株式会社ACLIVE 今回は、安全に対する関心が高い方に向けて、地震による建物倒壊のメカニズムと効果的な制震対策について、地震に強い家づくりサービスを提供するお家まるごと制震シェルターが解説します。
家族や自分自身の生活環境を守るためには、地震の脅威とその対策を正しく理解することが大切です。この記事を通して、地震による建物倒壊の理解を深め、対策を学んでいただければと思います。
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この記事を監修した専門家
西日本工業大学 デザイン学部建築学科
古田 智基
愛知県名古屋市出身。子供時代は活発に過ごし、大学では日本は有数な地震国であることから耐震工学を専攻。二十数年の企業経験を積み、西日本工業大学の教員に至る。
地震によって建物が倒壊するメカニズム
地震によって建物が倒壊するメカニズムは、強い揺れや繰り返し起こる揺れ、キラーパルスによって引き起こされます。これらの要因が重なると、建物の耐震性が十分であっても損傷を受け、不十分な場合は倒壊が起こりやすくなります。
1：強い揺れ
地震が建物に与える最大の脅威の1つが「強い揺れ」です。強い揺れは建物の内部構造に大きなダメージを与え、その結果建物が弱くなってしまいます。特に、揺れが大きいほど建物は損傷しやすく、最終的には倒壊する可能性があります。そのため、強い揺れに耐えられるように、建物の耐震設計がとても重要です。
2：繰り返し起こる揺れ
地震は一度きりの出来事ではなく、繰り返し起こります。繰り返される揺れによって、建物は徐々にダメージを蓄積し、その耐力が低下していきます。たとえ当初は非常に丈夫に設計された建物であっても、何度も繰り返す揺れにより、徐々に弱体化し、予想外の地震で倒壊することがあるのです。
特に古い建物では、繰り返しの揺れによるダメージを受けている場合が多いため、しっかりとした地震対策が必要です。
3：キラーパルス
建物が地震により独自のリズムで揺れるとき、地盤の揺れと同調し、その結果、揺れが増幅されることがあり、これをキラーパルスといいます。
建物の高さ、重さ、固さなどが揺れるリズムを決定し、このリズムは「固有周期」と呼ばれます。地盤の揺れの周期と建物の固有周期が合致すると、キラーパルスが発生し、建物の揺れが大きくなるのです。これはどんな建物にも起こり得ます。
制震対策をするメリットとデメリット
メリット
制震対策の最大のメリットは、地震の揺れや建物内部への被害を軽減できることです。制震構造は地震による揺れのエネルギーを吸収・抑制するため、揺れが小さくなり建物自体だけでなく、内部にある物へのダメージも減らせます。
また重要なのが、耐震構造も確保するという点です。住宅の耐震性能はくり返し起こる地震によりダメージが蓄積されていきます。制震対策により揺れによる損傷を防ぐことで建物の倒壊を防げます。
デメリット
制震対策のデメリットとしては、建物の状態によっては制震装置の効果が十分に発揮されないことが挙げられます。特に、築年数が古い建物や、耐震構造ではあるものの制震装置を取り付けることを想定していない建物では、制震対策の効果が限定的な場合があります。
また、住宅の状態によっては計画した制震装置を取り付けられない場合があります。住宅の耐震等級を確認したり、柱や梁といった構造部材の断面の大きさを確認したりして最適な制震対策をすることが大切です。
まとめ
今回は、地震による建物倒壊のメカニズムと、制震対策のメリットとデメリットについて解説しました。
地震が建物の倒壊を引き起こす原因は、建物の老朽化や直下型地震などさまざまですが、揺れの強さや頻度、キラーパルスなどが主な要因であることが多いです。これから家を建てる方やすでに建てられた住宅でも、基礎の強化や地盤改良、制震ダンパーの設置などで、地震による被害を軽減する対策ができます。
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