B」(応答加速度の低減効果無し「制震」)の場合
これは応答加速度の低減効果に関して、
「制震B」は、「制震A」よりも性能の劣るもので「耐震」と同等のものです。
「耐震」 = 「制震B」 << 「免震」
なお、この会社の「制震」は、この会社の行った実大実験の結果を見る限り、「耐震」に比べてほとんど加速度低減効果が見られないため「制震B」といってもよいもので※、
このようなものを「免震の先をゆく」ものとして販売していることは、きわめて甚だしく誇大な広告に当たります。
※日本建築学会大会学術講演梗概集2005年9月講演番号22035参照
| Q 応答変位(建物の変形)の低減効果だけを謳い、応答加速度の低減効果を謳えない「制震」に関して、
このようなものは、剛性アップによっても十分得られるのではないですか? |
A
その通りです。
変位(建物の変形)低減だけなら、剛性アップによっても十分得られます。
このような応答変位低減効果だけしか謳えない「制震」は、ダンパーによる効果なのか、制震壁等の剛性アップによる効果なのか、実のところよくわかりません。 剛性アップによる変位(建物の変形)低減の場合、これは「制震」でなく「耐震」です。 →
参考Q&A
| Q 「制震」は、国土交通省の大臣「認定」が取れていないものが非常に多い、と聞いて言いますが? |
A 「制震」性能の根拠となる国土交通省の大臣「認定」が取れていないものが非常に多いようです。
さらに「認定」と言っても、「制震」の機構・性能に関する大臣「認定」でないものが多いようです(「制震」の認定ではなく、耐力壁としての壁倍率認定を取得したものが多い。
「制震」の認定はほとんどない)。
その場合、「制震」製造メーカーまたは工務店が言っている「制震」の性能値の根拠が怪しいものになります。
また、法的な根拠が無いため、法的に担保のない状態になっています。
「制震」を導入なさる場合には、「制震」としての大臣「認定」取得済みかどうかの確認を必ずなさるべきだと思います。
制震性能の法的担保の無いものは、後々、もめる原因になります。
| 1.3. 「完全免震」「完全制震」「完全耐震」の比較 |
| Q 理想の「免震」「制震」「耐震」、つまり、「完全免震」「完全制震」「完全耐震」の比較を、2階建て戸建て住宅クラスの建物に働く地震力で、行ってください。
|
A
2階建て戸建て住宅クラスでの「完全免震」「完全制震」「完全耐震」の比較をします。
「完全免震」とは、固有周期∞秒、若しくは地面と完全に切り離され、地面との摩擦等の抵抗力が0の場合とします。
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」での「完全制震」とは、完全に共振現象を抑え込む状態とします。
「完全耐震」とは、共振による増幅現象の完全にない完全剛体(固有周期0秒)とします。
●「完全免震」
完全免震の応答加速度は、地震で地面が揺れていても、建物は全く揺れていない状態(地震入力が無い状態)ですので、応答加速度は、0galです。
つまり、建物の応答加速度※は、0です。
●「完全制震」
・ 1階応答加速度 = 地震入力加速度
1階の壁等に制震装置を設置するダンパー型パッシブ制震では、1階には効果がなく、地震入力加速度が1階にそのまま伝わります。
・ 2階応答加速度
= 地震入力加速度
1階での応答加速度の増幅を完全にダンパーが抑制し、2階応答加速度は地震入力加速度となります。
つまり、1階・2階の応答加速度※は、地震入力加速度そのものです。
●「完全耐震」
・ 1階応答加速度 = 地震入力加速度
地震入力加速度が1階にそのまま伝わります。
・ 2階応答加速度 = 地震入力加速度
固有周期0秒であり、2階に伝わる加速度の増幅がないため、2階応答加速度は地震入力加速度となります。
つまり、1階・2階の応答加速度※は、地震入力加速度そのものです。
ということは、1階・2階の応答加速度は、完全状態になると、「耐震」
= 「制震」 となります。
以上から、
「完全耐震」: 1階・2階の応答加速度 = 地震入力加速度
「完全制震」: 1階・2階の応答加速度 = 地震入力加速度
「完全免震」: 1階・2階の応答加速度 = 0gal
例えば震度7の地震が襲ってきたら、
「完全耐震」: 1階・2階の震度 = 震度7
「完全制震」: 1階・2階の震度
= 震度7
「完全免震」: 1階・2階の震度 = 震度0
となります。
建物に働く地震力の低減効果では、
「完全耐震」
= 「完全制震」 << 「完全免震」
です。
そのため、
建物に働く地震力は、「制震」はどんなに性能を上げても「免震」に到達しません。
逆に「耐震」の性能を上げれば(「完全耐震」状態となり、応答加速度は、地震入力加速度となり)、「完全制震」と同じ性能になります。
一般的に、「免震」と「制震」とは同じ部類と考えられていますが、建物に働く地震力では、「耐震」と「制震」とは近しい部類で、「免震」とは大きな隔たりがあります。
※ 力=加速度×質量
| Q 上記Q&Aでの「完全免震」「完全制震」「完全耐震」を加速度応答スペクトルを使用して説明してください。
|
A
下記の加速度応答スペクトル※(阪神淡路大震災最大加速度観測波での加速度応答スペクトル)で、「完全免震」「完全制震」「完全耐震」を説明します。
「完全免震」「完全制震」「完全耐震」の定義は上記Q&Aに従います。
「完全免震」は、固有周期∞秒で、右方向のかなたにあります。 応答加速度は、0galとなります。
「完全耐震」は、固有周期0秒のところです。
応答加速度は、地震入力加速度となります。
「完全制震」は、建物の固有周期はそのままで、減衰定数だけを大きくして、地震入力加速度の横線(橙色)まで、下りたところです。
応答加速度は、地震入力加速度となります。
