免震システム
日本は、世界で見ても地震がとても多い所で、世界中の地震の中で1割くらいは日本で起きているとも言われるほどです。
今までに、首都直下地震、新潟県中越地震、阪神淡路大震災、東日本大震災など、様々な大きな地震が日本で起こっています。その中で、家屋の倒壊の問題は深刻です。
この先いつまたそういった大きな地震に見舞われるか分からず、不安を感じている方も多いでしょう。
そんな時だからこそ、しっかりとした免震システムを取り入れた家造りが必要だといえるのです。
「制震」「耐震」と「免震」の違い
耐震・制震
耐震と制震は地面の揺れがそのまま建物に伝わるので、地震動が大きくなるほど建物の揺れも大きくなります。
2階建の場合、2階では1.5～2.5倍程度加速度が増幅するため、適切な配置の耐震壁が無いと1階部分が崩壊するおそれがあります。
また、そこで家屋の倒壊は回避できても地震による2次災害は耐震構造では防止できません。
免震
建震物の足元を地面から切り離し、その間に免震装置を組み込んで地震の激しい揺れを受け流す構造です。
そのために、建物が受ける地震力は従来の耐震構造に比べて大幅に低減され、建物の安全性が向上するとともに、建物内の人々や家具、設備機能も安全に保つことができます。
※弊社ではIAU免震の加盟店により、IAU免震システムを導入しております。
下記表をご覧ください。
震度7（地震入力加速度2400gal）の地震が起こった場合、3つの各システムごとの2階建ての家での階による震度変化を表しています。
震度7（地震入力加速度2400gal）の地震が起こった場合
| IAU型免震住宅 | 制震住宅 | 耐震住宅 | ||
|---|---|---|---|---|
| 応答加速度 | 2階床 | 180gal（震度4） 地震入力を1/13に |
2400gal～（震度7） 地震入力の 1倍以上 |
3600gal～（震度7） 地震入力の 1.5倍以上 |
| 1階床 | 180gal（震度4） 地震入力を1/13に |
2400gal（震度7） 地震入力と同じ |
2400gal（震度7） 地震入力と同じ |
|
| 地震入力加速度 | 2400gal（震度7） | |||
ご覧のように、建物の2階において、免震は、震度7を震度4にしてくれますが、制震・耐震は、震度7は震度7のままです。つまり、制震・耐震の場合、2400gal以上という応答加速度は、一般的には安全限界を大きく越えていますので、倒壊の可能性が極めて高いということになります。
このことから、免震住宅は耐震・制震住宅よりグレードが高いと言えるでしょう。
弊社で取り入れるIAU免震システム
免震システムにはすべり免震支承や積層ゴム免震支承など色々な種類があります。
これまでの免震支承
多くは積層ゴムを用いたもので、この積層ゴム免震支承はビルなどある程度重さのある建物には有効ですが、木造・鉄骨造の戸建て住宅などの自重の軽い建物には効果が期待できません。
例）すべり免震支承
すべり摩擦で、地震力を低減。転がり免震支承ほど摩擦係数は小さくなく、免震性能も良くない。
例）積層ゴム免震支承
ゴムの変形により地震力を低減。木造鉄骨造等の軽量建物では固有周期が伸びないため積層ゴム単独では免震しない。
IAU免震システム
ボールまたはローラーの転がり摩擦で、地震力を低減できます。摩擦係数が最も小さく、免震性能が最も高いシステムです。このような転がり免震支承によるIAU型免震システムは木造・鉄骨造等の軽量な戸建て住宅にも対応でき、優れた免震効果が期待できます。
家が本来あるべき、「安全な住まい」を実現、連続地震・余震に対応できるのが、IAU型免震システムです。
免震装置の保証について
| 保証内容 | 使用材料の欠陥又は製造上の誤りにより免震装置が故障した場合、装置の補修又は提供を致しますが、拡大損害（人身・建物・家財等の損害）を保証するものではありません。 |
|---|---|
| 保証期間 | 10年間といたします。ただし、有償の保証延長点検及び所定部品の交換により、更に10年間の延長が可能となります。 |
IAU型免震システムの作動機構
- 1. 平常時：風揺れ固定装置により基礎と固定状態
- 平常時は、基礎上に設けられた風揺れ固定装置の固定ピンが、建物の架台に設置された上部受皿に差し込まれ、基礎と建物とを固定します。 風による回転に対しても、引抜き防止付転がり免震支承の回転抑制機能が、安全に回転を抑止します。
- 2. 地震時：風揺れ固定装置の解除で免震状態へ
- センサーが地震力を感知すると、風揺れ固定装置の固定ピンが下がり、基礎と建物との固定を解除して、転がり免震支承によって建物は自由に水平移動できるようになります。
