今現在、最高の地震対策技術は「免震」です。そしておそらくこれからも最高の技術であり続けるでしょう。
1995年の兵庫県南部地震以降、免震建物はその数を急激に伸ばしており、今や戸建て住宅から超高層建物まで、幅広く適用されています。一般の方にも「免震」という言葉はだいぶ浸透してきたように思います。
しかし、一口に免震と言っても実はいろいろな種類に分けられることはあまり知られていないようです。数ある免震の方式から建物の条件に合わせて、構造設計者は最適な免震を選定しています。
ここでは「どこで免震するか」という分類である「中間層免震」について詳しくみていくことにします。
中間層免震とは
免震の必須条件：免震層
「中間層免震とはなにか」という「応用編」ではなく、まずは「そもそも免震とはなにか」という「基礎編」からはじめましょう。
ごくごく簡単にいうと、免震建物とは「地震の力が伝わらないように柔らかい層の上に載っている建物」のことです。これ以上でもこれ以下でもありません。
この柔らかい層のことを「免震層」といい、建物の重さ（鉛直方向の力）を支えつつも、地震の力（水平方向の力）をあまり伝えないような機能が備わっています。日本ではゴムを利用したものが多いですが、金属製の装置を用いることもあります。
つまり、免震層があれば免震建物、免震層がなければ免震以外の建物、ということです。非常にシンプルですね
免震層の位置
免震建物かどうかの判別は「免震層の有無」を調べるだけで簡単にできることがわかりました。では免震建物であることが分かった場合、さらに分類していくにはどうすればいいでしょうか。
次のステップは「免震層がどこにあるか」の確認です。
免震層という柔らかい層の上に載っているのが免震ですが、建物全体が載っている場合もあれば、建物の一部しか載っていない場合もあります。
建物全体が免震層に載っている場合、当然ながら免震層は建物の一番下にあることになります。建物の一番下というのは、建物の重さを地面まで伝える「基礎」という部分です。そのため建物の一番下に免震層を設けている免震を「基礎免震」と呼びます。
しかし、地下階がある建物などでは建物の一番下に免震層を設けるのが大変です。その場合、1階の床の下に免震層を設け、地下階はさらにその下にするということも多いです。
他にも、駅直結のマンションなどでは2階や3階部分が駅と一体化していて複雑な形状をしており、免震層を設けにくいということもあります。その場合は駅直結の階とマンションフロアとの間に免震層を設けたりします。
このように、建物の中間部分に免震層を設けている免震を「中間層免震」、あるいは「中間階免震」と呼びます。
中間層免震のメリット
建物に合わせて基礎免震と中間層免震を使い分けるわけですが、それぞれどのような特徴があるのでしょうか。まずは中間層免震のメリットから見ていきましょう。
クリアランス
免震層というのは建物に比べて非常に柔らかいので、地震の際には大きく変形することになります。そのため建物の周囲には数十cm程度、変形してもぶつからないようにスペースを設けなくてはなりません。このスペースのことを「クリアランス」と呼びます。
このクリアランスですが、基本的にモノを置いたり何かに利用したりできないので建築計画的には無駄なスペースです。また、このスペースに人が落ちたりするのを防ぐための「エキスパンションジョイント」という蓋も必要になります。
しかし、免震層を2階の床下よりも高い位置に設ける場合、免震層は人の頭の位置よりも高くなります。免震層が変形した先にあるのは空気だけです。
つまり、特別に建物周囲にスペースを設ける必要がなく、建物周囲の空間を有効利用できるとともに、その分のコストも削減できることになります。
擁壁（ようへき）
クリアランスが不要になることで自動的に「擁壁」も不要になります。擁壁とは「建物周囲の地盤が崩れてこないように押さえておく壁」のことです。
基礎免震の場合は基本的に免震層が地面よりも低い位置になるので、クリアランスを確保するには建物周囲の地面を掘り下げる必要があります。そして掘り下げてできたスペースを保持しておくには擁壁が必須となります。