※ グラフの横軸が建物または免震システムの固有周期、グラフの縦軸が応答加速度(≒2階建ての場合の2階床面の加速
度)で、建物の減衰定数(5%〜20%)ごとの固有周期と応答加速度との関係を表しています。 一般の建物、固有周期を
もつ免震建物の応答加速度を調べるのによく使われるグラフです。
| Q 上記の「完全制震」「完全耐震」の比較から、建物に働く地震力低減を考えた場合、2階建て戸建て住宅は、「完全制震」「完全耐震」のどちらをめざすのが容易ですか?
|
A
建物に働く地震力低減を考えた場合、
現状、戸建て住宅の固有周期は短くなり、「耐震」は「完全耐震」=完全剛体には近づきつつあります。
しかし、「制震」は、完全剛体に近い状態の中で、減衰定数を上げることは難しく、さらに減衰定数 h=1に近づけることは(「完全制震」に近づけることは)、過減衰の問題もあり、きわめて困難なことです。
それを考えれば、「耐震」を「完全耐震」に近づけることの方が容易でしょう。
| Q 阪神淡路大震災の最大加速度地震波で、IAU型免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 阪神淡路大震災の最大加速度地震波による、2階建て戸建て住宅クラスでの、IAU型免震と制震と耐震の比較を行います。
比較条件の詳細は比較条件をご参照下さい。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
○2階建て建物の1階において
1階の壁等に制震装置を設置する戸建て住宅クラスの制震では、1階は全く効果がありません。
地上と同じ応答加速度、震度になります。 ちなみに阪神淡路大震災での死者のほとんどは1階での死者です。
○2階建て建物の2階において
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7〜6強、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.13〜1.82倍、耐震は1.28〜2.45倍に増幅します。
この結果、 IAU型免震は、制震に対して1/11〜1/18、耐震に対して1/13〜1/24に応答加速度を低減します。 →
免震・制震・耐震の比較 T
| | 耐震住宅※ |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度6強〜7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) | 建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 | NS加速度 |
| 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
阪神大震災最大加速度観測波
(NS;823gal EW:604gal UD:333gal NSEW合成:902gal 3成分合成:922gal( 0.94G)) |
823gal | 6.3 |
6強 |
耐震※ |
2020gal 〜 1053gal | 6.8〜6.5 |
7 |
|
制震 |
1494gal 〜 931gal | 6.7〜6.4 |
7 〜
6強 |
| |
83gal
| 4.0 |
4 |
※
建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波で倒壊しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。
以下では、建物固有周期ごとに、2階建て建物の2階での揺れの比較を、2階の応答加速度グラフを使って行います。
(1)
固有周期 0.15秒=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合 → 詳細データー
( IAU免震と耐震※との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、耐震は1.28倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/13に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波で倒壊しましたが、
ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度6強に、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.13倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/11に地震力を低減します。
(2) 固有周期 0.30秒=築年数の古い在来木造の場合 → 詳細データー
( IAU免震と耐震※との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、耐震は2.45倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/24に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波で倒壊しましたが、
ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.82倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/18に地震力を低減します。
| Q 東海地震想定波で、IAU型免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 東海地震想定波による、2階建て戸建て住宅クラスでの、IAU型免震と制震と耐震の比較を行います。
