よく聞く3つの地震対策

耐震・制震・免震どれがいい?

地震対策の技術工法として、皆様がよく皆様が聞く言葉は、 「耐震」「制震」「免震」の3つの言葉ではないでしょうか?

建物自体の地震対策には、 3つの工法があると言われています。

(1)制震

(2)耐震

(3)免震

この3つの工法が代表的かと思います。

制震・耐震・免震比較

 

それでは、この3つの工法の工法自体の違い・メリット&デメリットを、比較すると一体どうなのでしょうか?   

改めて、説明致します。   

 

(1)制震   

 

地震の揺れに対し、建物の壁にダンパーなどを設置することでブレーキをかける工法。

地震による建物の揺れをエネルギーとしてとらえ、 制震装置でそのエネルギーを吸収します

(正しくは熱に変えます。) 

「熱に変える」ということは、ブレーキと同じ発想で、地震で揺れる建物にブレーキをかけることにより、建物の揺れ、構造体の変形や損傷も軽減出来ます。免震に比べて経済的で間取りや敷地に制約がありません。 

 

【メリット】  

・工期が短くすむ  

・費用が安くすむ  

・建物の損傷を軽減できるので、地震後に住めることを考え、建物自体の長寿命化を促進できる。  

・設置制限がほとんどない  

・リフォームでも施工可能 

 

【デメリット】  

 

・耐震工事など他の工法に比べて、一般的に認知が低い。  

・本当に効果がある商品か、効果がないものか検証が必要


 

(2)耐震   

 

地震に耐えるために、建物の構造をより強固に固め、 地震に対して真っ向から受け止めて、耐えるという工法。 

ただし、固めることにより地震の揺れがそのまま建物に伝わるため、他の工法に比べて揺れは一番大きい。1981年の建築基準法改定の新耐震基準以降の建物は全て義務化。

 

 

【メリット】

 

 ・施工上の制約がない 

・一般的に採用する人が多く認知度も高い。 

 

【デメリット】 

 

・建築基準法の最低レベル「耐震等級1」では何度も地震が起きた時に、耐える力が残っていない場合がある。

 ・現行基準は地震が起きたときに倒れはしないが、命は助かるという前提の基準となっていることを認識している人が少ない。建物に損傷が起き、内部の構造がガタガタになってしまう場合がある 。

 

 

 (3)免震 

 

基礎と土台の間にエネルギー絶縁装置(積層ゴムやローラーなど)を設置して、 構造躯体に作用する地震エネルギーを基礎で止め、上部構造体に伝えないようにする工法。

 地震対策として最も有効とされていますが、 費用が非常に高く、敷地や立地に制約がある。


 

  【メリット】

 

 ・基礎と土台にエネルギー絶縁装置を設置するため、効果としては№1

 ・建物自体の損傷を軽減できるため地震後に住むことができることを考えている

 ・揺れにくい  

 

【デメリット】

 

 ・躯体をいじるため、費用が高い 

・施工上、敷地や立地に制約がある 


 

  となります。  住宅の建築会社の99%が耐震工事を採用しているといってよいでしょう。

 

免震は耐震補強の場合、現実的な工法とは言えませんので、ここでは比較しません。

制震の注意点

ここでは、近年ブームともいえる「制震」についての考え方について注意点も踏まえてお話ししたいと思います。

 

制震工法はここ数年でだいぶ認知が進みました。

様々なメーカーからたくさんの商品や装置が出ております。

一流メーカーであるKYB社のビル免震、制震でのデーター改ざん、東洋ゴム工業の免震偽装などで業界不信が表面化しましたが、そもそも制震は地震に本当に効果があるのでしょうか?

専門家は、一定の効果が認められた商品や工法もあるが、性能的に疑わしい商品や粗悪品があると言っています。

では、どのような商品、工法であれば、地震に対して効果があると言えるのでしょうか?

そして、どのような商品や装置なら良いのでしょうか?