- 3. 地震時：免震状態
- 地震時、転がり免震支承によって、建物は地震の揺れを吸収します。 このとき応答変位が大きくなり過ぎないように、全方位型油圧ダンパーが変位を抑制します。
- 4. 地震終了後 → 1へ
- 風揺れ固定装置の復帰で固定状態へ。地震時、解除していた風揺れ固定装置の固定ピンは、地震後自動的に復帰し、建物と基礎とを固定します。
以上の1～4の動作を、全く電源等を使用せず、完全自動で行います。
転がり免震支承
免震性能が高い
ボール型の転がり免震支承であるため、免震性能が非常に高く、しかも小さな地震から免震します（風揺れ固定装置が解除された状態で震度4程度の揺れから免震可能）。
地震・強風後揺れ続ける現象がない
風揺れ固定装置を設けない場合でも、他の免震装置のように地震後、建物が元の位置に戻らず、さらに地震後も建物が揺れ続けるといった現象は全くありません。この転がり免震支承と下記の全方位対応型ダンパー（原点復帰ダンパー）との相乗効果で、建物を地震後速やかに元の位置に復帰させるだけでなく、地震・強風後建物が揺れ続けるといった現象も起こらなくさせています。
地震・強風後位置ずれがない／余震・連続地震対応
この転がり免震支承と下記の全方位対応型ダンパー（原点復帰ダンパー）との相乗効果で、建物を地震後速やかに元の位置に復帰させて、余震・連続地震への対応も可能にしています。
不同沈下対策
この免震支承の免震皿に すり鉢状の勾配を設けてあり、傾斜角1/50程度の不同沈下等でも建物が動き出してずれてしまうといった現象を起こらなくさせています。
共振を起こさない
共振＝加速度増幅を起こさず、建物に増幅された地震力が作用することはありません。
メンテナンス容易
IAUの転がり免震支承では、ごみ・砂程度が入っても免震性能がさほど落ちません。ほかの免震支承に見られない特長です。
安価
IAUの転がり免震支承は、ほかの免震支承に比べて非常に安価です。
引抜き防止付転がり免震支承
引抜き防止付転がり免震支承は上記の転がり免震支承に、引抜き力に抵抗するガイドを備え、このガイドが同時に、直交二方向への並進運動しかできないようにする役割を持ちます。このことにより、上記の転がり免震支承の機能に加えて、引抜き防止機能と捩れ（回転）防止機能をも備えています。また、転がり支承と同様に過大変位が生じた場合には、免震装置が外れることを防ぐストッパーもついています。
- 地震上下動・強風時の浮上り防止
- 地震時の捩れ抑制、風時の回転抑制
- 洪水等による免震建物浮き上り・翻弄・流され防止
- 捩れ（回転）防止
全方位型油圧ダンパー
通常の油圧ダンパーは、一方向の揺れを抑制する能力しかないため、最低4～8基は設ける必要がありましたが、IAUのこのダンパーは一基で全方向の動きに対して抑制力をもち、且つ能力的にも十分な性能をもち、一般の戸建て木造住宅規模では一基の設置ですむようになります。
地震後の位置ずれがなく余震・連続地震対応できる原点復帰ダンパーです。
このダンパーと上記の免震支承との相乗効果で、免震建物を地震後に元の位置に完全に復帰させて、余震・連続地震への対応を可能にしているわけです。
また、地震時の過大な変位（揺れ幅）抑制ダンパーですが、 ストッパーとしての機能（各免震支承にも装備）、及び、ストッパーへの衝突を緩衝する機能をも持っています。
変位が大きくなるほど変位抑制能力も大きくなるようになっており、ストッパーに近づけば近づくほどその変位抑制能力はさらに大きくなります。
想定外の大地震に対しても、ストッパーへ衝突をさせない、若しくは衝突を緩和する役割も果たします。
風揺れ固定装置
高い免震性能を備えることは、風によって揺れやすくなることでもあります。この問題を解消するのが風揺れ固定装置です。 この装置は、平常時は基礎と建物とを固定しており、地震が起きたときには自動的に基礎と建物との固定を解除し、地震がおさまると自動的に基礎と建物を再び固定するという完全自動を実現し、且つ、全く電源等を必要としない画期的な装置です。
この装置により、高い免震性能と、風で揺れないこととの両立が可能となりました。地震だけでなく、異常気象化によりますます大型になっていくと考えられるこれからの台風対策にも、この風揺れ固定装置は必需品、木造・鉄骨等の免震住宅にとっては不可欠な装置だと考えられます。
設計までの必須事項など
建物の適用範囲
- 建物への制限（機能種別・面積・構造・階数）はありません。（2階・3階などに免震層を設ける中間層(階)免震の建物を除きます。）
- 鋼製土台においては多様な平面プランが可能ですが、木製土台の場合整形が基本となるので注意が必要です。