比較条件の詳細は比較条件をご参照下さい。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
○2階建て建物の1階において
1階の壁等に制震装置を設置する戸建て住宅クラスの制震では、1階は全く効果がありません。
地上と同じ応答加速度、震度になります。 ちなみに阪神淡路大震災での死者のほとんどは1階での死者です。
○2階建て建物の2階において
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震と耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.50〜1.66倍、耐震は2.35〜2.53倍に増幅します。
この結果、 IAU型免震は、制震に対して1/15〜1/16、耐震に対して1/23〜1/25に応答加速度を低減します。 →
免震・制震・耐震の比較 T
| | 耐震住宅※ |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) | 建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 | EW加速度 |
| 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
東海地震想定波(静岡)
(NS:824gal EW:925gal UD:465gal NSEW合成:1042gal 3成分合成:1052gal( 1.07G)) |
925gal | 6.2 |
6強 |
耐震※ |
2341gal 〜 2178gal | 7.1〜6.9 |
7 |
|
制震 |
1535gal 〜 1392gal | 6.8〜6.6 |
7 |
|
|
94gal
| 4.4 |
4 |
※
建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。
以下では、建物固有周期ごとに、2階建て建物の2階での揺れの比較を、2階の応答加速度グラフを使って行います。
(1)
固有周期 0.15秒=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合 → 詳細データー
( IAU免震と耐震※との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、耐震は2.53倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/25に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.66倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/16に地震力を低減します。
(2) 固有周期 0.30秒=築年数の古い在来木造の場合 → 詳細データー
( IAU免震と耐震※との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、耐震は2.35倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/23に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
震度6強の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/10に低減、制震は1.50倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/15に地震力を低減します。
| Q 震度7の地震波で、IAU型免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 震度7の地震波(約2.5G)による、2階建て戸建て住宅クラスでの、IAU型免震と制震と耐震の比較を行います。
比較条件の詳細は比較条件をご参照下さい。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
○2階建て建物の1階において
1階の壁等に制震装置を設置する戸建て住宅クラスの制震では、1階は全く効果がありません。
地上と同じ応答加速度、震度になります。 ちなみに阪神淡路大震災での死者のほとんどは1階での死者です。
○2階建て建物の2階において
震度7の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震と耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.09〜1.14倍、耐震は1.24〜1.73倍に増幅します。
この結果、 IAU型免震は、制震に対して1/14〜1/15、耐震に対して1/16〜1/22に応答加速度を低減します。 →
免震・制震・耐震の比較 T
| | 耐震住宅※ |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度7 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) | 建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 | EW加速度 |
| 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| | 2376gal |
6.5 | 7 |
耐震※ |
4108gal 〜 2950gal | 7.3〜7.1 |
7 |
|
制震 |
