バッコ博士の構造塾

建物の安全性について本当のプロが綴る構造に特化したブログ

応答スペクトルとは?地震の特性を理解する一番わかりやすい指標

地震の揺れを観測するため、日本中に地震計が設けられています。地震計位置における加速度データは記録され、耐震工学の発展をはじめ、いろいろなことに使用されています。 しかし、その記録された地震波のデータを見ただけではほとんど何もわかりません。せ…

減震パッキン『UFO-E』の効果を再考する

基礎と建物との間に挟み込む、直径90mmの小さな「UFO-E」という金物があります。この金物を設置するだけで、建物に伝わる地震の力を大幅に減じることができるということです。 もし本当に素晴らしい効果があるのであれば、画期的な商品です。非常に興味を引…

柔構造・剛構造とは?結局どちらが地震に強いのか

もし突然、「硬い家と柔らかい家、どちらに住みたいですか?」と聞かれたらなんと答えるでしょうか。 「柔らかい家になんて住めないだろ」という人が多いかもしれませんが、「柔らかい方が地震の力を受けにくい、と聞いたことがある」という人もいるかもしれ…

免震構造を科学する:簡単な力学で免震の効果を理解しよう

「免震」というと、なんだか最新の技術のように思われる方もいますが、実際にはかなり長い歴史があります。 1890年代にはすでにアイデア自体はあり、その後いくつも特許が出されています。建物を縦横に並べた丸太の上に載せる、ボールの上に載せる、ヒョロヒ…

耐震等級3と耐震等級2+制振はどっちが強い?構造設計のプロが回答

建物の耐震性能を表す指標として「耐震等級」があります。等級は1から3まであり、3が最高評価です。 耐震等級1は現行の建築基準を満たす耐震性を有していることを示しており、耐震等級2ではその1.25倍、耐震等級3では1.5倍の強さを有していることになります…

地震の加速度を表すガルとは?建物の揺れと計測震度との関係

地震が発生すると、日本各地で観測された地震のデータはすぐに解析されます。震央やマグニチュード、震度の分布状況が速報で流れることで、地震の概要がわかります。 しばらくすると負傷者や倒壊家屋の数が報道され始め、地震による被害の状況も知ることが可…

構造設計のプロがUFO-Eの摩擦減震効果について徹底検証

戸建て住宅では、高層ビルでは使用しないような変わった技術があります。建物規模が小さく重量が軽いこと、特例により構造計算が必要ないこと等が影響していると考えられます。 特徴的なものとして、「制震テープ」や「エアー断震」が挙げられます。他に例を…

免震装置の種類と特徴:免震支承から免震ダンパーまで

東洋ゴム工業の免震ゴム、KYBの免震ダンパー、免震構造に関する不祥事が社会問題となりました。連日テレビで取り上げられる大変な事態でした。しかし、その割に免震に関する理解が十分に広がっていないように感じられます。 東洋ゴム工業の免震ゴムデータ不…

異形鉄筋と丸鋼:基本的性質と構造設計者が知っておくべきこと

コンクリートでできた建物には、コンクリートを補強するための「鉄筋」と呼ばれる細い鋼棒が入っています。鉄筋には「異形鉄筋」と「丸鋼」の2種類があります。 昭和40年代頃までは丸鋼が主流だったようですが、今では完全に異形鉄筋に置き換わっています。…

優れた構造デザインとは:目に見える構造・見えない構造

「構造デザイン」と聞いて、どういったイメージを思い浮かべるでしょうか。 繊細な柱に支持され浮いているかのような建物。厚みを感じさせない大屋根。奇抜な外観を支える複雑な骨組。大空間を覆う幾何学的なトラス。 どれも意匠設計者だけで簡単に実現でき…

ヤング係数比がわかる:なぜ純粋なヤング係数の比ではないのか

「鉄筋コンクリート造(RC造)」は異種材料である鉄筋とコンクリートを組み合わせた複合構造であり、非常に複雑な特性を持っています。その複雑さゆえ、RC造の建物の各部に生じる力を正確に求めることは容易ではありません。 しかし、各部に生じる力の大きさ…

屋根をリフォームしよう:木造住宅の最も間違いのない耐震補強法

建物の最上部にあり、雨や日射から内部空間を守っているのが「屋根」です。 外壁と同様、屋外の過酷な環境に置かれているので、定期的なメンテナンスが必要になります。雨漏りが生じてしまえば、建物の耐久性にも悪影響を及ぼします。 昔は、屋根と言えば「…

梁がよくわかる:役割と種類、梁のサイズの決め方

建物の骨組の中で最も大切な部材は「柱」です。重力や地震の力に耐えるために不可欠な部材です。 では、その次に大切な部材はなんでしょうか。「鉛直(縦)」の部材である柱の次は、「水平(横)」の部材である、あれです、あれ。 そう、正解は「梁」です。…

オイルダンパーの原理と仕組み:制振ダンパーから免震ダンパーまで

以前に比べ、「制振」・「免震」という用語が一般化してきたように思います。 住宅展示場に行けば、いろいろなハウスメーカーが制振や免震を進めてきます。タワーマンションのパンフレットを見ても制振や免震の文字が躍っています。 この制振や免震に欠かせ…

残留変位とは?制振・免震建物の応答に与える影響

針金をほんの少しだけ曲げてから手を離すと、針金は元に戻ります。しかし、グイっと曲げてしまうと、手を離しても元に戻らなくなります。 建物の場合も同様で、小さな地震の後では元に戻ったとしても、大きな地震の後では元に戻らないことがあります。変形し…

