制震構造のメリットとデメリット｜きちんと知って住宅に万全の地震対策を
日本の戸建住宅の多くは木造住宅ですが、こうした木造戸建て住宅の地震対策では「耐震構造」「免震構造」「制震構造」の3つが大きな柱となっています。
あなたがお住まいの住宅は、どの様な地震対策が施されている構造かご存知でしょうか？
また、これからマイホームを建てるあるいは購入するご予定のある方、お住まいの家を地震に強い家に改修したいとお考えの方は、こうした構造の特徴を知っておくことをおすすめします。
今回のコラムではその中でも「制震構造」に注目し、制震構造の特徴やメリット・デメリット、活用の仕方について解説していきます。
・制震構造はどんな構造なのかがわかります。
・制震構造のメリットとデメリットがわかります。
・制震構造の効果的な取り入れ方がわかります。
目次
制震構造ってどんな構造？
冒頭でお伝えした通り、建物の地震対策では「耐震構造」「免震構造」「制震構造」の3つが大きな柱となっております。
| 特 徴 | |
| 耐震構造 | 建物の構造自体の強度を高め、地震の揺れに耐える構造 |
| 免震構造 | 地盤と建物の間に免震装置を設置し、地盤と建物を切り離すことで地震の揺れを直接建物に伝えないようにする構造 |
| 制震構造 | 制震装置の設置によって地震の揺れによるエネルギーを吸収し、地震の揺れを抑制する構造 |
まず耐震構造、免震構造がどのような構造かをご説明し、それらをふまえて制震構造について詳しくお伝えしたいと思います。
耐震構造とは
耐震構造とは建物自体の強度を高めることで、地震による揺れといった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です。
柱・梁・壁など建物そのものを頑丈にすることで、揺れへの耐力を上げ、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。
耐震構造は地震対策における3つの構造の中でも、最も基本的でポピュラーな構造です。
一般的な構造であることから比較的コストを抑えて導入することができ、効果の実証されているという安心感があります。
一方、耐震構造は建物の倒壊は防げても建物内部が損傷したり、何度も地震の揺れを受けることで建物にダメージ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あります。
免震構造とは
免震とは地盤と建物の間に免震装置や免震部材を設置し、地盤と建物を切り離すことで地震の揺れを直接建物に伝えないようにする構造です。
免震装置は通常アイソレータ（免震支承）やダンパー（免震ダンパー）から構成されています。
免震には免震装置を基礎部分へ設置する「基礎免震」のほか、高層ビル等では建物の中間層へ免震装置を設置する「中間層免震」が用いられることもあります。
免震構造は地盤と建物が絶縁していることで他の工法より揺れを大きく軽減できるため、大きな地震に対して優れた効果を発揮し、耐震構造、免震構造、制震構造の中で最も建物の揺れを小さくすることのできる構造です。
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のある建物で多く採用されています。
一方で地盤と建物が離れるているため、台風などによる強風や縦方向の揺れに弱いといった側面があります。
また、免震構造は3つの構造の中でも導入に最も費用がかかる構造でもあり、設置に伴い様々な制限も出てくるため、一般の戸建て住宅では広く採用されるには至っていません。
制震構造とは
制震構造とは、制震装置の設置によって地震の揺れによるエネルギーを吸収し、地震の揺れを抑制する構造です。
建物の構造部に減衰作用のある制震装置（制震ダンパー）を設置することで地震の揺れによるエネルギーを吸収し、建物の揺れを低減するほか、建物の損傷の低減や居住性の向上を図る構造で、制振構造とも表されます。
減衰とは、地震などによる揺れの力に対して抵抗する力、つまり振動を弱める働きのことです。
制震構造はかねてより、タワーマンションや商業ビル、橋といった大型の建築物や建造物で耐震構造とともに用いられてきた構造で、東京スカイツリー、あべのハルカス、恵比寿ガーデンプレイスなどでも用いられています。
地震対策へ意識が高まる近年はこうした大型建築物だけでなく、一般の戸建て住宅にも取り入られるようになってきました。
制震構造に用いる制震装置は通常「制震ダンパー」が用いられますが、制震ダンパーには素材や形状によりいくつか種類があります。