2702gal 〜 2591gal | 7.1〜6.8 |
7 |
|
|
184gal
| 4.4 |
4 |
※
建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。
以下では、建物固有周期ごとに、2階建て建物の2階での揺れの比較を、2階の応答加速度グラフを使って行います。
(1)
固有周期 0.15秒=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合 → 詳細データー
( IAU免震と耐震※との比較)
震度7の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、耐震は1.24倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/16に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
震度7の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.09倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/14に地震力を低減します。
(2) 固有周期 0.30秒=築年数の古い在来木造の場合 → 詳細データー
( IAU免震と耐震※との比較)
震度7の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、耐震は1.73倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/22に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
震度7の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.14倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/15に地震力を低減します。
| Q 世界で史上最大水平加速度地震波で、IAU型免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 世界で観測史上最大水平加速度地震波※の増幅波(約3G)による、2階建て戸建て住宅クラスでの、IAU型免震と制震と耐震の比較を行います。
比較条件の詳細は比較条件をご参照下さい。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
※: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、この地震波が現在でも最大です。
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。 → 岩手・宮城内陸地震での強震動
○2階建て建物の1階において
1階の壁等に制震装置を設置する戸建て住宅クラスの制震では、1階は全く効果がありません。
地上と同じ応答加速度、震度になります。 ちなみに阪神淡路大震災での死者のほとんどは1階での死者です。
○2階建て建物の2階において
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震と耐震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.10〜1.23倍、耐震は1.50〜1.92倍に増幅します。
この結果、 IAU型免震は、制震に対して1/14〜1/16、耐震に対して1/20〜1/25に応答加速度を低減します。 →
免震・制震・耐震の比較 T
| | 耐震住宅※2 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) | 建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 | EW加速度 |
| 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| |
2205gal | 6.3 |
6強 |
耐震※2 |
4225gal 〜 3310gal | 7.5〜7.1 |
7 |
|
制震 |
2726gal 〜 2416gal | 7.0〜6.8 |
7 |
|
|
167gal
| 4.3 |
4 |
※2
建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。
以下では、建物固有周期ごとに、2階建て建物の2階での揺れの比較を、2階の応答加速度グラフを使って行います。
(1)
固有周期 0.15秒=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合 → 詳細データー
(
IAU免震と耐震※との比較)
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、耐震は1.50倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/20に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.10倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/14に地震力を低減します。
(2) 固有周期 0.2秒 → 詳細データー
(
IAU免震と耐震※との比較)