最小二乗法の計算:公式の導出と手計算でできる簡単な例題

実験や計測によってたくさんのデータが得られます。得られたデータを適切に処理することで特性や傾向が理解できるようになります。 「このデータ、右肩上がりの傾向があるな」というような時に、それを近似できるような関数を求めたくなりますね。適当にエイ…

静的・動的とは?実験・解析・設計における使い分け

老朽化したビルや橋が崩れ落ちた、という海外のニュースを稀に目にします。いろいろと原因はあるのでしょうが、構造物が「重力」に耐えられなかったということです。 ミシミシと音がしただとか、外装材が落下しただとか、その前兆の様なものはありますが、基…

ポアソン比はこう使う!せん断変形と免震ゴムの理解に必須の知識

ゴムでできたブロックを上から押すと、グニッと縦方向に潰れます。そして、横方向にはグニッとはらみ出します。 逆にブロックをつまんで上に引っ張ると、グイっと縦方向に伸びます。そして、横方向にはグイっとお腹が引っ込んだようになります。 押すと膨ら…

ハウスメーカーの耐震性ランキングは無意味:素人にわかれば苦労は無い

家を建てる際、何を優先するかは人それぞれですが、予算に余裕がある人ほど「耐震性」を重視する傾向があるそうです。 地元の工務店ではなくハウスメーカーに依頼する人は予算が高い場合が多いので、結果として耐震性重視の人が多くなります。 当然ハウスメ…

ブレース構造がわかる:大切なのは角度と座屈と接合部

建物を構成する骨組のうち、地面と垂直な部材が「柱」、水平な部材が「梁」です。そして、垂直でも水平でもなく、斜めになっているのが「ブレース」です。 ブレースにより地震や風の力に抵抗する構造形式を「ブレース構造」と言います。工場や商業施設をはじ…

木造住宅購入前に知っておきたい耐震性に関する3つの基本

どうせ家を買うなら地震に強い家がいい、そう考える人も多いです。 ただ、建物を外から眺めていても耐震性が高いかどうかはわかりません。営業担当者に聞いたところで物件のよい点しか言いませんし、本質を理解しているわけでもありません。 では、どうすれ…

マンションの耐震等級:なぜ耐震等級2・3が少ないのか

建物の耐震性を表す指標として「耐震等級」があります。耐震等級は1から3まであり、3が最高評価です。 耐震等級1は現行の建築基準を満たす耐震性を有していることを示しており、耐震等級2ではその1.25倍、耐震等級3では1.5倍の強さを有していることになりま…

座屈がわかる:座屈の種類と座屈荷重・座屈長さの基本を押さえる

通常、ある物体に横から力を加えると横に変形します。縦から力を加えると縦に変形します。 なんだか当たり前のような気もしますが、そうとは限りません。ある条件の下では、縦に押したのに横に曲がってしまうということが起こります。 プラスチックの定規や…

ハウスメーカーの実大振動実験から各社の耐震性はわかるのか?

日本には世界最大の「振動台」であるE-ディフェンスがあります。日々いろいろな試験体が運び込まれ、実験が繰り返されています。 E-ディフェンスでは過去に発生した地震動を再現することができます。兵庫県南部地震や熊本地震、東北地方太平洋沖地震であって…

ボイドスラブ(中空スラブ)がよくわかる:その性能と設計と施工

建物の床板(スラブ)は、梁と呼ばれる水平な部材の上に乗っかっています。 梁が支えてくれるおかげで、床自身はあまり厚みがなくても床が抜けたり、たわみが大きくなったりすることはありません。しかし、梁と梁の間隔が広くなり過ぎると床板を厚くせざるを…

剛床とは?剛床仮定は構造計算・構造設計の基礎の基礎

地震に強い建物を造るには、柱や壁をバランスよく配置することが重要です。ただ、いくら柱や壁だけを強くしてもうまくいかないことがあります。 建物の重量の大半は屋根や床に集中しています。そして、地震の力は各部の重量に比例します。 屋根や床に生じた…

塑性断面係数と全塑性モーメント:H形鋼ではなぜ変化が小さいか

建築の力学では、他の分野ではあまり積極的に取り扱わない「非弾性」の範囲についても考える必要があります。 非弾性とは、ある材料を引っ張った後、力を抜いても元の状態まで戻らなくなる状態を指します。材料の特性が変わるため、非弾性を取り扱うにはそれ…

マンションと一戸建ての耐震性能比較:本当に地震に強いのはどっち?

結婚や子供の誕生、その他人生の節目を迎えると、自分の家を購入するかどうか検討する人が増えます。 昔から「賃貸が得か、購入が得か」の議論は尽きませんが、購入するとしたら「マンションか、一戸建てか」というのも大きなテーマです。 結局、どちらの問…

仕口ダンパーとは?お手軽に導入できる制振装置の代表格

地震や強風による建物の揺れのエネルギーを吸収し、揺れ幅を低減する装置を制振ダンパー、あるいは制振装置と呼びます。 戸建て住宅用の小型のものから超高層ビルにも使用できる大型のものまで、いろいろなサイズがあります。最近の大手ハウスメーカーの注文…

鉄筋のかぶり厚さとは?厚ければ厚いほどいいとは限らない

鉄筋コンクリートとは「鉄筋」と「コンクリート」を組み合わせた複合材料です。木や鉄のような単一の材料ではないため、複雑な特性を示します。 RC造がよくわかる:構造設計一級建築士&コンクリート主任技士が解説 また、その組み合わせ方にはいろいろなル…