免震システムについて
阪神淡路大震災から
阪神淡路大震災では、全壊棟数約10万棟、死者6,434人の８割以上が建物倒壊による圧死者でした。また、この阪神淡路大震災の頃から日本列島全体が活動期に入ったといわています。
被害調査によると、建物自体の損傷がなくても非常に多くの家屋で室内の備品什器が転倒散乱したと報告され、死傷者の85％は家屋の倒壊のみではなく食器や家具が凶器となったことが原因です。
新潟県中越地震
関東地方においても強い揺れが感じられた中越地震では、高齢者や子供を中心に51名が死亡（2005年10月16日時点）、4,794名が負傷、避難した住民は最大で約10万3千人（10月26日）を数え、瞬間的に阪神・淡路大震災を越えた規模と比べれば被害ははるかに少なかったとは言え、家屋の全半壊はおよそ1万6千棟に上りました。
一部で火災が発生したものの、山間部で人口が密集する都市が少なかったこと、豪雪地帯のため雪に押しつぶされないよう建物が頑丈に作られていたこと、また小千谷市などでは阪神・淡路大震災以来災害に備えた街づくりを進めていた事などが、被害を抑えた要因だといわれています。
首都直下地震
政府中央防災会議の専門調査会が設置され、2005年9月27日に首都直下地震対策大綱が決定されました。
2004年12月15日、2005年2月25日の専門調査会の発表では、首都直下地震で最悪の場合、東京、神奈川、埼玉の１都２県で死者約12,000人、８都県で全壊消失建物約85万棟と想定しています。
また、政府の地震調査研究推進本部の2004年8月23日の発表では、この首都地震を含めた南関東の地震確率として、30年以内に70％、50年以内に90％としています。
このページの先頭へ▲
免震の定義
免震とは、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。
免震構造＋耐震構造
耐震構造では家屋の倒壊は回避出来ても２次災害は防止できません。
しかし、免震構造にて地面と切り離された建物は、適切な耐力壁を配置した耐震構造によって更に安全性が増します。
免震住宅は耐震住宅よりグレードが高いと言えるでしょう。
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。
（参考）
免震装置の種類
免震装置にはいろいろな種類があります。これまでに建築物に採用されている免震装置の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でした。
これに対し、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るものです。
転がり免震支承
ボールまたはローラーの転がり摩擦で、地震力を低減
摩擦係数が最も小さく、免震性能が最も高い
ＩＡＵ型免震システム
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
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
免震・耐震の比較
耐震構造の場合
免震構造の場合
耐震住宅は地面の揺れがそのまま建物に伝わりますので、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、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。
免震だけが１階２階ともに加速度を地震入力以下に低減できるのです。
２階建て建物の２階において
耐震構造
地震入力に対して２階の応答加速度は、一般的な在来木造住宅の場合1.5～2.5倍程度増幅します。
制震構造
２階以上の階でも、地震入力以下にする低減効果はありません。 ２階以上の階での建物自体による地震力増幅を抑制する効果です。
制震はダンパー（エネルギー吸収機構）等の減衰材でその増幅を抑えるものですが、しかし、地震入力を１倍以下にするものではありません。 つまり地震入力以下には低減できないのです。
１階２階においても地震入力以下にできるのは免震だけです。
震度７の1994年ノースリッジ地震（ロサンゼルス地震）の場合
ノースリッジ地震最大加速度観測波の増幅波を例にとって説明しますと（免震はＩＡＵ型免震住宅の実大実験結果で、水平２方向に基きます）、地震入力加速度約2400gal に対して、
- 耐震建物2階では 3600gal以上（震度7）になります。
- 制震建物2階では 2400gal以上（震度7）になります。
- 免震建物2階では 180gal程度（震度4）になります。
※galは加速度（cm/sec2）を示す単位
- 阪神淡路大震災最大加速度 818gal
- 新潟県中越地震最大加速度 2,515gal
- ノースリッジ地震最大加速度 2,376gal
免震建物２階の応答加速度と比較しますと、
- 制震建物2階では13倍以上
- 耐震建物2階では20倍以上
の加速度となります。
免震は、震度7を震度4にしてくれますが、
制震は、震度7は震度7のままです。
よって、
免震の場合、弾性限界（損傷限界）以内で建物への被害は全くありません。
制震の場合、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ことはいうまでもありません。
このような大きな差が出てきます。 以下に表で整理しました。
| 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） | |||
ＩＡＵ型免震システムの特徴
「地震に強い安全な住まいの実現」
新潟中越地震では、Ｍ５以上の地震が２６回、震度５弱以上が１９回。
家が壊れて凶器に変わる、家が壊れなくても、家具が転倒、ガラスが割れ、それらが凶器に変わる。怖くて家の中にいられず、避難所生活や車中泊に。
このような地震に対して家は、本来の安全なシェルターであることを求められています。
家が本来あるべき、「安全な住まい」を実現、中越地震のような3連続地震・余震に対応3でき3るのが、3ＩＡＵ型免震システム3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
（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。
ＩＡＵ型免震システムは
によって地震の揺れを1/16に、500年に１度の台風の揺れも抑制、という「夢の技術」を実現しました。
転がり免震支承