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、耐震は1.92倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/25に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.23倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/16に地震力を低減します。
(3) 固有周期 0.30秒=築年数の古い在来木造の場合 → 詳細データー
(
IAU免震と耐震※との比較)
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、耐震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、耐震は1.66倍に増幅します。
IAU型免震は、耐震に対して1/22に地震力を低減します。
※ 建築基準法通り(品確法の耐震等級1)で建てられた耐震住宅は、この地震波以下で倒壊
しましたが、ここでは倒壊しないという条件での応答値で、比較を行っています。 (
IAU免震と制震との比較)
地震の揺れを、IAU型免震は震度4に低減、制震は震度7に増幅し、
約3Gの地動加速度を、 IAU型免震は1/13に低減、制震は1.20倍に増幅します。
IAU型免震は、制震に対して1/16に地震力を低減します。
【比較条件】
制震は、戸建て住宅クラスで一般的に使われるダンパー型パッシブ制震を想定しています。
免震の加速度は、実大実験での値で、震度はその加速度値(水平2方向)から気象庁計測震度計算を行い、気象庁の震度(水平2方向)を算出しました。
耐震・制震は、数値解析結果で、解析モデルとして、建物の固有周期を耐震・制震ともに
0.15〜0.30秒とし、減衰定数を耐震の場合は 5% 制震の場合は 15%とし、1質点モデルで時刻歴応答解析での加速度(2階建て建物での2階相当)を水平2方向でまず算出し、気象庁計測震度計算を行い、気象庁の震度(水平2方向)を算出しました。
地震波は、以下の通りです(地震波は、比較条件を同一にするためにIAU型免震の実大実験で使用したものです)。
・1995年阪神淡路大震災(兵庫県南部地震)M7.3での、最大加速度観測の神戸海洋気象台観測波増幅波(NS;100kine NS;823gal EW:604gal UD:333gal NSEW合成:902gal 3成分合成:922gal(0.94G))、
・東海地震想定波M8.0での、静岡市想定波(NS:;71kine NS:824gal EW:925gal UD:465gal NSEW合成:1042gal 3成分合成:1052gal(1.07G))、
・1994年ノースリッジ地震M6.7での、タルザナ観測波の増幅波(EW:114kine NS:1324gal EW:2376gal UD:1435gal NSEW合成:2377gal 3成分合成:2450gal(2.5G)、水平2方向で震度7)、
・2004年新潟県中越地震最大余震M6.5での、世界で観測史上最大水平加速度を記録しました川口観測波のさらに増幅波(EW:76kine
EW;2205gal NS:1755gal UD:773gal NSEW合成:2804gal 3成分合成:2807gal(2.9G))、
結果は以下表の通りです。
このページの全てのグラフのスケールは合わせています。
| Q 風での、免震・制震(パッシブ型)・耐震の比較をしてください。 |
A 耐震と免震(風揺れ固定装置をもったIAU免震の場合)は、風に対して強固にして揺れないようにできますが※、
制震(パッシブ制震)はその性格上、柔らかくしないと地震時に効果がないため、地震に対して性能の高い制震(パッシブ制震)は、風でよく揺れるという結果となってしまいます。
逆に強風時に揺れない固くした制震(パッシブ制震)は、地震時にさほど有効ではありません。 → 風揺れ
※ IAU免震の場合は、500年に一度の台風に対応する風揺れ固定装置を装備しています。 → 風揺れ固定装置
|
| 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 風に対する 性能 |
○ 揺れない
50年に1 度の台風に対応 | △
揺れる恐れあり 地震時に効果のある制震の場合、躯体が柔らかいため、風で揺れる恐れあり
| ◎
揺れない 風揺れ固定装置により500年に1度の台風
にも対応 (IAU型免震以外の免震システムでは風揺れ対策のないものもあり) |
| Q 建築基準法における、免震・制震・耐震の比較をしてください。
特に、「制震は建築基準法上の制約を受けないため、施工者側での認定の取得は必要ありません。」と書いている制震メーカーがありますが。 |
A
耐震と免震は、建築基準法等によって設計基準等が示されていますが、 制震は現在のところ建築基準法等によって設計基準等が示されていません。 そのため、制震は「建築基準法上の制約を受けない」代わりに、建築基準法上の担保がない形になっています。
|
| 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 建築基準法 対応 |
○ 建築基準法に規定
| △
建築基準法に規定無し 建築基準法に規定が無く、法で保護されていないため、メーカーに全責任
| ○ 建築基準法に規定
|
| Q 「制震」には建築基準法等における設計基準がないとしたら、制震ダンパーによる減衰定数の設定とか、剛心と重心のずれ(偏心距離)の許容範囲の規定とか等はどうしているのですか。 |
A 制震は現在のところ建築基準法等によって設計基準等が示されていませんので、減衰定数や偏心率の許容範囲といった設計基準は、個々のメーカーの判断でやっているようです。
