制震技術にはどのような種類があるの？木造住宅に適した制震ダンパーとは？

建物への地震対策では「耐震」が一般的ですが、最近注目を集めてきているのが「制震」です。

制震にはさまざまな制震技術があり、それに伴う制震装置も沢山の種類があります。

今回は現在用いられている制震技術と制震装置の種類についてご紹介し、私たちの住む一般的な木造住宅に制震技術を取り入れるための方法もお伝えします。

制震とは？

建物への地震対策には、一般住宅でも多く取り入られている耐震、そして免震、制震があります。

耐震とは

耐震とは、壁や柱などの建物の部材を強化したり補強材を入れたりして建物自体を強くすることで、建物が地震の揺れに耐えるようにすることです。

地震の揺れに耐える性能を上げることで、建物の倒壊を防ぐことを目的としています。

耐震住宅や耐震等級などの言葉を耳にする機会も多く、3つの地震対策の中で最もポピュラーな方法です。

耐震は学校などの公共施設などをはじめ一般住宅でも多く取り入れられています。

免震とは

免震とは、建物と基礎との間に地震の力を緩衝するような免震装置を設置し、地盤と切り離すことで地震の揺れを逃して建物に直接伝えないようにすることです。

建物の倒壊だけでなく、建物内の家具の倒壊を防ぐ効果が期待できます。

免震を取り入れるとコストが高くなることもあり、一般的にはマンションなどの集合住宅や公共施設などの大規模な建物や建築物に用いられるケースが多く、一部のハウスメーカーなどで一般の住宅にも取り入れられています。

制震とは

今回注目するのが「制震」です。

制震とは、建物にダンパーなどの制震装置を設置し、地震のエネルギーを吸収して建物の揺れを抑制することです。

繰り返しの揺れにも効果を発揮するのが特徴で、余震などによる建物の損壊や倒壊のリスクの低減も期待できます。

地震の揺れへ対抗する耐震の弱点を補う形で用いられるケースが多く、耐震と組み合わせることでより効果を発揮します。

制震装置によっては後付けすることも可能で、コストも免震よりはかかりません。

制震も免震と同様にマンションや大型の建築物に用いられていましたが、近年では一般の住宅にも取り入れるケースが増えています。

＜参考コラム＞【耐震・免震・制震】の違いを再確認│メリットやデメリットを解説

制震技術は３つに分類される

制震にはどのような技術が用いられているのでしょうか。

現在おもに使用されている制震技術は、大きく分けて次の3つに分類されます。

制震技術1「アクティブ制震」

アクティブ制震とは、地震で建物が揺れたときに電力などによる「多くの力」を意図的に加えて、建物の揺れを制御する制震技術です。

コンピューター制御によってコントロールしているため、とても高い制震性能を発揮することができ、後述の「マスダンパー型」や「連結型」といった制震装置に用いられています。

一方で構造が複雑なためコストやエネルギー使用量も高く、制御できる容量にも限界があるため大きな揺れへの対応が難しいといった面もあります。

したがってアクティブ制震は、おもに超高層建物において強風による室内の振動を抑えて居住性を高めたり、余震を短くしたりするために用いられている制震技術です。

制震技術2「セミアクティブ制震」

セミアクティブ制震とは、地震で建物が揺れたときに電力などによる「少しの力」を意図的に加えて、建物の揺れを制御する制震技術です。

後述する「層間ダンパー型」の制震装置のなかでもコンピューター制御を取り入れている場合に用いられています。

セミアクティブ制震では、ダンパーの特性を切り替えたり変化させたりなどして、常に最適な状態に保ち制震効果を高めます。

完全なアクティブ制震ではないためエネルギーの使用量も小さく、万が一制御ができなくなった場合にもある程度の制震性能を発揮する事が可能です。

制震技術3「パッシブ制震」

パッシブ制震とは、電力などの意図的な力を加えることなく、地震の力に応じてその力を吸収し、建物の揺れを制御する制震技術です。

後述する「層間ダンパー型」の制震装置のなかでもコンピューター制御を必要としないものに用いられています。

制震技術として多くの建物や建築物に取り入れられており、一般の住宅にも用いられています。

制震技術に欠かせない制震装置の種類

建物への制震技術を駆使するには制震ダンパーなどの「制震装置」が欠かせません。

制震装置には次のような種類があります。

層間型

建物の床と床、あるいは床と屋根のように上の層と下の層の間を制震ダンパーによってつなぎ、地震の揺れに応じて制震ダンパーも変形させて揺れを吸収し、建物の揺れを抑制する制震装置です。

