免震構造は縦揺れに対してどうなの？縦揺れにも強い免震構造とは

地震大国といわれている日本では、どのようにして揺れによる被害を抑えるかが積極的に研究されています。そのなかで開発された免震構造は、地震の揺れを建物に伝わらせず、住人の体感する揺れを大きく抑えるという画期的なものでした。

しかし、免震構造は縦揺れがほとんど低減できず、そのまま揺れを伝えてしまうともいわれています。免震構造がなぜ縦揺れを低減しないか、その理由を探ってみましょう。

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免震構造は縦揺れに対応していないことが多い

地震はいつも唐突にやってきます。大きな揺れは家財道具を揺らしたり、転倒を起こし大ケガしてしまうかもしれません。そのような地震の揺れを防ぐものに、免震構造があります。免震構造を導入することで、地面の揺れを建物に伝わらせず、建物の揺れを抑えることができるのです。

その免震構造は、横揺れに対して体感震度を数段階下げるという劇的な効果がある一方で、縦揺れに対してはほとんど軽減できないといわれています。どうして縦揺れが軽減できないのか、免震構造のしくみと照らしあわせて考えてみましょう。

免震構造で使われる主要な部品に、アイソレータというものがあります。アイソレータにはゴムと金属板を重ねたり、金属のボールが転がったりとさまざまなものがありますが、そのどれもが水平方向に固定されていないという特徴を持っています。

アイソレータを設置することで揺れている地面と建物がずれるようになり、揺れを低減することができるのです。しかし建物は、垂直方向には固定しなくてはいけません。垂直方向に固定されていないと、建物の重さを支えられないからです。

免震構造が縦揺れを低減できない理由は、揺れを遮断する部品であるアイソレータが垂直方向の揺れを低減できないからです。

縦揺れの対策はそれほど必要ないという意見も

免震構造は縦揺れの低減ができませんが、あまり問題となっていないようです。なぜなら、縦揺れを遮断してもあまり意味がないといわれているからです。なぜ縦揺れは対策しなくてもよいとされ、横揺れは低減すべきといわれているのか、この違いを確認してみましょう。

縦揺れは垂直方向の揺れで、あまり被害がないといわれています。調味料の小ビンや模型など、軽いものが浮いてバランスを崩したりしますが、家具を浮かせるまでの揺れではないことがほとんどです。

横揺れとは水平方向の揺れであり、一般的に縦揺れよりも大きな被害をもたらすといわれています。その揺れ幅は縦揺れの2倍以上とされ、家具が倒れたり、家が倒壊したりという現象の多くはこの横揺れによるものとされているようです。例えば、机の上にペットボトル飲料などを置いて水平に揺らすと、すぐに倒れてしまいますよね。

このように、縦揺れによる被害はあるものの横揺れよりも被害が小さいため、免震構造では低減する必要がないと判断されているようです。

最近登場した縦揺れ対応の免震構造とは

免震構造では、縦揺れは軽減する対象となっていない場合が多いですが、直下型大地震が発生すると家具や建物にも被害を及ぼすおそれがあります。

大きな縦揺れに対抗するため、近年では縦揺れも抑えることのできる免震構造というものが運用され始めているようです。水平方向にも、垂直方向にも揺れが抑えられるこの構造は、3次元免震といわれています。

縦揺れを抑えるしくみには、空気が使われているようです。空気バネという、空気を注入することで一時的にバネのようになる装置が、上下の揺れを吸収します。世界初の3次元免震住宅では、横揺れを約1/8に、縦揺れを約1/3に抑えることができたそうです。

もし、3次元免震の建物にいるときに震度7の地震にあったとしても、体感では震度3程度に抑えられるといわれています。大震災といわれるほどの地震であっても家具の被害が小さくなり、なにより地震が起きても心身の負担を大きく減らすことができます。

免震構造以外のふたつの構造について

ここまで「揺れを遮断する」免震構造について説明してきましたが、免震構造に必要な費用は決して安くはないうえに、建物が左右に揺れるための隙間がなければいけません。さらに先ほどの免震構造で縦揺れを抑えられる3次元免震構造は、現在一軒家向けとされていません。免震構造以外の地震対策の構造を知って、免震構造を選ぶかどうかを検討しましょう。

耐震構造

耐震構造は、「揺れに耐える」ことを重視して設計された構造のことです。建物の構造材を増やして、揺れても簡単には倒壊しないようにつくられています。

構造が単純なので他の構造と比べると安く仕上がることが多いです。しかし、揺れの低減ができないため地面の揺れが直接伝わり、建物が壊れやすいため連続する地震に弱いという欠点も持っています。

制震構造

揺れを吸収する装置を建物の各所に設置することで、「建物の変形を抑える」構造を制震構造といいます。免震構造とは違い、建物に伝わった揺れを抑えるという役割のため、揺れ自体を遮断する効果はありません。

免震構造と比較すると制震装置の費用が比較的安いため、よく使われている構造です。しかし、制震装置の数や質によって、抑えられる揺れの大きさは変わってきます。

まとめ

免震構造は、被害の大きい横揺れを効果的に遮断することができますが、縦揺れはほとんど低減できません。しかし、縦揺れによる被害は小さい場合が多いため、ほとんどの免震構造ではあまり重要視されていないそうです。

近年での免震構造には縦揺れにも対応できる3次元免震が登場し、体感する揺れを大きく抑えることができます。体感する揺れが抑えられることで家具や住人に起こりうる被害をカットできるという長所がより強化されたのではないでしょうか。

ただし、免震構造は費用がかさむ可能性が高いです。耐震構造や免震構造など、別の地震対策ができる工法もあるので、工事をするまえに業者と相談しておきましょう。

耐震工事を依頼できる業者や料金

依頼できる業者や料金について、詳しくは「生活110番」の「耐震工事」をご覧ください。