しかし中間層免震であればそもそもクリアランスが必要ないため擁壁もいりません。当然その分のコストは下がります。
中間層免震のデメリット
では次に中間層免震のデメリットについても見てみましょう。
免震エレベータ
最近の商業施設やマンションなどでエレベータを備えていない建物は無いでしょう。お客さんに階段を使って数階分を昇り降りしてもらうのは現実的ではありません。
しかし、最下階から最上階までエレベータを通そうとすると、中間層免震の場合はエレベータが免震層を貫通することになります。免震層は地震の際に大きく変形する場所なので、そのままでは地震のたびにエレベータが壊れてしまうことになります。
そこで免震層の変形に追従できるよう、免震エレベータという特殊なエレベータを使うことになります。しかし標準的なものではないので当然コストは高くなります。
また、変形に追従するためエレベータの周囲にスペースが必要となるので、有効に使える床面積が減ってしまいます。
耐火被覆
どんな建物でも火事が起こる可能性はあります。そのためにスプリンクラーや警報装置などが備え付けられています。
また、鉄骨造の建物では柱や梁に「耐火被覆」と呼ばれる熱を通しにくい材を取り付けています。熱に弱い鉄が火にあぶられて建物が崩れ落ちてしまうのを防ぐためです。
免震層で建物の重さを支えている装置もゴムや金属製なので熱には強くありません。火事に対する備えは必要です。
ただ、基礎免震の場合は点検口からしか免震層には入れませんし、免震層の下には地面しかないので燃えるものがありません。そのため熱に弱い装置であっても耐火性能は不要です。
つまり中間層免震の場合だけ耐火被覆が必要だということです。
柱や梁の耐火被覆と違い、免震層は地震の際に大きく変形します。それでも脱落しないように動きに追従でき、かつ火も防ぐとなると簡単にはできません。
そのためコストが高くつくだけでなく、そもそも基礎免震にしか使えない装置もあります。
中間層免震の性能
免震層とは地震の力を伝えにくくする層なので、この層がどこにあるかによって建物の揺れ方は大きく変化します。
免震層の上と下
例えば、駅前の超高層マンションなどでは下側1～5階が商業フロア、その上側6～40階がマンションフロアというような構成となっていることがあります。そして用途が切り替わる5階と6階の間に免震層を設置するというのが定番です。
地震の揺れは当然下から伝わってきますので、免震層より上にあるマンションフロアの揺れは小さくなりますが、免震層の下にある商業フロアには免震の効果は及びません。たとえ免震建物の一部であっても、免震層の上にない限りは「免震」ではないのです。
むしろ免震層の直下にある5階では揺れが大きくなりやすいです。免震層により上の階との縁が切れるため、「40階建ての建物の5階の揺れ方（グラグラ）」から「5階建ての建物の5階の揺れ方（ガタガタ）」に近くなってしまうからです。
免震層の高低
同じ中間層免震であっても免震層の位置は様々です。地下階の直上など建物の下の方にある場合が多いですが、ちょうど真ん中あたりにある場合もありますし、免震層が上のほんの数層だけを支えている場合もあります。
免震層が下の方にある場合、免震層より上にある部分の揺れ方は建物全体に免震効果が及ぶ基礎免震とほとんど変わりません。免震層より下にある部分が少ないので、全体に与える影響が小さいからです。
免震層が上の方にある場合、免震層より上にある部分と下にある部分の関係によって揺れ方は大きく変わります。地面の揺れが免震層より下の部分を伝わることで増幅し、免震層より上の部分の揺れは基礎免震ほど小さくならないことが多いです。逆に免震層より下の部分の揺れは免震層より上の部分により抑制されて免震層が無い場合よりも小さくなることが多いです。
免震層が真ん中あたりにある場合は下の方にある場合と上の方にある場合との中間になります。どちら側に近くなるかは設計次第です。
ただ、免震層の位置が上でも下でも、免震層直下の階の揺れが大きくなりがちなのは変わりません。あくまでも免震層の上側と下側それぞれの全体的な傾向という意味です。
