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2011年4月15日 (金)

実用化した「3次元免震システム」

実用化した「3次元免震システム」
直下型の縦揺れに対応、震度7を3相当に
軽減できる

2011年4月14日 日経ビジネスONLINE

詳細は、リンクを参照して下さい。

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 陸沖を震源地とする東日本大震災は、
地震の揺れに加え、津波による被害が甚大
だった。
 一方、南関東地方でも、今後30年以内に
70%の確率で首都直下型の大地震が起きる
と予想されており、この地域の住民にとって
不安は尽きない。
 原子力発電所に対する地震対策について
も、早急の強化が求められている。

 特に直下型の地震に対して力を発揮する
として、日本のみならず、世界各国が強い
関心を寄せている建物がある。
 2011年2月、東京都杉並区阿佐ヶ谷に
完成した共同住宅「知粋館」だ。


地面の縦揺れに応じて上下に伸び縮みする

 既にビルやマンションなどに設置されて
いる従来型の免震装置を最初に考案、開発
したのはニュージーランドの企業だ。
 ただし、そのほとんどは横揺れにしか
対応していない2次元免震装置だ。

 そのため、例えば、企業や公共機関の
電子計算機センターなどでは、縦揺れを
軽減するため、フロアーごとに、必要に
応じて、「空気バネ」と呼ばれる機構を
設置している。
 しかし、これでは、導入費用がかさむ上、
場所も取る。

 それに対し、今回、阿佐ヶ谷プロジェクト
チームが開発した免震装置は、従来の
2次元免震装置に、この改良した空気バネを
組み込むことで、3次元免震を実現させて
いる。これならば、フロアーごとに空気バネ
を設置する必要がなく、免震装置を地面と
建物の間の1カ所に集約できる。

 「3次元免震装置については、これまで、
原子力発電所への適用を前提に、清水建設
などが研究開発を進めてきた。
 しかし、まずは、共同住宅や戸建など
比較的規模の小さな建物で実績を積み、
より大規模な建造物へ展開していこうという
ことになった。

 知粋館はその第1弾になった」


新潟県中越地震が開発のきっかけ

 新潟県中越地方を震源とする
マグニチュード6.8の直下型地震は、横揺れ
だけでなく、縦揺れが大きな被害を
もたらした。
 縦揺れの大きさは、同じ直下型大地震
であった神戸淡路大震災の約3倍だった。

 早急に対策が必要だと感じた高橋氏らは、
清水建設が開発に取り組んでいた3次元免震
装置に着目した。
 そして、長年にわたり、免震装置の
原子力施設へ応用を研究してきた東京大学
の藤田隆史名誉教授の協力を仰ぎながら
2006年、清水建設、カヤバシステム
マシナリーと共同で阿佐ヶ谷プロジェクト
を発足させた。

 その後、コンピューターシミュレーション
による解析や実験を繰り返しながら、3次元
免震装置を共同開発。
 建物の構造設計も同時並行的に推進し、
2009年11月に着工したのだった。

 そして、竣工後、知粋館が最初に経験した
大地震が、東日本大震災だった――。

 「非常に大きな地震だったが、それなりに
効果があることは確認できた」と高橋氏は
言う。構造計画研究所・構造コンサル室の
富澤徹弥氏も「加速度センサーで収集した
データによると、横揺れ、縦揺れともに
2分の1以下に軽減できたことが実証された」
と話す。

 震度7を記録した阪神・淡路大震災と同じ
レベルの地震であれば、建物の揺れを震度3
から4程度に軽減することが可能だという。


長周期・長時間地震への対応が課題

 ただし、東日本大震災によって今後の課題
も明らかになった。
 長い周期の揺れや、長時間にわたる地震
への対応である。

 これまで、建物の耐震、免震設計をする
際、地震の継続時間は120秒間を前提にして
いた。しかし、東日本大震災の実測値は
約670秒間もの長さだった。

 遠くで発生した大地震は、長い周期で、
長時間にわたって揺れが続くのが特徴だ。
 そして、その影響を最も強く受けるのが
高層の建造物である。
 そこで構造計画研究所は、今後、3次元
免震装置システムを、超高層ビルや
公共施設、電算センター、博物館など大きな
建造物に適用させるため、長周期・長時間
地震に関する研究も強化していく計画だ。

 また、商用化に当たっては、装置の
小型軽量化と製造コストの削減も大きな
課題となっている。

 「初号機なので、安全性をかなり高めに
設定して開発した。
 そのため、理論上は12~15階建ての
建造物にも対応できる仕様になっている。
 一戸建てなど小さな建物向けであれば、
小型軽量化はそう難しくないと考えている」
と高橋氏は話す。

 小型軽量化を実現し、量産化もできれば、
現在、1基当たり約1000万円かかっている
設置コストを数分の1にすることも、難しく
ないと高橋氏らは見ている。
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良いですね。

まだ課題も残っているようですが、進めて
下さい。

>南関東地方でも、今後30年以内に70%
>の確率で首都直下型の大地震が起きる
>と予想されている
時間はあまりありません。

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