制震構造とはどんな構造？わかりやすく解説｜耐震・免震構造との違いも
地震大国日本において、住宅の地震に対する安全性は重視されるポイントです。
住宅の構造には耐震構造や免震構造がありますが、その中で近年一般向けの住宅でも注目されているのが「制震構造」です。
この記事では制震構造とはどんな構造か、耐震構造や免震構造との違いは何かについて解説していきます。
・制震構造とはどの様な構造でどのような特徴があるかわかります。
・耐震構造や免震構造との違いがわかります。
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目次
制震構造とは
地震から建物を守るために開発された技術のひとつに「制震」があります。
制震とは地震の揺れによるエネルギーを吸収・抑制する技術のことです。
制震構造とはこうした制震の技術を取り入れた構造のことをいいます。
では具体的にはどのような構造なのか、仕組みと特徴から解説してきます。
制震構造の仕組み
制震構造とは建物の骨組みとなる構造体に制震装置を設置することで、地震のエネルギーを吸収する仕組みとなっています。
地震の揺れによって生じたエネルギーを制震装置が吸収することで、建物の揺れを抑えて小さくし、建物の損傷を軽減します。
制振装置はおもに制震ダンパーと呼ばれるものが用いられており、制震ダンパーにはオイルダンパー、ゴムダンパー、鋼材ダンパー、制震パネルといった種類があります。
建物の特性等に合わせてこれらの制震装置を設置して制震構造がつくられます。
＜参考コラム＞
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制震構造の特徴
制震構造の特徴として、次のような内容が挙げられます。
- 建物内部の損傷を軽減
- 地震の揺れによる建物の変形を軽減
- 余震など繰り返しの揺れにも強い
- 小さな揺れから大きな揺れまで対応
- 共振現象にも効果を発揮
- 風による振れにも効果を発揮
制震構造では建物に「粘りやクッション性」を持たせるイメージ、とお伝えするとわかりやすいでしょうか。
大地震などによって大きな地震のエネルギーが建物に加わると、そのまま受け止めると衝撃も大きくなります。
その点、制震装置を組み込んだ制震構造であればそのエネルギーを吸収して抑えられるので、柱や梁といった建物の構造部の損傷を少なくすることができます。
また、揺れが抑えられることによる恐怖心の減少や、居住性の向上も図ることができます。
制震構造は共振現象や風による揺れへも効果を発揮するため、上層階で効果を得られやすく、かつては主に高層ビルなど高さのある建物で用いられてきました。
現在では制震装置の技術が進み、一般の戸建て住宅でも広く用いられるようになりました。
＜参考コラム＞
制震構造の建物例
続いて制震構造が用いられている建物や建築物の例をご紹介します。
- 東京駅
- 東京スカイツリー
- 東京ミッドタウン日比谷
- あべのハルカス
- 恵比寿ガーデンプレイスタワー
- 熊本城
などのように、有名な大規模建物の多くで制震構造が用いられています。
制震構造は東京駅や熊本城のように、歴史のある建造物の地震対策にも用いられています。
また、東京スカイツリーはオイルダンパーなどの最新の制震技術を用いると同時に、五重塔などの多重塔で古くから日本で採用されている「心柱」という技術を応用して、「心柱制震」という技術も用いながら制震構造としています。
こうした大規模建築物や高層ビル、タワーマンションなどで多くの場合「免震構造」+「制震構造」、「耐震構造」+「免震構造」+「制震構造」というように、地震対策の合わせ技で建物を地震の揺れから守っています。
また、大規模地震の発生が懸念されている近年では、一般の戸建て住宅においても「耐震構造」にプラスして「制震」の技術が取り入れられています。
住友林業、ミサワホーム、パナソニックホームズといった大手ハウスメーカー等では、標準で制震構造を取り入れているところも増えてきています。
＜参考コラム＞
耐震構造・免震構造とは
ではここで耐震構造と免震構造についても確認しておきましょう。
建物の地震対策の技術では「耐震」「制震」「免震」の3つが基本的な三本柱となっており、それぞれ建物に適した技術を組み合わせながら取り入れます。
耐震構造とは
耐震構造とは、地震などの水平方向の力に対して十分に耐えることのできるように設計された構造のことです。
建物の構造としては最も基本的なもので、「耐震基準」として建築基準法でも一定のレベルが定められているように、戸建て住宅から大規模建築物まで広く採用されている構造です。
一般的に柱・梁・壁など建物そのものの強度を高めることで、地震の揺れによる倒壊や損傷に耐えられるようにします。