層間型のほとんどはパッシブ制震の制震技術で用いられますが、一部セミアクティブ制震に用いられるものもあります。

層間型は最も一般的な制震装置であり、さらに素材等によってオイルダンパー、ゴムダンパー、鋼材ダンパーなどに、設置方法によって筋違型、壁型などに分類されます。

通常の住宅に用いられている制震装置のほとんどがこちらのタイプです。

境界梁型

層間型のように建物の層と層の間ではなく、梁のように水平に設置する制震装置で、おもにパッシブ制震の制震技術に用いられます。

あまり一般的ではありませんが、鉄筋コンクリート造の建物で使用されることがあります。

マスダンパー型

建物の最上部など振幅のいちばん大きい箇所に「重り」をつけて、振幅を相殺して振動を小さくする制震装置です。

マスダンパー型の制震装置はアクティブ制震の制震技術にメインとして用いられていますが、中にはセミアクティブ制震、パッシブ制震に用いることもあります。

地震の揺れというよりは、強風による揺れを対象とした制震装置です。

連結型

複数の建物と建物を制震ダンパーでつなぐ制震装置です。

パッシブ制震、セミアクティブ制震、アクティブ制震のいずれの制震技術においても用いることが可能で、制震ダンパーのエネルギー吸収の効率が非常に高まる制震装置ですが、連結する建物を用意する必要があるという課題があるためあまり使用されていないのが実情です。

ただし連結型の制震装置に関する研究は今なお行われており、使用例として東京にある「晴海アイランドトリトンスクエア」があります。

＜参考＞晴海トリトン公式ホームページ

木造住宅に制震技術を取り入れるには

素晴らしい制震技術とそれを実現するための制震装置ですが、かつては大規模な建物や大型建築物でのみ使用されることがほとんどでした。

しかし最近では層間型の制震装置である規格化された制震ダンパーが多く開発され、私たちの住む一般的な木造住宅にも制震ダンパーを用いることで制震技術を取り入れることが可能となりました。

木造住宅へ設置する制震ダンパーは、オイルダンパーやゴムダンパーがおすすめです。

なかでもオイルダンパーは新築・既存を問わず設置できるものが多く、注目を集めています。

なお、一般的な木造住宅へ制震ダンパーを取り入れる場合には、その住宅が耐震住宅であるかどうかによって効果が大きく変わってきます。

なぜなら耐震工法で強固に建てられたいわゆる「剛」の建物に、制震装置を設置することで地震の力を吸収して和らげる「柔」を加えることができ、これらの相乗効果によって建物を地震から守る効果をより発揮できるからです。

したがって木造住宅に制震技術を取り入れる場合は、その住宅に耐震も取り入れられていることが望ましいといえます。

木造住宅におすすめの制震装置「αダンパーExⅡ」

地震の多い日本において、地震への対策はとても重要視されています。

私たちトキワシステムが提供している制震装置「αダンパーExⅡ」は、オイルダンパーです。

トキワシステムは、自動車トランスミッションの計測器の設計開発解析・測定に携わるパイオニア集団として、長きにわたり自動車業界に従事してきました。

その後、国立大学からの要請によって木造住宅耐震性能試験装置の開発に携わり、1999年には制震装置「αダンパーExⅡ」を開発し、現在に至ります。

「αダンパーExⅡ」はおかげさまで中部圏を中心に「15,000棟」という東海地域でナンバーワンの供給実績を誇り、多くのお客様に満足いただいています。

「αダンパーExⅡ」を耐震性を備えた住宅に追加で設置することで地震の揺れによる建物の変形を最大55％低減させることができ、あなたの大切なお住まいを守ります。

また、トキワシステムの制震装置「αダンパーExⅡ」は東京工業大学・静岡大学・豊田工業高等専門学校・岐阜県立森林文化アカデミーなどの数多くの学術研究機関による性能試験をクリアして、その効果が認められています。

大切なあなたの家族を守りたい　―KEEP YOUR SMILE―

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トキワシステムの制震ダンパー「αダンパーExⅡ」製品紹介

トキワシステムの制震ダンパー「αダンパーExⅡ」製品サポート

トキワシステムの制震ダンパー「αダンパーExⅡ」よくある質問