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建築構造学事始

ビルの揺れ幅はどれくらい?

東北地方太平洋沖地震の時、震源から遠く離れた大阪にある大阪府咲洲庁舎は、震度3にも拘わらず大揺れし、天井や壁に損傷を生じたりエレベータの閉じ込めが発生したりした。

地震後に何かのテレビ番組(ニュースだったかな?)を見ていたら、このビルの展望台にちょうど居合わせた人のインタビューが流れていた。窓から外を見ているとあまりに揺れが大きいので、今にも地面に落下するのではないかと恐怖を感じたとその人は語っていた。

地震時に建物はどのくらい揺れる(変位を生じる)のだろうか? 1 次モードの揺れを仮定して、設計で想定する層間変形角を使用すれば、大雑把だが簡単に推定値を出すことができる。

例えば、層間変形角 1/200 を階高 4 m の 10 階建てビルに当てはめれば、4 / 200 * 10 = 0.2(m) であるから、頂部は片振幅で 20(cm)ほど変位することになる。

咲洲庁舎は、設計者が数値計算オタクだったのかどうか知らないが、高さは 256(m) である。層間変形角 1/200 で頂部の変位を求めてみると、256 / 200 = 1.28(m) となる。

最上階近くの階に設置されていた地震計によって実際に計測された最大片振幅は 1.5(m)弱だったそうなので、この略算は悪くない推定になっている。

この庁舎ビルの周期は、地盤の周期とほぼ同じだそうで、東北地方太平洋沖地震の時は基盤レベルの揺れが 1000 倍にも増幅された「超共振」だったそうである。だが、変位だけみれば、そんなに非常識な応答でもないことが上の略算から分かるのである。

被害は軽微と言えるものではなかったので、層間変形角の方は小さくなかったのかも知れない。ただ、層間変形角 1/200 から出てくるような変位でも、超高層ビルの中にいる人にはかなりの恐怖感を与え得るということは言えそうである。


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