先にご紹介した制震構造が建物に粘りやクッション性をもたせるのに対して、耐震構造では建物自体を強固に頑丈にし、揺れへの耐力を上げられるようになっています。
最も基本的で一般的な構造であることからコストも比較的抑えて導入することができ、効果の実証も成されているという安心感があります。
一方で耐震構造だけでは建物の倒壊は防げても内部が損傷したり、繰り返しの揺れによって損傷が蓄積されるため繰り返しの揺れには弱いといった弱点も存在します。
免震構造とは
免震とは建物と地盤の間に免震装置や免震部材を設置して、建物と地面を切り離し、建物に揺れを伝えない構造です。
耐震構造、制震構造、免震構造の中で一番建物の揺れを抑えることのできる構造で、特に上層階の揺れに大きく効果を発揮するため、高層ビルやタワーマンションなど高さの高い建物では不可欠な技術であり、耐震や制震と組み合わせされて多く採用されています。
一般的な戸建住宅でも免震構造が用いられている場合もありますが、他の二つの構造に比べてコストが最もかかることから、広く採用されるには至っていないのが現実です。
免震構造とされる戸建住宅でも、土台と基礎の間に免震装置に似た減震部材が組み込まれていることもあります。
＜参考コラム＞
木造住宅も制震構造にできるの？
「一般的な木造戸建住宅も制震構造にできるのか？」という疑問に対してですが、答えは「できる」です。
住宅の構造体に制振装置を設置することで、一般的な木造戸建住宅であっても制震構造にすることができます。
繰り返しになりますが、最近では大手ハウスメーカーをはじめ、木造戸建て住宅にも制震技術を取り入れて耐震・制震構造とするケースが増えています。
戸建て住宅を新築するのであれば、あらかじめ制震装置を追加で構造体へ設置することによって、制震構造の住宅へすることが可能です。
また、制震装置の種類によっては、既存の木造住宅への設置もできます。
木造戸建住宅で注目されている「耐震」プラス「制震」
地震大国日本では、建物の耐震性に関して大きな地震による震災があるたびに「建築基準法」の「耐震基準」が見直されてきました。
現行の耐震基準では、
- 「震度5強程度」の中規模地震において家屋や建物がほとんど損傷しない
- 「震度6強～7程度」の大規模地震において家屋や建物が倒壊・崩壊しない
といった耐震性が最低限でも確保されています。
これはいわゆる耐震等級において1レベルに相当します。
耐震基準だけでなく、建物の耐震性に関しては政府主導で様々な改正や新たな法律の制定などが行われ、現在に至っています。
2011年3月11日に起きてしまった東日本大震災においては、地震の揺れによる建物倒壊は随分減少したという調査結果も出ています。
（しかし同震災では津波による建物損失が非常に多く発生してしまいました。
このように着実に効果を発揮している耐震構造ですが、
- 繰り返しの揺れには効果が期待できない
- 建物にダメージが蓄積し耐えきれなくなると倒壊の可能性がある
- 地震の揺れが建物にダイレクトに伝わってしまう
- 上の階になればなるほど、揺れが大きくなる
といった弱点があります。
「耐震構造」の住宅へ制震の技術をプラスして「制震構造」とすることで、こうした耐震構造の弱点を補うことができるため、現在、木造戸建て住宅において「耐震+制震」はとても注目されています。
まとめ
制震構造とはどんな構造なのかについて、耐震構造・免震構造との違いや木造住宅の制震構造についてもお伝えしました。
- 制震構造は、大規模建築物や歴史的建造物の地震対策で広く採用されている
- 大規模建築物では耐震構造・免震構造と組み合わせて用いられている
- 最近では一般的な木造戸建住宅でも制震構造が取り入れられている
- 木造戸建住宅も制震装置を設置することで、制震構造にすることができる
- 一般的な木造戸建住宅の場合、制震構造は耐震構造と合わせて用いることで相乗効果により高い地震対策が期待できる
という点がポイントです。
南海トラフ地震。首都直下型地震など大規模地震が懸念される近年、お住まいの住宅の地震対策としてご参考下さい。
住まいへ取り入れたい「制震ダンパー」の設置
お伝えしたように、法改正等により住宅の耐震化がすすめられもはや常識となってきている今、住宅への地震対策として耐震化された住宅へ「制震」の技術をとりいれる方法が注目されています。
制震を取り入れるには、住宅に「制震ダンパー」と呼ばれる制震装置を設置する方法が最も一般的です。
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監修者情報
株式会社トキワシステム
制震ダンパー・地震対策の情報について発信しています。
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保有資格
・二級建築士
・フォークリフト運転技能者
・木材加工用機械作業主任者
・第二種電気工事士
