震度7が連続して襲った熊本地震でも、免震装置を導入した建物の被害は軽微にとどまった。振り子の原理を利用した鉄の免震装置が登場し、従来の免震ゴムも改良品が相次ぐ。初期費用の高さが課題だが、家財などの損傷を防ぐ効果が評価されれば市場拡大の余地は大きい。

(写真=読売新聞/アフロ)
(写真=読売新聞/アフロ)

 観測史上初めて、震度7の地震が連続して発生した2016年の熊本地震。前震(4月14日)と本震(16日)だけでなく余震も続いた結果、全壊8369棟・半壊3万2478棟・一部破損14万6382棟と甚大な被害をもたらした(住宅被害のみ、16年末までの消防庁集計分)。

 だが、免震装置を備えた建物では被害は軽微にとどまった。その一つ、熊本市西区の11階建て賃貸マンション「エスタシオーネス」は前震で震度6弱、本震で6強の揺れに見舞われた。ところが室内で家具などの転倒はなく、ガラステーブルの上に置いてあった一輪挿しさえも倒れなかった。

 「人と建物の安全を守るのに免震構造が有効だと実証された」。施主であるオフィス尚(熊本県熊本市)の亀浦正行社長は語る。建築士でもある亀浦社長は以前から自社物件で免震装置の導入を検討してきたが、コストが課題だった。エスタシオーネスは周囲の物件より割高だったため空室が8つあったが、「地震後は満室になった」と亀浦社長は手応えを感じている。

 1981年に改正された建築基準法では、震度5強程度の中規模地震動で建物がほとんど損傷しないことと、震度6強〜7に達する大規模地震動で倒壊・崩壊する恐れがないことを「耐震基準」とした。そのため81年以降は、頑丈な柱や梁などを使って建物自体が地震に耐え得る強度で建てられている。

 95年の阪神大震災で「耐震構造」の有用性は確認された。だが、大きな地震の後では居住に適さなかったり、資産価値がなくなったりする建物も出てきた。また、転倒した家具の下敷きになって多くの人が亡くなったことを受け、建物をできるだけ揺らさない技術が脚光を浴びるようになった。

 そこでまず、振動エネルギーを吸収するダンパーを使った「制震構造」の建物が台頭。さらに2000年代後半からは建物と地盤の間に積層ゴムを挿入し、建物自体の揺れを軽減する「免震構造」の建物も増えてきた。

 免震構造を採用すると地震の揺れを通常の耐震構造と比べて3分の1から5分の1に低減できる。実際、11年の東日本大震災や熊本地震でも室内の被害を大幅に減らせることが実証された。

 免震構造はマンションだけでなく、オフィスビルや商業施設などでも採用されるようになってきた。また、病院や公共施設など災害時に重要性が増す建築物でもニーズが高まっている。

揺れを吸収して災害を減らす
●耐震性を高めた建物の構造
揺れを吸収して災害を減らす<br /><small>●耐震性を高めた建物の構造</small>
太い柱や梁を使って地震の振動エネルギーに耐えるのが「耐震構造」で、制震ダンパーを追加して揺れをより抑えるのが「制震構造」だ。これに対し「免震構造」は建物の基礎部(地下)にゴムなどを設置して、振動エネルギーを建物に伝えにくくしている
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ゴムを使わぬ「鉄」の免震装置

 一般的な免震ゴムは、薄いゴムと金属板を交互に積層して製造する。建物の重さを支えるため上下(鉛直)方向は硬い一方、地震の揺れを吸収するため水平方向は柔軟性を備えている。タイヤや化成品のメーカーが様々な免震ゴムを製造し、ブリヂストンが国内シェア5割を握る。

 免震ゴムにも課題がある。ある程度の重さがないとゴムが変形しにくいため、体育館のように軽い建物では免震機能を発揮しづらい。物流倉庫のように建物の中で積載物が偏在している場合、安定した免震機能を維持するのが難しい。素材にゴムを使うため、経年劣化が避けられないのも難点だ。

 そこで新日鉄住金エンジニアリングはゴムを使わない「鉄」の免震装置を開発し、14年に発売した。

 厚鋼板を球面加工した「コンケイブプレート」とステンレス製のすべり板を一体化させ、その間にアイスホッケーのパックのような形状の鋼鉄製の「スライダー」を挟み込む。この装置を、建物と地盤の間に挿入する。地震が起きると、上下のコンケイブプレートの間でスライダーが振り子のように揺れてエネルギーを吸収する。

 長所は幅広い建物に対応しやすいことだ。振り子の原理により、重心(スライダー)が1往復する周期は支点からの距離で決まる。コンケイブプレート内側の球面半径に応じて、建物が揺れる周期(固有周期)を調整できる。建築後に建物の重さが変わっても、安定して免震機能を発揮できる。

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