- オイルダンパー（油圧式ダンパー）：揺れを受けるとピストンが作動して、揺れを吸収
- 粘弾性ダンパー（ゴムダンパー）：弾力のある素材の性質を利用して、地震の揺れを吸収
- 鋼材ダンパー：折れ曲がる時に発生する熱エネルギーで地震の揺れを吸収
制震ダンパーでは上記のオイルダンパー、粘弾性ダンパー、鋼材ダンパーが代表的です。
それぞれに特徴があり、建物や用途に応じて適したものが用いられています。
制震ダンパーについて詳しく知りたい方、導入をご検討中の方は、わかりやすい資料を送付させていただきます。
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制震構造のメリット
制震構造にはどのようなメリットがあるのでしょうか。
制震構造のメリット1：耐震構造の弱点をカバー
制震構造のメリットのひとつに、耐震構造が持つ弱点をカバーするという点があります。
地震対策のベースである耐震構造では、先述の通り建物自体を強固にして倒壊を防いでいます。
しかし頑丈な建物が大地震などの大きな揺れのエネルギーをそのまま受け止めると、衝撃が大きくなり建物の揺れや、建物自体や構造部が受けるダメージも大きくなります。
たとえば耐震構造の建物が何度も地震を受けていると、建物にダメージが蓄積され、許容範囲を超えるとそれほど大きくない地震でも建物の損傷や倒壊につながる危険性もあります。
制震構造の場合、制震装置が地震のエネルギーを吸収して揺れを抑えるため、構造部への損傷を低減し建物へのダメージの蓄積を抑えます。
つまり制震構造の持つ、
- 柱・梁・接合部分など構造部の損傷を低減
- 繰り返しの揺れや複数回の揺れによるダメージの蓄積を低減
といった働きによって、耐震構造の持ち合わせている弱点をうまく補うことができます。
制震構造のメリット2：免震よりも低コスト
コスト面で比較した場合、免震構造＞制震構造＞耐震構造の順でコストがかかります。
とりわけ免震構造は費用が高く、ごく一般的な戸建住宅でも200～300万円以上程度の費用が見込まれます。
もちろん住宅の条件によって異なりますが、耐震構造は新築であれば標準仕様である程度の耐震性が装備されているのでコスト的には一番安くなります。
そして制震構造も、新築の場合メーカーによっては標準仕様として備わっているケースも増えています。
また、追加や後付けする場合は建物の構造によって異なりますが、免震構造よりはぐっと費用を抑えることができます。
また、制震装置は基本的にメンテナンスの必要がなく、あっても比較的容易であるため、ランニングコストの面でも優れています。
制震構造のメリット3：強風や共振現象にも効果を発揮
制震構造は地震による揺れだけでなく、強風による揺れや共振現象にも効果を発揮します。
共振現象とは「地震の揺れの周期」と「建物の固有周期」が一致することによって建物の揺れが増幅される現象のことで、共振現象によって建物の揺れが大きくなり、建物倒壊を引き起こす原因のひとつとなっています。
強風や共振現象にも対応している制震構造は上層階で効果を得られやすいため、実は以前は主に高層ビルなど高さのある建物で用いられてた構造でもあります。
近年では小型化など制震装置の技術が進んだため、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。
制震構造のデメリット
では制震構造にはどのようなデメリットがあるのでしょうか。
制震構造のデメリット1：制震装置単体では建物の倒壊に対して弱い
建物を倒壊から守るには、やはり建物自体の強さも必要です。
そのため制震構造だけでは、大きな地震に耐えて倒壊を防ぐという面では弱いと言わざるを得ません。
こうした面をカバーするには、やはり耐震構造との組み合わせがベストです。
制震構造のデメリット2：地盤の影響を受けやすい
制震構造の場合、免震構造とは異なり建物が地面と接しているため、地盤の影響を受けやすいという面があります。
地盤が弱いと揺れの吸収が十分に行われないため、本来の効果を発揮できない可能性があります。
新築の場合は地盤調査や必要に応じて地盤改良がおこなわれるため、その点は心配の必要がないかもしれません。
制震構造のデメリット3：制震装置の設置場所や数が効果に関与
制震構造において、制震装置が適切な位置へ適切な数量設置されることは、効果に大きく関与してきます。
せっかく優れた制震装置を取り入れても、効果の薄い場所への設置や数の場合、効果が出にくくなってしまいます。
業者やハウスメーカーの経験値や施工性の高さは気になる点かもしれません。