結局、国の基準が無いため、地震が起こり被害が出た場合には、設計基準を設けたメーカーがその基準の是非を含めて全責任を負う形になってしまいます(大地震時の免震と制震と耐震との震度比較のように被害が無いとはいえません)。
また、メーカーの独自基準の是非は、実大実験等での検証をどれだけやっているかにかかわりますが(住宅クラスの木造の場合は、応答解析との誤差も大きく、実大実験をしたとしてもその結果をどう反映するかを含めて難しいところがあります)、国の基準等が示されていない限り、開発メーカーとしても不安は残ります。
| Q 構造・用途・面積・間取の自由度での、免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 耐震・制震・免震(IAU免震の場合)ともに、構造・用途・面積・間取・プランの自由度の差はありませんが、
IAU免震の方が、地震力低減のおかげで、壁量が少なくなる分、壁による間取・プラン拘束は少ないかもしれません。 → 参考Q&A
|
| 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 間取自由度 |
△ 制限あり
・壁量規定 ・偏心率規定 の拘束あり | △
制限あり ・工法によっては壁面(耐力壁+制震壁) が増え、プラン拘束
・地震時の捩れ防止のため、釣合いのよ い壁配置が必要 | ○
ほぼ制限なし ・自由な形状に対応 ・壁の偏心があっても捩れない
・免震効果により壁量低減が可能 (IAU型免震以外の免震システムでは間取制限があるものもあり) |
| Q 地下室が可能か、での免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 耐震・制震・免震(IAU免震の場合)ともに、差はありません。
IAU免震では、地下室も可能です。 → 参考Q&A
| Q ビルトインガレージが可能か、での免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 耐震・制震・免震(IAU免震の場合)ともに、差はありません。
IAU免震では、ビルトインガレージも可能です。 → 参考Q&A
| Q 建物の敷地後退距離での、免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 民法234条の「境界線より 50cm以上後退」という寸法を(法律を)守っていれば、耐震・制震・免震(IAU免震の場合)ともに、差はありません。 →
参考Q&A
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
敷地条件 敷地境界から の後退距離 |
○ 制限なし
| ○
制限なし |
○ ほぼ制限なし
・必要クリアランス 46cm≦50cm(民法の規定) ・ダンパー調整により、さらに必要クリアランスを小さくすることも可能 (後退距離が50cm以上必要な免震シス
テムもあり) |
| Q 建てられる地盤での、免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 免震は現在のところ建築基準法等によって、地盤が、第三種地盤や液状化しやすい地盤の場合には、確認申請だけでは建てられません(
日本建築センター等の評定、国土交通省の認定手続きを必要とし、その審査を通れば建てられる場合もあります)。 それ以外の敷地では、確認申請だけで建てられます。 →
参考Q&A
このように免震建物の建てられる敷地として、現在大きな問題となっています、液状化、側方流動化、崩落化などのチェックがされ、敷地に対してもより高い安全性が図られています。
|
| 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 地盤条件 |
△ 制限なし=安全な敷地であることの入念なチェックが法的に義務付けられていない ・地震時の、液状化、側方流動化、崩落化などの入念なチェックがなされていない。
| △ 制限なし=安全な敷地であることの入念なチェックが法的に義務付けられていない
・地震時の、液状化、側方流動化、崩落化などの入念なチェックがなされていない。 |
○ 安全な敷地であることの入念なチェックが法的に義務付けられている ・地震時の、液状化、側方流動化、崩落化などの入念なチェックがなされ、安全な敷地であることの入念なチェックがなされる
(第三種地盤、液状化のおそれのある地盤でないことのチェックが法的に義務付けられている) |
| Q 設計にかかる期間での、免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 耐震・制震・免震(IAU免震の場合)ともに、差はありません。
IAU免震では、免震層の設計に数日かかりますが、建物の実施設計と同時並行に進めますので、全体の設計期間が伸びることはまずありません。 → 参考Q&A
| Q 工事にかかる期間での、免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A 耐震・制震・免震(IAU免震の場合)ともに、それほど差はありません。
IAU免震では、鋼製架台の免震層の工事の場合には2日程度かかります。 木製架台の免震層の工事の場合にも2日程度かかりますが、一般の木製土台の施工時間と重複しますので、その時間を差し引きしますと、実質は一日余分にかかる程度です。 →
参考Q&A
| Q メンテナンスでの、免震・制震・耐震の比較をしてください。 |
A IAU免震は、ほぼメンテナンスフリーが得られるという装置ですが、免震装置の良好な性能維持のためには、点検が必要です。 →
参考Q&A
| Q 戸建て住宅クラスでの「免震」と「制震」と「耐震」との比較を、1階2階での震度、地震入力低減性能とコストとの関係で行ってください。 |
A