制震商品は主に壁内に設置しますが、種類は、壁面全体に設置するタイプや筋交いタイプ、仕口タイプ、方杖タイプと様々な種類があります。

 

 

ダンパーの構造自体も車のブレーキと同じ原理から、ゴムで地震エネルギーをブレーキするタイプや車のショックアブソーバーと同じ原理を利用しオイルで地震エネルギーを吸収するタイプのものなどさまざまです。

まず問題なのが、これらの施工基準が明確に基準法や耐震改修のルールで定められていない事です。

その為、各メーカーの性能を工務店自身、施主自身が判断しなければなりません。

制震はそもそも地震エネルギーを吸収して建物(架構)の変形を抑える考えに基づいています。

専門家、識者などは制震が地震に効くためには、制震壁に地震のエネルギーが効率的に伝わる構造でなくてはいけないと言っています。

また、地震で制震壁自体が、破壊されてしまうと効果がなくなってしまう為、制震商品自体の引き抜けがなく、架構自体が破壊されない強さをもっていることが必要だと言っています。

つまり、制震壁自体にも耐震性能があることが望ましいと言えます。

しかし、ここで問題なのは、壁倍率を上げるなど耐震性能を上げると、地震力は高倍率の壁には、他の弱い耐力の壁よりも高い地震力が働くことがわかっているため、耐震装置自体や制震壁がホールダウン金物などで基礎と緊結されて抜けない構造になっている必要があります。

制震ダンパーの多くは、柱、梁、土台などに取り付けるタイプが主流で基礎緊結するタイプはありません。

耐震装置の一部に基礎緊結タイプはありますが、新築を想定したものでリフォームを想定した商品でないことが大半となります。

つまり、新築で制震装置を設置する場合は、基礎緊結タイプが最も良い商品ということがわかります。

 

ただし、「制震自体を検討する場合には、基準ギリギリとせず、制震壁は余力程度に!」と耐震構造の権威として有名な京都大学の五十田教授は言っています。

「制震システムは家づくりの要素技術の一つに過ぎない。住宅の性能を決めるのは、どのような壁をどこに何枚配置し、上下階のバランスや接合部をどうするかを決めること、つまり、設計や構造計画にある。その上で正しく施行されていることが必要だ」

五十田先生はわかりやすい図で説明してくれました。

図1 耐震+制振で基準ギリギリは危険 出典 日経ホームビルダー2016年11月号「特集”効かない制震“を選ぶな!」より

この図を見てお分かりの通り、基準ギリギリでの制震ダンパー設置には注意が必要であるということです。

 

例えば、一番左の耐震等級2は必要性能を100%とすると制震壁で30%分の性能を追加している状態です。 

 制震壁では性能が保持されることが特徴なので、大地震後に耐力壁の性能が低下しても合計70%程度の性能が残ります(図1)。

 

 これを、耐震壁と制震壁で性能が100%となるようにしてしまえば、耐震壁にかかる負担が大きくなり、大地震後は40.5%の性能しか残りません。(耐震等級1)

 

「これでは2回目の地震にとても耐えられない」と五十田先生は言います。 

 

一方耐震で必要性の横の100%を確保し、制震で50%の性能を上乗せした場合、1回目の大地震後も性能は110%残ります。(耐震等級3)

 

 これなら2回目の大地震にあっても耐えられます。 

 

「制震を生かすも殺すも設計次第」と五十田先生は言っています。

 

 専門家の話を聞いてもわかりますが、制震とは、絶対的な耐震構造の上に+αとして考えるべきものだということなのです。

 

熊本地震では耐震等級2(基準の1.25倍)の耐震性能の住宅が繰り返しの地震で倒壊しました。

 

しかし、同じ益城町の中で、現行の建築基準の2倍の壁量で設計、施工していた建物はほぼ無傷であったことがわかっています。

 

耐震等級3で1.5倍ですからそれをはるかに上回る壁量ということになります。

 

上記の図に制震装置を入れない仮定で2倍の耐力で検討してみると、二度目の地震が来ても1.5倍相当の耐力が担保されるという考え方です。ここまで耐震構造を満たしていれば、これまでで一番強い地震が来ても安心して住み続けられるわけですね。

 

つまり、そもそもの耐震性能をどこまで上げておくのか?

基本となる耐震性能をどこまでの基準へもっていくのか?

ということですね。

そこへ制震を付加的に何パーセントいれるのか?という考え方です。

 

制震前提の計画は危険であることがわかります。

 

このような考え方をもつ必要があるということです。

 

制震ダンパーについてここではお話しして参りましたが、注意点や考え方をまとめますと、これから新築を建てる予定の方は、耐震等級3以上で設計、なお制震装置を入れる場合は、耐震構造であってかつ基礎緊結タイプを使いたいところです。

 

これからリフォーム、耐震補強をする場合は、制震頼みの補強計画にするのではなく、耐震等級を3以上の補強計画の上に、制震装置の導入を検討したいところです。

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