たとえば弊社の制震装置（「αダンパーExⅡ」）を設置する場合、平面図・立面図・断面図・伏図・金物位置図等をいただければ、面積・形状等をしっかりと考慮し、設計マニュアルに基づいて無料で配置計画を致しております。
取り入れる際はこうしたサポートの有無も確認しておくと良いでしょう。
制震構造のメリットデメリットをうまく使うには？
お伝えしたように、制震構造には優れた多くのメリットと、いくつかのデメリットがあります。
こうしたメリットを存分に活かすには、耐震構造との組み合わせがベストです。
繰り返しになりますが、制震構造は耐震構造が不得意とする「繰り返しの揺れに弱い」「ダメージの蓄積」「構造部への損傷」といった弱点部分のカバーが得意です。
一方で、制震構造だけでは耐久性に弱いといった面は、耐震構造がカバーしてくれます。
つまり「耐震+制震」の組み合わせによって、お互いの弱点を補いながら高い相乗効果を発揮し、耐震構造の耐震性・耐久性をより長いものにできるのです。
まとめ
今回は制震構造について、特徴やメリットデメリット、そしてうまく取り入れるための方法をお伝えしました。
今まで高層ビルなどでしか用いられなかった制震構造ですが、一般的な戸建住宅に取り入れるようになったことで、一般的な戸建住宅の地震対策がさらに強化できるようになりました。
近年、大手ハウスメーカ等で耐震構造に制震構造を取り入れる方法は、もはやスタンダードになりつつあります。
制震装置は種類によって、新築時だけでなく既存の住宅に後付けすることも可能です。
これから家を建てる予定のある方、家を購入する予定のある方、お住まいの家の耐震性や地震対策が気になる方はぜひ、「耐震+制震」をご検討してみてはいかがでしょうか。
住まいの地震対策として注目の「制震ダンパー」
法改正等により住宅の耐震化が当たり前となってきている今、耐震構造+制震装置の組み合わせは年々広がりを見せています。
新築する際はもちろん、リフォームやリノベーション時や、耐震改修工事と合わせて制震装置を設置するケースも増えています。
制震構造をお考えの際は、制震装置も吟味して採用されることをおすすめします。
- 確かなエビデンスに基づいた性能
- 信用の証である導入実績
を必ずご確認ください。
制震ダンパー「αダンパーExⅡ」とは
トキワシステムの制震装置である制震ダンパー「αダンパーExⅡ」は特殊オイルを用いたオイルダンパーです。
「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、その確かな性能が認められています。
制震ダンパー「αダンパーExⅡ」の特徴を簡単にまとめました。
- 建物の変形を約1/2に低減し、建物の損傷を大幅に軽減する高い性能
- 副資材が不要、半人工以下の簡易施工を実現する施工性の高さ
- 120年の製品保証とメンテナンスフリーの実現による耐久性の高さ
- コストパフォーマンスの高さ
- さまざまな研究機関などで実施した実証実験による信頼性
- 18,000棟以上にもおよぶ採用実績
- 新築へも既存住宅へもフレキシブルに施工可能
次の耐力壁試験の動画をご覧下さい。
続いて、次の実証実験結果をご覧ください。
耐震工法で建てられた住宅に制震装置『αダンパーExⅡ』 を設置すると、設置前に比べて大きく地震の揺れが軽減されることがわかります。
（※radとは、radian（ラジアン：層間変形角を意味する国際単位）の略で、柱の傾きを示し、分母の数字が大きくなるほど実際の傾きは少なくなります。）
このように数ある制震ダンパーの中でもトキワシステムの制震ダンパー「αダンパーExⅡ」は十分な採用実績、きちんとした裏付けに基づいた安心の技術でお施主様のご自宅をお守りします。
大切なあなたの家族を守りたい ―KEEP YOUR SMILE―
いつ起きるかわからない地震。
恐ろしい地震から、誰もが家族や住宅を守りたいと願うものです。
この機会に、ご自宅に制震ダンパーを取り入れてみませんか？
「この住宅には設置できるの？」
「取り入れてみたいけれどどうやって設置するの？」
などご質問やご不明な点等ございましたら、ぜひお気軽にお問い合わせください。
お問い合わせフォームはこちらからどうぞ。
資料請求フォームからもご質問等受け付けております。
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。
トキワシステムが提供する制震ダンパー『αダンパーExⅡ』は、地震から建物を守り、住まいの安心と安全をご提供いたします。
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