ＩＡＵの転がり免震支承は２枚の免震皿とその免震皿に挟まれたボールで構成される、「二重免震皿転がり免震支承」を採用しています。また、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。
- 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 ＩＡＵ型免震システムでは、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。また、風揺れ固定装置を設けない場合でも、強風後も建物が揺れ続けるといった現象もありません。 ＩＡＵ型免震システムでは、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るわけです。
- 地震・強風後位置ずれがない／余震・連続地震対応 ＩＡＵ型免震システムでは、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るわけです。
- 不同沈下対策 免震支承の免震皿がフラットな場合、地震後、強風後も元の位置に戻らないだけでなく、敷地の不同沈下によっても、免震建物がずれてしまい、また地震時に正常な免震が得られません。 ＩＡＵ型免震システムでは、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るわけです。
- 共振を起こさない バネ、ゴム、球面支承等を使った免震装置は固有周期を持つため、共振が起こる可能性がありますが、ＩＡＵの免震支承は、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。 これも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、非常に安価です。 これもほかの免震支承に見られない特長です。
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 引抜き防止付転がり免震支承は、地震時及び強風時の引抜きを防止する機能を持っています。 但し、告示第2009号第６の規定に基づき、確認申請のみで免震住宅を建設する場合、(告示想定の)地震時には免震装置に引抜きが生じないよう設計します。
- 地震時の捩れ抑制、風時の回転抑制 加えて、引抜き防止付転がり免震支承は、地震時の捩れと風時の回転を抑制する機能を持っています。
- 洪水等による免震建物浮き上り・翻弄・流され防止 さらに、引抜き防止付転がり免震支承は、洪水・津波等によって、建物の水による浮き上りを防止し、波による翻弄を防止し、さらには建物自体が流されてしまうことを防止します。
- 捩れ（回転）防止 ＩＡＵの免震システムは捩れ（回転）を起こしにくいシステムですが、万が一生じた場合でも、この装置によって捩れ（回転）抑制を行います。また引抜き防止機能により、これまで対応が困難だった軽量建物（風時の引抜き力が大きい）や高塔状比の建物（地震時の引抜き力が大きい）にも対応できます。
全方位型油圧ダンパー
このダンパーは、地震時の過大な変位（揺れ幅）が生じることを防ぐための変位抑制装置です
- 全方位型ダンパー 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。 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い／余震・連続地震対応 ／原点復帰ダンパー 新潟県中越地震ではＭ５以上の地震が26回連続して起こりましたが、このような連続地震また余震に対しては、免震装置自体が元の位置に戻らないと次の地震に対応できませんので、免震装置自体が元の位置に戻ることが必須条件となります（元の位置に戻らないような免震装置は、余震・連続地震に対して大変危険な装置といえます）。
- 過大変位抑制ダンパー／ストッパー及びストッパー衝突緩衝装置 このダンパーは、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。 このダンパーは、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。
ＩＡＵの免震システムでは、上記の原点復帰性の極めて高い免震支承だけでなく、ダンパーにも、従来のダンパーには見られない、原点復帰性能をもった「原点復帰ダンパー」といえるものを実現しました。 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。
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。
また、2004年だけでも最大瞬間風速50m/s を超える台風の日本列島上陸が７回、地球全体の温暖化・異常気象化により、台風はこれからもますます大型で強くなっていくと考えられます。 そのため、この風揺れ固定装置は免震建物にとって必需品、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。
- 500年に一度の台風の風揺れ抑制 耐風性能の確認試験を、再現期間500年の超大型台風を想定した条件で行い、風揺れ抑制に対し十分な性能を有していることを確認し、国土交通省の大臣認定を取得しています。
- 確実に固定解除する 解除性能の確認試験を500回以上行い、全ての場合について、入力加速度が30～100galの範囲で固定解除することを確認しました。
- 完全自動で電源不要 電気等は一切使用せず、地震力だけで作動するという完全自動装置です。台風時・地震時の停電や断線等で作動しないということもありません。
※500年再現期待値相当：「2001年版建築物の構造関係技術基準解説書（国土交通省編集）」の307～308頁参照。
このページの先頭へ▲
概算費用の一例
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。
※木製土台について
鋼製土台の替わりに木製土台も対応可能となりました。
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。
このページの先頭へ▲
在来木造の改修工事
■費用は７５０万円～
こ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。
この費用によって、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」を実現できるのです。
■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。
このページの先頭へ▲