戸建て住宅クラスでの「IAU型免震」と「ダンパー型パッシブ制震」と「耐震」との比較を、1階2階でのそれぞれ震度、地震入力低減性能とコストの関係で行います。
なお、大手ハウスメーカーの行なった実大実験によれば、「制震」は、「耐震」に比べてほとんど加速度の低減効果がみられないという結果となっています。
実際には、「制震」と「耐震」との差は下記ほども無いと思われます。
地震波としては、以下の地震波を使用し、
・ 阪神淡路大震災最大加速度地震波
・ 東海地震想定波
・ 震度7(約2.5G)の地震波
・ 世界で観測史上最大水平加速度地震波の増幅波(約3G)
「IAU型免震」と「ダンパー型パッシブ制震」と「耐震」の震度と2階応答加速度は、免震・制震・耐震の比較
Tでの検討
・ 阪神淡路大震災最大加速度地震波
・ 東海地震想定波
・ 震度7(約2.5G)の地震波
・ 世界で観測史上最大水平加速度地震波の増幅波(約3G))
したものを使用しています。
下記の地震入力低減効果とコストの関係のグラフに関して、
・ グラフの縦軸の「地震入力低減効果」とは、地震入力加速度に対する建物(2階床面応答加速度の増幅率の逆数によって表しています。
応答加速度が地震入力加速度の1/10であれば、効果は“10”となります。 1を超える場合に地震入力に対する低減効果があるということになります。
・
グラフの横軸のコストは、「耐震」を 0基準とし、「制震」を 50万円〜150万円、「免震」を 260万円〜350万円として、目盛られています(建坪20坪、総2階では40坪での比較)。
・ グラフ中の〔 〕内の値は、免震・制震・耐震の比較
Tでの検討による建物の応答加速度を示します。
● 阪神淡路大震災最大加速度地震波での比較 →
参考Q&A
(固有周期 0.15秒の場合=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合) →
詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度6強 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
NS加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
阪神大震災最大加速度観測波
(NS;823gal EW:604gal UD:333gal NSEW合成:902gal 3成分合成:922gal( 0.94G)) |
823gal | 6.3 |
6強 |
耐震 |
1053gal | 6.5 |
7 |
|
制震 |
931gal | 6.4 |
6強 |
|
|
83gal | 4.0 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して11倍、耐震に対して13倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
(固有周期 0.3秒の場合=築年数の古い在来木造の場合) → 詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
NS加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
阪神大震災最大加速度観測波
(NS;823gal EW:604gal UD:333gal NSEW合成:902gal 3成分合成:922gal( 0.94G)) |
823gal | 6.3 |
6強 |
耐震 |
2020gal | 6.8 |
7 |
|
制震 |
1494gal | 6.7 |
7 |
|
|
83gal | 4.0 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して18倍、耐震に対して24倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
● 東海地震想定波での比較 →
参考Q&A
(固有周期 0.15秒の場合=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合) →
詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
東海地震想定波(静岡)
(NS:824gal EW:925gal UD:465gal NSEW合成:1042gal 3成分合成:1052gal( 1.07G)) |
925gal | 6.2 |
6強 |
耐震 |
2341gal | 6.9 |
7 |
|
制震 |
1535gal | 6.6 |
7 |
|
|
94gal | 4.4 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して16倍、耐震に対して25倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
(固有周期 0.3秒の場合=築年数の古い在来木造の場合) → 詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
東海地震想定波(静岡)
(NS:824gal EW:925gal UD:465gal NSEW合成:1042gal 3成分合成:1052gal( 1.07G)) |
925gal | 6.2 |
6強 |
耐震 |
2178gal | 7.1 |
7 |
|
制震 |
1392gal | 6.8 |
7 |
|
|
94gal | 4.4 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して15倍、耐震に対して23倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
