地震に備えて知っておくと安心! 制振構造についての3つの項目

制振住宅に対する国民の意識が高まってきているのは言うまでもありません。
ここ数年で歴史に残る大震災がいくつも起きている我が国では、すべての人に「安心して生活を送るためにはどうすべきなのか」が問われています。
現在は地震対策用に開発された制振装置が施された住宅も増えてきており、それに対する国民の注目度も高まってきているのです。
制振装置や制振材料にはどのような種類のものがあるのか、制振構造の住宅とはどのようなものなのかについて、耐震・免震との違いも含めてご紹介したいと思います。

1.揺れを抑える制振装置とは?

地震の二次被害を防ぐ制振装置

大きな地震が起こったとき、地震そのものよりも、揺れによって建物内で生じる二次被害のせいで大きな犠牲を出すことが問題視されています。

実際に阪神大震災や東日本大震災では、二次被害によって建物内にいた人たちが大きな被害を被った例は数多く報告されていることからも、その深刻さが分かるでしょう。
制振装置は地震の揺れを抑えるためのものではなく、揺れを低減することで、建物内にいる人たちの転倒による怪我や家具の損傷を防ぐためのもの。

制振装置を建物の骨組みに組み込むことで、地震のエネルギーを吸収し、熱に変えて揺れを抑えるのが制振装置です。
現在の地震対策には制振・免震・耐震の3種類があり、建物が地震によって倒壊する恐れは少なくなってきています。
しかし、過去の大震災の経験により、普段から揺れの恐怖に悩まされている人は数多く存在しています。

揺れの恐怖を軽減するための制振装置は私たちが安心して生活を送る上で大変大きな役割を果たしていると言って間違えないでしょう。

制振装置が揺れを軽減する原理

では、制振装置はどのようにして地震の揺れを軽減してくれるのでしょうか。その原理をご説明します。
制振装置は地震が起きた時に自らも地震の揺れに合わせて揺れることで、地震のエネルギーを吸収するという仕組みです。

現在は、耐震よりもさらに建物の損傷を抑えることが出来る制振に対する住宅メーカーの注目度も高くなってきており、制振装置を施した住宅を売り出すメーカーも増えてきました。
制振装置は住宅メーカーによって形状が異なっており、金属やゴム、アクリルなどが素材として採用されています。

形や大きさもメーカーによってそれぞれですが、「揺れを吸収して建物の損傷を軽減する」という目的は同じです。

上層階ほど揺れにくい

タワーマンションのような高層階の建物に住んでいると、強風が吹いただけで揺れを感じることがあります。
上層階の住民は万が一大きな地震がきた時に、避難が困難になるだけでなく、「揺れが大きくなる」という不安を抱えているようです。

制振装置を施したマンションは、上層階に行くほど揺れを吸収してくれるので、揺れを感じにくくなるという特徴があります。
小規模な地震であれば、揺れを全く感じないということもあるようです。
制振装置はタワーマンションのような高層階の建物にも適した地震対策といえるでしょう。

2.耐震・免震との違いは?

建物の地震対策としては、制振の他に「耐震」・「免震」という言葉を聞いたことがあるのではないでしょうか?
耐震と免震とはどのような構造なのか、制振との違いはどこにあるのか、ご紹介します。

揺れに対抗する仕組みの違い

現在建てられている住宅の9割以上が「耐震構造」となっています。
耐震構造は柱やじ骨組み自体を強く頑丈にすることで、地震の揺れに耐えられるようにしたものです。

耐震構造で建てられた建物は、倒壊は防げるものの、揺れによるダメージは防ぐことが出来ないため、地震時に壁や家具の倒壊による被害が多くなってしまいます。
一方の「免震構造」は建物と基礎が直接固定されないように、鉄板とゴム板を交互に貼り合わせた積層ゴムやローラーなどで出来ており、地震の揺れを建物に伝わりにくくしたものです。

免震構造で建てられている建物はまだ少ないものの、建物の損傷が少なく、「地震後も住める」という安心感から、免震構造で建てられるタワーマンションが徐々に増えてきています。

揺れの感じ方の違い

耐震構造の建物は地震の揺れが直接建物に伝わりますので、大きな揺れを感じることになり、家具や壁の転倒も多く、二次被害を免れることは難しくなります。
それに比べて、揺れの軽減率が最も高くなっているのが免震構造です。
建物内の揺れがほとんどないため、家具の転倒などによる二次被害が極端に少なくなっています。

価格の違い

上記のことからも、最も地震の際の揺れを軽減できるのが「免震構造」であるということがお分かりいただけると思います。
しかし、問題なのがコストの面です。

免震構造は優れた地震対策でありながら、耐震構造や制振構造と比較すると導入コストが非常に高く、4~5倍の差が出ると言われています。
さらに、狭い敷地や弱い地盤には免震構造を使用することは出来ませんので、そういったデメリットも踏まえた上で、免震構造と制振構造、どちらを選ぶべきなのか、慎重にならなければなりません。

3.制振装置には種類がある

制振装置は、エネルギー入力の有無によって「パッシブ制振装置」「セミアクティブ制振装置」「アクティブ制振装置」の3種類に分類され、さらに力学的な形態によって「眉間ダンパー型」「マスダンパー型」「連結型」に分類されます。

パッシブ制振装置

構造体にダンパーを組み込み、地震の揺れによる建物の変形に応じて作動するのが「パッシブ制振装置」です。
外部から力を加えることなく、構造物の振動を抑える働きをします。
電力などのエネルギーの入力を一切必要としないため、停電などの影響を受けることもなく、安定した性能を発揮するのが特徴です。

セミアクティブ制振装置

オイルダンパーのオイルの流量の調節などを行うことで、パッシブ制振よりも効果的に地震の揺れを軽減することが可能です。
「少量のエネルギーの入力を必要とするもの」と分類されます。

アクティブ制振装置

「多くのエネルギーの入力を必要とするもの」と分類されるのが「アクティブ制振装置」です。
直接的に外部からエネルギーを入力することによって、建物の振動を抑えます。
アクティブ制振装置の場合は寿命が比較的短いため、定期的な交換が必要です。

眉間ダンパー型

建物の上の層と下の層の間にダンパーを用いて連結させ、建物が地震の揺れによって変形した際にダンパーも同時に変形させることで、エネルギーを吸収します。
パッシブ制振、セミアクティブ制振として用いられることがほとんどです。

マスダンパー型

建物の最上部に設置したおもりと建物の間に生じる力を利用して、建物の振動を低減させます。
ただ、建物に乗せるおもりには限度があるため、地震による揺れよりは風による揺れを対象とする場合が多いです。

連結型

建物の構造を複数に分けて、ダンパーで連結する制振装置です。
建物が互いの重さを利用して振動を低減させる効果があります。

まとめ

いかがでしたでしょうか。

  • 揺れを抑える制振装置とは?
  • 耐震・免震との違いは?
  • 制振装置の種類

以上3点をご紹介しましたが、制振装置についてお分かりいただけましたでしょうか。
いつ大震災が起こってもおかしくないと言われている今の時代だからこそ、制振装置を始めとする数々の地震対策について、もっと多くの人たちに理解してもらいたいと思います。