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このページは、サイト トップの中の東北地方太平洋沖地震関連技術レポートの中の免震建物の効果のページです。


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免震建物の概要

技術研究所敷地内にある免震建物と東北大学免震試験建物

東京都江東区の清水建設技術研究所の敷地内には、さまざまな機構の免震建物が建てられている。東北地方太平洋沖地震では、これらの建物において免震の効果が確認された。また、清水建設では、東北大学と共同で仙台市に免震試験建物を建て、1986年から地震観測を続けてきた。震源に近い本試験建物でも、免震の効果が確認された。

清水建設技術研究所(東京都江東区)

本館(柱頭免震)

本館(柱頭免震)

風洞実験棟(パーシャルフロート免震)

風洞実験棟(パーシャルフロート免震)

安全安震館(塔頂免震)

安全安震館(塔頂免震)

東北大学(宮城県仙台市)

免震試験建物(基礎免震)(左:耐震構造、右:免震構造)

免震試験建物(基礎免震)
(左:耐震構造、右:免震構造)

地震観測記録の分析

2011年東北地方太平洋沖地震の観測記録に見られる免震効果

技術研究所敷地内にある免震建物(本館、安全安震館、風洞実験棟)では、フロアの加速度が地表面に比べて約1/2に低減した。また、東北大学免震試験建物では、免震建物の頂部の加速度は、耐震建物の1/3程度であった。

技術研究所本館(柱頭免震)
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技術研究所本館(柱頭免震)

安全安震館(塔頂免震)
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安全安震館(塔頂免震)

風洞実験棟(パーシャルフロート免震)
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風洞実験棟(パーシャルフロート免震)

東北大学免震試験建物(基礎免震)
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東北大学免震試験建物(基礎免震)

技術研究所本館 柱頭免震の地震時映像

大地震時の免震装置の挙動を収録した世界初の珍しい映像です。

免震装置(鉛プラグ入り積層ゴム)

この映像は東北地方太平洋沖地震の本震時における技術研究所本館の挙動を収録したものです。本館の柱頭免震部分にカメラをセットしており、地震を感知すると地震波の観測システムと連動して免震装置部の挙動を収録する仕組みになっています。地震発生時刻(14:46)の約1分後から約16分間収録されました。ここに掲載した動画は特に揺れが大きかった収録開始後100秒から160秒までの60秒間です。
左の動画は、映像とそれに連動した免震装置の変位軌跡(上段右)と加速度波形(下段)を表示しています。免震装置により、2F(免震上)の加速度は1F(地表面)に比べて約1/2に低減されています。また、右の動画は左の映像を拡大して変位軌跡を重ね描いたものです。

シミュレーション解析による免震効果の検証

技術研究所本館の応答シミュレーション(再現)

東北地方太平洋沖地震の本震時に技術研究所で得られた観測記録を用いて、技術研究所本館の建物応答をシミュレーションで再現した。観測記録と比較すると、解析結果は建物応答を精度よく再現できている。

解析モデル
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解析モデル

最大加速度の分布(建物長辺方向)
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最大加速度の分布(建物長辺方向)

首都圏で想定される大地震に対する免震効果

東京湾北部地震および関東地震おける免震効果の推定

首都圏に強い揺れをもたらすと考えられる首都直下地震(東京湾北部地震)および相模トラフから沈み込むプレート上面を震源とするプレート境界型地震(関東地震)について、技術研究所本館のシミュレーションを行い、免震効果を推定した。これらの地震でも、建物上部の加速度応答は地表に比べて1/4〜1/3に低減されており、大きな免震効果があることを確認した。

最大加速度の分布(建物長辺方向)
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最大加速度の分布(建物長辺方向)

免震効果に関する考察

家具の転倒危険性から見た免震効果

技術研究所の敷地内に建てられた免震建物(本館、安全安震館、風洞実験棟)では、東北地方太平洋沖地震の揺れに対して倒れた家具・機器類は無く、机上に積まれた書類や備品の散乱もほとんど無かった。各免震建物の床応答は、既往の転倒評価式による評価結果でも、「転倒危険性が低い」領域にあり、実際に被害が無かったことと対応している。

書棚(H=139cm,B=31cm)の転倒可能性
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書棚(H=139cm,B=31cm)の転倒可能性

東北地方太平洋沖地震関連技術レポート
  • 地震の概要
  • 津波
  • 地震動シミュレーション
  • 免震建物の効果
  • ピーク電力抑制/停電対策(マイクログリッド)
  • 生産施設の被災状況分析
  • 火災被害の概要
東北地方太平洋沖地震 報告書(地震の概要)
東北地方太平洋沖地震 報告書(免震建物の効果)
東北地方太平洋沖地震 報告書(ピーク電力抑制/停電対策)
東北地方太平洋沖地震 報告書(生産施設の被災状況分析)
東北地方太平洋沖地震 報告書(火災被害の概要)
東北地方太平洋沖地震への対応について

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