敷地地盤囲
- 第1種地盤又は液状化のおそれのない第2種地盤であること。
第1種地盤･･･岩盤や硬質砂れき層などで構成され、第三紀以前の地層によって構成されているものなど
第2種地盤･･･第1種と第3種地盤以外のもの（砂れき層など）
第3種地盤･･･腐葉土、泥土などで大部分が構成される沖積層（砂・粘土）で、その深さがおおむね30m以上のもの。沼沢や泥海を埋め立てたもので深さが3ｍ以上であり、かつ埋め立てられてから30年経過していないものなど。 - 液状化の判定は、200gal程度の地震動に対して確認すること。
- 大地震動時（概ね400gal以上で、想定震度等の地域特性を考慮して個別に設定）に液状化の可能性がある場合には、地盤改良や支持杭を設けるなど、免震機能に支障をきたさないよう配慮すること。
- 当該敷地から概ね500m以内の近隣ボーリングデータがあれば、地盤種別及び液状化の判定は可能です。しかし、不同沈下等により免震機能に支障をきたさないようにするため敷地内のスウェーデン式サウンディング試験、あるいは当該敷地内のボーリングデータが必要となるため、何れにしろ地盤調査はすることになります。
水平クリアランス
地震の際には、免震層を境に上部構造が水平に最大±30cm動きます。そのためその可動範囲内に物（自動車、空調機、植樹など）を置くことが出来ないので注意が必要です。平面計画の時に屋根や庇、テラス等含めたクリアランスを考慮します。
免震建物であることの表示を行う
免震建築物であること、地震時に建物が動くこと等を表示し周知する必要があります。
概算費用
総2階 40坪 標準プランの場合（1階20坪、2階20坪）
| 免震装置 | 150万 | |
|---|---|---|
| 鋼製土台＊ | 210万～ | ※鉄鋼の市場により変動 |
| 仕上げ | 10万 | 免震部分の仕上げ、点検口など |
| 設備 | 15万 | 免震用フレキシブルジョイントなど |
| 免震構造設計料 | 30万 | IAUに依頼 |
| 合計 | 415万 |
※上記金額は総2階整形という単純な形による概算ですので平面プラン、構造、階数、によって異なります。
鋼製土台について
免震構造は建物の足元を地面から切り離し、その間に免震装置を組み込みます。一般的にはコンクリート基礎に直接木製4寸角の土台をアンカーボルトにて緊結させますが、免震構造においては建物を地震時に揺らすため、木製土台との緊結を鋼製土台によって補うため大きめの鉄骨が必要となります。鋼製土台の安全を確保した上で、コンクリート基礎間を免震層として機能させます。木製土台と比べて多様な平面形状に対応出来ることが大きな利点です。
また、鋼製土台の替わりに木製土台も対応可能となりました。木製土台は鋼製に比べ、コストダウンが可能ですが平面形状に制約ができ整形に近い形が要求されます。
在来木造の改修工事を行う場合
費用は750万円～
在来木造の改修にかかる費用は、本モデル住宅の場合、約750万円～（消費税別、建坪20坪の場合）です。しっかりした免震システムを取り入れることで、人命を守るのみならず、建物に損傷すら与えない「地震に強い安全なシェルターとしての住まい」を実現できます。
居ながら施工が可能
IAU型免震改修工法は、居ながら施工を可能にします。建物本体の既存土台から上をそのままジャッキアップする工法で、改修のための一時的な住替えを必要としません。なお、施工期間は、約40日～2ヶ月となります。
建物形状等の制限なし
IAU型免震改修工法の適用範囲に関しまして、在来工法・ツーバイフォー等の木造のみならず、鉄骨造についても適用可能で、3階建ての住宅にも十分適用できます。さらに、建物の形状にも制限はありません。多様な平面形に対応できるのがIAU型免震システムの最大の特長の一つでもあります。
建物本体の改修が不要で改修前のデザイン、美観をそのまま保持
IAU型免震システムによって、免震層から上の建物本体の耐震改修は、基本的に不要となります。この特長によって、一般木造住宅のみならず、間取り、仕様を変更することが困難な、文化財としても価値のある古民家等の改修にも適しています。
基礎・土台部分のみの変更で建物の外観はそのまま
免震層から上の建物本体の耐震改修が不要のため、建物の外観、間取り等はそのままで、無骨な構造部材等が全く露出しません。改修前のデザイン、美観がそのまま保持されます。
免震改修工法の概要および免震装置作動機構
IAU型免震改修工法は、基礎から上の建物本体をジャッキアップし、基礎と建物本体との間に免震装置を設置することにより、格段の耐震性能の向上を可能にする工法です。