● 震度7(約2.5G)の地震波での比較
(固有周期 0.15秒の場合=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合) → 詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度7 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度7 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| | 2376gal |
6.5 | 7 |
耐震 |
2950gal | 7.1 |
7 |
|
制震 |
2591gal | 6.8 |
7 |
|
|
184gal | 4.4 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して14倍、耐震に対して16倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
(固有周期 0.3秒の場合=築年数の古い在来木造の場合) → 詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度7 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| | 2376gal |
6.5 | 7 |
耐震 |
4108gal | 7.3 |
7 |
|
制震 |
2702gal | 7.1 |
7 |
|
|
184gal | 4.4 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して15倍、耐震に対して22倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
● 世界で観測史上最大水平加速度地震波※の増幅波(約3G)での比較
※:参照
(固有周期 0.15秒の場合=パネル構法、2×4、在来木造新築の場合) →
詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| |
2205gal | 6.3 |
6強 |
耐震 |
3310gal | 7.1 |
7 |
|
制震 |
2416gal | 6.8 |
7 |
|
|
167gal | 4.3 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して14倍、耐震に対して20倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
(固有周期 0.2秒の場合) → 詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| |
2205gal | 6.3 |
6強 |
耐震 |
4225gal | 7.5 |
7 |
|
制震 |
2726gal | 7.0 |
7 |
|
|
167gal | 4.3 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して16倍、耐震に対して25倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
(固有周期 0.3秒の場合=築年数の古い在来木造の場合) → 詳細データー
| | 耐震住宅 |
制震住宅 |
IAU型免震住宅 |
| 応答 震度 |
| 2階床 |
震度7 |
震度7 |
震度4 |
| 1階床 | 震度6強 |
震度6強 |
震度4 |
| 地震入力震度 | 震度6強 |
1階に関して、耐震・制震ともに地震入力と同じですので、2階同士の比較をします。
| 地震入力(地面) |
建物応答(2階建ての2階) |
| 地震波 |
EW加速度 | | 気象庁 震度 |
構造 | |
| 気象庁 震度 |
| |
2205gal | 6.3 |
6強 |
耐震 |
3659gal | 7.3 |
7 |
|
制震 |
2648gal | 6.9 |
7 |
|
|
167gal | 4.3 |
4 |
★2階同士での比較 下記グラフのように、「地震入力低減効果」は、「耐震」と「制震」は1以下で、逆に地震力を増幅することを意味しています。
「免震」だけが地震力を低減する効果があり、1以上です。 「IAU型免震」は10であり、制震に対して16倍、耐震に対して22倍であり、「耐震」と「制震」に対して10倍以上という格段の地震力低減効果を持ち、価格割合で「制震」に対して2倍程度高くとも、
「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 ★1階同士での比較
以上のことは2階同士での比較であり、次に1階同士の比較を見ますと、「地震入力低減効果」は、「制震」は「耐震」と全く同じであり、「制震」は全く効果がありません。
「IAU型免震」は10です。 ★1階同士の比較+2階同士の比較 よって「制震」と 「免震」の比較を見た場合、
1階同士の比較を加味しますと、 「免震」は「制震」に対して、下記のグラフよりも倍の価値を有するということになります。
よって2階同士での比較よりさらに 「免震(IAU型免震)」がコストパフォーマンス的に格段に優れていることを意味します。 |
→ 免震・制震・耐震の比較
→ 免震・制震・耐震の比較 T
→ 免震・制震・耐震の比較 U
→ 免震・制震・耐震の比較【要約版】[PDF形式]
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