木造住宅に制震は必要か?

木造住宅

よく質問を受ける内容に、「耐震」か「制振」のどちらが良いですか?があります。

「耐震」は、耐力壁や筋交いを増やして建物全体を堅くして地震の揺れに「耐える」ようにすることです。「耐震」は、過去の実績と信頼性があるので、1回の地震に対しては、確実に人命を守れます。

「制震」は、建物の土台と柱や梁の中間に制震装置を組み込み、そこで震動を吸収して、地震の揺れを抑制します。お金をかけて制震装置を入れれば、くり返しの地震に対しても、ほとんど性能の劣化しない構造がつくれます。

こう聞くと「制震」は必要との結論になりますが、様々な制震構造部材があり、残念ながら、いいものも悪いものもある玉石混淆の状態です。

また、「制震」にすれば「耐震」は必要ないので耐力壁を減らしてコストカットするようなケースもあるようです。私たち自身が知識を身に付けて、「耐震」か「制震」を判断できるようになりましょう。

木造住宅に制震は必要か?

「制震」の場合、震動を制震ダンパーに集中させて、エネルギーを吸収させることで、揺れを抑え、建物の損傷を軽減します。

つまり、建物の揺れがきちんと制震ダンパーに伝わらないと、その性能を発揮することができません。だからこそ、その性能が発揮できる条件を整える必要があります。

よるある間違いの一つが、耐震性能がそもそも低い建物に制震ダンパーを組み込んだからといって耐震性能が劇的に改善することはありません。

また、耐震壁が壊れた後に制振ダンパーが効くのではありません。制震ダンパーは初期の変形から効き、耐震壁などの部材そのものの損傷を防止(弾性変形内に抑えます)します。

この制震ダンパーを配置した住宅の熊本地震再現実験映像を見れば、ここまでの説明が良く分かると思います。

住友ゴム工業 熊本地震再現実験

もし、制震ダンパーを組み込むのであれば、メンテナンスが要らないゴム系のものを選んでください。オイル系などはメンテナンスのため仕上げを剥がす必要がでてくるので割高になってしまいます。

「耐震」の課題

「耐震」の課題として、釘穴が拡がってしまうことが指摘されています。

図:LIXIL構造体開発部

耐震壁を止めつける釘のせん断耐力で抵抗しますが、繰り返し地震で面材や柱に横穴が拡がり、耐震性能が落ちます。「制震」はこの横穴を防ぐ役割を担います。

また、「耐震」の場合、熊本地震のように一度目の地震で損傷して、二度目の地震で崩壊する可能性もあります。一度目の地震で損傷した場合、建物の固有周期が長くなり共振して被害が大きくなったことも考えられます。

これらを考えれば「制震」のメリットは大きいですが、やはり費用が掛かってしまいます。ゴム系のダンパーであればおよそ一棟あたり13万円前後が目安になると思います。

「耐震」あってこその「制震」

ただし、「耐震」でもきちんと考えられた構造計画による住宅は、熊本地震でも十分耐えて使われ続けています。

表:日本建築学会「熊本地震における木造住宅の損傷比率」

耐震等級3の木造住宅は無被害が軽微な被害に留まりました。壁量が多い建物は被害が小さくなる傾向があります。

よく構造に詳しい方に「バランスが悪い(偏心率が大きい)が壁量が多い場合とバランスが良くて壁量が少ない場合はどちらが良いですか?」との質問を受ける時がありますが、これら壁量が多い建物の被害が少ないことからも、優先すべきは壁量の確保だということが分かります。

同じように、壁量が少ないのに制震ダンパーを入れても意味がありません。あくまで壁量を確保した上(耐震)で、くり返しの地震に対しても、ほとんど性能の劣化しない構造がつくれるのが「制震」です。

制震テープを選択する!?

制震ダンパーと同じような原理でコストが安いのが制震テープです。テープ糊の部分(粘弾性材料)によって、地震動による運動エネルギーを熱エネルギーに変えて、住宅の被害を減少させるものです。

【Idealbrain】制震テープ紹介ビデオ

技術者の中でも評価は高く、制震ダンパーよりお勧めする方も多いです。そのお勧めするメリットの一つが、冒頭に挙げた釘穴の拡がりを抑える効果がある点です。

図:LIXIL構造体開発部

かなり変形が進んだ場合は、釘が抜け出し、釘が曲がり、最終的には折れるか抜けるかします。この釘の損傷を防ぎ、壁板を保持して粘り強く抵抗してくれます。

制震ダンパーは変形自体を小さくすることができますが、壁自体の脱落を防ぐ効果はありません。また、制震ダンパーはどうしても配置位置に制限があり、それがプランに影響してしまします。

構造設計者の中には、「耐震等級2+制震テープ」の方が「耐震等級3」より安全性は高いと考える方もいます。

耐震等級3、制震ダンパー、制震テープのいずれにせよ、しっかりとした構造計画の下、コストメリットを考えて採用することが肝要です。

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